CN104993576A - 双路电源自动转换开关控制器及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种双路电源自动转换开关控制器及方法，包括模拟量采集单元、信号转换处理单元、同期模块、双路电源自动转换模块、HMI界面、主控制器；其中，模拟量采集单元用于采集第一***电源的第一电压信号和第一电流信号，采集第二***电源的第二电压信号和第二电流信号；信号转换处理单元用于获取第一电压信号和第一电流信号并根据第一电压信号、第一电流信号生成第一频率信号和第一相角信号，获取第二电压信号和第二电流信号并根据第二电压信号、第二电流信号生成第二频率信号和第二相角信号。本发明中HMI界面能够实时显示监测的电流、电压、频率、有功功率、无功功率、功率因数，相角等电量值，可通过对电量参数的监察及时发现问题。

Description

双路电源自动转换开关控制器及方法

技术领域

本发明涉及控制器，具体地，涉及一种双路电源自动转换开关控制器及方法。

背景技术

目前通用的双电源自动转换开关控制器，一般都只有投切控制功能和通讯功能，如果需要测量所带负载电压、电流、频率、有功功率、无功功率、功率因数等电量参数，只有加装专门的多功能电表才能实现。如果需要监测是否需附合同期条件才能投入电源，只有加装专门的同期装置才能实现。以上两种情况不仅增加了费用的投入，还加大了设备管理和维护的工作量。

经过对现有技术的检索，发现申请号为200620075620.2，名称为双电源自动转换开关控制器的实用新型公开了一种应用在供电线路中的控制器，尤其是应用于双电源自动转换开关的控制器。因本实用新型的控制电路中采用了以单片机为核心的中央处理单元，并包括有电压频率检测模块、通信模块、显示模块、指令输入模块和工作电源检测模块，使本实用新型既具有对双路电源的电压、频率进行监测并对双路电源自动进行可靠且稳定地转换，同时又具有遥控、遥测、遥调、遥信的远程控制功能。但是该实用新型不具有同期功能，无法进行两个电源的无缝切换。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种双路电源自动转换开关控制器。本发明适用于需要监测电网电量数据的双电源转换开关控制器的场合，适用于需要监测是否满足同期条件才能先投入备用电源，后退出工作电源，且不允许短时停电进行电源切换的用户重要场合。

根据本发明一个方面提供的双路电源自动转换开关控制器，包括模拟量采集单元、信号转换处理单元、同期模块、双路电源自动转换模块、主控制器和驱动输出控制模块；

其中，所述模拟量采集单元用于采集第一***电源的第一电压信号和第一电流信号，采集第二***电源的第二电压信号和第二电流信号；

所述信号转换处理单元用于获取所述第一电压信号和所述第一电流信号并根据所述第一电压信号、所述第一电流信号生成第一频率信号和第一相角信号，获取所述第二电压信号和所述第二电流信号并根据所述第二电压信号、所述第二电流信号生成第二频率信号和第二相角信号；

所述同期模块用于根据第一电压信号和第二电压信号计算电压差，根据第一相角信号和第二相角信号计算相角差以及根据第一频率信号和第二频率信号计算频率差，并根据所述电压差、相角差以及频率差判断是否满足同期合闸条件，若满足合闸条件，则通过主控制器发出合闸命令，否则发出报警信号；

所述双路电源自动转换模块用于采集第一***电源和第二***电源的开关信号；

所述主控制器根据所述开关信号通过所述开关信号控制驱动输出控制模块进行合闸操作。

优选地，还包括电流互感器和电压互感器；

所述模拟量采集单元通过所述电流互感器和电压互感器采集第一***电源的第一电压信号和第一电流信号，采集第二***电源的第二电压信号和第二电流信号。

优选地，还包括智能仪表模块；

所述智能仪表模块用于根据所述第一电压信号和所述第一电流信号，计算第一有功功率、第一无功功率以及第一功率因数；根据所述第二电压信号和所述第二电流信号，计算第二有功功率、第二无功功率以及第二功率因数。

优选地，还包括HMI界面；

所述HMI界面用于显示所述第一电压信号、所述第一电流信号、所述第二电压信号、所述第二电流信号、所述第一有功功率、所述第一无功功率、所述第一功率因数、第二有功功率、第二无功功率以及第二功率因数。

优选地，还包括电池和时钟电路；所述时钟电路连接所述主控制器；所述电池连接所述时钟电路，所述电池用于给所述时钟电路供电；

所述时钟电路用于指示时间。

优选地，还包括温度传感器；所述温度传感器连接所述模拟量采集单元；所述温度传感器用于采集温度。

根据本发明另一个方面权利要求1至6任一项所述的双路电源自动转换开关控制器的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：采集第一***电源的第一电压信号和第一电流信号，采集第二***电源的第二电压信号和第二电流信号；

