CN204118852U - 电源切换装置 - Google Patents

Abstract

电源切换装置包括采样模块1、换路模块2和控制模块3。所述的换路模块2的输入端可与三路三相交流电源连接，其输出端为一路三相交流电源，并且换路模块2的内部通过由继电器KA1、继电器KA2、继电器KA3和继电器KA4组成的继电器组对三路三相交流电源进行换路切换。所述的控制模块3包括单片机，所述的采样模块1设置在换路模块2的输入端与单片机的输入端INPUT之间，所述单片机的输出端OUTPUT与继电器KA1、继电器KA2、继电器KA3和继电器KA4各自对应的驱动电路相连接。本实用新型提供一种换路稳定，结构简单，可操作性强，使用安全的电源切换装置。

Description

电源切换装置

技术领域

本实用新型涉及低压开关控制领域，具体是一种电源切换装置。 

背景技术

目前，电源切换装置可实现主电源和备用电源之间进行选择切换，以保证负载的稳定正常工作。但现有的电源切换装置采用分励控制器和闭合控制器控制各路电源的通断，此种装置结构复杂导致换路过程的稳定性下降，从而降低了装置的安全性。此外，由于所有的电网相位不能完全保证一致，导致电网中火线的对应相不能直接并联输出。从而各路之间只能采用独立通断切换的方式，降低了换路的效率，且通断过程产生的间隔会影响到负载的正常工作。 

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种换路稳定，结构简单，可操作性强，使用安全的电源切换装置。 

一种电源切换装置，包括采样模块1、换路模块2和控制模块3，所述的换路模块2的输入端可与三路三相交流电源连接，换路模块2的输出端为一路三相交流电源，所述的三路三相交流电源包括第一路电源、第二路电源和第三路电源。其中换路模块2的继电器KA1的第一组常闭常开触点的输入端1A和2A分别与第一路电源和第二路电源的A相线连接，继电器KA3的第一组常闭常开触点的输入端1B和2B分别与第一路电源和第二路电源的B相线连接，继电器KA2的第一组常闭常开触点的输入端A1和3A分别与继电器KA1的第一组常闭常开触点的输出端AW和第三路电源的A相线连接，继电器KA4的第一组常闭常开触点的输入端B1和3B分别与继电器KA3的第一组常闭常开触点的输出端BW和第三路电源的B相线连接，换路模块2输出端的一路电源的A、B两相分别为继电器KA2的第一组常闭常开触点的输出端AX和继电器KA4的第一组 常闭常开触点的输出端BX；所述的控制模块3包括单片机，所述的采样模块1设置在换路模块2的输入端与单片机的输入端INPUT之间，所述单片机的输出端OUTPUT与继电器KA1、继电器KA2、继电器KA3、继电器KA4各自对应的驱动电路相连接。 

进一步，所述换路模块2的继电器KA1的第二组常闭常开触点的输入端1C和2C分别与第一路电源和第二路电源的C相线连接，继电器KA2的第二组常闭常开触点的输入端C1和3C分别与继电器KA1的第二组常闭常开触点的输出端CW和第三路电源的C相线连接，继电器KA2第二组常闭常开触点的输出端CX。 

进一步，所述的三路三相交流电源为三路三相四线制的交流电源，其中换路模块2的继电器KA3的第二组常闭常开触点的输入端1N和2N分别与第一路电源和第二路电源的中性线连接，继电器KA4的第二组常闭常开触点的输入端N1和3N分别与继电器KA3的第二组常闭常开触点的输出端NW和第三路电源的中性线连接，继电器KA4的第二组常闭常开触点的输出端为NX。 

进一步，所述继电器KA1的驱动电路为三极管开关电路，所述三极管开关电路中三极管A7的基极与继电器KA1的选择输入端SELECT1相连接，所述继电器KA1的选择输入端SELECT1与单片机的输出端OUTPUT连接，继电器KA1的线圈KM1两端分别与三极管A7的集电极和工作电源VDD相连接，并且线圈KM1两端并联有保护二极管V1，三极管A7的发射极接地，三极管A7的基极与继电器KA1的选择输入端SELECT1之间设有由电阻R22和电容C8并联组成的滤波电路。 

进一步，所述继电器KA2、继电器KA3、继电器KA4分别对应的驱动电路的结构与KA1的驱动电路结构相同。 

进一步，继电器KA1的选择输入端SELECT1与继电器KA3的选择输入端SELECT3相连接，继电器KA2的选择输入端SELECT2与继电器KA4的选择输入端SELECT4相连接。 

