CN112653232A - 一种三合一电源转换装置 - Google Patents

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CN112653232A CN202011504415.4A CN202011504415A CN112653232A CN 112653232 A CN112653232 A CN 112653232A CN 202011504415 A CN202011504415 A CN 202011504415A CN 112653232 A CN112653232 A CN 112653232A
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Abstract

本发明涉及电源转换领域，特别涉及一种三合一电源转换装置，主要由ATS电源切换器、第一电流传感器、第二电流传感器、第三电流传感器、三合一开关、主控制器、二合一开关、第四电流传感器及第五电流传感器构成，能将市电、柴油发电机组和ATS的电源互相切换，如市电失电后，ATS开关自动转换到发电机电源供电，如ATS转换开关故障后，可将市电切换到三合一开关将电源送出去，不需要经过ATS转换开关。若市电发生故障，则可通过将发电机电源通过切换三合一开关将电源送出去，当市电和发电机电源均发生故障时，则将UPS电源通过二合一开关送出去。增加了市电、发电机发电和UPS电源的旁路开关，提升了供电的稳定性。

Description

一种三合一电源转换装置
技术领域
本发明涉及电源转换领域，特别涉及一种三合一电源转换装置。
背景技术
目前很对设备对供电系统的稳定性要求很高，如电视广播发射基站，数据中心等。为了保证设备的正常电力供应，很多用户配备了柴油发电机组作为备用应急电源，增加了双电源转换开关，当市电故障无法供电的时候双电源开关自动跳转到柴油发电机组电源端，进行电源转换，当装电源转换开关有故障后无发输出市电或发电，这个时候用户必须要更换双电源开关才能正常使用电源，这个过程会让用户无法用电给用户造成损失。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种三合一电源转换装置，从而克服当装电源转换开关有故障后无发输出市电或发电，这个时候用户必须要更换双电源开关才能正常使用电源的缺陷。
为实现上述目的，本发明提供了一种三合一电源转换装置，包括：
ATS电源切换器，其两个ATS输入端分别与市电源和柴油发电源连接，用于检测所述市电源和柴油发电源的输电状态，当所述市电源和柴油发电源为输电状态或者所述市电源为输电状态时传输所述市电源至ATS输出端；当所述市电源为非输电状态和柴油发电源为输电状态时传输所述柴油发电源至ATS输出端；
第一电流传感器、第二电流传感器及第三电流传感器，所述第一电流传感器用于检测所述市电源的输电状态，所述第二电流传感器用于检测柴油发电源的输电状态，所述第三电流传感器用于检测所述ATS输出端的输电状态；
三合一开关，其包括第一控电器、第二控电器、第三控电器、第一输电座及第一控制器；所述第一控电器的输入端连接所述市电源，所述第二控电器的输入端连接所述ATS输出端，所述第三控电器的输入端连接所述柴油发电源，所述第一控电器、第二控电器及第三控电器的输出端连接所述第一输电座，所述第一控电器、第二控电器及第三控电器的控制端分别连接所述第一控制器的控制端；
