CN106712269A - 一种智能数字化双电源切换装置及故障自检方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能数字化双电源切换装置及故障自检方法。智能数字化双电源切换装置包括电源模块、电压采样模块、微控制器模块、电机控制模块和上位机。电源模块包括两个输入整流滤波模块、两个反激式DC/DC模块、两个输出整流滤波模块、两个反向保护二极管、一个超级电容。两个反激式DC/DC模块中，只要其中一路工作正常，超级电容就可以充电；两个反激式DC/DC模块均工作异常时，超级电容向微控制器模块短时供电，实现故障信息的上传，并根据上传的信息判断故障发生的部位，本发明提高了双电源切换装置的故障自检能力，减少装置故障溯源难度。
Description
技术领域
本发明涉及电力设备技术领域，尤其涉及一种智能数字化双电源切换装置。
背景技术
在医院、机场、消防等供电可靠性要求高的重要场合，通常配有双电源切换装置以提高供电可靠性。
为了提高欠压检测精度，并实现对其运行状态的实时监控，双电源切换装置逐渐从传统的模拟型装置向数字化装置转变。发明专利（201110152296.5）、发明专利（201110276944.8）和实用新型（200820121554.7）等公开的数字化装置，克服了传统模拟型装置控制回路设计复杂、维护困难、可靠性差等缺点，同时提高了转换装置的灵活性，具备远程实时监控等功能。然而，智能数字化双电源切换装置采用数字电路实现电源切换功能，器件模块数量较多，一旦某个模块工作异常便可能引起整个装置停止工作。上述已公开的智能数字化双电源切换装置，缺少故障自检功能，故当装置停止工作后，无法判断故障原因，故障溯源难度较高，不利于装置的及时抢修和快速恢复运行。
发明内容
本发明公开了一种智能数字化双电源切换装置及故障自检方法，智能数字化双电源切换装置具备故障自检功能和上位机通信功能，在切换装置发生故障后，能实现自身短时供电，接收故障信息并判断故障原因。
一种智能数字化双电源切换装置，包括电源模块、电压采样模块、微控制器模块、电机控制模块和上位机，其中，微控制器模块与电源模块、电压采样模块、电机控制模块和上位机分别相连，电源模块和电压采样模块相连，电源模块、电压采样模块、电机控制模块分别与常用电源和备用电源相连。
进一步地，所述上位机与微控制器模块通过RS232接口相连。
上述方案中，电源模块用于整个双电源切换装置的供电，电压采样模块用于采集常用电源和备用电源两路交流电压信号，电机控制模块用于常用电源和备用电源之间的切换，微控制器模块用于实现控制和通信功能，定时向上位机发送心跳通信帧，上位机用于故障自检，
上述方案中，所述电源模块包括两个输入整流滤波模块、两个反激式DC/DC模块、两个输出整流滤波模块、两个反向保护二极管、一个超级电容；其中，两个输入整流滤波模块输入端各自与常用电源和备用电源相连，两个反激式DC/DC模块输入端各自与两个输入整流滤波模块输出端相连，两个输出整流滤波模块输入端各自与两个反激式DC/DC模块输出端相连，两个输出整流滤波模块的直流输出正端各自与两个反向保护二极管阳极相连，两个反向保护二极管阴极并联，形成向后端各模块供电的直流电源正端，超级电容正极与两个反向保护二极管阴极相连，负极与直流电源负端相连。
上述方案中，所述两个反向保护二极管阳极与电压采样模块相连，使电压采样模块可以采集到两个反激式DC/DC模块的输出直流电压信号，所述超级电容正极与微控制器模块相连，用于电路故障时向微控制器模块短时供电。
所述电源模块中，两个反激式DC/DC模块只要有一路能够工作正常，超级电容即能充电；一旦两路均工作异常，超级电容可以实现向微控制器模块的短时供电，确保微控制器在掉电前有足够的电能，将常用电源电压、备用电源电压及两个反激式DC/DC模块直流输出电压信息，作为最后一帧数据上传至上位机，上位机根据接收的数据信息，实现对整个双电源切换装置的故障检测。
双电源切换装置发生故障停止工作时，上位机软件根据微控制器模块发送的心跳通信帧的情况以及相关电压信息进行故障自检，故障判断方法如下：
