CN102820700B - 一种发电机交流续航应急电源 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种发电机交流续航应急电源，包括有铅酸电池、交流续航执行机构、交流继电器、信号检测电路、充电电路、报警/指示电路、供电电路和主控制器；信号检测电路包括发电机交流信号检测电路、发电机直流信号检测电路和按键POWER检测电路；该应急电源采用单片机控制技术，实时检测发电机的工作情况，实现了220伏交流输出的无缝切换。在发电机由于过热或是缺油停机时，能自动续航输出220伏交流电压，保证用电设备在发电机突然掉电时，仍能正常工作，保护了数据的安全。既可以与发电机配合使用，也可以独立使用，是一种适应性强的交流应急电源。
Description
技术领域
本发明涉及一种发电机交流续航应急电源。
背景技术
发电机在野外环境中工作时，输出220伏交流电压给用电设备供电过程中，由于某种原因（缺油，过热保护），会出现突然掉电的情况，使得用电设备的数据没有来得及保存，从而造成损失。同时，发电机工作过程中，直流输出没有使用，造成了资源的浪费。发电机交流续航应急电源在发电机突然停机时，无缝接替发电机工作，为外部用电设备提供交流220伏电源，同时，在发电机工作时，可以为交流续航应急电源内部铅酸电池充电，节约资源。现有的交流续航应急电源在电路控制方面还有改进的余地。
发明内容
本发明的目的是提供一种发电机交流续航应急电源。
本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是，
一种发电机交流续航应急电源，包括有铅酸电池、交流续航执行机构、交流继电器、信号检测电路、充电电路、报警/指示电路、供电电路和主控制器；信号检测电路包括发电机交流信号检测电路、发电机直流信号检测电路和按键POWER检测电路；
交流续航执行机构的输入电路连接铅酸电池的正极、负极，其输出连接交流继电器的I路输入；发电机组的发电机AC输出连接交流继电器的II路输入，交流继电器的输出为220伏交流输出；
信号检测电路的输入端分别电路连接发电机组的发电机AC输出、发电机组的发电机DC输出和按键POWER，其输出分别电路连接到主控制器；
充电电路的输入端电路连接发电机组的发电机DC输出，其输出电路连接到铅酸电池的正极，负极；
供电电路的输入端电路连接到铅酸电池的正极、负极，为主控制器供电；
报警/指示电路的输入电路连接到主控制器。
所述的交流续航执行机构，包括脉冲调制电路、电流电压检测电路、驱动电路、DC-AC电路，软启动电路及欠压和过压保护电路，错误信号电路；交流续航执行机构输入电路连接到铅酸电池的正极、负极，输出电路连接到交流继电器。
所述的信号检测电路包括发电机交流信号检测电路和按键POWER检测电路。
所述的发电机交流信号检测电路，实时采集发电机组的发电机AC输出的交流220伏信号，主控制器根据此信号实时控制交流续航执行机构；当此信号存在时，主控制器认为发电机组的发电机AC输出正常，主控制器关闭交流续航执行机构；发电机组的发电机AC输出通过交流继电器给外部设备提供220伏交流输出；当此信号消失时，主控制器认为发电机组的发电机AC输出不正常，主控制器打开交流续航执行机构，交流续航执行机构通过交流继电器给外部设备提供220伏交流输出。
所述的发电机直流信号检测电路，实时采集发电组的发电机DC输出的直流信号，主控制器根据此信号实时控制充电电路对铅酸电池进行充电，并且通过报警/指示电路指示充电状态，当铅酸电池充满后，报警/指示电路指示电池处于充满状态。
所述的按键POWER检测电路，在检测到按键POWER开关按下时，主控制器输出高电平锁定供电电路输出+5V电压。
所述的充电电路，其输入电路连接到发电机组的发电机DC输出，在主控制器的控制下对铅酸电池进行充电。
所述的交流继电器，I路输入电路连接到交流续航执行机构的输出，II路输入电路连接到发电机组的发电机AC输出，交流继电器的输出为220伏交流输出。
