CN215186044U - 一种交直流供电切换电路和装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种交直流供电切换电路和装置，用以解决现有技术中存在的太阳能供电和电网供电两种供电方式不能兼容以及不能自动切换的问题。该电路包括：整流单元接收交流输入电压，产生整流输入电压；直流采样单元对直流输入电压进行采样，获得直流采样电压；控制单元根据直流采样电压产生控制信号；切换单元根据控制信号选择整流输入电压或直流供电电源产生的直流输入电压之一作为供电电压，为负载供电，实现供电方式的切换。由于切换单元根据控制信号选择整流输入电压或直流输入电压之一作为供电电压，为负载供电，从而在直流供电电源无法为负载供电时，使用交流供电电源为负载进行供电，进而保证负载能够正常运行，提高负载的工作性能。

Description

一种交直流供电切换电路和装置

技术领域

本实用新型涉及电力电子技术领域，特别涉及一种交直流供电切换电路和装置。

背景技术

使用太阳能为设备供电，在节能减排方面具有较大的优势，特别是在农业和家用行业的灌溉、抽水、排污等领域，比如，太阳能水泵。

通过太阳能电池板将太阳能转换为电能，为设备供电，常见的设备如太阳能水泵、太阳能热水器等。

然而，太阳能电池板受太阳光强度限制，在太阳光较差或者雨季时，可能存在无法提供有效供电，影响设备的正常运行，因此，需要在太阳能电池板提供的电能不足时，通过电网或其他电源为设备供电，以使其正常工作，这就需要提供相应的供电切换电路和装置实现太阳能供电和电网供电这两种供电方式的兼容以及自动切换。

实用新型内容

本实用新型提供一种交直流供电切换电路和装置，用以解决现有技术中存在的太阳能供电和电网供电两种供电方式不能兼容以及不能自动切换的问题。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种交直流供电切换电路，整流单元、切换单元、直流采样单元以及控制单元；其中，

所述整流单元与交流供电电源连接，接收交流输入电压，对所述交流输入电压进行整流，产生整流输入电压；

所述直流采样单元和直流供电电源连接，用于对所述直流输入电压进行采样，获得直流采样电压；

所述控制单元与所述直流采样单元连接，接收所述直流采样电压，根据所述直流采样电压产生控制信号；

所述切换单元分别与所述整流单元、所述直流供电电源以及所述控制单元连接，接收所述控制信号，根据所述控制信号选择所述整流输入电压或所述直流供电电源产生的直流输入电压之一作为供电电压，为负载供电，实现供电方式的切换。

在一种可能的实施方式中，所述切换单元包括切换模块，所述切换模块的第一端和所述整流单元的第二输出端连接，所述切换模块的第二端和所述直流供电电源的负极连接，所述切换模块的第三端与所述控制单元连接，所述切换模块的第四端接地；

所述控制单元，若确定所述直流采样电压的电压值不高于第一预设电压值，控制所述切换模块连通所述整流单元的第二输出端和地，导通所述交流供电电源和所述负载之间的供电路径；若确定所述直流采样电压的电压值高于所述第一预设电压值，控制所述切换模块连通所述直流供电电源的负极和地，导通所述直流供电电源和所述负载之间的供电路径。

在一种可能的实施方式中，所述切换模块包括电源端、第二继电器和第二开关管：

所述第二继电器的线圈的一端与所述电源端连接，所述第二继电器的线圈的另一端与所述第二开关管的第一端连接，所述第二开关管的第二端接地，所述第二开关管的控制端接收所述控制单元产生的第二控制信号，所述第二继电器的常开触点与所述直流供电电源的负极连接，所述第二继电器的常闭触点与所述整流单元的第二输出端连接，所述第二继电器的动触点接地，所述整流单元的第一输出端与所述直流供电电源的正极连接；

所述控制单元在所述直流采样电压的电压值不高于第一预设电压值时，输出第二控制信号控制所述第二继电器的动触点与第二继电器的常闭触点连通，所述切换模块选择所述交流供电电源为所述负载供电；在所述直流采样电压的电压值高于所述第一预设电压值时，控制所述第二继电器的动触点与第二继电器的常开触点连通，所述切换模块选择所述直流供电电源为所述负载供电。

在一种可能的实施方式中，所述切换单元还包括防过充模块，所述防过充模块连接在所述整流单元和供电电压输出端之间，接收所述控制单元产生的控制信号；

所述控制单元，若确定所述直流采样电压的电压值不高于所述第一预设电压值，控制所述切换模块和所述防过充模块导通所述整流单元和所述负载之间的供电路径；若确定所述直流采样电压的电压值高于所述第一预设电压值，控制所述切换模块和所述防过充模块导通所述直流供电电源和所述负载之间的供电路径。

