一种消防应急电源系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种消防应急电源系统，其中，所述系统包括：市电输入模块；蓄电池，其与所述市电输入模块电连接，并为所述系统提供原始电源；用于实现三相逆变或单相逆变的逆变模块，其与所述蓄电池相连；第一处理器模块，其与所述逆变模块电连接，以产生驱动所述逆变模块的原始驱动信号；第二处理器模块，其分别与所述市电输入模块、所述蓄电池、所述逆变模块和所述第一处理器模块电连接，以控制各个模块正常运行。本发明设计的消防应急电源系统采用双处理器，大大降低了系统的开发难度，与此同时还使得整个系统运行速度加快，故障率能得到很好的改善。
【专利说明】 一种消防应急电源系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种消防应急电源系统，尤其涉及一种双处理器的消防应急电源系统。
【背景技术】
[0002]目前，消防应急电源系统大多采用一个处理器进行控制处理，同时在输出端的驱动电路检测到出现问题时，都要反馈给这个处理器进行判断。当处理器出现问题时，就不能及时切断所有输出，导致一系列的问题。进一步的，由于系统的功能复杂，若全部加载到一个处理器上运行，不仅使得处理器的运算量庞大，而且一旦出现运行错误就会使得整个系统瘫痪。
【发明内容】
[0003]针对以上要解决的问题，本发明提出了一种新型的消防应急电源系统，其通过采用双处理器模型，让整个系统的运算程序分别加载到两个处理器模块上进行，不仅加快了运行速度，还能有效保障整个系统的安全运行。
[0004]本发明提供的技术方案为:
[0005]—种消防应急电源系统，其中，所述系统包括:市电输入模块；
[0006]蓄电池，其与所述市电输入模块电连接，并为所述系统提供原始电源；
[0007]用于实现三相逆变或单相逆变的逆变模块，其与所述蓄电池相连；
[0008]第一处理器模块，其与所述逆变模块电连接，以产生驱动所述逆变模块的原始驱动信号；
[0009]第二处理器模块，其分别与所述市电输入模块、所述蓄电池、所述逆变模块和所述第一处理器模块电连接，以控制各个模块正常运行。
[0010]优选的是，所述消防应急电源系统还包括:
[0011]用于检测所述逆变模块的三相或单相逆变输出电压是否正常的电压输出检测模块，以及用于检测所述逆变模块的三相或单相逆变输出电流是否正常的电流输出检测模块;其中，
[0012]所述电压输出检测模块电连接至所述第一处理器模块，所述电流输出检测模块电连接至所述第二处理器模块。
[0013]优选的是，所述第一处理器模块采用DSP芯片组成，所述第二处理器模块采用单片机芯片组成。
[0014]优选的是，所述消防应急电源系统还包括:开关电源供电模块，其分别与所述蓄电池、所述第二处理器模块电连接。
[0015]优选的是，所述消防应急电源系统还包括:电源转换模块，其与所述开关电源供电模块电连接，并转换出不同等级的供第一处理器模块以及第二处理器模块正常工作的电源电压。[0016]优选的是，所述消防应急电源系统还包括:蓄电池电压采样电路模块，其分别与所述蓄电池和第二处理器模块电连接，以实时监测所述蓄电池的电量。
[0017]优选的是，所述开关电源供电模块包括:开关电源芯片和控制所述开关电源芯片启闭的开关机自锁电路；其中，
[0018]所述开关机自锁电路采用双光电耦合器组成；
[0019]其中第一光电耦合器的信号输入端连接有一个按钮开关，用于控制所述第一光电耦合器的光耦输入，信号输出端电连接到所述开关电源芯片；
[0020]第二光电耦合器的信号输入端连接到所述第二处理器模块，信号输出端电连接到所述开关电源芯片。
[0021]优选的是，所述逆变模块包括:至少两个功率模块和用于驱动所述至少两个功率模块的驱动电路:其中，所述功率模块包含有两个电连接的IGBT管；对于每一个IGBT管而言，其驱动电路包括:
[0022]一个光耦隔离驱动芯片，其分别与所述第一处理器模块和所述第二处理器模块电连接，以接收来自所述第一处理器模块的驱动所述IGBT管的原始驱动信号，同时为所述第二处理器模块反馈所述IGBT管的故障信号。
[0023]优选的是，所述驱动电路还包括:一个二极管，其阴极连接到所述光耦隔离驱动芯片的故障输出端，阳极连接到所述光耦隔离驱动芯片的正向信号输入端；其中，来自所述第一处理器模块的驱动所述IGBT管的原始驱动信号在所述光耦隔离驱动芯片的反向信号输出端送入。
