一种程控双路交流电源自动切换装置

技术领域

本发明涉及通讯机房电源配电领域，特别是涉及一种程控双路交流电源自动切换装置。

背景技术

在一些比较重要设备的用电场合电源不能中断，因此就需要至少两路输入电源来保障供电，一路电源作为主电源优先输出给负载供电，另一路作为备用电源在主电源断电时自动切换输出供电；当主电源恢复来电时，备用电源自动退出供电，由主电源自动切换给用电负载提供电源；对于两路电源之间的切换，如果双路输入是直流电源，则可通过简单的隔离后将输出并接在一起，在切换时输出电源基本上不会中断；而对于双路输入是交流电源，因电源之间的相位和时序不同，不能将双路电源的输出隔离后并接在一起，因此就需要用到切换控制电路；复杂一些的“过零判别”双电源切换控制电路可以做到近似于“无缝切换”，但这种切换装置价格比较贵，体积也比较大，并且发热比较严重；而一般对于电源供电的连续性要求不是太高的用电设备，采用非过零判别的电磁器件等进行双路电源切换也可以满足要求；不过采用非过零判别的交流双电源切换电路，对于切换时间的控制一般不能很好把握，切换时间过快会一起双路交流电源之间的冲突，切换时间过慢则会影响用电负载的正常工作。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种程控双路交流电源自动切换装置，采用比较廉价的以单片机为核心的双路交流电源切换控制电路，通过编制切换控制程序，对双路交流电源的断电切换、上电切换和优先设置切换的间隔时间进行了精确设定，既防止了非过零切换电路过快时可能造成的相线间拉弧冲突，又保证了切换过程瞬间掉电间隔不会过慢而使用电设备能正常工作。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种程控双路交流电源自动切换装置，它包括机箱，所述机箱由前面板、机箱壳体和后面板组成，所述前面板装配在机箱壳体的前侧，所述后面板装配在机箱壳体的后侧，所述前面板的左侧装有左侧安装片，所述前面板的右侧装有右侧安装片，所述前面板的中间面上设有设置按钮，所述设置按钮的左侧设有A路优先指示灯，所述设置按钮的右侧设有B路优先指示灯；所述前面板的左侧上方镶嵌装有A路输入灯，所述A路输入灯的右侧镶嵌装有A路接通灯，所述前面板上A路输入灯和A路接通灯之间有白色线段符号连接；所述A路输入灯的下方镶嵌装有B路输入灯，所述B路输入灯的右侧镶嵌装有B路接通灯，所述前面板上B路输入灯和B路接通灯之间也有白色线段符号连接；所述A路接通灯和B路接通灯的右侧中间位置镶嵌装有输出指示灯，所述A路接通灯与B路接通灯在前面板上分别有指向输出指示灯的白色箭头线符号连接；所述后面板的右侧设有穿入机箱内部的A路电源进线，所述A路电源进线上连接A路输入插头；所述A路电源进线的左侧设有穿入机箱内部的B路电源进线，所述B路电源进线上连接B路输入插头；所述A路电源进线中含有A路电源的火线L1和零线N1，所述B路电源进线中含有B路电源的火线L2和零线N2；所述后面板上B路电源进线的左侧均匀排列设有八个电源输出插座；所述机箱内部装有控制电路板以及A路切换控制器和B路切换控制器，所述控制电路板上装有以主控单片机为核心的双路电源自动切换电路和器件。

优选的所述机箱内部的控制电路板上设有主控单片机、低压直流源、驱动单选电路、指示灯控制器、A路变换电源、B路变换电源、A路采样器、B路采样器、A路驱动器和B路驱动器；所述主控单片机上设有A路输入采样口、B路输入采样口、输出切换控制口、灯光控制驱动口、电源输入口和优先采样口。

优选的所述A路切换控制器中含有一个JA控制线圈和双路JA-1常开接点，所述B路切换控制器中含有一个JB控制线圈和双路JB-1常开接点；所述A路驱动器中含有控制线圈J1和一个常开接点J1-1，所述B路驱动器中含有控制线圈J2和一个常开接点J2-1，所述控制线圈J1和控制线圈J2的上端为负极、下端为正极；所述驱动单选电路的下方含有输入端IN1和IN2，所述驱动单选电路的上方含有输出端OUT1和OUT2。优选的所述主控单片机的A路输入采样口连接A路采样器输出端，B路输入采样口连接B路采样器输出端；所述主控单片机的输出切换控制口与驱动单选电路的IN1和IN2端连接，所述灯光控制驱动口与指示灯控制器连接；所述主控单片机的优先采样口与前面板上的设置按钮电极连接；所述主控单片机的电源输入口与低压直流源的输出端连接。

