一種智能數字化雙電源切換裝置及故障自檢方法與流程

本發明涉及電力設備技術領域，尤其涉及一種智能數字化雙電源切換裝置。

背景技術：

在醫院、機場、消防等供電可靠性要求高的重要場合，通常配有雙電源切換裝置以提高供電可靠性。

為了提高欠壓檢測精度，并實現對其運行狀態的實時監控，雙電源切換裝置逐漸從傳統的模擬型裝置向數字化裝置轉變。發明專利（201110152296.5）、發明專利（201110276944.8）和實用新型（200820121554.7）等公開的數字化裝置，克服了傳統模擬型裝置控制回路設計復雜、維護困難、可靠性差等缺點，同時提高了轉換裝置的靈活性，具備遠程實時監控等功能。然而，智能數字化雙電源切換裝置采用數字電路實現電源切換功能，器件模塊數量較多，一旦某個模塊工作異常便可能引起整個裝置停止工作。上述已公開的智能數字化雙電源切換裝置，缺少故障自檢功能，故當裝置停止工作后，無法判斷故障原因，故障溯源難度較高，不利于裝置的及時搶修和快速恢復運行。

技術實現要素：

本發明公開了一種智能數字化雙電源切換裝置及故障自檢方法，智能數字化雙電源切換裝置具備故障自檢功能和上位機通信功能，在切換裝置發生故障后，能實現自身短時供電，接收故障信息并判斷故障原因。

一種智能數字化雙電源切換裝置，包括電源模塊、電壓采樣模塊、微控制器模塊、電機控制模塊和上位機，其中，微控制器模塊與電源模塊、電壓采樣模塊、電機控制模塊和上位機分別相連，電源模塊和電壓采樣模塊相連，電源模塊、電壓采樣模塊、電機控制模塊分別與常用電源和備用電源相連。

進一步地，所述上位機與微控制器模塊通過RS232接口相連。

上述方案中，電源模塊用于整個雙電源切換裝置的供電，電壓采樣模塊用于采集常用電源和備用電源兩路交流電壓信號，電機控制模塊用于常用電源和備用電源之間的切換，微控制器模塊用于實現控制和通信功能，定時向上位機發送心跳通信幀，上位機用于故障自檢，

上述方案中，所述電源模塊包括兩個輸入整流濾波模塊、兩個反激式DC/DC模塊、兩個輸出整流濾波模塊、兩個反向保護二極管、一個超級電容；其中，兩個輸入整流濾波模塊輸入端各自與常用電源和備用電源相連，兩個反激式DC/DC模塊輸入端各自與兩個輸入整流濾波模塊輸出端相連，兩個輸出整流濾波模塊輸入端各自與兩個反激式DC/DC模塊輸出端相連，兩個輸出整流濾波模塊的直流輸出正端各自與兩個反向保護二極管陽極相連，兩個反向保護二極管陰極并聯，形成向后端各模塊供電的直流電源正端，超級電容正極與兩個反向保護二極管陰極相連，負極與直流電源負端相連。

上述方案中，所述兩個反向保護二極管陽極與電壓采樣模塊相連，使電壓采樣模塊可以采集到兩個反激式DC/DC模塊的輸出直流電壓信號，所述超級電容正極與微控制器模塊相連，用于電路故障時向微控制器模塊短時供電。

所述電源模塊中，兩個反激式DC/DC模塊只要有一路能夠工作正常，超級電容即能充電；一旦兩路均工作異常，超級電容可以實現向微控制器模塊的短時供電，確保微控制器在掉電前有足夠的電能，將常用電源電壓、備用電源電壓及兩個反激式DC/DC模塊直流輸出電壓信息，作為最后一幀數據上傳至上位機，上位機根據接收的數據信息，實現對整個雙電源切換裝置的故障檢測。

