三相四线供电智能并机系统的制作方法

1.本实用新型涉及安全电源设备领域，尤其涉及一种三相四线供电智能并机系统。


背景技术：

2.安全电源设备一般是接在交流市电上，但是现有的安全电源设备智能提供 36kv的电压输出，如果是工业用电则需要更大的电压，因此单台的安全电源设备无法满足需求，需要将两台设备进行并联起来，才能输出更大的电压。
3.目前，由于类似产品大多是采用纯硬件的方式来实现两台安全电源并机检测，而这种方式存在很多缺陷：
4.1、在两台安全电源设备并机后其功能较为单一，只能判断其相位是否正确。
5.2、现有的并机系统不能检测电压幅值，不能对两台电压的幅值进行比较，当安全电源设备1电压过低，安全电源设备2供电正常时，相位比较仍然是正常的，并机系统也不会发出报警或者停止工作，其中一台安全电源设备长时间在低电压状态工作会使安全电源设备过热或者烧毁。
6.3、当安全电源设备1无电压时，安全电源设备2正常供电时，并机系统的相位检测仍然是正常的，并且并机系统的输出仍然会进行合闸，而并机系统的出现这种状态是不可以进行合闸的，因为这样状态会使安全电源设备2承受并机后的两台安全电源设备的负荷，当安全电源设备2负荷过大时设备就会发热，严重的会烧毁设备。
7.4、当安全电源设备1的相位检测端接触不良或者是断开，安全电源设备2 相位检测端正常时，这时并机系统的相位检测仍然是正常的，其输出仍然会进行合闸。然而这样的情况就会使两台设备输出端短路而烧毁设备。


