一種智能數字化雙電源切換系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及電力設備技術領域，尤其是一種雙電源切換裝置及其控制方法，主要 用于消防、醫院、機場等場所。
【背景技術】
[0002] 為了保證負載供電的不間斷，負載的供電通常分為常用電源和備用電源，同時要 保證常用電源與備用電源之間的轉換時間要短。智能雙電源轉換裝置必須能準確、快速地 檢測出掉電情況并發出轉換控制信號，通過交流異步電機智能地在常用與備用電源之間轉 換，避免由于誤判或檢測時間過長等造成負載供電中斷的情況。
[0003] 現有數字雙電源轉換開關基本利用采樣電路檢測電源的幅值、頻率、相位等信息， 通過單片機控制切換開關動作。但受制于單片機的運算速度較慢，不能采用優化的人工智 能算法對采樣信號進行分析，降低了電源投切的可靠性。
[0004] 中國發明專利201110419179. 0公開了一種智能電子設備雙電源轉換裝置，該發 明實現通過兩路交流輸入，經由兩個獨立的無縫整流模塊得到直流電源，將兩路直流電源 并聯連接并輸入一個DC/DC變換器模塊，以得到所需直流電壓。
[0005] 中國發明專利201110276944. 8公開了一種智能型雙電源自動切換開關及其運行 方法，該裝置利用均方根法檢測輸入電源的電壓，通過單片機控制電機轉動切換電源；中國 實用新型專利201320347920. 1公開了一種基于IGBT的雙電源轉換裝置，該裝置通過電壓 互感器檢測輸入側的電源，通過單片機控制IGBT的通斷來切換電源。
[0006] 以上專利存在以下不足，其一，供電單元不可靠，當DC/DC模塊故障時，不能輸出 直流電壓，設備停止工作；其二、均方根法只能進行欠壓檢測，無法進行頻率偏移和諧波含 量的檢測，不利于選擇電能質量特性良好的電源向負載供電；其三，上述專利均不帶有上位 機，不便于實現遠端監控與操作，智能化程度較低。

【發明內容】

[0007] 1、本發明的目的。
[0008] 本發明為了解決供電單元不可靠，無法進行頻率偏移和諧波含量的檢測，不便于 實現遠端監控與操作的問題，而提出了一種智能數字化雙電源切換系統。
[0009] 2、本發明所采用的技術方案。
[0010] 智能數字化雙電源切換系統，包括：控制單元、電壓采樣單元、雙入單出反激式開 關電源、電機、上位機，控制單元通過電壓采樣單元反饋的電壓信號對雙入單出反激式開關 電源進行控制，選擇一條支路的電源供電機運轉，并與所述的上位機進行通信，其特征在 于：所述的雙入單出反激式開關電源包括常用直流電源供電支路和備用直流電源供電支 路，每一路分別包括開機浪涌保護模塊、輸入整流模塊、直流切換模塊、型輸入濾波模塊、 反激變換器模塊，每一路中的電源輸入防止瞬時電流過大的開機浪涌保護模塊后，通過整 流模塊進行整流，然后在整流模塊的輸出端并聯可以在常用電源供電支路和備用電源供電 支路進行切換的直流切換模塊，再經過ST型輸入濾波模塊濾波后，通過反激變換器模塊最 后在輸出整流電路輸出，最后兩路電源供電支路經過一個型輸出濾波模塊輸出給負載 供電。
[0011] 所述的上位機包括微控制器模塊、電機控制模塊、通信模塊、指示模塊，所述微控 制器模塊分別與所述電機控制模塊、所述以通信模塊、所述指示模塊相連； 所述微控制器模塊用于信號檢測與發出操作指令； 所述電機控制模塊用于控制電機的轉動方向，實現主備電源之間的切換； 所述通信模塊用于實現所述微控制器模塊與所述上位機之間的通信； 所述指示模塊用于裝置的狀態指示。