在一种可能的实施方式中，所述防过充模块包括：第一继电器、第一开关管以及充电电阻，其中：

所述第一继电器的线圈的一端与所述电源端连接，所述第一继电器的线圈的另一端与所述第一开关管的第一端连接，所述第一开关管的第二端接地，所述第一开关管的控制端接收所述控制单元产生的第一控制信号，所述第一继电器的动触点分别与所述直流供电电源的正极和所述整流单元的第一输出端连接，所述第一继电器的静触点与所述负载连接；

所述充电电阻并联在所述第一继电器的静触点和动触点之间，防止输入电流过充；

所述控制单元在所述直流采样电压的电压值不高于第一预设电压值时，输出第一控制信号控制所述第一继电器的动触点与其静触点连通，输出第二控制信号控制所述第二继电器的动触点与第二继电器的常闭触点连通，所述切换单元选择所述交流供电电源为所述负载供电；在所述直流采样电压的电压值高于所述第一预设电压值时，控制所述第二继电器的动触点与第二继电器的常开触点连接，所述切换单元选择所述直流供电电源为所述负载供电。

在一种可能的实施方式中，所述切换单元还包括直流电源保护模块，所述直流电源保护模块连接在所述直流供电电源的负极和地之间，并接收所述控制单元产生的控制信号；

所述控制单元，在交流供电电源供电时，控制所述直流电源保护模块断开所述直流供电电源和所述负载之间的供电路径。

在一种可能的实施方式中，所述直流电源保护模块包括第三继电器和第三开关管，用于防止在交流供电时，损坏所述直流供电电源；

所述第三继电器的线圈的一端与所述电源端连接，所述第三继电器的线圈的另一端与所述第三开关管的第一端连接，所述第三继电器的动触点接地，所述第三继电器的常闭触点与所述直流供电电源的负极连接；

所述第三开关管的控制端接收所述控制单元输出的第三控制信号，所述第三开关管的第二端接地；

在交流供电电源供电时，所述第三控制信号控制所述第三继电器的动触点和常开触点连通。

在一种可能的实施方式中，所述电路还包括与所述切换单元连接的辅助供电单元；

所述辅助供电单元根据所述供电电压产生第一供电电压和第二供电电压，以分别向所述控制单元和所述切换单元供电。

在一种可能的实施方式中，所述辅助供电单元包括辅助电源、第一电容和第二电容，其中：

所述辅助电源的输入端输入所述供电电压，第一输出端与所述控制单元连接，所述辅助电源的第二输出端与所述切换单元连接，所述第一电容连接在所述第一输出端和地之间，所述第二电容连接在所述第二输出端和地之间。

在一种可能的实施方式中，所述电路还包括与所述直流供电电源和所述切换单元连接的直流保护单元，用于对所述直流供电电源进行保护。

在一种可能的实施方式中，所述直流保护单元包括二极管，所述二极管的阳极与所述直流供电电源的正极和所述直流采样单元连接，所述二极管的阴极与所述整流单元的第一输出端连接，用于防止所述交流供电电源向所述直流供电电源倒灌电流。

在一种可能的实施方式中，所述直流保护单元包括第一整流桥，所述第一整流桥接收所述直流输入电压，所述第一整流桥的第一输出端与所述整流单元的第一输出端连接，所述第一整流桥的第二输出端与所述切换单元和所述直流采样单元连接，用于防止所述交流供电电源向所述直流供电电源倒灌电流。

在一种可能的实施方式中，所述直流保护单元包括第三整流桥，所述第三整流桥的第一输入端和第二输入端与所述直流供电电源的正极连接，所述第三整流桥的第一输出端与所述整流单元的第一输出端连接，所述第三整流桥的第二输出端悬空，用于防止所述交流供电电源向所述直流供电电源倒灌电流。

在一种可能的实施方式中，所述直流保护单元还包括第一保险管，所述第一保险管的一端与所述直流供电电源的正极连接，所述第一保险管的另一端与所述直流采样单元连接，当所述直流供电电源输出的电流值大于所述第一保险管的额定电流值时，断开所述直流供电电源与所述切换单元之间的通路。

