CN203658747U - 低成本高可靠的自动转换开关电器控制系统 - Google Patents

Abstract

一种低成本高可靠的自动转换开关电器控制系统。其由第一执行开关、第二执行开关、控制器、执行电动机以及第一采样线A1、第二采样线A2、第一反馈线A4、第二反馈线A6、控制线A5、第一传动系统A7、第二传动系统A8、第一电源供电电缆A9、第二电源供电电缆A10、第三供电电缆A11组成；本实用新型不仅具有普通自动电源转换开关所具有的功能，而且由于其硬件处理结构经过简化，软件经过优化，所以可以在不降低元器件失效率的情况下，保持比普通产品高的可靠性。同时可以使产品的成本降低。同时由于本实用新型采用了降低功耗的软件方案，所以能够使用普通自动电源转换开关产品无法使用的阻容降压式电源供电系统。

Description

低成本高可靠的自动转换开关电器控制系统

技术领域

本实用新型属于电器设备技术领域，特别是涉及一种低成本高可靠的自动转换开关电器控制系统。

背景技术

随着现有技术的发展，自动转换开关电器的应用范围越来越广泛。很多的自动转换开关电器被使用在对供电可靠性有较高需求的行业与场合，例如：电力、冶金、通信。正因为在这些场合的供电等级比较高，所以对自动转换开关电器可靠性的要求也比较高。

但是目前市场上的自动转换开关电器，由于大多都是在电网上工作，工作环境中具有丰富的电能，从而基本没有人会考虑他们的节能应用。

经过长期研究发现，绝大多数电子器件的损坏属于热损坏，而热损坏的一个很大原因是长时间处于满负荷工作状态，从而积累了大量的热能，当热能高于一定程度的时候，能够严重影响产品的寿命。

以往的自动转换开关电器系统由于软件设计时候没有考虑到降低功耗的应用，并且硬件设计对降低整体系统功耗的优点不是特别明显，所以导致了整体的能耗比较大。而采用开关电源或者电压器供电的电源方案，将会导致了产品成本的上升，并且由于开关电源或者电压器供电的电源方案的组成器件较多，所以使得整个系统的稳定性降低，从而降低了产品使用的可靠性。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种低成本高可靠的自动转换开关电器控制系统。

为了达到上述目的，本实用新型提供的低成本高可靠的自动转换开关电器控制系统由第一执行开关、第二执行开关、控制器、执行电动机以及第一采样线A1、第二采样线A2、第一反馈线A4、第二反馈线A6、控制线A5、第一传动系统A7、第二传动系统A8、第一电源供电电缆A9、第二电源供电电缆A10、第三供电电缆A11组成；其中，控制器通过第一采样线A1与第一电源连接，控制器通过第二采样线A2与第二电源连接，控制器通过第一反馈线A4与第一执行开关连接，控制器通过第二反馈线A6与第二执行开关连接，控制器通过控制线A5与执行电动机连接，执行电动机通过第一传动系统A7与第一执行开关连接，执行电动机通过第二传动系统A8与第二执行开关连接，第一电源通过供电电缆A9与第一执行开关连接，第二电源通过供电电缆A10与第二执行开关连接，第一执行开关与第二执行开关的输出侧通过第三供电电缆A11与用电负载相连接。

所述的控制器由第一三相电压信号采集模块、第二三相电压信号采集模块、第一阻容降压电源、第二阻容降压电源、第一频率信号采集模块、第二频率信号采集模块、第一执行开关位置反馈模块、第二执行开关位置反馈模块、SOC处理器、电动机驱动模块、485通讯模块、显示模块和按键模块组成；

其中：第一三相电压信号采集模块、第一阻容降压电源和第一频率信号采集模块与第一电源相连接，第二三相电压信号采集模块、第二阻容降压电源和第二频率信号采集模块与第二电源相连接，第一执行开关位置反馈模块与第一执行开关连接，第二执行开关位置反馈模块与第二执行开关连接；

第一三相电压信号采集模块、第二三相电压信号采集模块、第一阻容降压电源、第二阻容降压电源、第一频率信号采集模块、第二频率信号采集模块、第一执行开关位置反馈模块和第二执行开关位置反馈模块分别与SOC处理器相连接；同时SOC处理器分别与电动机驱动模块、485通讯模块、显示模块和按键模块相连接；电动机驱动模块与执行电动机相连接。

