智能型雙電源自動(dòng)切換裝置設(shè)計(jì)問題探析

陳瑩　彭毅　晏傳銀

摘 要：近年來，隨著現(xiàn)代化社會(huì)發(fā)展水平的不斷提升以及科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步發(fā)展，供電的可靠性要求日益提升，越來越多的新型設(shè)備已經(jīng)逐漸投入到相應(yīng)的供電系統(tǒng)當(dāng)中。智能型雙電源自動(dòng)切換裝置作為一種新型的供電處理裝置，在實(shí)際工作過程中發(fā)揮著重要作用。本文就智能型雙電源自動(dòng)切換裝置的設(shè)計(jì)問題展開詳細(xì)論述。

關(guān)鍵詞：智能型；雙電源自動(dòng)切換；設(shè)計(jì)問題

中圖分類號(hào)：TM762 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

目前，智能型雙電源自動(dòng)切換裝置屬于實(shí)時(shí)性以及可靠性要求都相對(duì)較高的控制系統(tǒng)。在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，需要針對(duì)不間斷性的實(shí)時(shí)供電需求，采用采樣以及比較等工作原理與工作方法，制定科學(xué)化優(yōu)化方案，然后根據(jù)不同情況對(duì)電源故障狀況進(jìn)行準(zhǔn)確化的判斷以及快速切換，進(jìn)而有效完成主、備電源之間的快速轉(zhuǎn)換，確保供電連續(xù)性。

一、智能型雙電源自動(dòng)切換裝置結(jié)構(gòu)以及工作原理分析

（一）自動(dòng)切換裝置結(jié)構(gòu)分析

智能型雙電源自動(dòng)切換裝置主要是由本體與智能開關(guān)的專業(yè)化控制器組合而成的，具體來說，本體又由五臺(tái)存在電動(dòng)操作裝置的斷路器、保護(hù)熔斷器與機(jī)械聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)組成。一般情況下，機(jī)械聯(lián)鎖裝置會(huì)安裝到五臺(tái)斷路器之間，通過機(jī)電雙重保護(hù)來保證五臺(tái)斷路器不可以同時(shí)處在合閘狀態(tài)之下，進(jìn)而保證安全切換，實(shí)現(xiàn)供電安全。此外，智能化的開關(guān)控制器有著可編程、智能化以及數(shù)字化的特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化檢測(cè)，還具有數(shù)字通信以及LCD顯示特點(diǎn)。

（二）自動(dòng)切換裝置工作原理分析

從裝置工作原理上來看，主要是以單片機(jī)作為核心，然后對(duì)兩路的低壓供電電源包括常用以及備用電源的電壓、相位與頻率，實(shí)施科學(xué)化檢測(cè)。如果常用電源出現(xiàn)故障，例如出現(xiàn)過壓故障、欠壓故障以及缺相故障的時(shí)候，其裝置就會(huì)自動(dòng)化控制相應(yīng)的切換開關(guān)，并切換到所規(guī)定的備用電源上，有效縮短故障時(shí)間，保證供電穩(wěn)定。而且，在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，為了在一定程度上確保供電的可靠性，排除自動(dòng)工作模式之外，還需要添加手動(dòng)工作模式，便于在自動(dòng)模式存在故障的時(shí)候，采用人工方式來實(shí)施電源切換，有效增加其安全系數(shù)。

