隨著科技的進(jìn)步和社會(huì)的發(fā)展，人們的生活水平不斷地提高，各行業(yè)對(duì)供電的可靠性、安全性、連續(xù)性提出了越來(lái)越高的要求，很多場(chǎng)合需要采用兩路電源來(lái)保證供電的可靠性和連續(xù)性。例如商場(chǎng)、銀行、醫(yī)院、通信部門、*門以及國(guó)防軍事等部門都要求能連續(xù)不間斷地安全供電。而智能型雙電源開(kāi)關(guān)控制器能夠很好地解決上述問(wèn)題，為可靠、連續(xù)地供電提供強(qiáng)有力的保證。目前在很多企業(yè)和領(lǐng)域都使用了智能型雙電源開(kāi)關(guān)控制器，它有著廣闊的市場(chǎng)前景和應(yīng)用價(jià)值。本文介紹的智能型雙電源開(kāi)關(guān)控制器主要由控制單元（PIC16F884單片機(jī)）和執(zhí)行機(jī)構(gòu)（兩臺(tái)三極或四極塑殼斷路器）組成?？刂茊卧饕?fù)責(zé)各種信號(hào)的辨識(shí)檢測(cè)、運(yùn)算處理和控制輸出。執(zhí)行機(jī)構(gòu)則快速準(zhǔn)確地響應(yīng)控制單元的各種控制命令，從而構(gòu)成一個(gè)功能強(qiáng)大、工作穩(wěn)定、可靠的控制系統(tǒng)。
1 工作原理
智能型雙電源開(kāi)關(guān)控制器以單片機(jī)PIC16F884為核心，對(duì)兩路供電電源（常用電源和備用電源）的電壓、頻率和相位進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)。當(dāng)其中一路電源（常用電源或備用電源）的電壓發(fā)生過(guò)壓、欠壓或是缺相時(shí)，控制器就會(huì)發(fā)出電機(jī)切換命令，使供電電源自動(dòng)切換到另一路電源（備用電源或常用電源）上，以此來(lái)保障供電的連續(xù)性?？刂破鞯墓ぷ鞣绞街饕凶詣?dòng)方式和手動(dòng)方式兩種?？刂破鞯慕Y(jié)構(gòu)。
1.1 自動(dòng)工作模式
自動(dòng)工作模式可分為：自投自復(fù)、自投不自復(fù)和電網(wǎng)-發(fā)電機(jī)三種方式。其中，前兩種主要應(yīng)用于電網(wǎng)-電網(wǎng)供電模式，而第三種則是應(yīng)用于電網(wǎng)和發(fā)電機(jī)供電模式。
（1）自投自復(fù)模式：控制器對(duì)兩路電源進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)兩路電源都正常工作時(shí)，則負(fù)載由常用電源供電;當(dāng)常用電源發(fā)生故障（過(guò)壓、欠壓或缺相）時(shí)，控制器發(fā)出電機(jī)切換命令使電源自動(dòng)切換到備用電源，此時(shí)負(fù)載由備用電源供電;當(dāng)常用電源恢復(fù)正常時(shí)，控制器再次發(fā)出電機(jī)切換命令使負(fù)載供電由備用電源返回到常用電源。
（2）自投不自復(fù)模式：其工作方式和自投自復(fù)類似，但只有當(dāng)備用電源也出現(xiàn)故障時(shí)才自動(dòng)返回到常用電源，否則將一直由備用電源給負(fù)載供電。
（3）電網(wǎng)-發(fā)電機(jī)模式：當(dāng)常用電源發(fā)生故障時(shí)，控制器輸出發(fā)電機(jī)啟動(dòng)命令，經(jīng)短暫延時(shí)后斷開(kāi)常用電源，此時(shí)負(fù)載由發(fā)電機(jī)供電;當(dāng)常用電源恢復(fù)正常時(shí)，控制器輸出發(fā)電機(jī)停機(jī)命令同時(shí)電源自動(dòng)切換到常用電源上，負(fù)載返回到由常用電源供電模式。
1.2 手動(dòng)模式
在手動(dòng)模式下，電源不能自動(dòng)切換而需要人為操作，主要有常用電源供電、備用電源供電和斷電再扣方式。