所述的485通讯模块为串行数据通信接口电路，用于与外部其它系统或装置建立数据连接。

所述的控制器中还包括声光报警装置，其与SOC处理器相连接，用于提供声光报警信号。

本实用新型提供的低成本高可靠的自动转换开关电器控制系统，不仅具有普通自动电源转换开关所具有的功能，而且由于其硬件处理结构经过简化，软件经过优化，所以可以在不降低元器件失效率的情况下，保持比普通产品高的可靠性。同时可以使产品的成本降低。同时由于本实用新型采用了降低功耗的软件方案，所以能够使用普通自动电源转换开关产品无法使用的阻容降压式电源供电系统。

本系统具有下述技术效果：

1)本系统能够降低由电子器件长时间高能耗运行产生热量所带来的器件寿命的降低。

2)本系统可以采用普通自动转换开关电器系统无法使用的阻容降压电源系统，在降低成本的同时，增加了系统的可靠性。

3)本系统的元器件较少，使系统成本处于一个较低的水平。

4)本系统的自动转换开关电器处理系统的元器件较少，能够达到较高的可靠性需求。

附图说明

图1为本实用新型提供的低成本高可靠的自动转换开关电器控制系统的接线图。

图2为图1示出的系统中控制器的原理框图。

图3为本实用新型提供的低成本高可靠的自动转换开关电器控制系统的控制方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型提供的低成本高可靠的自动转换开关电器控制系统进行详细说明。

如图1所示，本实用新型提供的低成本高可靠的自动转换开关电器控制系统由第一执行开关103、第二执行开关104、控制器101、执行电动机102以及第一采样线A1、第二采样线A2、第一反馈线A4、第二反馈线A6、控制线A5、第一传动系统A7、第二传动系统A8、第一电源供电电缆A9、第二电源供电电缆A10、第三供电电缆A11组成；其中，控制器101通过第一采样线A1与第一电源连接，控制器101通过第二采样线A2与第二电源连接，控制器101通过第一反馈线A4与第一执行开关103连接，控制器101通过第二反馈线A6与第二执行开关104连接，控制器101通过控制线A5与执行电动机102连接，执行电动机102通过第一传动系统A7与第一执行开关103连接，执行电动机102通过第二传动系统A8与第二执行开关104连接，第一电源通过供电电缆A9与第一执行开关103连接，第二电源通过供电电缆A10与第二执行开关104连接，第一执行开关103与第二执行开关104的输出侧通过第三供电电缆A11与用电负载相连接。

所述第一采样线A1用于将第一电源的信号传递到控制器101上，用来采集第一电源的电压和频率。

所述第二采样线A2用于将第二电源的信号传递到控制器101上，用来采集第二电源的电压和频率。

所述控制器101用于采集第一电源与第二电源的电压、频率等参数与第一执行开关103、第二执行开关104的状态，根据控制器101内部预先植入的逻辑做出对应的逻辑反应。

所述第一反馈线A4用于将第一执行开关103的当前分、合状态传递到控制器101。

所述控制线A5用于控制执行电动机102启动、停止或者正反转，进而通过传动系统控制执行开关103、执行开关104的分断。

所述第二反馈线A6用于将第二执行开关104的当前分、合状态传递到控制器101。

所述第一执行开关103为第一电源的接通路径，用于将第一电源的电送入到用电负载。

所述第二执行开关104为第二电源的接通路径，用于将第二电源的电送入到用电负载。

所述执行电动机102用于接受控制器101的控制信号，并作为整个系统的动力机构，向第一传动系统A7和第二传动系统A8发出执行动作。

所述第一传动系统A7为执行电动机102的动力传动机构，用于将执行电动机102产生的动力传递到第一执行开关103。

所述第二传动系统A8为执行电动机102的动力传动机构，用于将执行电动机102产生的动力传递到第二执行开关104。

所述供电电缆A9作为第一电源的供电路径，将第一电源的电能送入到第一执行开关103。

所述供电电缆A10作为第二电源的供电路径，将第一电源的电能送入到第二执行开关104。

所述供电电缆A11的作用是，将第一执行开关103或者第二执行开关104的电源输送到用电负载。

如图2所示，所述的控制器101由第一三相电压信号采集模块3、第二三相电压信号采集模块4、第一阻容降压电源5、第二阻容降压电源6、第一频率信号采集模块7、第二频率信号采集模块8、第一执行开关位置反馈模块9、第二执行开关位置反馈模块10、SOC处理器11、电动机驱动模块12、485通讯模块13、显示模块14和按键模块15组成；

其中：第一三相电压信号采集模块3、第一阻容降压电源5和第一频率信号采集模块7与第一电源相连接，第二三相电压信号采集模块4、第二阻容降压电源6和第二频率信号采集模块8与第二电源相连接，第一执行开关位置反馈模块9与第一执行开关103连接，第二执行开关位置反馈模块10与第二执行开关104连接；

