CN101162850A - 双电源自动转换开关的控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种双电源自动转换开关的控制装置，包括控制装置电源电路及参考电压电路、电压采集电路、电压整定和电压比较电路、延时整定和定时电路、继电器驱动电路、电源状态显示电路。整个控制装置通过优化的模拟电路实现了双电源自动转换的逻辑控制功能。能够在常用电源发生过压或欠压故障时候，根据用户设定的延时时间，发出动作指令，通过执行机构将电源切换到备用电源。通过比较输出反馈电路解决了当常用电压在过压欠压临界点波动时，输出继电器的波动问题。同时用户可以根据现场使用情况，进行过压、欠压、过压延时以及欠压延时的整定。能够完全满足现场的双电源自动切换的各种需求。
Description
技术领域
本发明涉及一种双电源自动转换开关的控制装置，属于低压电器技术领域。
背景技术
随着社会生产的发展，许多行业和部门对供电的可靠性都有了非常高的要求。为了保证供电的连续性，一些重要的符合都应采用双电源供电，作为电能切换的必备器件，双电源自动转换开关电器的应用需求越来越广泛，技术性能要求也越来越高。
双电源自动转换开关从结构上看，可以由不同的构成方式。可以由2台接触器拼装，也可以由2台断路器组成。相应的其控制方式也有不同的类型。双电源自动转换开关的控制装置发展大致分为三个阶段。第一阶段主要是采用低压分立器件组成的传统转换控制系统，缺点是体积大，施工接线较为复杂，可靠性差；第二阶段是采用模拟电路设计的产品，解决了分立器件的大部分缺点，但是大多功能不能完全满足现场应用的要求，应用上受到一定的限制；第三阶段是基于数字电路为基础的控制器，其功能较为完备，但线路复杂，成本较高，制造工艺较为复杂，且抗干扰性较差。目前三个阶段的技术共存于市场，给设计应用选型带来很多不便。
申请号为“200610130086.5”的发明专利公开了一种双电源自动转换开关的控制装置，该发明采用两片型号为4013的双主从D触发器和一片型号为4001的2输入与非门连接，实现双电源自动转换开关的逻辑控制功能。该发明结构简单，价格低。但是只能对常用电源和备用电源的电源有无进行检测实现切换，而不能根据电源的质量进行切换。实际应用中，经常出现常用电源电压过高或者过低，不能正常供电，但是双电源切换装置却不能切换到备用电源。
专利号为“200420011262.X”的实用新型专利，公开了一种具有缺相保护的单负载一双电源切换控制器。该实用新型专利公开的控制器具有对三相供电电源的缺相检测及保护切换功能，在正常电源发生故障时能自动切换到备用电源继续对负载供电；在电源恢复正常后能自动进行反切换。能够满足低压供电系统对双电源切换的技术要求。
但是由于该控制器是通过采用大量的中间继电器等元器件构成，体积较大，接线烦锁、可靠性低，推广使用受到一定限制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双电源自动转换开关的控制装置，该装置具有对三相常用电源的检测功能，并能根据用户的设定，当常用电源故障时能自动延时或瞬间切换到备用电源继续对负载供电，在常用电源回复正常后能自动进行切换。
为达到上述目的，本发明的技术方案是：该双电源自动转换开关的控制装置，包括控制装置电源电路及参考电压电路、电压采集电路、电压整定和电压比较电路、延时整定和定时电路、继电器驱动电路、电源状态显示电路。
所述的电源电路及参考电压电路，将常用电源的任两相相电压作为输入，通过交流变压器至、整流桥和稳压芯片将380V交流电压整流为直流9V，为整个控制装置提供电源，参考电压电路将直流9V电源转换为3V的参考电压，为电压比较电路提供比较基准电压。
所述的电压采集电路，将常用电源的三相电压，经过整流滤波转换为直流电压，用来监视常用电源的状态，并根据电源的故障状况进行切换。