步骤2：根据所述第一电压信号、所述第一电流信号生成第一频率信号和第一相角信号，获取所述第二电压信号和所述第二电流信号并根据所述第二电压信号、所述第二电流信号生成第二频率信号和第二相角信号；

步骤3：根据第一电压信号和第二电压信号计算电压差，根据第一相角信号和第二相角信号计算相角差以及根据第一频率信号和第二频率信号计算频率差，并根据所述电压差、相角差以及频率差判断是否满足同期合闸条件，若满足合闸条件，则通过主控制器发出合闸命令，否则发出报警信号，并重复执行步骤1至3；

步骤4：所述开关信号控制驱动输出控制模块根据所述合闸命令进行合闸操作。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明增加传统控制器不具备的实时监测电量参数的功能，可实时显示监测的电流、电压、频率、有功功率、无功功率、功率因数，相角等电量值，功能增加且便于用户管理，并可通过对电量参数的监察及时发现问题；

2、本发明将传统控制器与多功能电表的功能合二为一，降低设备投入费用，减少设备管理和维护的工作量；

3、本发明增加同期模块，从而具备同期监测功能，避免了两个不符合同期条件的电源冲击合闸，保护了电路及相关的电器设备。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的切换原理示意图；

图3为本发明的工作流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

本发明设立专用交流电压采样回路，交流电流采样回路，通过采集到的电流和电压，计算出有功功率、无功功率、功率因数等电量参数，再通过方波电路得到频率，实现控制器具有对双电源电量参数监测的功能。本发明通过采集到的电压、频率、两路电源间的相角等电量参数，实现控制器具有对需合闸的两路电路是否符合同期条件的判断，并在符合同期条件时发出同期合闸命令，以实现同期投入备用电源的功能。

在本实施例中，本发明提供的双路电源自动转换开关控制器，包括模拟量采集单元、信号转换处理单元、同期模块、双路电源自动转换模块、主控制器和驱动输出控制模块；

其中，所述模拟量采集单元用于采集第一***电源的第一电压信号和第一电流信号，采集第二***电源的第二电压信号和第二电流信号；

所述信号转换处理单元用于获取所述第一电压信号和所述第一电流信号并根据所述第一电压信号、所述第一电流信号生成第一频率信号和第一相角信号，获取所述第二电压信号和所述第二电流信号并根据所述第二电压信号、所述第二电流信号生成第二频率信号和第二相角信号；所述同期模块用于根据第一电压信号和第二电压信号计算电压差，根据第一相角信号和第二相角信号计算相角差以及根据第一频率信号和第二频率信号计算频率差，并根据所述电压差、相角差以及频率差判断是否满足同期合闸条件，若满足合闸条件，则通过主控制器发出合闸命令，否则发出报警信号；所述双路电源自动转换模块用于采集第一***电源和第二***电源的开关信号；所述主控制器根据所述开关信号通过所述开关信号控制驱动输出控制模块进行合闸操作。即跟据开关当前所在的位置，并根据控制逻辑，执行所需要的动作进行控制操作，以实现备用电源自动投切功能。第一***电源即图中S1***电源，第二***电源即图中S2***电源。

本发明提供的双路电源自动转换开关控制器，还包括电流互感器和电压互感器；所述模拟量采集单元通过所述电流互感器和电压互感器采集第一***电源的第一电压信号和第一电流信号，采集第二***电源的第二电压信号和第二电流信号。本发明提供的双路电源自动转换开关控制器，还包括智能仪表模块；所述智能仪表模块用于根据所述第一电压信号和所述第一电流信号，计算第一有功功率、第一无功功率以及第一功率因数；根据所述第二电压信号和所述第二电流信号，计算第二有功功率、第二无功功率以及第二功率因数。

本发明提供的双路电源自动转换开关控制器，还包括HMI界面；所述HMI界面用于显示所述第一电压信号、所述第一电流信号、所述第二电压信号、所述第二电流信号、所述第一有功功率、所述第一无功功率、所述第一功率因数、第二有功功率、第二无功功率以及第二功率因数。HMI界面能够直观反映当前控制器的状态，OLED直接显示实时***电压值、电流值、频率、相角、有功功率、无功功率、功率因数等电参量和开关状态。

本发明提供的双路电源自动转换开关控制器，还包括电池和时钟电路；所述时钟电路连接所述主控制器；所述电池连接所述时钟电路，所述电池用于给所述时钟电路供电；所述时钟电路用于指示时间。本发明提供的双路电源自动转换开关控制器，还包括温度传感器；所述温度传感器连接所述模拟量采集单元；所述温度传感器用于采集温度。

本发明提供的双路电源自动转换开关控制器的使用方法，包括如下步骤：

步骤1：采集第一***电源的第一电压信号和第一电流信号，采集第二***电源的第二电压信号和第二电流信号；

步骤2：根据所述第一电压信号、所述第一电流信号生成第一频率信号和第一相角信号，获取所述第二电压信号和所述第二电流信号并根据所述第二电压信号、所述第二电流信号生成第二频率信号和第二相角信号；

