CN104092290B - 一种智能供配电控制*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可根据用户需求对多路交流输入输出进行供配电控制的***，主要应用于移动车载***的供配电***，所述***运行通过一单片机控制一路市电输入和两路发电机输入，以及两路空调输出、四路交流备用以及一路交流输出；并进行电压值、电流值进行采样，并提供声光报警。本发明能够根据输入条件对交流输出具有优先选择功能。本发明还具有交流输入过欠压保护、交流输出过载保护等辅助功能。本发明解决了各种车载供电***中现有综合电源功能单一，无法完全满足使用需求的问题，使各种供电***设计简单化，实现功能多样化，具有广阔的发展前景。

Description

一种智能供配电控制***

技术领域

本发明涉及一种移动车载***的供配电***，特别是一种可根据用户需求对多路交流输入输出进行供配电控制的智能供配电控制***。

背景技术

目前，很多音视频技术、多媒体技术、通讯技术、网络技术等广泛应用于移动车载领域，而构建这些车载***首要考虑的即是供电***。每个车载***根据应用场景的不同，所要求的供电设计方案也是不同的。传统的供电设计方案是通过综合电源解决车载***的供配电，但综合电源功能单一，可扩充性不足，应用不够广泛，为了适应不同的***，行业相关公司会针对性的设计不同的电源产品，增加开发者的工作量，且导致综合电源此类产品品种繁多，没有形成统一的标准。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种智能供配电控制***。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种智能供配电控制***，所述***运行通过一单片机控制一路市电输入和两路发电机输入，以及两路空调输出、四路交流备用以及一路交流输出；所述***具有对市电输入、两路发电机输入的供电优选闭锁控制功能，具体执行如下步骤：

当仅有市电输入供电时，市电输入一路经固态继电器K1接入，接入的市电电压经空气开关S3和空气开关S4分别供空调1输出和空调2输出；市电输入另一路经固态继电器K2接入，接入的市电电压直接供交流输出，同时经交流继电器K6后供第四交流备用，同时经空气开关S5供第一、第二交流备用，经空气开关S6供第三交流备用；

当无市电输入或市电输入故障时，通过第一发电机的控制器和第二发电机的控制器分别启动，当两个发电机启动运转正常后，打开第一发电机的空气开关S1和第二发电机的空气开关S2接通发电机供电，接通的第二发电机电压经固态继电器K4接入，经空气开关S3和空气开关S4分别供第一空调输出和第二空调输出；接通的第一发电机电压经固态继电器K3接入，直接供交流输出，同时经交流继电器K6后供第四交流备用，同时经空气开关S5供第一、第二交流备用，经空气开关S6供第三交流备用，供电时，若第一发电机供电的总功率大于约5kW时，通过交流继电器K6切断第一至第四交流备用输出；

当仅有第一发电机供电时，通过第一发电机的控制器启动第一发电机，等第一发电机启动运转正常后，打开第一发电机的空气开关S1接通第一发电机供电，接通的第一发电机电压经固态继电器K3接入，直接供交流输出，同时经交流继电器K6后供第四交流备用，同时经空气开关S5供第一、第二交流备用，经空气开关S6供第三交流备用，若第一发电机供电的总功率大于约5kW时，通过交流继电器K6切断第一至第四交流备用输出；

当仅有第二发电机供电时，通过第二发电机的控制器启动第二发电机，等第二发电机启动运转正常后，打开第二发电机的空气开关S2接通第二发电机供电，接通的第二发电机电压经固态继电器K5接入，直接供交流输出，同时经交流继电器K6后供第四交流备用，同时经空气开关S5供第一、第二交流备用，经空气开关S6供第三交流备用，若第一发电机供电的总功率大于约5kW时，通过交流继电器K6切断第一至第四交流备用输出。

本发明中，单片机利用自带的AD采样模块对交流输入的电压值、输出电流值进行采样，对所有采样进行平均，得到的平均值，所述***具有过欠压检测保护功能，具体执行如下步骤：

当单片机对采样单元的输入电压值进行采样判断，不大于154V时，允许误差-8V，即判断为欠压，此时对应输入的灯光和声音提示报警，切断对应输入，此时若有其他正常的输入时，则控制该路继电器进行供电，否则切断所有交流输出；