主控制器，其控制端分别与所述第一电流传感器、第二电流传感器、第三电流传感器及第一控制器的控制端连接；当所述主控制器接收所述第三电流传感器的检测电流为输电状态时，控制所述第一控制器以控制所述第二控电器为接通状态；当所述主控制器接收所述第三电流传感器的检测电流为非输电状态，若接收到所述第一电流传感器和第二电流传感器的检测电流为输电状态时，控制所述第一控制器以控制所述第一控电器为接通状态，若接收到所述第一电流传感器的检测电流为非输电状态时和第二电流传感器的检测电流为输电状态时，控制所述第一控制器以控制所述第三控电器为接通状态；
二合一开关，其包括第四控电器、第五控电器、第二输电座及第二控制器，所述第四控电器的输入端连接UPS电源，所述第五控电器的输入端连接所述第一输电座的输出端，所述第四控电器及第五控电器的输出端连接所述第二输电座，所述第四控电器和第五控电器控制端分别连接所述第二控制器的控制端，所述第二控制器的控制端与所述主控制器的控制端连接；以及
第四电流传感器及第五电流传感器，所述第四电流传感器用于检测第一输电座的输出端的输电状态，所述第五电流传感器用于检测所述UPS电源的输电状态，所述第四电流传感器及第五电流传感器分别与所述主控制器连接，当所述主控制器接收所述第四电流传感器的检测电流为输电状态时，控制所述第二控制器以控制所述第五控电器为接通状态；当所述主控制器接收所述第四电流传感器的检测电流为非输电状态且所述第五电流传感器的检测电流为输电状态时，控制所述第二控制器以控制所述第四控电器为接通状态。
优选的，上述技术方案中，所述第一控电器、第二控电器、第三控电器、第四控电器及第五控电器的结构相同，所述第一控电器包括：保护壳、导磁体、导磁座、动铁芯、定铁芯、固定座、输电顶杆、线圈架、电磁线圈、绝缘盖、输电座及连接器；
所述导磁座设于所述导磁体上以形成一安装腔体，所述安装腔体设有延伸出所述导磁座的第一安装口和延伸出所述导磁体的第二安装口，所述保护壳固定于导磁座和所述导磁体的外部；
所述固定座固定于所述第二安装口且所述固定座设有第一安装孔，所述定铁芯一端固定于所述固定座上，另一端延伸至所述安装腔体内且该端部设有导槽，所述定铁芯设有与所述第一安装孔对应的第二安装孔；所述动铁芯的一端通过锁紧弹簧以能够弹性伸缩地设于所述第一安装口，另一端延伸至所述安装腔体内且该端部能够套入所述导槽内，所述动铁芯设有与所述第二安装孔对应的第三安装孔；所述绝缘盖安装于所述第一安装口以对所述动铁芯进行限位，所述绝缘盖设于与所述第三安装孔对应的第四安装孔；
所述线圈架设于所述动铁芯和定铁芯外部的安装腔体内，所述电磁线圈设于所述线圈架上；
所述输电顶杆包括连接头和空心杆体，所述空心杆体的外部设有绝缘层，所述空心杆体的一端与所述连接头固定连接，所述空心杆体的一端固定于所述第三安装孔，另一端依次穿过第二安装孔和第一安装孔延伸至外部，所述输电座设有连接导电部，所述输电座固定于所述绝缘盖上，所述连接导电部穿过所述第四安装孔与所述空心杆体的内孔滑动连接；
其中，所述连接器与所述输电顶杆相对应，当所述输电顶杆进行伸缩时能够与所述连接器连接或分离。
优选的，上述技术方案中，所述连接器包括连接外壳、第一输电片、第二输电片及输电弹簧，所述第一输电片固定于所述连接外壳的一端，且所述第一输电片设有连接孔，所述第二输电片以能够来回滑动地设于连接外壳的另一端，所述第一输电片与所述第二输电片之间设有输电弹簧，所述第二输电片与所述输电顶杆相对应。
优选的，上述技术方案中，所述电磁线圈设有延伸出外部的连接电极。
优选的，上述技术方案中，所述三合一开关还包括第一壳体，所述第一控电器、第二控电器、第三控电器、第一输电座及第一控制器设于所述第一壳体内。
