交直流通用型电源转换开关的控制方法及装置技术领域
本发明涉及一种电源转换开关的控制方法，尤其涉及一种交直流通用型电源转换
开关的控制方法及装置。
背景技术
当前，自动转换开关已被广泛用作低压线路中作重要负荷不允许断电的必选设
备，以完成双路或多路电源系统的电源自动转换，保证重要用户供电的可靠性。然而，目前
的电源转换开关，绝大多数仅适用于交流-交流（即常、备电源均为交流电源）的供电类型，
但诸如事故照明系统等应用场合中的电源转换开关，需要适用于交流-直流的供电类型。不
同的供电环境所需的电源类型不同，就需要不同型号的电源转换开关，无形中增加了市场
中电源转换开关的种类，造成用户选型困难。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种交直流通用型电源
转换开关的控制方法及装置，其适用于交流-交流，交流-直流，直流-直流任意类型供电环
境的电源转换开关，具有极高的通用性。
本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：
交直流通用型电源转换开关的控制方法，首先根据电源的电压采样数据识别出电源的
交直流类型并计算出电源电压值；然后根据所识别出的电源交直流类型，通过将所计算出
的电源电压值与该交直流类型所对应的故障判别电压参数进行比较，判断出电源是否故
障；最后根据预设的电源转换规则执行相应电源转换动作。
优选地，所述故障判别电压参数包括以下参数中的至少一种：失压判别电压阈值、
欠压判别电压阈值、过压判别电压阈值。
优选地，所述电源电压值为电源电压有效值。
优选地，所述电源电压值通过以下方法计算得到：首先根据电源的电压采样数据
计算出初始电源电压值，然后根据所识别出的电源交直流类型，利用与该交直流类型相对
应的电压修正系数对初始电源电压值进行修正，从而得到最终的电源电压值。
优选地，电源交直流类型的识别方法具体如下：利用电压A/D采样电路对待识别电
源输出电压进行采样，并将预设周期内的电压A/D采样值的方差与预设的交直流区分阈值
进行比较，如大于所述交直流区分阈值，则待识别电源为交流电源，否则，待识别电源为直
流电源。
进一步地，所述电源交直流类型的识别方法还包括：在对待识别电源进行交直流
类型识别之前，先将预设周期内的电压A/D采样值的有效值与预设的有效值阈值进行比较，
如大于有效值阈值，则判断待识别电源为非零电压电源，继续对其进行交直流类型识别；否
则，判断待识别电源为零电压电源，不再对其进行交直流类型识别。
或者，电源交直流类型的识别方法具体如下：先将待识别电源的电源电压进行抬
升，然后利用相同的电压A/D采样电路对电源电压和抬升电压进行采样，并将预设周期内每
个采样点的待识别电源的电源电压A/D采样值同抬升电压A/D采样值进行比较，如该预设周
期内每个采样点的电源电压A/D采样值均大于或均小于抬升电压A/D采样值，则待识别电源
为直流电源，若同时存在电源电压A/D采样值大于和小于抬升电压A/D采样值的情况，则待
识别电源为交流电源，若该预设周期内每个采样点的电源电压A/D采样值均等于抬升电压
A/D采样值，则待识别电源为零电压电源。
根据相同的发明思路还可以得到以下技术方案：
交直流通用型电源转换开关的控制装置，包括：
交直流识别单元，用于根据电源的电压采样数据识别出电源的交直流类型；
电压计算单元，用于根据电源的电压采样数据计算出电源电压值；
故障判别及转换单元，根据交直流识别单元所识别出的电源交直流类型，通过将电压
计算单元所计算出的电源电压值与该交直流类型所对应的故障判别电压参数进行比较，判
断出电源是否故障，然后根据预设的电源转换规则执行相应电源转换动作。
优选地，所述故障判别电压参数包括以下参数中的至少一种：失压判别电压阈值、
欠压判别电压阈值、过压判别电压阈值。
优选地，所述电源电压值为电源电压有效值。
优选地，所述电压计算单元包括：