当交流输入电压恢复到大于172V时，允许误差±4V，重新接入；

当采样电压不小于264V时，允许误差+8V，即判断为过压，此时对应输入的灯光和声音提示报警，切断对应输入，此时若有其他正常的输入时，则控制该路继电器进行供电，否则切断所有交流输出；

当交流输入电压恢复到小于257V时，允许误差±4V，重新接入。

本发明中，所述***过流保护功能，具体执行如下步骤：

当单片机对采样单元的交流输出电流值进行采样判断，当判断交流输出值大于6KW时，控制该路交流输出继电器断开。

本实施例配合现有的各种不同类型综合电源解决各种车载***的供配电问题，无需在为特定用户设计新的移动电源。根据一般载车应用环境，本实施设计两路发电机供电输入、一路市电供电输入，保证提供1路交流输出提供给综合电源和2路交流输出给空调设备，同时还提供4路交流备用输出。考虑到实际可能遇到的各种因素，本实施设备能够根据输入条件对交流输出具有优先选择功能。本实施设备还具有交流输入过欠压保护、交流输出过载保护等辅助功能。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。

图1是本智能供配电控制设备的主控流程图。

图2是本智能供配电控制设备的单片机接口仿真图。

图3是本智能供配电控制设备的配电控制原理图。

具体实施方式

实施例

本实施具有市电输入、发电机1输入和发电机2输入的供电优选闭锁控制功能；市电输入电压的过欠压检测、声光指示与保护功能；发电机1和发电机2的控制功能(控制器设置在面板上，控制信号的转接)、供电手动接通控制、输入电压的过欠压检测、声光指示和保护功能。

本实施具有空调1输出和空调2输出的供电状态发光二极管指示和过流保护功能，并能在EL屏显示电压电流；4路交流备用输出的供电状态发光二极管指示和过流保护功能，并能在EL屏显示电压电流。

智能供配电控制设备主要通过单片机控制及硬件电路设计实现上述功能，开机后，单片机对相应的市电、发电机1、发电机2的电压值、电流值进行采样，实时的进行监控，具有声光报警以及对各输入输出端的继电器进行控制功能。

软件的设计遵循模块化的方式，模块划分的原则是：模块功能相对独立，模块内部关系密切，而模块相互之间的耦合性尽可能降低，采用过程序化顺序循环执行。构成该计算机软件配置项(CSCI)的所有软件单元包括：初始化单元、采样单元、交流配电单元、交流输入输出保护单元。

初始化单元：对专用寄存器初始化，配置各引脚功能；对通用寄存器初始化，设置各单元初始状态。

采样单元：单片机利用自带的10位AD采样模块对交流输入的电压值、输出电流值进行采样，软件对这些输入进行10次采样，对这10个值进行平均，得到的平均值就作为最后的结果存入存储器作为其它软件模块的判断依据。

交流配电单元：对市电、发电机1、发电机2的顺序接入，实现配电控制。

交流输入输出保护功能单元(过欠压保护)：当单片机对采样单元的输入电压值进行采样判断，不大于154V(允许误差-8V)时，即判断为欠压，此时对应输入绿色指示灯闪，蜂鸣器5s提示报警，配电单元切断对应输入，此时若有其他正常电压(172±4V～257V±4V)输入时，配电单元控制则控制该路继电器进行供电，否则配电单元电源自动切断所有交流输出，此时蜂鸣器报警并在EL屏显示告警；当交流输入电压恢复到大于172V(允许误差±4V)时，将自动重新接入；当采样电压不小于264V(允许误差+8V)时，即判断为过压，此时对应输入绿色指示灯闪，蜂鸣器5s提示报警，配电单元切断对应输入，此时若有其他正常的输入时，配电单元控制则控制该路继电器进行供电，否则配电单元电源自动切断所有交流输出，此时蜂鸣器报警并在EL屏显示告警；当交流输入电压恢复到小于257V(允许误差±4V)时，将自动重新接入。

交流输入输出保护功能单元(过流保护)：当单片机对采样单元的3路交流输出电流值进行采样判断，当判断交流输出值大于6KW时，配电单元控制该路交流输出继电器断开，蜂鸣器报警并在EL屏显示告警。该设备对交流备用输出1/2的过流保护是通过合适的过流断路保护器实现的，对交流备用输出3和交流备用输出4是通过采样单元、单片机程序以及配电单元实现的(方便用户根据需要对该两路输出功耗进行设定)。

