CN203722330U - 一种智能高速双电源切换装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种智能高速双电源切换装置，包括主电源输入、副电源输入、智能控制接口、电源输出、主电源监测单元、副电源监测单元、智能控制单元和切换开关单元，所述主电源输入与主电源监测单元、切换开关单元连接，所述副电源输入与副电源监测单元、切换开关单元连接，所述智能控制接口、主电源监测单元、副电源监测单元和切换开关单元均与智能控制单元连接，所述电源输出与切换开关单元连接。本实用新型由于采用双向可控硅作为开关器件，并利用采样点突变原理实现对电源质量的快速检测，无机械触点，具有转换速度快，寿命长，噪声低，安全可靠的优点，同时，智能控制接口可使该装置能灵活应用于各种应急电源中。
Description
技术领域
本实用新型涉及双电源切换技术领域，更具体的说，特别涉及一种智能高速双电源切换装置。
背景技术
双电源自动切换开关又称ATS，是将负载电路从一个电源自动切换至另一个电源的电气设备，主要应用在紧急供电系统中，以确保重要负荷连续、可靠运行。目前市场上的双电源自动切换开关一般由两部分组成：开关本体与控制器，其中，开关本体一般为机械开关，动作速度慢且有噪声，容易发生机械故障，开关触点易氧化形成阻碍导电、难去除的氧化物，容易产生高温烧毁甚至爆炸，具有安全隐患；转换时间普遍在几十至上百毫秒，无法满足重要负荷对连续可靠供电的需求。另外现有双电源自动切换开关没有提供智能控制接口，在部分应急电源中无法得到灵活应用。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种转换速度快、噪音小、可靠性高并且具有智能控制接口的智能高速双电源切换装置。
为了解决以上提出的问题，本实用新型采用的技术方案为：
一种智能高速双电源切换装置，包括主电源输入、副电源输入、智能控制接口、电源输出、主电源监测单元、副电源监测单元、智能控制单元和切换开关单元，所述主电源输入与主电源监测单元、切换开关单元连接，所述副电源输入与副电源监测单元、切换开关单元连接，所述智能控制接口、主电源监测单元、副电源监测单元和切换开关单元均与智能控制单元连接，所述电源输出与切换开关单元连接。
根据本实用新型的一优选实施例：所述主电源监测单元和副电源监测单元的电路结构一致，均包括全波整流电路和电压与频率监测电路，并且所述全波整流电路由第一至第四二极管组成，所述电压与频率监测电路由两个连接到全波整流电路的第一和第二电阻组成。
根据本实用新型的一优选实施例：所述切换开关单元包括第一和第二光耦驱动器，第一和第二双向可控硅，所述第一光耦驱动器的第一端子和第二光耦驱动器的第一端子均连接到智能控制单元，所述第一光耦驱动器的第四和第六端子连接到第一双向可控硅的两端，所述第二光耦驱动器的第四和第六端子连接到第二双向可控硅的两端，所述第一光耦驱动器的第六端子和第二光耦驱动器的第六端子连接后与电源输出连接，所述第一光耦驱动器的第六端子还与主电源输入连接，所述第二光耦驱动器的第六端子还与副电源输入连接。
根据本实用新型的一优选实施例：所述智能控制单元采用MSP430G2553单片机。
根据本实用新型的一优选实施例：所述智能控制接口为CAN总线、RS232或RS485通信接口。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：本实用新型由于采用双向可控硅作为开关器件，并利用采样点突变原理实现对电源质量的快速检测，无机械触点，具有转换速度快，寿命长，噪声低，安全可靠的优点，同时，本实用新型还提供智能控制接口，可使该装置能灵活应用于各种应急电源中。
附图说明
图1.为本实用新型的智能高速双电源切换装置的结构框图。
图2.为本实用新型的智能高速双电源切换装置中主电源监测单元和副电源监测单元的电路图。
图3.为本实用新型的智能高速双电源切换装置中智能控制单元的电路图。
图4.为本实用新型的智能高速双电源切换装置中切换开关单元的电路图。
附图标记说明：1、主电源输入，2、副电源输入，3、智能控制接口，4、电源输出，5、主电源监测单元，6、副电源监测单元，7、智能控制单元，8、切换开关单元。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。
参阅图1所示，本实用新型提供一种智能高速双电源切换装置，包括主电源输入1、副电源输入2、智能控制接口3、电源输出4、主电源监测单元5、副电源监测单元6、智能控制单元7和切换开关单元8，所述主电源输入1与主电源监测单元5、切换开关单元8连接，所述副电源输入2与副电源监测单元6、切换开关单元8连接，所述智能控制接口3、主电源监测单元5、副电源监测单元6和切换开关单元8均与智能控制单元7连接，所述电源输出4与切换开关单元8连接。
本实用新型的智能高速双电源切换装置的基本工作过程如下：正常情况下切换开关单元8的输出由主电源提供，若主电源监测单元5监测到主电源的电压、频率异常而副电源监测单元6监测到副电源的电压、频率正常，则智能控制单元7将输出控制信号到切换开关单元8，使其动作，此时切换开关单元8的输出由副电源提供，另外，也可通过智能控制接口3直接控制切换开关单元8的输出由主电源提供或者副电源提供。
参阅图2所示，本实用新型中的主电源监测单元5和副电源监测单元6的电路结构一致，均包括全波整流电路和电压与频率监测电路，并且全波整流电路由第一至第四二极管(D1-D4)组成，电压与频率监测电路由两个连接到全波整流电路的第一和第二电阻(R1，R2)组成。