在一种可能的实施方式中，该电路还包括交流采样单元，其中：

所述交流采样单元的输入端与所述交流供电电源的输出端连接，对所述交流输入电压进行采样，获得交流采样电压；

所述控制单元确定所述交流采样电压的电压值与第二预设电压值不同时，输出第四控制信号以控制报警装置报警。

在一种可能的实施方式中，该电路还包括储能电容，所述储能电容的一端与所述第一继电器的静触点连接，所述储能电容的另一端接地，所述储能电容的两端输出所述供电电压。

在一种可能的实施方式中，所述充电电阻为功率电阻或热敏电阻。

在一种可能的实施方式中，所述整流单元包括第二保险管和第二整流桥，所述第二保险管的一端与所述交流供电电源的火线连接，所述第二保险管的另一端与所述第二整流桥的第一输入端连接，所述第二整流桥的第二输入端与所述交流供电电源的零线连接，所述第二整流桥的第一输出端和所述第二整流桥的第二输出端分别与所述切换单元连接，所述第二整流桥的第一输出端和所述第二整流桥的第二输出端之间输出所述整流输入电压。

在一种可能的实施方式中，所述交直流供电电路用于太阳能水泵，所述直流供电电源为太阳能直流供电电源。

第二方面，本实用新型实施提供了一种交直流供电切换装置，包括上述第一方面中任一所述的交直流供电切换电路。

上述提供的交直流供电切换电路和交直流供电切换装置，由于控制单元根据直流采样电压产生控制信号，切换单元根据控制信号选择整流输入电压或直流供电电源产生的直流输入电压之一作为供电电压，为负载供电，实现供电方式的切换，从而在直流供电电源无法为负载供电时，使用交流供电电源为负载进行供电，进而保证负载能够正常运行，提高负载的工作性能。

且本申请的切换单元的电路结构简单，容易控制，成本低，进一步地，切换单元还包括防过充模块和直流电源保护模块，防止输入电流过冲以及防止交流供电电源供电时，损害直流供电电源，提高电路和装置的安全性能。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型实施例一起解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附

图中：

图1为本实用新型提供的一种交直流供电切换电路的结构示意图；

图2为本实用新型提供的一种切换单元的结构示意图；

图3为本实用新型提供的另一种切换单元的结构示意图；

图4为本实用新型提供的第二种交直流供电切换电路的结构示意图；

图5为本实用新型提供的第三种交直流供电切换电路的结构示意图；

图6为本实用新型提供的第四种交直流供电切换电路的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行说明，应当理解，此处所描述的实施例仅说明和解释本实用新型，并不限定本实用新型。

下面结合说明书附图，对本实用新型实施例提供的一种交直流供电切换电路和装置的具体实施方式进行说明。

在使用太阳能为设备供电时，如果太阳光较差或者雨季，太阳能无法为设备提供足够的电能进行供电时，导致设备无法正常工作，降低了设备的性能。

基于此，本实用新型实施例提供了一种交直流供电切换电路和装置，用以解决现有技术中存在的受太阳光限制，太阳能供电不足时，无法使设备正常工作的问题。其中，交直流供电切换电路和装置是基于同一构思的，由于交直流供电切换电路和装置解决问题的原理相似，因此交直流供电切换电路和装置的实施可以相互参见，重复之处不再赘述。

本实用新型中所涉及的连接，描述两个对象的连接关系，可以表示两种连接关系，例如，A和B连接，可以表示：A与B直接连接，A通过C和B连接这两种情况。另外，需要理解的是，在本实用新型的描述中，“第一”、“第二”…等词汇，仅区分描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也不能理解为指示或暗示顺序。

参见图1，为本实用新型实施例提供的一种交直流供电切换电路的结构示意图。在图1所示的交直流供电切换电路100中，包括整流单元101、直流采样单元102、控制单元103以及切换单元104，其中，

整流单元101与交流供电电源连接，接收交流输入电压，对交流输入电压进行整流，产生整流输入电压；

直流采样单元102和直流供电电源连接，用于对直流供电电源产生的直流输入电压进行采样，获得直流采样电压；

控制单元103与直流采样单元102连接，接收直流采样电压，根据直流采样电压产生控制信号；

切换单元104分别与整流单元101、直流供电电源以及控制单元103连接，接收控制信号，根据控制信号选择整流输入电压或直流供电电源产生的直流输入电压之一作为供电电压，为负载供电，实现供电方式的切换。

本实用新型实施例，由于控制单元103根据直流采样电压产生控制信号，切换单元104根据控制信号选择整流输入电压或直流供电电源产生的直流输入电压之一作为供电电压，为负载供电，实现供电方式的切换，从而在直流供电电源无法为负载供电时，使用交流供电电源为负载进行供电，进而保证负载能够正常运行，提高负载的工作性能。

具体的，控制单元103将直流采样电压与第一预设电压值进行比较，当确定直流采样电压不高于第一预设电压值时，控制信号控制切换单元104连通整流单元101的第二输出端和地，导通交流供电电源与负载之间的供电路径，采用交流供电电源向负载供电，当确定直流采样电压高于第一预设电压值时，控制信号控制切换单元104连通直流供电电源的负极和地，导通直流供电电源与负载之间的供电路径，采用直流供电电源向负载供电。