本实施例智能供配电控制***主控流程图见图1，包括以下步骤：

市电电压采样；

发电机1电压采样；

发电机2电压采样；

市电电流采样；

发电机1电流采样；

发电机2电流采样；

交流备用电流3采样；

交流备用电流4采样；

市电处理；

发电机1处理；

发电机2处理；

市电发电机转换；

检测所有灯状态；

告警处理；

过流处理；

数据发送。

本实施例设备单片机接口仿真图见图2，说明如下：

市电电压采样管脚AN0、发电机1电压采样管脚AN1、发电机2电压采样管脚AN2、市电电流采样管脚AN7、发电机1电流采样管脚AN8、发电机2电流采样管脚AN9、交流备用4电流采样管脚AN10、交流备用3电流采样管脚AN11，交流输出检测控制管脚RE2、交流备用4检测控制管脚RE3、交流备用3检测控制管脚RE4、交流备用输出1/2检测控制管脚RE5、空调2检测控制管脚RE6、空调1检测控制管脚RE7。

配电控制原理见图3，说明如下：

当仅有市电输入供电时，市电输入一路经固态继电器K1接入电源，接入的市电电压经面板空气开关S3～4分别供空调1输出和空调2输出；市电输入另一路经固态继电器K2接入电源，接入的市电电压直接供交流输出，同时经交流继电器K6后经面板空气开关S5～7供交流备用1/2、交流备用3、交流备用4。

当无市电输入或市电输入故障时，可通过面板上的发电机1控制器和发电机2控制器分别启动发电机1和发电机2，当发电机启动运转正常后，打开面板发电机1空气开关S1和发电机2空气开关S2接通发电机供电，接通的发电机2电压经固态继电器K4接入电源，接入的发电机2电压经面板空气开关S3～4分别供空调1输出和空调2输出；接通的发电机1电压经固态继电器K3接入电源，接入的发电机1电压直接供交流输出，同时经交流继电器K6(供电时，若发电机1供电的总功率大于约5kW时，通过交流继电器K6切断交流备用输出1～4，从而保证交流输出的功率需求)后经面板空气开关S5～7供交流备用1/2、交流备用3、交流备用4。

当仅有发电机1能供电时，可通过面板上的发电机1控制器启动发电机1，等发电机1启动运转正常后，打开面板发电机1空气开关S1接通发电机1供电，接通的发电机1电压经固态继电器K3接入电源，接入的发电机1电压直接供交流输出，同时经交流继电器K6(供电时，若发电机1供电的总功率大于约5kW时，通过交流继电器K6切断交流备用输出1～4，从而保证交流输出的功率需求)后经面板空气开关S5～7供交流备用1/2、交流备用3、交流备用4。

当仅有发电机2能供电时，可通过面板上的发电机2控制器启动发电机2，等发电机2启动运转正常后，打开面板发电机2空气开关S2接通发电机2供电，接通的发电机2电压经固态继电器K5接入电源，接入的发电机2电压直接供交流输出，同时经交流继电器K6(供电时，若发电机2供电的总功率大于约5kW时，通过交流继电器K6切断交流备用输出1～4，从而保证交流输出的功率需求)后经面板空气开关S5～7供交流备用1/2、交流备用3、交流备用4。

