智能型数字式静态开关制造技术

一种智能型数字式静态开关，由ＤＳＰ数字信号处理器及外围电路构成，其特征在于：ＤＳＰ通过内置的ＣＡＮ控制局域网总线与各逆变模块之间进行双向通讯，ＤＳＰ内部的比较单元通过并机总线电路向各个逆变器输出频率和相位与市电相同的矩形波，ＤＳＰ内部的捕捉单元接收来自市电和逆变电过零检测信号，ＤＳＰ内置的Ａ／Ｄ模／数转换电路与市电和逆变电模拟量信号相连接，ＤＳＰ还输出一个市电或逆变电接通或断开信号与驱动市电或逆变电投切的开关箱驱动电路相连接。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于一种集双供电交流电源(单相电网电和逆变电)系统间的双向自动“无缝”智能切换和网络监控功能于一体的电力电子控制装置，具体地讲是一种双供电交流电源(单相电网电和逆变电)系统间的双向智能型数字式静态开关。
技术介绍
在要求交流不停电供电或对交流供电电源质量有特殊要求的用电设备系统中，都采用电网供电(或主供电)与逆变电供电的双供电方式供电，以确保一旦主供电系统发生故障时，及时准确可靠地把逆变电投上，保证用电设备安全可靠运行。特别对于计算机或计算机网络的供电系统、通讯或信号设备的供电系统、电力监控设备的供电系统等及其它不允许突然瞬间断电或对供电电源质量要求苛刻的用电设备或系统，要求双供电电源之间能“无缝”智能切换(即“0”切换)，而不对用电设备即负载产生不良影响。现有的切换装置或静态开关，仅具有一般的切换功能，切换时间在数ms甚至10ms以上；不具备逆变电频率、相位的自动跟踪调节功能，不能实现双供电电源系统间的“无缝”切换，或双供电电源系统间的频率和相差造成的电压波动不可避免地会对负载造成影响。同时，现有的切换装置或静态开关不具有对双供电电源信息处理和与计算机通讯及管理功能，不能完成对多达16个逆变并联模块进行监控和信息处理，不具有智能功能和特征；也不具独立单元结构，通用性差。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种智能型数字式静态开关，以实现双供电电源系统间“无缝”双向自动切换；双供电电源信息的在线检测与计算、监控与调整、参数预置与修改、信息储存与查询、计算机管理与通讯，以克服上述的不足。为了实现上述目的，本技术由DSP(数字信号处理器)及外围电路构成，其特点是DSP通过内置的CAN(控制局域网)芯片与各逆变模块之间进行双向通讯，DSP内部的比较单元通过并机总线电路向各个逆变器输出频率和相位与市电相同的矩形波，DSP内部的捕捉单元接收来自市电和逆变电过零检测信号，DSP内置的A/D(模/数)转换电路与市电和逆变电模拟量信号相连接，DSP还输出一个市电或逆变电接通或断开信号至驱动市电或逆变电投切的开关箱驱动电路；上述DSP外围还通过总线隔离电路与一个由微处理器构成的监控部分相连接，监控部分与DSP之间的数据交换通过静态RAM实现，附属电路包括总线隔离和仲裁逻辑，微处理器中设置有CAN控制器和CAN接口芯片，微处理器与逆变器之间通过CAN总线进行双向通讯；上述微处理器主要由单片机构成，在微处理器上设置有单片机与DSP相连接的接口电路，单片机的输入端还连接有各逆变模块保险检测信号，单片机通过CAN总线与逆变器之间进行双向通讯；上述单片机上还设置有与上位机进行通信的通讯接口，通讯接口与单片机之间通过一个电平转换器相连接。本技术采用了上述双CPU结构，为静态开关智能化和实现高精度、高性能控制奠定了基础。附图说明图1为本技术原理框图。图2为本技术监控部分原理框图。具体实施方式以下结合附图进一步说明本技术。本技术针对双供电电源系统间的“无缝”双向自动切换、以及多达16个逆变模块并机供电的要求，选用了性价比高、功能强大的DSP为主控芯片，以支持逆变电与电网电实现高精度频率、相位同步控制和参数检测计算及切换等控制软件；采用了价格低廉的89C52单片机和CAN总线技术，以支持实现监控和与上位机，与底层逆变模块的通讯功能软件；采用GAL器件构成抢答仲裁竞争，解决两个CPU读写冲突；采用128*64点阵式液晶显示器，通过上、下、左、右及回车键构成人机接口，实现供电方式(电网电或逆变电)、语种(中文或英文)以及系统菜单选择、参数显示等；采用非易失性RAM结构，作为系统公共数据区，解决两个CPU的通讯。