一種智能供配電控制系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種可根據用戶需求對多路交流輸入輸出進行供配電控制的系統，主要應用于移動車載系統的供配電系統，所述系統運行通過一單片機控制一路市電輸入和兩路發電機輸入，以及兩路空調輸出、四路交流備用以及一路交流輸出；并進行電壓值、電流值進行采樣，并提供聲光報警。本發明能夠根據輸入條件對交流輸出具有優先選擇功能。本發明還具有交流輸入過欠壓保護、交流輸出過載保護等輔助功能。本發明解決了各種車載供電系統中現有綜合電源功能單一，無法完全滿足使用需求的問題，使各種供電系統設計簡單化，實現功能多樣化，具有廣闊的發展前景。
【專利說明】一種智能供配電控制系統
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種移動車載系統的供配電系統，特別是一種可根據用戶需求對多路 交流輸入輸出進行供配電控制的智能供配電控制系統。
【背景技術】
[0002] 目前，很多音視頻技術、多媒體技術、通訊技術、網絡技術等廣泛應用于移動車載 領域，而構建這些車載系統首要考慮的即是供電系統。每個車載系統根據應用場景的不同， 所要求的供電設計方案也是不同的。傳統的供電設計方案是通過綜合電源解決車載系統的 供配電，但綜合電源功能單一，可擴充性不足，應用不夠廣泛，為了適應不同的系統，行業相 關公司會針對性的設計不同的電源產品，增加開發者的工作量，且導致綜合電源此類產品 品種繁多，沒有形成統一的標準。
【發明內容】
[0003] 發明目的：本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提供一種智能供 配電控制系統。
[0004] 為了解決上述技術問題，本發明公開了一種智能供配電控制系統，所述系統運行 通過一單片機控制一路市電輸入和兩路發電機輸入，以及兩路空調輸出、四路交流備用以 及一路交流輸出；所述系統具有對市電輸入、兩路發電機輸入的供電優選閉鎖控制功能，具 體執行如下步驟：
[0005] 當僅有市電輸入供電時，市電輸入一路經固態繼電器K1接入，接入的市電電壓經 空氣開關S3和空氣開關S4分別供空調1輸出和空調2輸出；市電輸入另一路經固態繼電 器K2接入，接入的市電電壓直接供交流輸出，同時經交流繼電器K6后供第四交流備用，同 時經空氣開關S5供第一、第二交流備用，經空氣開關S6供第三交流備用；
[0006] 當無市電輸入或市電輸入故障時，通過第一發電機的控制器和第二發電機的控制 器分別啟動，當兩個發電機啟動運轉正常后，打開第一發電機的空氣開關S1和第二發電機 的空氣開關S2接通發電機供電，接通的第二發電機電壓經固態繼電器K4接入，經空氣開關 S3和空氣開關S4分別供第一空調輸出和第二空調輸出；接通的第一發電機電壓經固態繼 電器K3接入，直接供交流輸出，同時經交流繼電器K6后供第四交流備用，同時經空氣開關 S5供第一、第二交流備用，經空氣開關S6供第三交流備用，供電時，若第一發電機供電的 總功率大于約5kW時，通過交流繼電器K6切斷第一至第四交流備用輸出；
[0007] 當僅有第一發電機供電時，通過第一發電機的控制器啟動第一發電機，等第一發 電機啟動運轉正常后，打開第一發電機的空氣開關S1接通第一發電機供電，接通的第一發 電機電壓經固態繼電器K3接入，直接供交流輸出，同時經交流繼電器K6后供第四交流備 用，同時經交流繼電器K6后供第四交流備用，同時經空氣開關S5供第一、第二交流備用，經 空氣開關S6供第三交流備用，若第一發電機供電的總功率大于約5kW時，通過交流繼電器 K6切斷第一至第四交流備用輸出；
[0008] 當僅有第二發電機供電時，通過第二發電機的控制器啟動第二發電機，等第二發 電機啟動運轉正常后，打開第二發電機的空氣開關S2接通第二發電機供電，接通的第二發 電機電壓經固態繼電器K5接入，直接供交流輸出，同時經交流繼電器K6后供第四交流備 用，同時經交流繼電器K6后供第四交流備用，同時經空氣開關S5供第一、第二交流備用，經 空氣開關S6供第三交流備用，若第一發電機供電的總功率大于約5kW時，通過交流繼電器 K6切斷第一至第四交流備用輸出。