本实用新型实施例中，直流供电电源可以为太阳能直流供电电源，比如，太阳能电池板；负载可以为太阳能水泵，也可以为其他可以用太阳能直流供电电源供电的设备，对此，本实用新型实施例不做限制。

本实用新型，由于当控制单元103确定直流采样电压不高于第一预设电压值，控制切换单元104导通交流供电电源与负载之间的供电路径，即使用交流供电电源为负载进行供电，从而能够在直流供电电源无法为负载提供正常工作的电压时，使用交流供电电源为负载进行供电，使负载正常工作，提高负载的工作性能。

直流采样电压不高于第一预设电压值，则说明直流供电电源无法正常为负载进行供电，这里的第一预设电压值可以根据实际情况进行确定。

在实施中，控制单元103若确定直流采样电压高于第一预设电压值，则控制切换单元104导通直流供电电源与负载之间的供电路径，也就是使用直流供电电源为负载进行供电，从而可以节约能源。

本实用新型实施例中，如图2所示，切换单元104包括切换模块和防过充模块，

其中，所述切换模块的第一端和所述整流单元101的第二输出端连接，所述切换模块的第二端和所述直流供电电源的负极连接，所述切换模块的第三端与所述控制单元103连接，所述切换模块的第四端接地；

所述控制单元103，若确定所述直流采样电压的电压值不高于第一预设电压值，控制所述切换模块连通所述整流单元101的第二输出端和地，导通所述交流供电电源和所述负载之间的供电路径；若确定所述直流采样电压的电压值高于所述第一预设电压值，控制所述切换模块连通所述直流供电电源的负极和地，导通所述直流供电电源和所述负载之间的供电路径。

所述防过充模块连接在所述整流单元101和供电电压输出端之间，接收所述控制单元产生的控制信号；

所述控制单元103，若确定所述直流采样电压的电压值不高于所述第一预设电压值，控制所述切换模块和所述防过充模块导通所述整流单元101和所述负载之间的供电路径；若确定所述直流采样电压的电压值高于所述第一预设电压值，控制所述切换模块和所述防过充模块导通所述直流供电电源和所述负载之间的供电路径。

具体的，所述切换模块包括电源端、第二继电器K2以及第二开关管Q2，所述防过充模块包括第一继电器K1、充电电阻RT以及第一开关管Q1，相应的，控制单元103包括第一输出端和第二输出端，控制单元103根据直流采样电压和第一预设电压值的比较结果产生第一控制信号S1和第二控制信号S2，控制单元103的第一输出端和第二输出端分别输出第一控制信号S1和第二控制信号S2，具体的连接方式参见图2所示。

第一继电器K1的线圈的一端与电源端连接，接收第一供电电压DC1，第一继电器K1的线圈的另一端与第一开关管Q1的集电极连接，第一继电器K1的动触点作为切换单元104的第一输入端，与整流单元101的第一输出端连接，第一继电器K1的静触点作为供电电压输出端，输出供电电压Vbus；

第一开关管Q1的基极与控制单元103的第一输出端连接，接收第一控制信号S1，第一开关管的发射极接地；

充电电阻RT并联在所述第一继电器K1的静触点和动触点之间，用于防止刚上电时的浪涌冲击。第二继电器K2的线圈的一端与电源端连接，接收第一供电电压DC1，第二继电器K2的线圈的另一端与第二开关管Q2的集电极连接，第二继电器的K2的常开触点作为切换单元104的第二输入端，与直流供电电源的负极连接，第二继电器K2的常闭触点作为切换单元104的第三输入端，与整流单元101的第二输出端连接；

第二开关管Q2的基极与控制单元103的第二输出端连接，接收第二控制信号S2，第二开关管Q2的发射极接地。

在具体实施中，控制单元103确定直流采样电压不高于第一预设电压值时，控制第一输出端输出的第一控制信号S1为高电平，即使第一继电器K1的线圈通电，第一继电器K1的静触点和动触点接触，第一继电器K1闭合，导通交流供电电源与负载之间的供电路径；如果确定直流采样电压高于第一预设电压值，控制第一输出端输出的第一控制信号S1为高电平，以及控制第二输出端输出的第二控制信号S2为高电平，即使第一继电器K1通电，第一继电器K1的静触点和动触点接触，第一继电器K1闭合，使第二继电器K2的线圈通电，断开第二继电器K2的动触点与常闭触点之间的通路，导通第二继电器K2的动触点与常开触点之间的通路，也就是导通直流供电电源与负载之间的供电路径。