本发明的优点在于，该应急电源可以配合发电机作为无缝续航应急电源，又可以单独作为220伏交流应急电源来使用，内部铅酸电池既可以通过发电机组的直流输出对其充电，也可以通过外置充电器对其充电，方便灵活，使用简单。采用单片机控制技术，实时检测发电机的工作情况，实现了220伏交流输出的无缝切换；在发电机由于过热或是缺油停机时，能自动续航输出220伏交流电压，保证用电设备在发电机突然掉电时，仍能正常工作，保护了数据的安全；安全可靠，使用简单，既可以与发电机配合使用，也可以独立使用，是一种适用性强的交流应急电源。
附图说明
图1是本发明提出的发电机交流续航应急电源的结构示意图；
图2是该应急电源的控制流程图；
图3是发电机交流信号检测电路图；
图4是供电电路图；
图5是交流继电器和交流续航执行机构的电路图；
图6是主控制器电路图；
图7是充电电路和发电机直流信号检测电路图；
图8是报警/指示电路图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合图示与具体实施例，进一步阐述本发明。
如图1所示，本发明提出的一种发电机交流续航应急电源包括有铅酸电池、交流续航执行机构、交流继电器、信号检测电路、充电电路、报警/指示电路、供电电路和主控制器；信号检测电路包括发电机交流信号检测电路、发电机直流信号检测电路和按键POWER检测电路；
交流续航执行机构的输入电路连接铅酸电池的正极、负极，其输出连接交流继电器的I路输入；发电机组的发电机AC输出连接交流继电器的II路输入，交流继电器的输出为220伏交流输出；
信号检测电路的输入端分别电路连接发电机组的发电机AC输出、发电机组的发电机DC输出和按键POWER，其输出分别电路连接到主控制器；
充电电路的输入端电路连接发电机组的发电机DC输出，其输出电路连接到铅酸电池的正极，负极；
供电电路的输入端电路连接到铅酸电池的正极、负极，为主控制器供电；
报警/指示电路的输入电路连接到主控制器。
所述的交流续航执行机构，包括脉冲调制电路、电流电压检测电路、驱动电路、DC-AC电路，软启动电路及欠压和过压保护电路，错误信号电路；交流续航执行机构输入电路连接到铅酸电池的正极、负极，输出电路连接到交流继电器。
所述的信号检测电路包括发电机交流信号检测电路和按键POWER检测电路。
所述的发电机交流信号检测电路，实时采集发电机组的发电机AC输出的交流220伏信号，主控制器根据此信号实时控制交流续航执行机构；当此信号存在时，主控制器认为发电机组的发电机AC输出正常，主控制器关闭交流续航执行机构；发电机组的发电机AC输出通过交流继电器给外部设备提供220伏交流输出；当此信号消失时，主控制器认为发电机组的发电机AC输出不正常，主控制器打开交流续航执行机构，交流续航执行机构通过交流继电器给外部设备提供220伏交流输出。
所述的发电机直流信号检测电路，实时采集发电组的发电机DC输出的直流信号，主控制器根据此信号实时控制充电电路对铅酸电池进行充电，并且通过报警/指示电路指示充电状态，当铅酸电池充满后，报警/指示电路指示电池处于充满状态。
所述的按键POWER检测电路，在检测到按键POWER开关按下时，主控制器输出高电平锁定供电电路输出+5V电压。
所述的充电电路，其输入电路连接到发电机组的发电机DC输出，在主控制器的控制下对铅酸电池进行充电。
所述的交流继电器，I路输入电路连接到交流续航执行机构的输出，II路输入电路连接到发电机组的发电机AC输出，交流继电器的输出为220伏交流输出。
该交流续航应急电源的工作原理：在发电机正常工作时，发电机组的发电机DC输出在主控制器的控制下给铅酸电池充电，充电电流为1A。当铅酸电池充满电时，主控制器切断对其充电电路。发电机组的发电机AC输出通过交流继电器输出交流220伏电压，对外地设备供电。主控制器实时检测发电机的交流信号，当发电机组由于某种原因（比如无汽油，过热保护）停止工作时，主控制器检测发电机输出的交流信号消失，主控制器程序做出正确的判断，打开交流续航执行机构，铅酸电池通过交流续航执行机构电压变换，产生交流220伏电压，通过交流继电器输出交流220伏电压，继续对部设备供电。交流续航应急电源与发电机做到无缝切换，能满足大部分小功率交流外设的需要。
