專利名稱：智能型旁路電源快速切換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種。適用于UPS系統(tǒng)中作為旁路電源的切換。
背景技術(shù)：
目前，隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，越來(lái)越多的場(chǎng)合要求使用具有旁路功能
的UPS電源系統(tǒng)，如電力、通信、證券、鐵路等系統(tǒng)，以保證設(shè)備供電的連續(xù)性。
現(xiàn)有UPS的靜態(tài)旁路開關(guān)電路的控制，一般多與UPS主電路控制密切相關(guān)，
在電路上沒(méi)完全解耦，旁路切換命令通常由主控制電路發(fā)出， 一旦主控制電路 出現(xiàn)故障，無(wú)法確保旁路切換的正常進(jìn)行，從而引起系統(tǒng)失電。另外，在切換 時(shí)，需要確保逆變輸出電源的相位、頻率、電壓和旁路電源的相位差、電壓差
在允許范圍內(nèi)，否則，系統(tǒng)將禁止切換，或進(jìn)行有間斷切換，切換時(shí)間長(zhǎng)達(dá)200mS以上。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種具有智能化功能的，結(jié)構(gòu)合理，
與UPS主控制電路完全解耦的智能型旁路電源快速切換裝置，旨在用作UPS
系統(tǒng)的旁路切換，提供系統(tǒng)高可靠的電源。
本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是 一種智能型旁路電源快速切換裝置，其 特征在于該裝置由逆變輸出的主電源、主電源檢測(cè)電路、旁路電源、旁路電源 檢測(cè)電路、主切換電路、隔離驅(qū)動(dòng)電路、DSP智能控制電路、負(fù)載電流檢測(cè)電
路及RS485通信接口組成，主電源電壓通過(guò)降壓變壓器降壓后經(jīng)主電源檢測(cè)電 路，接入DSP智能控制電路的對(duì)應(yīng)輸入腳，旁路電源電壓通過(guò)降壓變壓器降壓 后經(jīng)旁路電源檢測(cè)電路，接入DSP智能控制電路的對(duì)應(yīng)輸入腳，負(fù)載電流經(jīng)負(fù) 載電流檢測(cè)電路轉(zhuǎn)換后，接入DSP智能控制電路的對(duì)應(yīng)輸入腳，DSP智能控制 電路的輸出腳接隔離驅(qū)動(dòng)電路后，連接主切換電路中可控硅G廣G4的控制端， DSP智能控制電路還接有RS485通信接口 。所述主電源檢測(cè)電路中包括由運(yùn)算放大器IC1()4A、 ICu)4B及外圍器件組成的 電壓檢測(cè)單元和由電壓比較器ICu)3B及外圍器件構(gòu)成的電壓過(guò)零檢測(cè)單元，主
電源的輸出電壓經(jīng)降壓變壓器T2()2降壓后，接入運(yùn)算放大器IC1MA的輸入腳3， 該檢測(cè)電路檢測(cè)到的電壓信號(hào)Out.V進(jìn)入DSP智能控制電路之控制芯片IC100 的輸入腳110，檢測(cè)到的電壓過(guò)零信號(hào)Out.Z進(jìn)入DSP智能控制電路之控制芯 片ICu)o的輸入腳69。
所述旁路電源檢測(cè)電路中包括由運(yùn)算放大器ICIC2A、 IC^B及外圍器件組成 的電壓檢測(cè)單元和由電壓比較器IC1()1B及外圍器件構(gòu)成的電壓過(guò)零檢測(cè)單元， 旁路電源的輸出電壓經(jīng)降壓變壓器T2Q1降壓后，接入運(yùn)算放大器IdoM的輸入 腳3，該檢測(cè)電路檢測(cè)到的電壓信號(hào)AC.V進(jìn)入DSP智能控制電路之控制芯片 IC,。。的輸入腳112，檢測(cè)到的電壓過(guò)零信號(hào)AC.Z進(jìn)入DSP智能控制電路之控 制芯片Id。o的輸入腳81。
所述負(fù)載電流檢測(cè)電路由運(yùn)算放大器ICu)5A、 IC105B、 ICu)5C、 ICn)5D及外圍
器件構(gòu)成，檢測(cè)到的負(fù)載電流信號(hào)LoadCurrent.V進(jìn)入DSP智能控制電路之控 制芯片ichx)的輸入腳107。
