自动转换开关系统和控制器技术方案

公开一种自动转换开关（ＡＴＳ）控制器（４０），它包括调整和过滤输入电源的电源电路，将公用（１２）和发电机（１４）电源变换成电源电压和电压检测源的变压器以及电压检测信号调节电路。控制器进一步提供驱动自动转换开关螺线管的螺线管驱动器电路，监测公用和发电机电压的埋置式微控制器（４２），以及与所说的微控制器相连接用于操作员指令输入的用户接口（４６）。此外还包括验证用户接口输入以及控制器和ＡＴＳ系统总体运行的ＬＥＤ指示器。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

一般而言，本专利技术涉及电气开关，更具体而言，它涉及自动转换开关及其控制。
技术介绍
许多行业使用转换开关切换电源，例如，从公用电源切换到专用次级电源，可在数秒内自动完成。关键性行业，例如，像医院，机场雷达站和高容量数据中心依靠自动转换开关以提供连续供电。转换开关典型地是利用众多可以断开和闭合的接触器。典型地，自动转换开关是用继电器逻辑线路，可编程逻辑控制器(PLC)或埋置式控制器加以控制。在已知系统内，这种埋置式控制器监测公用电源的故障状况。依据对公共电源一组故障的任何一个的识别，埋置式控制器通过转换开关接通次级电源，这种次级电源典型的为发电机。已知的自动转换开关控制器采用外部部件以实现控制任务，并且在改变输入/输出(I/O)时要求软硬件的再建。而且，已知的自动转换开关控制器不能和外部设备通信以达到用软件选择选项。因此，希望提供一种自动转换开关控制，它消除了外部部件，同时提供I/O电路再建的灵活性。而且还希望有一种带通信接口的自动转换开关控制器以便能够从外部设备启动和选择软件选项。专利技术概述自动转换开关控制器包括调整和过滤输入电源的电源电路。同时还包括一台变压器用来将公用电源和发电机电源变换成电源电压和给控制器的检测电源。在自动转换开关控制器内还包括电压检测信号调节电路，它是一种用于驱动自动转换开关螺线管的螺线管驱动器电路。控制器用埋置式微控制器监测公用电源和发电机电压，控制器还与用作操作员指令输入的用户接口相连。采用LED指示器，将它连接到所说的微控制器，在操作员界面处指示操作员指令的输入。附图简述附图说明图1是一种简化的原理图，示出自动转换开关系统内的电气通路；和图2是自动转换开关控制器的方框图。专利技术详述图1是图10的简化原理图，示出自动转换开关(ATS)系统内的电气通路。在图10中包括公用电源12和发电机电源14。通过电路开关器16将公用电源12和发电机电源14接到转换开关18。转换开关18的配置是从公用电源12通过转换开关18至主开关器板20为电源提供通路。然后经由主开关器板将用电分配给设备。转换开关18还配置有控制器(未示出)用于监测来自公用电源12的电源的质量，例如，电压，功率因子，电气噪声等。当转换开关控制器依据预置限检测出电源质量有问题时，转换开关控制器指示转换开关18暂时切换到来自发电机14的电源，直至转换开关控制器从公用电源12检测到电源已经恢复到可接收水平为止。图2是自动转换开关控制器40的方框图。控制器40包括微控制器42，存储器44，用户接口46，电源输入部分48，输出部分50，它的任务是指示一个或多个转换开关18(图1中所示)接通来自发电机的电源或返回到公用电源。控制器40还包括配置区52，通信端口54以及多功能输入/输出(I/O)端口56，这些都将在下面详细描述。微控制器一词，如此处所使用的那样，同样指微处理器，简约指令集电路(RISC)，专用集成电路(ASICs)，逻辑电路，以及任何其他能执行上面描述的程序的电路和处理器。控制器40是一种低成本，高性能ATS控制器，具有软件可选的选项。在一种示范性实施方案中，软件选项是由端口54，例如端口RS232，通过使用工厂配置程序启动或禁用的。控制器40的配置具有外部连接(图2中未示出)以容许与多功能输入/输出(I/O)板适配。