一種雙電源智能控制器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種低壓電器，尤其涉及一種雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)的智能控制器。
【背景技術(shù)】
[0002]雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)是一種常用的低壓電器，常用于常用電源和備用電源之間的互相轉(zhuǎn)換，當(dāng)常用電源被監(jiān)測(cè)到出現(xiàn)偏差時(shí)雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)即自動(dòng)將負(fù)載從常用電源轉(zhuǎn)換到備用電源，如果常用電源恢復(fù)正常時(shí)，則自動(dòng)將負(fù)載返回到常用電源供電，以保證當(dāng)一路電源發(fā)生故障或停止供電時(shí)，另一路電源能迅速進(jìn)行切換，以確保負(fù)載回路正常供電。雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)的智能控制器擔(dān)負(fù)起對(duì)供電電源的故障信號(hào)檢測(cè)和實(shí)施轉(zhuǎn)換的執(zhí)行命令，隨著人們?cè)谏a(chǎn)及生活中對(duì)供電系統(tǒng)的可靠性要求越來越高，對(duì)雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)的功能設(shè)置越來越多，傳統(tǒng)雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)的智能控制器由于微處理器功能的限制，需要設(shè)置不少的硬件與之配合，同時(shí)對(duì)電源電壓的監(jiān)測(cè)精度亦不夠，容易產(chǎn)生轉(zhuǎn)換誤判，這些缺陷，嚴(yán)重影響了雙電源的工作可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服傳統(tǒng)技術(shù)的不足，提供一種功能強(qiáng)大，轉(zhuǎn)換精度高、工作性能穩(wěn)定的雙電源智能控制器。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種雙電源智能控制器，包括MCU中央處理器及與之相連的AC/DC交直流變換單元、常用電源和備用電源的電壓信號(hào)采集及處理單元、轉(zhuǎn)換控制單元，其特征是:所述MCU中央處理器選用freescale的K30DX64VLH7 32位Cotex_m4處理器。
[0005]進(jìn)一步設(shè)置，所述的AC/DC交直流變換單元采用二個(gè)電源變壓器分別取得常用電源和備用電源的線電壓信號(hào)經(jīng)降壓變換后輸出至半波整流電路、阻容濾波電路和穩(wěn)壓電路后輸出穩(wěn)定的直流電壓為所述智能控制器的有源電路提直流電源。
[0006]進(jìn)一步設(shè)置，所述的電壓信號(hào)采集及處理單元包括電壓信號(hào)采集單元和信號(hào)處理單元，所述的電壓信號(hào)采集單元采用4組相同的電路對(duì)常用電源和備用電源的二組線電壓信號(hào)進(jìn)行取樣，經(jīng)電流型電壓互感器隔離降壓輸出至所述的信號(hào)處理單元。
[0007]進(jìn)一步設(shè)置，所述的信號(hào)處理單元采用二階有源低通濾波電路，衰減測(cè)量頻帶范圍以外的干擾信號(hào)，對(duì)所需的常用電源和備用電源的二組線電壓信號(hào)進(jìn)行濾波后分別輸出到MCU中央處理器內(nèi)置的二個(gè)ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端和MCU中央處理器內(nèi)置的二個(gè)CMP比較器輸入端，用于電壓和頻率的測(cè)量。
[0008]進(jìn)一步設(shè)置，所述信號(hào)處理單元輸出的常用電源和備用電源的二組線電壓信號(hào)分別連接到MCU中央處理器內(nèi)置的二個(gè)ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端，所述ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器分別由常用電源和備用電源的PIT定時(shí)器觸發(fā)并開始轉(zhuǎn)換，兩路ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換完成后再分別觸發(fā)各自的DMA數(shù)據(jù)傳送控制器，DMA數(shù)據(jù)傳送控制器將ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換結(jié)果自動(dòng)傳輸?shù)礁髯詢?nèi)置的RAM存儲(chǔ)器，實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)電壓每周期的512點(diǎn)采樣，當(dāng)MCU中央處理器檢測(cè)到DMA數(shù)據(jù)傳送結(jié)束中斷請(qǐng)求后即對(duì)轉(zhuǎn)換結(jié)果進(jìn)行一次數(shù)據(jù)的平方計(jì)算并保存臨時(shí)的計(jì)算結(jié)果，當(dāng)檢測(cè)到半個(gè)周期采樣信號(hào)后即進(jìn)行對(duì)電源失壓轉(zhuǎn)換的判斷，以實(shí)現(xiàn)在最短的時(shí)間內(nèi)在電氣上完成對(duì)雙電源供電負(fù)載的電源轉(zhuǎn)換，當(dāng)完成一個(gè)電壓采樣周期后進(jìn)行一次有效值計(jì)算以準(zhǔn)確得出常用電源和備用電源取樣相電壓的有效值，并通過一種數(shù)學(xué)運(yùn)算，得出常用電源和備用電源各相電壓的有效值。