所述主切換電路由可控硅Q廣Q4及外圍器件構(gòu)成，DSP智能控制電路的輸 出腳46和輸出腳6經(jīng)隔離驅(qū)動(dòng)電路后接可控硅Q廣Q4的控制端，可控硅Q廣Q4 的輸入端接主電源和旁路電源，輸出端接負(fù)載電流。
所述隔離驅(qū)動(dòng)電路中集成電路ICuHA、電阻Ru9、電容Cu7構(gòu)成施密特振蕩
器，經(jīng)分頻器ICn)2A分頻后作為隔離驅(qū)動(dòng)的高頻調(diào)制信號(hào)，受控于來(lái)自集成電 路ICunc反相整形過(guò)的主電源切換信號(hào)(INV.SCR)信號(hào)，經(jīng)開關(guān)管Q1Q1~Q102、 變壓器Tnn隔離驅(qū)動(dòng)放大，經(jīng)二極管Dn)4、 D 0，電阻R107、 R1U，電容C109、 Cno和二極管Dn)9、 Dm，電阻R咖、RU4，電容Cm、 Cu2產(chǎn)生一對(duì)控制隔離驅(qū)
動(dòng)電源分別接可控硅Q！ 、Q2的控制腳；同理，另一路受控于來(lái)自集成電路ICuHB
反相整形過(guò)的旁路電源切換信號(hào)(AC.SCR)信號(hào)，經(jīng)開關(guān)管Qh)3 Qkh、變壓器 Tn)2隔離驅(qū)動(dòng)放大，由二極管Du2、 D116，電阻R朋、R117，電容c113、 (3|15和二 極管Dn5、 D117，電阻Rno、 R 8，電容(:114、 Cu6產(chǎn)生另一對(duì)受控于AC.SCR
信號(hào)的隔離驅(qū)動(dòng)電源分別接可控硅Q3、 Q4的控制端。
所述DSP智能控制電路為本切換裝置的主控處理器，其控制芯片IC100(TMS320LF2407A)接有片外擴(kuò)展64KX 16位的存貯器，以擴(kuò)展存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量， CY100為片外晶振，提供DSP工作時(shí)鐘信號(hào)。
所述RS485通信接口用以實(shí)現(xiàn)與上位主監(jiān)控系統(tǒng)及其他監(jiān)控模塊的通信與
管理，該通信接口中，電阻R3Q2 R3。7、光耦I(lǐng)C3(h IC3。3構(gòu)成隔離電路，DSP智
能控制電路之控制芯片ICkk)的接收腳26經(jīng)隔離后接通訊模塊IC3Q4的腳1,片 選信號(hào)(SCID/R)經(jīng)隔離后接IC304的腳2和腳3，控制芯片IChx)的發(fā)射腳25 經(jīng)隔離后接IC3Q4的腳4，通訊模塊IC304實(shí)現(xiàn)RS485通信，電阻R，為匹配電 阻。
本實(shí)用新型的有益效果是本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)合理，能與主電路完全解耦， 切換快速的特點(diǎn)，可作為UPS旁路切換電路，也可作為雙路電源快速切換。

圖1是本實(shí)用新型的原理框圖。
圖2是主電源和旁路電源的原理圖。
圖3是主電源檢測(cè)電路的原理圖。
圖4是旁路電源檢測(cè)電路的原理圖。
圖5是主切換電路的原理圖。
圖6是隔離驅(qū)動(dòng)電路的原理圖。
圖7是DSP智能控制電路的原理圖。
圖8是負(fù)載電流檢測(cè)電路的原理圖。
圖9是RS485通信接口的原理圖。
具體實(shí)施方式

如圖1所示，本實(shí)施例由逆變輸出的主電源l、主電源檢測(cè)電路4、旁路電 源2、旁路電源檢測(cè)電路5、主切換電路3、隔離驅(qū)動(dòng)電路6、 DSP智能控制電 路7、負(fù)載電流檢測(cè)電路8及RS485通信接口 9組成。主電源1電壓通過(guò)降壓 變壓器丁2()2降壓后經(jīng)主電源檢測(cè)電路4，接入DSP智能控制電路7的對(duì)應(yīng)輸入 腳，旁路電源2電壓通過(guò)降壓變壓器T2G1降壓后經(jīng)旁路電源檢測(cè)電路5，接入 DSP智能控制電路7的對(duì)應(yīng)輸入腳，負(fù)載電流經(jīng)負(fù)載電流檢測(cè)電路8轉(zhuǎn)換后， 接入DSP智能控制電路7的對(duì)應(yīng)輸入腳，DSP智能控制電路7的輸出腳接隔離 驅(qū)動(dòng)電路6后，連接主切換電路3中可控硅G廣G4的控制端，DSP智能控制電路7還接有RS485通信接口 9。
