技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种电
力行业直流电源系统中的调压控制器，尤其涉及一种安全性能高、
采样精度高、受环境
温度影响小的硅链自动调节控制器。
背景技术
[0002] 目前国内电力系统用直流电源柜中，充电模
块对
蓄电池组进行充电时，
输出电压会高于控制回路的额定电压值，电压调节装置就是串接在合闸动力
母线与控制母线之间，自动改变其电压值，从而保证控制母线的电压在正常范围。电源调节装置包括
单片机，单片机上连接有电压采样
电路，电压采样电路采集控制母线的电压，而一般电压采样电路受温度影响大，采样精度不高，影响电压调节装置调节精度。中国实用新型200920088265.6公开了一种智能硅链调压控制器，包括单片机，在单片机的输入端上连接有调压设置电路，通过A/D转换器电路在单片机的输入端上连接有控制母线电压检测电路，该电压检测电路由电容、
电阻、稳压管和电位器构成，但该电压检测电路安全性能低、容易受温度的影响，采样精度不高。
发明内容
[0003] 本实用新型主要解决了现有硅链调节控制器安全性能低、采样精度不高的问题，提供了一种安全性能高、采样精度高、受
环境温度影响小的硅链自动调节控制器。 [0004] 本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种硅链自动调节控制器，
串联在合闸动力母线和控制母线之间，控制器包括单片机
微控制器，其特征在于：单片机微控制器的输入端上通过光耦隔离放大电路与控制母线相连，在单片机微控制器的输出端上连接有若干路光耦隔离输出继电器，所述光耦隔离输出继电器连接到硅链上的大功率继电器上。本实用新型采用高精度光耦隔离线性放大电路采集控制母线电压，光耦隔离输出继电器也采用光耦隔离驱动，整个电路系统电气安全性能高，采集精度高，受环境温度影响小。 [0005] 作为上述方案的一种优选方案，光耦隔离放大电路的输入端依次连接电压跟随器U1B、分压滤波电路后连接在控制母线上，光耦隔离放大电路的输出端通过电压跟随器U2B与单片机微控制器输入端相连，所述光耦隔离放大电路包括由电阻R5、电阻R6、电阻R7、
运算放大器构成的非反相闭环放大器U1A、光耦OP1和光耦OP2，放大器U1A的正相输入端与电压跟随器输出端相连，放大器U1A的输出端与光耦OP1的1脚相连，光耦OP1的3脚连接在放大器U1A
反相输入端，光耦OP1的2脚与光耦OP2的1脚相连，光耦OP2的3脚与电压跟随器U2B输入端相连。分压滤波电路对控制母线电压进行分压和滤波，使电压
信号更加清晰，电压跟随器起到阻抗匹配的作用，能够使得后一级的电路更好的工作。 [0006] 作为上述方案的一种优选方案，单片机微控制器的输出端上连接有九路光耦隔离输出继电器，每路光耦隔离输出继电器各自对应连接到一个大功率继电器上，第一路管偶隔离输出继电器包括光耦OP11、电阻R110、电阻R112、电阻R113、
二极管D101、
三极管Q1和继电器J1，所述光耦OP11的1脚连接在电阻R110一端，电阻R110另一端连接到电源上，OP11的2脚连接到单片机微控制器上，光耦OP11的4脚连接到电阻R112上，电阻R112另一端连接到电阻R113一端上和三极管Q1基级极上，电阻R113另一端连接到三极管Q1发射极上，二极管的正极和继电器J1的1脚连接到三极管Q1的集
电极上，光耦OP1的3脚与二极管负极、继电器J1的2脚及电源相连，继电器J1的输出端连接到与第一路光耦隔离输出继电器对应连接的大功率继电器K1上，所述其他八路光耦隔离输出继电器连接结构与第一路光耦隔离输出继电器一样。每一路光耦隔离输出继电器对应连接着一个大功率继电器，单片机微控制器控制九路光耦隔离输出继电器，实现了对硅链的调压。 [0007] 作为上述方案的一种优选方案，在单片机微控制器上还连接有存储模块、用于对控制器参数设置操作的按键模块、对控制器参数进行显示的显示模块。存储模块用于存储A/D校正数据和控制器设置的数据。按键模块包括由三个按键电路，三个按键分别对应增加、减少和确定功能，用于对控制器参数的设置和操作。显示模块采用4位数码管显示，有新品CH451驱动。
[0008] 作为上述方案的一种优选方案，在单片机微控制器上还连接有一接收和发送信号的串行通讯模块。该串行通讯模块也采用光耦隔离驱动，通过串行通讯模块实现了与上级控制设备交换信号。
[0009] 作为上述方案的一种优选方案，还设有与控制器相并联、结构一致的从控制器，在控制器的单片机微控制器上连接有故障信号输入采集模块，故障信号输入采集模块上连接有故障信号输出模块，所述故障信号输出模块连接到从控制器的单片机微控制器上，在从控制器上依次连接有从故障信号输入采集模块和从故障信号输出模块，从故障信号输出模块与控制器相连。本实用新型设有两台硅链自动调节控制器并列以备用，通过故障信号输入采集模块和故障信号输出模块实现两台硅链自动调节控制器之间的转换。其中控制器为主调压装置，从控制器为从调压装置，将控制器和从控制器的故障输入