本实用新型提供的交直流供电切换电路，除了包括第一继电器K1、第二继电器K2、第一开关管Q1以及第二开关管Q2之外，还可以包括直流电源保护模块，所述直流电源保护模块连接在所述直流供电电源的负极和地之间，并接收所述控制单元产生的控制信号，具体地，所述直流电源保护模块包括第三继电器K3和第三开关管Q3，控制单元103还包括第三输出端，输出第三控制信号S3，如图3所示，具体连接结构如下：

第三继电器K3的线圈的一端与电源端连接，接收第一供电电压DC1，第三继电器K3的线圈的另一端与第三开关管Q3的集电极连接，第三继电器K3的动触点输出供电电压Vbus，第三继电器K3的常闭触点与直流供电电源的负极连接，第三继电器K3的常开触点悬空；

第三开关管Q3的基极与控制单元103的第三输出端连接，第三开光管Q3的发射极接地。

用于防止在交流供电电源供电，二极管D1击穿，此时第三继电器K3处于常开状态，直流供电电源和负载之间的供电路径断开，从而保护直流供电电源，防止交流供电电源供电时，对直流供电电源反向充电。

为了防止交流供电电源的电流流入到直流供电电源，造成直流供电电源损坏，加入了第三继电器K3。

在具体实施中，可以通过控制继电器的工作顺序，以及断开顺序防止浪涌电流，以及负载太大时，先切掉负载供电的目的。

需要说明的是，负载太大时，电流比较大，如果对供电电源直接切换，继电器容易损坏；在直流供电时，如果负载出现异常，通过对第二继电器K2，第三继电器K3的控制，可以断开负载通路，起到保护直流供电电源的作用。

下面结合附图4，以直流供电电源为太阳能直流供电电源为例，对交直流供电切换电路的应用及工作原理进一步说明。

交直流供电切换电路还包括储能电容E1和辅助供电单元105，储能电容E1连接在切换单元104的输出端，用于对供电电压进行滤波和稳定，以向负载供电。

储能电容E1的一端与第一继电器K1的静触点连接，储能电容E1的另一端接地，储能电容E1两端电压为供电电压Vbus。

所述辅助供电单元105包括辅助电源和第一电容C1和第二电容C2，所述辅助电源根据供电电压Vbus分别产生所述第一继电器K1、第二继电器K2以及第三继电器K3的第一供电电压DC1以及控制单元103的第二供电电压DC2。第一电容C1和第二电容C2分别连接在辅助电源和地之间，所述第一电容C1用于稳定所述第一供电电压DC1，所述第二电容C2用于稳定所述第二供电电压DC2。

本实用新型中的负载例如包括电机和逆变电路，所述控制单元103控制逆变电路对所述供电电压Vbus进行逆变，以向所述电机供电。

优选的，本实用新型实施例提供的交直流供电切换电路还可以包括直流保护单元106，连接在直流供电电源的正极和整流单元101的第一输出端之间，用于对所述直流供电电源进行保护。

如图4所示，直流保护单元包括二极管D1，二极管D1的阳极与直流供电电源的正极DC+连接，二极管D1的阴极与第一继电器K1的动触点连接，其中，当整流输入电压大于直流供电电源产生的直流输入电压时，二极管D1用于防止交流供电电源向直流供电电源倒灌电流，防止损坏直流供电电源。

二极管D1可以为大电流二极管。

进一步的，本实用新型提供的交直流供电切换电路还包括第一保险管F1，第一保险管F1连接于太阳能直流供电电源的正极DC+与二极管D1的阳极之间，用于对太阳能直流供电电源进行保护，例如过流保护。

具体的，如图4所示，整流单元101包括第二保险管F2和整流桥BD1，交流供电电源的火线L与第二保险管F2的一端连接，第二保险管F2的另一端与整流桥BD1的第一输入端连接，交流供电电源的零线N与整流桥BD1的第二输入端连接，整流桥BD1的第一输出端与切换单元104的第一输入端连接，整流桥BD1的第二输出端与切换单元104的第三输入端连接。

在具体实施中，刚上电时，交流供电电源和直流供电电源同时输入，由于二极管D1的存在，整流输入电压高于直流输入电压时，交流供电电源供电，反之直流供电电源供电。

在具体实施中，当没有储能电容E1或储能电容E1的电容值较小时，可以省去第一继电器K1和充电电阻RT。

充电电阻RT可以为热敏电阻或功率电阻，能够实现充电功能的电阻都适用本实用新型实施例。

以下，分四种情况对交流供电电源和直流供电电源的供电与切换进行说明。

一、刚上电时，使用交流供电电源进行供电。

控制单元103确定直流采样电压不高于第一预设电压值，先控制第三输出端输出高电平，第三继电器K3工作，第三继电器K3的常闭触点断开与直流供电电源连接，再控制第一输出端输出高电平，第一继电器K1工作，其动触点与静触点连接，交流供电电源的供电路径导通，交流供电电源为负载供电。

