CN109193914B - 一种冗余电源智能控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种冗余电源智能控制装置，包括检测控制模块、高速处理单元及PC通讯模块，高速处理单元分别与检测控制模块、PC通讯模块通信连接；检测控制模块用于实时采样检测主电源及备用电源的电压数据，根据电压数据确定主电源的电压状态，根据设置在主电源故障时控制检测控制模块变更供电电源为备用电源，待主电源恢复正常后则变更供电电源为主电源；PC通讯模块用于连接PC端，通过高速处理单元实现PC端的状态查看、设置修改及控制。本发明的一种冗余电源智能控制装置，通过设置高速处理单元及PC通讯模块，能够实现PC端对装置自由进行常规电压范围选择，切换时间设置，主用/备用冗余电源设置以及参数显示，使用更加方便灵活。

Description

一种冗余电源智能控制装置
技术领域
本发明涉及电源智能管理领域，尤其涉及一种冗余电源智能控制装置。
背景技术
冗余电源，是用于服务器中的一种电源，是由两个完全一样的电源组成，由芯片控制电源进行负载均衡，当一个电源出现故障时，另一个电源马上可以接管其工作，在更换电源后，又是两个电源协同工作。冗余电源是为了实现服务器系统的高可用性。除了服务器之外，磁盘阵列系统应用也非常广泛。常见的冗余电源的配置形式，多为1+1电源配置，表示该服务器有一个电源模块即可正常工作，但在配置上是两个电源模块，其中一个电源模块是作为冗余电源备份的。
由于冗余电源需要在一个电源出现故障时，快速地切换另一个备份电源，因此，对于冗余电源的状态检测尤为重要。冗余电源的状态检测，通常是检测电源电压是否存在过压或者欠压的情况。但是，目前，电源冗余技术通常是直接通过硬件电路实现，电压检测范围一般不能自由设置，不能应用于过多的产品或设备检测上，同时切换时间不可设置，导致冗余电源的应用场景不宽。
基于此，提供一种能够自由进行常规电压范围选择，切换时间设置，主用/备用冗余电源设置的冗余电源智能控制装置，是目前亟需解决的问题。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种冗余电源智能控制装置，能够自由进行常规电压范围选择，切换时间设置，主用/备用冗余电源设置。
本发明的目的采用如下技术方案实现：
一种冗余电源智能控制装置，包括检测控制模块、高速处理单元及PC通讯模块，所述高速处理单元分别与所述检测控制模块、所述PC通讯模块通信连接；所述检测控制模块可根据设定时间自动切换主/备电源，并实时采样检测主电源及备用电源的电压数据；所述高速处理单元根据电压数据确定所述主电源的电压状态，根据设置在主电源故障时控制所述检测控制模块变更供电电源为所述备用电源，待所述主电源恢复正常后则变更供电电源为所述主电源；所述PC通讯模块用于连接PC端，通过所述高速处理单元实现PC端的状态查看、设置修改及控制。
进一步地，所述高速处理单元还通信连接有模式配置模块，所述模式配置模块可实现所述检测控制模块单独控制及PC端联机控制两种工作模式的切换。
进一步地，所述检测控制模块还通信连接有电源输出模块，所述电源输出模块通过继电器控制所述主电源或所述备用电源的电源输出。
进一步地，所述电源输出模块包括有电流检测电路及自动过流保护控制电路，所述自动过流保护控制电路用于获取所述电流检测电路采集的电流数据，判断电路是否过流，并根据判断发送控制信号控制所述继电器断开或者接通。
进一步地，所述电源输出模块还包括PC软件过流保护控制电路，所述电流检测电路将采集到的电流数据送入所述高速处理单元，所述高速处理单元根据电流数据输出控制信号至所述PC软件过流保护控制电路控制所述继电器断开或者接通。
进一步地，所述检测控制模块包括电压检测采样电路、自动控制电路及PC软件控制电路；所述自动控制电路根据设定时间自动切换主/备电源；所述电压检测采样电路用于采集主/备电源电压数据上传至所述高速处理单元；所述PC软件控制电路根据所述高速处理单元输出的控制信号控制变更供电电源。
进一步地，如权利要求1所述的一种冗余电源智能控制装置，其特征在于：所述主电源为220V交流电源，所述备用电源为12-48V的蓄电池组。
进一步地，所述高速处理单元为STM32单片机。
进一步地，所述PC通讯模块包括以太网MAC控制器。
进一步地，所述PC通讯模块连接有RJ45连接器。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明的一种冗余电源智能控制装置，通过设置检测控制模块，检测控制模块实时检测主电源及备用电源的实时状态，高速处理单元根据检测数据在主电源故障时变更供电电源，实现电路的过压、欠压保护，同时，通过设置高速处理单元及PC通讯模块，能够实现PC端对装置自由进行常规电压范围选择，切换时间设置，主用/备用冗余电源设置以及参数显示，以满足不同场合对冗余电源智能控制装置的使用要求，应用范围更广，使用更加方便灵活。