[0009] 本發明中，單片機利用自帶的AD采樣模塊對交流輸入的電壓值、輸出電流值進行 采樣，對所有采樣進行平均，得到的平均值，所述系統具有過欠壓檢測保護功能，具體執行 如下步驟：
[0010] 當單片機對采樣單元的輸入電壓值進行采樣判斷，不大于154V時，允許誤差-8V， 即判斷為欠壓，此時對應輸入的燈光和聲音提示報警，切斷對應輸入，此時若有其他正常的 輸入時，則控制該路繼電器進行供電，否則切斷所有交流輸出；
[0011] 當交流輸入電壓恢復到大于172V時，允許誤差±4V，重新接入；
[0012] 當采樣電壓不小于264V時，允許誤差+8V，即判斷為過壓，此時對應輸入的燈光和 聲音提示報警，切斷對應輸入，此時若有其他正常的輸入時，則控制該路繼電器進行供電， 否則切斷所有交流輸出；
[0013] 當交流輸入電壓恢復到小于257V時，允許誤差±4V，重新接入。
[0014] 本發明中，所述系統過流保護功能，具體執行如下步驟：
[0015] 當單片機對采樣單元的交流輸出電流值進行采樣判斷，當判斷交流輸出值大于 6KW時，控制該路交流輸出繼電器斷開。
[0016] 本實施例配合現有的各種不同類型綜合電源解決各種車載系統的供配電問題，無 需在為特定用戶設計新的移動電源。根據一般載車應用環境，本實施設計兩路發電機供電 輸入、一路市電供電輸入，保證提供1路交流輸出提供給綜合電源和2路交流輸出給空調設 備，同時還提供4路交流備用輸出。考慮到實際可能遇到的各種因素，本實施設備能夠根據 輸入條件對交流輸出具有優先選擇功能。本實施設備還具有交流輸入過欠壓保護、交流輸 出過載保護等輔助功能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017] 下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明做更進一步的具體說明，本發明的上述和 /或其他方面的優點將會變得更加清楚。
[0018] 圖1是本智能供配電控制設備的主控流程圖。
[0019] 圖2是本智能供配電控制設備的單片機接口仿真圖。
[0020] 圖3是本智能供配電控制設備的配電控制原理圖。
【具體實施方式】
[0021] 實施例
[0022] 本實施具有市電輸入、發電機1輸入和發電機2輸入的供電優選閉鎖控制功能；市 電輸入電壓的過欠壓檢測、聲光指示與保護功能；發電機1和發電機2的控制功能（控制器 設置在面板上，控制信號的轉接）、供電手動接通控制、輸入電壓的過欠壓檢測、聲光指示和 保護功能。
[0023] 本實施具有空調1輸出和空調2輸出的供電狀態發光二極管指示和過流保護功 能，并能在EL屏顯示電壓電流；4路交流備用輸出的供電狀態發光二極管指示和過流保護 功能，并能在EL屏顯示電壓電流。
[0024] 智能供配電控制設備主要通過單片機控制及硬件電路設計實現上述功能，開機 后，單片機對相應的市電、發電機1、發電機2的電壓值、電流值進行采樣，實時的進行監控， 具有聲光報警以及對各輸入輸出端的繼電器進行控制功能。
[0025] 軟件的設計遵循模塊化的方式，模塊劃分的原則是：模塊功能相對獨立，模塊內部 關系密切，而模塊相互之間的耦合性盡可能降低，采用過程序化順序循環執行。構成該計算 機軟件配置項（CSCI)的所有軟件單元包括：初始化單元、采樣單元、交流配電單元、交流輸 入輸出保護單元。
[0026] 初始化單元：對專用寄存器初始化，配置各引腳功能；對通用寄存器初始化，設置 各單元初始狀態。
[0027] 采樣單元：單片機利用自帶的10位AD采樣模塊對交流輸入的電壓值、輸出電流值 進行采樣，軟件對這些輸入進行10次采樣，對這10個值進行平均，得到的平均值就作為最 后的結果存入存儲器作為其它軟件模塊的判斷依據。
[0028] 交流配電單元：對市電、發電機1、發電機2的順序接入，實現配電控制。