优选的，上述技术方案中，所述二合一开关还包括第二壳体，所述第四控电器、第五控电器、第二输电座及第二控制器设于所述第二壳体内。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1.本发明能将市电、柴油发电机组和ATS的电源互相切换，如市电失电后，ATS开关自动转换到发电机电源供电，如ATS转换开关故障后，可将市电切换到三合一开关将电源送出去，不需要经过ATS转换开关。若市电发生故障，则可通过将发电机电源通过切换三合一开关将电源送出去，当市电和发电机电源均发生故障时，则将UPS电源通过二合一开关送出去，该装置在ATS双电源转换开关的基础上增加了市电、发电机发电和UPS电源的旁路开关，提升了供电的稳定性。
2.本发明采用的控电器，电磁线圈直接位于动铁芯和定铁芯的外周，该设计使得电磁线圈产生的磁力线完全作用于动铁芯和定铁芯上，使得控电器能够获取更强电磁吸力，以较低的驱动功率即可控制控电器以更快的时间关闭或打开，降低控电器的驱动功率，并且快速的闭合使得断电时间缩减至最小，从而进一步提高了供电的稳定性。
附图说明
图1是本发明三合一电源转换装置的电路结构图。
图2是本发明控电器的结构图。
附图中：
1-ATS电源切换器，2-三合一开关，3-第一控制器，4-二合一开关，5-第二补控制器，6-主控制器，7-第一壳体，8-外壳，9-第一输电片，10-第二输电片，11-输电弹簧，12-连接孔，13-导磁体，14-导磁座，15-保护壳，16-定铁芯，17-动铁芯，18-锁紧弹簧，19-绝缘盖，20-输电座，21-连接导电部，22-线圈架，23-电磁线圈，24-连接电极，25-固定座，26-输电顶杆，27-绝缘层，28-连接头，29-第一输电座，30-导槽。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
本实施例通过将多路电源接到控制箱内，通过电源切换装置，在多路电源同时有情况下自动切换，能在多路220V/380V电源间相互切换，不互相有冲突。
如图1所示，该实施例中的三合一电源转换装置，包括：ATS电源切换器1、第一电流传感器a、第二电流传感器b、第三电流传感器c、三合一开关、主控制器、二合一开关、第四电流传感器d及第五电流传感器e。
ATS电源切换器1的两个ATS输入端分别与市电源和柴油发电源连接，用于检测市电源和柴油发电源的输电状态，当市电源和柴油发电源为输电状态或者市电源为输电状态时传输市电源至ATS输出端。当市电源为非输电状态和柴油发电源为输电状态时传输柴油发电源至ATS输出端。当ATS电源切换器为正常状态时，传输电源主要依靠ATS电源切换器进行切换。
第一电流传感器a用于检测市电源的输电状态，第二电流传感器b用于检测柴油发电源的输电状态，第三电流传感器c用于检测ATS输出端的输电状态，可以理解，当第一电流传感器a检测到正常电流，则为输电状态，若为非正常电流则为非输电状态。三合一开关2包括：第一壳体7和设于第一壳体7内的第一控电器、第二控电器、第三控电器、第一输电座29及第一控制器3。第一控电器的输入端连接市电源，第二控电器的输入端连接ATS输出端，第三控电器的输入端连接柴油发电源，第一控电器、第二控电器及第三控电器的输出端连接第一输电座29，第一控电器、第二控电器及第三控电器的控制端分别连接第一控制器3的控制端。
主控制器6的控制端分别与第一电流传感器a、第二电流传感器b、第三电流传感器c及第一控制器3的控制端连接。当主控制器6接收第三电流传感器c的检测电流为输电状态时，控制第一控制器3以控制第二控电器为接通状态，其他控电器为非接通状态；当主控制器6接收第三电流传感器c的检测电流为非输电状态，接收到第一电流传感器a和第二电流传感器b的检测电流为输电状态时，控制第一控制器3以控制第一控电器为接通状态，其他控电器为非接通状态；若接收到第一电流传感器a的检测电流为非输电状态时和第二电流传感器b的检测电流为输电状态时，控制第一控制器3以控制第三控电器为接通状态，其他控电器为非接通状态。