输出信号交叉互联。正常运行时控制器处于工作状态，从控制器为后备。当控制器出现故障后发出故障信号，从控制器接收到故障信号并检测到KM电压处于被调节范围内，从控制器便投入运行，反之若从控制器出现故障后发出故障信号，控制器接收到故障信号并检测到KM电压处于被调节范围内，则控制器便投入运行。
[0010] 作为上述方案的一种优选方案，所述故障信号输入采集模块包括光耦OP3、电阻R11、电阻R12、电阻R13、二极管D11、三极管Q10和继电器J10，所述光耦OP3的1脚连接在电阻R11一端，电阻R11另一端连接到电源上，OP3的2脚连接到单片机微控制器上，光耦OP3的4脚连接到电阻R12上，电阻R12另一端连接到电阻R13一端上和三极管Q10基级极上，电阻R13另一端连接到三极管Q10发射极上，二极管的正极和继电器J10的1脚连接到三极管Q10的集电极上，光耦OP3的3脚与二极管负极、继电器J10的2脚及电源相连，继电器J10的输出端与故障信号输出模块相连。
[0011] 作为上述方案的一种优选方案，所述故障信号输入模块包括光耦OP4、电阻R14、电阻R15，光耦OP4的1脚连接到从控制器的单片机微控制器上，光耦OP4的4脚与故障信号输入采集模块相连，电阻R14一端连接在光耦OP4的1脚上，另一端与电源相连，电阻R15一端连接在光耦OP4的3脚上，另一端与电源相连，光耦OP4的2脚接地。 [0012] 本实用新型的优点是采用高精度光耦隔离线性放大电路采集控制母线电压，光耦隔离输出继电器也采用光耦隔离驱动，整个电路系统电气安全性能高，采集精度高，受环境温度影响小。另外具有两台调压装置，在主调压装置出现故障情况下可以将从调压装置投入使用。
附图说明
[0013] 图1是本实用新型的一种结构
框架示意图；
[0014] 图2是本实用新型中光耦隔离放大电路一种电路原理图；
[0015] 图3是本实用新型中单片机微控制器的一种电路原理图；
[0016] 图4是本实用新型中光耦隔离输出继电器的一种电路原理图；
[0017] 图5是本实用新型中故障信号输入采集模块的一种电路原理图；
[0018] 图6是本实用新型中故障信号输出模块的一种电路原理图；
[0019] 图7是本实用新型与大功率继电器、硅链相连的一种电路结构示意图；
[0020] 图8是本实用新型中存储模块和显示模块的一种电路原理图。
[0021] 具体实施方式：
[0022] 下面通过
实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的说明。
[0023] 实施例：
[0024] 本实用新型一种硅链自动调节控制器，连接在合闸动力母线与控制母线之间，如图1所示，其包括单片机微控制器5，单片机微控制器的输入端上连接有光耦隔离放大电路4，光耦隔离放大电路连接在控制母线上，光耦隔离放大电路输出端连接有若干路光耦隔离输出继电器6，在单片机微机控制器5上还连接有用于存储AD校正数据和装置设置数据的储存模块2、用于对控制器参数进行设置和操作的按键模块3、对控制器参数进行显示的显示模块4、用于和上级控制设备交换信息的串行通讯模块7，本实施例还设有一台电路结构与控制器1一样的从控制器10，该从控制器和控制器相并联，通过故障信号输入采集模块9和故障信号输出模块8实现交叉使用，该故障信号输入采集模块输入端连接在控制器的单品机微控制器上，输出端与故障信号输出模块相连，故障输出模块的输出端连接到从控制器的单片机微控制器上。
[0025] 以下通过具体的电路结构对本实施例各个部分进行解释： [0026] 如图2所示给出了一种光耦隔离放大电路，该光耦隔离放大电路主要由非反相闭环放大器U1A、光耦OP1和光耦OP2构成，为了使采样信号更加清晰，后一级的电路更好的工作，在控制母线和光耦隔离放大电路之间连接有分压滤波电路和电压跟随器U1B，光耦隔离放大电路输出端通过电压跟随器U2B连接到单片机微控制器输入端。该分压滤波电路由四个电阻R1、R2、R3、R4串联组成，在电阻R4上并联有电容C1，电阻R3、电阻R4和电容C1相连端连接到电压跟随器U1B输入端上。该电压跟随器为目前普遍使用的电压跟随器，在此不再赘述。非反相闭环放大器U1A由电阻R5、电阻R6、电阻R7、
运算放大器构成。放大器U1A的正相输入端与电压跟随器U1B输出端相连，放大器U1A的输出端与光耦OP1的1脚相连，光耦OP1的3脚连接在放大器U1A反相输入端，光耦OP1的2脚与光耦OP2的1脚相连，光耦OP2的3脚与电压跟随器U2B输入端相连。
