CN211296561U - 一种防反接大电流切换高压箱电路 - Google Patents
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Abstract
一种防反接大电流切换高压箱电路，其特征在于，包括：与直流输入端连接的输入端光耦检测单元、输入端切换单元；与直流输出端连接的输出端光耦检测单元、输出端切换单元，输出端切换单元连接输入端切换单元；以及与一DC‑DC降压模块连接的控制模块，控制模块分别连接输入端光耦检测单元、输入端切换单元、输出端光耦检测单元、输出端切换单元。本申请实现了上端输入可以不区分正负极，下端输出可以根据用户手动模式切换或者PLC控制信号实现正向或者输出端自动检测有源信号实现自动切换，可以切换一路或多路输入和输出信号，从而有效保护了设备的正常运行，不会因线接错而损坏设备。
Description
技术领域
本实用新型涉及新能源开关电源领域，尤其与一种防反接大电流切换高压箱电路结构相关。
背景技术
针对直流输入和输出，传统的方案只能按正确的标识接口连接，如果接口方向错误会造成设备损坏。处理的方法是在电路上增加一个防反接二极管，当接反时产生大电流使供电端保护装置断开，如果保护装置响应慢会造成供电和用电设备损坏，这种处理方式在应对新能源电源或充电应用时，不能适应直流大电流的输入与输出，且灵活性差，切换调整功能不完善，有待改进。
实用新型内容
针对相关现有技术存在的问题，本实用新型提供一种防反接大电流切换高压箱电路，上端输入可以不区分正负极，下端输出可以根据用户手动模式切换或者PLC控制信号实现正向或者输出端自动检测有源信号实现自动切换，可以切换一路或多路输入和输出信号，从而有效保护了设备的正常运行，不会因线接错而损坏设备。
为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术：
一种防反接大电流切换高压箱电路，其特征在于，包括：
与直流输入端连接的输入端光耦检测单元、输入端切换单元；
与直流输出端连接的输出端光耦检测单元、输出端切换单元，输出端切换单元连接输入端切换单元；以及
与一DC-DC降压模块连接的控制模块，控制模块分别连接输入端光耦检测单元、输入端切换单元、输出端光耦检测单元、输出端切换单元；
其中：
DC-DC降压模块，用于将辅助供电电源提供的电压转换后为控制模块和各单元供电；
输入端光耦检测单元，用于检测直流输入端接入的电源正负极方向，并向控制模块反馈检测信号；
输出端光耦检测单元，用于检测直流输出端接入的用电设备正负极方向，并向控制模块反馈检测信号；
控制模块，用于根据输入端光耦检测单元反馈的检测信号，控制输入端切换单元进行输入端电压正反向切换，或，根据输出端光耦检测单元反馈的检测信号，控制输出端切换单元进行输出端电压正反向切换；
输入端切换单元，用于响应控制模块的控制，进行输入端电压正反向切换；
输出端切换单元，用于响应控制模块的控制，进行输出端电压正反向切换。
进一步，输入端切换单元，包括连接于每一路直流输入端正负极之间的第一输入端高压继电器和第二输入端高压继电器，第一输入端高压继电器与第二输入端高压继电器的接入方向相反，第一输入端高压继电器和第二输入端高压继电器均连接控制模块，并响应于控制模块的控制，以联合实现对所在路的输入端电压正反向切换。
进一步，输出端切换单元，包括连接于每一路直流输出端正负极之间的第一输出端高压继电器和第二输出端高压继电器，第一输出端高压继电器与第二输出端高压继电器的接入方向相反，第一输出端高压继电器和第二输出端高压继电器均连接控制模块，并响应于控制模块的控制，以联合实现对所在路的输出端电压正反向切换。
进一步，控制模块为MCU。
进一步，还包括：与控制模块连接的整流检测模块，整流检测模块连接每一路直流输入端，用于实时检测电路输入电流并反馈检测信号给控制模块。
进一步，还包括：通过CTRL接口和CAN BUS接口与控制模块连接的上位机，用于向控制模块发送PLC控制信号，提供主动控制的正方向切换指令。
进一步，还包括：若干霍尔传感器，每一路直流输出端配置一个，霍尔传感器连接控制模块，用于检测电路输出电流并反馈检测信号给控制模块。
进一步，还包括：若干温度传感器，与控制模块连接，用于检测电路温度并反馈检测信号给控制模块。
进一步，还包括：切换模块，设于输入端切换单元和输出端切换单元之间，用于接收若干路直流输入端的输入，并将其转换分配至各路直流输出端。
进一步，还包括：手动切换器，与控制模块连接，用于响应用户对手动切换器的对应物理按键进行操作，以向控制模块发送正反方向切换指令。
本实用新型有益效果：
上端输入不区分正负极，下端输出可以根据用户手动模式切换或者PLC控制信号实现正向或者输出端自动检测有源信号实现自动切换，可以切换一路或多路输入和输出信号，从而有效保护了设备的正常运行，不会因线接错而损坏设备。