值得说明的是，第一控电器、第二控电器、第三控电器在使用时只有受到主控制器6的控制才会处于接通状态，当未受到主控制器6时处于非接通状态，比如：当主控制器6接收第三电流传感器c的检测电流为输电状态时，控制第一控制器3以控制第二控电器为接通状态，即第二控电器为接通状态，第一控电器和第三控电器为非接通状态。
二合一开关4包括第二壳体和设于第二壳体内的第四控电器、第五控电器、第二输电座及第二控制器5，第四控电器的输入端连接UPS电源，第五控电器的输入端连接第一输电座29的输出端，第四控电器及第五控电器的输出端连接第二输电座，第四控电器和第五控电器控制端分别连接第二控制器5的控制端，第二控制器6的控制端与主控制器6的控制端连接。
第四电流传感器d用于检测第一输电座29的输出端的输电状态，第五电流传感器e用于检测UPS电源的输电状态，第四电流传感器d及第五电流传感器e分别与主控制器6连接，当主控制器6接收第四电流传感器d的检测电流为输电状态时，控制第二控制器5以控制第五控电器为接通状态，其他控电器为非接通状态；当主控制器6接收第四电流传感器d的检测电流为非输电状态且第五电流传感器e的检测电流为输电状态时，控制第二控制器5以控制第四控电器为接通状态，其他控电器为非接通状态。
值得说明的是，第一控电器、第二控电器、第三控电器、第四控电器及第五控电器的结构相同，如图2所示，第一控电器包括：保护壳15、导磁体13、导磁座14、动铁芯17、定铁芯16、固定座25、输电顶杆26、线圈架22、电磁线圈23、绝缘盖19、输电座20及连接器。
导磁座14设于导磁体13上以形成一安装腔体，安装腔体设有延伸出导磁座14的第一安装口和延伸出导磁体13的第二安装口，保护壳15固定于导磁座14和导磁体13的外部。
固定座25固定于第二安装口且固定座25设有第一安装孔，定铁芯16一端固定于固定座25上，另一端延伸至安装腔体内且该端部设有导槽30，定铁芯16设有与第一安装孔对应的第二安装孔；动铁芯17的一端通过锁紧弹簧18以能够弹性伸缩地设于第一安装口，另一端延伸至安装腔体内且该端部能够套入导槽30内，动铁芯17设有与第二安装孔对应的第三安装孔；绝缘盖19安装于第一安装口以对动铁芯17进行限位，绝缘盖19设于与第三安装孔对应的第四安装孔；
线圈架22设于动铁芯17和定铁芯16外部的安装腔体内，电磁线圈23设于线圈架22上，电磁线圈23设有延伸出外部的连接电极24。输电顶杆26包括连接头28和空心杆体，空心杆体的外部设有绝缘层27，空心杆体的一端与连接头28固定连接，空心杆体的一端固定于第三安装孔，另一端依次穿过第二安装孔和第一安装孔延伸至外部，输电座20设有连接导电部21，输电座20固定于绝缘盖19上，连接导电部21穿过第四安装孔与空心杆体的内孔滑动连接。其中，连接器与输电顶杆26相对应，当输电顶杆26进行伸缩时能够与连接器连接或分离。
连接器包括连接外壳8、第一输电片9、第二输电片10及输电弹簧11，第一输电片9固定于连接外壳8的一端，且第一输电片9设有连接孔12，第二输电片10以能够来回滑动地设于连接外壳8的另一端，第一输电片9与第二输电片10之间设有输电弹簧11，第二输电片10与输电顶杆26相对应。
使用时，输电座20作为电控器的输出端，连接器的连接孔12作为电控器的输入端，连接电极24作为电控器的控制端，动铁芯17和定铁芯16在锁紧弹簧18的作用力下处于分离状态，当接到主控制器6的控制指令时，子控制器则发出控制信号至连接电极24，此时电磁线圈23得电，动铁芯17在磁吸力的作用下向定铁芯16运动，从而套入定铁芯16的导槽30内，并且带动输电顶杆26向连接器运动，使得输电顶杆26的连接头28和第二输电片10连接，此时处于接通状态，反之电磁线圈23失电，动铁芯17在锁紧弹簧18的作用下与定铁芯16分离，输电顶杆26的连接头28和第二输电片10分离，此时处于非接通状态。