[0009]進(jìn)一步設(shè)置，所述信號(hào)處理單元輸出的常用電源和備用電源的二組線電壓信號(hào)分別連接到MCU中央處理器內(nèi)置的二個(gè)CMP比較器的同相輸入端，二個(gè)CMP比較器的反向輸入端連接到MCU中央處理器內(nèi)置的DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出端，內(nèi)置的二個(gè)CMP比較器輸出端連接到內(nèi)置的二個(gè)FTM定時(shí)計(jì)數(shù)器的輸入通道O和輸入通道I的輸入端，F(xiàn)TM定時(shí)計(jì)數(shù)器通過對(duì)CMP比較器的輸出進(jìn)行計(jì)數(shù)，然后至信號(hào)處理單元進(jìn)行運(yùn)算，從而得出電源的頻率信號(hào)并輸出到顯示單元，同時(shí)將該頻率信號(hào)也作為PIT采樣定時(shí)器的定時(shí)周期調(diào)節(jié)條件，控制MCU中央處理器常用電源和備用電源的ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器的采樣轉(zhuǎn)換周期。
[0010]進(jìn)一步設(shè)置，所述的MCU中央處理器具有頻率自適應(yīng)功能，從信號(hào)處理單元輸出的常用電源的頻率信號(hào)也作為PITO采樣定時(shí)器的定時(shí)周期調(diào)節(jié)條件，用于控制MCU中央處理器常用電源ADCO模數(shù)轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換周期。從信號(hào)處理單元輸出的備用電源的頻率信號(hào)也作為PITl采樣定時(shí)器的定時(shí)周期的調(diào)節(jié)條件，用于控制MCU中央處理器備用電源的ADCl模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換周期。實(shí)現(xiàn)對(duì)不同頻率的電壓信號(hào)每周期512點(diǎn)的采樣和有效值的計(jì)算，以完成50Hz或60Hz電源頻率下的各相電壓值的計(jì)算。
[0011]本發(fā)明雙電源智能控制器具有的有益效果是:由于在雙電源智能控制器中的MCU中央處理器使用了 K30DX64VLH7 32位CoteX-m4處理器，由于其內(nèi)置的ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度達(dá)到16位，使得本發(fā)明很好的解決了成本和精度的問題，同時(shí)本發(fā)明突出優(yōu)點(diǎn)是將MCU中央處理器內(nèi)置的ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器、DMA數(shù)據(jù)傳送控制器、CMP比較器在雙電源控制領(lǐng)域中進(jìn)行了創(chuàng)新性的應(yīng)用，比如在常用電源和備用電源的電壓采樣信號(hào)處理分別占用MCU中央處理器內(nèi)置的二個(gè)ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器，兩路ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換完成后再分別觸發(fā)各自的DMA數(shù)據(jù)傳送控制器，DMA數(shù)據(jù)傳送控制器將ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換結(jié)果自動(dòng)傳輸?shù)礁髯詢?nèi)置的RAM存儲(chǔ)器，并通過一種求和算法使之能夠完成逐周期512點(diǎn)的有效值運(yùn)算而得到常用電源和備用電源相電壓的有效值；經(jīng)信號(hào)處理單元輸出的常用電源和備用電源的電壓信號(hào)分別輸出到MCU中央處理器CMP內(nèi)置比較器的同相輸入端，CMP比較器的反向輸入端連接到MCU中央處理器內(nèi)置DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出端，CMP比較器的輸出端連接到內(nèi)置FTM定時(shí)計(jì)數(shù)器輸入通道，通過FTM定時(shí)計(jì)數(shù)器對(duì)CMP比較器的輸出進(jìn)行計(jì)數(shù)，從而得出常用電源和備用電源的頻率值，整個(gè)過程控制均由硬件自動(dòng)完成，由于在每個(gè)電壓周期進(jìn)行512點(diǎn)的高速采樣，可以將雙電源控制器的判定失壓故障縮短至半個(gè)周期，在電氣控制上實(shí)現(xiàn)了在最短的時(shí)間內(nèi)完成常用電源和備用電源的負(fù)載供電轉(zhuǎn)換，同時(shí)本發(fā)明所述的MCU中央處理器不需要增加其它外置電路，可以方便地實(shí)現(xiàn)頻率自適應(yīng)功能。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明原理方框圖；