优选的所述驱动单选电路的OUT1输出端连接A路驱动器的控制线圈J1正极，OUT2输出端连接B路驱动器的控制线圈J2正极；所述A路驱动器的控制线圈J1负极和B路驱动器的控制线圈J2两负极连接后接低压直流源的输出地；所述A路驱动器的常开接点J1-1串接在JA控制线圈下端接A路电源进线的零线N1回路中，所述B路驱动器的常开接点串接在JB控制线圈下端接B路电源进线的零线N2回路中；所述A路切换控制器JA控制线圈的上端接A路电源进线的火线L1，所述B路切换控制器线圈的上端接B路电源进线的火线L2。

优选的所述A路电源进线的L1、N1分别接A路变换电源输入端、A路采样器输入端和A路切换控制器双路常开接点JA-1的上侧，所述B路电源进线的L2、N2分别接B路变换电源输入端、B路采样器输入端和B路切换控制器双路常开接点JB-1的上侧；所述A路切换控制器双路常开接点JA-1的下侧和B路切换控制器双路常开接点JB-1的下侧双线分别合并后接电源输出插座的电极；所述A路变换电源的输出端和B路变换电源的输出端分别接入低压直流源的输入端，所述低压直流源的输出端给主控单片机及其它电路提供电源。

优选的所述指示灯控制器与前面板中间的A路优先指示灯、B路优先指示灯以及左侧的A路输入灯、A路接通灯、B路输入灯、B路接通灯、输出指示灯的电极连接。

优选的所述前面板左侧装配的左侧安装片上设有三个从上到下的椭圆形左侧安装孔，所述前面板右侧装配的右侧安装片上设有三个从上到下的椭圆形右侧安装孔。

优选的所述A路电源进线和B路电源进线盘绕后均用两根捆扎带在两端扎紧固定。

本发明的有益效果：本发明的一种程控双路交流电源自动切换装置，采用了以单片机为核心的双路交流电源自动切换控制电路，比传统过零点判别切换电路节省成本和减小装置的体积，在略微延长双路交流电流切换时间的基础上，可保证大部分数据通信系统和计算机控制设备电源的稳定工作。

附图说明

图1为实施例的一种程控双路交流电源自动切换装置的外形结构示意图；

图2为实施例的一种程控双路交流电源自动切换装置的控制板电路框图；

图3为实施例的一种程控双路交流电源自动切换装置的单选逻辑示意图；

其中：1-前面板，1a-A路输入灯，1b-A路接通灯，1c-B路输入灯，1d-B路接通灯，1e-输出指示灯，1f-A路优先灯，1g-B路优先灯，1h-设置按钮，2-机箱壳体，3-后面板，3a-后板固定螺钉，4-左侧安装片，4a-左侧固定孔，5-右侧安装片，5a-右侧固定孔，6-控制电路板，6a-主控单片机，6a1-A路输入采样口，6a2-B路输入采样口，6a3-输出切换控制口，6a4-灯光控制驱动口，6a5-电源输入口，6a6-优先采样口，6b-低压直流源，6c-驱动单选电路，6d-指示灯控制器，6e-A路变换电源，6f-B路变换电源，6g-A路采样器，6h-B路采样器，6i-A路驱动器，6j-B路驱动器，7-A路电源进线，8-A路输入插头，9-B路电源进线，10-B路输入插头，11-输出电源插座，12-捆扎带，13-A路切换控制器，14-B路切换控制器。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将结合附图和实施例对本发明做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本发明，并不对本发明的保护范围构成限定。

