CN207410037U - 一种智能型防过欠压保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及智能电网及电器设备保护技术领域，尤其涉及一种智能型防过欠压保护电路，其包括单片机系统、防雷过压电路、整流滤波电路、逆变电路、UPS电源和负载。本实用新型采用了单片机控制、通过UPS电源和主供电线路串并联切换方式向负载供电的技术设计，解决了传统过压保护系统出现过压或欠压时只能切断线路、造成设备断电停产的问题，设备在断电、欠压、过压情况发生时，仍然可以不间断稳定供电、稳定工作；本电路采用GPRS远程通信控制的技术设计，解决了传统保护系统就近控制、就近复位的技术问题，达到了远程监测、远程控制、自动复位、工作效率高的技术效果，具有弱电控制强电、强弱电隔离、系统安全可靠、智能操作等技术优势。

Description

一种智能型防过欠压保护电路

技术领域

本实用新型涉及智能电网及用电设备过压保护技术领域，尤其涉及一种智能型防过欠压保护电路。

背景技术

在工业生产及日常的生活中，电网经常会因为各式各样的原因导致实际输出电压上下波动，对工业用电设备或者民用电器设备的正常工作及寿命造成不良影响。

当电网遇到用电高峰或者雷电干扰等状况时，电网电源电压的波动起伏往往比较大，对于普通的工业设备或者家用电器设备，如果长时间在电压不稳定的环境下工作，或是电源电压超出或小于我们家电的额定电压的范围时，往往就会缩减电器的寿命，而严重的则会烧毁我们其内部的电路，导致设备故障或者损害。

电压不稳定造成损失最大的往往是一些精密制造使用的工业设备和精密控制仪器，由于其电路及组成部分较多，负载较大且长时间处于连续工作状态，容易因为电网的电压不稳导致用电设备故障。同时，由于其是组成生产线的一个部分，如果其损坏或发生故障，造成的损失不仅仅只是该设备的维修成本，往往会使得整个工厂的生产流水线停滞，导致生产停滞或者工期的延后，由此造成的经济损失是往往是较为巨大的。

现有的精密制造使用的工业设备和精密控制仪器及家用电器，虽然其内部也设置了一定的过压欠压保护电路，但是其能够承载的功率较低，且产生保护断电动作后不能自行恢复，尤其是欠压过多时一般都是直接断电，不能使用电设备继续保持正常工作。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题，是针对上述存在的技术不足，提供了一种智能型防过欠压保护电路，采用了通过UPS电源和主供电线路串并联切换方式向负载供电的技术设计，解决了传统过压保护系统出现过压问题只能切断线路、造成断电技术问题，达到了有效地避免了断电、欠压、过压情况发生，不间断稳定供电的技术效果；系统采用GPRS远程通信控制的技术设计，解决了传统保护系统就近控制、就近复位的技术问题，达到了远程监测、远程控制、自动复位、工作效率高的技术效果，具有弱电控制强电、强弱电隔离、系统安全可靠、操作智能等技术优势。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：

一种智能型防过欠压保护电路,包括单片机系统、防雷过压电路、整流滤波电路、逆变电路、UPS电源和负载；防雷过压电路的输入侧连接有电源输入端，防雷过压电路的输出侧连接整流滤波电路的输入侧，逆变电路的输入侧连接在整流滤波电路的输出侧，逆变电路的输出侧并行连接有继电器A和继电器C，继电器A的输出端连接在负载上，继电器C的输出端连接在UPS电源的输入侧上； UPS电源的输入侧并行连接有充电器，充电器的电源接口连接在电源输入端上， UPS电源的输出侧连接有继电器B，继电器A的输出端连接在负载上；

单片机系统一端连接有检测传感电路和开关电路，单片机系统另一端分别连接控制UPS电源和逆变电路；单片机系统的通信端串行连接有GPRS模块，单片机系统通过GPRS模块无线连接有上位机；

检测传感电路的输入端分别连接电源输入端、UPS电源和负载；开关电路的输出端分别连接控制继电器A、继电器B和继电器C；

进一步优化本技术方案，所述的单片机系统包括单片机ATmega128芯片和晶振复位电路；

进一步优化本技术方案，所述的检测传感电路包括放大电路、电压电流传感器和A/D转换模块ADC0809；电压电流传感器分别安装在电源输入端、UPS电源和负载上，电压电流传感器的输出端连接放大电路，放大电路的输出端连接在A/D转换模块的信号输入端，A/D转换模块的信号输出端和控制端连接在单片机ATmega128芯片的I/O口上；

