CN101478176A - 备用电源系统 - Google Patents

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Abstract

一种备用电源系统，包括一第一交流电源、一第二交流电源及一电源切换开关电路，所述电源切换开关电路包括一连接至所述第一交流电源的第一电压感应器、一逻辑控制电路和一固态继电器组，所述第一电压感应器的输出端接至所述逻辑控制电路的输入端，所述第一交流电源、第二交流电源通过所述固态继电器组连接至用电设备，所述逻辑控制电路的两输出端分别连接至所述固态继电器组的控制端，所述逻辑控制电路的两输出端根据所述第一电压感应器感应到的第一交流电源的电压状态分别输出一控制信号给所述固态继电器组以控制所述第一交流电源或第二交流电源给所述用电设备供电。

Description

备用电源系统
技术领域
本发明涉及一种备用电源系统，尤其涉及一种可向大规模用电设备提供高额电流量的备用电源系统。
背景技术
电信、金融等行业所用的许多电器设备均不允许电力供应中断的情况发生，为保证电力供应顺畅，业界通常使用备用电源系统为电器设备供电。常用的备用电源系统一般是通过一种由电磁继电器构成的自动切换开关(Automatic Transfer Switch，简称ATS)将常用电源和备用电源与用电设备连接起来，当两路电源中有一路异常时ATS会自动切换到另一路，从而确保了向用电设备的正常供电。
然而，随着信息产业的飞速发展，电信机房的规模日益扩大，造成了供电需求量急剧增加。又因电磁继电器由“驱动线圈”和“金属弹片接点”组成，当电磁继电器工作时，驱动线圈的充放电效应使得电磁继电器开启和关闭的时间较长，约为10~30ms，且金属弹片接点在导通期间会因内阻而产生热量；在从闭合状态过渡到断开状态的过程会产生电弧；在开启时也会因弹片之机械动作而产生输出电压波动，上述情形在电磁继电器以高额电流量工作时更容易发生，故业界常用的备用电源系统因电磁继电器特性的限制而无法向大规模用电设备提供高额电流量。
发明内容
鉴于上述内容，有必要提供一种可向大规模用电设备提供高额电流量的备用电源系统。
本发明提供一种备用电源系统，其包括一第一交流电源、一第二交流电源及一电源切换开关电路，所述电源切换开关电路包括一连接至所述第一交流电源的第一电压感应器、一逻辑控制电路和一固态继电器组，所述第一电压感应器的输出端接至所述逻辑控制电路的输入端，所述第一交流电源、第二交流电源通过所述固态继电器组连接至用电设备，所述逻辑控制电路的两输出端分别连接至所述固态继电器组的控制端，所述逻辑控制电路的两输出端根据所述第一电压感应器感应到的第一交流电源的电压状态分别输出一控制信号给所述固态继电器组以控制所述第一交流电源或第二交流电源给所述用电设备供电。
相较现有技术，所述备用电源系统使用固态继电器在两路交流电源之间切换，从而完全避免了电磁继电器在高额电流量工作时出现的切换时间较长、接点发热、电弧与电压转换突波等问题，确保了向大规模用电设备的正常供电。
附图说明
下面参照附图结合具体实施方式对本发明作进一步的描述。
图1为本发明备用电源系统的较佳实施方式的方框原理图。
图2为图1的简化电路图。
具体实施方式
请参照图1及图2，本发明备用电源系统的较佳实施方式包括一第一交流电源40、一第二交流电源50及一电源切换开关电路10。所述电源切换开关电路10包括一可电气连接至所述第一交流电源40的第一电压感应器12、一可电气连接至所述第二交流电源50的第二电压感应器14、一切换开关16、一逻辑控制电路20和一固态继电器组30；所述第一电压感应器12、第二电压感应器14及切换开关16的输出端E、F及G均电气连接至所述逻辑控制电路20的输入端，所述第一交流电源40和第二交流电源50通过所述固态继电器组30电气连接至用电设备60以给所述用电设备60供电，所述固态继电器组30的控制端分别连接至所述逻辑控制电路20的两输出端SDA和SDB，并根据所述逻辑控制电路20输出的控制信号在所述第一交流电源40与第二交流电源50之间进行切换以保证给所述用电设备60稳定供电。