如圖3所示，所述主電源檢測(cè)電路4中包括由運(yùn)算放大器IC1()4A、 IC1()4B (型 號(hào)TL072)及外圍器件組成的電壓檢測(cè)單元和由電壓比較器IC朋b (LM393)及 外圍器件構(gòu)成的電壓過(guò)零檢測(cè)單元，主電源1的輸出電壓Out丄-N經(jīng)降壓變壓
器T2。2降壓后，接入運(yùn)算放大器ICu)4a的輸入腳3，該檢測(cè)電路檢測(cè)到的電壓信
號(hào)Out.V進(jìn)入DSP智能控制電路7之控制芯片Ido0 (TMS320LF2407A)的輸 入腳110，檢測(cè)到的電壓過(guò)零信號(hào)OutZ進(jìn)入DSP智能控制電路7之控制芯片 ICu)o的輸入腳69。
如圖4所示，所述旁路電源檢測(cè)電路5中包括由運(yùn)算放大器ICu)2a、 IC1()2B (型號(hào)TL072)及外圍器件組成的電壓檢測(cè)單元和由電壓比較器IC1Q1B (型號(hào) LM393)及外圍器件構(gòu)成的電壓過(guò)零檢測(cè)單元，旁路電源2的輸出電壓經(jīng)降壓 變壓器T2cn降壓后，接入運(yùn)算放大器ICn)2a的輸入腳3，該檢測(cè)電路檢測(cè)到的電 壓信號(hào)AC.V進(jìn)入DSP智能控制電路7之控制芯片IC，。。的輸入腳112，檢測(cè)到 的電壓過(guò)零信號(hào)AC.Z進(jìn)入DSP智能控制電路7之控制芯片IC1Q。的輸入腳81。
如圖8所示，所述負(fù)載電流檢測(cè)電路8由運(yùn)算放大器IQo5A、 IC1()5B、 IC105C、 IC105D (型號(hào)TL074)及外圍器件構(gòu)成，檢測(cè)到的負(fù)載電流信號(hào)LoadCurrentV 進(jìn)入DSP智能控制電路7之控制芯片IC1W)的輸入腳107。
如圖5所示，所述主切換電路3由可控硅Q廣q4及外圍器件構(gòu)成，DSP智 能控制電路7之控制芯片IC1CQ的輸出腳46和6經(jīng)隔離驅(qū)動(dòng)電路6后接可控硅 Q廣q4的控制端，可控硅Q廣q4的輸入端接主電源1和旁路電源2，輸出端接負(fù) 載電路。
如圖6所示，所述隔離驅(qū)動(dòng)電路6中集成電路ICnnA、電阻11119、電容C117 構(gòu)成施密特振蕩器，經(jīng)分頻器IC,。m (型號(hào)CD4013)分頻后作為隔離驅(qū)動(dòng)的高 頻調(diào)制信號(hào)，受控于來(lái)自集成電路IC1Q1C反相整形過(guò)的主電源切換信號(hào)
(INV.SCR)信號(hào)，經(jīng)開關(guān)管Q1G1 Q1Q2、變壓器T1()1隔離驅(qū)動(dòng)放大，經(jīng)二極管 D104、 D 0，電阻R。7、 Rm，電容C109、 Cu。和二極管D1()9、 D川，電阻R108、 R114，電容Cm、 Cu2產(chǎn)生一對(duì)控制隔離驅(qū)動(dòng)電源分別接可控硅Qi 、 Q2的控制 腳；同理，另一路受控于來(lái)自集成電路IC1G1B反相整形過(guò)的旁路電源切換信號(hào)
(AC.SCR)信號(hào)，經(jīng)開關(guān)管Qh)3 Qhh、變壓器T!o2隔離驅(qū)動(dòng)放大，由二極管D112、 D116，電阻R咖、R117,電容C"3、 <:115和二極管D115、 D117,電阻R110、 R118，電容<:114、 Cu6產(chǎn)生另一對(duì)受控于AC.SCR信號(hào)的隔離驅(qū)動(dòng)電源分別接可
控硅Q3、 Q4的控制端。
如圖7所示，所述DSP智能控制電路7為本切換裝置的主控處理器，其控 制芯片ICuK)接有片外擴(kuò)展64KX16位的存貯器，以擴(kuò)展存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量，CY100為 片外晶振，提供DSP工作時(shí)鐘信號(hào)。
如圖9所示，所述RS485通信接口 9用以實(shí)現(xiàn)與上位主監(jiān)控系統(tǒng)及其他監(jiān)
