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1、第34卷第23期继电器Vo.l34No.23542006年12月1日RELAYDec.1,2006基于ATmega16的双电源自动切换控制器112刘用锋,王克英,李长青(1.华南理工大学电力学院,广东广州510640;2.广州军区空军司令部,广东广州510071)摘要:提出一种以AVR单片机ATmega16为核心、以断路器为控制对象的双电源自动切换开关控制器的设计方案。充分利用高性能AVR单片机的片内资源,以其片内A/D转换器实现电源电压监测,以其输入捕获测量电源频率并配合外部中断测量相序,以
2、其SPI总线接口控制数码显示驱动器,以并行接口连接按键以便设置参数并利用片内EEPROM存储参数,以并行接口经过光耦隔离实现断路器监控。采取硬件和软件双重抗干扰措施提高控制器的可靠性。关键词:自动切换装置;控制器;AVR单片机;ATmega16中图分类号:TM762文献标识码:A文章编号:1003-4897(2006)23-0054-040引言1控制器的硬件设计随着经济的发展,电力用户对供电电源的质量1.1硬件结构设计和连续供电的要求越来越高。在一些重要的用电部双电源自动切换控制器主要由电压转换、波形门(如医院、机场、
3、军事设施等),为保证重要电气设变换、断路器状态检测、断路器状态控制、按键、显备正常工作,一般都采用两路独立电源供电,其中一示、通讯以及单片机等模块组成,其结构如图1所路为常用电源,另一路为备用电源,两路电源的切换示。[1]控制由双电源切换装置完成。双电源自动切换装置由具有电源监测和执行元件监控功能的控制器以及执行元件组成,主要功能是最大限度地保证供电的连续性。对于要求电源切换时间较短的负荷,可以采用无触点电力电子开关[1]作为执行元件,实现几个周波以内的快速切换甚[2]图1控制器结构框图至实现无缝切换。由于大多数重要负荷允许有Fig.1S
4、tructureofthecontroller零点几秒甚至几秒钟的间断供电,双电源切换装置一般采用接触器或断路器作为执行元件。控制器核控制器的核心ATmega16是一款基于AVR[3]心通常采用可编程逻辑控制器(PLC)或单片机。RISC(精简指令集)的低功耗CMOS高性能8位单目前此类控制器通常基于对电压的检测和判断来控片机,具有将近1MIPS/MHz的性能[6]。片内集成了[4][5]制切换,或者增加频率检测和判断。根据现场16KB的Flash程序存储器、1KB的SRAM、512B实际,装置初次接线时可能的接线错误将使三相交2的EPROM
5、以及丰富的外部接口(2个8位定时/计流电动机发生反转导致严重生产事故;同时随着配数器、1个具有输入捕获输出比较以及PWM功能的电自动化的发展以及用电需求侧管理的实施,远程216位定时/计数器、8通道10位A/D转换器、IC串通讯控制将成为自动控制开关的必备功能,为此设行接口、UART通用串行接口、SPI同步串行接口以计了新型双电源自动切换开关控制器。及片内模拟比较器),片内具有可编程看门狗定时该控制器以ATmega16单片机为核心,充分利器,有较好的抗干扰能力。用其丰富的片上外设接口,通过对两路电源电压、频两路电源经电压互感器(PT)变换成最
6、大幅值率以及相序的检测和判断自动切换电源,并可以由为2.5V的交流信号,叠加2.5V的直流偏置以后用户根据需要选择控制模式、设定电压和频率的正接入ATmega16的A/D输入端(ATmega16的片内常工作范围、设定切换延迟时间。ADC只能进行单极性A/D转换)测量电源电压幅刘用锋,等基于ATmega16的双电源自动切换控制器55值;交流信号经过零比较器组成的波形变换电路处锁,根据切换逻辑以及断路器状态确定断路器命令,理成方波信号,三相分别接入输入捕获端(ICP)、外从而保证当一个断路器处于合闸状态时不会发出另部中断0(INT0)和外部中断
7、1(INT1)测量电源频率一个断路器的合闸的信号,进一步提高了工作可靠和相序,并由一根I/O口线(PD4)对两路电源的方性。波信号进行选择。2信号检测方法为了提高抗干扰能力,从两路断路器辅助触点引入的断路器状态信号经光耦隔离接入单片机并行2.1电源电压检测接口(PB3~PB0),并通过面板上的LED给出指示。根据频率监测结果,分别利用8位定时/计数器由并行接口(PC7、PC6、PC1、PC0)发出的断路器分T0和T2以中断的方式设定常用电源(ADC0~合闸控制命令亦经光耦隔离及驱动电路接入断路器ADC2)和备用电源(ADC3~ADC5)的
8、采样间隔,每的电动操作机构。周波采样16点。ATmega16单片机的模数转换器为10设置参数的按键通过并行接口(PA7、PA6、10位,其采样误差为1/20.1%