第一三相电压信号采集模块3、第二三相电压信号采集模块4、第一阻容降压电源5、第二阻容降压电源6、第一频率信号采集模块7、第二频率信号采集模块8、第一执行开关位置反馈模块9和第二执行开关位置反馈模块10分别与SOC处理器11相连接；同时SOC处理器11分别与电动机驱动模块12、485通讯模块13、显示模块14和按键模块15相连接；电动机驱动模块12与执行电动机102相连接。

SOC处理器11用于读取执行开关的反馈数据，并且对两路电源的电压与频率信号进行测量，通过自带的逻辑判断，使执行开关对外界变化做出正确的判断，并通过电动机驱动模块12控制执行电动机102进而控制第一执行开关103和第二执行开关104完成指定动作；同时控制485通讯模块13、显示模块14和按键模块15各部完成显示、设置和外部数据交换等操作；

第一三相电压信号采集模块3为交流电压检测装置，用于将第一电源的电压信息变为SOC处理器11能够接受的信号；

第二三相电压信号采集模块4为交流电压检测装置，用于将第二电源的电压信息变为SOC处理器11能够接受的信号；

第一阻容降压电源5为电源转换电路，用于从第一电源获取能量，为系统供电；

第二阻容降压电源6为电源转换电路，用于从第二电源获取能量，为系统供电；

第一频率信号采集模块7为交流频率检测装置，用于将输入的第一电源的频率信号变为SOC处理器11能够识别的电源频率信号；

第二频率信号采集模块8为交流频率检测装置，用于将输入的第二电源的频率信号变为，SOC处理器11能够识别的电源频率信号；

第一执行开关位置反馈模块9为开关信号输入检测电路，用于将第一执行开关103的状态反馈信号处理为SOC处理器11能够接受的信号；

第二执行开关位置反馈模块10为开关信号输入检测电路，用于将第二执行开关104的状态反馈信号处理为SOC处理器11能够接受的信号；

电动机驱动模块12为执行电动机驱动电路，通过接受SOC处理器11的控制信号来驱动电动机102动作，进而控制第一执行开关103和第二执行开关104动作；

485通讯模块13为串行数据通信接口电路，用于与外部其它系统或装置建立数据连接；

显示模块14、按键模块15为人机交互接口，用来将SOC处理器11中的数据以直观化的形式展示给用户，并且将用户的需求反馈给SOC处理器11。

所述的控制器101中还包括声光报警装置，其与SOC处理器11相连接，用于通过声光报警信号。

如图3所示，本实用新型提供的低成本高可靠的自动转换开关电器的控制方法，即为SOC处理器11所执行的控制操作流程，其包括按顺序执行的下列步骤：

步骤一、设备初始化的S01阶段：系统首先对硬件进行上电初始化和相关硬件自检，将一些器件设置为需要的状态；

步骤二、采集电源信号进行PGA校准的S02阶段：采集电源信号进行PGA(可编程增益放大器)校准：通过判断采集到的电源信号幅值的大小，进行PGA重新赋值，来使SOC处理器11达到最好的信号采集状态；

步骤三、信号采集校准的S03阶段：通过对采集到的信号进行校准，从而提高当前电源测量参数的精度；

步骤四、采样信号送入DSP模块计算的S04阶段：利用SOC处理器11内部自带的DSP功能模块，将采集到的电源正弦波数据进行有效值分析处理，得到交流电压波形对应的等效直流有效值；

步骤五、判断电压是否正常的S05阶段：判断电压是否超出了正常的范围,如果判断结果为“是”，则进入下一步S06阶段，否则下一步进入S09阶段；

步骤六、频率计算的S06阶段：通过SOC处理器11将经由电源频率信号采集模块变换的电源信号中的频率分量计算出来；

步骤七、判断频率是否正常的S07阶段：判断频率值是否超出了正常范围，如果判断结果为“是”，则进入下一步S08阶段，否则下一步进入S09阶段；

步骤八、读取执行开关状态的S08阶段：从执行开关位置反馈模块的反馈量中读取当前所有的执行开关的位置状态；

步骤九、逻辑判断的S09阶段：将当前电源状态、执行开关状态送入程序既有的逻辑中，根据内部预先植入的逻辑，选择出最优供电方案；

步骤十、根据逻辑判断动作的S10阶段：根据选择出的最优供电方案，驱动执行开关完成相关动作；

步骤十一、判断状态是否对应的S11阶段：判断执行开关状态与电源状态是否对应，以确保系统处于正常状态；如果判断结果为“是”，则下一步重新进入S03阶段，否则进入下一步S12阶段；

