一種雙電源智能控制器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種低壓電器，尤其涉及一種雙電源自動轉換開關的智能控制器。
【背景技術】
[0002]雙電源自動轉換開關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換，當常用電源被監測到出現偏差時雙電源自動轉換開關即自動將負載從常用電源轉換到備用電源，如果常用電源恢復正常時，則自動將負載返回到常用電源供電，以保證當一路電源發生故障或停止供電時，另一路電源能迅速進行切換，以確保負載回路正常供電。雙電源自動轉換開關的智能控制器擔負起對供電電源的故障信號檢測和實施轉換的執行命令，隨著人們在生產及生活中對供電系統的可靠性要求越來越高，對雙電源自動轉換開關的功能設置越來越多，傳統雙電源自動轉換開關的智能控制器由于微處理器功能的限制，需要設置不少的硬件與之配合，同時對電源電壓的監測精度亦不夠，容易產生轉換誤判，這些缺陷，嚴重影響了雙電源的工作可靠性。
【發明內容】
[0003]本實用新型的目的在于克服傳統技術的不足，提供一種功能強大，轉換精度高、工作性能穩定的雙電源智能控制器。
[0004]為實現上述目的，本實用新型采用的技術方案是: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變換單元、常用電源和備用電源的信號采集及處理單元、轉換控制單元，其特征是:所述MCU中央處理器選用freescale的K30DX64VLH732位Cotex-m4處理器。
[0005]進一步設置，所述的AC/DC變換單元采用二個電源變壓器分別取得常用電源和備用電源的線電壓信號經降壓變換后輸出至半波整流電路、阻容濾波電路和穩壓電路后輸出穩定的直流電壓為所述智能控制器的有源電路提供直流電源。
[0006]進一步設置，所述的信號采集及處理單元包括電壓信號采集單元和信號處理單元，所述的電壓信號采集單元采用4組相同的電路對常用電源和備用電源的二組線電壓信號進行取樣，經電流型電壓互感器隔離降壓輸出至所述的信號處理單元。
[0007]進一步設置，所述的信號處理單元采用二階有源低通濾波電路，衰減測量頻帶范圍以外的干擾信號，對所需的常用電源和備用電源的二組線電壓信號進行濾波后分別輸出到MCU中央處理器內置的二個ADC模數轉換器的輸入端和MCU中央處理器內置的二個CMP比較器輸入端，用于電壓和頻率的測量。
[0008]進一步設置，所述信號處理單元輸出的常用電源和備用電源的二組線電壓信號分別連接到MCU中央處理器內置的二個ADC模數轉換器模塊的輸入端，所述ADC模數轉換器分別由常用電源和備用電源的PIT定時器觸發并開始轉換，兩個ADC模數轉換器轉換完成后再分別觸發各自的DMA數據傳送控制器，DMA數據傳送控制器將ADC模數轉換器的轉換結果自動傳輸到各自內置的RAM存儲器，實現對信號電壓每周期的512點采樣，當MCU中央處理器檢測到DMA數據傳送結束中斷請求后即對轉換結果進行一次數據的平方計算并保存臨時的計算結果，當檢測到半個周期采樣信號后即進行對電源失壓轉換的判斷，以實現在較短的時間內在電氣上完成對雙電源供電負載的電源轉換，當完成一個電壓采樣周期后進行一次有效值計算以準確得出常用電源和備用電源取樣相電壓的有效值，并通過一種數學運算，得出常用電源和備用電源各相電壓的有效值。
[0009]進一步設置，所述信號處理單元輸出的常用電源和備用電源的二組線電壓信號分別連接到MCU中央處理器內置的二個CMP比較器的同相輸入端，二個CMP比較器的反向輸入端連接到MCU中央處理器內置的DAC數模轉換器的輸出端，內置的二個CMP比較器輸出端連接到內置的二個FTM定時計數器的輸入通道0和輸入通道1的輸入端，FTM定時計數器通過對CMP比較器的輸出進行計數，然后至信號處理單元進行運算，從而得出電源的頻率信號并輸出到顯示單元，同時將該頻率信號也作為PIT采樣定時器的定時周期調節條件，控制MCU中央處理器常用電源和備用電源的ADC模數轉換器的采樣轉換周期。
[0010]進一步設置，所述的MCU中央處理器具有頻率自適應功能，從信號處理單元輸出的常用電源的頻率信號也作為ΡΙΤ0采樣定時器的定時周期調節條件，從而控制MCU中央處理器常用電源ADC0模數轉換器的轉換周期；從信號處理單元輸出的備用電源的頻率信號也作為PIT1采樣定時器的定時周期的調節條件，從而控制MCU中央處理器備用電源的ADC1模數轉換器轉換周期；通過采用這種以檢測頻率信號作為實時調節要檢測電壓信號采樣周期的方法實現對不同頻率的電壓信號每周期512點的采樣和有效值的計算，以完成50Hz或60Hz電源頻率下的各相電壓值的計算。
