CN219393270U - 一种自动转换开关的转换驱动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自动转换开关的转换驱动装置。所述转换驱动装置包括微处理器单元和转换驱动电路；转换驱动电路包括用于驱动自动转换开关进行电源转换的电磁铁以及用于控制电磁铁是否通电的机电开关；微处理器单元与机电开关的控制端信号连接，并通过对机电开关的控制实现对自动转换开关的电源转换进行控制；转换驱动装置还包括电流检测电路，用于对电磁铁的供电回路中的电流过零信号进行检测并反馈给微处理器单元；微处理单元基于电流检测电路所反馈的电流过零信号对机电开关进行控制，以使得所述电磁铁的供电回路在电流过零时断开。本实用新型可有效抑制电弧，保护继电器触点，进而显著提高继电器的寿命和自动转换开关的安全可靠性。

Description

一种自动转换开关的转换驱动装置

技术领域

本实用新型涉及一种自动转换开关的转换驱动装置，属于低压电气技术领域。

背景技术

随着用户对电源转换速度的要求越来越高，励磁式致动转换开关电器逐渐成为市场的主流。直流电磁铁是励磁式双电源的主要驱动源，电磁铁的响应速度远快于传统的电机，但电磁铁的工作电流往往大于电机的工作电流。

电磁铁的工作电源往往直接采用主回路电源，即常用电源或者备用电源，通过电源选择电路选择合适的电源，电源选择电路一般采用继电器进行切换，当其中一路电源不能满足驱动机构的控制要求时，将选择另一路能够满足驱动机构控制要求的电源作为工作电源，然后经过整流桥整流后为电磁铁提供工作电源。

同时，因继电器发挥着电压隔离、安全保护的重要作用，自动转换开关一般使用继电器接通和分断电磁铁线圈的工作电源，使电磁铁得电工作，从而控制自动转换开关在常用、备用电源之间的转换。因电磁铁工作电流大，功耗大，在转换动作可靠执行后，需要及时切断电磁铁的控制电压。驱动继电器触点需要承载分断此大电流的作用，分断时容易出现拉弧现象，严重时还会烧焦继电器触点，使整个产品失效，造成严重后果。

因电磁铁线圈工作电压一般为强电，电压较高，为保证功耗，线圈的匝数较多，线径较细，在长期使用过程中，由于热膨胀、振动等原因，线圈内部容易出现断线情况，从而导致产品无法转换。

此外，在电磁铁得电工作期间，若发生电网波动，微处理器会根据电压情况驱动电源选择继电器动作，这就会使电源选择继电器带载切换，分断电流时易出现拉弧，导致触点粘连，从而使常备用电源短路，使整个产品失效。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术不足，提供一种自动转换开关的转换驱动装置，可有效抑制电弧，保护继电器触点，进而显著提高继电器的寿命和自动转换开关的安全可靠性。

本实用新型具体采用以下技术方案解决上述技术问题：

一种自动转换开关的转换驱动装置，包括微处理器单元和转换驱动电路；所述转换驱动电路包括用于驱动自动转换开关进行电源转换的电磁铁以及用于控制所述电磁铁是否通电的机电开关；微处理器单元与所述机电开关的控制端信号连接，并通过对所述机电开关的控制实现对自动转换开关的电源转换进行控制；所述转换驱动装置还包括电流检测电路，用于对所述电磁铁的供电回路中的电流过零信号进行检测并反馈给微处理器单元；微处理单元基于电流检测电路所反馈的电流过零信号对所述机电开关进行控制，以使得所述电磁铁的供电回路在电流过零时断开。