此时的供电路径为：L->F2->BD1->K1->E1->K2->N。

二、刚上电时，使用太阳能直流供电电源进行供电。

控制单元103确定直流采样电压高于第一预设电压值，先控制第二输出端输出高电平，第二继电器K2开始工作，其动触点断开和整流单元101的连接，与直流供电电源相连，再控制第一输出端输出高电平，第一继电器K1开始工作，直流供电电源的供电路径导通，最后控制第三输出端输出高电平，第三继电器K3开始工作，第三继电器K3的动触点悬空，或最后控制第三输出端输出低电平，第三继电器K3的动触点与所述直流供电电源的负极DC-连接，太阳能直流供电电源为负载供电。

使用太阳能直流供电电源进行供电时，供电路径为：DC+->F1->D1->K1->E1->K2->DC-。

三、由太阳能直流供电电源供电切换至交流供电电源供电。

控制单元103确定直流采样电压不高于第一预设电压值，第一输出端、第二输出端、第三输出端均输出高电平，则先控制第一输出端输出低电平，第一继电器K1停止工作，断开太阳能直流供电电源与负载之间的供电路径，再控制第三输出端输出低电平，第三继电器K3停止工作，最后控制第二输出端输出低电平，第二继电器K2停止工作，断开其动触点和直流供电电源之间的连接，其动触点和整流单元101连接，然后先控制第三输出端输出高电平，第三继电器K3开始工作，再控制第一输出端输出高电平，第一继电器K1开始工作，交流供电电源与负载之间的供电路径导通，从而实现由太阳能直流供电电源供电切换至交流供电电源供电。

四、由交流供电电源供电切换至太阳能直流供电电源供电。

控制单元103确定直流采样电压高于第一预设电压值，且第一输出端和第三输出端均输出高电平，则先控制第一输出端输出低电平，第一继电器K1停止工作，断开交流供电电源与负载之间的供电路径，再控制第三输出端输出低电平，第三继电器K3停止工作，其动触点和直流供电电源连接，然后先控制第二输出端输出高电平，第二继电器K2开始工作，其动触点和直流供电电源连通，再控制第一输出端输出高电平，第一继电器K1开始工作，太阳能直流供电电源与负载之间的供电路径导通，最后控制第三输出端输出高电平，第三继电器K3开始工作，从而实现由交流供电电源供电切换至太阳能直流供电电源供电。

需要说明的是，本实用新型中第一继电器K1可以为常开继电器，第二继电器K2和第三继电器K3可以为转换继电器。

控制单元103控制继电器依次开始工作，或依次停止工作时，间隔时间可以根据需要设定，本实用新型对此不做限制。

结合附图4，本实用新型提供的交直流供电切换电路，还可以包括交流采样单元107，控制单元103还包括第二输入端和第四输出端。

交流采样单元107的输入端与交流供电电源的输出端连接，对交流输入电压进行采样，交流采样单元107的第一输出端与控制单元103的第二输入端连接，输出交流采样电压至控制单元103，控制单元103的第四输出端和报警装置连接(图中未示出)。

控制单元103，确定交流采样单元107获得的交流采样电压的电压值与第二预设电压值不同，通过控制第四输出端输出的信号控制报警装置进行报警操作。

这里的交流采样单元107的作用是，保证交流供电电源的电压正常，如果出现异常，则进行报警操作进行通知。

比如，交流供电电源受雷击、短路、电压异常，都会导致交流供电电源的电压异常。

正常供电以后，辅助供电单元105开始工作，为控制单元103和切换单元104中的继电器供电。控制单元103开始工作，交流采样单元107和直流采样单元102开始工作，提供相应的采样信号给控制单元103，控制单元103根据直流采样信号和交流采样信号产生控制信号，控制切换单元104实现交流供电电源和直流供电电源的供电与切换。

在一种可能的实现方式中，参见图5，本实用新型实施例提供的交直流供电切换电路还可以包括整流桥BD2，整流桥BD2的第一输入端经第一保险管F1与直流供电电源的正极DC+连接，整流桥BD2的第二输入端与直流供电电源的负极DC-连接，整流桥BD2的第一输出端与切换单元104和整流桥BD1的第一输出端连接，整流桥BD2的第二输出端与切换单元104的第三输入端连接，其中：当交流供电电源的输出电压大于直流供电电源的输出电压时，整流桥BD2用于防止交流供电电源向直流供电电源倒灌电流，防止损坏直流供电电源。