控模塊的通信與管理，該通信接口中，電阻R3。2 R3。7、光耦I(lǐng)C3。廣IC3。3構(gòu)成隔
離電路，DSP智能控制電路7之控制芯片IC1(W的接收腳26經(jīng)隔離后接通訊模 塊IC304的腳1，片選信號(hào)(SCID/R)經(jīng)隔離后接IC304的腳2和腳3，控制 芯片IC1QQ的發(fā)射腳25經(jīng)隔離后接IC304的腳4，通訊模塊IC304實(shí)現(xiàn)RS485 通信，電阻R310為匹配電阻。
權(quán)利要求1、一種智能型旁路電源快速切換裝置，其特征在于該裝置由逆變輸出的主電源(1)、主電源檢測(cè)電路(4)、旁路電源(2)、旁路電源檢測(cè)電路(5)、主切換電路(3)、隔離驅(qū)動(dòng)電路(6)、DSP智能控制電路(7)、負(fù)載電流檢測(cè)電路(8)及RS485通信接口(9)組成，主電源(1)電壓通過(guò)降壓變壓器降壓后經(jīng)主電源檢測(cè)電路(4)，接入DSP智能控制電路(7)的對(duì)應(yīng)輸入腳，旁路電源(2)電壓通過(guò)降壓變壓器降壓后經(jīng)旁路電源檢測(cè)電路(5)，接入DSP智能控制電路(7)的對(duì)應(yīng)輸入腳，負(fù)載電流經(jīng)負(fù)載電流檢測(cè)電路(8)轉(zhuǎn)換后，接入DSP智能控制電路(7)的對(duì)應(yīng)輸入腳，DSP智能控制電路(7)的輸出腳接隔離驅(qū)動(dòng)電路(6)后，連接主切換電路(3)中可控硅G1～G4的控制端，DSP智能控制電路(7)還接有RS485通信接口(9)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的智能型旁路電源快速切換裝置，其特征在于所 述主電源檢測(cè)電路(4)中包括由運(yùn)算放大器Id。4a、 IC1(MB及外圍器件組成的電壓檢測(cè)單元和由電壓比較器ICu)3b及外圍器件構(gòu)成的電壓過(guò)零檢測(cè)單元，主電源(1)的輸出電壓經(jīng)降壓變壓器T2。2降壓后，接入運(yùn)算放大器IC1()4A的輸入 腳3，該檢測(cè)電路檢測(cè)到的電壓信號(hào)Out.V進(jìn)入DSP智能控制電路(7)之控 制芯片IC1()。的輸入腳110，檢測(cè)到的電壓過(guò)零信號(hào)Out.Z進(jìn)入DSP智能控制電 路(7)之控制芯片ICuH)的輸入腳69。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能型旁路電源快速切換裝置，其特征在于所 述旁路電源檢測(cè)電路(5)中包括由運(yùn)算放大器IC1()2A、 ICk)2b及外圍器件組成 的電壓檢測(cè)單元和由電壓比較器IChhb及外圍器件構(gòu)成的電壓過(guò)零檢測(cè)單元，旁路電源(2)的輸出電壓經(jīng)降壓變壓器T2(h降壓后，接入運(yùn)算放大器IQ()2a的輸入腳3，該檢測(cè)電路檢測(cè)到的電壓信號(hào)AC.V進(jìn)入DSP智能控制電路(7)之 控制芯片ICh)。的輸入腳112，檢測(cè)到的電壓過(guò)零信號(hào)AC.Z進(jìn)入DSP智能控制 電路(7)之控制芯片IC1G()的輸入腳81 。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的智能型旁路電源快速切換裝置，其特征在于所述負(fù)載電流檢測(cè)電路(8)由運(yùn)算放大器ICu)5a、 IC1()5B、 ICu)5c、 IC朋d及外圍器件構(gòu)成，檢測(cè)到的負(fù)載電流信號(hào)LoadCurrent.V進(jìn)入DSP智能控制電路(7)之 控制芯片IChk)的瑜入腳107。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能型旁路電源快速切換裝置，其特征在于所 述主切換電路(3)由可控硅Qr^4及外圍器件構(gòu)成，DSP智能控制電路(7) 的輸出腳46和輸出腳6經(jīng)隔離驅(qū)動(dòng)電路(6)后接可控硅Q, Q4的控制端，可 控硅Q廣Q4的輸入端接主電源(1)和旁路電源(2)，輸出端接負(fù)載電流。