在本发明较佳实施方式中，所述第一交流电源40为市电，所述第一交流电源40为所述用电设备60的主电源，即通常所说的常用电源。所述第二交流电源50为不间断电源(Uninterrupted Power Supply，简称UPS)，即通常所说的备用电源。所述第一交流电源40及第二交流电源50分别均具有一火线L与一中性线N。
所述第一电压感应器12及所述第二电压感应器14均为交流电压感应器，可用来对交流电压的运行状况进行监测。其中，所述第一电压感应器12通过一常用的交流电压侦测回路(图未示)电气连接至所述第一交流电源40用来负责监测所述第一交流电源40的电能运行状况，并在所述第一交流电源40正常运行时，使所述第一电压感应器12的输出端E输出高电平，反之则输出低电平；同理，所述第二电压感应器14电气连接至所述第二交流电源50用来负责监测所述第二交流电源50的电能运行状况，当所述第二交流电源50正常运行时，所述第二电压感应器14的输出端F输出高电平，反之则输出低电平。
所述切换开关16为一可手动操作的切换按钮。在本较佳实施方式中，所述切换开关16为一状态开关，其包括两种状态，即高电平和低电平。并定义当所述切换开关16连通所述第一交流电源40作为所述用电设备60的供电电源时，所述输出端G为高电平；当所述切换开关16连通所述第二交流电源50作为所述用电设备60的供电电源时，所述输出端G为低电平。所述切换开关16可在所述电源切换开关电路10开始工作时根据实际需要进行手动选择，以方便对所述第一交流电源40或第二交流电源50进行故障维修及根据实际需要自由选择所述用电设备60的供电电源。
所述逻辑控制电路20包括一第一反向器U1、一或门电路U2、一与门电路U3、一第二反向器U4和一延时电路22。所述第一反向器U1的输入端F1接至所述第二电压感应器14的输出端F；所述或门电路U2的第一输入端G1接至所述切换开关16的输出端G，所述或门电路U2的第二输入端G2接至所述第一反向器U1的输出端F2；所述与门电路U3的第一输入端E1接至所述第一电压感应器12的输出端E，所述与门电路U3的第二输入端E2接至所述或门电路U2的输出端G3；所述第二反向器U4的输入端H1接至所述与门电路U3的输出端E3；所述延时电路22的输入端Q1接至所述第二反向器U4的输出端H2。所述与门电路U3的输出端SDA和所述延时电路22的输出端SDB(亦即所述逻辑控制电路20的两输出端)输出对应的控制信号至所述固态继电器组30的控制端。
所述固态继电器组30包括一第一固态继电器32、一第二固态继电器34、一第三固态继电器36和一第四固态继电器38。所述第一固态继电器32设有一第一输入端A1、一第二输入端B1、一第一输出端C1和一第二输出端D1；所述第二固态继电器34设有一第一输入端A2、一第二输入端B2、一第一输出端C2和一第二输出端D2；所述第三固态继电器36设有一第一输入端A3、一第二输入端B3、一第一输出端C3和一第二输出端D3；所述第四固态继电器38设有一第一输入端A4、一第二输入端B4、一第一输出端C4和一第二输出端D4。所述第一交流电源40的火线L与中性线N分别连接至所述第一固态继电器32的第一输入端A1与所述第二固态继电器34的第一输入端A2；所述第二交流电源50的火线L与中性线N分别连接至所述第三固态继电器36的第一输入端A3与所述第四固态继电器38的第一输入端A4；所述与门电路U3的输出端SDA分别连接至所述第一固态继电器32的第二输入端B1与所述第二固态继电器34的第二输入端B2；所述延时电路22的输出端SDB分别连接至所述第三固态继电器36的第二输入端B3与所述第四固态继电器38的第二输入端B4；所述第一固态继电器32的第一输出端C1及所述第三固态继电器36的第一输出端C3均连接至所述固态继电器组30的第一输出端M1；所述第二固态继电器34的第一输出端C2及所述第四固态继电器38的第一输出端C4均连接至所述固态继电器组30的第二输出端M2；所述第一固态继电器32、第二固态继电器34、第三固态继电器36及第四固态继电器38的第二输出端D1、D2、D3及D4均接地；所述固态继电器组30的第一输出端M1和第二输出端M2连接至所述用电设备60以给所述用电设备60供电。