本实施例设备前面板共设置7只开关，对应名称、功能和使用的器件见表1所述。

表1

前面板共设置8只绿色发光二极管，对应名称、状态和含义见表2所述。

表2

本实施具有的性能指标如下：

1、输入特性

市电输入：电压范围为220V+20％-30％频率范围为50Hz±2.5Hz功率为12kW；

发电机1和发电机2输入：电压范围为220V+20％-30％频率范围为50Hz±2.5Hz功率为6kW。

2、输出特性

a)空调1输出和空调2输出

输出电压：跟随市电和发电机2中电压正常且优先级最高的交流输入电压；

输出功率容量：空调1输出和空调2输出均分别为3kW。

b)交流备用1～4和交流输出

输出电压：跟随市电、发电机1和发电机2中电压正常且优先级最高的交流输入电压；

输出功率容量：交流备用输出1、2、3、4均分别为1.5kW(其中3、4可设)，交流输出为6kW。

3、供电优先顺序

a)空调1输出和空调2输出

市电输入→发电机2。

b)交流备用1～4和交流输出

市电输入→发电机1→发电机2。

4、保护

a)交流输入过欠压保护

对3路交流(市电、发电机1或发电机2)输入电压进行判断，提供过压(264V)、欠压(154V)的断路保护恢复功能。

b)交流输出过载保护

交流备用输出1、2、3、4过载保护为：1.8kW±0.3kW；

交流输出过载保护为：6kW。

本发明提供了一种智能供配电控制***，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应判断为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (2)

1.一种智能供配电控制***，其特征在于，所述智能供配电控制***运行通过一单片机控制一路市电输入和两路发电机输入，以及两路空调输出、四路交流备用以及一路交流输出；所述智能供配电控制***具有对市电输入、两路发电机输入的供电优选闭锁控制功能，具体执行如下步骤：

当仅有市电输入供电时，市电输入一路经固态继电器K1接入，接入的市电电压经空气开关S3和空气开关S4分别供空调1输出和空调2输出；市电输入另一路经固态继电器K2接入，接入的市电电压直接供交流输出，同时经交流继电器K6后供第四交流备用，同时经空气开关S5供第一、第二交流备用，经空气开关S6供第三交流备用；

当无市电输入或市电输入故障时，通过第一发电机的控制器和第二发电机的控制器分别启动，当两个发电机启动运转正常后，打开第一发电机的空气开关S1和第二发电机的空气开关S2接通发电机供电，接通的第二发电机电压经固态继电器K4接入，经空气开关S3和空气开关S4分别供第一空调输出和第二空调输出；接通的第一发电机电压经固态继电器K3接入，直接供交流输出，同时经交流继电器K6后供第四交流备用，同时经空气开关S5供第一、第二交流备用，经空气开关S6供第三交流备用，供电时，若第一发电机供电的总功率大于5kW时，通过交流继电器K6切断第一至第四交流备用输出；

当仅有第一发电机供电时，通过第一发电机的控制器启动第一发电机，等第一发电机启动运转正常后，打开第一发电机的空气开关S1接通第一发电机供电，接通的第一发电机电压经固态继电器K3接入，直接供交流输出，同时经交流继电器K6后供第四交流备用，同时经空气开关S5供第一、第二交流备用，经空气开关S6供第三交流备用，若第一发电机供电的总功率大于5kW时，通过交流继电器K6切断第一至第四交流备用输出；

当仅有第二发电机供电时，通过第二发电机的控制器启动第二发电机，等第二发电机启动运转正常后，打开第二发电机的空气开关S2接通第二发电机供电，接通的第二发电机电压经固态继电器K5接入，直接供交流输出，同时经交流继电器K6后供第四交流备用，同时经空气开关S5供第一、第二交流备用，经空气开关S6供第三交流备用，若第一发电机供电的总功率大于5kW时，通过交流继电器K6切断第一至第四交流备用输出；

单片机利用自带的AD采样模块对交流输入的电压值、输出电流值进行采样，对所有采样进行平均，得到的平均值，所述智能供配电控制***具有过欠压检测保护功能，具体执行如下步骤：

当单片机对采样单元的输入电压值进行采样判断，不大于154V时，允许误差-8V，即判断为欠压，此时对应输入的灯光和声音提示报警，切断对应输入，此时若有其他正常的输入时，则控制该路继电器进行供电，否则切断所有交流输出；

当交流输入电压恢复到大于172V时，允许误差±4V，重新接入；

当采样电压不小于264V时，允许误差+8V，即判断为过压，此时对应输入的灯光和声音提示报警，切断对应输入，此时若有其他正常的输入时，则控制该路继电器进行供电，否则切断所有交流输出；

当交流输入电压恢复到小于257V时，允许误差±4V，重新接入。

2.根据权利要求1所述的一种智能供配电控制***，其特征在于，所述智能供配电控制***过流保护功能，具体执行如下步骤：

当单片机对采样单元的交流输出电流值进行采样判断，当判断交流输出值大于6KW时，控制该路交流输出继电器断开。