本發明涉及一種可自動識別交直流電源的電源類型識別方法、電路，屬于低壓電氣技術領域。

背景技術：

當前，自動轉換開關已被廣泛用作低壓線路中作重要負荷不允許斷電的必選設備，以完成雙路或多路電源系統的電源自動轉換，保證重要用戶供電的可靠性。然而現有自動轉換開關產品中，適用于交流場合的需要選用交流型產品，適用于直流場合的需要選用直流型產品，一種電源類型的產品只能應用于相應的電源環境中，其電路和軟件設計也隨之確定，造成產品種類繁多，用戶選型復雜等困擾。

如果能夠設計一種適用范圍涵蓋交、直流電源的自動轉換開關，則可簡化產品種類，便于用戶選型。要實現這一目的，首先需要解決交直流電源的電源類型自動識別問題。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題在于克服現有技術不足，提供一種結構簡單、實現成本低廉的電源類型識別方法以及電源類型識別電路。

本發明具體采用以下技術方案解決上述技術問題：

一種電源類型識別方法，利用電壓A/D采樣電路對待識別電源輸出電壓進行采樣，并將預設周期內的電壓A/D采樣值的方差與預設的交直流區分閾值進行比較，如大于所述交直流區分閾值，則待識別電源為交流電源，否則，待識別電源為直流電源。

優選地，所述電壓A/D采樣電路為隔離電壓A/D采樣電路。

優選地，所述隔離電壓A/D采樣電路為光耦隔離電壓A/D采樣電路。

優選地，所述預設周期為一個或一個以上工頻周期。

進一步地，在對待識別電源進行交直流識別之前，先將預設周期內的電壓A/D采樣值的有效值與預設的有效值閾值進行比較，如大于有效值閾值，則判斷待識別電源為非零電壓電源，繼續對其進行交直流識別；否則，判斷待識別電源為零電壓電源，不再對其進行交直流識別。

根據相同的發明思路還可以得到以下技術方案：

一種電源類型識別電路，該電路包括：

電壓A/D采樣電路，用于對待識別電源輸出電壓進行采樣；

交直流識別模塊，用于對待識別電源進行交直流識別，具體方法如下：將預設周期內的電壓A/D采樣電路輸出的電壓A/D采樣值的方差與預設的交直流區分閾值進行比較，如大于所述交直流區分閾值，則待識別電源為交流電源，否則，待識別電源為直流電源。

優選地，所述電壓A/D采樣電路為隔離電壓A/D采樣電路。

優選地，所述預設周期為一個或一個以上工頻周期。

進一步地，該電路還包括：

非零電壓識別模塊，用于在交直流識別模塊對待識別電源進行交直流識別之前，先將預設周期內的電壓A/D采樣值的有效值與預設的有效值閾值進行比較，如大于有效值閾值，則判斷待識別電源為非零電壓電源，并通知交直流識別模塊對待識別電源進行交直流識別；否則，判斷待識別電源為零電壓電源，且不通知交直流識別模塊。

本發明電源類型識別電路可廣泛應用于需要自動識別交、直流電源的應用場合，例如：

一種自動轉換開關，包括至少兩路電源輸入端以及與所述電源輸入端一一對應的一組以上任一技術方案所述電源類型識別電路，這一組電源類型識別電路分別用于對其所對應電源輸入端的輸入電源類型進行識別。

相比現有技術，本發明具有以下有益效果：

本發明可快速準確地自主識別電源是直流電源還是交流電源，且結構簡單、實現成本低廉；本發明可廣泛應用于需要自動識別交、直流電源的應用場合，考慮到大多數控制器均帶有電壓采樣電路，因此這種情況下，僅需要對現有帶有電壓采樣電路的控制器進行軟件更新即可實現電源識別。

附圖說明

圖1為一種電壓采樣電路的電路圖；

圖2為另一種電壓采樣電路的電路圖；

圖3為圖1所示電路圖對應的交直流電源電壓采樣的輸出波形；

圖4為圖2所示電路圖對應的交直流電源電壓采樣的輸出波形；

圖5為本發明電源類型識別方法的優選實施例。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的技術方案進行詳細說明：

針對交直流電源的自動識別問題，本發明提出了一種電源類型識別方法，利用電壓A/D采樣電路對待識別電源輸出電壓進行采樣，并將預設周期內的電壓A/D采樣值的方差與預設的交直流區分閾值進行比較，如大于所述交直流區分閾值，則待識別電源為交流電源，否則，待識別電源為直流電源。

其中，電壓A/D采樣電路可采用現有的各種電路結構，考慮到安全性和抗干擾性，本發明優選采用隔離電壓A/D采樣電路，尤其是光耦隔離電壓A/D采樣電路。

電壓A/D采樣電路由兩部分構成，一部分是電壓采樣電路，負責對輸入電壓進行采樣，輸出模擬信號；另一部分是A/D轉換電路，用于將電壓采樣電路輸出的模擬信號轉換為數字信號，用于后續的邏輯運算。圖1即顯示了本發明優選的一種電壓采樣電路，其由整流電路(例如橋堆)，電阻R1、R2，運放U1A、U1B，線性光耦TL1組成，待識別電源的輸入電壓經橋堆整流，電阻R1與R2分壓，運放U1跟隨，線性光耦TL1隔離、運放U2跟隨后得到輸出信號Uo，送入A/D轉換電路(或者微處理器自帶的A/D采樣口)進行電壓波形采樣。