电压计算模块，用于根据电源的电压采样数据计算出初始电源电压值；
电压修正模块，用于根据交直流识别单元所识别出的电源交直流类型，利用与该交直
流类型相对应的电压修正系数对电压计算模块输出的初始电源电压值进行修正后输出最
终的电源电压值。
优选地，所述交直流识别单元具体包括：
电压A/D采样电路，用于对待识别电源输出电压进行采样；
方差计算模块，用于计算预设周期内电压A/D采样电路输出的电压A/D采样值的方差；
识别模块，用于将方差计算模块输出的方差与预设的交直流区分阈值进行比较，如大
于所述交直流区分阈值，则待识别电源为交流电源，否则，待识别电源为直流电源。
进一步地，所述装置还包括：
非零电压识别单元，用于在交直流识别单元对待识别电源进行交直流类型识别之前，
先将预设周期内的电压A/D采样值的有效值与预设的有效值阈值进行比较，如大于有效值
阈值，则判断待识别电源为非零电压电源，通知交直流识别单元进行交直流类型识别；否
则，判断待识别电源为零电压电源，通知交直流识别单元不进行交直流类型识别。
或者，所述交直流识别单元具体包括：
电压抬升电路，用于对待识别电源的电源电压进行抬升；
电压A/D采样电路，用于对待识别电源的电源电压和抬升电压进行采样；
识别模块，用于将预设周期内电压A/D采样电路所获得的每个采样点的待识别电源的
电源电压A/D采样值同抬升电压A/D采样值进行比较，如该预设周期内每个采样点的电源电
压A/D采样值均大于或均小于抬升电压A/D采样值，则待识别电源为直流电源，若同时存在
电源电压A/D采样值大于和小于抬升电压A/D采样值的情况，则待识别电源为交流电源，若
该预设周期内每个采样点的电源电压A/D采样值均等于抬升电压A/D采样值，则待识别电源
为零电压电源。
一种交直流通用型电源转换开关，包括如上任一技术方案所述控制装置。
相比现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明控制装置可适用于交流-交流，交流-直流，直流-直流任意类型供电环境的电源
转换开关，具有极高的通用性，用户选型时只需考虑开关容量，而无需考虑供电电源类型，
减少了不必要的麻烦；
本发明所采用的交直流识别方法不但对电源类型识别准确率高，且方法简单、实现成
本低廉；
对现有带有电压采样电路的控制器而言，不必增加其它任何硬件设备，仅需要对控制
器进行软件更新即可实现本发明技术方案，因此具有广泛的应用前景。
附图说明
图1为具体实施方式中的交直流通用型双电源转换开关的结构框图；
图2为电压A/D采样电路的一种具体电路图；
图3为本发明控制方法的一种具体实现流程；
图4为本发明控制方法的另一种具体实现流程。
图5为电压A/D采样电路的另一种具体电路图。
具体实施方式
本发明交直流通用型电源转换开关的控制方法，包括以下步骤：
步骤1、根据电源的电压采样数据识别出电源的交直流类型并计算出电源电压值；
经发明人大量研究发现，电压A/D采样电路输入信号的波形随输入电源类型的不同而
有较大区别，因此可以考虑利用这种区别来进行交直流电源的自动识别。在数学统计中有
一个名词“方差”，方差即各个数据分别与其平均数之差的平方和的平均数。在许多实际问
题中，方差反映的是偏离程度，是衡量源数据和期望值相差的度量值。若将输入信号Uo的平
均值作为期望值，那么交流电源Uo波形与期望值的偏差显然比直流电源Uo波形与期望值的
偏差大，就是说交流电源Uo波形的方差值比直流电源Uo波形的方差值大，由此可判别输入
电源类型是交流还是直流。对于输入信号Uo的方差，当采样受到干扰时，限幅、滤波等措施
可以在一定程度上滤除干扰，最终方差值会在允许的范围内波动，这样既可通过设置合适
的比较阈值来判别交流或直流电源，小于比较阈值的可判定输入为直流电源，大于比较阈
值的可判定输入为交流电源。
基于以上原理，本发明进一步提出了一种准确且简便的电源交直流类型识别方
