智能型雙電源開(kāi)關(guān)控制器的設計

隨著(zhù)科技的進(jìn)步和社會(huì )的發(fā)展，人們的生活水平不斷地提高，各行業(yè)對供電的可靠性、安全性、連續性提出了越來(lái)越高的要求，很多場(chǎng)合需要采用兩路電源來(lái)保證供電的可靠性和連續性。例如商場(chǎng)、銀行、醫院、通信部門(mén)、交通部門(mén)以及國防軍事等部門(mén)都要求能連續不間斷地安全供電。而智能型雙電源開(kāi)關(guān)控制器能夠很好地解決上述問(wèn)題，為可靠、連續地供電提供強有力的保證。目前在很多企業(yè)和領(lǐng)域都使用了智能型雙電源開(kāi)關(guān)控制器，它有著(zhù)廣闊的市場(chǎng)前景和應用價(jià)值。本文介紹的智能型雙電源開(kāi)關(guān)控制器主要由控制單元(PIC16F884單片機)和執行機構(兩臺三極或四極塑殼斷路器)組成?？刂茊卧饕撠煾鞣N信號的辨識檢測、運算處理和控制輸出。執行機構則快速準確地響應控制單元的各種控制命令，從而構成一個(gè)功能強大、工作穩定、可靠的控制系統。
1 工作原理
智能型雙電源開(kāi)關(guān)控制器以單片機PIC16F884為核心，對兩路供電電源(常用電源和備用電源)的電壓、頻率和相位進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測。當其中一路電源(常用電源或備用電源)的電壓發(fā)生過(guò)壓、欠壓或是缺相時(shí)，控制器就會(huì )發(fā)出電機切換命令，使供電電源自動(dòng)切換到另一路電源(備用電源或常用電源)上，以此來(lái)保障供電的連續性?？刂破鞯墓ぷ鞣绞街饕凶詣?dòng)方式和手動(dòng)方式兩種?？刂破鞯慕Y構框圖如圖1所示，組成模塊如圖2所示。

1.1 自動(dòng)工作模式
自動(dòng)工作模式可分為：自投自復、自投不自復和電網(wǎng)-發(fā)電機三種方式。其中，前兩種主要應用于電網(wǎng)-電網(wǎng)供電模式，而第三種則是應用于電網(wǎng)和發(fā)電機供電模式。
(1)自投自復模式：控制器對兩路電源進(jìn)行監控，當兩路電源都正常工作時(shí)，則負載由常用電源供電；當常用電源發(fā)生故障(過(guò)壓、欠壓或缺相)時(shí)，控制器發(fā)出電機切換命令使電源自動(dòng)切換到備用電源，此時(shí)負載由備用電源供電；當常用電源恢復正常時(shí)，控制器再次發(fā)出電機切換命令使負載供電由備用電源返回到常用電源。
(2)自投不自復模式：其工作方式和自投自復類(lèi)似，但只有當備用電源也出現故障時(shí)才自動(dòng)返回到常用電源，否則將一直由備用電源給負載供電。
(3)電網(wǎng)-發(fā)電機模式：當常用電源發(fā)生故障時(shí)，控制器輸出發(fā)電機啟動(dòng)命令，經(jīng)短暫延時(shí)后斷開(kāi)常用電源，此時(shí)負載由發(fā)電機供電；當常用電源恢復正常時(shí)，控制器輸出發(fā)電機停機命令同時(shí)電源自動(dòng)切換到常用電源上，負載返回到由常用電源供電模式。
1.2 手動(dòng)模式
在手動(dòng)模式下，電源不能自動(dòng)切換而需要人為操作，主要有常用電源供電、備用電源供電和斷電再扣方式。
常用電源供電：強制常用斷路器閉合，備用斷路器斷開(kāi)。
備用電源供電：強制備用斷路器閉合，常用斷路器斷開(kāi)。
斷電再扣：同時(shí)強制斷開(kāi)常用斷路器和備用斷路器或是閉合因故障而斷開(kāi)的所有斷路器。
2 硬件系統設計
2.1 單片機的選擇
控制器要求對交流電壓、頻率和相位進(jìn)行檢測，有多路控制信號的輸入和輸出，為了節約成本和系統的穩定性，應選擇自帶A/D轉換器和輸入捕捉功能且有較豐富I/O的單片機。此外，控制器里的強電信號和繼電器等元件會(huì )對單片機產(chǎn)生很大的干擾，這就要求單片機能夠有較好的抗干擾能力。綜上考慮，本設計選擇了PIC16F884單片機。它是Microchip公司目前主推的產(chǎn)品，采用精簡(jiǎn)指令集(RISC)機構和一次性可編程(OTP)技術(shù)使得PIC16F884單片機具有高速的穩定性和非常強的抗干擾能力；8 KB的閃存、256 B的EEPROM、10位A/D轉換器和CCP輸入捕捉，完全可以滿(mǎn)足本控制器的設計要求。