所述的电压整定和电压比较电路，通过两个电位器进行过压和欠压的动作值整定，然后将采集的电压与整定电压比较，并将比较结果处理后输出控制定时器和继电器；当输入信号变化使比较器翻转，比较器输出就会反馈到基准回路里，控制两个起开关作用的三极管，通过变化施加在比较器基准端的电压，从而改变过压/欠压比较器的阀值，使比较器的翻转点发生偏移，形成了不同于一般的具有较大回差的比较器电路，解决了电源电压波动造成的控制装置输出不稳定难题；
所述的延时整定和定时电路，包含过压延时整定电位器、欠压延时整定电位器和一个556双定时器。当发生过压和欠压故障时，555定时器开始计时，并根据过压和欠压整定的延时时间发出动作信号，驱动继电器；
所述的继电器驱动电路，包含三极管驱动、续流二极管以及继电器。能够根据常用电源的状态以及用户整定情况进行动作，驱动执行机构进行电源切换。
所述的电源状态显示电路，能够通过发光二极管显示常用电源是否有电，并且能够指示电源是否过压、是否欠压。
本发明的有益效果：整个控制装置通过优化的模拟电路实现了双电源自动转换的逻辑控制功能。能够在常用电源发生过压或欠压故障时候，根据用户设定的延时时间，发出动作指令，通过执行机构将电源切换到备用电源。通过优化的结构设计，使得体积较小，外形美观，界面友好。整个控制装置选择通用的元器件，成本较低、加工工艺简单，使用方便，可靠性较高。具有一定的经济效益和社会效益。
下面结合附图和实施例对本发明作比较详细的说明。
附图说明
图1为本发明的双电源自动转换开关的控制装置的结构框图；
图2为本发明的双电源自动转换开关的控制装置的电源电路及参考电压电路具体线路图；
图3为本发明的双电源自动转换开关的控制装置的电压采集电路具体线路图；
图4为本发明的双电源自动转换开关的控制装置的电压整定和比较电路具体线路图；
图5为本发明的双电源自动转换开关的控制装置的延时整定和定时电路具体线路图；
图6为本发明的双电源自动转换开关的控制装置的继电器驱动电路具体线路图；
图7为本发明的双电源的控制转换开关的断相保护电路具体线路图；
图8为本发明的双电源自动转换开关的控制装置的应用实例电路图。
具体实施方式
参照图1，这是本发明双电源自动转换开关的控制装置的结构框图。
如图所示，整个控制装置对外的接口输入为常用电源的输入端，输出为常用电源和备用电源的控制端，与用户的接口有电压整定，包括过压、欠压，延时整定，包括过压延时、欠压延时。
控制装置首先对接入的常用电源进行整流滤波得到工作电源和参考电源，并对常用电源进行处理后得到电压采集信号和断相信号，然后与电压整定信号和延时整定信号一起进行逻辑处理，通过驱动电路驱动继电器来控制常用电源和备用电源的切换。
参照图2，这是双电源自动转换开关的控制装置的电源电路及参考电压电路具体线路图。
如图所示，控制装置的电源取自常用电源的任意两相，正常工作电压为AC380V，然后通过一个工频变压器，将电压降低，再通过整流桥变为直流，通过一个电解电容进行滤波，得到一个低压的直流电源。再通过一个LM317稳压器得到一个12V的稳压电源，为系统的工作电源。最后通过一个参考电压芯片U4，得到一个3V的参考电压，用来与电压设定进行比较。
参照图3，这是本发明的双电源自动转换开关的控制装置的电压采集电路具体线路图。
如图所示，常用电源的三相电压经过限流电阻，通过6个二极管构成一个整流电路。其输出通过电解电容C2的滤波得到三相交流电压对应的直流电压，再通过一个由R4和R5构成的电阻分压电路得到一个常用电源的工作电压对应值。
参照图4，这是本发明的双电源自动转换开关的控制装置的电压整定和比较电路具体线路图。
如图所示，当工作电压正常，没有超过用户整定的过压设定值，也没有低于用户整定的欠压设定值时，Vwork＜Vovset，运算放大器IC1A输出为低电平，IC1B输出为高电平，过压指示灯灭；Vwork＞Vlvset，运算放大器IC1C输出低电平，IC1D输出为高电平，欠压指示灯灭；通过运算放大器的反馈，Q3截至，Q4导通，R57串入电压整定电路。
