CN109560603B - 发电模块及其控制方法、双电源自动转换开关控制器 - Google Patents

发电模块及其控制方法、双电源自动转换开关控制器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种发电模块，用于备用电源为发电机的双电源自动转换开关电器。该发电模块包括：辅助电源、电源转换电路、控制开关、模块接口电路、发电执行电路、发电模块控制单元，发电模块控制单元用于在接到双电源自动转换开关电器控制器本体所发送的常用电源异常信号时，令控制开关导通并在经过第一延时时间后向发电执行电路发送发电机启动指令；在接到双电源自动转换开关控制器本体所发送的撤销信号时或在经过第二延时时间后未收到撤销信号时，令控制开关关断。本发明还公开了该发电模块的控制方法及一种双电源自动转换开关电器。本发明可实现双电源自动转换开关电器的发电延时功能，解决现场不具有辅助电源以及电池因容量限制耗电过快的问题。

Description

发电模块及其控制方法、双电源自动转换开关控制器
技术领域
本发明涉及一种低功耗的发电模块，用于备用电源为发电机的双电源自动转换开关控制器。
背景技术
随着电子技术的发展以及用户需求的多样性，双电源产品功能越来越强大，朝着模块化的方向发展。目前，备用电源为发电机（一般为柴油发电机组）的双电源自动转换开关被广泛应用，以保证重要用户供电的可靠性。发电功能作为模块形式供用户选择，运用于备用电源为发电机的场合，更加灵活。在应用过程中，当电网异常时，发电模块接收到自动转换开关控制器本体发出的电网异常信号，发出发电机起动信号。为了避免因电网波动等引起的误动作，造成发电机频繁起动，一般对起动信号设置延时功能。但因电网电源异常时，控制器本体给发电模块的供电中断，发电模块需要外部辅助电源维持供电从而实现发电延时功能。
目前常规的发电模块为用户提供外接辅助电源的端子，由用户现场连接。但有些现场不具有单独的辅助电源，造成发电延时功能无法实现。也有提供电池供电的方案，但电池容量小，长期工作电能很快就消耗完了，起不了供电作用。
针对电池方案耗电快的问题，一种解决方案是采用二极管形成电压差的方法，在控制器本体有电时，电池不给模块供电。但是电池转换成为控制器本体供电的电压时，一般选用DCDC模块，而DCDC也会消耗电量，导致电池使用寿命很短。另一种方法是通过控制器本体与模块通信的方式来告知模块控制器本体供不上电，从而再接通电池供电以降低电池耗能，但是通信过程中存在通信时间长和通信不可靠的问题（执行命令时，控制器本体单片机与其他模块正在通信，此时发电模块返回数据可能出错，导致控制器本体单片机接收不到返回信号而不可靠），从而导致电池供不上电，无法实现发电延时功能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种低功耗的发电模块及其控制方法，可实现双电源自动转换开关的发电延时功能，避免因电网波动引起的误动作，造成发电机频繁起动，并且支持外挂电池供电，可解决用户现场不具有辅助电源的问题。
本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：
一种发电模块，用于备用电源为发电机的双电源自动转换开关控制器，所述发电模块包括：
辅助电源，用于为发电模块提供辅助电源；
电源转换电路，用于将辅助电源提供的电压转换为与发电模块中用电部件相适配的电压；
控制开关，串接于辅助电源与电源转换电路之间；
模块接口电路，用于连接发电模块和双电源自动转换开关控制器本体，从双电源自动转换开关控制器本体获取电源并与之进行通信；
发电执行电路，用于给所述发电机发送启动信号；
发电模块控制单元，用于在接到双电源自动转换开关控制器本体所发送的常用电源异常信号时，令所述控制开关导通并在经过第一延时时间后向发电执行电路发送发电机启动指令；在接到双电源自动转换开关控制器本体所发送的撤销信号时或在经过第二延时时间后未收到撤销信号时，令所述控制开关关断。
优选地，当常用电源或备用电源正常供电时，双电源自动转换开关控制器本体发送所述撤销信号。
优选地，所述控制开关为继电器。
优选地，所述辅助电源为电池。
优选地，所述发电模块控制单元通过自身的外部中断口接收常用电源异常信号。
优选地，所述电源转换电路包括抗干扰电路、防反接电路、滤波电路和电源转换模块。
如上任一技术方案所述发电模块的控制方法，包括以下步骤：
步骤1、发电模块控制单元判断是否检测到常用电源异常信号，若否，则不接入辅助电源供电；若是，则进入步骤2；
步骤2、发电模块控制单元将控制开关闭合，辅助电源接入，经电源转换电路给发电模块供电；
步骤3、发电模块控制单元起动第一延时时间计时，待延时时间到后，发送命令使发电执行电路执行动作，实现延时发电功能；
步骤4、发电模块控制单元判断是否检测到撤销信号，若否，则保持辅助电源供电，进入步骤步骤6；若是，则进入步骤步骤5。
步骤5、发电模块控制单元将控制开关断开，断开辅助电源供电；
步骤6、经过第二延时后若仍未监测到撤销信号，发电模块控制单元断开控制开关，断开辅助电源供电。
根据相同的发明思路还可以得到以下技术方案：
一种双电源自动转换开关控制器，其备用电源为发电机，该双电源自动转换开关控制器包括双电源自动转换开关控制器本体和如上任一技术方案所述发电模块。
