CN110323834A - 线路开关控制系统、方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种线路开关控制系统、方法和装置，其中，该控制系统包括：监测设备、主控芯片、驱动芯片和控制器，其中：所述监测设备，用于采集被控电路的线路信息；所述主控芯片，与所述监测设备相连，用于接收所述监测设备采集的被控电路的线路信息，并根据所述线路信息生成控制信号；所述驱动芯片，与所述主控芯片相连，用于接收所述控制，并根据所述控制信号对控制器进行驱动控制；所述控制器，与所述驱动芯片相连，用于在所述驱动芯片的驱动控制下对所述被控电路进行开关控制。通过上述方案解决了现有的机械式直流开关所存在的寿命短、体积过大、成本较高的技术问题，达到了有效缩小开关体积、降低成本的技术效果。

Description

线路开关控制系统、方法和装置

技术领域

本发明涉及电路控制技术领域，具体而言，涉及一种线路开关控制系统、方法和装置。

背景技术

随着新能源的发展，带动了直流电的应用，更多的直流电器被人们所使用。在能源互联网系统中，直流电器的使用安全十分重要，其中包括对电源的可靠开关。目前的直流开关一般设置有直流接触器，这种机械式开关因内部有灭弧装置，因此体积较大且成本较高，而且不方便使用在小功率用电设备环境。

针对上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供了一种线路开关控制系统、方法和装置，解决现有的机械式直流开关体积过大、成本较高的技术问题。

一方面，提供了一种线路开关控制系统，包括：监测设备、主控芯片、驱动芯片和控制器，其中：

所述监测设备，用于采集被控电路的线路信息；

所述主控芯片，与所述监测设备相连，用于接收所述监测设备采集的被控电路的线路信息，并根据所述线路信息生成控制信号；

所述驱动芯片，与所述主控芯片相连，用于接收所述控制，并根据所述控制信号对控制器进行驱动控制；

所述控制器，与所述驱动芯片相连，用于在所述驱动芯片的驱动控制下对所述被控电路进行开关控制。

在一个实施方式中，所述控制器包括以下之一：MOS开关管、晶闸管。

在一个实施方式中，所述主控芯片中设置有AD模块，用于将所述监测设备采集的被控电路的线路信息转换为数字信号。

在一个实施方式中，所述监测设备包括：电压监测器和/或电流监测器，所述线路信息包括：电压数据和/或电流数据。

在一个实施方式中，所述电压监测器为采用电阻分压方式的监测器，所述电流监测器为采用小电阻取样方式的监测器。

在一个实施方式中，所述主控芯片包括：

电压计算电路，用于根据被控电路的电压数据，确定所述控制信号的频率；

电流计算电路，用于在开关过程中，根据被控电路的实时电流数据，对所述控制信号的频率进行调整。

在一个实施方式中，所述主控芯片包括：

定时电路，用于控制开关的稳态时间。

另一方面，提供了一种基于上述线路开关控制系统进行线路开关控制的方法，包括：

对被控线路进行电压监测，得到电压值；

根据所述电压值得到控制信号的频率；

按照所述控制信号的频率，生成并输出控制信号至驱动芯片，以通过控制器对被控线路实现不同频率的开关控制。

在一个实施方式中，在通过控制器对被控线路实现不同频率的开关控制之后，还包括：

在对所述被控电路进行不同的频率的开关控制的过程中，实时检测所述被控电路的电流值；

当所述电流值大于预设电流阈值的情况下，增加控制频率；

在所述电流值达到稳态的情况下，开关频率进入稳定状态。

在一个实施方式中，根据所述电压值得到控制信号的频率，包括：

获取预设的配置表，其中，所述配置表中记录有电压值与频率之间的对应关系；

根据监测得到的电压值和所述配置表，确定控制信号的频率。

又一方面，提供了一种线路开关控制装置，包括：

监测模块，用于对被控线路进行电压监测，得到电压值；

确定模块，用于根据所述电压值得到控制信号的频率；

控制模块，用于按照所述控制信号的频率，生成并输出控制信号至驱动芯片，以通过控制器对被控线路实现不同频率的开关控制。

又一方面，提供了一种家电设备，包括：上述的线路开关控制装置。

又一方面，提供了一种网络设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的步骤。

又一方面，提供了一种非易失性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。

在上述实施例中，提供了一种线路开关控制系统，包括：监测设备、主控芯片、驱动芯片和控制器，通过监测设备采集被控电路的线路信息，通过主控芯片生成控制信号，然后通过驱动芯片实现对控制器的控制，从而实现对被控电路的开关控制，即，实现了电子式直流上电控制，从而解决了现有的机械式直流开关所存在的寿命短、体积过大、成本较高的技术问题，达到了有效缩小开关体积、降低成本的技术效果。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的线路开关控制系统的架构示意图；