本实用新型的电源切换装置通过换路模块的继电器对同相电源的同时切换，实现三路三相交流电源之间的稳定切换，保证了换路后输出电压及相位的稳定 性。此外，通过控制模块控制继电器的吸合与释放，简化电源切换装置的操作过程，提高了模块的可操作性。 

附图说明

图1是本实用新型的系统结构示意图； 

图2是本实用新型换路模块内部电气接线的一种实施例的接线图； 

图3是本实用新型换路模块内部电气接线的另一种实施例的接线图； 

图4是本实用新型继电器KA1接线图； 

图5是本实用新型继电器KA2接线图； 

图6是本实用新型继电器KA3接线图； 

图7是本实用新型继电器KA4接线图。 

具体实施方式

以下结合附图1至7给出本实用新型的实施例，进一步说明本实用新型的电源切换装置具体实施方式。本实用新型的电源切换装置不限于以下实施例的描述。 

本实用新型包括采样模块1、换路模块2和控制模块3。所述的换路模块2的输入端可与三路三相交流电源连接，其输出端为一路三相交流电源，并且换路模块2的内部通过由继电器KA1、继电器KA2、继电器KA3和继电器KA4组成的继电器组对三路三相交流电源进行换路切换。所述的控制模块3包括单片机，所述的采样模块1设置在换路模块2的输入端与单片机的输入端INPUT之间，所述单片机的输出端OUTPUT与继电器KA1、继电器KA2、继电器KA3和继电器KA4各自对应的驱动电路相连接。本实用新型的电源换路切换通过继电器的常闭常开触点完成动作，此种方式使得装置电路结构简单，并且换路过程稳定，保证了换路前后的相序一致。此外，通过采样电路及单片机控制继电器使装置结构简单，实现对电源质量的自动检测自动切换，提高了装置的自动化程度。 

如图1所述本实用新型的系统结构示意图，所述的三路三相交流电源包括第一路电源、第二路电源和第三路电源，其中第一路电源和第二路电源分别与 换路模块2的继电器KA1和继电器KA3的输入相连接，继电器KA1和继电器KA3可对第一路电源和第二路电源的对应相线进行选择切换，切换后输出的是第一路电源或第二路电源，继电器KA1和继电器KA3的输出和第三路电源分别与换路模块2的继电器KA2和继电器KA4的输入相连接。具体地，三路三相交流电源经过继电器组选择换路后由继电器KA2和继电器KA4输出的是供负载使用的第一路电源或第二路电源或第三路电源。三路三相电源先两路切换而后再与第三路切换的方式使三路电源之间互不影响，避免了各路之间电源短路的情况发生，提高了装置的安全性。同时换路操作过程简单准确，提高了三路三相交流电源的换路效率。容易想到的是，本实用新型的电源切换装置不仅限于三路三相交流电源的换路工作，若继电器KA2和继电器KA4的所输入的第三路电源为空置，则电源切换装置还可以适用于两路三相交流电源的切换工作。本实用新型可适用于两路三相交流电源以及三路三相交流电源，并且上述两种情况在应用时无需对本实用新型的电源切换装置进行任何的结构及接线上的改变，提高了装置的通用性。 

所述的采样模块1包括与三路三相交流电源分别对应设置的三个采样电路，所述的三个采样电路分别是第一采样电路101、第二采样电路102以及第三采样电路103，三个采样电路分别设置在换路模块2的输入端与单片机的输入端INPUT之间可对换路模块2输入端的三路三相交流电源的电源质量分别进行检测并输入进单片机进行处理分析，所述单片机的输出端OUTPUT分别与继电器KA1的驱动电路的选择输入端SELECT1、KA2的驱动电路的选择输入端SELECT2、KA3的驱动电路的选择输入端SELECT3以及KA4的驱动电路的选择输入端SELECT4相连接，单片机的输出端OUTPUT所输出的控制选择信号可选择控制继电器组中的一个或多个继电器动作以完成电源切换，单片机通过输入不同的控制选择信号从而控制换路模块2的继电器组对三路三相交流电源进行切换换路，此种方式操作性强，换路稳定，提高了装置的稳定性。特别地，三个采样电路可为电参数采集模块和/或电压比较器。单片机通过采集电参数或比较各路之间电压的大小及相位关系进一步根据情况进行自动换路操作。 