如图2所示，该发电机交流续航应急电源的控制流程包括以下步骤：
步骤1、系统初始化；
步骤2、检测铅酸电池电压；检测发电机组的发电机AC输出信号；检测发电机组的发电机DC输出信号；检测按键POWER S1信号；
步骤3、交流续航执行机构已打开，若是，跳到步骤4；若否，跳到步骤6；
步骤4、发电机组的发电机AC有输出或铅酸电池电压低于8伏，若是，跳到步骤5；若否，跳到步骤8；
步骤5、关闭交流续航执行机构；
步骤6、发电机组的发电机AC没有输出且电池电压高于11V，若是，跳到步骤7；若否，跳到步骤8；
步骤7、打开交流续航执行机构；
步骤8、发电机组的发电机DC有输出，若是，跳到步骤9；若否，跳到步骤10；
步骤9、给电池充电；
步骤10、显示相应的指示灯；
步骤11、按键POWER键S1按下或电池电压低于8V超过1s时，关闭系统总电源，跳到步骤1。
具体电路如图3～图8，发电机交流信号检测电路采用光耦器件PC817来完成，发电机正常工作时，发电机组的发电机AC输出经过保险丝F1，共模电感L1，差模电感L2交流滤波后，分两路输出，一路经过二极管D1整流，R2限流，使光耦PC817导通。主控制器采集电容C1上的波形，可以判断发电机的工作情况。另一路接入到交流继电器，通过交流继电器输出220伏交流电压。
所述的供电电路，在按键POWER S1按下时，PNP三极管Q3导通，经过电容C3滤波后，经过三端稳压器L78L05输出+5伏电压。此电压使主控制器的程序启动运行，在程序通过主控制器的第17脚检测到此按按键按下时，从第12脚输出高电平使NMOS管Q6导通（型号为2N7002），锁定供电电路正常工作。
所述的主控制器，其型号为现代MC95FG308-DS，20引脚。主控制器在烧写入软件程序后，协调控制交流续航有续工作。
所述的交流继电器，分别电路连接到发电机组的发电机AC输出和交流续航执行机构的输出。交流继电器的型号为NT75-12VDC8A双列直插式尺寸：29×12.7×15.7cm。交流继电器有两组开关，一组是常闭开关，一组是常开开关，通过内部线圈进行切换。在发电机正常工作时，发电机组的发电机AC输出通过交流继电器常闭开关输出220伏交流电压。在发电机停止工作后，主控制器检测到发电机停机信号后，通过第6脚输出高电平信号，使NPN三极管S8050导通，交流继电器线圈得电吸合，交流续行执行机构通过交流继电器输出220伏交流电压。
所述的发电机直流信号检测电路和充电电路，在发电机正常工作时，发电机组的发电机DC输出分成两路。一路送入发电机直流信号检测电路，一路送入到充电电路。所述的发电机直流信号检测电路由二极管D5，电阻R34，R38，C11，R37组成。发电机组的发电机DC输出经T1滤波，R34、R38分压，R37限流后，送入到主控制器的第1脚。主控制根据此电压判定发电机组发电机直流输出是否正常，如果正常，就通过充电电路给铅酸电池供电，并通过报警/指示电路指示充电中状态，相应的LED指示灯会点亮。所述的充电电路，主要是通过芯片L78S15调压后，将输入的电压调整为14.2伏～15.7伏，给铅酸电池充电。在电池电压充满后，主控制器通过报警/指示电路指示充满状态，相应的LED指示灯会点亮。
所述的报警/指示电路由六个LED指示灯组成，主控制器根据交流续航应急电源和发电机组的状态使相应的LED灯点亮、熄灭或是闪烁。六个LED指示灯分别是：LED1表示电源指示灯；LED2预留指示灯；LED3表示充电中指示灯；LED4表示充满指示灯；LED5表示交流续行执行机构工作指示灯；LED6表示交流续行执行机构发生错误指示灯。
