专利名称：智能型旁路电源快速切换装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种。适用于UPS系统中作为旁路电源的切换。
背景技术：
目前，随着信息技术的迅猛发展，越来越多的场合要求使用具有旁路功能
的UPS电源系统，如电力、通信、证券、铁路等系统，以保证设备供电的连续性。
现有UPS的静态旁路开关电路的控制，一般多与UPS主电路控制密切相关，
在电路上没完全解耦，旁路切换命令通常由主控制电路发出， 一旦主控制电路 出现故障，无法确保旁路切换的正常进行，从而引起系统失电。另外，在切换 时，需要确保逆变输出电源的相位、频率、电压和旁路电源的相位差、电压差
在允许范围内，否则，系统将禁止切换，或进行有间断切换，切换时间长达200mS以上。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种具有智能化功能的，结构合理，
与UPS主控制电路完全解耦的智能型旁路电源快速切换装置，旨在用作UPS
系统的旁路切换，提供系统高可靠的电源。
本实用新型所采用的技术方案是 一种智能型旁路电源快速切换装置，其 特征在于该装置由逆变输出的主电源、主电源检测电路、旁路电源、旁路电源 检测电路、主切换电路、隔离驱动电路、DSP智能控制电路、负载电流检测电
路及RS485通信接口组成，主电源电压通过降压变压器降压后经主电源检测电 路，接入DSP智能控制电路的对应输入脚，旁路电源电压通过降压变压器降压 后经旁路电源检测电路，接入DSP智能控制电路的对应输入脚，负载电流经负 载电流检测电路转换后，接入DSP智能控制电路的对应输入脚，DSP智能控制 电路的输出脚接隔离驱动电路后，连接主切换电路中可控硅G广G4的控制端， DSP智能控制电路还接有RS485通信接口 。所述主电源检测电路中包括由运算放大器IC1()4A、 ICu)4B及外围器件组成的 电压检测单元和由电压比较器ICu)3B及外围器件构成的电压过零检测单元，主
电源的输出电压经降压变压器T2()2降压后，接入运算放大器IC1MA的输入脚3， 该检测电路检测到的电压信号Out.V进入DSP智能控制电路之控制芯片IC100 的输入脚110，检测到的电压过零信号Out.Z进入DSP智能控制电路之控制芯 片ICu)o的输入脚69。
所述旁路电源检测电路中包括由运算放大器ICIC2A、 IC^B及外围器件组成 的电压检测单元和由电压比较器IC1()1B及外围器件构成的电压过零检测单元， 旁路电源的输出电压经降压变压器T2Q1降压后，接入运算放大器IdoM的输入 脚3，该检测电路检测到的电压信号AC.V进入DSP智能控制电路之控制芯片 IC,。。的输入脚112，检测到的电压过零信号AC.Z进入DSP智能控制电路之控 制芯片Id。o的输入脚81。
所述负载电流检测电路由运算放大器ICu)5A、 IC105B、 ICu)5C、 ICn)5D及外围
器件构成，检测到的负载电流信号LoadCurrent.V进入DSP智能控制电路之控 制芯片ichx)的输入脚107。
所述主切换电路由可控硅Q广Q4及外围器件构成，DSP智能控制电路的输 出脚46和输出脚6经隔离驱动电路后接可控硅Q广Q4的控制端，可控硅Q广Q4 的输入端接主电源和旁路电源，输出端接负载电流。
所述隔离驱动电路中集成电路ICuHA、电阻Ru9、电容Cu7构成施密特振荡
器，经分频器ICn)2A分频后作为隔离驱动的高频调制信号，受控于来自集成电 路ICunc反相整形过的主电源切换信号(INV.SCR)信号，经开关管Q1Q1~Q102、 变压器Tnn隔离驱动放大，经二极管Dn)4、 D 0，电阻R107、 R1U，电容C109、 Cno和二极管Dn)9、 Dm，电阻R咖、RU4，电容Cm、 Cu2产生一对控制隔离驱