进一步地，所述电流检测电路还用于对所述电磁铁的供电回路中的电流进行检测并反馈给微处理器单元。

进一步地，该转换驱动装置还包括电源选择电路，用于在所述微处理器单元控制下从自动转换开关所切换的多路电源中选择一路作为所述电磁铁的供电电源。

优选地，所述机电开关为继电器。

优选地，所述电流检测电路包括电流互感器、采样电阻、滞回比较电路，所述电流互感器的一次侧与所述电磁铁的供电回路连接，所述采样电阻的一端同时连接所述电流互感器二次侧的一个输出端及所述滞回比较电路的一个输入端，采样电阻的另一端同时连接所述电流互感器二次侧的另一个输出端、基准电压以及所述滞回比较电路的另一个输入端，所述滞回比较电路的输出端与微处理器单元的一个中断口连接。

相比现有技术，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型通过对电磁铁驱动回路电流过零点的检测，可控制驱动继电器在电流过零点附近切断电磁铁电流，触点断开时刚好在负载电流过零点时，这样反向电动势最小，减小电弧放电，保护继电器触点，可以显著提高继电器的寿命，可靠性高；本实用新型还可进一步通过对电磁铁驱动回路电流有无的检测，检测电磁铁线圈是否断线，便于产品维护；通过对驱动电流的检测，还能避免上级电源选择继电器的带载切换，保护选择继电器触点，防止两路电源短路，造成不可挽回的损失。

附图说明

图1为本实用新型一个具体实施例的结构框图；

图2为本实用新型具体实施例的一种优选电路图。

具体实施方式

针对现有技术不足，本实用新型的解决思路是为电磁铁驱动回路中设置可对电流过零信号进行检测的电流检测电路，通过对电磁铁驱动回路电流过零点的检测，可控制驱动继电器在电流过零点附近切断电磁铁电流，触点断开时刚好在负载电流过零点时，这样反向电动势最小，减小电弧放电，保护继电器触点，可以显著提高继电器的寿命，可靠性高。

本实用新型的技术方案具体如下：

一种自动转换开关的转换驱动装置，包括微处理器单元和转换驱动电路；所述转换驱动电路包括用于驱动自动转换开关进行电源转换的电磁铁以及用于控制所述电磁铁是否通电的机电开关；微处理器单元与所述机电开关的控制端信号连接，并通过对所述机电开关的控制实现对自动转换开关的电源转换进行控制；所述转换驱动装置还包括电流检测电路，用于对所述电磁铁的供电回路中的电流过零信号进行检测并反馈给微处理器单元；微处理单元基于电流检测电路所反馈的电流过零信号对所述机电开关进行控制，以使得所述电磁铁的供电回路在电流过零时断开。

进一步地，所述电流检测电路还用于对所述电磁铁的供电回路中的电流进行检测并反馈给微处理器单元。这样，通过对电磁铁驱动回路电流有无的检测，可为电磁铁线圈是否断线的检测提供依据。

进一步地，该转换驱动装置还包括电源选择电路，用于在所述微处理器单元控制下从自动转换开关所切换的多路电源中选择一路作为所述电磁铁的供电电源。

优选地，所述机电开关为继电器。

优选地，所述电流检测电路包括电流互感器、采样电阻、滞回比较电路，所述电流互感器的一次侧与所述电磁铁的供电回路连接，所述采样电阻的一端同时连接所述电流互感器二次侧的一个输出端及所述滞回比较电路的一个输入端，采样电阻的另一端同时连接所述电流互感器二次侧的另一个输出端、基准电压以及所述滞回比较电路的另一个输入端，所述滞回比较电路的输出端与微处理器单元的一个中断口连接。

为便于公众理解，下面通过一个具体实施例并结合附图来对本实用新型的技术方案进行详细说明：

如图1所示，本实施例的转换驱动装置包括：微处理器单元、电源选择电路、电流检测电路和转换驱动电路；所述电源选择电路连接到微处理器单元，用于在所述微处理器单元的控制下接入主回路电源中的一路电源；所述电流检测电路连接到所述电源选择电路，用于检测驱动回路工作时的电流以及电流过零信号，并向所述微处理器单元发送电流及电流过零信号；所述微处理器单元连接到所述电流检测电路和所述转换驱动电路，用于基于电流过零信号向所述转换驱动电路发送电源切换信号；所述转换驱动电路包括电磁铁以及用于控制所述电磁铁是否通电的机电开关，由所述微处理器控制机电开关在电流过零时断开电磁铁的控制电源。本实用新型所述的电流过零时是指在电流过零点前后的一定范围内。

