基于单片机的自动转换开关控制器设计

　　1. 引言

　　随着近几年技术的进步和发展，在电源切换系统中出现了一种新型产品——自动转换开关电器(ATSE)，它由1个(或几个)转换开关电器和其它必需的电器组成，用于监测电源电路，并将负载电路(出现故障)从一个电源自动转至另一个(备用)电源的开关电器，是专用于电源转换的新型产品，可以说自动转换开关电器(ATSE)代表着电源切换系统类产品发展的方向[1]。它主要用在紧急供电系统，如：消防、电梯等供电系统，在民用住宅和商用住宅中有着广泛的应用。其产品应用的场合决定了其可靠性尤为重要。转换一旦失败将会造成以下二种危害之一：电源间的短路或重要负荷断电(甚至短暂停电)，其后果都是严重的。这不仅仅会带来经济损失(使生产停顿、金融瘫痪)，也可能造成社会问题(使生命及安全处于危险之中)。因此，工业发达国家都把自动转换开关电器的生产、使用列为重点加以限制与规范。

　　纵观国内市场，长期以来，国内使用的双电源转换装置，都是设计院根据设计所需提出技术参数，由成套生产厂家利用刀开关、空气开关、接触器等电器元件组装而成。由于先前我国相关部门、生产厂家对市场需求的忽视，以及缺乏系统性的考虑和相关国标的明确要求，此类产品普遍存在着结构复杂的缺陷，又因线路、元器件选择及制造工艺上的质量参差，使得我国ATSE的研制和生产相对落后于国外同类产品的先进水平。

　　进入20世纪90年代中期，随着法国、日本、新加坡、美国、韩国等国的多个品牌的ATSE产品先后打入中国市场，虽在一定程度上缓解了我国的市场需求，但由于国外的供电标准和供电环境和国内的差异，以及价格方面的原因，研制适合我国国情的通用ATSE产品，日益为广大电气设计人员所重视和关注。

　　近几年，我国的自动转换开关电器生产企业(尤其是生产CB级ATSE企业)迅速增加，其产品性能及产品质量不一，给设计、使用部门选用造成一定困难，也由于对ATSE使用和选用不当，给国家财产造成很大损失。为了规范自动转换开关电器(ATSE)产品的生产与选用，国家质检总局于2002年12月颁布了GB/T14048.11-2002《自动转换开关电器》(等同IEC60947.6.1-1998)国家标准[2,3]，2003年4月1日实施。该标准将是今后ATSE生产制造企业、设计使用单位、商业活动共同遵循的一部技术性法规文件，也将是3C认证依据的技术法规。

　　本论文中ATSE控制器的设计就是依据国家标准，设计的CB型ATSE的控制器。

　　在ATSE(CB型)控制器的设计中，根据应用的场合和需要不同，控制器可分为两种：一种采用继电器实现，电路简单，但只能检测三相电源的断路情况，对欠压、过压不能检测，功能简单;一种是采用智能控制器，不仅可以检测断路、欠压、过压情况，还有自动/电动设置、人机接口，可设置过压欠压值和转换时间，功能强大。本文中ATSE控制器的设计，采用的是智能控制器，以51单片机为核心[4]，完成控制器的设计，实现ATSE的功能。文中从硬件和软件设计两部分来说明ATSE控制器的设计。