[發(fā)明專利]智能型雙電源自動(dòng)切換開關(guān)及其運(yùn)行方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110276944.8
• 申請(qǐng)日: 2011-09-19
• 公開（公告）號(hào): CN102355048A
• 公開（公告）日: 2012-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李文華;李志剛;孟憲春;馬超;劉宏勛;杜江
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J9/06
• 分類號(hào): H02J9/06
• 代理公司: 天津翰林知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 12210
• 代理人: 胡安朋

1.智能型雙電源自動(dòng)切換開關(guān)，其特征在于：包括控制部分和執(zhí)行部分，其中，控制部分主要由單片機(jī)、電壓互感器、電壓提升電路、光電耦合器、按鍵、LCD顯示器和芯片74LS164構(gòu)成，執(zhí)行部分主要由電機(jī)、機(jī)械連鎖結(jié)構(gòu)和斷路器構(gòu)成；上述部件的連接方式是，由單片機(jī)分別與電壓提升電路和光電耦合器相連接，加之電壓提升電路和光電耦合器又分別與電壓互感器相連接由此形成電壓和頻率采集電路，由單片機(jī)通過三極管和繼電器與電機(jī)和斷路器依次相連形成電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，由單片機(jī)與芯片74LS164和設(shè)置在LCD顯示器中的發(fā)光二極管依次相連形成電源狀態(tài)指示電路，由單片機(jī)與LCD顯示器和按鍵相連形成人機(jī)交互模塊，電機(jī)經(jīng)由機(jī)械連鎖結(jié)構(gòu)帶動(dòng)斷路器動(dòng)作。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所說智能型雙電源自動(dòng)切換開關(guān)，其特征在于：所述斷路器是具有過電流的脫扣器的斷路器，屬于CB級(jí)自動(dòng)切換開關(guān)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所說智能型雙電源自動(dòng)切換開關(guān)，其特征在于：所述LCD顯示器型號(hào)為OCMJ48C-3，是一種帶有字庫(kù)的液晶顯示器。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所說智能型雙電源自動(dòng)切換開關(guān)，其特征在于：所述單片機(jī)中存有操作軟件，其總體流程是：開始→初始化→消防復(fù)位？→Y，消防復(fù)位程序→返回消防復(fù)位？；N，斷路器輔助信號(hào)檢測(cè)→脫扣？→Y，脫扣處理程序→返回消防復(fù)位？；N，按鍵信號(hào)檢測(cè)保存→自動(dòng)？→Y，自動(dòng)進(jìn)程→返回消防復(fù)位？；N，手動(dòng)進(jìn)程→返回消防復(fù)位？

5.權(quán)利要求1所說智能型雙電源自動(dòng)切換開關(guān)的運(yùn)行方法，其特征在于：

實(shí)現(xiàn)電源自動(dòng)切換的過程是：電壓互感器將檢測(cè)到的兩路電源電壓信號(hào)經(jīng)電壓提升電路輸入到單片機(jī)中，經(jīng)電壓互感器輸出的電壓信號(hào)經(jīng)過光電耦合器也輸入到單片機(jī)中，單片機(jī)將輸入的電壓信號(hào)作如下處理：?jiǎn)纹瑱C(jī)利用其A/D轉(zhuǎn)換模塊采用等時(shí)間間隔采集模擬電壓信號(hào)，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換得到若干序列的離散采樣值，然后應(yīng)用均方根算法從這些序列的采樣值來獲得等效于輸入電壓信號(hào)的有效值；電壓互感器將檢測(cè)到的兩路電源的電壓信號(hào)同時(shí)經(jīng)過光電耦合器也輸入到單片機(jī)中，單片機(jī)對(duì)由光電耦合器輸入的兩路電源的電壓信號(hào)進(jìn)行采樣，通過計(jì)時(shí)和計(jì)算，單片機(jī)得到兩路電源電壓的有效值和頻率值，并將這兩路電源電壓的有效值和頻率值信息實(shí)時(shí)顯示在LCD顯示器上；用戶通過控制部分上的按鍵來即時(shí)設(shè)定或預(yù)先設(shè)定需要使用的電源電壓的有效值和頻率值；單片機(jī)將實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)是否有按鍵即時(shí)按下，若有，則根據(jù)即時(shí)按下的按鍵指令進(jìn)行參數(shù)設(shè)定；若沒有按鍵即時(shí)按下，單片機(jī)則循環(huán)檢測(cè)電壓信號(hào)的有效值和頻率值；單片機(jī)將當(dāng)前時(shí)刻的電源電壓的有效值和頻率值與上述的預(yù)先設(shè)定需要使用的電源電壓的有效值和頻率值相比較，若當(dāng)前時(shí)刻的電源電壓的有效值或頻率值超出了設(shè)定值的范圍，即電壓出現(xiàn)異常，單片機(jī)發(fā)出電源切換命令，使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)由機(jī)械連鎖結(jié)構(gòu)帶動(dòng)斷路器切斷故障電源，并切換到另一路正常電源，使實(shí)現(xiàn)持續(xù)供電。

