双电源切换如何保障运行

双电源切换如何保障运行

戴智钢

关键词：双电源切换电路；工作电源；应急电源

双电源切换装置是两路电源用户经常使用的一种常规产品，应用领域较为广泛。目前市场上的双电源自动切换开关一般由两部分组成：开关本体与控制器。开关本体一般为机械开关，动作速度慢且有噪声，容易发生机械故障，开关触点易氧化形成阻碍导电、难去除的氧化物，容易产生高温烧毁甚至爆炸，具有安全隐患；转换时间普遍在几十至上百毫秒，无法满足重要负荷对连续可靠供电的需求。另外，现有双电源自动切换开关没有提供智能控制接口，在部分应急电源中无法得到灵活应用。

1工作原理

1.1电路的特点

本电路利用可逆接触器的结构特点，与控制电路构成机械与电气的双重互锁，除了具有常规的失压、欠压、来电、过流和短路保护外，还具有缺相保护、逆送电保护和故障保护，本电路结构简单，设计注重安全性，操作方便，抗谐波干扰，不会因误操作而导致电源切换事故。

1.2电路的组成

AC1为工作电源，AC2为应急电源，CB1为工作电源的进线断路器，CB2为应急电源的进线断路器，C为可逆交流接触器，它由工作电源的进线接触器C11和应急电源的进线接触器C21组成，接触器C11、C21之间存在机械联锁，C12为工作电源控制回路的中间继电器，C22为应急电源控制回路的中间继电器，常闭触头C12和C22构成电气互锁。可逆交流接触器C，通过机械联锁机构互锁，它与控制电路中的中间继电器C12、C22构成机械与电气双重互锁。

1.3工作原理

平时由工作电源AC1对外供电，断路器CB1和可逆交流接触器C中的C11接通，断路器CB2和可逆交流接触器C中的C21断开。其工作原理如下:当工作电源AC1来电时，合上断路器CB1，控制回路的中间继电器C12线圈得电，其常开触头C12吸合，常闭触头C12断开，当按下启动按钮START1时，接触器C11线圈得电，接触器C11主触头吸合，工作电源AC1对外供电。同时，自锁触头C11也吸合，当松开启动按钮START1时，接触器C11线圈仍然保持通电状态，从而使工作电源AC1对外连续供电。在工作电源AC1出现故障或要进行检修时，改为应急电源AC2对外供电，断路器CB1和接触器C11主触头断开，应急电源AC2来电，断路器CB2闭合，按下启动按钮START2，接触器C21主触头闭合，应急电源AC2对外供电。

2双电源切换电路设计

双电源切换的驱动采用双向可控硅作为开关器件，与普通的机械开关相比具有开关速度快、无噪声、安全可靠、稳定、使用寿命长的特点。采用光耦MOC3022作为驱动芯片，不仅实现了微控制器对双向可控硅开关状态的快速控制，同时也起到了强弱电隔离的目的。当微控制器输出控制信号CTRL1与CTRL2均为低电平时，两个双向可控硅均不导通，负载上没有电压；当CTRL1为高电平、CTRL2为低电平时，主电源侧双向可控硅导通，副电源侧双向可控硅截止，负载的电源由主电源提供；当CTRL1为低电平、CTRL2为高电平时，负载的电源由副电源提供。使用串联在主电源回路中的开关模拟主电源掉电过程，负载采用两个电阻串联，分压后的电压通过示波器观察，同样以微控制器输出的同步信号作为触发信号。

3电路的保障运行方案

3.1缺相保护

在工作电源AC1处于对外供电状态时，当出现缺a1相电，a1、c1回路中断，接触器C11线圈失电，C11主触头断开，工作电源AC1停止对外供电；当出现缺b1相电时，b1、c1回路中断，中间继电器C12线圈失电，其常开触头C12断开，它切断了a1、c1回路，使接触器C11线圈失电，C11主触头断开，工作电源AC1停止对外供电；当出现缺c1相电时，接触器C11线圈和中间继电器C12同时失电，C11主触头断开，工作电源AC1停止对外供电。

在工作电源AC1对外供电前，a1、b1、c1三相交流电中，只要出现缺一相电，工作电源AC1中的接触器C11线圈将不会得电，按下START1按钮时，接触器C11不会吸合，工作电源AC1因缺相故障无法对外供电。应急电源AC2缺相保护原理同上。

3.2失压和欠压保护

当工作电源AC1的电压因某种原因严重下降(降到额定电压的85%)或消失，接触器C11和中间继电器C12的电磁力下降或消失，使得接触器C11和中间继电器C12的衔铁释放，常开触头C11和C12断开，工作电源停止对外供电。当线路电压正常时，接触器线圈C11不能自动通电，必须再次按下启动按钮START1后才能重新启动，从而避免了线路正常后，工作电源AC1突然来电，引起设备或人身事故。应急电源AC2失压和欠压保护原理同上。

3.3来电保护

当工作电源AC1对外供电时，如果断路器CB2处于闭合状态，应急电源AC2突然来电，应急电源的控制回路中的中间继电器C22线圈得电，使工作电源AC1控制回路中的C22常闭触头断开，接触器C11线圈失电，主触头断开，工作电源AC1停止对外供电；当应急电源AC2对外供电时，如果工作电源的断路器CB1处于闭合状态，工作电源AC1突然来电，工作电源AC1控制回路中的中间继电器C12线圈得电，使应急电源AC2控制回路中的C12常闭触头断开，接触器C21线圈失电，主触头断开，应急电源AC2停止对外供电，这样能防止两个电源间的供电事故发生。

3.4故障保护

如果可逆接触器中一组接触器的触头出现熔焊故障(触头不能分断)，而另一组接触器被机械联锁机构互锁，是无法合上的，同时，另一组接触器的线圈工作回路被对方中间继电器的常闭触头切断，接触器线圈不能得电，无法吸合，因此，不会出现逆送电或两个电源同时对外供电的事故。因双电源切换电路中的器件损坏、进线电源系统故障和误操作等原因都能使本电路出现故障保护，对外不供电或防止逆送电，可避免供电事故发生，只有解除了故障，按下启动按钮后，本电路才能重新启动，对外正常供电。

参考文献

[1]王西平.一种灵活可靠的微自投装置.电力设备，2000，145(3):22-24.

[2]陈林.新型智能双电源电子快速切换系统的研究[D].安徽：合肥工业大学，2006.