所述备用电源系统的工作过程如下：当所述第一交流电源40及所述第二交流电源50均正常运行时，所述第一电压感应器12的输出端E及所述第二电压感应器14的输出端F均输出高电平，手动操作使所述切换开关16接通所述第一交流电源40作为所述用电设备60的初始供电电源，则此时所述切换开关16的输出端G输出高电平，所述逻辑控制电路20的输出端SDA＝E(F+G)恒为高电平，SDB＝SDA恒为低电平，所述固态继电器组30的第一固态继电器32的第二输入端B1和第二固态继电器34的第二输入端B2接收到所述逻辑控制电路20输出端SDA的输出信号后，所述第一固态继电器32和所述第二固态继电器34处于通态；所述固态继电器组30的第三固态继电器36的第二输入端B3和第四固态继电器38的第二输入端B4接收到所述逻辑控制电路20输出端SDB的输出信号后，所述第三固态继电器36和所述第四固态继电器38处于断态，此时所述固态继电器组30选通所述第一交流电源40给所述用电设备60提供电源。当所述第一交流电源40供电电力不足或者中断时，所述第一电压感应器12的输出端E输出低电平，所述逻辑控制电路20的输出端SDA＝E(F+G)为低电平，SDB＝SDA为高电平，则所述第一固态继电器32和所述第二固态继电器34处于断态，所述第三固态继电器36和所述第四固态继电器38处于通态，故此时所述固态继电器组30选通所述第二交流电源50给所述用电设备60供电。
需要说明的是，如果根据实际情况需要对所述第一交流电源40进行检修，则可在开始工作时手动操作使所述切换开关16接通所述第二交流电源50作为所述用电设备60的初始供电电源，则此时所述切换开关16的输出端G输出低电平，所述逻辑控制电路20的输出端SDA＝E(F+G)为低电平，SDB＝SDA为高电平，所述固态继电器组30接收到所述逻辑控制电路20输出的两控制信号后，所述第一固态继电器32和所述第二固态继电器34处于断态，所述第三固态继电器36和所述第四固态继电器38处于通态，此时所述固态继电器组30选通所述第二交流电源50给所述用电设备60供电。
另外，本发明在所述逻辑控制电路20中设置延时电路22，是为避免因所述第一固态继电器32、第二固态继电器34、第三固态继电器36及第四固态继电器38同时导通而造成的所述第一交流电源40与所述第二交流电源50之间的短路，故根据所述第一交流电源40与所述第二交流电源50的频率均为50Hz或60Hz，将所述延时电路22的启动延迟设定为8.3ms(60Hz)~10ms(50Hz)。
本发明备用电源系统还有一种简化的实施方式，即在上述较佳实施方式中省去所述第二电压感应器14和所述切换开关16，此时，所述逻辑控制电路20包括一反向器U4和一延时电路22。所述第一电压感应器12的输出端E直接接至所述反向器U4的输入端H1和所述逻辑控制电路20的第一输出端SDA，所述延时电路22的输入端Q1接至所述反向器U4的输出端H2，所述延时电路22的输出端SDB为所述逻辑控制电路20的第二输出端。所述逻辑控制电路20的两输出端SDA和SDB分别输出对应的控制信号至所述固态继电器组30的控制端，其它电路及连接方式均不变，所述简化实施方式亦可实现在所述第一交流电源与所述第二交流电源之间进行切换的功能。
所述简化实施方式的工作过程如下：当所述第一交流电源40及所述第二交流电源50均正常运行时，所述第一电压感应器12的输出端E输出高电平，SDA＝E为高电平，SDB＝SDA为低电平，所述第一固态继电器32和所述第二固态继电器34处于通态，所述第三固态继电器36和所述第四固态继电器38处于断态，此时所述固态继电器组30选通所述第一交流电源40给所述用电设备60供电；当所述第一交流电源40供电电力不足或者中断时，所述第一电压感应器12的输出端E输出低电平，所述逻辑控制电路20的输出端SDA＝E为低电平，SDB＝SDA为高电平，则所述第一固态继电器32和所述第二固态继电器34处于断态，所述第三固态继电器36和所述第四固态继电器38处于通态，此时所述固态继电器组30选通所述第二交流电源50给所述用电设备60供电。
