一种基于DSP的智能型直流双电源转换开关控制器

本实用新型涉及智能低压直流电器控制领域，具体涉及一种基于dsp的智能型直流双电源转换开关控制器。

背景技术：

电力是新能源转型的中心环节，以风力发电、光伏发电为主的新能源发电在我国电力系统的发展中至关重要。新能源发电方式的出现，用电负荷对电能质量和供电连续性提出了很高的要求。双电源转换开关的核心部件为控制器，其作用是检测及监测供电电源的状态，当电源偏离设定的正常状态时，能自动发出动作指令使断路器本体转换到正常电源侧，以确保用电负荷的连续供电。

现有技术中，双电源转换开关控制器主要对交流电进行检测及监测，但由于交流电存在供电容量不足、电能质量低、供电半径较短等问题，不能满足如地铁、绿色数据中心、电动汽车等对电能质量要求较高的直流用电负荷。随着直流用电负荷的持续增长，直流双电源转换开关控制器在直流供电系统及智能低压电器控制领域中的发展也是必然的趋势。

然而，直流电也与交流电一样，电源内部的电能质量问题会影响直流用电负荷的连续供电。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本实用新型提供一种基于dsp的智能型直流双电源转换开关控制器，可解决直流双电源转换开关控制器中的连续供电问题。

为解决上述问题，本实用新型提供一种基于dsp的智能型直流双电源转换开关控制器，包括常用电源和备用电源，所述常用电源和备用电源均连接有用于采集所述常用电源和备用电源的电压和过零点信号的直流信号采集单元，所述直流信号采集单元与dsp处理器的输入端电连；所述常用电源和备用电源通过直流电源供电单元与所述dsp处理器的输入端电连；所述dsp处理器输入端还电连有用于常用电源和备用电源之间相互转换的控制开关量输入输出单元；所述dsp处理器输出端电连有人机交互单元和rs232通信单元，所述rs232通信单元用于实现dsp处理器与上位机之间的信息参量的交换，所述人机交互单元用于提供控制器现场运行状态的参数、显示、设定及现场操作。

在一种可能的实施例中，所述直流信号采集单元包括整流电路，电压霍尔传感电路、同相比例放大电路、箝位电路及电压比较电路；所述整流电路用于将所述常用电源和备用电源的交流信号变换为脉动直流信号，所述整流电路的输出信号传输至电压霍尔传感电路以将强电信号转换成弱电信号，所述电压霍尔传感电路输出信号传输至同相比例放大电路以将电压信号进行放大处理，所述同相比例放大电路输出信号分别通过用于防止峰值电压过高烧毁dsp处理器的箝位电路和用于将脉动直流过零点信号转换为方波信号的电压比较电路与所述dsp处理器的输入端电连。

在一种可能的实施例中，所述开关量输入输出单元，包括开关量输入单元和开关量输出单元，所述开关量输入电路用于检测所述常用电源和所述备用电源侧的断路器辅助触点位置信号状态，并将信号状态发送给dsp处理器；所述开关量输出电路用于把dsp处理器输出的弱信号转换成能驱动断路器本体的数字信号。

在一种可能的实施例中，所述人机交互单元包括均与所述dsp处理器电连的液晶显示电路、按键电路、指示灯电路和故障报警电路；所述报警电路用于提示常用电源或备用电源侧电源故障发生情况。

在一种可能的实施例中，所述直流电源供电单元包括ac-dc电源电路、dc-dc电源电路和ldo电源电路；所述ac-dc电源电路用于为直流信号采集单元供电，所述dc-dc电源电路用于为开关量单元、rs232通信电源和人机交互单元供电，所述ldo电源电路用于为直流信号采集单元、开关量单元和人机交互单元供电。

在一种可能的实施例中，所述开关量输入电路中采用的隔离器件为光电耦合器；所述开关量输出电路中采用的驱动器件为光电耦合器，信号执行器件为继电器。

在一种可能的实施例中，所述dsp处理器采用的型号为tms320f28335。

本实用新型的一种基于dsp智能型直流双电源转换开关控制器，通过直流信号采集单元对常用和备用电源侧的电压及过零点信号进行检测，通过开关量输入输出单元完成开关在常用和备用电源之间进行快速转换，保证了直流用电负荷的供电连续性。通过人机交互单元进行数据参数显示及rs232通信单元实现了dsp处理器与上位机之间的各类信息参量交换，从而实现了远程监控。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例中的控制器硬件总体设计框图；