进一步优化本技术方案，所述的GPRS模块为EM310芯片，GPRS模块的TXD 端连接在单片机ATmega128芯片的PE0口上，GPRS模块的RXD端连接在单片机 ATmega128芯片的PE1口上；开关电路包括电阻R4和光耦电路MOC3021，光耦电路MOC3021的输入端通过电阻R4连接在单片机ATmega128芯片的PF0端口，光耦电路MOC3021的输出端连接继电器A或继电器B或继电器C的线圈。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：1、本电路采用单片机、PWM 逆变电路实现调压，即采用调制比控制方式实现降压过程，控制方式智能、便捷、有效；2、本电路采用光耦电路MOC3021实现强弱电隔离控制，防止强电磁场对控制电路的电磁影响，保证控制电路的正常工作；3、本电路控制方式智能有效、能有效地预防并解决供电线路的过压、欠压、断电等问题，保证用电设备的正常工作。

本实用新型可广泛适用于公共场所(医院、铁路)、工厂、办公楼及家庭电网和用电设备，可保障在电网不稳定时用电设备正常工作及稳定、持续工作。当其采用大功率UPS时，可以供整条生产线或者整个公共场所使用，具有较好的应急保障及防灾抗灾功能，同时可以提升供电品质，延长用电设备的寿命，降低故障发生率。

附图说明

图1是本实用新型控制原理模块结构图；

图2是图1中主供电线路电路原理图；

图3是本实用新型控制流程图；

图4是图1中单片机系统电路原理图；

图5是图1中检测传感模块电路原理图。

图中，1、单片机系统；2、电源输入端；3、防雷过压电路；4、整流滤波电路；5、逆变电路；6、充电器；7、UPS电压；8、检测传感电路；9、开关电路；10、继电器A；11、继电器B；12、继电器C；13、负载；14、GPRS模块； 15、上位机。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。

具体实施方式一：参见图1-5，本实用新型提供的一种智能型防过欠压保护电路，其包括单片机系统1、防雷过压电路3、整流滤波电路4、逆变电路5、 UPS电源7和负载13；防雷过压电路3的输入侧连接有电源输入端2，防雷过压电路3的输出侧连接整流滤波电路4的输入侧，逆变电路5的输入侧连接在整流滤波电路4的输出侧，逆变电路5的输出侧并行连接有继电器A10和继电器 C12，继电器A10的输出端连接在负载13上，继电器C12的输出端连接在UPS 电源7的输入侧上；UPS电源7的输入侧并行连接有充电器6，充电器6的电源接口连接在电源输入端2上，UPS电源7的输出侧连接有继电器B11，继电器A10 的输出端连接在负载13上；

单片机系统1一端连接有检测传感电路8和开关电路9，单片机系统1另一端分别连接控制UPS电源7和逆变电路5；单片机系统1的通信端串行连接有 GPRS模块14，单片机系统1通过GPRS模块14无线连接有上位机15；

检测传感电路8的输入端分别连接电源输入端2、UPS电源7和负载13；开关电路9的输出端分别连接控制继电器A10、继电器B11和继电器C12；所述的单片机系统1包括单片机ATmega128芯片和晶振复位电路；

所述的检测传感电路8包括放大电路、电压电流传感器和A/D转换模块 ADC0809；电压电流传感器分别安装在电源输入端2、UPS电源7和负载13上，电压电流传感器的输出端连接放大电路，放大电路的输出端连接在A/D转换模块的信号输入端，A/D转换模块的信号输出端和控制端连接在单片机ATmega128 芯片的I/O口上；所述的GPRS模块14为EM310芯片，GPRS模块14的TXD 端连接在单片机ATmega128芯片的PE0口上，GPRS模块14的RXD端连接在单片机ATmega128芯片的PE1口上；开关电路9包括电阻R4和光耦电路 MOC3021，光耦电路MOC3021的输入端通过电阻R4连接在单片机ATmega128 芯片的PF0端口，光耦电路MOC3021的输出端连接继电器A10或继电器B11 或继电器C12的线圈。