三合一电源转换装置在投入使用时，正常状态下，第一电流传感器、第二电流传感器、第三电流传感器、第四电流传感器及第五电流传感器检测的电流均为正常状态，此时ATS电源切换器以市电作为输出，而控制三合一开关的第二控电器和二合一开关的第五控电器为接通状态，市电经过三合一开关和二合一开关输出到使用设备。
当市电发生故障和柴油发电机组正常时，此时ATS电源切换器以柴油发电源作为输出，第一电流传感器为非正常状态，第二电流传感器、第三电流传感器、第四电流传感器及第五电流传感器检测的电流均为正常状态，控制三合一开关的第二控电器和二合一开关的第五控电器为接通状态，柴油发电源经过三合一开关和二合一开关输出到使用设备。
当ATS电源切换器发生故障，市电和柴油发电机组正常时，此时第三电流传感器为非正常状态，第二电流传感器、第一电流传感器及第五电流传感器检测的电流均为正常状态，则控制三合一开关的第一控电器为接通状态，二合一开关的第五控电器为接通状态，市电经过三合一开关和二合一开关输出到使用设备。
当ATS电源切换器和市电发生故障，柴油发电机组正常时，此时第一电流传感器及第三电流传感器为非正常状态，第二电流传感器、第五电流传感器检测的电流均为正常状态，则控制三合一开关的第三控电器为接通状态，二合一开关的第五控电器为接通状态，柴油发电源经过三合一开关和二合一开关输出到使用设备。
当市电和柴油发电机组发生故障时，此时第一电流传感器、第二电流传感器、第三电流传感器及第四电流传感器为非正常状态，第五电流传感器检测的电流均为正常状态，则控制二合一开关的第四控电器为接通状态，UPS电源经过二合一开关输出到使用设备。
综上，本发明能将市电、柴油发电机组和ATS的电源互相切换，如市电失电后，ATS开关自动转换到发电机电源供电，如ATS转换开关故障后，可将市电切换到三合一开关将电源送出去，不需要经过ATS转换开关。若市电发生故障，则可通过将发电机电源通过切换三合一开关将电源送出去，当市电和发电机电源均发生故障时，则将UPS电源通过二合一开关送出去，该装置在ATS双电源转换开关的基础上增加了市电、发电机发电和UPS电源的旁路开关，提升了供电的稳定性。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (6)

1.一种三合一电源转换装置，其特征在于，包括：
ATS电源切换器，其两个ATS输入端分别与市电源和柴油发电源连接，用于检测所述市电源和柴油发电源的输电状态，当所述市电源和柴油发电源为输电状态或者所述市电源为输电状态时传输所述市电源至ATS输出端；当所述市电源为非输电状态和柴油发电源为输电状态时传输所述柴油发电源至ATS输出端；
第一电流传感器、第二电流传感器及第三电流传感器，所述第一电流传感器用于检测所述市电源的输电状态，所述第二电流传感器用于检测柴油发电源的输电状态，所述第三电流传感器用于检测所述ATS输出端的输电状态；
三合一开关，其包括第一控电器、第二控电器、第三控电器、第一输电座及第一控制器；所述第一控电器的输入端连接所述市电源，所述第二控电器的输入端连接所述ATS输出端，所述第三控电器的输入端连接所述柴油发电源，所述第一控电器、第二控电器及第三控电器的输出端连接所述第一输电座，所述第一控电器、第二控电器及第三控电器的控制端分别连接所述第一控制器的控制端；
主控制器，其控制端分别与所述第一电流传感器、第二电流传感器、第三电流传感器及第一控制器的控制端连接；当所述主控制器接收所述第三电流传感器的检测电流为输电状态时，控制所述第一控制器以控制所述第二控电器为接通状态；当所述主控制器接收所述第三电流传感器的检测电流为非输电状态，若接收到所述第一电流传感器和第二电流传感器的检测电流为输电状态时，控制所述第一控制器以控制所述第一控电器为接通状态，若接收到所述第一电流传感器的检测电流为非输电状态时和第二电流传感器的检测电流为输电状态时，控制所述第一控制器以控制所述第三控电器为接通状态；