[0024]本发明设计的消防应急电源系统主要通过设计双处理器来解决单处理器运算量大，且一旦单处理器发生故障无法进行故障显示的问题，让整个系统的运算程序分别加载到两个处理器模块上进行，不仅加快了运行速度，还能有效保障整个系统的安全运行，进一步的降低了开发难度。同时，由于当DSP出现问题导致逆变输出存在故障时，还能通过单片机向外汇报故障，并显示出来。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1为本发明所述消防应急电源系统的市电输入模块电路图；
[0026]图2为本发明所述消防应急电源系统的电压输出检测模块电路图；
[0027]图3为本发明所述消防应急电源系统的电流输出检测模块电路图；
[0028]图4为本发明所述消防应急电源系统的开关电源供电模块电路图；
[0029]图5为本发明所述消防应急电源系统的电源转换模块电路图；
[0030]图6为本发明所述消防应急电源系统的蓄电池电压采样电路模块电路图；
[0031]图7为本发明所述消防应急电源系统的逆变模块的其中一个功率模块电路图；
[0032]图8为本发明所述消防应急电源系统的蓄电池与逆变模块之间的电路图；
[0033]图9为本发明消防应急电源系统采用的双处理器模块示意图。
【具体实施方式】
[0034]下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。[0035]如图1-4所示，本发明提供一种消防应急电源系统，所述系统包括:市电输入模块；蓄电池，其与所述市电输入模块电连接(用于将市电电能储存起来备用)，并为所述系统提供原始电源；用于实现三相逆变或单相逆变的逆变模块，其与所述蓄电池相连；第一处理器模块U3，其与所述逆变模块电连接，以产生驱动所述逆变模块的原始驱动信号；第二处理器模块U4，其分别与所述市电输入模块、所述蓄电池、所述逆变模块和所述第一处理器模块电连接，以控制各个模块正常运行。这里，市电输入模块与蓄电池之间的电路连接并未示出，属于现有技术，这里不做详细介绍。同时，这里所述第一处理器模块优先采用DSP芯片组成，所述第二处理器模块优先采用单片机芯片组成，其中，单片机芯片作为主控芯片。本发明中，主要着重是提供应用在三相负载上的消防应急电源系统，即主要是三相逆变。而对于单相逆变，是同样的原理。
[0036]具体来说，如图1所示，给出了市电输入模块的电路设计图，所述市电输入模块包括:三个第一变压器(Tl，T2，T3)，在其输入端采用三相四线的方法连接到市电，在其输出端分别电连接一个第一整流器(D5，D6，D7)，即市电经过变压器降压后再经过整流器输出直流信号，输出的直流信号分别又经过第一限流电阻送入到第二处理器模块。对于第一变压器Tl而言，其第一限流电阻包括R7，R16 ;对于第一变压器T2而言，其第一限流电阻包括R8，R17 ;对于第一变压器T3而言，其第一限流电阻包括R10，R19。这里所述市电输入模块将市电信号经变压整流后送入到第二处理器模块供第二处理器对市电是否正常进行检测。
[0037]进一步的是，所述消防应急电源系统还包括:用于检测所述逆变模块的三相或单相逆变输出电压是否正常的电压输出检测模块，以及用于检测所述逆变模块的三相或单相逆变输出电流是否正常的电流输出检测模块；其中，所述电压输出检测模块电连接至所述第一处理器模块U3，所述电流输出检测模块电连接至所述第二处理器模块U4。
[0038]具体来说，如图2所示，所述电压输出检测模块包括:三个第二变压器(T4，T5，T6)，其输入端同样采用三相四线的接法连接到所述消防应急电源的三相逆变输出端，输出端分别通过一个第二整流器(D8/D9/D10)、第二限流电阻连接到所述第一处理器模块的信号输入端。对于第二变压器T4而言，其第二限流电阻包括R10，R19 ;对于第二变压器T5而言，其第二限流电阻包括R11，R20 ;对于第二变压器T6而言，其第二限流电阻包括R12，R21。这里，所述电压输出检测模块将采集到的逆变输出电压供DSP进行检测，以检测三相逆变输出电压是否正常。
[0039]如图3所示，所述电流输出检测模块包括:三个第三整流器(Dll，D12，D13)，其输入端连接所述消防应急电源的三相逆变输出端，输出端分别通过第三限流电阻连接到所述第二处理器模块(单片机)的信号信号输入端。对于Dll而言，其第三限流电阻包括R13，R22 ;对于D12而言，其第三限流电阻包括R14，R23 ;对于D13而言，其第三限流电阻包括R15，R24。这里，所述电流输出检测模块将采集到的逆变输出电流供单片机进行检测，以检测三相逆变输出电流是否正常。