經發明人大量研究發現，電壓采樣電路輸出信號Uo波形圖隨輸入電源類型的不同而有較大區別：當輸入電源為交流時，輸出信號Uo如圖3中上面的波形圖所示；當輸入電源為直流時，輸出信號Uo如圖3中下面的波形圖所示。因此可以考慮利用這種區別來進行交直流電源的自動識別。

圖2顯示了本發明的另一種電壓采樣電路，其由抬升電路(輸出抬升電壓Vref，Vref是一個與Ui和Uo均隔離的電源)，電阻R1、R2，運放U1A、U1B，線性光耦TL1組成，待識別電源的輸入電壓經電阻R1與R2分壓，Vref電壓抬升，運放U1跟隨，線性光耦TL1隔離、運放U2跟隨后得到輸出信號Uo，送入A/D轉換電路(或者微處理器自帶的A/D采樣口)進行電壓波形采樣。

電壓采樣電路輸出信號Uo波形圖隨輸入電源類型的不同而有較大區別：當輸入電源為交流時，輸出信號Uo如圖4中上面的波形圖所示；當輸入電源為直流時，輸出信號Uo如圖4中下面的波形圖所示。因此可以考慮利用這種區別來進行交直流電源的自動識別。

在數學統計中有一個名詞“方差”，方差即各個數據分別與其平均數之差的平方和的平均數。在許多實際問題中，方差反映的是偏離程度，是衡量源數據和期望值相差的度量值。

若將輸出信號Uo的平均值作為期望值，那么交流電源Uo波形與期望值的偏差顯然比直流電源Uo波形與期望值的偏差大，就是說交流電源Uo波形的方差值比直流電源Uo波形的方差值大，由此可判別輸入電源類型是交流還是直流。

對于輸出信號Uo的方差，當采樣受到干擾時，限幅、濾波等措施可以在一定程度上濾除干擾，最終方差值會在允許的范圍內波動，這樣即可通過設置合適的比較閾值來判別交流或直流電源，小于比較閾值的可判定輸入為直流電源，大于比較閾值的可判定輸入為交流電源。

采用上述方案可以快速判斷出電源類型，準確性也較好；然而，在少數情況下，輸入的電源電壓可能趨近于零，此時利用上述方案會得出輸入電源為直流電源的錯誤結果。為了避免這種錯漏，本發明提出了一種進一步改進方案，即在進行交直流識別之前，先進行非零電壓識別，具體而言，先將預設周期內的電壓A/D采樣值的有效值與預設的有效值閾值進行比較，如大于有效值閾值，則判斷待識別電源為非零電壓電源，繼續對其進行交直流識別；否則，判斷待識別電源為零電壓電源，不再對其進行交直流識別。

為了便于公眾理解，下面以一個自動轉換開關為例，來對本發明技術方案進行詳細說明。

為簡單起見，本實施例中的自動轉換開關為雙電源自動轉換開關，其具有主電源輸入端和備用電源輸入端，作為控制核心的微處理器，以及電源電路、數據存儲電路、人機界面、電磁鐵驅動電路等其它功能電路。在主、備電源輸入端分別連接一個圖1所示電壓采樣電路，兩個電壓采樣電路的采樣信號分別通過微處理器自帶的A/D采樣口送入微處理器，微處理器根據電壓A/D采樣值來進行電源類型識別并進行相應的動作，電源類型識別的具體流程如圖5所示，包括以下步驟：

步驟1、微處理器對電壓采樣電路輸入的信號進行A/D采樣，本實施例中的A/D采樣間隔T＝0.2ms，以一個工頻周期作為一個計算周期，這樣一個工頻周期20ms中的采樣點數為100個；

步驟2、將100個點的采樣值代入電壓有效值計算公式⑴，計算出一個計算周期內的電壓A/D采樣值的有效值V_rms：

式中，N為一個計算周期中的A/D采樣點數，x_i為第i個A/D采樣點的采樣值；

步驟3、將得到的有效值V_rms與設定的有效值閾值(本實施例中的有效值閾值為1000)作比較，若V_rms≥1000，認為輸入電源非零電壓；反之，若V_rms<1000，則認為輸入電源為零電壓，結束判定；如判定結果為零電壓，則不需繼續區分交流或直流電源，雙電源自動轉換開關切換另一路電源供電；如若判定結果為非零電壓，則轉步驟4；

步驟4、微處理器繼續將100個點的采樣值代入公式⑵，計算出一個計算周期中的電壓A/D采樣值的平均值

其中，N為一個計算周期中的A/D采樣點數，x_i為第i個A/D采樣點的采樣值；

步驟5、將100個點的采樣值代入方差計算公式⑶，計算出一個計算周期中的電壓A/D采樣值的方差S²：

其中，N為一個計算周期中的A/D采樣點數，x_i為第i個A/D采樣點的采樣值，為這N個采樣值的平均值；

步驟6、將計算得到的方差S²與設定的交直流區分閾值(本實施例中交直流區分閾值為200)作比較。若S²≥200，認為輸入電源是交流電源；反之，若S²<200，則認為輸入電源是直流電源。

需要說明的是，方差的計算過程無需放在采樣中斷中，只需要定時在其他中斷或主循環中計算方差值即可，降低了采樣中斷的負荷。

以上僅以雙電源自動轉換開關為例進行說明，實際上，本發明的電源類型識別方案也可應用在多路電源自動轉換開關或者其它需要進行交直流電源自動識別的應用場合。在多數應用環境下，僅需對原有電器進行軟件升級即可實現本發明技術方案，實現成本較低，具有良好的應用前景。