附图说明
图1为发明一种冗余电源智能控制装置各模块连接示意图；
图2为图1主电源接口电路图；
图3为图1备用电源接口电路图；
图4为检测控制模块电路图；
图5为电源输出模块电路图；
图6为高速处理单元电路图；
图7为PC通讯模块电路图；
图8为模式配置模块电路图。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
如图1-图8所示的一种冗余电源智能控制装置，包括检测控制模块、高速处理单元及PC通讯模块，该高速处理单元分别与该检测控制模块、该PC通讯模块通信连接；该检测控制模块可根据设定时间自动切换主/备电源，并实时采样检测主电源及备用电源的电压数据；该高速处理单元根据电压数据确定该主电源的电压状态，根据设置在主电源故障时控制该检测控制模块变更供电电源为该备用电源，待该主电源恢复正常后则变更供电电源为该主电源；该PC通讯模块用于连接PC端，通过该高速处理单元实现PC端的状态查看、设置修改及控制。其中，检测控制模块分别通过主电源接口及备用电源接口与主电源及备用电源连接。主电源接口如图2所示，主电源为长时间对外部设备供电的电源，一般为交流220V电源。主电源接口模块加入了交流过压保护、防雷保护及EMI滤波，保证接入的主电源尽量的安全、干净。备用电源接口如图3所示，备用电源接口是装置外部备用电源的输入接口，是电源冗余的关键。备用电源一般为12-48V的蓄电池组。备用电源接口加入了过压保护和过流保护，保证了接入蓄电池的安全。
检测控制模块如图4所示，单机模式下，检测控制模块没有接入高速处理单元，其通过自身电路的电位器R115实现主/备电源的定时切换。在联机模式下，检测控制模块实时检测主电源及备用电源的状态，优先将主电源模块的电源接入到电源输出模块对外部设备进行供电。一旦发生主电源模块的主电源故障时，高速处理单元控制检测控制模块迅速将备用电源模块的备用电源接入到电源输出模块接替主电源的工作，保证电源输出模块对外的供电不间断。当主电源模块的主电源恢复正常时，检测控制模块又将电源输出模块的电源接入到主电源模块的主电源，保证尽量不使用备用电源，让备用电源的使用时间最长。主备电源都故障时，则默认使用备用电源。该检测控制模块包括电压检测采样电路、自动控制电路及PC软件控制电路；该自动控制电路根据设定实现主/备电源定时切换；该PC软件控制电路根据该高速处理单元输出的控制信号控制变更供电电源。检测控制模块为整个装置的核心部分，能够自动检测两套电源的工作状态及控制对外供电的电源的选择，自动控制电路和PC软件控制电路均可控制继电器的切换实现主/备用电源的切换。
高速处理单元如图6所示，PC通讯模块如图7所示。高速处理单元为STM32单片机，该PC通讯模块包括以太网MAC控制器及RJ45连接器。通过RJ45连接器使得PC通讯模块能够与PC端通过网线连接。以太网MAC控制器DM90000CIEP为单芯片快速以太网MAC控制器，能够实现高速处理单元与PC端的通信。检测控制模块采集到的电压数据，能够实时上传至高速处理单元，通过PC通讯模块将检测到的参数数据在PC端显示。另一方面，PC端通过高速处理单元能够对过压、欠压、过流的参数范围进行配置，使得本实施例的冗余电源智能控制装置能够适应多种场合的要求，进而扩大其使用范围。并且，通过PC端的控制，能够自由更换主/用电源，使用起来更加方便随性。
具体地，该高速处理单元还通信连接有模式配置模块，模式配置模块如图8所示，该模式配置模块可实现该检测控制模块单独控制及PC端联机控制两种工作模式的切换。通过模式配置模块对整个装置的工作模式进行设置(单机模式/联机模式)。在单机模式时，PC通讯模块、高速处理模块不工作，装置的配置通过手动调装置上的旋钮实现，无电压、电流监视功能，有过流、过压保护；在联机模式时，装置的参数配置及状态监视都可以在PC端实现。功能更全面，使用更方便。检测控制模块的自动控制电路在单机模式下控制相关继电器，自动控制电路和PC软件控制电路在联机模式时共同控制相关继电器。自动控制电路包括电源切换的快速时序控制和慢速时序的控制，通过调节电位器R115可以改变主备电源切换的时间。PC软件控制电路通过光耦实现高速处理单元对主继电器切换时间的控制。电压检测采样电路用于电源电压的采样，输出到高速处理单元模块。其他的控制电路由常规阻容器件组成，稳定可靠，成本低。高速处理单元、PC通讯模块、模式配置模块为电源冗余功能以外接入的外加功能模块，通过对两套电源的电压采样信号的处理，可实现通过MCU对整改装置的数字化控制和监视，并与第三方的PC端进行通讯，在PC端实现实时监控。高速处理单元为常规的单片机，PC通讯模块包括RJ45网络接口及PHY(端口物理层)，可将整个装置通过普通网线与远端的PC端连接，将PC端的控制数据接入到高速处理单元以及将高速处理单元的状态数据发给PC端。模式配置模块通过拨码开关设置装置的工作模式，灵活选用两种工作模式，以适应不同场合下对装置的使用需求。