本发明可实现双电源自动转换开关的发电延时功能，避免因电网波动引起的误动作，造成发电机频繁起动；本发明支持外挂电池供电，可解决用户现场不具有辅助电源的问题，并且通过相应的控制方法实现了较低的功耗，可有效解决电池因容量限制耗电过快的问题。
附图说明
图1为本发明低功耗发电模块电路结构框图；
图2为本发明低功耗发电模块电路原理图；
图3为本发明低功耗发电模块的工作流程示意图。
具体实施方式
针对现有技术的不足，本发明提出了一种低功耗的发电模块，用于备用电源为发电机的双电源自动转换开关控制器，以实现双电源自动转换开关的发电延时功能，同时支持外挂电池供电，并具有极低的功耗。
具体而言，所述发电模块包括：
辅助电源，用于为发电模块提供辅助电源；
电源转换电路，用于将辅助电源提供的电压转换为与发电模块中用电部件相适配的电压；
控制开关，串接于辅助电源与电源转换电路之间；
模块接口电路，用于连接发电模块和双电源自动转换开关控制器本体，从双电源自动转换开关控制器本体获取电源并与之进行通信；
发电执行电路，用于给所述发电机发送启动信号；
发电模块控制单元，用于在接到双电源自动转换开关控制器本体所发送的常用电源异常信号时，令所述控制开关导通并在经过第一延时时间后向发电执行电路发送发电机启动指令；在接到双电源自动转换开关控制器本体所发送的撤销信号时或在经过第二延时时间后未收到撤销信号时，令所述控制开关关断。
上述发电模块的控制方法，包括以下步骤：
步骤1、发电模块控制单元判断是否检测到常用电源异常信号，若否，则不接入辅助电源供电；若是，则进入步骤2；
步骤2、发电模块控制单元将控制开关闭合，辅助电源接入，经电源转换电路给发电模块供电；
步骤3、发电模块控制单元起动第一延时时间计时，待延时时间到后，发送命令使发电执行电路执行动作，实现延时发电功能；
步骤4、发电模块控制单元判断是否检测到撤销信号，若否，则保持辅助电源供电，进入步骤步骤6；若是，则进入步骤步骤5。
步骤5、发电模块控制单元将控制开关断开，断开辅助电源供电；
步骤6、经过第二延时后若仍未监测到撤销信号，发电模块控制单元断开控制开关，断开辅助电源供电。
为了便于公众理解，下面通过一个具体实施例并结合附图来对本发明的技术方案进行详细说明：
如图1所示，本发明发电模块由辅助电源、控制开关、电源转换电路、发电模块微处理器、发电执行电路、模块接口电路组成。上述电路间的信号传递及连接关系如下：辅助电源与控制开关相连；控制开关与电源转换电路相连；电源转换电路与发电模块微处理器相连，给发电模块微处理器供电；发电模块微处理器与发电执行电路相连；模块接口电路与发电模块微处理器相连，发电模块与双电源自动转换开关控制器本体连接时，模块接口电路与控制器本体接口电路连接，控制器本体接口电路与控制器本体微处理器连接。
该发电模块的一种具体实现电路如图2所示。
辅助电源（通常为电池）正极与电源转换电路连接，负极与控制开关的一端连接。控制开关由继电器KA1触点实现，发电模块微处理器经过继电器KA1驱动电路，控制继电器KA1的打开和闭合，驱动电路由电阻R1、三极管Q1、二极管D1组成。电源转换电路由压敏电阻TR1、二极管D2、TVS管TVS1、电解电容E1、电源转换模块U1组成，经过抗干扰、防反接、滤波措施，将辅助电源经过电源转换模块变成供发电模块微处理器以及其他电路使用的DC+5V电源（+5V1）。发电模块与控制器本体之间通过发电模块接口电路与控制器本体接口电路连接，发电模块通过该接口电路从控制器本体获得DC5V电源（+5V），同时发电模块通过该接口电路与控制器本体之间进行通信，进行信息交换。特别地，发电模块微处理器的外部中断口通过该接口从控制器本体获得常用电源异常信号（QX），该信号（QX）为高低电平信号。发电模块微处理器通过接收到的常用电源异常信号发出延时发电命令，控制发电执行电路工作。发电模块接口电路由电阻R2、R3和接插件J1组成，控制器本体接口电路由电阻R4、R5和接插件J2组成。发电执行电路由电阻R6、三极管Q2、二极管D5和继电器KA2组成。
控制器本体微处理器实时监测常用（电网电源）、备用（发电机）两路电源状态，当电网电源异常时，控制器本体微处理器检测到电网电源异常信号，在供电电源切断前控制器本体微处理器发出信号，通过控制器本体接口电路及模块接口电路发送给发电模块微处理器；发电模块的工作流程如图3所示，具体包括：
S1、判断发电模块微处理器是否检测到控制器本体微处理器发出的信号（电网电源异常信号），若否，则不接入辅助电源供电，即发电模块上的控制开关（即继电器KA1触点）处于打开状态，辅助电源未接入，不耗电；若是，则进入步骤S2；
S2、发电模块微处理器发送命令将控制开关闭合，接入辅助电源供电，辅助电源经过电源转换电路给发电模块供电，即发电模块微处理器发送信号，驱动电路三极管Q1得电导通，从而继电器KA1线圈得电吸合，触点闭合，将辅助电源接入供电，经过电源转换电路，将电池电源转换成系统DC5V电源给发电模块供电；
S3、发电模块微处理器执行延时时间，延时时间到后，发送命令使发电执行电路执行动作，实现延时发电功能；
S4、判断发电模块微处理器是否检测到控制器本体微处理器发出的撤销信号（电网电源或发电电源正常供电信号），若否，则保持辅助电源供电；若是，则进入步骤S5；
S5、发电模块微处理器发送命令将控制开关断开，断开辅助电源供电，即发电模块微处理器发送低电平信号，驱动电路三极管Q1不导通，继电器KA1线圈失电释放，触点断开，从而断开辅助电源供电；
S6、经过设定延时后若仍未监测到撤销信号，即发电失败，发电模块微处理器发送命令断开控制开关，断开辅助电源供电。