图2是根据本发明实施例的线路开关控制方法的方法流程图；

图3是根据本发明实施例的线路开关控制系统的另一架构示意图；

图4是根据本发明实施例的线路开关控制系统的电路示意图；

图5是根据本发明实施例的线路开关控制方法的流程示意图；

图6是根据本发明实施例的线路开关控制装置的结构框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

为了解决现有的直流机械开关带灭弧装置所存在的体积大、价格高的问题，以及在直流上电时，负载会因为瞬时得电，造成电流过大的问题，在本例中提出了一种线路开关控制系统，以减少直流上电时，负载端产生的电流脉冲，避免了对负载和开关器件产生的损坏，减少了危险发生的可能性。

具体的，在本例中，利用监测设备、主控芯片、驱动芯片、控制器等实现软启动开关，其中，开关频率可以根据电压大小调整，从而可以适用不同电压等级和负载等级的软启动需求。

如图1所示，在本例中提供了一种线路开关控制系统，如图1所示，可以包括：监测设备101、主控芯片102、驱动芯片103和控制器104，其中：

监测设备101，用于采集被控电路的线路信息；

主控芯片102，与所述监测设备相连，用于接收所述监测设备采集的被控电路的线路信息，并根据所述线路信息生成控制信号；

驱动芯片103，与所述主控芯片相连，用于接收所述控制，并根据所述控制信号对控制器进行驱动控制；

控制器104，与所述驱动芯片相连，用于在所述驱动芯片的驱动控制下对所述被控电路进行开关控制。

在上例中，提供了一种线路开关控制系统，包括：监测设备、主控芯片、驱动芯片和控制器，通过监测设备采集被控电路的线路信息，通过主控芯片生成控制信号，然后通过驱动芯片实现对控制器的控制，从而实现对被控电路的开关控制，即，实现了电子式直流上电控制，从而减少了现有的机械式直流开关所存在的寿命短、体积过大、成本较高的技术问题，达到了有效缩小开关体积、降低成本的技术效果。

为了实现对被控线路的有效控制，上述控制器可以但不限于是：MOS开关管、晶闸管。

因为监测设备监测到的是模拟信号，为了生成控制信号，需要转换为明确的电压值或者电流值，因此，可以在主控芯片中设置AD模块，用于将监测设备采集的被控电路的线路信息转换为数字信号。

上述的监测设备可以包括：电压监测器和/或电流监测器，相应的，所述线路信息可以包括：电压数据和/或电流数据。其中，上述电压监测器可以是采用电阻分压方式的监测器，上述电流监测器可以是采用小电阻取样方式的监测器。

为了实现对电压的有效计算和电流的有效计算，从而生成控制信号并对频率进行有效调整，上述主控芯片可以包括：电压计算电路，用于根据被控电路的电压数据，确定所述控制信号的频率；电流计算电路，用于在开关过程中，根据被控电路的实时电流数据，对所述控制信号的频率进行调整。

上述的主控芯片还可以包括：定时电路，用于控制开关的稳态时间。即，在主芯片可以增加定时单元，设置开关稳态时间，当设置的稳态时间到达后，才结束高频率控制，进入正常工作模式。这种方式会牺牲控制的实时性，但是可以确保缓启动的可靠性。

基于上述的线路开关控制系统，可以按照如图2所示的步骤进行线路开关控制，可以包括如下步骤：

步骤201：对被控线路进行电压监测，得到电压值；

步骤202：根据所述电压值得到控制信号的频率；

步骤203：按照所述控制信号的频率，生成并输出控制信号至驱动芯片，以通过控制器对被控线路实现不同频率的开关控制。

为了实现对控制频率的实时控制，在通过控制器对被控线路实现不同频率的开关控制之后，可以在对所述被控电路进行不同的频率的开关控制的过程中，实时检测所述被控电路的电流值；当所述电流值大于预设电流阈值的情况下，增加控制频率；在所述电流值达到稳态的情况下，开关频率进入稳定状态。即，执行控制信号输出，控制信号经过驱动芯片，实现对控制器件的不同频率开关，以达到缓启动作用。在开关过程中，电流检测会实时测量电路电流，当电流过大时，芯片会增加控制频率，以减小冲击电流，保证电路及负载的安全。在电流达到稳态后，开关进入稳定状态，芯片输出恒定的开关信号，电路进入正常工作状态，整个缓启动过程结束。

上述根据所述电压值得到控制信号的频率可以是获取预设的配置表，其中，所述配置表中记录有电压值与频率之间的对应关系；根据监测得到的电压值和所述配置表，确定控制信号的频率。即，预先设置配置表，基于配置表可以直接查询出电压值所对应的控制频率。