附图说明
图1为本申请提供的防反接大电流切换高压箱电路实施例的结构框图。
图2为本申请提供的防反接大电流切换高压箱电路优选实施例的结构框图。
图3为本申请提供的防反接大电流切换高压箱电路实施例的电路连接图。
图4为本申请提供的实施例中G1和G2联合进行电压正反切换的原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的实施方式进行详细说明。
如图1所示，一种防反接大电流切换高压箱电路，包括：与直流输入端连接的输入端光耦检测单元、输入端切换单元；与直流输出端连接的输出端光耦检测单元、输出端切换单元，输出端切换单元连接输入端切换单元；与一DC-DC降压模块连接的控制模块，控制模块分别连接输入端光耦检测单元、输入端切换单元、输出端光耦检测单元、输出端切换单元；与控制模块连接的整流检测模块，整流检测模块连接每一路直流输入端；若干霍尔传感器，每一路直流输出端配置一个，霍尔传感器连接控制模块；若干温度传感器，与控制模块连接。
具体的，DC-DC降压模块，用于将辅助供电电源提供的电压转换后为控制模块和各单元供电。
具体的，输入端光耦检测单元，用于检测直流输入端接入的电源正负极方向，并向控制模块反馈检测信号。
具体的，输出端光耦检测单元，用于检测直流输出端接入的用电设备正负极方向，并向控制模块反馈检测信号。
具体的，控制模块，采用MCU，用于根据输入端光耦检测单元反馈的检测信号，控制输入端切换单元进行输入端电压正反向切换，或，根据输出端光耦检测单元反馈的检测信号，控制输出端切换单元进行输出端电压正反向切换。
具体的，输入端切换单元，用于响应控制模块的控制，进行输入端电压正反向切换，包括：连接于每一路直流输入端正负极之间的第一输入端高压继电器和第二输入端高压继电器，第一输入端高压继电器与第二输入端高压继电器的接入方向相反，第一输入端高压继电器和第二输入端高压继电器均连接控制模块，并响应于控制模块的控制，以联合实现对所在路的输入端电压正反向切换。
具体的，输出端切换单元，用于响应控制模块的控制，进行输出端电压正反向切换，包括：连接于每一路直流输出端正负极之间的第一输出端高压继电器和第二输出端高压继电器，第一输出端高压继电器与第二输出端高压继电器的接入方向相反，第一输出端高压继电器和第二输出端高压继电器均连接控制模块，并响应于控制模块的控制，以联合实现对所在路的输出端电压正反向切换。
具体的，整流检测模块，用于实时检测电路输入电流并反馈检测信号给控制模块。
具体的，霍尔传感器用于检测电路输出电流并反馈检测信号给控制模块。
具体的，温度传感器用于检测电路温度并反馈检测信号给控制模块。
工作方式说明：
辅助电源供电，输入电源12V/20A或24V/20A，经过DC-DC降压模块分别给MCU和其它各单元电路供电。
整流检测模块实时检测电路输入电流，温度传感器检测电路温度，在检测结果均为正常或正确范围时，才进入切换状态。在出现输入过流，温度过载等情况时，MCU控制继电器进行输入或输出的切断。
利用输入端光耦检测单元检测输入电源正负极方向，利用输出端光耦检测单元检测直流输出端接入的用电设备正负极方向，具体的，输入端光耦检测单元和输出端光耦检测单元均可分别采用光耦检测电路，并检测结果传输给MCU。
MCU判断输入电源正负极为正常时，直流输出端接入的用电设备正负极方向为正常时，不进行切换操作。
MCU判断输入电源正负极为接反时，需要对接反那一路或多路的对输入端进行切换。MCU控制对应的第一输入端高压继电器与第二输入端高压继电器联合实现对输入端正反方向的切换，具体的，为了使继电器能够更好的完成响应进行响应吸附动作，可以在MCU和继电器之间增加MOS管或三极管，提高MCU的控制信号电压，以确保继电器完成相应的动作。切换后，使得原本错接或者接反的电源输入能够正常进入。
MCU判断直流输出端接入的用电设备正负极方向为接反时，需要对应接反的那一路或多路输出端进行切换。MCU控制对应的第一输出端高压继电器与第二输出端高压继电器联合实现对应输出端正反方向的切换。切换后，使得原本接错或者接反的用电设备，能够正常接收到传输的电力，不会因线接错而损坏设备。
同时MCU可以获取当前各继电器的工作状态。
霍尔传感器检测电路输出电流并反馈检测信号给MCU，在出现过流过载时，MCU可以通过控制继电器进行输出的切断。
如图2所示，作为优选的实施方式，还包括：切换模块，设于输入端切换单元和输出端切换单元之间，用于接收若干路直流输入端的输入，并将其转换分配至各路直流输出端。
比如，在实施时，实际为1路输入，4路输出，则通过切换模块做一个简单的转换，接收1路输入，并形成4路输出；若是2路输入，1路输出，则接收2路输入，形成1路输出；或者是，3路输入，3路输出，则接收3路输入，形成需要的3路输出。输入端和输出端均可以支持1路、2路或更多路工作。