实施例

如图1所示，是本实施例的一种程控双路交流电源自动切换装置的外形结构示意图；一种程控双路交流电源自动切换装置，它包括机箱，所述机箱由前面板1、机箱壳体2和后面板3组成，所述前面板1装配在机箱壳体2的前侧，所述后面板3装配在机箱壳体2的后侧,所述机箱为19英寸标准1U机箱，适用于安装在通讯机房的配电和通讯机柜内；所述前面板1的左侧装有左侧安装片4，所述前面板1的右侧装有右侧安装片5，所述前面板1左侧装配的左侧安装片上设有三个从上到下的椭圆形左侧安装孔4a，所述前面板1右侧装配的右侧安装片上设有三个从上到下的椭圆形右侧安装孔5a，这些椭圆形安装孔的大小和中心间距孔位与通讯机柜中的立档相配合，用于安装固定本发明的机箱整机；所述前面板1的中间面上设有设置按钮1h，所述设置按钮1h的左侧设有A路优先指示灯1f，所述设置按钮1h的右侧设有B路优先指示灯1g；所述设置按钮1h为带锁单路按钮，当设置按钮1h按下时右侧的B路优先指示灯1g点亮发绿光，当设置按钮1h弹出时左侧A路优先指示灯1f点亮发绿光；所述前面板1的左侧上方镶嵌装有A路输入灯1a，所述A路输入灯1a的右侧镶嵌装有A路接通灯1b，所述前面板1上A路输入灯1a和A路接通灯1b之间有白色线段符号连接；所述A路输入灯1a的下方镶嵌装有B路输入灯1c，所述B路输入灯1c的右侧镶嵌装有B路接通灯1d，所述前面板1上B路输入灯1c和B路接通灯1d之间也有白色线段符号连接；所述A路接通灯1b和B路接通灯1d的右侧中间位置镶嵌装有输出指示灯1e，所述A路接通灯1b与B路接通灯1d在前面板1上分别有指向输出指示灯1e的白色箭头线符号连接，这些白色线段和箭头用于指示双路交流电源的供电状态和方向；所述A路电源进线有电时对应的A路输入灯点亮发红光，所述B路电源进线有电时对应的B路输入灯点亮发红光，所述A路接通灯点亮绿灯时表示A路电源向输出供电，所述B路接通灯点亮绿灯时表示B路电源向输出供电，所述输出指示灯点亮红灯时表示电源输出插座上有电；A、B双路输入在任何状态时都只有一路向输出供电，而不可能出现双路电源同时向输出供电，即A路接通灯和B路接通灯不会同时点亮；所述后面板的右侧设有穿入机箱内部的A路电源进线，所述A路电源进线7上连接A路输入插头8；所述A路电源进线7的左侧设有穿入机箱内部的B路电源进线9，所述B路电源进线9上连接B路输入插头10，所述A路电源进线7和B路电源进线9盘绕后均用两根捆扎带12在两端扎紧固定；所述A路电源进线7中含有A路电源的火线L1和零线N1，所述B路电源进线9中含有B路电源的火线L2和零线N2；所述后面板3上B路电源进线9的左侧均匀排列设有八个电源输出插座11；这些电源插座为外部用电负载设备提供不间断电源；所述后面板的下方边缘有四个后板固定螺钉3a，用于将后面板和机箱壳体固定；所述机箱内部装有控制电路板6以及A路切换控制器13和B路切换控制器14，用于对双路交流输入电源的切换控制输出。

如图2所示，是本实施例的一种程控双路交流电源自动切换装置的控制板电路框图；所述控制电路板6上装有以主控单片机为核心的双路电源自动切换电路和元器件，所述机箱内部的控制电路板6上设有主控单片机6a、低压直流源6b、驱动单选电路6c、指示灯控制器6d、A路变换电源6e、B路变换电源6f、A路采样器6g、B路采样器6h、A路驱动器6i和B路驱动器6j，通过电路布线连接在一起；所述主控单片机6a上设有A路输入采样口6a1、B路输入采样口6a2、输出切换控制口6a3、灯光控制驱动口6a4、电源输入口6a5和优先采样口6a6，用于输入和输出的控制；所述A路切换控制器13中含有一个JA控制线圈和双路JA-1常开接点，所述B路切换控制器14中含有一个JB控制线圈和双路JB-1常开接点，其中JA控制线圈和JB控制线圈接通交流电源时控制JA-1及JB-1的闭合；所述A路驱动器6i中含有控制线圈J1和一个常开接点J1-1，所述B路驱动器6j中含有控制线圈J2和一个常开接点J2-1，所述控制线圈J1和控制线圈J2的上端为负极、下端为正极；均可由直流电压信号控制J1-1及J2-1的闭合；所述驱动单选电路6c的下方含有输入端IN1和IN2，所述驱动单选电路6c的上方含有输出端OUT1和OUT2；所述主控单片机6a的输出切换控制口6a3与驱动单选电路6c的IN1和IN2端连接，所述灯光控制驱动口6a4与指示灯控制器6d连接；所述主控单片机6a的优先采样口6a6与前面板1上的设置按钮1h电极连接；所述主控单片机6a的电源输入口6a5与低压直流源6b的输出端连接；所述指示灯控制器6d与前面板1中间的A路优先指示灯、B路优先指示灯以及左侧的A路输入灯、A路接通灯、B路输入灯、B路接通灯、输出指示灯的电极连接，根据主控单片机发出的信号驱动各个指示灯的点亮或熄灭；所述驱动单选电路6c的OUT1输出端连接A路驱动器6i的控制线圈J1正极，OUT2输出端连接B路驱动器的控制线圈J2正极；所述A路驱动器6i的控制线圈J1负极和B路驱动器6j的控制线圈J2两负极连接后接低压直流源的输出地；所述A路驱动器6j的常开接点J1-1串接在JA控制线圈下端接A路电源进线的零线N1回路中，所述B路驱动器6j的常开接点串接在JB控制线圈下端接B路电源进线的零线N2回路中；所述A路切换控制器13JA控制线圈的上端接A路电源进线的火线L1，所述B路切换控制器14线圈的上端接B路电源进线的火线L2；所述A路电源进线7的L1、N1分别接A路变换电源输入端、A路采样器输入端和A路切换控制器双路常开接点JA-1的上侧，所述B路电源进线9的L2、N2分别接B路变换电源输入端、B路采样器输入端和B路切换控制器双路常开接点JB-1的上侧；所述A路切换控制器13双路常开接点JA-1的下侧和B路切换控制器14双路常开接点JB-1的下侧双线分别合并后接电源输出插座的电极；所述A路变换电源的输出端和B路变换电源的输出端分别接入低压直流源的输入端，所述低压直流源的输出端给主控单片机及其它电路提供电源。