在本技术中(图1所示)控制核心采用美国TI公司生产的TMS320LF240A型DSP(Digital Signal Processing)，它完成使逆变器同市电相位和频率的同步、对逆变电和市电的检测以及根据检测的结果通过系统内部的小型智能决策控制器驱动开关箱决定负载由哪路电源供电。过零检测电路用于将交流市电和交流逆变电转换成同频率、同相位的矩形波，输入给DSP，经过DSP内部的捕获单元，可以得到市电和逆变电的频率和相位。220V的市电和逆变电经过电平转换电路变成0-3V的低压直流电，由DSP的A/D采样单元进行幅值采样。通过过零检测电路和电平转换电路，小型智能决策系统可以得到市电和逆变电的频率、相位和幅值等信息。为了使各个逆变器输出的220V交流电达到同市电的同频率和同相位，DSP智能决策系统检测到市电的频率和相位后，通过DSP内部的比较单元和并机总线电路向各个逆变器输出频率和相位与市电相同的矩形波。根据并机总线上静态开关发出的矩形波，逆变器调整输出交流电的频率和相位，可以使之与市电的频率和相位达到一致，这就是逆变电和市电的同步过程。智能数字式新型静态开关除了和各个逆变器模块通过同步总线相连接外，还通过CAN总线相连接，通过CAN总线静态开关可以与各逆变器模块进行通信，得到逆变器模块的电压、电流、功率因数等参数。本技术的工作过程是如负载主供电为市电，则静态开关通过过零检测电路得到市电的频率和相位，并通过并机总线输出和市电同频率、同相位的矩形波，逆变器根据这个矩形波使逆变器的输出和市电同步，此时逆变器处于热等待状态。DSP智能决策系统驱动开关箱使市电向负载供电。当市电掉电或出现故障时，DSP智能决策系统根据采样输入，判断出市电不正常，转换输出逻辑，通过开关箱驱动进行切换，使逆变电向负载供电。当市电恢复正常后，DSP智能决策系统通过采样输入和过零检测电路判断市电在正常范围内，通过并机总线使逆变器输出与市电达到同步，同步后DSP智能决策系统转换输出逻辑，通过开关箱驱动进行切换，使市电向负载供电，逆变电又处于热等待状态。在本技术中，除了由DSP及其外围电路所组成的系统完成静态开关主控功能外，还设计了另外一个由89C52组成的监控单元完成和计算机进行数据通信，将静态开关和逆变器的数据通过串行通信接口传送给计算机，或接收计算机发送来的数据。89C52监控系统和DSP智能决策系统通过总线隔离电路、公共静态RAM和仲裁电路完成数据的交互。本技术的监控系统(如图2所示)主要完成智能型数字式静态开关和计算机的数据通信。通过总线隔离电路、公共静态RAM和仲裁电路等与静态开关的接口电路，监控单元可以得到静态开关所采集的数据。RS232串行通信接口用于监控单元和计算机之间的数据通信，CAN总线接口电路用于监控单元采集各个逆变器的数据。在监控单元中，还设计了人机接口电路，即液晶显示和按键接口电路。通过人机接口，用户可以查看静态开关和各个逆变器内部的参数，并可以完成同计算机及逆变器进行数据通信的操作。权利要求1.一种智能型数字式静态开关，由DSP数字信号处理器及外围电路构成，其特征在于DSP通过内置的CAN控制局域网总线与各逆变模块之间进行双向通讯，DSP内部的比较单元通过并机总线电路向各个逆变器输出频率和相位与市电相同的矩形波，DSP内部的捕捉单元接收来自市电和逆变电过零检测信号，DSP内置的A/D模/数转换电路与市电和逆变电模拟量信号相连接，DSP还输出一个市电或逆变电接通或断开信号与驱动市电或逆本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：苏义鑫，郑晓敏，吴勇，姚继忠，毕小龙，秦珀石，王攀，秦娟英，
申请(专利权)人：武汉理工大学，武汉普天通信设备集团有限公司，
类型：实用新型
国别省市：