图2显示了图1转换驱动装置的一种具体电路结构。

如图2所示，电流检测电路由电流互感器T1、采样电阻R1、基准电压及滞回比较电路组成，电流互感器T1的一次侧采集驱动回路电流，电流互感器T1二次输出侧的1脚与采样电阻R1的一端连接，电流互感器二次输出侧的2脚与采样电阻R1的另一端连接，同时连接至基准电压；采样到的交流电流信号被转换成交流电压信号并加入基准电压抬升后，被送入微处理器单元的AD口采样。本实施例的滞回比较电路由运放U1和电阻R2、电阻R3组成，比较电压为基准电压。电阻R2的一端与电流互感器T1的1脚连接，电阻R2的另一端与运放U1的3脚连接，同时与电阻R3 的一端连接；电阻R3 的另一端与运放U1的1脚连接，同时与微处理器单元的中断口连接，运放U1的2脚与基准电压连接。当电流大于零时，电路输出高电平，当电流小于零时，电路输出低电平，即输出方波信号，波形翻转时刻即为过零点。相比单限比较器，滞回比较器抗干扰能力更强，可以避免输入电压在阈值电压附近的任何微小变化引起输出电压的跃变。

如图2所示，所述电源选择电路包括继电器KA1和继电器控制电路，继电器KA1为双刀双掷继电器，继电器KA1的第一组触点常闭点与两个电源中的第一电源的A相连接，继电器KA1的第一组触点常开点与两个电源中的第二电源的A相连接；第二组触点的常闭点与两个电源中的第一电源的N相连接，第二组触点的常开点与两个电源中的第二电源的N相连接。继电器控制电路由三极管Q1、电阻R4、R5以及二极管D1组成，电阻R4的一端与微处理器单元连接，电阻R4的另一端与电阻R5的一端连接，电阻R4的另一端同时连接到三极管Q1的基极，电阻R5的另一端与三极管Q1的反射极与系统地连接；三极管Q1的集电极与二极管D1的阳极连接，三极管Q1的集电极同时与继电器KA1线圈一端连接，二极管的阴极与继电器KA1的另一端与电源VCC连接。

如图2所示，所述转换驱动电路由驱动继电器KA2（本实用新型以继电器为例，也可为接触器）、驱动继电器控制电路、整流桥B1以及电磁铁CT组成。驱动继电器KA2为双刀双掷继电器，第一组触点的一端与电源选择继电器KA1的第一输出端L相连，第一组触点的另一端与整流桥B1的交流输入侧的1脚连接；驱动继电器的第二组触点的一端与电源选择继电器KA1的第二输出端N相连，第一组触点的另一端与整流桥B1的交流输入侧的2脚连接；整流桥B1的正端输出3脚与电磁的正极连接，整流桥B1的负端输出4脚与电磁的负极极连接；驱动继电器控制电路由三极管Q2、电阻R6、R7以及二极管D2组成，电阻R6的一端与微处理器单元连接，电阻R6的另一端与电阻R7的一端连接，电阻R6的另一端同时连接到三极管Q2的基极，电阻R7的另一端与三极管Q2的反射极与系统地连接；三极管Q2的集电极与二极管D2的阳极连接，三极管Q2的集电极同时与继电器KA2线圈一端连接，二极管的阴极与继电器KA2的另一端与电源VCC连接。

下面结合自动转换开关转换过程来对上述转换驱动装置的工作原理进行说明：

初始状态，常用电源和备用电源电压均正常，开关处于常用侧，此时驱动电路处于非工作状态，微处理器单元通过电压采样电路（图中未示出）获取常备用A相电压，对常备用A相电压进行驱动有效性判断，此时，常备用电源均正常，微处理器单元驱动电源选择继电器KA1，优先选用备用电源2A、2N作为电磁铁的驱动电源；