[0040]综上，本发明将消防应急电源的三相逆变输出电压，电流分别用单片机和DSP进行检测，大大降低了采用单个处理器进行检测的开发难度。
[0041]优选的是，本发明提供的消防应急电源系统还包括:开关电源供电模块，其分别与所述蓄电池、所述第二处理器模块电连接。具体来说，如图4所示，所述开关电源供电模块是以开关电源芯片Ul为核心，以蓄电池为原始电源，并还设有独特的开关机自锁电路。其中，ul、u2、u3、u4分别为所述逆变模块提供驱动电源，+24V为单片机和DSP提供原始转换电源电压(下面详细介绍)。这里，所述开关机自锁电路主要采用双光电耦合器组成；其中第一光电耦合器0P9的信号输入端连接有一个按钮开关0N，用于控制所述第一光电耦合器的光稱输入，信号输出端电连接到所述开关电源芯片XY ;第二光电稱合器0P8的信号输入端连接到所述第二处理器模块(单片WP_ON管脚)，信号输出端电连接到所述开关电源芯片XY。同时，从图中还可以看到，第二光电耦合器0P8的光耦输入的设计不仅能够预先检测到单片机系统是否出现故障，而且还能在单片机系统发生运行错误时及时断开开关电源供电模块，避免了故障的扩大化。
[0042]上面提到，+24V为单片机和DSP提供原始转换电源电压，而单片机和DSP正常工作的电压远远达不到24V，因此，本发明提供的消防应急电源系统中还包括:电源转换模块，其与所述开关电源供电模块电连接，并转换出不同等级的供第一处理器模块以及第二处理器模块正常工作的电源电压。如图5所示，其包括U8、U9、U10构成的电源电压转换电路，分别将24V转换为VCCl (5V，仅为区分而已)，DSP3.3V, +5V。
[0043]这里，由于蓄电池的电能是来自市电，所以要对蓄电池的电量进行检测，因此本发明中所述消防应急电源系统还包括:蓄电池电压采样电路模块，其分别与所述蓄电池和第二处理器模块(单片机的ADCl)电连接，以实时监测所述蓄电池的电量。如图6所示，其主要包括三个运算放大器U2A，U2B, U5A以及光耦芯片OPl。
[0044] 如图7所示，本发明提供的消防应急电源系统所包含的逆变模块包括:三个功率模块(pl、p2、p3)【这里仅给出对于一个功率模块pi的具体示意图，p2，p3类似】和用于驱动所述三个功率模块的驱动电路:其中，所述功率模块包含有两个电连接的IGBT管(如何连接属于现有技术，这里不做详解);而对于每一个IGBT管而言，其驱动电路都包括:一个光耦隔离驱动芯片(以OPl为例)，其分别与所述第一处理器模块(PWMll)和所述第二处理器模块(FAULT)电连接，以接收来自所述第一处理器模块(DSP)的驱动所述功率管的原始驱动信号，同时为所述第二处理器模块(单片机)反馈所述功率管的故障信号。对于驱动电路这部分，本发明所独特的地方在于:当三个功率模块中只要其中一个IGBT管出现过压过流故障时，就会在不经过单片机响应的情况下及时切断所有功率模块中IGBT管的逆变输出，这样就能避免由于单片机响应不及时或是出现故障而导致其他功率模块强行送电的情况。而具体的实现方式是:设计了一个二极管D3，其阴极连接到所述光耦隔离驱动芯片的故障输出端，阳极连接到所述光耦隔离驱动芯片的正向信号输入端VIN+;其中，来自所述第一处理器模块的驱动所述功率管的原始驱动信号在所述光耦隔离驱动芯片的反向信号输出端VIN-送入。即当IGBT管出现过压过流故障时，其故障输出管脚6就会输出低电平，此时二极管D3导通，单片机正常情况下就会接收到该故障信号，同时由于光耦隔离驱动芯片的正向信号输入端也会被拉低，就会使其光耦输入受阻，导致来自DSP的驱动信号无法进入到光耦隔离驱动芯片，进而功率模块Pl也不会有逆变输出。
[0045]而上述的蓄电池与逆变模块之间，何时进行逆变，是需要单片机进行实时检测控制的，即单片机会随时通过市电输入模块检测市电是否出现异常，同时在市电正常的情况下控制市电对蓄电池进行充电，并通过蓄电池电压采样模块对其充电情况进行检测。而当单片机检测到市电出现故障时，就会将蓄电池与逆变模块之间的直流通路连通，该直流通路上设有一个主控制继电器。具体来说，如图8所示，其中包括有三个继电器，分别为K1、K2、K3，由于单片机属于弱电供电，要想控制驱动继电器，需要增加驱动芯片U1，以提高单片机的外部驱动能力。这里的Kl和Κ3，在市电正常情况下，吸合Κ3，并断开Kl，控制蓄电池对外接电容Pl (C1，C2)充电，此时通过检测C2端的电压就能知道蓄电池的电量存储情况。而当检测到市电出现故障时，就会断开K3，而使Kl吸合，Kl的吸合就会使得连接在P3上的外部主控制器将蓄电池与逆变模块中的功率模块直流回路连通，这样就会在单片机的控制下，启动逆变模块进行逆变，以发挥其作为备用电源的角色。
