雙電源自動轉(zhuǎn)換裝置及其轉(zhuǎn)換控制方法、雙電源供電系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種雙電源自動轉(zhuǎn)換裝置，尤其涉及一種可滿足高敏感負載的供電需求且高可靠性的雙電源自動轉(zhuǎn)換裝置及其轉(zhuǎn)換控制方法，屬于低壓電氣技術(shù)領域。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)代工業(yè)、醫(yī)療、商業(yè)以及日常生活等領域均存在一些需要持續(xù)供電的用電設備，為了滿足這些用電設備的持續(xù)供電要求，通常采取雙路供電的供電方案，即利用雙電源自動轉(zhuǎn)換裝置實現(xiàn)主、備兩路電源的自動切換。雙電源自動轉(zhuǎn)換裝置通常包括檢測單元、控制單元和雙電源切換開關(guān)，檢測單元用于對主電源和備用電源的輸入電壓進行實時檢測，控制單元根據(jù)檢測單元的檢測結(jié)果控制雙電源切換開關(guān)從而實現(xiàn)主、備電源的自動轉(zhuǎn)換?，F(xiàn)有雙電源自動轉(zhuǎn)換裝置在進行電源轉(zhuǎn)換過程中，雙電源切換開關(guān)的執(zhí)行邏輯是先斷后合，即先斷開主電源，然后接通備用電源，這樣就會出現(xiàn)短暫的斷電(傳統(tǒng)的機械式開關(guān)的轉(zhuǎn)換時間通常為數(shù)十毫秒)，這種短暫斷電對于大多數(shù)負載而言是可以接受的。然而，也存在一些高敏感負載，對于供電持續(xù)性要求十分苛刻。例如，主要應用于體育場館、隧道等照明的金屬鹵素燈就是一種典型的敏感負載。金屬鹵素燈的最大特點是當斷電時間超過5ms后，需要再過1min左右才能重新點亮。顯然，如果在重要的體育比賽中或工程施工中突然停電，會造成很大的麻煩。為了使得雙電源自動轉(zhuǎn)換裝置能夠滿足高敏感負載的要求，一種現(xiàn)有的解決方案是采用可控半導體開關(guān)作為雙電源切換開關(guān)，以提高兩路電源的轉(zhuǎn)換速度。這種方案雖然可以將兩路電源的轉(zhuǎn)換時間大幅降低，但是需要對半導體開關(guān)單獨設計散熱系統(tǒng)，增加了系統(tǒng)的成本；另外，半導體器件長時間工作，其壽命和可靠性相比傳統(tǒng)機械式雙電源開關(guān)均會下降，從而影響了整個供電系統(tǒng)的安全可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種可滿足高敏感負載的供電需求且具有高可靠性的雙電源自動轉(zhuǎn)換裝置及其轉(zhuǎn)換控制方法。
[0004]本發(fā)明具體采用以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題:
一種雙電源自動轉(zhuǎn)換裝置，包括:主電源輸入端、備用電源輸入端、電源輸出端、雙電源切換單元；所述雙電源切換單元包括檢測單元、控制單元、機械式的雙電源切換開關(guān)，檢測單元用于對主電源輸入端和備用電源輸入端的輸入電壓進行實時檢測，控制單元根據(jù)檢測單元的檢測結(jié)果控制雙電源切換開關(guān)從而實現(xiàn)主、備電源的自動轉(zhuǎn)換；所述雙電源切換單元還包括一輔助供電單元，所述輔助供電單元包括逆變單元，逆變單元的輸出端與所述電源輸出端連接，逆變單元的控制端與控制單元連接；控制單元在主、備電源的轉(zhuǎn)換過程中，控制輔助供電單元輸出電能。
[0005]上述技術(shù)方案中，輔助供電單元的電能從主電源和/或備用電源獲取，根據(jù)獲取電能方式的不同，輔助供電單元可大致分為需要儲能部件的儲能型和不需要儲能部件的直供型這兩大類，分別如下: 儲能型:
所述輔助供電單元還包括儲能部件和整流單元；整流單元用于從主電源和/或備用電源提取電能供給儲能部件；所述儲能部件在主電源和備用電源供電階段通過所述整流單元進行儲能，在主、備電源的轉(zhuǎn)換過程中通過所述逆變單元輸出電能。
[0006]優(yōu)選地，所述輔助供電單元還包括與整流單元連接的轉(zhuǎn)換開關(guān)，所述轉(zhuǎn)換開關(guān)的兩個輸入端及控制端分別與主電源輸入端、備用電源輸入端、控制單元連接，所述整流單元與后級儲能部件連接，所述轉(zhuǎn)換開關(guān)的轉(zhuǎn)換邏輯與雙電源切換開關(guān)的切換邏輯相反。
[0007]優(yōu)選地，所述整流單元的輸入端與所述雙電源切換開關(guān)的輸出側(cè)或者主電源或者備用電源連接。
[0008]優(yōu)選地，所述整流單元包括第一整流電路和第二整流電路，第一整流電路、第二整流電路的輸入端分別連接主電源輸入端、備用電源輸入端，第一整流電路、第二整流電路的輸出端相互連接后與后級儲能部件連接。
[0009]優(yōu)選地，所述輔助供電單元還包括調(diào)壓裝置。所述調(diào)壓裝置可以是設置于整流單元之前或者逆變單元之后的變壓器，也可以是設置于整流單元與逆變單元之間的DC/DC電路。
[0010]儲能型輔助供電單元還有一種不需要整流單元的特殊形式，具體如下:
所述逆變單元為一端連接有儲能部件的雙向逆變器，雙向逆變器的另一端與所述電源輸出端連接。
[0011]優(yōu)選地，所述雙向逆變器與儲能部件通過雙向DC/DC電路連接。
[0012]直供型:
所述輔助供電單元還包括整流單元；整流單元用于從主電源或備用電源提取電能，在主、備電源的轉(zhuǎn)換過程中通過所述逆變單元輸出電能。
[0013]優(yōu)選地，所述輔助供電單元還包括與整流單元連接的轉(zhuǎn)換開關(guān)，所述轉(zhuǎn)換開關(guān)的兩個輸入端及控制端分別與主電源輸入端、備用電源輸入端、控制單元連接，所述整流單元與后級逆變單元連接，所述轉(zhuǎn)換開關(guān)的轉(zhuǎn)換邏輯與雙電源切換開關(guān)的切換邏輯相反。
[0014]優(yōu)選地，所述整流單元包括第一整流電路和第二整流電路，第一整流電路、第二整流電路的輸入端分別連接主電源輸入端、備用電源輸入端，第一整流電路、第二整流電路的輸出端相互連接后與后級逆變單元連接。
[0015]優(yōu)選地，所述整流單元的輸入端與主電源或備用電源連接。
[0016]優(yōu)選地，所述輔助供電單元還包括調(diào)壓裝置。所述調(diào)壓裝置可以是設置于整流單元之前或者逆變單元之后的變壓器，也可以是設置于整流單元與逆變單元之間的DC/DC電路。
[0017]所述雙電源切換開關(guān)可以是電磁式機械開關(guān)或者電機傳動式機械開關(guān)。
[0018]如上任一技術(shù)方案所述雙電源自動轉(zhuǎn)換裝置的轉(zhuǎn)換控制方法，包括以下步驟: 步驟1、檢測單元對主電源輸入端和/或備用電源輸入端的輸入電壓進行實時檢測，并將檢測結(jié)果傳輸至控制單元；
步驟2、控制單元對輸入電壓進行運算，并判斷當前工作電源的電壓有效值是否在預設的電壓有效值范圍內(nèi)，如是，則轉(zhuǎn)步驟1，如否，則轉(zhuǎn)步驟3 ;
步驟3、控制單元控制雙電源切換開關(guān)進行主、備電源切換，并且控制輔助供電單元開始向負載進行輸出，在主、備電源切換過程中由輔助供電單元對負載進行輸出供電；
步驟4、當雙電源切換開關(guān)完成主、備電源切換，控制單元控制輔助供電單元停止對負載輸出，然后轉(zhuǎn)至步驟I。
[0019]根據(jù)相同的發(fā)明思路還可以得到一種雙電源供電系統(tǒng)，包括主電源、備用電源以及如上任一技術(shù)方案所述雙電源自動轉(zhuǎn)換裝置，雙電源自動轉(zhuǎn)換裝置的主電源輸入端、備用電源輸入端分別與主電源、備用電源連接。
[0020]相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果:
本發(fā)明可使得主備電源轉(zhuǎn)換過程中的負載斷電時間最小化，滿足了像金屬鹵素燈一樣的敏感負載的安全供電需求；
本發(fā)明采用機械式的雙電源切換開關(guān)，安全可靠性高，實現(xiàn)成本低。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明雙電源供電系統(tǒng)的第一種實施例的結(jié)構(gòu)原理示意圖；
圖2為本發(fā)明雙電源供電系統(tǒng)的第二種實施例的結(jié)構(gòu)原理示意圖；
圖3為本發(fā)明雙電源供電系統(tǒng)的第三種實施例的結(jié)構(gòu)原理示意圖；
圖4為本發(fā)明雙電源供電系統(tǒng)的第四種實施例的結(jié)構(gòu)原理示意圖；
圖5為本發(fā)明雙電源供電系統(tǒng)的第五種實施例的結(jié)構(gòu)原理示意圖；
圖6為采用三相四線制的本發(fā)明雙電源供電系統(tǒng)的具體實現(xiàn)電路示意圖；
圖7為本發(fā)明雙電源供電系統(tǒng)的工作流程示意圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細說明:
正如【背景技術(shù)】部分所談到的，為了使得雙電源自動轉(zhuǎn)換裝置能夠滿足類似金屬鹵素燈的高敏感負載的要求，現(xiàn)有的解決方案是采用可控半導體開關(guān)作為雙電源切換開關(guān)，以提高兩路電源的轉(zhuǎn)換速度。這種方案雖然可以將兩路電源的轉(zhuǎn)換時間大幅降低，但是需要對半導體開關(guān)單獨設計散熱系統(tǒng)，增加了系統(tǒng)的成本；另外，半導體器件長時間工作，其壽命和可靠性相比傳統(tǒng)機械式雙電源開關(guān)均會下降，從而影響了整個供電系統(tǒng)的安全可靠性。為解決上述問題，本發(fā)明并不追求提高雙電源切換開關(guān)的轉(zhuǎn)換速度，而是使用機械式的雙電源切換開關(guān)以保證系統(tǒng)的安全可靠性，同時引入一個簡單的受控制單元控制的輔助供電單元，在雙電源轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換過程中控制輔助供電單元對負載進行短時(具體供電時間根據(jù)雙電源切換開關(guān)的轉(zhuǎn)換時間而定，通常為