Claims (8)

1.一种发电模块，用于备用电源为发电机的双电源自动转换开关控制器，其特征在于，所述发电模块包括：
辅助电源，用于为发电模块提供辅助电源，辅助电源正极与电源转换电路连接，负极与控制开关的一端连接；
电源转换电路，用于将辅助电源提供的电压转换为与发电模块中用电部件相适配的电压；电源转换电路由压敏电阻TR1、二极管D2、TVS管TVS1、电解电容E1、电源转换模块U1组成，经过抗干扰、防反接、滤波措施，将辅助电源经过电源转换模块变成供发电模块微处理器以及其他电路使用的DC+5V电源；
控制开关，串接于辅助电源与电源转换电路之间，由继电器KA1触点实现；
模块接口电路，用于连接发电模块和双电源自动转换开关控制器本体，从双电源自动转换开关控制器本体获取电源并与之进行通信；
发电执行电路，用于给所述发电机发送启动信号；
发电模块控制单元，用于在接到双电源自动转换开关控制器本体所发送的常用电源异常信号时，令所述控制开关导通并在经过第一延时时间后向发电执行电路发送发电机启动指令；在接到双电源自动转换开关控制器本体所发送的撤销信号时或在经过第二延时时间后未收到撤销信号时，令所述控制开关关断；发电模块微处理器经过继电器KA1驱动电路，控制继电器KA1的打开和闭合，驱动电路由电阻R1、三极管Q1、二极管D1组成。
2.如权利要求1所述发电模块，其特征在于，当常用电源或备用电源正常供电时，双电源自动转换开关控制器本体发送所述撤销信号。
3.如权利要求1所述发电模块，其特征在于，所述控制开关为继电器。
4.如权利要求1所述发电模块，其特征在于，所述辅助电源为电池。
5.如权利要求1所述发电模块，其特征在于，所述发电模块控制单元通过自身的外部中断口接收常用电源异常信号。
6.如权利要求1所述发电模块，其特征在于，所述电源转换电路包括抗干扰电路、防反接电路、滤波电路和电源转换模块。
7.如权利要求1~6任一项所述发电模块的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、发电模块控制单元判断是否检测到常用电源异常信号，若否，则不接入辅助电源供电；若是，则进入步骤2；
步骤2、发电模块控制单元将控制开关闭合，辅助电源接入，经电源转换电路给发电模块供电；
步骤3、发电模块控制单元起动第一延时时间计时，待延时时间到后，发送命令使发电执行电路执行动作，实现延时发电功能；
步骤4、发电模块控制单元判断是否检测到撤销信号，若否，则保持辅助电源供电，进入步骤6；若是，则进入步骤5，
步骤5、发电模块控制单元将控制开关断开，断开辅助电源供电；
步骤6、经过第二延时后若仍未监测到撤销信号，发电模块控制单元断开控制开关，断开辅助电源供电。
8.一种双电源自动转换开关控制器，其备用电源为发电机，其特征在于，该双电源自动转换开关控制器包括双电源自动转换开关控制器本体和如权利要求1~6任一项所述发电模块。
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