雙電源切換裝置發生故障停止工作時，上位機軟件根據微控制器模塊發送的心跳通信幀的情況以及相關電壓信息進行故障自檢，故障判斷方法如下：

（1）上位機判斷接收心跳通信幀是否超時，若超時則判定為微控制器模塊故障，若不超時，則繼續檢測常用電源和備用電源電壓情況；

（2）若常用電源和備用電源均失壓，雙電源切換裝置發出最后一幀數據，可判斷此時為電網失壓故障；

（3）若常用電源未失壓，但對應連接的反激式DC/DC模塊直流輸出電壓異常，所述雙電源切換裝置可持續通信，可判斷此時為常用電源對應反激式DC/DC故障；

（4）若備用電源未失壓，但對應連接的反激式DC/DC模塊直流輸出電壓異常，所述雙電源切換裝置可持續通信，可判斷為備用電源對應反激式DC/DC故障；

（5）若常用電源和備用電源均未失壓，但兩個反激式DC/DC模塊直流輸出電壓均異常，所述雙電源切換裝置發出最后一幀數據，可判斷此時為雙反激式DC/DC模塊故障；

（6）若常用電源和備用電源均未失壓，兩個反激式DC/DC模塊直流輸出電壓均正常，所述雙電源切換裝置可持續通信，可判斷是電機控制模塊故障。

有益效果

本發明所述的智能數字化雙電源切換裝置具備故障自檢功能，在雙電源切換裝置工作異常時，可以快速有效地檢測出故障原因，有利于降低維修成本，提高雙電源切換裝置的可靠性。

附圖說明

圖1為智能數字化雙電源切換裝置結構圖；

圖2為電源模塊的內部結構以及與電壓采樣模塊和微控制器模塊的連接圖；

圖3為智能數字化雙電源切換裝置故障自檢流程圖。

具體實施方式

為了便于本領域技術人員的理解，下面將結合具體實施例及其附圖對本發明作進一步詳細的描述。

如圖1所示，本實施例中的智能數字化雙電源切換裝置包括電源模塊、電壓采樣模塊、微控制器模塊、電機控制模塊及上位機。所述微控制器模塊與電源模塊、電壓采樣模塊、電機控制模塊和上位機分別相連，電源模塊和電壓采樣模塊相連，電源模塊、電壓采樣模塊、電機控制模塊分別與常用電源和備用電源相連。 所述上位機與微控制器模塊通過RS232接口相連。

電源模塊用于整個雙電源切換裝置的供電，電壓采樣模塊用于采集常用電源和備用電源兩路交流電壓信號，電機控制模塊用于常用電源和備用電源之間的切換，微控制器模塊用于實現控制和通信功能，定時向上位機發送心跳通信幀，上位機用于故障自檢。

如圖2所示，本實施例中電源模塊的內部結構以及與電壓采樣模塊和微控制器模塊的連接方式如下：

所述電源模塊包括輸入整流濾波模塊1、2，反激式DC/DC模塊1、2，輸出整流濾波模塊1、2，反向保護二極管1、2和超級電容。

所述輸入整流濾波模塊1輸入端與常用電源相連（A,N），反激式DC/DC模塊1輸入端與輸入整流濾波模塊1輸出端相連，輸出整流濾波模塊1輸入端與反激式DC/DC模塊1輸出端相連，反向保護二極管1陽極與輸出整流濾波模塊1輸出端相連。

所述輸入整流濾波模塊2輸入端與備用電源(a，n)相連，反激式DC/DC模塊2輸入端與輸入整流濾波模塊2輸出端相連，輸出整流濾波模塊2輸入端與反激式DC/DC模塊2輸出端相連，反向保護二極管2陽極與輸出整流濾波模塊2輸出端相連。

所述反向保護二極管1陰極與反向保護二極管2陰極并聯，形成向后端各模塊供電的直流電源正端，所述反向保護二極管1陽極和反向保護二極管2陽極與電壓采樣模塊相連，使電壓采樣模塊可以采集到兩個反激式DC/DC模塊的輸出直流電壓信號，常用電源和備用電源分別與電壓采樣模塊相連。

所述超級電容正極與直流電源正端和微控制器模塊相連，用于電路故障時向微控制器模塊短時供電，超級電容負極與直流電源負端相連。

上述方案中，所述電壓采樣模塊不僅采集常用電源和備用電源兩路電壓信號，也采集兩個反激式DC/DC模塊的輸出直流電壓信號。

雙電源切換裝置工作時，所述電源模塊中，兩個反激式DC/DC模塊只要有一路能夠工作正常，超級電容即能充電；一旦兩路均工作異常，超級電容可以實現向微控制器模塊的短時供電，確保微控制器在掉電前有足夠的電能，將常用電源電壓、備用電源電壓及兩個反激式DC/DC模塊直流輸出電壓信息，作為最后一幀數據上傳至上位機，上位機根據接收的數據信息，實現對整個雙電源切換裝置的故障檢測。

雙電源切換裝置發生故障停止工作時，上位機軟件根據微控制器模塊發送的心跳通信幀的情況以及相關電壓信息進行故障自檢，如圖3所示，故障判斷方法如下：

（1）上位機判斷接收心跳通信幀是否超時，若超時則判定為微控制器模塊故障，若不超時，則繼續檢測常用電源和備用電源電壓情況；

（2）若常用電源和備用電源均失壓，雙電源切換裝置發出最后一幀數據，可判斷此時為電網失壓故障；

（3）若常用電源未失壓，但對應連接的反激式DC/DC模塊直流輸出電壓異常，所述雙電源切換裝置可持續通信，可判斷此時為常用電源對應反激式DC/DC故障；

（4）若備用電源未失壓，但對應連接的反激式DC/DC模塊直流輸出電壓異常，所述雙電源切換裝置可持續通信，可判斷為備用電源對應反激式DC/DC故障；

（5）若常用電源和備用電源均未失壓，但兩個反激式DC/DC模塊直流輸出電壓均異常，所述雙電源切換裝置發出最后一幀數據，可判斷此時為雙反激式DC/DC模塊故障；

（6）若常用電源和備用電源均未失壓，兩個反激式DC/DC模塊直流輸出電壓均正常，所述雙電源切換裝置可持續通信，可判斷是電機控制模塊故障。

本發明并不限于以上實施例，本領域的技術人員如果從本發明提出的內容直接導出或聯想到的所有變形，均應屬于本發明的保護范圍。