动电源分别接可控硅Q！ 、Q2的控制脚；同理，另一路受控于来自集成电路ICuHB
反相整形过的旁路电源切换信号(AC.SCR)信号，经开关管Qh)3 Qkh、变压器 Tn)2隔离驱动放大，由二极管Du2、 D116，电阻R朋、R117，电容c113、 (3|15和二 极管Dn5、 D117，电阻Rno、 R 8，电容(:114、 Cu6产生另一对受控于AC.SCR
信号的隔离驱动电源分别接可控硅Q3、 Q4的控制端。
所述DSP智能控制电路为本切换装置的主控处理器，其控制芯片IC100(TMS320LF2407A)接有片外扩展64KX 16位的存贮器，以扩展存储数据量， CY100为片外晶振，提供DSP工作时钟信号。
所述RS485通信接口用以实现与上位主监控系统及其他监控模块的通信与
管理，该通信接口中，电阻R3Q2 R3。7、光耦IC3(h IC3。3构成隔离电路，DSP智
能控制电路之控制芯片ICkk)的接收脚26经隔离后接通讯模块IC3Q4的脚1,片 选信号(SCID/R)经隔离后接IC304的脚2和脚3，控制芯片IChx)的发射脚25 经隔离后接IC3Q4的脚4，通讯模块IC304实现RS485通信，电阻R，为匹配电 阻。
本实用新型的有益效果是本发明具有结构合理，能与主电路完全解耦， 切换快速的特点，可作为UPS旁路切换电路，也可作为双路电源快速切换。
图1是本实用新型的原理框图。
图2是主电源和旁路电源的原理图。
图3是主电源检测电路的原理图。
图4是旁路电源检测电路的原理图。
图5是主切换电路的原理图。
图6是隔离驱动电路的原理图。
图7是DSP智能控制电路的原理图。
图8是负载电流检测电路的原理图。
图9是RS485通信接口的原理图。
具体实施方式
如图1所示，本实施例由逆变输出的主电源l、主电源检测电路4、旁路电 源2、旁路电源检测电路5、主切换电路3、隔离驱动电路6、 DSP智能控制电 路7、负载电流检测电路8及RS485通信接口 9组成。主电源1电压通过降压 变压器丁2()2降压后经主电源检测电路4，接入DSP智能控制电路7的对应输入 脚，旁路电源2电压通过降压变压器T2G1降压后经旁路电源检测电路5，接入 DSP智能控制电路7的对应输入脚，负载电流经负载电流检测电路8转换后， 接入DSP智能控制电路7的对应输入脚，DSP智能控制电路7的输出脚接隔离 驱动电路6后，连接主切换电路3中可控硅G广G4的控制端，DSP智能控制电路7还接有RS485通信接口 9。
如图3所示，所述主电源检测电路4中包括由运算放大器IC1()4A、 IC1()4B (型 号TL072)及外围器件组成的电压检测单元和由电压比较器IC朋b (LM393)及 外围器件构成的电压过零检测单元，主电源1的输出电压Out丄-N经降压变压
器T2。2降压后，接入运算放大器ICu)4a的输入脚3，该检测电路检测到的电压信
号Out.V进入DSP智能控制电路7之控制芯片Ido0 (TMS320LF2407A)的输 入脚110，检测到的电压过零信号OutZ进入DSP智能控制电路7之控制芯片 ICu)o的输入脚69。
如图4所示，所述旁路电源检测电路5中包括由运算放大器ICu)2a、 IC1()2B (型号TL072)及外围器件组成的电压检测单元和由电压比较器IC1Q1B (型号 LM393)及外围器件构成的电压过零检测单元，旁路电源2的输出电压经降压 变压器T2cn降压后，接入运算放大器ICn)2a的输入脚3，该检测电路检测到的电 压信号AC.V进入DSP智能控制电路7之控制芯片IC，。。的输入脚112，检测到 的电压过零信号AC.Z进入DSP智能控制电路7之控制芯片IC1Q。的输入脚81。
如图8所示，所述负载电流检测电路8由运算放大器IQo5A、 IC1()5B、 IC105C、 IC105D (型号TL074)及外围器件构成，检测到的负载电流信号LoadCurrentV 进入DSP智能控制电路7之控制芯片IC1W)的输入脚107。