下面结合一个具体实施例对上述方法进行说明，然而，值得注意的是，该具体实施例仅是为了更好地说明本申请，并不构成对本申请的不当限定。

针对现有的直流机械开关带灭弧装置所存在的体积大、价格高的问题，以及在直流上电时，负载会因为瞬时得电，造成电流过大的问题，在本例中提出了一种电子式直流上电控制方法，以减少直流上电时，负载端产生的电流脉冲，避免了对负载和开关器件产生的损坏，减少了危险发生的可能性。

具体的，在本例中，利用主控MCU、驱动芯片、MOS开关器件实现软启动开关，其中，开关频率可以根据电压大小调整，从而可以适用不同电压等级和负载等级的软启动需求。

如图3所示，本例中提供了一种开关器件，可以包括：主控MCU、驱动模块、控制单元和监测单元。其中：

主控MCU(相当于上述的主控芯片102)，负责整个流程控制、计算线路电压、电流，输出控制信号，且芯片内部有AD模块，用于计算采集电压和电流；

监测单元(相当于上述的监测设备101)，用于对线路上的电压、电流进行采样，并将采样信号传给MCU，其中，电压监测可采用电阻分压方式，电流采样可采用小电阻取样方式；

驱动单元(相当于上述的驱动芯片103)，用于增强驱动能力，提高芯片的驱动力，驱动单元不仅具备高驱动能力，且还具备高速率，从而满足不同的控制开关信号；

控制单元(相当于上述的控制器104)，用于实现对线路的控制，具体的，可以是MOS开关管、晶闸管。

基于上述的开关器件，可以按照如图4所示的电路图和如图5所示的流程工作，在开始工作后，进行初始化，包括：控制信号清空、AD模块初始化等。然后，进行电压监测，以检测线路电压，在得到电压值后，根据内部已有的电压值与控制速率的配置表，得到控制信号的频率。其中，上述配置表可以是根据测试获得的大数据值，可随着应用场景、负载的不同，进行迭代更新的。

然后，执行控制信号输出，控制信号经过驱动芯片，实现对控制器件的不同频率开关，以达到缓启动作用。在开关过程中，电流检测会实时测量电路电流，当电流过大时，芯片会增加控制频率，以减小冲击电流，保证电路及负载的安全。在电流达到稳态后，开关进入稳定状态，芯片输出恒定的开关信号，电路进入正常工作状态，整个缓启动过程结束。

进一步的，在主芯片可以增加定时单元，设置开关稳态时间，当设置的稳态时间到达后，才结束高频率控制，进入正常工作模式。这种方式会牺牲控制的实时性，但是可以确保缓启动的可靠性。

在上例中，提供了一种小体积、可靠性高的直流控制方法，在保证可靠性的前提下，可以减少直流控制的体积和成本。

基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种线路开关控制装置，如下面的实施例所述。由于线路开关控制装置解决问题的原理与线路开关控制方法相似，因此线路开关控制装置的实施可以参见线路开关控制方法的实施，重复之处不再赘述。以下所使用的，术语“单元”或者“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。图6是本发明实施例的线路开关控制装置的一种结构框图，如图6所示，可以包括：监测模块601、确定模块602和控制模块603，下面对该结构进行说明。

监测模块601，用于对被控线路进行电压监测，得到电压值；

确定模块602，用于根据所述电压值得到控制信号的频率；

控制模块603，用于按照所述控制信号的频率，生成并输出控制信号至驱动芯片，以通过控制器对被控线路实现不同频率的开关控制。

在一个实施方式中，上述控制模块603在通过控制器对被控线路实现不同频率的开关控制之后，还可以在对所述被控电路进行不同的频率的开关控制的过程中，实时检测所述被控电路的电流值；当所述电流值大于预设电流阈值的情况下，增加控制频率；在所述电流值达到稳态的情况下，开关频率进入稳定状态。

在一个实施方式中，确定模块602具体可以获取预设的配置表，其中，所述配置表中记录有电压值与频率之间的对应关系；根据监测得到的电压值和所述配置表，确定控制信号的频率。

在另外一个实施例中，还提供了一种软件，该软件用于执行上述实施例及优选实施方式中描述的技术方案。

在另外一个实施例中，还提供了一种存储介质，该存储介质中存储有上述软件，该存储介质包括但不限于：光盘、软盘、硬盘、可擦写存储器等。

从以上的描述中，可以看出，本发明实施例实现了如下技术效果：提供了一种线路开关控制系统，包括：监测设备、主控芯片、驱动芯片和控制器，通过监测设备采集被控电路的线路信息，通过主控芯片生成控制信号，然后通过驱动芯片实现对控制器的控制，从而实现对被控电路的开关控制，即，实现了电子式直流上电控制，从而减少了现有的机械式直流开关所存在的寿命短、体积过大、成本较高的技术问题，达到了有效缩小开关体积、降低成本的技术效果。

