基于单片机的双电源自动切换开关控制器基于单片机的双电源自动切换开关控制器
设计了一种以STC单片机为核心的双电源自动转换开关控制器,具有自动检测、诊断和控制的功能。系统电源
出现故障时,短时间内能够自动从故障电源切换到备用电源供电。给出了该控制器的硬件及软件设计方案。该
控制器切换时间短且抗干扰性强,具有较高的可靠性。
武彦飞,童峥嵘,邢文华,王俊峰
(天津理工大学 计算机与通信工程学院,天津 300384)
摘要 摘要:设计了一种以STC
关键词关键词:单片机;双电源;控制器;
0引言引言
随着社会科技的发展与进步,生活水平的日益提高,人们对电的依赖性逐渐加强,电力系统的连续可靠性成为保障正常
生活的重要指标。特别是一些重要用电场所(医院、机场、大型生产线、银行等),电力系统出现故障时,如果不能及时供
电,将会带来巨大损失[1]。自动转换开关(Automatic Transfer Switching Equipment,ATSE)便是为了确保供电连续而设
计的。ATSE 由开关主体和其他必需的电器组成,设有监测电源电路对电源进行故障检测,并且能够自动将一个或几个负载电
路从一个电源转换至另一个电源[2]。1992年在上海金茂大厦的设计中我国首次引入ATSE,此后在我国的建筑工程等领
域,这种开关装置得到了普遍应用[3]。国际电工委员会标准将ATSE分为CB级和PC级。CB级ATSE结构复杂、体积大、切
换时间长且可靠性较差,故随着ATSE技术的不断进步,其应用领域逐渐缩小。PC级ATSE结构简单、体积小、切换时间短且
安全可靠,近年来逐渐占据了ATSE的主流市场[4]。
本文设计了一种以STC单片机为控制核心的双电源自动转换开关控制器。系统设有常用与备用两个电源,正常情况下常用
电源供电;设有电压检测模块对常用、备用电源电压进行实时监测;设有单片机控制模块对采集电压进行处理与判断,并根据
判断结果发出相应控制命令;设有电机与电闸切换模块响应单片机的控制命令,快速进行电源切换动作。当系统判断常用电源
出现故障(如欠压、过压、断相)时,各模块协同运作,自动切换到备用电源供电;当系统判断常用电源恢复正常时,再自动
切换回常用电源供电。STC单片机具有体积小、数据处理速度快、抗干扰性强和功耗低的特点[3],保障该控制器的有效
性。相较于传统的以单片机为基础的双电源自动转换开关控制器,为了提高本控制器的抗干扰能力,在电压检测电路中加入光
电隔离电路和滤波电路,有效隔离环境、电磁场等因素的干扰;软件采用C语言及其内核函数编程,语法灵活;用内部逻辑关
系代替实际的硬件连接,避免大量中间连线的干扰,保障该控制器的可靠性。
1系统总体设计系统总体设计
系统主要由电压检测模块(常用电检测和备用电检测)、电机模块、电闸模块、按键控制模块以及故障报警模块组成,结
构框图如图1所示。电源模块在常用电源与备用电源之间选择一路为单片机供电[5];电压检测模块
对常用电源与备用电源各个相的电压进行检测,检测结果作为采样值送入单片机。单片机对接收到的信号进行处理与判
断,当检测出常用电源有任意一相电压信号不正常时,单片机对继电器与电机发出控制命令,使电机反转,备用电闸闭合,控
制面板上备用电源指示灯亮,备用电源供电;当检测出常用电源恢复正常后,单片机对继电器与电机发出控制命令,使电机正
转,备用电闸断开,常用电闸闭合,从备用电源切换到常用电源供电,控制面板上常用电源指示灯亮。同时设计故障报警模块
和按键控制模块,便于及时进行故障检修以及人工切换电源。
系统实现的主要功能如表1所示。状态1表示继电器控制电机,保持常用电闸闭合,系统使用常用电源。状态2表示继电器
控制电机,使备用电闸闭合,系统使用备用电源,系统向外报警,常用电故障。状态3表示继电器控制电机,保持常用电闸闭
合,系统使用常用电源,系统向外报警,备用电源故障。状态4表示系统不工作。
2硬件设计硬件设计
2.1实时电压检测实时电压检测
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