劉維峰

（國(guó)家新聞出版廣電總局五八二臺(tái)，北京100050）

智能型雙電源自動(dòng)切換裝置設(shè)計(jì)探析

劉維峰

（國(guó)家新聞出版廣電總局五八二臺(tái)，北京100050）

隨著科技的快速發(fā)展和社會(huì)的不斷進(jìn)步，人們的生產(chǎn)、生活對(duì)于供電可靠性提出了更高的要求，越來(lái)越多的新型電子設(shè)備被應(yīng)用到電力系統(tǒng)中。智能型雙電源自動(dòng)切換裝置是一種新型的供電處理裝置，在電力系統(tǒng)的供電環(huán)節(jié)發(fā)揮著重要作用。簡(jiǎn)單分析了智能型雙電源自動(dòng)切換裝置的的結(jié)構(gòu)及工作原理，并對(duì)其硬件和軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行了探究。

智能；雙電源自動(dòng)切換；設(shè)計(jì)

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.08.053

1 引言

廣播發(fā)射臺(tái)發(fā)射機(jī)房、信息機(jī)房和電力部門(mén)通常利用檢修時(shí)間同時(shí)進(jìn)行檢修，雖然技術(shù)用電為雙路或多路供電，但當(dāng)對(duì)機(jī)房配電柜進(jìn)行檢修時(shí)，由于照明UPS的續(xù)航導(dǎo)致機(jī)房照明的斷電會(huì)給機(jī)房正常工作帶來(lái)不便。引入非技術(shù)用電電源通過(guò)雙電源自動(dòng)切換裝置即可以較小地改動(dòng)實(shí)現(xiàn)機(jī)房照明供電的連續(xù)性。同時(shí)雙電源自動(dòng)切換裝置也可以用于計(jì)算機(jī)等單電源設(shè)備，有效避免UPS或單路電源故障。

雙電源自動(dòng)切換裝置主要用于主電源與備用電源之間的切換操作，提高了供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，為各項(xiàng)生產(chǎn)活動(dòng)的順利進(jìn)行提供了可靠保障。[1]傳統(tǒng)的雙電源自動(dòng)切換裝置一般主要包括繼電器、接觸器、刀開(kāi)關(guān)幾部分，自動(dòng)化程度較低，缺少欠壓、過(guò)壓等保護(hù)功能。智能型雙電源自動(dòng)切換裝置相對(duì)于傳統(tǒng)的雙電源自動(dòng)切換裝置，具有十分明顯的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)科學(xué)合理的硬件和軟件設(shè)計(jì)，提高了裝置動(dòng)作的實(shí)時(shí)性、可靠性，保障了電源供應(yīng)的連續(xù)性，避免了意外斷電故障造成的損失。

2 智能型雙電源自動(dòng)切換裝置簡(jiǎn)析

2.1 裝置結(jié)構(gòu)

智能型雙電源自動(dòng)切換裝置主要包括本體和智能開(kāi)關(guān)控制器，本體一般由斷路器、保護(hù)熔斷器、機(jī)械連鎖機(jī)構(gòu)幾部分構(gòu)成，其中斷路器具有一定的電動(dòng)操作結(jié)構(gòu)。通常來(lái)說(shuō)，在斷路器之間安裝機(jī)械連鎖機(jī)構(gòu)，通過(guò)機(jī)電雙重保護(hù)來(lái)避免幾臺(tái)斷路器同時(shí)處于合閘狀態(tài)的發(fā)生，從而保證該裝置的安全切換，確保安全供電[2]。

2.2 工作原理

智能型雙電源自動(dòng)切換裝置的工作原理主要是將單片機(jī)作為核心處理機(jī)構(gòu)，對(duì)主、備用電源的電壓、相位、頻率等進(jìn)行科學(xué)化檢測(cè)。當(dāng)主電源發(fā)生欠壓、過(guò)壓、缺相等電路故障時(shí)，該裝置對(duì)相應(yīng)的切換開(kāi)關(guān)進(jìn)行自動(dòng)化控制，將供電系統(tǒng)切換到備用電源一端，減少了故障時(shí)間，從而保障供電的可靠性。

3 智能型雙電源自動(dòng)切換裝置設(shè)計(jì)

3.1 硬件電路設(shè)計(jì)

智能型雙電源自動(dòng)切換裝置的硬件電路設(shè)計(jì)主要可以分為以下幾個(gè)部分：

（1）頻率檢測(cè)電路，該電路主要對(duì)相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并輸送給單片機(jī)，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比較，從而判斷電源頻率是否發(fā)生故障。頻率檢測(cè)電路一般包括光耦元件、施密特觸發(fā)器兩部分，其工作原理是從電網(wǎng)中任意選擇一相交流電，通過(guò)變壓器進(jìn)行變換降壓，之后利用光耦元件將其轉(zhuǎn)換成同頻率的方波信號(hào)，最后借助施密特觸發(fā)器對(duì)方形信號(hào)進(jìn)行規(guī)整后傳輸給單片機(jī)實(shí)施測(cè)量。[3]