尽管本申请内容中提到不同的具体实施例，但是，本申请并不局限于必须是行业标准或实施例所描述的情况等，某些行业标准或者使用自定义方式或实施例描述的实施基础上略加修改后的实施方案也可以实现上述实施例相同、等同或相近、或变形后可预料的实施效果。应用这些修改或变形后的数据获取、处理、输出、判断方式等的实施例，仍然可以属于本申请的可选实施方案范围之内。

虽然本申请提供了如实施例或流程图所述的方法操作步骤，但基于常规或者无创造性的手段可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序。在实际中的装置或客户端产品执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境，甚至为分布式数据处理环境)。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、产品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、产品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，并不排除在包括所述要素的过程、方法、产品或者设备中还存在另外的相同或等同要素。

上述实施例阐明的装置或模块等，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本申请时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现，也可以将实现同一功能的模块由多个子模块的组合实现等。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。

本领域技术人员也知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现控制器以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得控制器以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等的形式来实现相同功能。因此这种控制器可以被认为是一种硬件部件，而对其内部包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构。或者甚至，可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。

本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构、类等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，移动终端，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

本说明书中的各个实施例采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。本申请可用于众多通用或专用的计算机系统环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、置顶盒、可编程的电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等。

虽然通过实施例描绘了本申请，本领域普通技术人员知道，本申请有许多变形和变化而不脱离本申请的精神，希望所附的实施方式包括这些变形和变化而不脱离本申请。

Claims (14)

1.一种线路开关控制系统，其特征在于，包括：监测设备、主控芯片、驱动芯片和控制器，其中：

所述监测设备，用于采集被控电路的线路信息；

所述主控芯片，与所述监测设备相连，用于接收所述监测设备采集的被控电路的线路信息，并根据所述线路信息生成控制信号；

所述驱动芯片，与所述主控芯片相连，用于接收所述控制，并根据所述控制信号对控制器进行驱动控制；

所述控制器，与所述驱动芯片相连，用于在所述驱动芯片的驱动控制下对所述被控电路进行开关控制。

2.根据权利要求1所述的开关控制系统，其特征在于，所述控制器包括以下之一：MOS开关管、晶闸管。

3.根据权利要求1所述的开关控制系统，其特征在于，所述主控芯片中设置有AD模块，用于将所述监测设备采集的被控电路的线路信息转换为数字信号。

4.根据权利要求1所述的开关控制系统，其特征在于，所述监测设备包括：电压监测器和/或电流监测器，所述线路信息包括：电压数据和/或电流数据。

5.根据权利要求4所述的开关控制系统，其特征在于，所述电压监测器为采用电阻分压方式的监测器，所述电流监测器为采用小电阻取样方式的监测器。

6.根据权利要求4所述的开关控制系统，其特征在于，所述主控芯片包括：

电压计算电路，用于根据被控电路的电压数据，确定所述控制信号的频率；

电流计算电路，用于在开关过程中，根据被控电路的实时电流数据，对所述控制信号的频率进行调整。

7.根据权利要求1所述的开关控制系统，其特征在于，所述主控芯片包括：

定时电路，用于控制开关的稳态时间。

8.一种基于权利要求1至7中任一项所述的线路开关控制系统进行线路开关控制的方法，其特征在于，包括：

对被控线路进行电压监测，得到电压值；

根据所述电压值得到控制信号的频率；

按照所述控制信号的频率，生成并输出控制信号至驱动芯片，以通过控制器对被控线路实现不同频率的开关控制。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在通过控制器对被控线路实现不同频率的开关控制之后，还包括：

在对所述被控电路进行不同的频率的开关控制的过程中，实时检测所述被控电路的电流值；

当所述电流值大于预设电流阈值的情况下，增加控制频率；

在所述电流值达到稳态的情况下，开关频率进入稳定状态。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，根据所述电压值得到控制信号的频率，包括：

获取预设的配置表，其中，所述配置表中记录有电压值与频率之间的对应关系；

根据监测得到的电压值和所述配置表，确定控制信号的频率。

11.一种线路开关控制装置，其特征在于，包括：

监测模块，用于对被控线路进行电压监测，得到电压值；

确定模块，用于根据所述电压值得到控制信号的频率；

控制模块，用于按照所述控制信号的频率，生成并输出控制信号至驱动芯片，以通过控制器对被控线路实现不同频率的开关控制。

12.一种家电设备，包括：权利要求11所述的线路开关控制装置。

13.一种网络设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求8至10中任一项所述方法的步骤。

14.一种非易失性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求8至10中任一项所述方法的步骤。