常用電源供電：強(qiáng)制常用斷路器閉合，備用斷路器斷開(kāi)。
備用電源供電：強(qiáng)制備用斷路器閉合，常用斷路器斷開(kāi)。
斷電再扣：同時(shí)強(qiáng)制斷開(kāi)常用斷路器和備用斷路器或是閉合因故障而斷開(kāi)的所有斷路器。
2.1 單片機(jī)的選擇
控制器要求對(duì)交流電壓、頻率和相位進(jìn)行檢測(cè)，有多路控制信號(hào)的輸入和輸出，為了節(jié)約成本和系統(tǒng)的穩(wěn)定性，應(yīng)選擇自帶A/D轉(zhuǎn)換器和輸入捕捉功能且有較豐富I/O的單片機(jī)。此外，控制器里的強(qiáng)電信號(hào)和繼電器等元件會(huì)對(duì)單片機(jī)產(chǎn)生很大的干擾，這就要求單片機(jī)能夠有較好的抗*力。綜上考慮，本設(shè)計(jì)選擇了PIC16F884單片機(jī)。它是Microchip公司目前主推的產(chǎn)品，采用精簡(jiǎn)指令集（RISC）機(jī)構(gòu)和一次性可編程（OTP）技術(shù)使得PIC16F884單片機(jī)具有高速的穩(wěn)定性和非常強(qiáng)的抗*力;8 KB的閃存、256 B的EEPROM、10位A/D轉(zhuǎn)換器和CCP輸入捕捉，*可以滿足本控制器的設(shè)計(jì)要求。
2.2 頻率檢測(cè)
單片機(jī)對(duì)常用和備用電源進(jìn)行頻率檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)的結(jié)果來(lái)判斷電源是否發(fā)生故障，然后進(jìn)行相應(yīng)的控制操作。頻率檢測(cè)電路主要以光耦TLP521-1和施密特觸發(fā)器CD40106為主要器件構(gòu)成。頻率檢測(cè)的硬件電路如圖3所示。電網(wǎng)中的交流電經(jīng)變壓器后變換為電壓較低的交流信號(hào)U1，U1經(jīng)過(guò)光耦TLP521-1后就變成了同頻率的方波信號(hào)。為了防止光耦內(nèi)部的二極管被反向電流擊穿，在光耦外部反向接了 1個(gè)二極管。為了使光耦輸出的方波信號(hào)更加規(guī)整，為單片機(jī)測(cè)量頻率做好準(zhǔn)備，在光耦的輸出級(jí)加了施密特觸發(fā)器CD40106。利用PIC16F884單片機(jī)的輸入捕捉（CCP）功能記錄*個(gè)上升沿的時(shí)間t1和下一個(gè)上升沿的時(shí)間t2，則信號(hào)的周期T=（t2-t1） μs。為了提高測(cè)量的精度，采用多次測(cè)量取平均值的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。
2.3 電壓檢測(cè)
電壓檢測(cè)主要用來(lái)實(shí)時(shí)檢測(cè)常用和備用電源的電壓。PIC16F884單片機(jī)有14通道的10位A/D轉(zhuǎn)換器，可以滿足電壓采樣的精度。由于 PIC16F884單片機(jī)只能對(duì)0～5 V間的單極性電壓進(jìn)行檢測(cè)，故需要對(duì)交流電壓進(jìn)行提升使它成為單極性的電壓信號(hào)。電壓檢測(cè)電路
電路采用單電源供電的運(yùn)放MCP604構(gòu)成無(wú)限增益多路反饋二階低通濾波器，除能夠?qū)涣餍盘?hào)進(jìn)行電壓提升外，還可以濾除交流信號(hào)中的高頻成分，防止交流采樣發(fā)生混疊效應(yīng)。交流工頻信號(hào)的采集，一般以其有效值進(jìn)行計(jì)算：
，其中，N為1個(gè)周期內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)（本系統(tǒng)中取N=40），ui為第i個(gè)采樣值。為了能夠在1個(gè)工頻周期
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