二、智能型雙電源自動(dòng)切換裝置問題分析

（一）切換裝置硬件電路設(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)需要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行闡述：第一，頻率檢測(cè)電路，該電路主要是借助頻率檢測(cè)電路來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集，然后送入單片機(jī)實(shí)施比較判斷，最終判斷出電源頻率存在的故障情況。通常情況下，檢測(cè)電路是由光耦元件與施密特觸發(fā)器兩種結(jié)構(gòu)組合而成的，具體的工作原理則是從電網(wǎng)中隨意選擇一相交流電，然后經(jīng)過變壓器進(jìn)行變換降壓之后，再借助光耦元件使其轉(zhuǎn)換為同頻率專業(yè)化方波信號(hào)，最后通過施密特觸發(fā)器把相應(yīng)的方波信號(hào)合理化規(guī)整之后送向單片機(jī)實(shí)施準(zhǔn)確化測(cè)量。第二，電壓信號(hào)的專業(yè)化采集電路。因單片機(jī)往往只可以對(duì)0～5V單極性電壓實(shí)施檢測(cè)，所以應(yīng)對(duì)交流電壓實(shí)施有效變換。12V的電源在經(jīng)過光耦耦合以及電位器進(jìn)行分壓與分流之后，再通過33uF電容濾波，最終使電源在無故障的條件之下形成3V～6V的電壓信號(hào)，之后送到控制板上實(shí)施電壓比較處理。當(dāng)電壓信號(hào)比3V低的時(shí)候可以表示為出現(xiàn)欠壓故障，而當(dāng)電壓信號(hào)比6V高的時(shí)候，則說明出現(xiàn)了過壓故障。第三，過電壓的標(biāo)準(zhǔn)化比較電路，根據(jù)常規(guī)的電壓比較電壓進(jìn)行研究分析，最為常見的A、B、C三相電源路在經(jīng)過專業(yè)化的電壓信息采集電路進(jìn)行有效采樣之后，就會(huì)送到過相應(yīng)的電壓比較器電路當(dāng)中實(shí)施判斷，并有效判定常用到的A、B、C電源有沒有存在過電壓現(xiàn)象。第四，缺相檢測(cè)電路。從專業(yè)化角度出發(fā)，缺相檢測(cè)電路主要功能在于電源出現(xiàn)缺相現(xiàn)象時(shí)，自動(dòng)向單片機(jī)發(fā)出一定的故障信號(hào)。其工作原理在于交流電在經(jīng)過整流濾波操作之后把所得到的直流電用到專業(yè)化的驅(qū)動(dòng)光耦元件當(dāng)中，如果三相電沒有發(fā)生異常情況，光耦元件就會(huì)導(dǎo)通，LED燈亮。如果任何的一相出現(xiàn)缺相現(xiàn)象，則三極管就會(huì)導(dǎo)通，進(jìn)而缺相信號(hào)會(huì)輸出相應(yīng)的低電平，最終單片機(jī)實(shí)現(xiàn)專業(yè)化的缺相檢測(cè)。

（二）切換裝置的軟件設(shè)計(jì)分析

從某種程度上講，智能型雙電源自動(dòng)切換裝置主要是借助C語(yǔ)言進(jìn)行編寫，而且在軟件設(shè)計(jì)過程中更加強(qiáng)調(diào)模塊化的設(shè)計(jì)理念，主要包括系統(tǒng)初始化模塊、報(bào)警顯示模塊、A/D采集模塊、I/O模塊以及CCP頻率測(cè)量的模塊，并借助模塊化有效降低程序的復(fù)雜化程度，最終實(shí)現(xiàn)程序設(shè)計(jì)工作、程序調(diào)試工作以及程序維護(hù)工作的簡(jiǎn)單化操作。從監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)角度出發(fā)，為了在一定程度上更好完成數(shù)據(jù)交互、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)據(jù)處理等工作，該裝置在設(shè)計(jì)上使用了上位機(jī)實(shí)施科學(xué)化監(jiān)控管理，而且上位機(jī)中所應(yīng)用的監(jiān)控軟件主要是借助C#語(yǔ)言進(jìn)行開發(fā)，具體的運(yùn)行環(huán)境也有專業(yè)化要求。此外，自動(dòng)化切換裝置的上機(jī)位以及下級(jí)傳輸數(shù)據(jù)往往會(huì)應(yīng)用COM口完成，其通訊波特率控制到9600bit/s。

結(jié)語(yǔ)

總而言之，智能型雙電源自動(dòng)切換裝置在供電控制中發(fā)揮著非常重要的作用，直接關(guān)系到用電設(shè)備的使用可靠性。從智能型雙電源自動(dòng)切換裝置設(shè)計(jì)角度出發(fā)，應(yīng)該綜合考慮其硬件設(shè)計(jì)以及軟件設(shè)計(jì)，硬件設(shè)計(jì)主要在電壓信號(hào)采樣方面、電源切換以及人機(jī)接口等方面進(jìn)行合理化設(shè)計(jì)。而軟件設(shè)計(jì)則需應(yīng)用模塊化編程理念來完成設(shè)計(jì)工作，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試驗(yàn)證，從根本上滿足個(gè)性化供電需求，并保證符合相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，使其更好的在實(shí)踐中得到應(yīng)用。

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