在一种可能的实现方式中，参见图6，本实用新型实施例提供的交直流供电切换电路还可以包括整流桥BD3，整流桥BD3的第一输入端和第二输入端与直流供电电源的正极DC+连接，整流桥BD3的第一输出端与整流单元101的第一输出端连接，整流桥BD3的第二输出端悬空，整流桥BD3用于防止交流供电电源向所述直流供电电源倒灌电流，防止损坏直流供电电源。

所述整流桥BD3能够承受更大的输入电流，且相比单独的二极管，整流桥BD3的散热效果较好。基于同一发明构思，本实用新型实施例还提供一种交直流供电切换装置，包括上述任一所述的交直流供电切换电路。

由于交直流供电切换装置中包括任一所述的交直流供电切换电路，从而在太阳能直流供电电源由于电压过低无法为负载供电时，使用交流供电电源为负载进行供电，进而保证负载能够正常运行，提高负载的工作性能。

本实用新型实施例中提供的系统结构和业务场景主要是为了解释本实用新型的技术方案的一些可能的实施方式，不应被解读为对本实用新型的技术方案的唯一性限定。本领域普通技术人员可以知晓，随着系统的演进，以及更新的业务场景的出现，本实用新型提供的技术方案对于相同或类似的技术问题仍然可以适用。

Claims (20)

1.一种交直流供电切换电路，其特征在于，该电路包括：整流单元、切换单元、直流采样单元以及控制单元；其中，

所述整流单元与交流供电电源连接，接收交流输入电压，对所述交流输入电压进行整流，产生整流输入电压；

所述直流采样单元和直流供电电源连接，用于对所述直流供电电源产生的直流输入电压进行采样，获得直流采样电压；

所述控制单元与所述直流采样单元连接，接收所述直流采样电压，根据所述直流采样电压产生控制信号；

所述切换单元分别与所述整流单元、所述直流供电电源以及所述控制单元连接，接收所述控制信号，根据所述控制信号选择所述整流输入电压或所述直流输入电压之一作为供电电压，为负载供电，实现供电方式的切换。

2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述切换单元包括切换模块，所述切换模块的第一端和所述整流单元的第二输出端连接，所述切换模块的第二端和所述直流供电电源的负极连接，所述切换模块的第三端与所述控制单元连接，所述切换模块的第四端接地。

3.如权利要求2所述的电路，其特征在于，所述切换模块包括电源端、第二继电器和第二开关管：

所述第二继电器的线圈的一端与所述电源端连接，所述第二继电器的线圈的另一端与所述第二开关管的第一端连接，所述第二开关管的第二端接地，所述第二开关管的控制端接收所述控制单元产生的第二控制信号，所述第二继电器的常开触点与所述直流供电电源的负极连接，所述第二继电器的常闭触点与所述整流单元的第二输出端连接，所述第二继电器的动触点接地，所述整流单元的第一输出端与所述直流供电电源的正极连接；

所述控制单元在所述直流采样电压的电压值不高于第一预设电压值时，输出第二控制信号控制所述第二继电器的动触点与第二继电器的常闭触点连通，所述切换模块选择所述交流供电电源为所述负载供电；在所述直流采样电压的电压值高于所述第一预设电压值时，控制所述第二继电器的动触点与第二继电器的常开触点连通，所述切换模块选择所述直流供电电源为所述负载供电。

4.如权利要求3所述的电路，其特征在于，所述切换单元还包括防过充模块，所述防过充模块连接在所述整流单元和供电电压输出端之间，接收所述控制单元产生的控制信号。

5.如权利要求4所述的电路，其特征在于，所述防过充模块包括：第一继电器、第一开关管以及充电电阻，其中：

所述第一继电器的线圈的一端与所述电源端连接，所述第一继电器的线圈的另一端与所述第一开关管的第一端连接，所述第一开关管的第二端接地，所述第一开关管的控制端接收所述控制单元产生的第一控制信号，所述第一继电器的动触点分别与所述直流供电电源的正极和所述整流单元的第一输出端连接，所述第一继电器的静触点与所述负载连接；

所述充电电阻并联在所述第一继电器的静触点和动触点之间，防止输入电流过充；

所述控制单元在所述直流采样电压的电压值不高于第一预设电压值时，输出第一控制信号控制所述第一继电器的动触点与其静触点连通，输出第二控制信号控制所述第二继电器的动触点与第二继电器的常闭触点连通，所述切换单元选择所述交流供电电源为所述负载供电；在所述直流采样电压的电压值高于所述第一预设电压值时，控制所述第二继电器的动触点与第二继电器的常开触点连接，所述切换单元选择所述直流供电电源为所述负载供电。