如图5所示，所述主切换电路3由可控硅Q广q4及外围器件构成，DSP智 能控制电路7之控制芯片IC1CQ的输出脚46和6经隔离驱动电路6后接可控硅 Q广q4的控制端，可控硅Q广q4的输入端接主电源1和旁路电源2，输出端接负 载电路。
如图6所示，所述隔离驱动电路6中集成电路ICnnA、电阻11119、电容C117 构成施密特振荡器，经分频器IC,。m (型号CD4013)分频后作为隔离驱动的高 频调制信号，受控于来自集成电路IC1Q1C反相整形过的主电源切换信号
(INV.SCR)信号，经开关管Q1G1 Q1Q2、变压器T1()1隔离驱动放大，经二极管 D104、 D 0，电阻R。7、 Rm，电容C109、 Cu。和二极管D1()9、 D川，电阻R108、 R114，电容Cm、 Cu2产生一对控制隔离驱动电源分别接可控硅Qi 、 Q2的控制 脚；同理，另一路受控于来自集成电路IC1G1B反相整形过的旁路电源切换信号
(AC.SCR)信号，经开关管Qh)3 Qhh、变压器T!o2隔离驱动放大，由二极管D112、 D116，电阻R咖、R117,电容C"3、 <:115和二极管D115、 D117,电阻R110、 R118，电容<:114、 Cu6产生另一对受控于AC.SCR信号的隔离驱动电源分别接可
控硅Q3、 Q4的控制端。
如图7所示，所述DSP智能控制电路7为本切换装置的主控处理器，其控 制芯片ICuK)接有片外扩展64KX16位的存贮器，以扩展存储数据量，CY100为 片外晶振，提供DSP工作时钟信号。
如图9所示，所述RS485通信接口 9用以实现与上位主监控系统及其他监
控模块的通信与管理，该通信接口中，电阻R3。2 R3。7、光耦IC3。广IC3。3构成隔
离电路，DSP智能控制电路7之控制芯片IC1(W的接收脚26经隔离后接通讯模 块IC304的脚1，片选信号(SCID/R)经隔离后接IC304的脚2和脚3，控制 芯片IC1QQ的发射脚25经隔离后接IC304的脚4，通讯模块IC304实现RS485 通信，电阻R310为匹配电阻。
权利要求1、一种智能型旁路电源快速切换装置，其特征在于该装置由逆变输出的主电源(1)、主电源检测电路(4)、旁路电源(2)、旁路电源检测电路(5)、主切换电路(3)、隔离驱动电路(6)、DSP智能控制电路(7)、负载电流检测电路(8)及RS485通信接口(9)组成，主电源(1)电压通过降压变压器降压后经主电源检测电路(4)，接入DSP智能控制电路(7)的对应输入脚，旁路电源(2)电压通过降压变压器降压后经旁路电源检测电路(5)，接入DSP智能控制电路(7)的对应输入脚，负载电流经负载电流检测电路(8)转换后，接入DSP智能控制电路(7)的对应输入脚，DSP智能控制电路(7)的输出脚接隔离驱动电路(6)后，连接主切换电路(3)中可控硅G1～G4的控制端，DSP智能控制电路(7)还接有RS485通信接口(9)。
2、 根据权利要求l所述的智能型旁路电源快速切换装置，其特征在于所 述主电源检测电路(4)中包括由运算放大器Id。4a、 IC1(MB及外围器件组成的电压检测单元和由电压比较器ICu)3b及外围器件构成的电压过零检测单元，主电源(1)的输出电压经降压变压器T2。2降压后，接入运算放大器IC1()4A的输入 脚3，该检测电路检测到的电压信号Out.V进入DSP智能控制电路(7)之控 制芯片IC1()。的输入脚110，检测到的电压过零信号Out.Z进入DSP智能控制电 路(7)之控制芯片ICuH)的输入脚69。