本实用新型根据负载对供电电源的需求可分为如下三种电气接线实施例。 

实施例1适用于负载所需电源为由两根火线组成的380V交流电源，例如负 载为380V控制器，本实施例的电气接线图如图2所示。具体的电气接线为换路模块2的继电器KA1的第一组常闭常开触点的输入端1A和2A分别与第一路电源和第二路电源的A相线连接，继电器KA3的第一组常闭常开触点的输入端1B和2B分别与第一路电源和第二路电源的B相线连接，继电器KA2的第一组常闭常开触点的输入端A1和3A分别与继电器KA1的第一组常闭常开触点的输出端AW和第三路电源的A相线连接，继电器KA4的第一组常闭常开触点的输入端B1和3B分别与继电器KA3的第一组常闭常开触点的输出端BW和第三路电源的B相线连接，换路模块2输出端的一路电源的A、B两相分别为继电器KA2的第一组常闭常开触点的输出端AX和继电器KA4的第一组常闭常开触点的输出端BX。 

实施例2适用于负载所需电源为三相三线制交流电源，本实施例的电气接线图如图3所示。其中实施例2与实施例1的电气接线的不同之处在于，所述换路模块2的继电器KA1的第二组常闭常开触点的输入端1C和2C分别与第一路电源和第二路电源的C相线连接，继电器KA2的第二组常闭常开触点的输入端C1和3C分别与继电器KA1的第二组常闭常开触点的输出端CW和第三路电源的C相线连接，继电器KA2第二组常闭常开触点的输出端CX。 

实施例3适用于负载所需电源为三相四线制交流电源。其中实施例3与实施例2的电气接线的不同之处在于，所述换路模块2的继电器KA3的第二组常闭常开触点的输入端1N和2N分别与第一路电源和第二路电源的中性线连接，继电器KA4的第二组常闭常开触点的输入端N1和3N分别与继电器KA3的第二组常闭常开触点的输出端NW和第三路电源的中性线连接，继电器KA4的第二组常闭常开触点的输出端为NX。三路电源各自中性线均跟随三路电源意思在换路模块的继电器内完成切换路，保证了三路交流电源的相序稳定，安全切换。 

如图4至图7分别所示的是本实用新型继电器KA1、继电器KA2、继电器KA3以及继电器KA4接线图。所述继电器KA1、继电器KA2、继电器KA3以及继电器KA4的触头部分均包括两组常闭常开触点，线圈部分与各自所对应的驱动电路相连接，并且继电器KA1、继电器KA2、继电器KA3以及继电器KA4线圈部分所连接的驱动电路结构相同。具体地，如图3所示的继电器KA1为例其驱动电路的具体结构如下所述。所述继电器KA1的驱动电路为三极管开关电路，所 述三极管开关电路中三极管A7的基极通过限流电阻R20与继电器KA1的选择输入端SELECT1相连接，所述继电器KA1的选择输入端SELECT1与单片机的输出端OUTPUT连接，继电器KA1的线圈KM1两端分别与三极管A7的集电极和工作电源VDD相连接，并且线圈KM1两端并联有保护二极管V1，三极管A7的发射极接地，三极管A7的基极与继电器KA1的选择输入端SELECT1之间还设有由电阻R22和电容C8并联组成的滤波电路。继电器的驱动电路采用三极管开关电路驱动动作的方式响应速度快，提高了换路速度。同时，采用三极管开关电路结构便于设置与单片机的输出相连的选择输入端，使电路结构简单可靠。 

特别地，所述继电器KA1的选择输入端SELECT1与继电器KA3的选择输入端SELECT3相连接，继电器KA2的选择输入端SELECT2与继电器KA4的选择输入端SELECT4相连接。继电器KA1和KA3共同配合作用对第一和第二路电源之间进行切换，继电器KA2和KA4共同配合作用对第一或第二路电源与第三路电源之间进行切换，共同配合作用的两个继电器所对应的选择输入端相连接且收到单片机的同一输出信号控制，简化了电路结构提高了换路的效率，同时受同一信号控制保证了换路的一致性及稳定性。 

以本实用新型电气接线的实施例2为例，本实施例的电源切换装置对三路三相交流电源的选择换路过程分为如下所述的三种状态： 

a.第一路电源接通状态。默认状态下第一路电源的A相线、B相线和C相线分别与处于默认常闭状态下继电器KA1和继电器KA3的输入端1A、输入端1B和输入端1C相连通，并且继电器KA1和继电器KA3的输出端AW、输出端BW和输出端CW分别与处于默认常闭状态下继电器KA2和继电器KA4的输入端A1、输入端B1和输入端C1相连通，因此在默认状态下继电器KA2和继电器KA4的输出端AX、输出端BX和输出端CX所输出的一路三相交流电源为第一路电源。 

