智能雙電源切換的控制原理和應用

摘 要:本文通過對智能轉換雙電源裝置的工作原理及控制技術進行分析，設計了相應的硬件電路及PLC控制程序，實現了基于PLC技術的雙電源裝置的智能轉換。

關鍵詞:雙負載—雙電源 自動切換 PLC控制

中圖分類號:TN86文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)04(b)-0122-02

1 智能雙電源切換的技術方案

本文所述的雙負載—雙電源自動切換的PLC控制，用PLC控制程序取代繼電器邏輯控制電路，其具有對三相供電電源的缺相檢測及保護切換功能，在電源恢復正常后能自動進行反切換，當發生故障和恢復正常時能分別發出兩種區別明顯的報警和提示音響。雙負載—雙電源自動切換的PLC控制，其缺相保護主要采取的技術方案是:設置有三相缺相檢測信號回路，該三相缺相檢測信號回路直接取自于三相電源的主回路，即用中間繼電器KA1-KA3和KA4-KA6，分別接于電源主回路U1和U2的A相、B相和C相單相回路中，KA1-KA3和KA4-KA6的常開觸點分別作為PLC的輸入信號，即作為編制PLC的U1和U2三相缺相檢測邏輯控制程序時的輸入條件。具有缺相保護的雙負載—雙電源自動切換控制，不僅具有缺相保護，同時還具有短路和過載保護、失壓保護等功能;能自動進行缺相檢測、三相電流顯示，某一路供電電源發生故障時能自動切換到另一路電源繼續對負載供電，并發出聲光報警;在電源恢復正常后能自動進行反切換;在發生故障和恢復正常時能分別發出兩種區別明顯的報警和提示音響效果。它克服了現有中低檔雙電源切換控制系統的沒有缺相保護，不能自動進行反切換，以及故障和恢復正常時使用單一的音響提示等缺陷。本控制系統具有功能完備、性能可靠、電路構造簡單、制造成本低廉等特點。

2 智能雙電源切換的主電路控制

具有缺相保護的雙負載—雙電源自動切換控制電路，如圖1所示。其中包括主回路和三相缺相檢測采樣信號回路。主回路的輸入有兩路供電電源U1和U2，其輸出有兩路負載W1和W2。電源U1主回路通過交流接觸器KM1的主觸點閉合與其負載W1相聯接;電源U2主回路通過交流接觸器KM2的主觸點閉合與其負載W2相聯接;在控制電路的控制下，某一電源發生故障時，其交流接觸器先失電斷開，使其負載脫離故障電源回路，通過交流接觸器KM3的主觸點閉合導通聯絡回路，將接于故障回路的負載自動切換到另一正常電源繼續供電。電源U1和U2主回路輸入端的自動開關QF1和QF2的主要作用是過載保護及短路保護;兩路三相電源的主回路中每一相均有電流表指示各相電流的狀況，以配合控制電路的缺相檢測。三相缺相檢測采樣信號回路，其缺相檢測信號直接取自于三相電源的主回路，即用中間繼電器KA1～KA3KA4～KA6分別接于電源主回路U1和U2的A相、B相和C相的單相回路中，KA1～KA3和KA4～KA6的常開觸點分別作為U1和U2的三相缺相檢測的開關量采樣信號，作用于PLC的輸入端。考慮到PLC繼電器輸出點的負載能力，通過接觸器KM01～KM03來驅動大電流接觸器KM1～KM3。

對于三相電源U1的A相、B相和C相的缺相檢測，各采用一個中間繼電器KA1、KA2和KA3，分別接于電源U1主回路的A相、B相和C相并與零線N構成的單相回路，形成A1、B1和C1三相的缺相檢測回路。KA1～KA3的常開觸點分別作為U1的三相缺相檢測的開關量采樣信號，作用于PLC的輸入端，作為編制PLC的U1三相缺相檢測邏輯控制程序時的輸入條件;同理，對于三相電源U2的A相、B相和C相的缺相檢測，也各采用一個中間繼電器KA4、KA5和KA6，分別接于電源U2主回路的A2相、B2相和C2相并與零線N構成的單相回路，形成A2、B2和C2三相的缺相檢測回路。KA4～KA6的常開觸點分別作為U2的三相缺相檢測的開關量采樣信號，作用于PLC的輸入端，作為編制PLC的U2三相缺相檢測邏輯控制程序時的輸入條件[5]。

3 用PLC實現智能雙電源的控制

3.1 PLC的硬件電路設計

PLC的輸入與輸出控制回路主接線圖，如圖3所示。

本控制系統共需10個輸入點，8個輸出點。可選用松下FP1系列的PLC的一個基本單元。編排PLC的I/O地址表，見表1。

3.2 PLC控制程序設計

PLC的梯形圖控制程序，如圖4所示。

三相缺相檢測采樣信號回路中，作為U1和U2的三相缺相檢測的開關量采樣信號的KA1-KA3和KA4-KA6，其常開觸點分別作用于PLC的輸入端的X0-X2，X3-X5。在PLC梯形圖程序中，輔助繼電器R1作為三相電源U1的三相缺相檢測，其接通條件為常開輸入X0，X1和X2的“與”邏輯;同理，內部中間繼電器R2作為三相電源U2的三相缺相檢測，其接通條件為常開輸入X3，X4和X5“與”邏輯。

在自動切換的控制過程中，PLC梯形圖程序中的輔助繼電器R1和R2分別控制交流接觸器KM1(Y0)和KM2(Y1)線圈的得失電狀態，分別直接反映出兩路三相電源U1和U2各自總的缺相狀況，即任一路三相電源U1或U2發生缺相時，KM1(Y0)或KM2(Y1)會立即失電，其常閉觸點閉合使交流接觸器KM3(Y2)控制線圈得電吸合，通過KM3的主觸點閉合導通聯絡回路，將接于故障回路的負載W1或W2自動切換到另一正常電源U2或U1繼續供電，從而實現缺相保護的自動切換。在自動反切換的控制過程中，輔助繼電器R1和R2的主要作用是:當故障排除后，三相電源U1或U2恢復正常供電時，R1(或R2)得電，其常閉觸點動作，R3復位，切斷KM3(Y2)，繼而使KM1(Y0)或KM1(Y1)復得電，從而自動反切換回電源U1對負載W1，電源U2對負載W2的正常供電的狀態。

控制電路采用電笛(或蜂鳴器)作為報警音響(同時配以紅色信號燈)，而恢復正常時采用電鈴HA作為提示音響。能分別控制發出兩種區別明顯的報警和提示音響效果。

如圖4所示。

參考文獻

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[4]Christensen JH.Basic Functions.Control and Instrumentation.2001: 66-69.

[5]唐志平.供配電技術.北京:電子工業出版社，2005:161-168.

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