如图2所示，作为优选的实施方式，还包括：通过CTRL接口和CAN BUS接口与控制模块连接的上位机，用于向控制模块发送PLC控制信号，提供主动控制的正方向切换指令。上位机提供的PLC控制信号，主要用于发送电池或外接设备正反向切换指令，使MCU根据PLC控制信号进行相应的切换控制；当PLC悬空或无信号时，设备处于自动信号切换状态，由MCU通过接收反馈的检测信号和控制继电器进行实现。
如图2所示，作为优选的实施方式，还包括：手动切换器，与控制模块连接，用于响应用户对手动切换器的对应物理按键进行操作，以向控制模块发送正反方向切换指令。
通过设置手动切换器，提供供操作人员进行主动人工切换的方式，以操作相应的物理按键，向MCU传输切换指令。
作为本申请实例的具体实施方式，还可以设置过流检测电路、过压检测电路，分别设置于各路输入端和各路输出端，提高电路的稳定性和应急防护能力。
如图3所示，为本申请提供的防反接大电流切换高压箱电路实施例的具体电路连接图，其中，输入端光耦检测单元和输出端光耦检测单元暂未视出。
在图3所对应的实例中：包括控制模块，与控制模块连接的温度传感1~10号、降压模块、手动切换器、蒸馏检测模块、切换模块、继电器G1~G10、霍尔传感器L1~L4。
控制模块为MCU及其附属辅助电路。
继电器G1~G2设于1路输入端，且G1和G2接法相反。图3中的上端输入连接输入电源。
继电器G3~G10分别设于4路输出端：
G3和G4接于第一路输出端，且G3和G4接法相反；第一路输出端连接用电设备接口1；
G5和G6接于第二路输出端，且G5和G6接法相反；第二路输出端连接用电设备接口2；
G7和G8接于第三路输出端，且G7和G8接法相反；第三路输出端连接用电设备接口3；
G9和G10接于第三路输出端，且G9和G10接法相反；第四路输出端连接用电设备接口4；
其中，G3、G5、G7、G9主要负责正极端切换；G4、G6、G8、G10主要负责负极端切换。
控制模块通过通过CTRL接口和CAN BUS接口连接上位机。
手动切换器用于提供物理操作按键，供操作人员进行主动切换操作。
切换模块，用于将一路电源输入切换为多路电源输出，可以采用DC-DC多路输出模块。
本实例的工作方式说明：
辅助电源上电，输入电源12V/20A或24V/20A，经过降压模块分别给MCU控制模块和其它单元电路供电。
MCU控制模块上电正常工作后，所有继电器处于断开状态，等待PLC控制信号，PLC控制信号由外部设备上位机提供信号，主要用于发送电池或外接设备正反向切换指令，可以实现PLC控制。
当PLC悬空或无信号时，设备处于自动信号切换状态。
设备切换状态前，首先要满足各个温度传感器（1~10号）或更多温度信号工作在正确范围，电路自检通过或出现故障通过CAN协议发送给上位机，停止接收PLC信号和停止自动切换功能。
所有参数符合要求时，上端输入DC直流电（如0~750Vdc），如PLC有信号可以手动切换（G1~G10）继电器，G1和G2主要用于输入端正反向切换，G3~G10主要用于输出端电压正反向切换。
当输入端光耦检测单元检测到有反向信号输入时，立即反馈给控制模块，此时G3~G10处于切换状态，控制模块给G1和G2发正反向信号，使其到切换模块部分的输入电源正负极符合输出设备工作要求，此时设备处于待工作状态。其中，G1和G2响应MCU进行切换的原理，如图4所示。
当输出端光耦检测单元检测到有反向信号输入时，立即反馈给控制模块，输出端G3、G5、G7、G9主要负责正极端切换，G4、G6、G8、G10主要负责负极端切换。其中，G3和G4配合实现对第一路输出端的反向，G5和G6配合实现对第二路输出端的反向，G7和G8配合实现对第三路输出端的反向，G9和G10配合实现对第四路输出端的反向。
在本实例中，输出端可以支持4路工作，输入和输出分别设有过流和过压保护功能，L1~L4分别为霍尔传感器，通过整流检测模块实时检测电路变化动态变化，其设备使一直处于正常工作状态。
以上仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (9)
1.一种防反接大电流切换高压箱电路，其特征在于，包括：
与直流输入端连接的输入端光耦检测单元、输入端切换单元；
与直流输出端连接的输出端光耦检测单元、输出端切换单元，输出端切换单元连接输入端切换单元；以及
与一DC-DC降压模块连接的控制模块，控制模块分别连接输入端光耦检测单元、输入端切换单元、输出端光耦检测单元、输出端切换单元；
其中：
DC-DC降压模块，用于将辅助供电电源提供的电压转换后为控制模块和各单元供电；
输入端光耦检测单元，用于检测直流输入端接入的电源正负极方向，并向控制模块反馈检测信号；
输出端光耦检测单元，用于检测直流输出端接入的用电设备正负极方向，并向控制模块反馈检测信号；