技术实现要素：

8.本技术提供了一种三相四线供电智能并机系统，用以解决现有的并机系统无法进行相位和电压检测，容易出现设备过热、短路以及烧毁的技术问题。
9.本技术提供了一种三相四线供电智能并机系统，包括：输入取电电路、电压相位检测电路、主控通讯电路及输出电路，所述输入取电电路分别与所述电压相位检测电路、主控通讯电路和所述输出电路电连接，所述电压相位检测电路的输出端与所述主控通讯电路电连接；
10.所述输入取电电路用于分别连接至少两台安全电源设备，并且将电压输入至电压相位检测电路中，同时所述输入取电电路用于为所述主控通讯电路供电，所述电压相位检测电路用于检测安全电源设备的电压和相位，并且将电压和相位的检测结果输出至所述主控通讯电路中，所述主控通讯电路用于将检测结果发给外部的监控设备中，所述主控通讯电路还用于控制所述输出电路输出电压至负载端。
11.可选地，所述输入取电电路包括取电单元及至少两个输入插接端子，两个所述输入插接端子分别用于接入对应的安全电源设备，并且所述取电单元分别与两个所述输入插
接端子电连接。
12.可选地，所述电压相位检测电路包括三相计量芯片及至少两个三相采集单元，各所述三相采集单元分别与所述输入取电电路电连接，所述三相计量芯片的输入端分别与两个所述三相采集单元电连接，所述三相计量芯片的输出端与所述主控通讯电路电连接。
13.可选地，所述三相采集单元包括三个变压器支路，每个所述变压器支路的输入端分别与所述输入取电电路电连接，每个所述变压器支路的输出端分别与所述三相计量芯片的输出引脚连接。
14.可选地，其中一个所述变压器支路中，所述变压器支路包括变压器t4、电阻r16、电阻r8、电阻r9、电阻r10、电容c7及电容c8，所述变压器t4的初级经所述电阻r16后用于连接所述输入取电电路，所述变压器t4的次级的一端与所述电阻r8的第二端连接，所述电阻r8的第一端与所述电容c7的一端电连接，所述电容c7的另一端接地，并且所述电阻r8的第一端还与所述三相计量芯片电连接；
15.所述电阻r10的第一端与所述电阻r8的第二端连接，所述电阻r10的第二端与所述变压器t4的次级的另一端连接，所述电阻r9的第二端与所述电阻 r10的第二端连接，所述电阻r9的第一端经所述电容c8后接地，并且所述电阻r9的第一端还与所述三相计量芯片电连接。
16.可选地，所述主控通讯电路包括通讯单元及mcu控制单元，所述通讯单元与所述mcu控制单元电连接，所述mcu控制单元分别与所述输入取电电路和所述电压相位检测电路电连接。
17.可选地，所述主控通讯电路还包括指示灯单元及报警单元，所述指示灯单元及所述报警单元分别与所述mcu控制单元电连接。
18.可选地，所述智能供电并机系统还包括相位矫正电路，所述相位矫正电路的输入端与所述主控通讯电路电连接，所述相位矫正电路的输出端用于与安全电源设备电连接。
19.可选地，所述相位矫正电路包括多个矫正单元，每一所述矫正单元分别与所述安全电源设备电连接，各所述矫正单元的控制端均与所述主控通讯电路电连接。
20.可选地，所述矫正单元设置有六个，六个所述矫正单元的控制端分别与所述主控通讯电路电连接。
21.从以上技术方案可以看出，本技术具有以下优点：
22.1、本技术中提供的一种三相四线供电智能并机系统，通过设置电压相位检测电路及主控通讯电路，可以获取两台安全电源设备的电压幅值，可以及时检测出两台设备是否会出现无电压、接触不良或者断开的情况，保证整个并机系统的正常运行，避免出现只有单个设备运行的问题，避免设备出现过热或者烧毁的情况。
23.2、本技术的并机系统增加了相位矫正功能，当安全电源设备1和安全电源设备2的相位不正确时，可以自动进行矫正。
24.3、本技术的并机系统可以同时设置两台安全电源设备并机时的电压阈值，使得设备的灵活性更强，解决了硬件电路检测相位功能单一的问题。
附图说明
25.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使
用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
26.图1为本实用新型一实施方式的三相四线供电智能并机系统的原理框图；
27.图2为图1所示的并机系统的输入插接端子和输出控制的电路图；
28.图3为图1所示的并机系统的取电单元一部分的电路图；
29.图4为图1所示的并机系统的取电单元另一部分的电路图；
30.图5(a)为图1所示的并机系统的电压相位检测电路的三相计量芯片的电路图；
31.图5(b)为图1所示的并机系统的电压相位检测电路的三相采集单元的电路图；
32.图6为图1所示的并机系统的通讯单元的电路图；
33.图7为图1所示的并机系统的mcu控制单元的电路图；
34.图8为图1所示的并机系统的指示灯单元的电路图；
35.图9为图1所示的并机系统的相位矫正电路的电路图。
具体实施方式
36.本技术实施例公开了提供了一种三相四线供电智能并机系统，用以解决现有的并机系统无法进行相位和电压检测，容易出现设备过热、短路以及烧毁的技术问题。
37.本技术可用于广大的it配电系统中，涉及传感器检测，物联网通讯、led 提示、单片机控制、平台监控等相结合的技术。主要针对it系统供电中两台或多台安全电源设备进行并联时所需要的达到必要的一些相位、电压幅值等进行检测。
38.请参阅图1，一种三相四线供电智能并机系统，包括：输入取电电路100、电压相位检测电路200、主控通讯电路300及输出电路400，输入取电电路100 分别与电压相位检测电路200、主控通讯电路300和输出电路400电连接，电压相位检测电路200的输出端与主控通讯电路300电连接。
39.输入取电电路100用于分别连接至少两台安全电源设备，并且将电压输入至电压相位检测电路200中，同时输入取电电路100用于为主控通讯电路300 供电，电压相位检测电路200用于检测安全电源设备的电压和相位，并且将电压和相位的检测结果输出至主控通讯电路300中，主控通讯电路300用于将检测结果发给外部的监控设备中，主控通讯电路300还用于控制输出电路400输出电压至负载端。
40.如此，通过设置电压相位检测电路200，可以检测与输入取电电路100连接的安全电源设备的电压、相位以及频率，并且将检测结果传送至主控通讯电路 300，然后主控通讯电路300再根据检测结果是否控制整体的并机系统的输出。
41.请参阅图2～图4，输入取电电路100包括取电单元及至少两个输入插接端子，两个输入插接端子分别用于接入对应的安全电源设备，并且取电单元用于对安全电源设备进行取电，两个输入插接端子分别与对应的安全电源设备电连接。需要说明的是，取电单元用于通过输入插接端子连接安全电源设备，可以使得取电单元可以从安全电源设备取电，然后将取电电压输送至各个模块单元中，为其提供必要的供电电源；输入插接端子用于插接在安全电源设备中。