再如图2所示，本实施例整个电路的工作过程是：通过主控单片机根据双路电源切换控制的要求执行程序，开机后如果A路电源进线和B路电源进线都有电，则A路变换电源和B路变换电源各将转换后提供给低压直流源，经过隔离汇合为一路，这路低压直流电源供主控电路板上的主控单片机以及各个电路使用；如果A路电源进线和B路电源进线只有一路通电，则A路变换电源和B路变换电源必定有一路工作，同样可以将转换成的低压直流电源维持主控电路板工作；当主控单片机启动工作后，先通过A路采样口和B路采样口读取A路采样器和B路采样器提供的A路、B路电源输入信号，再通过优先采样口读取设置按钮提供的优先设置信号，经过判别后通过输出切换控制口向驱动单选电路发出控制信号；如果主控单片机采样到A路和B路都有电源并设置A路为优先时，主控单片机就发出驱动信号IN1为高电平、IN2为低电平，则驱动单选电路发出OUT1为高电平、OUT2为低电平，使J1-1接点吸合、J2-1接点释放，进而使A路切换控制器JA的线圈接通电源、B路切换控制器JB的线圈不通电源，此时JA-1双路接点接通、JB-1双路接点断开，这样就由A路电源进线经过JA-1向输出电源插座供电，而B路电源进线和输出断开；如果主控单片机采样到A路和B路都有电源并设置B路为优先时，主控单片机发出驱动信号IN1为低电平、IN2为高电平，则驱动单选电路发出OUT1为低电平、OUT2为高电平，使J1-1接点释放、J2-1接点吸合，进而使B路切换控制器JB的线圈接通电源、A路切换控制器JA的线圈不通电源，此时JB-1双路接点接通、JA-1双路接点断开，这样就由B路电源进线经过JB-1向输出电源插座供电，而A路电源进线和输出断开；如果主控单片机采样到A路和B路电源都通电时设置优先供电的那路电源断电，则主控单片机不再判断“优先级”，立即将有电的那路输入电源接通输出，待到失去电源的那路输入电源恢复有电时，再由主控单片机经过判别优先设置后对应将优先的输入电源进线接通输出供电。

如图3所示，是本实施例的一种程控双路交流电源自动切换装置的单选逻辑示意图；图中的驱动单选电路的两个输入端IN1、IN2和两个输出端OUT1、OUT2有对应的逻辑关系，其输入和输出的状态关系在表格中以“0”和“1”表示，“0”表示低电平，和低压直流源的地等电位，“1”表示高电平，和低压直流源的正极等电位；从表格中可以看出，所述驱动单选电路输入端的IN1和IN2组合排列从“00”至“11”有四种不同的状态，而对应的输出端OUT1、OUT2只有“10”或“01”二种状态，满足了输出不允许出现“11”状态的要求，即不能同时驱动两路输入电源与电源输出插座接通；因为双路交流电源如果是从共零的三相电源中分出的两路单相电源，两路单相的火线之间就有380V的电压，在进行双路交流电源切换时，很可能在控制器中发生双路电源之间的“拉弧”短路，就会引起输入电源的过流跳闸；所述驱动单选电路是采用“门电路”搭成的，单选输出电平非常稳定可靠；如果不采用驱动单选电路而直接采用主控单片机输出驱动信号，则在主控单片机通电开机时程序尚未执行，或在主控单片机出现”死机“时，单片机执行程序失控，驱动输出端可能会出现全”1“的状态，这样就可能发生电源切换同时接通输出的危险。

本发明的一种程控双路交流电源自动切换装置，采用单片机为核心的控制电路，运用编程控制双路电源自动的切换，通过快速采样输入电源状态和读取输入电源的优先设置，可进行双路交流输入电源的快速切换后输出，并可精确设定双路电源的切换时间，防止出现共零双路交流电源之间的切换冲突，实现双路交流电源之间的安全、快速和可靠地切换，保证重要用电设备的可靠运行。

上述实施例不应以任何方式限制本发明，凡采用等同替换或等效转换的方式获得的技术方案均落在本发明的保护范围内。