控制模块，用于根据输入端光耦检测单元反馈的检测信号，控制输入端切换单元进行输入端电压正反向切换，或，根据输出端光耦检测单元反馈的检测信号，控制输出端切换单元进行输出端电压正反向切换；
输入端切换单元，用于响应控制模块的控制，进行输入端电压正反向切换；
输出端切换单元，用于响应控制模块的控制，进行输出端电压正反向切换。
2.根据权利要求1所述的防反接大电流切换高压箱电路，其特征在于：
输入端切换单元，包括连接于每一路直流输入端正负极之间的第一输入端高压继电器和第二输入端高压继电器，第一输入端高压继电器与第二输入端高压继电器的接入方向相反，第一输入端高压继电器和第二输入端高压继电器均连接控制模块，并响应于控制模块的控制，以联合实现对所在路的输入端电压正反向切换；
输出端切换单元，包括连接于每一路直流输出端正负极之间的第一输出端高压继电器和第二输出端高压继电器，第一输出端高压继电器与第二输出端高压继电器的接入方向相反，第一输出端高压继电器和第二输出端高压继电器均连接控制模块，并响应于控制模块的控制，以联合实现对所在路的输出端电压正反向切换。
3.根据权利要求1所述的防反接大电流切换高压箱电路，其特征在于：控制模块为MCU。
4.根据权利要求1所述的防反接大电流切换高压箱电路，其特征在于，还包括：
与控制模块连接的整流检测模块，整流检测模块连接每一路直流输入端，用于实时检测电路输入电流并反馈检测信号给控制模块。
5.根据权利要求1所述的防反接大电流切换高压箱电路，其特征在于：还包括：
通过CTRL接口和CAN BUS接口与控制模块连接的上位机，用于向控制模块发送PLC控制信号，提供主动控制的正反方向切换指令。
6.根据权利要求1所述的防反接大电流切换高压箱电路，其特征在于：还包括：
若干霍尔传感器，每一路直流输出端配置一个，霍尔传感器连接控制模块，用于检测电路输出电流并反馈检测信号给控制模块。
7.根据权利要求1所述的防反接大电流切换高压箱电路，其特征在于：还包括：
若干温度传感器，与控制模块连接，用于检测电路温度并反馈检测信号给控制模块。
8.根据权利要求1所述的防反接大电流切换高压箱电路，其特征在于：还包括：
切换模块，设于输入端切换单元和输出端切换单元之间，用于接收若干路直流输入端的输入，并将其转换分配至各路直流输出端。
9.根据权利要求1所述的防反接大电流切换高压箱电路，其特征在于：还包括：
手动切换器，与控制模块连接，用于响应用户对手动切换器的对应物理按键进行操作，以向控制模块发送正反方向切换指令。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202020093086.8U CN211296561U (zh) | 2020-01-16 | 2020-01-16 | 一种防反接大电流切换高压箱电路 |
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| CN202020093086.8U CN211296561U (zh) | 2020-01-16 | 2020-01-16 | 一种防反接大电流切换高压箱电路 |
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| CN211296561U true CN211296561U (zh) | 2020-08-18 |
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| CN (1) | CN211296561U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115567010A (zh) * | 2022-10-12 | 2023-01-03 | 中船重工安谱（湖北）仪器有限公司 | 一种输入源控制系统、方法及放大电路 |
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2020
- 2020-01-16 CN CN202020093086.8U patent/CN211296561U/zh active Active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN115567010A (zh) * | 2022-10-12 | 2023-01-03 | 中船重工安谱（湖北）仪器有限公司 | 一种输入源控制系统、方法及放大电路 |
| CN115567010B (zh) * | 2022-10-12 | 2024-01-30 | 中船重工安谱（湖北）仪器有限公司 | 一种输入源控制系统、方法及放大电路 |
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