当工作电压过压时，常用电源的电压超过了用户设定的过压整定值，Vwork＞Vovset，Vwork＞Vlvset，IC1A输出为高电平，IC1B输出为低电平，过压指示灯亮，并将过压信号分为高低电平两路送出；IC1C输出低电平，IC1D输出高电平，欠压指示灯灭；Q3和Q4均截至，将电阻R57和R58均传入到整定回路，Vovset和Vlvset均降低，确保了Vwork＞Vovset，消除了因为工作电压在过压临界点波动造成的控制装置抖动的难题。
当工作电压欠压时，常用电源的电压低于用户设定的欠压整定值，Vwork＜Vlvset，Vwork＜Vovset，IC1A输出低电平，IC1C输出高电平，IC1B输出高电平，IC1D输出低电平，欠压指示灯亮，过压指示灯灭；IC1C和IC1D将欠压的检测信号分别以高电平和低电平送出；Q3和Q4均导通，R57和R58均被短路，电压整定回路的电阻减少，电流加大，Vovset和Vlvset均抬高，保证了Vwork＜Vlvset，Vwork＜Vovset，消除了因为工作电压在欠压临界点波动造成的控制装置抖动的难题。
参照图5为本发明的双电源自动转换开关的控制装置的延时整定和定时电路具体线路图。
如图所示，当常用电源发生过压故障或者欠压故障时候，其低电平信号会送到与门U1A，U1A输出低电平，Q1导通，U2定时器开始工作计时，定时器的两个触发端分别与过压延时整定和欠压延时整定相连。用户可以根据现场应用通过电位器RP4和RP3对过压延时和欠压延时进行整定，当过压延时时间到时，通过芯片U2的10UT引脚输出一个高电平信号，当欠压延时到时，通过芯片U2的20UT引脚输出一个高电平信号。
参照图6，为本发明的双电源自动转换开关的控制装置的继电器驱动电路具体线路图。
如图所示，其中继电器的常闭触点71、72接备用电源的驱动电路、常开触点73、74接常用电源的驱动电路。当断相未发生时，断相信号为常闭。
当常用电源正常时，过压信号和过压延时信号为低电平，欠压和欠压延时信号也为低电平，与门U1B和U1C输出均为低，Q2导通，常用电源指示灯亮，继电器吸合，常闭触点71、72断开，备用电源切除，常开触点73、74闭合，常用电源接入，系统正常工作。
当常用电源发生过压时，并且过压延时时间到，U1C输出为高电平，Q2截至，继电器释放，73、74断开，常用电源切除，71、72闭合，备用电源接入，常用电源指示灯灭，系统转为备用电源工作。
当常用电源发生欠压时，并且欠压延时时间到，U1B输出为高电平，Q2截至，继电器释放，73、74断开，常用电源切除，71、72闭合，备用电源接入，常用电源指示灯灭，系统转为备用电源工作。
当常用电源无电时，系统没有工作电源，继电器释放，71、72闭合，73、74断开，备用电源接入，系统转入备用电源工作。
当常用电源恢复正常时，Q2导通，继电器吸合，常用电源指示灯亮，常用电源投入工作，系统正常工作。
参照图7，为本发明的双电源自动转换开关的控制装置的断相保电路具体线路图。
控制装置的断相保护机理如下：
当常用电源三相正常时，图中Re两端有直流电压，驱动光耦隔离导通，送出一个常闭信号，控制装置正常工作。
当常用电源的L1或者L2断相时，控制装置没有工作电源，继电器释放，备用电源投入运行。
当常用电源的L3相断相时，通过限流电阻的选配，Re两端的电压较低，不能驱动光耦导通，输出为一个常开信号，由图6可知，三极管Q2不能导通，继电器释放，切换到备用电源，从而起到一个断相保护的作用。
如图8所示，为本发明的双电源自动转换开关的控制装置的应用实例电路图。