（1）上位机判断接收心跳通信帧是否超时，若超时则判定为微控制器模块故障，若不超时，则继续检测常用电源和备用电源电压情况；
（2）若常用电源和备用电源均失压，双电源切换装置发出最后一帧数据，可判断此时为电网失压故障；
（3）若常用电源未失压，但对应连接的反激式DC/DC模块直流输出电压异常，所述双电源切换装置可持续通信，可判断此时为常用电源对应反激式DC/DC故障；
（4）若备用电源未失压，但对应连接的反激式DC/DC模块直流输出电压异常，所述双电源切换装置可持续通信，可判断为备用电源对应反激式DC/DC故障；
（5）若常用电源和备用电源均未失压，但两个反激式DC/DC模块直流输出电压均异常，所述双电源切换装置发出最后一帧数据，可判断此时为双反激式DC/DC模块故障；
（6）若常用电源和备用电源均未失压，两个反激式DC/DC模块直流输出电压均正常，所述双电源切换装置可持续通信，可判断是电机控制模块故障。
有益效果
本发明所述的智能数字化双电源切换装置具备故障自检功能，在双电源切换装置工作异常时，可以快速有效地检测出故障原因，有利于降低维修成本，提高双电源切换装置的可靠性。
附图说明
图1为智能数字化双电源切换装置结构图；
图2为电源模块的内部结构以及与电压采样模块和微控制器模块的连接图；
图3为智能数字化双电源切换装置故障自检流程图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面将结合具体实施例及其附图对本发明作进一步详细的描述。
如图1所示，本实施例中的智能数字化双电源切换装置包括电源模块、电压采样模块、微控制器模块、电机控制模块及上位机。所述微控制器模块与电源模块、电压采样模块、电机控制模块和上位机分别相连，电源模块和电压采样模块相连，电源模块、电压采样模块、电机控制模块分别与常用电源和备用电源相连。 所述上位机与微控制器模块通过RS232接口相连。
电源模块用于整个双电源切换装置的供电，电压采样模块用于采集常用电源和备用电源两路交流电压信号，电机控制模块用于常用电源和备用电源之间的切换，微控制器模块用于实现控制和通信功能，定时向上位机发送心跳通信帧，上位机用于故障自检。
如图2所示，本实施例中电源模块的内部结构以及与电压采样模块和微控制器模块的连接方式如下：
所述电源模块包括输入整流滤波模块1、2，反激式DC/DC模块1、2，输出整流滤波模块1、2，反向保护二极管1、2和超级电容。
所述输入整流滤波模块1输入端与常用电源相连（A,N），反激式DC/DC模块1输入端与输入整流滤波模块1输出端相连，输出整流滤波模块1输入端与反激式DC/DC模块1输出端相连，反向保护二极管1阳极与输出整流滤波模块1输出端相连。
所述输入整流滤波模块2输入端与备用电源(a，n)相连，反激式DC/DC模块2输入端与输入整流滤波模块2输出端相连，输出整流滤波模块2输入端与反激式DC/DC模块2输出端相连，反向保护二极管2阳极与输出整流滤波模块2输出端相连。
所述反向保护二极管1阴极与反向保护二极管2阴极并联，形成向后端各模块供电的直流电源正端，所述反向保护二极管1阳极和反向保护二极管2阳极与电压采样模块相连，使电压采样模块可以采集到两个反激式DC/DC模块的输出直流电压信号，常用电源和备用电源分别与电压采样模块相连。
所述超级电容正极与直流电源正端和微控制器模块相连，用于电路故障时向微控制器模块短时供电，超级电容负极与直流电源负端相连。
上述方案中，所述电压采样模块不仅采集常用电源和备用电源两路电压信号，也采集两个反激式DC/DC模块的输出直流电压信号。
双电源切换装置工作时，所述电源模块中，两个反激式DC/DC模块只要有一路能够工作正常，超级电容即能充电；一旦两路均工作异常，超级电容可以实现向微控制器模块的短时供电，确保微控制器在掉电前有足够的电能，将常用电源电压、备用电源电压及两个反激式DC/DC模块直流输出电压信息，作为最后一帧数据上传至上位机，上位机根据接收的数据信息，实现对整个双电源切换装置的故障检测。
双电源切换装置发生故障停止工作时，上位机软件根据微控制器模块发送的心跳通信帧的情况以及相关电压信息进行故障自检，如图3所示，故障判断方法如下：