步骤十二、报警并等待人工干预的S12阶段：通过声光报警功能，提醒客户，现在系统状态出现问题，直到客户手动干预才停止报警重新进入开始状态；

步骤十三、判断状态是否对应的S13阶段：判断执行开关状态与电源状态是否对应，以确保系统处于正常状态；如果判断结果为“是”，则进入下一步S14阶段，否则下一步进入S12阶段；

步骤十四、进入节能睡眠模式的S14阶段：SOC处理器11的控制内核进入睡眠模式不再工作，直到被中断唤醒，但SOC处理器11的部分经过设置的外设仍然工作在正常状态，接收数据并进行计算，而另一部分则工作在待机状态，从而可以在整体上降低核心器件的功耗；

步骤十五、等待外部中断唤醒的S15阶段：当外接电源发现异常情况的时候，SOC处理器11的内部正常工作的外设能够自动判断出来，并发送一个唤醒信号到SOC处理器11的内核，将整个SOC处理器11唤醒并进入正常工作状态；

步骤十六、读取按键植入参数的S16阶段：读取用户参数设置状态位，当发现参数改变的时候，自动修改默认参数并按照用户设置的方式工作；本轮流程执行结束，下一步重新进入S02阶段，从而对当前状态的变化快速做出反应。

Claims (4)

1.一种低成本高可靠的自动转换开关电器控制系统，其特征在于：其由第一执行开关（103）、第二执行开关（104）、控制器（101）、执行电动机（102）以及第一采样线A1、第二采样线A2、第一反馈线A4、第二反馈线A6、控制线A5、第一传动系统A7、第二传动系统A8、第一电源供电电缆A9、第二电源供电电缆A10、第三供电电缆A11组成；其中，控制器（101）通过第一采样线A1与第一电源连接，控制器（101）通过第二采样线A2与第二电源连接，控制器（101）通过第一反馈线A4与第一执行开关（103）连接，控制器（101）通过第二反馈线A6与第二执行开关（104）连接，控制器（101）通过控制线A5与执行电动机（102）连接，执行电动机（102）通过第一传动系统A7与第一执行开关（103）连接，执行电动机（102）通过第二传动系统A8与第二执行开关（104）连接，第一电源通过供电电缆A9与第一执行开关（103）连接，第二电源通过供电电缆A10与第二执行开关（104）连接，第一执行开关（103）与第二执行开关（104）的输出侧通过第三供电电缆A11与用电负载相连接。

2.根据权利要求1所述的低成本高可靠的自动转换开关电器控制系统，其特征在于：所述的控制器（101）由第一三相电压信号采集模块（3）、第二三相电压信号采集模块（4）、第一阻容降压电源（5）、第二阻容降压电源（6）、第一频率信号采集模块（7）、第二频率信号采集模块（8）、第一执行开关位置反馈模块（9）、第二执行开关位置反馈模块（10）、SOC处理器（11）、电动机驱动模块（12）、485通讯模块（13）、显示模块（14）和按键模块（15）组成；

其中：第一三相电压信号采集模块（3）、第一阻容降压电源（5）和第一频率信号采集模块（7）与第一电源相连接，第二三相电压信号采集模块（4）、第二阻容降压电源（6）和第二频率信号采集模块（8）与第二电源相连接，第一执行开关位置反馈模块（9）与第一执行开关（103）连接，第二执行开关位置反馈模块（10）与第二执行开关（104）连接；

第一三相电压信号采集模块（3）、第二三相电压信号采集模块（4）、第一阻容降压电源（5）、第二阻容降压电源（6）、第一频率信号采集模块（7）、第二频率信号采集模块（8）、第一执行开关位置反馈模块（9）和第二执行开关位置反馈模块（10）分别与SOC处理器（11）相连接；同时SOC处理器（11）分别与电动机驱动模块（12）、485通讯模块（13）、显示模块（14）和按键模块（15）相连接；电动机驱动模块（12）与执行电动机（102）相连接。

3.根据权利要求2所述的低成本高可靠的自动转换开关电器控制系统，其特征在于：所述的485通讯模块（13）为串行数据通信接口电路，用于与外部其它系统或装置建立数据连接。

4.根据权利要求2所述的低成本高可靠的自动转换开关电器控制系统，其特征在于：所述的控制器（101）中还包括声光报警装置，其与SOC处理器（11）相连接，用于提供声光报警信号。

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