[0027] 如图3所示单片机微控制器，采用C8051F410/2芯片，光耦隔离放大电路的输出端通过电压跟随器U2B连接到单片机微控制器的12脚上。本实施例采用九路光耦隔离输出继电器，该九路光耦隔离输出继电器的输入端分别连接到单片机微控制器的23~31脚上。如图8所示，存储模块采用24LC08，存储模块的5脚和6脚分别连接在单片机微控制器的17脚和18脚上。显示模块包括4位数码管芯片LG3641AH以及驱动数码管芯片的CH451芯片，该CH451芯片的25、26、27脚分别连接到单片机微控制器的15、13、14脚上。按键模块包括三个按键，分别对应增加、减少和确定功能，三个按键分别连接到单片机微控制器的10、11、9脚上。串行通讯模块采用RS485串行通讯电路。
[0028] 如图4所示的九路光耦隔离放大器电路，它们的电路结构相一致，如图中所示的第一路光耦隔离放大器电路，包括光耦OP11、电阻R110、电阻R112、电阻R113、二极管D101、三极管Q1和继电器J1，光耦OP11的1脚连接在电阻R110一端，电阻R110另一端连接到电源上，OP11的2脚连接到单片机微控制器上，光耦OP11的4脚连接到电阻R112上，电阻R112另一端连接到电阻R113一端上和三极管Q1基级极上，电阻R113另一端连接到三极管Q1发射极上，二极管的正极和继电器J1的1脚连接到三极管Q1的集电极上，光耦OP1的3脚与二极管负极、继电器J1的2脚及电源相连，继电器J1的输出端连接到一个大功率继电器上。如图7所示，这里示意性给出了一个五级调压控制器，九级调压控制器原理与之相同，调压控制器上的J1~J5对应着五个光耦隔离输出继电器的输出端，每个光耦隔离输出继电器分别对应连接在大功率继电器K1~K5上，调压控制器通过控制光耦隔离输出继电器，就实现了对硅链的电压调节。
[0029] 本实用新型采用两台调压控制器，除了上述的控制器外，还有与控制器相并联、结构一致的从控制器，这里控制器为主调压装置，从控制器为从调压装置。控制器和从控制器之间通过故障信号输入采集模块和故障信号输出模块实现两台硅链自动调节控制器之间的转换。故障信号输入采集模块输入端连接在控制器的单片机微控制器上，故障信号输入采集模块输出端与故障信号输出模块输入端相连，故障信号输出模块连接到从控制器的单片机微控制器上。在从控制器上依次连接有从故障信号输入采集模块和从故障信号输出模块，从故障信号输出模块与控制器相连。如图5所示，故障信号输入采集模块包括光耦OP3、电阻R11、电阻R12、电阻R13、二极管D11、三极管Q10和继电器J10，所述光耦OP3的1脚连接在电阻R11一端，电阻R11另一端连接到电源上，OP3的2脚连接到单片机微控制器的16脚上，光耦OP3的4脚连接到电阻R12上，电阻R12另一端连接到电阻R13一端上和三极管Q10基级极上，电阻R13另一端连接到三极管Q10发射极上，二极管的正极和继电器J10的1脚连接到三极管Q10的集电极上，光耦OP3的3脚与二极管负极、继电器J10的2脚及电源相连，继电器J10的输出端与故障信号输出模块相连。如图6所示，故障信号输入模块包括光耦OP4、电阻R14、电阻R15，光耦OP4的1脚连接到从控制器的单片机微控制器上，光耦OP4的4脚与故障信号输入采集模块的继电器J10输出端相连，电阻R15一端连接在光耦OP4的3脚上，另一端与电源相连，光耦OP4的2脚接地，电阻R14一端连接在光耦OP4的1脚上，另一端与电源相连，光耦OP4的1脚连接到从控制器的单片机微控制器的故障信号输入脚上。
[0030] 本实用新型中电压调节采用“1-2-4 X n”方案，该方案为分级调节方案，其中1和2为微调档，4Xn为均调档。该微调档和均调档与大功率继电器相对应，微调档和均调档的配置电压可以进行调节，通过设置大功率继电器的数量和微调档、均调档的配置电压可以自由调整控制器的调节
访问。下面以一个具体例子来说明，当
电池组充电时最高电压为129VDC，而KM电压要求调节到110VDC，其HM与KM电压被调最大压差为19V。以19V电压调节为例说明电压梯度分配，其中微调档配置为1V和2V，均调档为4V共4档，调压
软件根据不同的组合方式实现0～19V的电压调整范围。HM电压在110V～129VDC内变化时，通过控制器调节能保证KM电压稳定在110V左右。其最小调压值可达0.5V。 [0031] 本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的
修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附
权利要求书所定义的范围。 [0032] 尽管本文较多地使用了光耦隔离放大电路、存储模块、显示模块、按键模块、串行通讯模块等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