[0029] 交流輸入輸出保護功能單元（過欠壓保護）：當單片機對采樣單元的輸入電壓 值進行采樣判斷，不大于154V (允許誤差-8V)時，即判斷為欠壓，此時對應輸入綠色指示 燈閃，蜂鳴器5s提示報警，配電單元切斷對應輸入，此時若有其他正常電壓（172±4V? 257V±4V)輸入時，配電單元控制則控制該路繼電器進行供電，否則配電單元電源自動切斷 所有交流輸出，此時蜂鳴器報警并在EL屏顯示告警；當交流輸入電壓恢復到大于172V (允 許誤差±4V)時，將自動重新接入；當采樣電壓不小于264V(允許誤差+8V)時，即判斷為過 壓，此時對應輸入綠色指示燈閃，蜂鳴器5s提示報警，配電單元切斷對應輸入，此時若有其 他正常的輸入時，配電單元控制則控制該路繼電器進行供電，否則配電單元電源自動切斷 所有交流輸出，此時蜂鳴器報警并在EL屏顯示告警；當交流輸入電壓恢復到小于257V (允 許誤差±4V)時，將自動重新接入。
[0030] 交流輸入輸出保護功能單元（過流保護）：當單片機對采樣單元的3路交流輸出 電流值進行采樣判斷，當判斷交流輸出值大于6KW時，配電單元控制該路交流輸出繼電器 斷開，蜂鳴器報警并在EL屏顯示告警。該設備對交流備用輸出1/2的過流保護是通過合適 的過流斷路保護器實現的，對交流備用輸出3和交流備用輸出4是通過采樣單元、單片機程 序以及配電單元實現的（方便用戶根據需要對該兩路輸出功耗進行設定）。
[0031] 本實施例智能供配電控制系統主控流程圖見圖1，包括以下步驟：
[0032] 市電電壓采樣；
[0033] 發電機1電壓采樣；
[0034] 發電機2電壓采樣；
[0035] 市電電流采樣；
[0036] 發電機1電流采樣；
[0037] 發電機2電流采樣；
[0038] 交流備用電流3采樣；
[0039] 交流備用電流4采樣；
[0040] 市電處理；
[0041] 發電機1處理；
[0042] 發電機2處理；
[0043] 市電發電機轉換；
[0044] 檢測所有燈狀態；
[0045] 告警處理；
[0046] 過流處理；
[0047] 數據發送。
[0048] 本實施例設備單片機接口仿真圖見圖2,說明如下：
[0049] 市電電壓采樣管腳ΑΝ0、發電機1電壓采樣管腳AN1、發電機2電壓采樣管腳AN2、 市電電流采樣管腳AN7、發電機1電流采樣管腳AN8、發電機2電流采樣管腳AN9、交流備用4 電流采樣管腳AN10、交流備用3電流采樣管腳AN11，交流輸出檢測控制管腳RE2、交流備用 4檢測控制管腳RE3、交流備用3檢測控制管腳RE4、交流備用輸出1/2檢測控制管腳RE5、 空調2檢測控制管腳RE6、空調1檢測控制管腳RE7。
[0050] 配電控制原理見圖3,說明如下：
[0051] 當僅有市電輸入供電時，市電輸入一路經固態繼電器K1接入電源，接入的市電電 壓經面板空氣開關S3?4分別供空調1輸出和空調2輸出；市電輸入另一路經固態繼電 器K2接入電源，接入的市電電壓直接供交流輸出，同時經交流繼電器K6后經面板空氣開關 S5?7供交流備用1/2、交流備用3、交流備用4。
[0052] 當無市電輸入或市電輸入故障時，可通過面板上的發電機1控制器和發電機2控 制器分別啟動發電機1和發電機2,當發電機啟動運轉正常后，打開面板發電機1空氣開關 S1和發電機2空氣開關S2接通發電機供電，接通的發電機2電壓經固態繼電器K4接入電 源，接入的發電機2電壓經面板空氣開關S3?4分別供空調1輸出和空調2輸出；接通的 發電機1電壓經固態繼電器K3接入電源，接入的發電機1電壓直接供交流輸出，同時經交 流繼電器K6(供電時，若發電機1供電的總功率大于約5kW時，通過交流繼電器K6切斷交 流備用輸出1?4,從而保證交流輸出的功率需求）后經面板空氣開關S5?7供交流備用 1/2、交流備用3、交流備用4。
[0053] 當僅有發電機1能供電時，可通過面板上的發電機1控制器啟動發電機1，等發電 機1啟動運轉正常后，打開面板發電機1空氣開關S1接通發電機1供電，接通的發電機1 電壓經固態繼電器K3接入電源，接入的發電機1電壓直接供交流輸出，同時經交流繼電器 K6 (供電時，若發電機1供電的總功率大于約5kW時，通過交流繼電器K6切斷交流備用輸出 1?4,從而保證交流輸出的功率需求）后經面板空氣開關S5?7供交流備用1/2、交流備 用3、交流備用4。
[0054] 當僅有發電機2能供電時，可通過面板上的發電機2控制器啟動發電機2,等發電 機2啟動運轉正常后，打開面板發電機2空氣開關S2接通發電機2供電，接通的發電機2 電壓經固態繼電器K5接入電源，接入的發電機2電壓直接供交流輸出，同時經交流繼電器 K6 (供電時，若發電機2供電的總功率大于約5kW時，通過交流繼電器K6切斷交流備用輸出 1?4,從而保證交流輸出的功率需求）后經面板空氣開關S5?7供交流備用1/2、交流備 用3、交流備用4。