法，具体为：利用电压A/D采样电路对待识别电源输入电压进行采样，并将预设周期内的电
压A/D采样值的方差与预设的交直流区分阈值进行比较，如大于所述交直流区分阈值，则待
识别电源为交流电源，否则，待识别电源为直流电源。所述的电源输入电压已对待识别电源
电压进行降压处理。
采用上述方案可以快速判断出电源的交直流类型，准确性也较好；然而，在少数情
况下，输入的电源电压可能趋近于零，此时利用上述方案会得出输入电源为直流电源的错
误结果。为了避免这种错漏，本发明提出了一种进一步改进方案，即在进行交直流识别之
前，先进行非零电压识别，具体而言，先将预设周期内的电压A/D采样值的有效值与预设的
有效值阈值进行比较，如大于有效值阈值，则判断待识别电源为非零电压电源，继续对其进
行交直流识别；否则，判断待识别电源为零电压电源，不再对其进行交直流识别，而是直接
根据预设的电源转换规则执行相应电源转换动作。
本发明还可采用另外一种电源交直流类型识别方法，具体如下：先将待识别电源
的电源电压进行抬升，然后利用相同的电压A/D采样电路对电源电压和抬升电压进行采样，
并将预设周期内每个采样点的待识别电源的电源电压A/D采样值同抬升电压A/D采样值进
行比较，如该预设周期内每个采样点的电源电压A/D采样值均大于或均小于抬升电压A/D采
样值，则待识别电源为直流电源，若同时存在电源电压A/D采样值大于和小于抬升电压A/D
采样值的情况，则待识别电源为交流电源，若该预设周期内每个采样点的电源电压A/D采样
值均等于抬升电压A/D采样值，则待识别电源为零电压电源。
其中，所述将预设周期内每个采样点的待识别电源的电源电压A/D采样值同抬升
电压A/D采样值进行比较，可以是将每个采样点的电源电压A/D采样值与抬升电压A/D采样
值进行一一对应地比较，也可以是将每个采样点的电源电压A/D采样值分别与抬升电压A/D
采样值的平均值进行比较。
同样，对于识别出的零电压电源情况，直接根据预设的电源转换规则执行相应电
源转换动作。该方法需要增加电压抬升电路，但可一次性判断出待识别电源是交流电源、直
流电源，还是零电压电源。
本发明的控制装置中预设有分别对应于直流电源和交流电源的故障判别电压参
数，以根据电源的交直流类型识别结果选择相应的参数。其中，所述故障判别电压参数具体
可根据所采用的故障判别技术选取，例如，可以包括以下参数中的一种或多种：失压判别电
压阈值、欠压判别电压阈值、过压判别电压阈值。
根据电源的电压采样数据可计算出电源电压值（例如电压有效值、电压平均值等，
此为现有成熟技术，此处不再赘述）。如果电源被识别出为直流电源，则将计算出的电源电
压值与直流电源的故障判别电压参数进行比较，即可判别出该直流电源是否故障以及故障
类型；反之，如果电源被识别出为交流电源，则将计算出的电源电压值与交流电源的故障判
别电压参数进行比较，即可判别出该交流电源是否故障以及故障类型。
为了进一步提高故障判断的准确性，本发明优选的方案是根据电源的交直流类型
对根据电源的电压采样数据计算出的电源电压值（为区别起见，称其为初始电源电压值）进
行相应的修正后，再与相应的故障判别电压参数进行比较；具体而言，预先设定有分别对应
于交流电源和直流电源的电压修正系数；在计算电源电压值时，首先根据电源的电压采样
数据计算出初始电源电压值，然后根据所识别出的电源交直流类型，利用与该交直流类型
相对应的电压修正系数对初始电源电压值进行修正，从而得到最终的电源电压值。
步骤2、根据所识别出的电源交直流类型，通过将所计算出的电源电压值与该交直
流类型所对应的故障判别电压参数进行比较，判断出电源是否故障以及具体故障类型；
步骤3、根据预设的电源转换规则执行相应电源转换动作；
具体的电源故障判断以及电源转换规则均可直接采用现有成熟技术，此处不再赘述。
为了便于公众理解，下面以一个最简单的交直流通用型双电源转换开关为例来对
本发明技术方案进行进一步详细说明。