[0011]本實用新型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 K30DX64VLH732位Cotex_m4處理器，由于其內置的ADC模數轉換器的轉換精度達到16位，使得本實用新型很好的解決了成本和精度的問題，同時本實用新型突出優點是將MCU中央處理器內置的ADC模數轉換器、DMA數據傳送控制器、CMP比較器在雙電源控制領域中進行了創新性的應用，比如在常用電源和備用電源的電壓采樣信號處理分別占用MCU中央處理器內置的二個ADC模數轉換器，兩個ADC模數轉換器轉換完成后再分別觸發各自的DMA數據傳送控制器，DMA數據傳送控制器將ADC模數轉換器的轉換結果自動傳輸到各自內置的RAM存儲器，并通過一種求和算法使之能夠完成逐周期512點的有效值運算而得到常用電源和備用電源相電壓的有效值；經信號處理單元輸出的常用電源和備用電源的電壓信號分別輸出到MCU中央處理器CMP內置比較器的同相輸入端，CMP比較器的反向輸入端連接到MCU中央處理器內置DAC數模轉換器的輸出端，CMP比較器的輸出端連接到內置FTM定時計數器輸入通道，通過FTM定時計數器對CMP比較器的輸出進行計數，從而得出常用電源和備用電源的頻率值，整個過程控制均由硬件自動完成，由于在每個電壓周期進行512點的高速采樣，可以將雙電源控制器的判定失壓故障縮短至半個周期，在電氣控制上實現了在較短的時間內完成常用電源和備用電源的負載供電轉換，同時本實用新型所述的MCU中央處理器不需要增加其它外置電路，可以方便地實現頻率自適應功能。
【附圖說明】
[0012]圖1為本實用新型原理方框圖；
[0013]圖2為圖1 MCU中央處理器線路原理圖；
[0014]圖3為圖1 AC/DC變換單元線路原理圖；
[0015]圖4為圖1信號采集及處理單元的電壓采集線路原理圖；
[0016]圖5為圖1信號采集及處理單元的信號處理線路原理體；
[0017]圖6為圖1信號采集及處理單元的電壓信號輸出原理框圖；
[0018]圖7為圖1信號采集及處理單元的頻率信號輸出原理框圖；
[0019]圖8為圖1轉換控制單元備用電源的線路原理圖。
【具體實施方式】
[0020]結合圖1?圖8，通過具體實施例，對本實用新型作進一步說明。
[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中央處理器相連的常用電源和備用電源的信號采集及處理單元、AC/DC變換單元、轉換控制單元、按鍵輸入單元、LED顯示單元、通訊模塊單元、消防聯動控制單元和UG啟動控制單元，所述的MCU中央處理器選用freescale的K30DX64VLH732位Cotex_m4處理器。
[0022]進一步設置，所述AC/DC變換單元如圖3所示，通過NA、NB從常用電源端取得U ^線電壓經壓敏電阻RV2浪涌電壓抑制，由變壓器T3降壓輸出，經壓敏電阻RV5浪涌電壓抑制、D3、D4半波整流、電容濾波和由U2組成的穩壓電路后，通過VCC、GND輸出穩定的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 ^線電壓經壓敏電阻RV3浪涌電壓抑制，由變壓器T2降壓輸出，經壓敏電阻RV4浪涌電壓抑制、D1、D2半波整流、電容濾波和由U2組成的穩壓電路后，通過VCC、GND輸出穩定的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定的直流電壓電源。
[0023]進一步設置，所述的信號采集及處理單元包括電壓采集單元和信號處理單元，所述的電壓采集單元如圖5所示，它設置4組同樣的采樣電路，通過Uin - Na、Uin-NBW常用電源端取得Uab線電壓信號，經一系列電阻限流后輸入電流型電壓互感器ΤΙ，由電流型電壓互感器Τ1降壓輸出所需電壓信號經由穩壓管TVS1組成的限值保護電路后輸出Uab線電壓信號至所述的信號處理單元，同時通過同樣的方法采集到常用電源端的Ub。線電壓信號和備用電源的Uab、Ub。線電壓信號后輸出至所述的信號處理單元，所述電流型電壓互感器具有體積小、轉換精度高的特點。
[0024]進一步設置，如圖4所示，從電壓采集單元輸出的常用電源Uab線電壓取樣信號，通過NA-1N和VREF進入到所述的信號處理單元，該信號處理單元采用二階有源低通濾波電路，信號通過濾波衰減測量頻帶范圍以外的干擾信號后從ΝΑ-OUT輸出常用電源的NA電壓信號，通過同樣的方法得到從NB-0UT輸出常用電源的NB電壓信號和備用電源的EA、EB電壓信號，該NA、NB、EA、EB電壓信號輸出至MCU中央處理器內置的二個ADC模數轉換器的輸入端和內置的二個CMP比較器輸入端，用于電壓和頻率的測量。
[0025]進一步設置，如圖6所示，所述信號處理單元輸出的常用電源的電壓信號NA、NB通過ΝΑ-OUT和NB-0UT輸入到MCU中央處理器的ADC0模數轉換器，所述備用電