[0046]为了在消防应急电源的机柜上对系统的参数和运行状况等进行显示，本发明提供的消防应急电源系统还包括有显示屏模块，所述显示屏模块采用0CM12864-2LCD液晶显示，并受到单片机模块的控制进行正常显示。最后图9给出了本发明消防应急电源系统采用的双处理器模块，分别采用单片机和DSP芯片实现。
[0047]本发明设计的消防应急电源系统主要通过设计双处理器来解决单处理器运算量大，且一旦单处理器发生故障无法进行故障显示的问题，让整个系统的运算程序分别加载到两个处理器模块上进行，不仅加快了运行速度，还能有效保障整个系统的安全运行，进一步的降低了开发难度。同时，由于当DSP出现问题导致逆变输出存在故障时，还能通过单片机向外汇报故障，并显示出来。
[0048]尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
【权利要求】
1.一种消防应急电源系统,其特征在于,所述系统包括:市电输入模块； 蓄电池，其与所述市电输入模块电连接，并为所述系统提供原始电源； 用于实现三相逆变或单相逆变的逆变模块，其与所述蓄电池相连； 第一处理器模块，其与所述逆变模块电连接，以产生驱动所述逆变模块的原始驱动信号; 第二处理器模块，其分别与所述市电输入模块、所述蓄电池、所述逆变模块和所述第一处理器模块电连接，以控制各个模块正常运行。
2.如权利要求1所述的消防应急电源系统，其特征在于，还包括: 用于检测所述逆变模块的三相或单相逆变输出电压是否正常的电压输出检测模块，以及用于检测所述逆变模块的三相或单相逆变输出电流是否正常的电流输出检测模块；其中， 所述电压输出检测模块电连接至所述第一处理器模块，所述电流输出检测模块电连接至所述第二处理器模块。
3.如权利要求2所述的消防应急电源系统，其特征在于，所述第一处理器模块采用DSP芯片组成，所述第二处理器模块采用单片机芯片组成。
4.如权利要求3所述的消防应急电源系统，其特征在于，还包括:开关电源供电模块，其分别与所述蓄电池、所述第二处理器模块电连接。
5.如权利要求4所述的消防应急电源系统，其特征在于，还包括:电源转换模块，其与所述开关电源供电模块电连接，并转换出不同等级的供第一处理器模块以及第二处理器模块正常工作的电源电压。
6.如权利要求5所述的消防应急电源系统，其特征在于，还包括:蓄电池电压采样电路模块，其分别与所述蓄电池和第二处理器模块电连接，以实时监测所述蓄电池的电量。
7.如权利要求4所述的消防应急电源系统，其特征在于，所述开关电源供电模块包括:开关电源芯片和控制所述开关电源芯片启闭的开关机自锁电路；其中， 所述开关机自锁电路采用双光电耦合器组成； 其中第一光电耦合器的信号输入端连接有一个按钮开关，用于控制所述第一光电耦合器的光耦输入，信号输出端电连接到所述开关电源芯片； 第二光电耦合器的信号输入端连接到所述第二处理器模块，信号输出端电连接到所述开关电源芯片。
8.如权利要求1所述的消防应急电源系统，其特征在于，所述逆变模块包括:至少两个功率模块和用于驱动所述至少两个功率模块的驱动电路:其中，所述功率模块包含有两个电连接的IGBT管；对于每一个IGBT管而言，其驱动电路包括: 一个光耦隔离驱动芯片，其分别与所述第一处理器模块和所述第二处理器模块电连接，以接收来自所述第一处理器模块的驱动所述IGBT管的原始驱动信号，同时为所述第二处理器模块反馈所述IGBT管的故障信号。
9.如权利要求8所述的消防应急电源系统，其特征在于，所述驱动电路还包括:一个二极管，其阴极连接到所述光耦隔离驱动芯片的故障输出端，阳极连接到所述光耦隔离驱动芯片的正向信号输入端； 其中，来自所述第一处理器模块的驱动所述IGBT管的原始驱动信号在所述光耦隔离驱动芯片的反向信号 输出端送入。
【文档编号】H02M1/092GK103746579SQ201410028645
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2014年1月22日 优先权日:2013年12月13日
【发明者】任宇华, 梁军, 苏伟 申请人:四川格来消防电器设备有限公司