步骤3：根据第一电压信号和第二电压信号计算电压差，根据第一相角信号和第二相角信号计算相角差以及根据第一频率信号和第二频率信号计算频率差，并根据所述电压差、相角差以及频率差判断是否满足同期合闸条件，若满足合闸条件，则通过主控制器发出合闸命令，否则发出报警信号，并重复执行步骤1至3；

步骤4：所述开关信号控制驱动输出控制模块根据所述合闸命令进行合闸操作。

本发明能够实时监测电网电压、频率、负载电流、相角、有功功率、无功功率、功率因数等电量数据的能力。并可通过人机界面(HMI)直观反映当前控制器的状态，OLED直接显示实时***电压值、电流值、频率、相角、有功功率、无功功率、功率因数等电参量和开关状态。

本发明实时监测两路需同期合闸的电路电压信号，计算出电压差、相角差、和频率差等，判断是否满足同期合闸条件。并在满足同期合闸条件，则通过主控制器DN发出合闸命令，如不满足同期合闸条件，则发出报警信号，继续采样与计算和判断，直到附合同期条件发出合闸命令，才结束本次双路电源自动切换过程。以避免了两个不符合同期条件的电源冲击合闸。保护了电路及相关的电器设备。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (7)

1.一种双路电源自动转换开关控制器，其特征在于，包括模拟量采集单元、信号转换处理单元、同期模块、双路电源自动转换模块、主控制器和驱动输出控制模块；

其中，所述模拟量采集单元用于采集第一***电源的第一电压信号和第一电流信号，采集第二***电源的第二电压信号和第二电流信号；

所述信号转换处理单元用于获取所述第一电压信号和所述第一电流信号并根据所述第一电压信号、所述第一电流信号生成第一频率信号和第一相角信号，获取所述第二电压信号和所述第二电流信号并根据所述第二电压信号、所述第二电流信号生成第二频率信号和第二相角信号；

所述同期模块用于根据第一电压信号和第二电压信号计算电压差，根据第一相角信号和第二相角信号计算相角差以及根据第一频率信号和第二频率信号计算频率差，并根据所述电压差、相角差以及频率差判断是否满足同期合闸条件，若满足合闸条件，则通过主控制器发出合闸命令，否则发出报警信号；

所述双路电源自动转换模块用于采集第一***电源和第二***电源的开关信号；

所述主控制器根据所述开关信号通过所述开关信号控制驱动输出控制模块进行合闸操作。

2.根据权利要求1所述的双路电源自动转换开关控制器，其特征在于，还包括电流互感器和电压互感器；

所述模拟量采集单元通过所述电流互感器和电压互感器采集第一***电源的第一电压信号和第一电流信号，采集第二***电源的第二电压信号和第二电流信号。

3.根据权利要求1所述的双路电源自动转换开关控制器，其特征在于，还包括智能仪表模块；

所述智能仪表模块用于根据所述第一电压信号和所述第一电流信号，计算第一有功功率、第一无功功率以及第一功率因数；根据所述第二电压信号和所述第二电流信号，计算第二有功功率、第二无功功率以及第二功率因数。

4.根据权利要求3所述的双路电源自动转换开关控制器，其特征在于，还包括HMI界面；

所述HMI界面用于显示所述第一电压信号、所述第一电流信号、所述第二电压信号、所述第二电流信号、所述第一有功功率、所述第一无功功率、所述第一功率因数、第二有功功率、第二无功功率以及第二功率因数。

5.根据权利要求1所述的双路电源自动转换开关控制器，其特征在于，还包括电池和时钟电路；所述时钟电路连接所述主控制器；所述电池连接所述时钟电路，所述电池用于给所述时钟电路供电；

所述时钟电路用于指示时间。

6.根据权利要求1所述的双路电源自动转换开关控制器，其特征在于，还包括温度传感器；所述温度传感器连接所述模拟量采集单元；所述温度传感器用于采集温度。

7.一种权利要求1至6任一项所述的双路电源自动转换开关控制器的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：采集第一***电源的第一电压信号和第一电流信号，采集第二***电源的第二电压信号和第二电流信号；

步骤2：根据所述第一电压信号、所述第一电流信号生成第一频率信号和第一相角信号，获取所述第二电压信号和所述第二电流信号并根据所述第二电压信号、所述第二电流信号生成第二频率信号和第二相角信号；

步骤3：根据第一电压信号和第二电压信号计算电压差，根据第一相角信号和第二相角信号计算相角差以及根据第一频率信号和第二频率信号计算频率差，并根据所述电压差、相角差以及频率差判断是否满足同期合闸条件，若满足合闸条件，则通过主控制器发出合闸命令，否则发出报警信号，并重复执行步骤1至3；

步骤4：所述开关信号控制驱动输出控制模块根据所述合闸命令进行合闸操作。