42.需要说明的是，图2中包含了两个输入端子(j3和j4)、合闸控制端子(cn1 和cn2)
以及分别对应与合闸控制端子连接的两个输出主继电器控制电路。其中，两个输入端子(j3和j4)的三相输入出端与电压相位检测电路的三相采集单元连接。另外，包含j1继电器的输出主继电器控制电路与合闸控制端子cn1 电连接，包含j2继电器的输出主继电器控制电路与合闸控制端子cn2电连接。
43.图3为取电单元用于插接入安全电源设备的插接端子的电路图，其中插入安全电源设备后，则可以连接 15v的输入电源，然后再输出15v至其他模块中。图4为两个降压电路的图纸，其中一个降压电路是将15v的电压降压至5v电压输出，另一个则是将5v的电压降压至3.3v电压输出。
44.请参阅图5(a)和图5(b)，电压相位检测电路200包括三相计量芯片210及至少两个三相采集单元220，各三相采集单元分别与输入取电电路100电连接，三相计量芯片的输入端分别与两个三相采集单元电连接，三相计量芯片的输出端与主控通讯电路300电连接。需要说明的是，三相采集单元用于采集安全电源设备的三相电压；三相计量芯片用于获取电压值、相位以及频率等数据信息。其中，图5(a)为三相计量芯片的电路图，图5(b)为两个三相采集单元的电路图。
45.请参阅图5(b)，三相采集单元包括三个变压器支路，每个变压器支路的输入端分别与输入取电电路100电连接，每个变压器支路的输出端分别与三相计量芯片的输出引脚连接。如此，通过设置三个变压器支路，可以分别连接一个安全电源设备的三相线路。
46.请参阅图5(b)，其中一个变压器支路中，变压器支路包括变压器t4、电阻r16、电阻r8、电阻r9、电阻r10、电容c7及电容c8，变压器t4的初级经电阻r16后用于连接输入取电电路100，变压器t4的次级的一端与电阻r8的第二端连接，电阻r8的第一端与电容c7的一端电连接，电容c7的另一端接地，并且电阻r8的第一端还与三相计量芯片电连接；
47.电阻r10的第一端与电阻r8的第二端连接，电阻r10的第二端与变压器 t4的次级的另一端连接，电阻r9的第二端与电阻r10的第二端连接，电阻r9 的第一端经电容c8后接地，并且电阻r9的第一端还与三相计量芯片电连接。
48.如此，通过设置变压器t4可以实现电压的变换，通过设置电阻电容等，可以为负载端提供更稳定的电压。
49.在另一个三相采集单元中，通过变压器t1、变压器t2、变压器t3以及一些辅助电路，将安全电源设备1的三相电压信号传输给三相计量芯片u7，通过变压器t4、变压器t5、变压器t6以及一些辅助电路，将安全电源设备2的三相电压信号传输给三相计量芯片u7，再通过三相计量芯片u7将处理好的各个电压幅值、相位信号传输至mcu控制单元320。
50.请参阅图6和图7，主控通讯电路300包括通讯单元310及mcu控制单元 320，通讯单元与mcu控制单元电连接，mcu控制单元分别与输入取电电路 100和电压相位检测电路200电连接。如此，通过设置mcu控制单元，可以控制整体并机系统的工作以及电压输出的控制；通过设置通讯单元，可以实现与外部的监控平台或者无线控制装置连接，接收控制信号等。
51.需要说明的是，图6为通讯单元的电路图，其中图6包含了rs485
‑
1接口的电路图和rs232
‑
2接口的电路图，并且这两个接口的电路分别与所述mcu控制单元电连接，并且图6中还包含了分别与rs485
‑
1接口、rs232
‑
2接口的指示灯电路。图7为mcu控制单元的电路图。
52.mcu控制单元将安全电源设备1的各相相位与安全电源设备2的各相相位进行比较，再得出差值，将差值再与预设相位阈值进行比较，如果小于阈值，则将相位比较标志位
至1，否则至0。再将安全电源设备1的各相电压与安全电源设备2的各相电压进行比较，得出差值，将差值再与预设电压阈值进行比较，如果小于阈值，则将电压比较标志位至1，否则至0。其中，预设相位阈值和预设电压阈值可以通过平台、手机、显示屏进行修改。
53.请参阅图1和图8，主控通讯电路300还包括指示灯单元330及报警单元 340，指示灯单元及报警单元分别与mcu控制单元电连接。如此，通过设置指示灯单元和报警单元，可以起到提示和报警的作用。
54.请参阅图1和图9，智能供电并机系统还包括相位矫正电路500，相位矫正电路500的输入端与主控通讯电路300电连接，相位矫正电路500的输出端用于与安全电源设备电连接。如此，通过设置相位矫正电路，可以使得当两台设备的相位不同的时候，进行矫正，使得两台设备的相位相同，避免出现只有单台设备工作的情况。
55.具体地，相位矫正电路500包括多个矫正单元，每一矫正单元分别与安全电源设备电连接，各矫正单元的控制端均与主控通讯电路300电连接。在本实施例中，矫正单元设置有六个，六个矫正单元的控制端分别与主控通讯电路300 电连接。如此，通过设置多个矫正单元，可以根据另一台设备的相位情况，进行相应的矫正，实现快速矫正的作用。
56.需要说明的是，图8为三相输入的指示灯单元的电路图，图9为六个矫正单元对应的电路图，其可以控制六个继电器的工作，每个继电器代表一种三相电源的相位，而六个继电器则是包含了所有三相电源的相位关系，当出现需要进行矫正的时候，则可以依次闭合这六个矫正单元，当检测到相位相等的时候，则可以说明矫正成功，则不需要再闭合其他矫正单元。这些矫正单元的电路都是由mcu控制单元进行控制。
57.还需要说明的是，mcu控制单元320通过判断各相相位标志位和电压标志位对各相led进行控制，例如：a相相位标志位和a相电压标志位都等于1(小于阈值)，则led1熄灭，否则led1亮起。当三相相位和电压都小于阈值时， led4亮起，表示相位和电压都正常，可以进行并机。
58.而如果检测出相位不正常，如果相位不正常，则通过相位矫正电路进行切换。假设：初始默认是吸合继电器j10，通过安全电源设备1的相序是ac b，而安全电源设备2的相序为c b a，则通过cpu对继电器j13、继电器j14、继电器j15、继电器j16、继电器j17依次吸合进行比较，直至相位相同为止，从而进行相位矫正。
59.通过mcu控制单元320对其每一相的电压采集，从而得出检测端是否有断线和接触不良等情况，如果有对应相线的led亮起。mcu控制单元320检测所有标志位都正常后，吸合继电器j1和j2，完成并机。
60.以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围。