I/O板给控制器40一种模块配置，因此用户需要时可获得不同的选项。在一种示范性实施方案中，控制器40的功能是在包括有下面将要描述的控制和调节电路的主控电路板上完成的。电源输入部分48包括变压器，它将来自公用电源和发电机电源14(二者均示于图1)的电源变换成供给控制器40的电源电压和由控制器40检测的电压。电源输入区48对来自变压器的原始电压在将它加到控制器40主控板和任何选项的I/O板之前进行调整和过滤，使之和在这些板上的工作电压和工作电流是正确的。电源输入部分48进一步包括电压检测信号调节电路，这种电路使用低通滤波技术对原始输入电压在将它加到微控制器42的模-数转换器(ADC)芯脚之前去除所有不希望有的噪声。当公用电源12或发电机电源14含有大量谐波畸变时，过滤可允许控制器40正确检测电压和频率。在控制器40的另一种示范性实施方案中，输出部分50配置成一种螺线管驱动器电路，这种驱动器电路包括都在主控板上完成的螺线管驱动器的两个选项。第1螺线管驱动器选项用板上继电器配置，用于公共电源和发电机电源为240 Vac和低于240 Vac情况。第2螺线管驱动器选项用固态驱动器配置，用于公用电源和发电机电源高于240 Vac，但低于600 Vac的情况。该螺线管驱动器电路用于控制供给ATS驱动器螺线管的电源，该螺线管在转换开关18(图1所示)内引发从1个电源到另一个电源的切换。利用用户接口46，用户可以瞬间激励一正常输出，引发ATS转换到公用电源使用的正常位置。瞬间激励一种应急输出将引发ATS转换到发电机电源所使用的位置。为了防止ATS驱动螺线管受损，在控制器40内执行一种螺线管服务器方案，它控制在关闭驱动电路和启动诊断模式之前驱动螺线管可以被激励的最大时间和尝试次数。主控板上的所有功能受微控制器42的控制，微控制器42使用定制的写入固件监测公共电源和发电机的电压和频率，监测用户界面46上用户界面对指示器更新的情况，执行实时时钟功能，监测ATS位置和控制ATS。微控制器42还监测和控制用于控制任何附属的I/O板的所有外部I/O连接。在一种进一步的实施方案中，控制器40配置有发电机冷却计时器，发电机预热计时器，功率延迟丢失计时器，发电机起动失败计时器，发电机转动计时器，发电机间歇计时器，发电机过载计时器以及返回切换前公共电源稳定性计时器。控制器40包括配置区52。在一种实施方案中，配置区52包括跨线板。跨线由用户安装以选择内置在ATS调节装置内的7天，14天，21天和28天周期中的一种周期。通过适当选择位于主控制板上的跨线设定，可以将调节装置的周期调整为7天，14天，21天或28天。配置区52进一步包括跨线可选电压和频率选择。电压控制器40可检测的电压通过使用正确的跨线设定从120，208，220和240 Vac 4种值选择。电压范围也可以从380，415，440和480 Vac中选择，但此时要求在控制器40中使用不同的变压器。通过跨线也可以获得50Hz和60Hz的频率选择。控制器40进一步配置成无源负载流出选择，当将它和负载流出I/O选项板相连接时，它会在控制器从公用电源向发电机电源转换之前切断某些高千瓦负载，从而保护了不需要的负载对发电机的过分加载。在另一种实施方案中，控制器40可配置成有发电机控制板(未示出)选项，这是一种选项式I/O板，它连接到主控板并含有在I/O端口56访问的I/O功能。I/O功能的实例包括，但不限于，油压设定，温度设定，以及一组干接触器，这种干接触器用于包括燃料/运转接触输出和启动接触输出的起动器马达控制。在控制器40中包括有发电机控制板的情形下，一个软件控制比特位被启动从而允许访问该板的I/O功能。在还有的一种实施方案中，控制器40可配置成具有三相检测板(未示出)。三相检测板是一种选项式I/O板，它将控制器40对公用电源和发电机电源的检测从单相电压检测扩大到三相电压检测。