图2为本实用新型一实施例中直流电源供电单元中ac-dc电源电路图；

图3为本实用新型一实施例中直流电源供电单元中dc-dc电源电路图；

图4为本实用新型一实施例中直流电源供电单元中ldo电源电路图；

图5为本实用新型一实施例中开关量输入单元的电路图；

图6为本实用新型一实施例中开关量输出单元的电路图；

图7为本实用新型一实施例中直流信号采集单元的电路图；

图8为本实用新型一实施例中直流信号采集单元的电路图中的电压比较电路；

图9为本实用新型一实施例提供的rs232通信单元的电路图；

图10为本实用新型一实施例提供的指示灯电路图；

图11为本实用新型一实施例提供的液晶显示电路图；

图12为本实用新型一实施例提供的按键电路图；

图13为本实用新型一实施例提供的故障报警电路图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

参考图1，本实施例提供了一种基于dsp的智能型直流双电源转换开关控制器，其包括常用电源和备用电源，常用电源和备用电源均连接有用于采集常用电源和备用电源的电压和过零点信号的直流信号采集单元，直流信号采集单元与dsp处理器的输入端电连；常用电源和备用电源通过直流电源供电单元与dsp处理器的输入端电连；dsp处理器接收直流信号采集单元的信号并控制开关量输入输出单元执行常用电源和备用电源之间的切换动作；dsp处理器输出端电连有人机交互单元和rs232通信单元，rs232通信单元用于实现dsp处理器与上位机之间的信息参量的交换，人机交互单元用于提供控制器现场运行状态的参数、显示、设定及现场操作。

本实施中常用电源和备用电源都与直流信号采集单元连接，dsp处理器用于接收直流信号采集单元采集到的电压及过零点信号，该信号通过直流信号采集单元转化为直流信号，并将该直流信号通过dsp处理器分析判断获得常用电源和备用电源侧的电源故障情况并根据分析结果发出动作指令，通过开关量输入输出单元实现常用电源和备用电源之间的快速切换，通过人机交互单元进行数据参数显示及通过rs232通信单元实现了dsp处理器与上位机之间的各类信息参量的交换，从而实现了远程监控。

参考图2-图4，其中，直流电源供电单元包括ac-dc电源电路、dc-dc电源电路和ldo电源电路；所述ac-dc电源电路为直流信号采集单元供电，所述dc-dc电源电路为开关量单元、rs232通信电源和人机交互单元供电，所述ldo电源电路为直流信号采集单元、开关量单元和人机交互单元供电。

参考图5和图6，在一种可能的实现方式中，开关量输入输出电路包括开关量输入电路和开关量输出电路，其中开关量输入电路用于检测常用电源或备用电源一侧的断路器辅助触点位置的信号状态，并将信号状态发送给dsp处理器，由dsp处理器对信号进行判断。所述开关量输出电路用于把dsp处理器输出的弱信号转换成能驱动断路器本体的数字信号。当dsp处理器判断常用电源或备用电源一侧的电源出现故障时，dsp处理器发送动作指令给开关量输出电路，将驱动该电源侧的断路器，实现常用电源到备用电源之间的快速转换。

继续参考图5和图6，可选地，所述开关量输入电路中采用的隔离器件为光电耦合器，型号为tlp521-1；所述开关量输出电路中采用的驱动器件为光电耦合器，型号为tlp521-1，信号执行器件为继电器，型号为srd-5vdc-sl-c。

本实施例中，直流信号采集单元包括整流电路，电压霍尔传感电路、同相比例放大电路、箝位电路及电压比较电路；整流电路用于将所述常用电源和备用电源的交流信号变换为脉动直流信号，整流电路的输出信号传输至电压霍尔传感电路以将强电信号转换成弱电信号，电压霍尔传感电路输出信号传输至同相比例放大电路以将电压信号进行放大处理，同相比例放大电路输出信号分别通过用于防止峰值电压过高烧毁dsp处理器的箝位电路和用于将脉动直流过零点信号转换为方波信号的电压比较电路与所述dsp处理器的输入端电连，从而将从备用电源或常用电源采集的信号转换为直流信号。其中，电压霍尔传感电路的器件型号是lv25-p，其采样精度高。

参考图9，rs232通信单元用于实现dsp处理器与上位机之间的各类信息参量的交换，从而实现远程控制。

可选地，dsp处理器可以采用的型号为tms320f28335，其具有强大的数据处理能力和高运行速度，实现了大量数据信息的快速精准处理。

参考图10-图13，在一种可能的实施例中，人机交互单元包括均与所述dsp处理器电连的液晶显示电路、按键电路、指示灯电路和故障报警电路；所述报警电路用于提示常用电源或备用电源侧电源故障发生情况。其中，液晶显示电路采用的器件型号为lcd12864，用于显示现场运行的参数、显示、设定及现场操作并提示常用电源或备用电源侧电源的故障发生情况；指示灯电路用于响应故障报警电路。

示例性地，基于dsp的智能型直流双电源转换开关控制器的执行步骤如下：

步骤1：由dsp处理器控制直流信号采集单元对常用电源和备用电源内部的电压和过零点信号进行采样处理并通过dsp处理器判断当前电源是否正常。

步骤2：当检测到其中一路（如常用）电源出现故障时，根据实际故障情况完成双路电源之间的快速转换，即常用电源切换为备用电源，并通过人机交互单元中的故障报警电路和指示电路发出报警信号提示操作人员。

步骤3：当检测一路直流电源正常时，通过rs232通信单元和人机交互单元中的按键电路、液晶显示电路将双路直流电源电压值、电源状态和故障报警状态显示出来。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。