實(shí)現(xiàn)電源自動(dòng)切換有以下手動(dòng)工作模式和自動(dòng)工作模式兩種模式：

手動(dòng)工作模式是：通過按鍵控制電動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作，將上述的電路在常用電源、備用電源和雙分再扣三個(gè)狀態(tài)間切換；

自動(dòng)工作模式是：智能型雙電源自動(dòng)切換開關(guān)的控制部分隨時(shí)對(duì)常用電源和備用電源進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)常用電源三相中有任意一相或多相的電壓和頻率出現(xiàn)異常情況，甚至失電，即斷相時(shí)，經(jīng)過適當(dāng)?shù)难訒r(shí)t1，確定供電故障是不可逆的，常用電源已經(jīng)無法提供正常的供電時(shí)，即將常用電源斷開，再經(jīng)過t2時(shí)間延時(shí)后，將備用電源閉合，此時(shí)備用電源的三相電壓是正常的；當(dāng)在備用電源運(yùn)行一段時(shí)間后，常用電源又恢復(fù)正常時(shí)，控制器經(jīng)過t3延時(shí)確認(rèn)常用電源恢復(fù)正常，然后將備用電源切斷，再經(jīng)t4延時(shí)將常用電源閉合，此操作過程為自投自復(fù)；當(dāng)在備用電源供電一定時(shí)間后，常用電源又恢復(fù)正常，此時(shí)不再?gòu)膫溆秒娫辞袚Q到常用電源，僅當(dāng)備用電源故障時(shí)切換，此操作過程為自投不自復(fù)。

實(shí)現(xiàn)電源自動(dòng)切換的程序是：

第一步，上電后，對(duì)通用寄存器和專用寄存器進(jìn)行初始化，其中包括定時(shí)器和A/D轉(zhuǎn)換的寄存器的初始化，以及顯示屏的初始化，設(shè)置采樣頻率，采樣頻率遠(yuǎn)大于兩路電源電壓信號(hào)的頻率，初始化完成后轉(zhuǎn)第二步；

第二步，通過斷路器輔助報(bào)警信號(hào)檢測(cè)是否有脫扣，若出現(xiàn)脫扣，則報(bào)警提示，若無脫扣，轉(zhuǎn)第三步；

第三步，采用峰值檢測(cè)法對(duì)兩路電源電壓進(jìn)行相序檢測(cè)，若電源相序錯(cuò)誤，則報(bào)警提示，若電源相序正常，轉(zhuǎn)第四步；

第四步，根據(jù)采樣頻率對(duì)兩路電源電壓信號(hào)進(jìn)行采集，完成一個(gè)周期的采樣后，計(jì)算電壓信號(hào)的有效值和頻率，并將電壓信號(hào)的有效值和頻率顯示在液晶屏上，轉(zhuǎn)第五步；

第五步，判斷電壓信號(hào)的有效值和頻率是否在允許偏差范圍之內(nèi)，當(dāng)電壓有效值或頻率超出了允許偏差范圍時(shí)，發(fā)出電源切換命令，使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)斷路器切斷故障電源，實(shí)現(xiàn)電源切換。