该本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自动转换开关控制器（４０），包括：整流和滤波输入电压的电源电路；至少一台变压器，用于将公用电源（１２）和发电机电源（１４）变换成电源电压和电压检测源；电压检测信号调节电路；驱动自动转换开关螺线管的螺线管驱动器电路；埋 置式微控制器（４２），配置成控制逻辑功能和监测公用电源和发电机的电压和频率；连接到所说的用于操作员指令输入的微控制器的用户接口（４６）；至少一个ＬＥＤ指示器，将它连接到所说的微控制器，在所说的用户接口指示操作员的指令输入；

【技术特征摘要】
US 2000-12-29 09/7518681.一种自动转换开关控制器(40)，包括整流和滤波输入电压的电源电路；至少一台变压器，用于将公用电源(12)和发电机电源(14)变换成电源电压和电压检测源；电压检测信号调节电路；驱动自动转换开关螺线管的螺线管驱动器电路；埋置式微控制器(42)，配置成控制逻辑功能和监测公用电源和发电机的电压和频率；连接到所说的用于操作员指令输入的微控制器的用户接口(46)；至少一个LED指示器，将它连接到所说的微控制器，在所说的用户接口指示操作员的指令输入；2.根据权利要求1的控制器(40)，其中所说的微控制器(42)包括至少一个模-数变换器。3.根据权利要求2的控制器(40)，其中所说的电压检测信号调节电路包括低通滤波器，它配置成从电源除去其噪声，因而能使所说的微控制器(42)的模-数变换器正确检测电压和频率。4.根据权利要求1的控制器(40)，其中所说的螺线管驱动器电路配置有继电器，用于供给自动转换开关驱动螺线管电源。5.根据权利要求1的控制器(40)，其中所说的螺线管驱动器电路配置有固态器件，用于供给自动转换开关驱动螺线管电源。6.根据权利要求1的控制器(40)，其中所说的微控制器(42)对调节装置时钟识别跨线选择，调节装置时钟对预选天数的设定是可调的。7.根据权利要求1的控制器(40)，其中所说的微控制器(42)对120 VAC，208 VAC，220 VAC和240 VAC中至少一种电源电压识别跨线选择。8.根据权利要求1的控制器(40)，其中所说的变压器适合于380 VAC，415 VAC，440 VAC和480 VAC中至少一种电源电压，所说的微控制器(42)对380 VAC，415 VAC，440 VAC和480 VAC中至少一种电源电压识别跨线选择。9.根据权利要求1的控制器(40)进一步包括发电机控制板，该板用所说的微控制器(42)配置并且检测至少油压和温度之一。10.根据权利要求9的控制器(40)，其中所说的发电机控制板用一组干接触器配置，用于包括至少燃料/运行接触输出和起动接触输出之一的起动器马达控制。11.根据权利要求1的控制器(40)进一步包括一种三相检测板，它将所说的控制器对公用电源(12)和发电机(14)电源的单相检测能力扩大到三相检测。12.根据权利要求1的控制器(40)，进一步包括负载流出I/O选项板，在所说的控制器将负载转换至发电机电源(14)之前，它将负载切断，以防止发电机过载。13.根据权利要求1的控制器(40)，其中所说的微控制器(42)至少配置有下列计时器之一，发电机冷却计时器，发电机预热计时器，功率延迟丢失计时器，发电机起动失败计时器，发电机转动计时器，发电机间歇计时器，发电机过载计时器以及返回切换前公共电源稳定性计时器。14.根据权利要求1的控制器(40)，其中所说的微控制器(42)识别对频率50Hz和60Hz设置的跨线选择。15.一种自动转换开关系统，包括连接到公用电源(12)的输入(48)；连接到发电机电源(14)的输入；...

【专利技术属性】
技术研发人员：PJ拉杜斯维茨，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]