3、 根据权利要求1所述的智能型旁路电源快速切换装置，其特征在于所 述旁路电源检测电路(5)中包括由运算放大器IC1()2A、 ICk)2b及外围器件组成 的电压检测单元和由电压比较器IChhb及外围器件构成的电压过零检测单元，旁路电源(2)的输出电压经降压变压器T2(h降压后，接入运算放大器IQ()2a的输入脚3，该检测电路检测到的电压信号AC.V进入DSP智能控制电路(7)之 控制芯片ICh)。的输入脚112，检测到的电压过零信号AC.Z进入DSP智能控制 电路(7)之控制芯片IC1G()的输入脚81 。
4、 根据权利要求l所述的智能型旁路电源快速切换装置，其特征在于所述负载电流检测电路(8)由运算放大器ICu)5a、 IC1()5B、 ICu)5c、 IC朋d及外围器件构成，检测到的负载电流信号LoadCurrent.V进入DSP智能控制电路(7)之 控制芯片IChk)的瑜入脚107。
5、 根据权利要求1所述的智能型旁路电源快速切换装置，其特征在于所 述主切换电路(3)由可控硅Qr^4及外围器件构成，DSP智能控制电路(7) 的输出脚46和输出脚6经隔离驱动电路(6)后接可控硅Q, Q4的控制端，可 控硅Q广Q4的输入端接主电源(1)和旁路电源(2)，输出端接负载电流。
6、 根据权利要求1所述的智能型旁路电源快速切换装置，其特征在于所 述隔离驱动电路(6)中集成电路ICunA、电阻11 9、电容C117构成施密特振荡 器，经分频器IC,02A分频后作为隔离驱动的高频调制信号，受控于来自集成电路IQ(Hc反相整形过的主电源切换信号(INV.SCR)信号，经开关管Quh Qh)2、 变压器Tun隔离驱动放大，经二极管Du)4、 D110，电阻Ru)7、 Rm，电容(:109、 Cho和二扱管Dh)9、 Dm，电阻Ru)s、 R 4，电容C川、<3112产生一对控制隔离驱动电源分别接可控硅Qi 、Q2的控制脚；同理，另一路受控于来自集成电路ICnnB反相整形过的旁路电源切换信号(AC.SCR)信号，经开关管Q1Q3~Q1Q4、变压器 Tu)2隔离驱动放大，由二极管Du2、 D116，电阻RjQ9、 R117，电容Cm、 (3115和二 极管Du5、 D117，电阻Rno、 R 8，电容C114、 C116产生另一对受控于AC.SCR信号的隔离驱动电源分别接可控硅Q3、 Q4的控制端。
7、 根据权利要求1所述的智能型旁路电源快速切换装置，其特征在于所 述DSP智能控制电路(7)为本切换装置的主控处理器，其控制芯片IChx)(TMS320LF2407A)接有片外扩展64KX 16位的存贮器，以扩展存储数据量， CY100为片外晶振，提供DSP工作时钟信号。
8、 根据权利要求1所述的智能型旁路电源快速切换装置，其特征在于所 述RS485通信接口 (9)用以实现与上位主监控系统及其他监控模块的通信与 管理，该通信接口中，电阻R3Q2~R3q7、光耦IC3。广IC3Q3构成隔离电路，DSP智 能控制电路(7)之控制芯片IC1GG的接收脚26经隔离后接通讯模块IC3G4的脚1， 片选信号(SCID/R)经隔离后接IC304的脚2和脚3，控制芯片ICuk)的发射脚 25经隔离后接IC鹏的脚4，通讯模块IC3Q4实现RS485通信，电阻R31G为匹配 电阻。
专利摘要本实用新型涉及一种智能型旁路电源快速切换装置。本实用新型所要解决的技术问题是提供一种具有智能化功能的，结构合理，与UPS主控制电路完全解耦的智能型旁路电源快速切换装置，旨在用作UPS系统的旁路切换，提供系统高可靠的电源。解决该问题的技术方案是该装置由逆变输出的主电源、主电源检测电路、旁路电源、旁路电源检测电路、主切换电路、隔离驱动电路、DSP智能控制电路、负载电流检测电路及RS485通信接口组成。本实用新型可用于UPS系统中作为旁路电源的切换。
文档编号H02J9/06GK201234162SQ20082008557
公开日2009年5月6日 申请日期2008年4月16日 优先权日2008年4月16日
发明者严辉强, 付锋锋, 何湘宁, 叶智俊, 周永忠, 金新伟 申请人:杭州中信网络自动化有限公司