本发明备用电源系统通过所述逻辑控制电路20和所述固态继电器组30的设计应用实现了双电源切换功能，并满足了所述用电设备60高容量、稳定、高效的供电需求。所述逻辑控制电路20结构简单明了，使用的电子元器件数目大大减少，减少了该类设备的开发和使用成本；所述固态继电器组30完全避免了电磁继电器在高额电流量工作时出现的切换时间较长、接点发热、电弧与电压转换突波等问题。所述切换开关16的使用则增加了手动功能，提高了设备整体使用的灵活性。

Claims (6)

  1. 【权利要求1】一种备用电源系统，包括一第一交流电源、一第二交流电源及一电源切换开关电路，其特征在于：所述电源切换开关电路包括一连接至所述第一交流电源的第一电压感应器、一逻辑控制电路和一固态继电器组，所述第一电压感应器的输出端接至所述逻辑控制电路的输入端，所述第一交流电源、第二交流电源通过所述固态继电器组连接至用电设备，所述逻辑控制电路的两输出端分别连接至所述固态继电器组的控制端，所述逻辑控制电路的两输出端根据所述第一电压感应器感应到的第一交流电源的电压状态分别输出一控制信号给所述固态继电器组以控制所述第一交流电源或第二交流电源给所述用电设备供电。
  2. 【权利要求2】如权利要求1所述的备用电源系统，其特征在于：所述逻辑控制电路包括一反向器和一延时电路，所述反向器的输入端接至所述第一电压感应器的输出端，所述延时电路的输入端接至所述反向器的输出端，所述第一电压感应器的输出端为所述逻辑控制电路的第一输出端，所述延时电路的输出端为所述逻辑控制电路的第二输出端，所述逻辑控制电路的两输出端连接到所述固态继电器组。
  3. 【权利要求3】如权利要求1所述的备用电源系统，其特征在于：所述电源切换开关电路进一步包括一连接至所述第二交流电源的第二电压感应器和一切换开关，所述第一电压感应器、第二电压感应器及切换开关的输出端均接至所述逻辑控制电路的输入端，所述逻辑控制电路包括一第一反向器、一第二反向器、一或门电路、一与门电路和一延时电路；所述第一反向器的输入端接至所述第二电压感应器的输出端；所述或门电路的第一输入端接至所述切换开关的输出端，所述或门电路的第二输入端接至所述第一反向器的输出端；所述与门电路的第一输入端接至所述第一电压感应器的输出端，所述与门电路的第二输入端接至所述或门电路的输出端；所述第二反向器的输入端接至所述与门电路的输出端；所述延时电路的输入端接至所述第二反向器的输出端；所述与门电路的输出端为所述逻辑控制电路的第一输出端，所述延时电路的输出端为所述逻辑控制电路的第二输出端，所述逻辑控制电路的两输出端连接到所述固态继电器组。
  4. 【权利要求4】如权利要求2或3所述的备用电源系统，其特征在于：所述固态继电器组包括一第一固态继电器、一第二固态继电器、一第三固态继电器和一第四固态继电器，其中每一固态继电器均设有一第一输入端、一第二输入端、一第一输出端和一第二输出端；所述第一交流电源的火线与中性线分别连接至所述第一固态继电器的第一输入端与所述第二固态继电器的第一输入端；所述第二交流电源的火线与中性线分别连接至所述第三固态继电器的第一输入端与所述第四固态继电器的第一输入端；所述逻辑控制电路的第一输出端分别连接至所述第一固态继电器的第二输入端与所述第二固态继电器的第二输入端；所述逻辑控制电路的第二输出端分别连接至所述第三固态继电器的第二输入端与所述第四固态继电器的第二输入端；所述第一固态继电器的第一输出端及所述第三固态继电器的第一输出端均连接至所述固态继电器组的第一输出端；所述第二固态继电器的第一输出端及所述第四固态继电器的第一输出端均连接至所述固态继电器组的第二输出端；所述第一固态继电器、第二固态继电器、第三固态继电器及第四固态继电器的第二输出端均接地；所述固态继电器组的第一输出端和第二输出端连接至所述用电设备。
  5. 【权利要求5】如权利要求2或3所述的备用电源系统，其特征在于：所述延时电路的延迟时间设定为8.3ms~10ms。
  6. 【权利要求6】如权利要求3所述的备用电源系统，其特征在于：所述切换开关为一可手动操作的切换按钮。
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