b.第二路电源接通状态。单片机的输出端OUTPUT输出控制选择信号使驱动电路驱动继电器KA1和继电器KA3同时得电并使二者的常闭常开触点状态切换。第二路电源的A相线、B相线和C相线分别与得电后由常开变为常闭状态的继电器KA1和继电器KA3的输入端2A、输入端2B和输入端2C相连通，并且继电器KA1和继电器KA3的输出端AW、输出端BW和输出端CW分别与处于默认 常闭状态下继电器KA2和继电器KA4的输入端A1、输入端B1和输入端C1相连通，因此在继电器KA1和继电器KA3同时得电状态下继电器KA2和继电器KA4的输出端AX、输出端BX和输出端CX所输出的一路三相交流电源为第二路电源。 

c.第三路电源接通状态。单片机的输出端OUTPUT输出控制选择信号使驱动电路驱动继电器KA2和继电器KA4同时得电使二者的常闭常开触点状态切换。第三路电源的A相线、B相线和C相线分别与得电后由常开变为常闭状态的继电器KA2和继电器KA4的输入端3A、输入端3B和输入端3C相连通，因此在继电器KA2和继电器KA4同时得电状态下继电器KA2和继电器KA4的输出端AX、输出端BX和输出端CX所输出的一路三相交流电源为第三路电源。 

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。 

Claims (6)

1.一种电源切换装置，包括采样模块(1)、换路模块(2)和控制模块(3)，其特征在于：

所述的换路模块(2)的输入端可与三路三相交流电源连接，换路模块(2)的输出端为一路三相交流电源，所述的三路三相交流电源包括第一路电源、第二路电源和第三路电源；

其中换路模块(2)的继电器KA1的第一组常闭常开触点的输入端1A和2A分别与第一路电源和第二路电源的A相线连接，继电器KA3的第一组常闭常开触点的输入端1B和2B分别与第一路电源和第二路电源的B相线连接，继电器KA2的第一组常闭常开触点的输入端A1和3A分别与继电器KA1的第一组常闭常开触点的输出端AW和第三路电源的A相线连接，继电器KA4的第一组常闭常开触点的输入端B1和3B分别与继电器KA3的第一组常闭常开触点的输出端BW和第三路电源的B相线连接，换路模块2输出端的一路电源的A、B两相分别为继电器KA2的第一组常闭常开触点的输出端AX和继电器KA4的第一组常闭常开触点的输出端BX；所述的控制模块(3)包括单片机，所述的采样模块(1)设置在换路模块(2)的输入端与单片机的输入端INPUT之间，所述单片机的输出端OUTPUT与继电器KA1、继电器KA2、继电器KA3、继电器KA4各自对应的驱动电路相连接。

2.根据权利要求1所述的电源切换装置，其特征在于：所述换路模块(2)的继电器KA1的第二组常闭常开触点的输入端1C和2C分别与第一路电源和第二路电源的C相线连接，继电器KA2的第二组常闭常开触点的输入端C1和3C分别与继电器KA1的第二组常闭常开触点的输出端CW和第三路电源的C相线连接，继电器KA2第二组常闭常开触点的输出端CX。

3.根据权利要求2所述的电源切换装置，其特征在于：所述的三路三相交流电源为三路三相四线制的交流电源，其中换路模块(2)的继电器KA3的第二组常闭常开触点的输入端1N和2N分别与第一路电源和第二路电源的中性线连接，继电器KA4的第二组常闭常开触点的输入端N1和3N分别与继电器KA3的第二组常闭常开触点的输出端NW和第三路电源的中性线连接，继电器KA4的第二组常闭常开触点的输出端为NX。

4.根据权利要求1所述的电源切换装置，其特征在于：所述继电器KA1的驱动电路为三极管开关电路，所述三极管开关电路中三极管A7的基极与继电器KA1的选择输入端SELECT1相连接，所述继电器KA1的选择输入端SELECT1与单片机的输出端OUTPUT连接，继电器KA1的线圈KM1两端分别与三极管A7的集电极和工作电源VDD相连接，并且线圈KM1两端并联有保护二极管V1，三极管A7的发射极接地，三极管A7的基极与继电器KA1的选择输入端SELECT1之间设有由电阻R22和电容C8并联组成的滤波电路。

5.根据权利要求4所述的电源切换装置，其特征在于：所述继电器KA2、继电器KA3、继电器KA4分别对应的驱动电路的结构与KA1的驱动电路结构相同。

6.根据权利要求4所述的电源切换装置，其特征在于：继电器KA1的选择输入端SELECT1与继电器KA3的选择输入端SELECT3相连接，继电器KA2的选择输入端SELECT2与继电器KA4的选择输入端SELECT4相连接。