如图所示，控制装置与两台控制与保护开关CPS一起构成了一台双电源自动转换开关。常用电源的三相电压输入L1、L2、L3分别接入控制装置VAC3，控制装置的常闭触点71、72与备用电源的控制与保护开关KBOSL串连，同时串入了常用电源的控制与保护开关的常闭触点31、32，用来实现了对备用电源的控制和与常用电源的电气连锁；控制装置的常开触点73、74与常用电源的控制与保护开关的控制端串连，同时串入了备用电源的常闭触点，用来实现对常用电源的控制和与备用电源的连锁。
两台控制与保护开关之间增加一个机械连锁，再将两台控制与保护开关的输出连在一起，这样就构成了一台双电源自动转换开关，控制装置可以根据常用电源的状况，通过控制两台控制与保护开关，来实现常用电源与备用电源的切换功能。
虽然本发明已参照上述的实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员，应当认识到以上的实施例仅是用来说明本发明，应理解其中可作各种变化和修改而在广义上没有脱离本发明，所以并非作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述的实施例的变化、变形都将落入本发明权利要求的保护范围。
Claims (7)
1.一种双电源自动转换开关的控制装置，包括两片型号为4013的双主从D触发器和一片型号为4001的2输入与非门连接构成的装置，其特征在于：本控制装置包括电源电路及参考电压电路、电压采集电路、电压整定和电压比较电路、延时整定和定时电路、继电器驱动电路、电源状态显示电路；
上述电路信号传递，首先对接入的常用电源进行整流波得到工作电源和参考电源，并对常用电源进行处理后得到电压采集信号和断相信号，然后与电压整定信号和延时整定信号一起进行逻辑处理，通过驱动电路驱动继电器来控制常用电源和备用电源的切换。
2.如权利要求1所述的双电源自动转换开关的控制装置，其特征在于：所述的电源电路及参考电压电路，电源取自常用电源的任意两相，将工作电压降压、整流，变为直流，再通过滤波，得到直流电源，再通过一个LM317稳压器得到一个12V的稳压电源，最后通过一个参考电压芯片U4，得到一个3V的参考电压，用来与电压设定进行比较。
3.如权利要求1所述的双电源自动转换开关的控制装置，其特征在于：所述的电压采集电路，将三相电压经过限流电阻，通过6个二极管构成一个整流电路，其输出通过电解电容C2的滤波得到三相交流电压对应的直流电压，再通过一个由R4和R5构成的电阻分压电路得到一个常用电源的工作电压对应值。
4.如权利要求1所述的双电源自动转换开关的控制装置，其特征在于：所述的电压整定和电压比较电路，包含过压延时整定电位器、欠压延时整定电位器和一个556双定时器，当发生过压和欠压故障时，556定时器开始计时，并根据过压和欠压整定的延时时间发出动作信号，驱动继电器；比较器输出就会反馈到基准回路里，控制三极管，改变施加在比较器基准端的电压，从而改变过压/欠压比较器的阀值，使比较器的翻转点发生偏移，形成具有较大回差的比较器电路。
5.如权利要求1所述的双电源自动转换开关的控制装置，其特征在于：所述的继电器驱动电路，包含三极管驱动、续流二极管以及继电器，根据常用电源的状态以及用户整定情况进行动作，驱动执行机构进行电源切换。
6.如权利要求1所述的双电源自动转换开关的控制装置，其特征在于：所述的延时整定和定时电路，包含过压延时整定电位器、欠压延时整定电位器和一个555定时器，当发生过压和欠压故障时，555定时器开始计时，并根据过压和欠压整定的延时时间发出动作信号，驱动继电器。
7.如权利要求1所述的双电源自动转换开关的控制装置，其特征在于：所述的电源状态显示电路，通过发光二极管显示常用电源是否有电，并且能够指示电源是否过压、是否欠压。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20080416 |