另外，该检测控制模块还通信连接有电源输出模块，该电源输出模块如图5所示，该电源输出模块通过继电器控制该主电源或该备用电源的电源输出。该电源输出模块包括有电流检测电路及自动过流保护控制电路，该自动过流保护控制电路用于获取该电流检测电路采集的电流数据，判断电路是否过流，并根据判断发送控制信号控制该继电器断开或者接通。该电源输出模块还包括PC软件过流保护控制电路，该电流检测电路将采集到的电流数据送入该高速处理单元，该高速处理单元根据电流数据输出控制信号至该PC软件过流保护控制电路控制该继电器断开或者接通。电源输出模块用于对输出的电源进行过流保护。其主控继电器默认接通输出电源，电流检测电路将电流检测信号送入高速处理单元模块和自动控制过流保护电路的电压比较器。自动控制过流保护电路通过电流检测信号和可配置的基准信号(调节R4改变过流控制点)的比较后输出控制电平控制主控继电器断开或接通输出电源。PC软件过流保护控制电路根据对高速处理单元接入的电流检测信号的采样数据读取，给出控制信号通过光耦控制主继电器的断开或接通，过流点通过PC端的配置数据决定。范围更宽，精度更高。
本实施例的一种冗余电源智能控制装置，通过设置检测控制模块，检测控制模块实时检测主电源及备用电源的实时状态，高速处理单元根据检测数据在主电源故障时变更供电电源，实现电路的过压、欠压保护，同时，通过设置高速处理单元及PC通讯模块，能够实现PC端对装置自由进行常规电压范围选择，切换时间设置，主用/备用冗余电源设置以及参数显示，以满足不同场合对冗余电源智能控制装置的使用要求，应用范围更广，使用更加方便灵活。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种冗余电源智能控制装置，其特征在于：包括检测控制模块、高速处理单元及PC通讯模块，所述高速处理单元分别与所述检测控制模块、所述PC通讯模块通信连接；所述检测控制模块可根据设定时间自动切换主/备电源，并实时采样检测主电源及备用电源的电压数据；所述高速处理单元根据电压数据确定所述主电源的电压状态，根据设置在主电源故障时控制所述检测控制模块变更供电电源为所述备用电源，待所述主电源恢复正常后则变更供电电源为所述主电源；所述PC通讯模块用于连接PC端，通过所述高速处理单元实现PC端的状态查看、设置修改及控制；
所述高速处理单元还通信连接有模式配置模块，所述模式配置模块可实现所述检测控制模块单独控制及PC端联机控制两种工作模式的切换；
所述检测控制模块包括电压检测采样电路、自动控制电路及PC软件控制电路；所述自动控制电路根据设定时间自动切换主/备电源；所述电压检测采样电路用于采集主/备电源电压数据上传至所述高速处理单元；所述PC软件控制电路根据所述高速处理单元输出的控制信号控制变更供电电源。
2.如权利要求1所述的一种冗余电源智能控制装置，其特征在于：所述检测控制模块还通信连接有电源输出模块，所述电源输出模块通过继电器控制所述主电源或所述备用电源的电源输出。
3.如权利要求2所述的一种冗余电源智能控制装置，其特征在于：所述电源输出模块包括有电流检测电路及自动过流保护控制电路，所述自动过流保护控制电路用于获取所述电流检测电路采集的电流数据，判断电路是否过流，并根据判断发送控制信号控制所述继电器断开或者接通。
4.如权利要求3所述的一种冗余电源智能控制装置，其特征在于：所述电源输出模块还包括PC软件过流保护控制电路，所述电流检测电路将采集到的电流数据送入所述高速处理单元，所述高速处理单元根据电流数据输出控制信号至所述PC软件过流保护控制电路控制所述继电器断开或者接通。
5.如权利要求1所述的一种冗余电源智能控制装置，其特征在于：如权利要求1所述的一种冗余电源智能控制装置，其特征在于：所述主电源为220V交流电源，所述备用电源为12-48V的蓄电池组。
6.如权利要求1所述的一种冗余电源智能控制装置，其特征在于：所述高速处理单元为STM32单片机。
7.如权利要求1所述的一种冗余电源智能控制装置，其特征在于：所述PC通讯模块包括以太网MAC控制器。
8.如权利要求7所述的一种冗余电源智能控制装置，其特征在于：所述PC通讯模块连接有RJ45连接器。
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