智能型雙電源自動切換裝置設計問題探析

陳瑩　彭毅　晏傳銀

摘 要：近年來，隨著現(xiàn)代化社會發(fā)展水平的不斷提升以及科學技術的進步發(fā)展，供電的可靠性要求日益提升，越來越多的新型設備已經(jīng)逐漸投入到相應的供電系統(tǒng)當中。智能型雙電源自動切換裝置作為一種新型的供電處理裝置，在實際工作過程中發(fā)揮著重要作用。本文就智能型雙電源自動切換裝置的設計問題展開詳細論述。

關鍵詞：智能型；雙電源自動切換；設計問題

中圖分類號：TM762 文獻標識碼：A

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

一、智能型雙電源自動切換裝置結構以及工作原理分析

（一）自動切換裝置結構分析

智能型雙電源自動切換裝置主要是由本體與智能開關的專業(yè)化控制器組合而成的，具體來說，本體又由五臺存在電動操作裝置的斷路器、保護熔斷器與機械聯(lián)鎖機構組成。一般情況下，機械聯(lián)鎖裝置會安裝到五臺斷路器之間，通過機電雙重保護來保證五臺斷路器不可以同時處在合閘狀態(tài)之下，進而保證安全切換，實現(xiàn)供電安全。此外，智能化的開關控制器有著可編程、智能化以及數(shù)字化的特點，能夠?qū)崿F(xiàn)自動化檢測，還具有數(shù)字通信以及LCD顯示特點。

（二）自動切換裝置工作原理分析

從裝置工作原理上來看，主要是以單片機作為核心，然后對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，實施科學化檢測。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候，其裝置就會自動化控制相應的切換開關，并切換到所規(guī)定的備用電源上，有效縮短故障時間，保證供電穩(wěn)定。而且，在實際設計過程中，為了在一定程度上確保供電的可靠性，排除自動工作模式之外，還需要添加手動工作模式，便于在自動模式存在故障的時候，采用人工方式來實施電源切換，有效增加其安全系數(shù)。

二、智能型雙電源自動切換裝置問題分析

（一）切換裝置硬件電路設計

智能型雙電源自動切換裝置的硬件電路設計需要從以下幾個方面進行闡述：第一，頻率檢測電路，該電路主要是借助頻率檢測電路來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集，然后送入單片機實施比較判斷，最終判斷出電源頻率存在的故障情況。通常情況下，檢測電路是由光耦元件與施密特觸發(fā)器兩種結構組合而成的，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，最后通過施密特觸發(fā)器把相應的方波信號合理化規(guī)整之后送向單片機實施準確化測量。第二，電壓信號的專業(yè)化采集電路。因單片機往往只可以對0～5V單極性電壓實施檢測，所以應對交流電壓實施有效變換。12V的電源在經(jīng)過光耦耦合以及電位器進行分壓與分流之后，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，之后送到控制板上實施電壓比較處理。當電壓信號比3V低的時候可以表示為出現(xiàn)欠壓故障，而當電壓信號比6V高的時候，則說明出現(xiàn)了過壓故障。第三，過電壓的標準化比較電路，根據(jù)常規(guī)的電壓比較電壓進行研究分析，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行有效采樣之后，就會送到過相應的電壓比較器電路當中實施判斷，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，缺相檢測電路。從專業(yè)化角度出發(fā)，缺相檢測電路主要功能在于電源出現(xiàn)缺相現(xiàn)象時，自動向單片機發(fā)出一定的故障信號。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)動光耦元件當中，如果三相電沒有發(fā)生異常情況，光耦元件就會導通，LED燈亮。如果任何的一相出現(xiàn)缺相現(xiàn)象，則三極管就會導通，進而缺相信號會輸出相應的低電平，最終單片機實現(xiàn)專業(yè)化的缺相檢測。

（二）切換裝置的軟件設計分析

從某種程度上講，智能型雙電源自動切換裝置主要是借助C語言進行編寫，而且在軟件設計過程中更加強調(diào)模塊化的設計理念，主要包括系統(tǒng)初始化模塊、報警顯示模塊、A/D采集模塊、I/O模塊以及CCP頻率測量的模塊，并借助模塊化有效降低程序的復雜化程度，最終實現(xiàn)程序設計工作、程序調(diào)試工作以及程序維護工作的簡單化操作。從監(jiān)控軟件設計角度出發(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，該裝置在設計上使用了上位機實施科學化監(jiān)控管理，而且上位機中所應用的監(jiān)控軟件主要是借助C#語言進行開發(fā)，具體的運行環(huán)境也有專業(yè)化要求。此外，自動化切換裝置的上機位以及下級傳輸數(shù)據(jù)往往會應用COM口完成，其通訊波特率控制到9600bit/s。

結語

總而言之，智能型雙電源自動切換裝置在供電控制中發(fā)揮著非常重要的作用，直接關系到用電設備的使用可靠性。從智能型雙電源自動切換裝置設計角度出發(fā)，應該綜合考慮其硬件設計以及軟件設計，硬件設計主要在電壓信號采樣方面、電源切換以及人機接口等方面進行合理化設計。而軟件設計則需應用模塊化編程理念來完成設計工作，并在此基礎上進行現(xiàn)場測試驗證，從根本上滿足個性化供電需求，并保證符合相關技術標準，使其更好的在實踐中得到應用。

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