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能型旁路電源快速切換裝置，其特征在于所 述隔離驅(qū)動(dòng)電路(6)中集成電路ICunA、電阻11 9、電容C117構(gòu)成施密特振蕩 器，經(jīng)分頻器IC,02A分頻后作為隔離驅(qū)動(dòng)的高頻調(diào)制信號(hào)，受控于來(lái)自集成電路IQ(Hc反相整形過(guò)的主電源切換信號(hào)(INV.SCR)信號(hào)，經(jīng)開關(guān)管Quh Qh)2、 變壓器Tun隔離驅(qū)動(dòng)放大，經(jīng)二極管Du)4、 D110，電阻Ru)7、 Rm，電容(:109、 Cho和二扱管Dh)9、 Dm，電阻Ru)s、 R 4，電容C川、<3112產(chǎn)生一對(duì)控制隔離驅(qū)動(dòng)電源分別接可控硅Qi 、Q2的控制腳；同理，另一路受控于來(lái)自集成電路ICnnB反相整形過(guò)的旁路電源切換信號(hào)(AC.SCR)信號(hào)，經(jīng)開關(guān)管Q1Q3~Q1Q4、變壓器 Tu)2隔離驅(qū)動(dòng)放大，由二極管Du2、 D116，電阻RjQ9、 R117，電容Cm、 (3115和二 極管Du5、 D117，電阻Rno、 R 8，電容C114、 C116產(chǎn)生另一對(duì)受控于AC.SCR信號(hào)的隔離驅(qū)動(dòng)電源分別接可控硅Q3、 Q4的控制端。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能型旁路電源快速切換裝置，其特征在于所 述DSP智能控制電路(7)為本切換裝置的主控處理器，其控制芯片IChx)(TMS320LF2407A)接有片外擴(kuò)展64KX 16位的存貯器，以擴(kuò)展存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量， CY100為片外晶振，提供DSP工作時(shí)鐘信號(hào)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能型旁路電源快速切換裝置，其特征在于所 述RS485通信接口 (9)用以實(shí)現(xiàn)與上位主監(jiān)控系統(tǒng)及其他監(jiān)控模塊的通信與 管理，該通信接口中，電阻R3Q2~R3q7、光耦I(lǐng)C3。廣IC3Q3構(gòu)成隔離電路，DSP智 能控制電路(7)之控制芯片IC1GG的接收腳26經(jīng)隔離后接通訊模塊IC3G4的腳1， 片選信號(hào)(SCID/R)經(jīng)隔離后接IC304的腳2和腳3，控制芯片ICuk)的發(fā)射腳 25經(jīng)隔離后接IC鵬的腳4，通訊模塊IC3Q4實(shí)現(xiàn)RS485通信，電阻R31G為匹配 電阻。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種智能型旁路電源快速切換裝置。本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種具有智能化功能的，結(jié)構(gòu)合理，與UPS主控制電路完全解耦的智能型旁路電源快速切換裝置，旨在用作UPS系統(tǒng)的旁路切換，提供系統(tǒng)高可靠的電源。解決該問(wèn)題的技術(shù)方案是該裝置由逆變輸出的主電源、主電源檢測(cè)電路、旁路電源、旁路電源檢測(cè)電路、主切換電路、隔離驅(qū)動(dòng)電路、DSP智能控制電路、負(fù)載電流檢測(cè)電路及RS485通信接口組成。本實(shí)用新型可用于UPS系統(tǒng)中作為旁路電源的切換。
文檔編號(hào)H02J9/06GK201234162SQ20082008557
公開日2009年5月6日 申請(qǐng)日期2008年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月16日
發(fā)明者嚴(yán)輝強(qiáng), 付鋒鋒, 何湘寧, 葉智俊, 周永忠, 金新偉 申請(qǐng)人:杭州中信網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化有限公司