图1显示了本实施例中交直流通用型双电源转换开关的基本结构。如图1所示，该
双电源转换开关包括交直/流转换单元、电源单元、电压检测单元、驱动单元、微处理器单
元、开关位置检测单元以及人机交互单元，交/直流转换单元将主回路的电源转换为直流后
供电源单元、电压检测单元和驱动单元使用；微处理器单元以一定的时间间隔对电压检测
单元、开关位置检测单元进行常、备用电源状态和开关合分等状态检测，经过分析处理后，
通过驱动单元进行动作，并将信息传输到人机交互单元的界面上，并通过人机交互单元的
界面接受外部对自动转换开关模式进行设置。
图2显示了电压检测单元的一种具体电路。如图2所示，输入的待识别电源经桥堆
B1整流，电阻R1和R2分压，运放U1跟随，再经过光耦TL1隔离输出，经运放U2后输入微处理器
A/D采样口。
图3显示了微处理器单元的一种具体控制流程，具体如下：
1）完成双电源转换开关控制所需的运算、动作参数初始化，初始化的参数为产品出厂
默认的参数或最后一次校调后的参数。这些参数包括：交流参数，包括交流电压值的修正系
数，交流电源的失压判别阈值、欠压判别阈值、过压判别阈值；直流参数，包括直流电压值的
修正系数，直流电源的失压判别阈值、欠压判别阈值、过压判别阈值。
2）对电压检测单元采集到的数据进行分析处理。
3）根据得到的电压A/D采样数据，利用上述第一种电源交直流类型识别方法，识别
出输入的主电源或备用电源的电源类型。
4）根据步骤2)中得到的主电源或备用电源的电源类型，微处理器单元分别调用与
主电源电源类型对应的参数或与备用电源电源类型对应的参数，调用的电压值修正系数用
于步骤5)的电压值计算，调用的电源失压判别电压阈值、欠压判别电压阈值、过压判别电压
阈值用于步骤6)的电源状态判别。当电源类型为交流时，调用交流参数，当电源类型为直流
时，调用直流参数。
5）根据步骤4)中调用参数中的电压值修正系数，利用电压检测单元采集到的电压
有效值，分别计算主电源或备用电源的电压值，主电源电压值=采集到的主电源电压有效
值*主电源电压修正系数，备用电源电压值=采集到的备用电源电压有效值*备用电源电压
修正系数。计算得到的主电源或备用电源的电压值用于步骤6)的电源状态判别。
6）根据步骤4)调用的参数中的电源失压判别电压阈值、欠压判别电压阈值和过压
判别电压阈值，利用步骤5)中计算得到的主电源或备用电源的电压值，判断主电源或备用
电源的电源状态。当主电源电压值小于主电源失压判别电压阈值时，主电源判为失压；当主
电源电压值小于主电源欠压判别电压阈值时，主电源判为欠压；当主电源电压值大于主电
源过压判别电压阈值时，主电源判为过压；当备用电源电压值小于备用电源失压判别电压
阈值时，备用电源判为失压；当备用电源电压值小于备用欠压判别电压阈值时，备用电源判
为欠压；当备用电源电压值大于备用过压判别电压阈值时，备用电源判为过压；
7）根据步骤6)的结果，执行转换条件判别。若满足转换条件，驱动单元输出驱动信号，
控制开关转换，反之，若不满足转换条件，则不动作。更优选的方案是根据步骤5)和6)的结
果，并结合开关位置检测单元传送来的当前开关合/分闸状态，执行转换条件判别。
8）微处理器单元输出对应的电源指示、开关状态、故障报警等信号，在人机交互单
元的界面上也会显示相关信息。执行完本步骤后，重新从步骤2)开始执行上述过程。
图4显示了微处理器单元的另一种具体控制流程，与图3控制流程不同之处在于，
在第7步骤后，重新从步骤5）开始执行上述过程。
图5显示了电压检测单元的另一种具体电路，其适用于上述第二种电源交直流类
型识别方法。如图5所示，输入的待识别电源经电阻R1和R2分压，经抬升电压Vref抬升，运放
U1跟随，再经过光耦TL1隔离输出，经运放U2后输入微处理器A/D采样口。
对于识别出的交流电源类型，上述的交流参数还可以包括频率阈值，通过采样得
到的频率与频率阈值相比较，得到是否过频或欠频故障，从而根据预设的转换规则执行动
作。