[0013]圖2為圖1 MCU中央處理單元線路原理圖；
[0014]圖3為圖1 AC/DC交直流轉(zhuǎn)換單元線路原理圖；
[0015]圖4為圖1電壓采集變換單元的電壓采集單元線路原理圖；
[0016]圖5為圖1電壓采集變換單元的信號(hào)處理單元線路原理體；
[0017]圖6為圖1電壓信號(hào)采集輸出原理框圖；
[0018]圖7為頻率信號(hào)采集輸出原理框圖；
[0019]圖8為轉(zhuǎn)換控制單元備用電源的線路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]結(jié)合圖1?圖8，通過具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0021]一種雙電源智能控制器，如圖1、圖2所示，包括MCU中央處理器，與MCU中央處理器輸入端相連的常用電源和備用電源的電壓信號(hào)采集及處理單元、AC/DC交直流變換單元、轉(zhuǎn)換控制單元、按鍵輸入顯示單元、通訊模塊單元、消防聯(lián)動(dòng)控制單元和UG啟動(dòng)控制單元，所述的MCU中央處理器選用freescale的K30DX64VLH7 32位Cotex_m4處理器。
[0022]進(jìn)一步設(shè)置，所述AC/DC交直流變換單元如圖3所示，通過N A、Nb從常用電源端取得Uab線電壓經(jīng)壓敏電阻RV2浪涌電壓抑制，由變壓器T3降壓輸出，經(jīng)壓敏電阻RV5浪涌電壓抑制、D3、D4半波整流、電容濾波和由U2組成的穩(wěn)壓電路后，通過VCC、GND輸出穩(wěn)定的5V直流電壓為所述智能控制器的有源電路提供5V直流電源，通過EA、EB從備用電源端取得U ab線電壓經(jīng)壓敏電阻RV3浪涌電壓抑制，由變壓器T2降壓輸出，經(jīng)壓敏電阻RV4浪涌電壓抑制、DU D2半波整流、電容濾波和由U2組成的穩(wěn)壓電路后，通過VCC、GND輸出穩(wěn)定的5V直流電壓為所述智能控制器的有源電路提供5V直流電源，同時(shí)通過同樣的方法為所述智能控制器的有源電路提供各種穩(wěn)定的直流電壓電源。
[0023]進(jìn)一步設(shè)置，所述的信號(hào)采集變換單元包括電壓采集單元和信號(hào)處理單元，所述的電壓采集單元如圖4所示，它設(shè)置4組同樣的采樣電路，通過U in-Na、Uin-Nb從常用電源端取得Uab線電壓信號(hào)，經(jīng)一系列電阻限流后輸入電流型電壓互感器Tl，由電流型電壓互感器Tl降壓輸出所需電壓信號(hào)經(jīng)由穩(wěn)壓管TVSl組成的限值保護(hù)電路后輸出Uab線電壓信號(hào)至所述的信號(hào)處理單元，同時(shí)通過同樣的方法采集到常用電源端的Ub。線電壓信號(hào)和備用電源的Uab、Ub。線電壓信號(hào)后輸出至所述的信號(hào)處理單元，所述電流型電壓互感器具有體積小、轉(zhuǎn)換精度高的特點(diǎn)。
[0024]進(jìn)一步設(shè)置，如圖5所示，從電壓采集單元輸出的常用電源U ^線電壓取樣信號(hào)，通過NA-1N和VREF進(jìn)入到所述的信號(hào)處理單元，該信號(hào)處理單元采用二階有源低通濾波電路，信號(hào)通過濾波衰減測(cè)量頻帶范圍以外的干擾信號(hào)后從NA-OUT輸出常用電源的NA電壓信號(hào)，通過同樣的方法得到從NB-OUT輸出常用電源的NB電壓信號(hào)和備用電源的EA、EB電壓信號(hào)，該NA、NB、EA、EB電壓信號(hào)輸出至MCU中央處理器內(nèi)置的二個(gè)ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端和內(nèi)置的二個(gè)CMP比較器輸入端，用于電壓和頻率的測(cè)量。
[0025]進(jìn)一步設(shè)置，如圖6所示，所述信號(hào)處理單元輸出的常用電源的電壓信號(hào)NA、NB通過NA-OUT和NB-OUT輸入到MCU中央處理器的ADCO模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述備用電源的EA、EB電壓信號(hào)通過EA-OUT和EB-OUT輸入到MCU中央處理器的ADCl模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述的ADCO模數(shù)轉(zhuǎn)換器由常用電源的定時(shí)器PITO觸發(fā)并開始轉(zhuǎn)換，所述的ADCl模數(shù)轉(zhuǎn)換器由備用電源的定時(shí)器PITl觸發(fā)并開始轉(zhuǎn)換，當(dāng)常用電源的定時(shí)器PITO觸發(fā)并開始轉(zhuǎn)換后再觸發(fā)DMA數(shù)據(jù)傳送控制器的DMA-CH4?DMA-CH7通道，當(dāng)備用電源的PITl定時(shí)器觸發(fā)并開始轉(zhuǎn)換后再觸發(fā)DMA-CH8?DMA-CHl I通道，同時(shí)DMA數(shù)據(jù)傳送控制器和ADCl轉(zhuǎn)