所述的交流续航执行机构，包括脉冲调制电路、电流电压检测电路、驱动电路、DC-AC电路，软启动电路及欠压和过压保护电路，错误信号电路。交流续航执行机构输入电路连接到铅酸电池的正极，负极，输出电路连接到交流继电器，功率为300W。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (1)
1.一种发电机交流续航应急电源，其特征在于，包括有铅酸电池、交流续航执行机构、交流继电器、信号检测电路、充电电路、报警/指示电路、供电电路和主控制器；信号检测电路包括发电机交流信号检测电路、发电机直流信号检测电路和按键POWER检测电路；
交流续航执行机构的输入电路连接铅酸电池的正极、负极，其输出连接交流继电器的I路输入；发电机组的发电机AC输出连接交流继电器的II路输入，交流继电器的输出为220伏交流输出；
信号检测电路的输入端分别电路连接发电机组的发电机AC输出、发电机组的发电机DC输出和按键POWER，其输出分别电路连接到主控制器；
充电电路的输入端电路连接发电机组的发电机DC输出，其输出电路连接到铅酸电池的正极，负极；
供电电路的输入端电路连接到铅酸电池的正极、负极，为主控制器供电；
报警/指示电路的输入电路连接到主控制器；
所述的交流续航执行机构，包括脉冲调制电路、电流电压检测电路、驱动电路、DC-AC电路，软启动电路及欠压和过压保护电路，错误信号电路；交流续航执行机构输入电路连接到铅酸电池的正极、负极，输出电路连接到交流继电器；
所述的信号检测电路包括发电机交流信号检测电路和按键POWER检测电路；
所述的发电机交流信号检测电路实时采集发电机组的发电机AC输出的交流220伏信号，主控制器根据此信号实时控制交流续航执行机构；当此信号存在时，主控制器认为发电机组的发电机AC输出正常，主控制器关闭交流续航执行机构；发电机组的发电机AC输出通过交流继电器给外部设备提供220伏交流输出；当此信号消失时，主控制器认为发电机组的发电机AC输出不正常，主控制器打开交流续航执行机构，交流续航执行机构通过交流继电器给外部设备提供220伏交流输出；
所述的发电机直流信号检测电路实时采集发电组的发电机DC输出的直流信号，主控制器根据此信号实时控制充电电路对铅酸电池进行充电，并且通过报警/指示电路指示充电状态，当铅酸电池充满后，报警/指示电路指示电池处于充满状态；
所述的按键POWER检测电路在检测到按键POWER开关按下时，主控制器输出高电平锁定供电电路输出+5V电压；
所述的充电电路其输入电路连接到发电机组的发电机DC输出，在主控制器的控制下对铅酸电池进行充电；
所述的交流继电器，I路输入电路连接到交流续航执行机构的输出，II路输入电路连接到发电机组的发电机AC输出，交流继电器的输出为220伏交流输出；
发电机交流信号检测电路采用光耦器件PC817来完成，发电机正常工作时，发电机组的发电机AC输出经过保险丝F1，共模电感L1，差模电感L2交流滤波后，分两路输出，一路经过二极管D1整流，R2限流，使光耦PC817导通，主控制器采集电容C1上的波形，可以判断发电机的工作情况，另一路接入到交流继电器，通过交流继电器输出220伏交流电压；
所述的供电电路，在按键POWER S1按下时，PNP三极管Q3导通，经过电容C3滤波后，经过三端稳压器L78L05输出+5伏电压，此电压使主控制器的程序启动运行，在程序通过主控制器的第17脚检测到此按按键按下时，从第12脚输出高电平使NMOS管Q6导通，锁定供电电路正常工作；
所述的交流继电器，分别电路连接到发电机组的发电机AC输出和交流续航执行机构的输出，交流继电器有两组开关，一组是常闭开关，一组是常开开关，通过内部线圈进行切换，在发电机正常工作时，发电机组的发电机AC输出通过交流继电器常闭开关输出220伏交流电压，在发电机停止工作后，主控制器检测到发电机停机信号后，通过第6脚输出高电平信号，使NPN三极管S8050导通，交流继电器线圈得电吸合，交流续行执行机构通过交流继电器输出220伏交流电压；
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