（1）上位机判断接收心跳通信帧是否超时，若超时则判定为微控制器模块故障，若不超时，则继续检测常用电源和备用电源电压情况；
（2）若常用电源和备用电源均失压，双电源切换装置发出最后一帧数据，可判断此时为电网失压故障；
（3）若常用电源未失压，但对应连接的反激式DC/DC模块直流输出电压异常，所述双电源切换装置可持续通信，可判断此时为常用电源对应反激式DC/DC故障；
（4）若备用电源未失压，但对应连接的反激式DC/DC模块直流输出电压异常，所述双电源切换装置可持续通信，可判断为备用电源对应反激式DC/DC故障；
（5）若常用电源和备用电源均未失压，但两个反激式DC/DC模块直流输出电压均异常，所述双电源切换装置发出最后一帧数据，可判断此时为双反激式DC/DC模块故障；
（6）若常用电源和备用电源均未失压，两个反激式DC/DC模块直流输出电压均正常，所述双电源切换装置可持续通信，可判断是电机控制模块故障。
本发明并不限于以上实施例，本领域的技术人员如果从本发明提出的内容直接导出或联想到的所有变形，均应属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种智能数字化双电源切换装置，包括电源模块、电压采样模块、微控制器模块、电机控制模块和上位机，微控制器模块与电源模块、电压采样模块、电机控制模块和上位机分别相连，电源模块和电压采样模块相连，电源模块、电压采样模块、电机控制模块分别与常用电源和备用电源相连，其特征在于：所述电源模块包括两个输入整流滤波模块、两个反激式DC/DC模块、两个输出整流滤波模块、两个反向保护二极管、一个超级电容，两个输入整流滤波模块输入端各自与常用电源和备用电源相连，两个反激式DC/DC模块输入端各自与两个输入整流滤波模块输出端相连，两个输出整流滤波模块输入端各自与两个反激式DC/DC模块输出端相连，两个输出整流滤波模块的直流输出电压正端各自与反向保护二极管阳极极相连，两个反向保护二极管阴极并联，形成向后端各模块供电的直流电源正端，超级电容正极与两个反向保护二极管阴极相连，负极与直流电源负端相连。
2.根据权利要求1所述的智能数字化双电源切换装置，其特征在于：所述电压采样模块不仅能采集常用电源和备用电源两路交流电压信号，还可以采集到两个反激式DC/DC模块的输出直流电压信号。
3.根据权利要求1所述的智能数字化双电源切换装置，其特征在于：所述微控制器模块定时向上位机发送心跳通信帧。
4.根据权利要求1所述的智能数字化双电源切换装置，其特征在于：所述上位机与微控制器模块通过RS232接口相连。
5.根据权利要求1所述的智能数字化双电源切换装置，其特征在于：所述两个反向保护二极管阳极与电压采样模块相连。
6.根据权利要求1所述的智能数字化双电源切换装置，其特征在于：所述超级电容正极与微控制器模块相连。
7.一种用于如权利要求1所述的智能数字化双电源切换装置的故障自检方法，其特征在于：所述智能数字化双电源切换装置停止工作时，故障判断方法如下：
（1）上位机判断接收心跳通信帧是否超时，若超时则判定为微控制器模块故障，若不超时，则继续检测常用电源和备用电源电压情况；
（2）若常用电源和备用电源均失压，双电源切换装置发出最后一帧数据，可判断此时为电网失压故障；
（3）若常用电源未失压，但对应连接的反激式DC/DC模块直流输出电压异常，所述双电源切换装置可持续通信，可判断此时为常用电源对应反激式DC/DC故障；
（4）若备用电源未失压，但对应连接的反激式DC/DC模块直流输出电压异常，所述双电源切换装置可持续通信，可判断为备用电源对应反激式DC/DC故障；
（5）若常用电源和备用电源均未失压，但两个反激式DC/DC模块直流输出电压均异常，所述双电源切换装置发出最后一帧数据，可判断此时为双反激式DC/DC模块故障；
（6）若常用电源和备用电源均未失压，两个反激式DC/DC模块直流输出电压均正常，所述双电源切换装置可持续通信，可判断是电机控制模块故障。
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