其工作原理详述如下：电源输入经全波整流电路整流后经第一和第二电阻(R1，R2)分压，由智能控制单元7采样保存，智能控制单元7选用MSP430G2553单片机，其内部AD的采样速率可达200ksps，即每次采样转换时间最短为5微秒，每周期采样128点，即采样点的间隔为156.25微秒，将当前时刻采样点记为Ut，则对应前一周期的采样点为Ut-128，连续判断10个采样点，比较当前周期的采样点与前一周期的采样点的大小，若发生突变，其变化阈值大于掉电阈值且趋势为减小，则认为电源消失，即立即切换电源；若其变化阈值大于欠压阈值且趋势为减小，则认为电源欠压，告警并延时切换电源；若其变化阈值大于过压阈值且趋势为增大，则认为电源过压，告警并延时切换电源，若采用公式表示，其判断的原理如下：
|Ut-Ut-128|＞Uth且|Ut|＜|Ut-128|
式中：Ut-当前时刻采样点
Ut-128-当前时刻采样点所对应的上周波的采样点
Uth-设定的失电阈值
上式成立，连续判断10个采样点，直到|Ut+10-Ut+10-128|＞Uth且|Ut+10|＜Ut+10-128|都是成立的，则发命令切换电源。
另外，本实用新型对整流后波形的零点检测可得到电源频率，若频率与50Hz之差大于频率异常阈值，则认为电源频率异常。本实用新型中由于电源质量监测采用的是采样点突变原理，检测判断时间为1.56ms，而切换开关单元8的动作时间不大于2ms，所以总切换时间可以保证在5ms以内。
参阅图3所示，本实用新型的智能控制单元7选用的是MSP430G2553单片机，而该智能控制单元7具有智能控制接口3，智能控制接口3可以提供CAN总线、RS232、RS485等标准通讯接口，可与其他智能设备交换数据，即在不需要自动切换电源的情况下，可以通过接受远方的控制命令实现遥控切换电源，使得本实用新型的装置可以得到更加灵活的应用。
参阅图4所示，本实用新型的切换开关单元8包括第一和第二光耦驱动器(U1，U2)，第一和第二双向可控硅(TRIAC1，TRIAC2)，其中，第一光耦驱动器U1的第一端子和第二光耦驱动器U2的第一端子均连接到智能控制单元7，第一光耦驱动器U1的第四和第六端子连接到第一双向可控硅TRIAC1的两端，第二光耦驱动器U2的第四和第六端子连接到第二双向可控硅TRIAC2的两端，第一光耦驱动器U1的第六端子和第二光耦驱动器U2的第六端子连接后与电源输出4连接，第一光耦驱动器U1的第六端子还与主电源输入1连接，第二光耦驱动器U2的第六端子还与副电源输入2连接。其原理为：若智能控制单元7输出控制信号B1高电平，控制信号B2低电平，则第一光耦驱动器U1驱动第一双向可控硅TRIAC1导通，切换开关单元8的输出由主电源提供；若智能控制单元7输出控制信号B1低电平，控制信号B2高电平，则第二光耦驱动器U2驱动第二双向可控硅TRIAC2导通，切换开关单元8的输出由副电源提供。
总的来说，本实用新型的智能高速双电源切换装置由于采用的是双向可控硅作为开关器件，并且利用的是采样点突变原理实现对电源质量的快速检测，无机械触点，转换速度快，寿命长，噪声低，安全可靠。另外，本实用新型提供的智能控制接口3，可使该装置灵活应用于各种应急电源中，使用范围较广。
上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种智能高速双电源切换装置，其特征在于：包括主电源输入(1)、副电源输入(2)、智能控制接口(3)、电源输出(4)、主电源监测单元(5)、副电源监测单元(6)、智能控制单元(7)和切换开关单元(8)，所述主电源输入(1)与主电源监测单元(5)、切换开关单元(8)连接，所述副电源输入(2)与副电源监测单元(6)、切换开关单元(8)连接，所述智能控制接口(3)、主电源监测单元(5)、副电源监测单元(6)和切换开关单元(8)均与智能控制单元(7)连接，所述电源输出(4)与切换开关单元(8)连接。
2.根据权利要求1所述的智能高速双电源切换装置，其特征在于：所述主电源监测单元(5)和副电源监测单元(6)的电路结构一致，均包括全波整流电路和电压与频率监测电路，并且所述全波整流电路由第一至第四二极管(D1-D4)组成，所述电压与频率监测电路由两个连接到全波整流电路的第一和第二电阻(R1，R2)组成。
3.根据权利要求1所述的智能高速双电源切换装置，其特征在于：所述切换开关单元(8)包括第一和第二光耦驱动器(U1，U2)，第一和第二双向可控硅(TRIAC1，TRIAC2)，所述第一光耦驱动器(U1)的第一端子和第二光耦驱动器(U2)的第一端子均连接到智能控制单元(7)，所述第一光耦驱动器(U1)的第四和第六端子连接到第一双向可控硅(TRIAC1)的两端，所述第二光耦驱动器(U2)的第四和第六端子连接到第二双向可控硅(TRIAC2)的两端，所述第一光耦驱动器(U1)的第六端子和第二光耦驱动器(U2)的第六端子连接后与电源输出(4)连接，所述第一光耦驱动器(U1)的第六端子还与主电源输入(1)连接，所述第二光耦驱动器(U2)的第六端子还与副电源输入(2)连接。
4.根据权利要求1所述的智能高速双电源切换装置，其特征在于：所述智能控制单元(7)采用MSP430G2553单片机。
5.根据权利要求1所述的智能高速双电源切换装置，其特征在于：所述智能控制接口(3)为CAN总线、RS232或RS485通信接口。
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| CN110912257A (zh) * | 2019-12-23 | 2020-03-24 | 重庆汇韬电气有限公司 | 基于正弦实时比对原理的eps快速切换电路及切换方法 |
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