6.如权利要求5所述的电路，其特征在于，所述切换单元还包括直流电源保护模块，所述直流电源保护模块连接在所述直流供电电源的负极和地之间，并接收所述控制单元产生的控制信号；

所述控制单元，在交流供电电源供电时，控制所述直流电源保护模块断开所述直流供电电源和所述负载之间的供电路径。

7.如权利要求6所述的电路，其特征在于，所述直流电源保护模块包括第三继电器和第三开关管，用于防止在交流供电时，损坏所述直流供电电源；

所述第三继电器的线圈的一端与所述电源端连接，所述第三继电器的线圈的另一端与所述第三开关管的第一端连接，所述第三继电器的动触点接地，所述第三继电器的常闭触点与所述直流供电电源的负极连接；

所述第三开关管的控制端接收所述控制单元输出的第三控制信号，所述第三开关管的第二端接地；

在交流供电电源供电时，所述第三控制信号控制所述第三继电器的动触点和常开触点连通。

8.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电路还包括与所述切换单元连接的辅助供电单元；

所述辅助供电单元根据所述供电电压产生第一供电电压和第二供电电压，以分别向所述控制单元和所述切换单元供电。

9.如权利要求8所述的电路，其特征在于，所述辅助供电单元包括辅助电源、第一电容和第二电容，其中：

所述辅助电源的输入端输入所述供电电压，第一输出端与所述控制单元连接，所述辅助电源的第二输出端与所述切换单元连接，所述第一电容连接在所述第一输出端和地之间，所述第二电容连接在所述第二输出端和地之间。

10.如权利要求7所述的电路，其特征在于，所述电路还包括与所述直流供电电源和与所述切换单元连接的直流保护单元；

所述直流保护单元，用于对所述直流供电电源进行保护。

11.如权利要求10所述的电路，其特征在于，所述直流保护单元包括二极管，所述二极管的阳极与所述直流供电电源的正极和所述直流采样单元连接，所述二极管的阴极与所述整流单元的第一输出端连接，用于防止所述交流供电电源向所述直流供电电源倒灌电流。

12.如权利要求10所述的电路，其特征在于，所述直流保护单元包括第一整流桥，所述第一整流桥接收所述直流输入电压，所述第一整流桥的第一输出端与所述整流单元的第一输出端连接，所述第一整流桥的第二输出端与所述切换单元和所述直流采样单元连接，用于防止所述交流供电电源向所述直流供电电源倒灌电流。

13.如权利要求10所述的电路，其特征在于，所述直流保护单元包括第三整流桥，所述第三整流桥的第一输入端和第二输入端与所述直流供电电源的正极连接，所述第三整流桥的第一输出端与所述整流单元的第一输出端连接，所述第三整流桥的第二输出端悬空，用于防止所述交流供电电源向所述直流供电电源倒灌电流。

14.如权利要求11～13任一所述的电路，其特征在于，所述直流保护单元还包括第一保险管，所述第一保险管的一端与所述直流供电电源的正极连接，所述第一保险管的另一端与所述直流采样单元连接，当所述直流供电电源输出的电流值大于所述第一保险管的额定电流值时，断开所述直流供电电源与所述切换单元之间的通路。

15.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电路还包括交流采样单元，其中：

所述交流采样单元的输入端与所述交流供电电源的输出端连接，对所述交流输入电压进行采样，获得交流采样电压；

所述控制单元确定所述交流采样电压的电压值与第二预设电压值不同时，输出第四控制信号以控制报警装置报警。

16.如权利要求7所述的电路，其特征在于，该电路还包括储能电容，所述储能电容的一端与所述第一继电器的静触点连接，所述储能电容的另一端接地，所述储能电容的两端输出所述供电电压。

17.如权利要求5所述的电路，其特征在于，所述充电电阻为功率电阻或热敏电阻。

18.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述整流单元包括第二保险管和第二整流桥，所述第二保险管的一端与所述交流供电电源的火线连接，所述第二保险管的另一端与所述第二整流桥的第一输入端连接，所述第二整流桥的第二输入端与所述交流供电电源的零线连接，所述第二整流桥的第一输出端和所述第二整流桥的第二输出端分别与所述切换单元连接，所述第二整流桥的第一输出端和所述第二整流桥的第二输出端之间输出所述整流输入电压。

19.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述交直流供电电路用于太阳能水泵，所述直流供电电源为太阳能直流供电电源。

20.一种交直流供电切换装置，其特征在于，包括如权利要求1～19任一所述的交直流供电切换电路。

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