[0055] 本實施例設備前面板共設置7只開關，對應名稱、功能和使用的器件見表1所述。
[0056] 表 1
[0057]
【權利要求】
1. 一種智能供配電控制系統，其特征在于，所述系統運行通過一單片機控制一路市電 輸入和兩路發電機輸入，以及兩路空調輸出、四路交流備用以及一路交流輸出；所述系統具 有對市電輸入、兩路發電機輸入的供電優選閉鎖控制功能，具體執行如下步驟： 當僅有市電輸入供電時，市電輸入一路經固態繼電器K1接入，接入的市電電壓經空氣 開關S3和空氣開關S4分別供空調1輸出和空調2輸出；市電輸入另一路經固態繼電器K2 接入，接入的市電電壓直接供交流輸出，同時經交流繼電器K6后供第四交流備用，同時經 空氣開關S5供第一、第二交流備用，經空氣開關S6供第三交流備用； 當無市電輸入或市電輸入故障時，通過第一發電機的控制器和第二發電機的控制器分 別啟動，當兩個發電機啟動運轉正常后，打開第一發電機的空氣開關S1和第二發電機的空 氣開關S2接通發電機供電，接通的第二發電機電壓經固態繼電器K4接入，經空氣開關S3 和空氣開關S4分別供第一空調輸出和第二空調輸出；接通的第一發電機電壓經固態繼電 器K3接入，直接供交流輸出，同時經交流繼電器K6后供第四交流備用，同時經空氣開關S5 供第一、第二交流備用，經空氣開關S6供第三交流備用，供電時，若第一發電機供電的總功 率大于約5kW時，通過交流繼電器K6切斷第一至第四交流備用輸出； 當僅有第一發電機供電時，通過第一發電機的控制器啟動第一發電機，等第一發電機 啟動運轉正常后，打開第一發電機的空氣開關S1接通第一發電機供電，接通的第一發電機 電壓經固態繼電器K3接入，直接供交流輸出，同時經交流繼電器K6后供第四交流備用，同 時經交流繼電器K6后供第四交流備用，同時經空氣開關S5供第一、第二交流備用，經空氣 開關S6供第三交流備用，若第一發電機供電的總功率大于約5kW時，通過交流繼電器K6切 斷第一至第四交流備用輸出； 當僅有第二發電機供電時，通過第二發電機的控制器啟動第二發電機，等第二發電機 啟動運轉正常后，打開第二發電機的空氣開關S2接通第二發電機供電，接通的第二發電機 電壓經固態繼電器K5接入，直接供交流輸出，同時經交流繼電器K6后供第四交流備用，同 時經交流繼電器K6后供第四交流備用，同時經空氣開關S5供第一、第二交流備用，經空氣 開關S6供第三交流備用，若第一發電機供電的總功率大于約5kW時，通過交流繼電器K6切 斷第一至第四交流備用輸出。
2. 根據權利要求1所述的一種智能供配電控制系統，其特征在于，單片機利用自帶的 AD采樣模塊對交流輸入的電壓值、輸出電流值進行采樣，對所有采樣進行平均，得到的平均 值，所述系統具有過欠壓檢測保護功能，具體執行如下步驟： 當單片機對采樣單元的輸入電壓值進行采樣判斷，不大于154V時，允許誤差-8V，即判 斷為欠壓，此時對應輸入的燈光和聲音提示報警，切斷對應輸入，此時若有其他正常的輸入 時，則控制該路繼電器進行供電，否則切斷所有交流輸出； 當交流輸入電壓恢復到大于172V時，允許誤差±4V，重新接入； 當采樣電壓不小于264V時，允許誤差+8V，即判斷為過壓，此時對應輸入的燈光和聲音 提示報警，切斷對應輸入，此時若有其他正常的輸入時，則控制該路繼電器進行供電，否則 切斷所有交流輸出； 當交流輸入電壓恢復到小于257V時，允許誤差±4V，重新接入。
3. 根據權利要求1所述的一種智能供配電控制系統，其特征在于，所述系統過流保護 功能，具體執行如下步驟： 當單片機對采樣單元的交流輸出電流值進行采樣判斷，當判斷交流輸出值大于6KW 時，控制該路交流輸出繼電器斷開。
【文檔編號】H02J9/08GK104092290SQ201410315773
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月3日 優先權日:2014年7月3日
【發明者】盧曉勇, 張小東, 陳少華, 周文君 申請人:中國電子科技集團公司第二十八研究所