二合一开关，其包括第四控电器、第五控电器、第二输电座及第二控制器，所述第四控电器的输入端连接UPS电源，所述第五控电器的输入端连接所述第一输电座的输出端，所述第四控电器及第五控电器的输出端连接所述第二输电座，所述第四控电器和第五控电器控制端分别连接所述第二控制器的控制端，所述第二控制器的控制端与所述主控制器的控制端连接；以及
第四电流传感器及第五电流传感器，所述第四电流传感器用于检测第一输电座的输出端的输电状态，所述第五电流传感器用于检测所述UPS电源的输电状态，所述第四电流传感器及第五电流传感器分别与所述主控制器连接，当所述主控制器接收所述第四电流传感器的检测电流为输电状态时，控制所述第二控制器以控制所述第五控电器为接通状态；当所述主控制器接收所述第四电流传感器的检测电流为非输电状态且所述第五电流传感器的检测电流为输电状态时，控制所述第二控制器以控制所述第四控电器为接通状态。
2.根据权利要求1所述的三合一电源转换装置，其特征在于，所述第一控电器、第二控电器、第三控电器、第四控电器及第五控电器的结构相同，所述第一控电器包括：保护壳、导磁体、导磁座、动铁芯、定铁芯、固定座、输电顶杆、线圈架、电磁线圈、绝缘盖、输电座及连接器；
所述导磁座设于所述导磁体上以形成一安装腔体，所述安装腔体设有延伸出所述导磁座的第一安装口和延伸出所述导磁体的第二安装口，所述保护壳固定于导磁座和所述导磁体的外部；
所述固定座固定于所述第二安装口且所述固定座设有第一安装孔，所述定铁芯一端固定于所述固定座上，另一端延伸至所述安装腔体内且该端部设有导槽，所述定铁芯设有与所述第一安装孔对应的第二安装孔；所述动铁芯的一端通过锁紧弹簧以能够弹性伸缩地设于所述第一安装口，另一端延伸至所述安装腔体内且该端部能够套入所述导槽内，所述动铁芯设有与所述第二安装孔对应的第三安装孔；所述绝缘盖安装于所述第一安装口以对所述动铁芯进行限位，所述绝缘盖设于与所述第三安装孔对应的第四安装孔；
所述线圈架设于所述动铁芯和定铁芯外部的安装腔体内，所述电磁线圈设于所述线圈架上；
所述输电顶杆包括连接头和空心杆体，所述空心杆体的外部设有绝缘层，所述空心杆体的一端与所述连接头固定连接，所述空心杆体的一端固定于所述第三安装孔，另一端依次穿过第二安装孔和第一安装孔延伸至外部，所述输电座设有连接导电部，所述输电座固定于所述绝缘盖上，所述连接导电部穿过所述第四安装孔与所述空心杆体的内孔滑动连接；
其中，所述连接器与所述输电顶杆相对应，当所述输电顶杆进行伸缩时能够与所述连接器连接或分离。
3.根据权利要求2所述的三合一电源转换装置，其特征在于，所述连接器包括连接外壳、第一输电片、第二输电片及输电弹簧，所述第一输电片固定于所述连接外壳的一端，且所述第一输电片设有连接孔，所述第二输电片以能够来回滑动地设于连接外壳的另一端，所述第一输电片与所述第二输电片之间设有输电弹簧，所述第二输电片与所述输电顶杆相对应。
4.根据权利要求1所述的三合一电源转换装置，其特征在于，所述电磁线圈设有延伸出外部的连接电极。
5.根据权利要求1所述的三合一电源转换装置，其特征在于，所述三合一开关还包括第一壳体，所述第一控电器、第二控电器、第三控电器、第一输电座及第一控制器设于所述第一壳体内。
6.根据权利要求1所述的三合一电源转换装置，其特征在于，所述二合一开关还包括第二壳体，所述第四控电器、第五控电器、第二输电座及第二控制器设于所述第二壳体内。
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