如图1所示，本电路主要从两路分别向负载供电：主供电线路和UPS电源7 供电，其中主供电线路主要包括防雷过压电路3、整流滤波电路、逆变电路5等组成，输入电能为市电，其经过整流、滤波、逆变调压后供给负载，而UPS电源7重要功能为在主供电线路出现故障时，配合主供电线路共同供电，实现保护功能。而单片机系统1、检测传感电路8与开关电路9共同组成了本电路中的检测控制模块，其起到电压电流检测、信息反馈、故障分析、控制指令发出的作用，为本电路的核心控制单元。其次，本电路加入GPRS模块14，从而现在远程无线控制，控制方式快捷智能。

结合电路图图2和控制流程图图3，本电路的主要工作模式如下：起始由主供电线路供电，并由检测传感电路8检测负载13端电压是否供电正常，如正常继续供电，如出现故障则分析出现何种故障，主要故障分为三种：过压、欠压和断电；当主线路出现过压情况时，单片机系统1向逆变电路5发出的PWM调制信号调制比下调，进而实现降压；当出现欠压故障时，UPS电源7侧继电器 B11与继电器C12闭合，继电器A打开，即UPS电源7与主供电线路串联供电，并通过调节UPS电压7输出电压值，使其与主线路电压和达到负载可接受标准值，实现升压过程；当主线路断电时，UPS电源7独立供电。

本电路不仅解决了重要的工业或民用电器设备出现过压时的危险，还有效地避免解决了过压、欠压引起的断电保护、设备停机影响生产或使用等问题，保证了用电设备的正常工作。

应当理解的是，本实用新型的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本实用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。此外，本实用新型所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (5)

1.一种智能型防过欠压保护电路，其特征在于：包括单片机系统(1)、防雷过压电路(3)、整流滤波电路(4)、逆变电路(5)、UPS电源(7)和负载(13)；防雷过压电路(3)的输入侧连接有电源输入端(2)，防雷过压电路(3)的输出侧连接整流滤波电路(4)的输入侧，逆变电路(5)的输入侧连接在整流滤波电路(4)的输出侧，逆变电路(5)的输出侧并行连接有继电器A(10)和继电器C(12)，继电器A(10)的输出端连接在负载(13)上，继电器C(12)的输出端连接在UPS电源(7)的输入侧上；UPS电源(7)的输入侧并行连接有充电器(6)，充电器(6)的电源接口连接在电源输入端(2)上，UPS电源(7)的输出侧连接有继电器B(11)，继电器A(10)的输出端连接在负载(13)上；

单片机系统(1)一端连接有检测传感电路(8)和开关电路(9)，单片机系统(1)另一端分别连接控制UPS电源(7)和逆变电路(5)；单片机系统(1)的通信端串行连接有GPRS模块(14)，单片机系统(1)通过GPRS模块(14)无线连接有上位机(15)；

检测传感电路(8)的输入端分别连接电源输入端(2)、UPS电源(7)和负载(13)；开关电路(9)的输出端分别连接控制继电器A(10)、继电器B(11)和继电器C(12)。

2.根据权利要求1所述的智能型防过欠压保护电路，其特征在于：单片机系统(1)包括单片机ATmega128芯片和晶振复位电路。

3.根据权利要求1所述的智能型防过欠压保护电路，其特征在于：检测传感电路(8)包括放大电路、电压电流传感器和A/D转换模块ADC0809；电压电流传感器分别安装在电源输入端(2)、UPS电源(7)和负载(13)上，电压电流传感器的输出端连接放大电路，放大电路的输出端连接在A/D转换模块的信号输入端，A/D转换模块的信号输出端和控制端连接在单片机ATmega128芯片的I/O口上。

4.根据权利要求1所述的智能型防过欠压保护电路，其特征在于：GPRS模块(14)为EM310芯片，GPRS模块(14)的TXD端连接在单片机ATmega128芯片的PE0口上，GPRS模块(14)的RXD端连接在单片机ATmega128芯片的PE1口上。

5.根据权利要求1所述的智能型防过欠压保护电路，其特征在于：开关电路(9)包括电阻R4和光耦电路MOC3021，光耦电路MOC3021的输入端通过电阻R4连接在单片机ATmega128芯片的PF0端口，光耦电路MOC3021的输出端连接继电器A10或继电器B11或继电器C12的线圈。