微处理器单元检测常用电源是否发生异常，当常用电源发生异常时，微处理器单元发出信号控制继电器KA2吸合，接通电磁铁工作电源，电磁铁得电工作，使开关转换至备用位置。

在电磁铁工作期间，电流检测电路检测到驱动回路电流信号送入微处理器AD口及过零信号送入微处理器中断口。因电磁铁控制电压较高，电流较大，在保证产品可靠动作后，为保护电磁铁线圈，需要及时切断电磁铁的工作电源，根据产品实际规定一个合适的时间以保证开关正常转换的电磁铁通电时间T1，一般为电流周期的n倍，比如4倍，电流周期为20ms，则为80ms，继电器从失电到触点断开的释放时间一般为T2，例如5ms，微处理器单元在继电器控制命令发出时刻，打开中断，设置为上升沿触发模式。在第一个中断到来的时候，打开定时器进行倒计时计时，倒计时时间T=T1-T2=80ms-5ms=75ms，倒计时间到后微处理器撤销驱动继电器的控制命令，使驱动继电器在电流零点附近切断电磁铁电流，使继电器触点断开时刚好在负载电流过零点时，这样反向电动势最小，减小电弧放电，保护继电器触点，可以显著提高继电器的寿命。

若在上述过程中，若微处理器发出驱动命令，但微处理器检测不到电流信号，则判定为电磁铁断线，发出电磁铁断线报警信号；若上述过程中能检测到电流信号，但开关未动作，则可判定为机械故障。定位故障点，便于维护。

若在电磁铁得电工作期间，微处理器检测到驱动电源发生异常，先通过电流检测电路采集的电流信号来判断电磁铁是否处于工作状态，若检测到有电流信号时，则禁止发出驱动电源选择继电器命令；若未检测到电流信号消失后，则发出电源选择继电器驱动命令，从而避免电源选择继电器带载切换，触点粘连。

Claims (5)

1.一种自动转换开关的转换驱动装置，包括微处理器单元和转换驱动电路；所述转换驱动电路包括用于驱动自动转换开关进行电源转换的电磁铁以及用于控制所述电磁铁是否通电的机电开关；微处理器单元与所述机电开关的控制端信号连接，并通过对所述机电开关的控制实现对自动转换开关的电源转换进行控制；其特征在于，所述转换驱动装置还包括电流检测电路，用于对所述电磁铁的供电回路中的电流过零信号进行检测并反馈给微处理器单元；微处理单元基于电流检测电路所反馈的电流过零信号对所述机电开关进行控制，以使得所述电磁铁的供电回路在电流过零时断开。

2.如权利要求1所述自动转换开关的转换驱动装置，其特征在于，所述电流检测电路还用于对所述电磁铁的供电回路中的电流进行检测并反馈给微处理器单元。

3.如权利要求1所述自动转换开关的转换驱动装置，其特征在于，该转换驱动装置还包括电源选择电路，用于在所述微处理器单元控制下从自动转换开关所切换的多路电源中选择一路作为所述电磁铁的供电电源。

4.如权利要求1所述自动转换开关的转换驱动装置，其特征在于，所述机电开关为继电器。

5.如权利要求1～4任一项所述自动转换开关的转换驱动装置，其特征在于，所述电流检测电路包括电流互感器、采样电阻、滞回比较电路，所述电流互感器的一次侧与所述电磁铁的供电回路连接，所述采样电阻的一端同时连接所述电流互感器二次侧的一个输出端及所述滞回比较电路的一个输入端，采样电阻的另一端同时连接所述电流互感器二次侧的另一个输出端、基准电压以及所述滞回比较电路的另一个输入端，所述滞回比较电路的输出端与微处理器单元的一个中断口连接。