[0012] 所述通信模塊為以太網通信模塊，選用ENC28J60,微控制器模塊分壓后與 ENC28J60的SPI端口相連，ENC28J60的TP接口與網絡變壓器相連，所述網絡變壓器選用 HR911105A。
[0013] 所述微控制器模塊通過以太網通信模塊與上位機進行通信，實現數據的交互傳 輸，所述的上位機對電壓的信號進行分析，并將分析結果傳給微控制器模塊，通過微控制器 模塊發出操作指令。
[0014] 所述上位機對電壓的信號進行分析采用以下方式：FFT和小波變換方法對常用電 源支路和備用電源支路的電源頻率、諧波含量及電壓幅值進行分析。
[0015] 所述電壓采樣單元利用電壓互感器采集電網電壓信號，將采集信號傳至所述控制 器進行信號檢測，檢測數據經由所述以太網通信模塊上傳至所述上位機，所述系統上位機 接收常用與備用電源支路的電壓采樣信號，利用電能質量分析軟件對采樣信號進行監測， 并根據監測結果在雙入單出反激式開關電源中的常用和備用電源中進行選擇，所述上位機 將電源選擇結果通過以太網通信模塊以控制命令方式下發至微控制器模塊，所述微控制器 模塊根據接收命令，利用電機控制模塊控制電機的運轉方式，實現電源切換。
[0016] 所述上位機通過遠程切換開關發切換指令，實現遠程操作。
[0017] 常用直流電源供電支路和備用直流電源供電支路直流切換模塊相同，當輸入電 源失電時，將另外一側的整流輸出信號與故障側整流輸出信號連接，使得該側能正常輸出 直流電壓；所述直流切換模塊包括：分壓電路、低通濾波電路、直流繼電器；所述分壓電路 通過兩個電阻實現分壓功能，并聯在輸入整流單元的輸出端兩端，所述低通濾波電路實現 高頻濾波，所述低通濾波電路輸入端接所述分壓電路輸出端，其輸出端為繼電器線圈供電， 所述直流繼電器實現主備電源模塊之間的切換，兩路常閉觸點一端分別接本側輸入整流模 塊的輸出端，兩路常閉觸點另一端分別接另一側輸入整流模塊的輸出端。
[0018] 所述反激變換器模塊，包括：常用R⑶吸收模塊、常用恒壓轉換器模塊、常用六端 口變換器、常用變換器濾波電容、常用輸出整流模塊、備用RCD吸收模塊、備用恒壓轉換器 模塊、備用六端口變換器、備用變換器濾波電容、備用輸出整流模塊，所述常用變換器濾波 電容接至常用六端口變換器，所述備用變換器濾波電容接至備用六端口變換器，所述常用 RCD吸收模塊吸收所述反激式開關電源在所述恒壓轉換器模塊關斷瞬間因漏感會產生漏極 尖峰電壓。
[0019] 3、本發明的有益效果。
[0020] 本發明與現有技術相比，其顯著優點：其一，對于控制系統的電源，采用雙入單出 反激式開關電源進行供電，其中只要一路輸入電源和一路反激變換器模塊正常，就可以正 常輸出直流電壓，明顯提高了設備的可靠性；其二、上位機分析軟件帶有電能質量分析功 能，裝有電能質量分析軟件，能更加準確、快速地檢測故障信息，提高了雙電源切換開關的 可靠性。
[0021] 本發明既保證了供電單元可靠供電，同時實現本地裝置與上位機之間的通信，便 于遠端監測與操作，提高了設備的智能化水平。
【附圖說明】
[0022] 圖1為本發明所述的智能數字化雙電源切換系統在一種實施方式中的系統結構 圖。
[0023] 圖2為本發明所述的智能數字化雙電源切換系統在一種實施方式中的控制電源 結構圖。
[0024] 圖3為本發明所述的智能數字化雙電源切換系統在一種實施方式中的電路圖。
[0025] 圖4為本發明所述的智能數字化雙電源切換系統在一種實施方式中的控制單元 結構圖。
[0026] 圖5為本發明所述的智能數字化雙電源切換系統在一種實施方式中的微控制器 模塊接線圖。