（2）電壓信號(hào)采集電路，單片機(jī)通常只能對(duì)單極性電壓進(jìn)行檢測(cè)，且檢測(cè)范圍為0～5V，因此相應(yīng)的交流電壓必須經(jīng)過(guò)有效變換才能夠?qū)嵤z測(cè)。一般來(lái)說(shuō)，12V的電源需要通過(guò)光耦元件進(jìn)行耦合，再通過(guò)電位器進(jìn)行分壓、分流，之后經(jīng)過(guò)33uF電容進(jìn)行濾波，在不發(fā)生故障的條件下電源被轉(zhuǎn)變?yōu)?～6V的電壓信號(hào)，傳送到控制板進(jìn)行電壓比較。

（3）過(guò)電壓、欠電壓比較電路，對(duì)常用的過(guò)電壓比較電路進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)，一般電壓信號(hào)采集電路會(huì)對(duì)A、B、C三相電路的電壓信號(hào)進(jìn)行采集處理，之后將采樣處理后的電壓信號(hào)傳送給過(guò)電壓比較電路，過(guò)電壓比較電路對(duì)這些電壓信號(hào)進(jìn)行分析比較，判斷A、B、C三相電源是否發(fā)生過(guò)電壓故障或者欠電壓故障。

（4）缺相檢測(cè)電路，該電路主要是當(dāng)電源出現(xiàn)缺相問(wèn)題時(shí)，將故障信息發(fā)送給單片機(jī)。交流信號(hào)需要經(jīng)過(guò)整流濾波處理變成直流信號(hào)，將直流信號(hào)用到驅(qū)動(dòng)光耦元件的操作中，若果三相電源運(yùn)行正常，該光耦元件就會(huì)被導(dǎo)通，同時(shí)點(diǎn)亮LED燈；若出現(xiàn)缺相問(wèn)題，三級(jí)導(dǎo)管被導(dǎo)通，缺相信號(hào)以低電平的方式傳輸給單片機(jī)，完成缺相檢測(cè)。

3.2 軟件設(shè)計(jì)分析

從專(zhuān)業(yè)化角度分析，智能型雙電源自動(dòng)切換裝置主要利用C語(yǔ)言進(jìn)行程序的編寫(xiě)，同時(shí)在軟件設(shè)計(jì)的過(guò)程中需要以模塊化的設(shè)計(jì)理念為重要指導(dǎo)，該裝置的軟件設(shè)計(jì)中主要涉及系統(tǒng)初始化模塊、I/0模塊、A/D采集模塊、CCP頻率測(cè)量模塊、報(bào)警顯示模塊等，通過(guò)模塊化的設(shè)計(jì)體系，使得程序的編寫(xiě)更加清晰，降低了一定的難度，有利于提高程序設(shè)計(jì)、調(diào)試、維護(hù)工作的效率。從監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)角度分析，為了提高設(shè)備數(shù)據(jù)分析、交換、處理的工作效率，可以利用上位機(jī)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控管理的智能化、科學(xué)化，通過(guò)采用C#語(yǔ)言進(jìn)行編程設(shè)計(jì)，開(kāi)發(fā)出監(jiān)控軟件的應(yīng)用功能，從而提高運(yùn)行環(huán)境的專(zhuān)業(yè)化水平。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，智能型雙電源自動(dòng)切換裝置是一種重要的供電控制設(shè)備，通過(guò)自動(dòng)化、智能化的系統(tǒng)，保障了供電的可靠性，為人們的生產(chǎn)、生活用電減少了不必要的停電故障。隨著科技的不斷發(fā)展，智能型雙電源自動(dòng)切換裝置的硬件和軟件設(shè)計(jì)逐步得到完善，并將發(fā)揮更大的實(shí)踐應(yīng)用價(jià)值，值得相關(guān)部門(mén)進(jìn)行深入的研究和應(yīng)用。

【1】陳瑩，彭毅，晏傳銀.智能型雙電源自動(dòng)切換裝置設(shè)計(jì)問(wèn)題探析[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2016(8):6.

【2】李克儉，馮梅崗.智能型雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置的設(shè)計(jì)[J].電工電氣，2012(2):23-25+28.

【3】許東岳.智能型雙電源自動(dòng)切換裝置設(shè)計(jì)[J].淮南職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2012(4):15-18.

Intelligent Design of Dual Power Automatic Switching Device

LIU Wei-feng

(Station 582 of State Administration of Press,Publication,Radio,Film and Television,Beijing100050,China)

With the rapid development of technology and the progress of society,people's production and life have a higher demand for reliability of power. More and more new electronic equipment is applied to the power system.Intelligent dual power automatic switching device is a new type of power supply processing unit,and plays an important role in the power supply system.The paper makesa simple analysis of the intelligent dual-supply automatic switching devices of the structure and working principle,and exploredits hardware and software design.

intelligent;automatic dual-power switch;design

TN98

A

1007-9467（2016）08-0098-02

2016-07-28

劉維峰（1981～），男，北京人，高級(jí)工程師，從事電子信息技術(shù)研究。