專利名稱：電源系統(tǒng)的切換裝置及切換方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電源系統(tǒng)切換裝置，該裝置用于從多個(gè)不同的交流電源向負(fù)載供電時(shí)切換選擇多個(gè)電源中任一個(gè)向負(fù)載供電，尤其涉及一種當(dāng)向負(fù)載供電的電源發(fā)生故障時(shí)能不停電地將負(fù)載切換到其它正常電源的電源系統(tǒng)切換裝置及切換方法。
已有技術(shù)1

圖13表示新電氣設(shè)備辭典(1989年5月由產(chǎn)業(yè)調(diào)查會(huì)發(fā)行)中記載的表示成2線路常用備用切換電路的已有電源系統(tǒng)切換裝置。在圖13中，1是第1電源系統(tǒng)的第1交流電源，2是第2電源系統(tǒng)的第2交流電源，3是第1機(jī)械開關(guān)，4是第2機(jī)械開關(guān)，5是負(fù)載。
第1交流電源1正常時(shí)，第1開關(guān)3接通，第2開關(guān)4斷開，由第1交流電源1向負(fù)載5供電。如果第1交流電源1停電，則不能向負(fù)載5繼續(xù)供電，此時(shí)斷開第1開關(guān)3，之后接通第2開關(guān)4，由第2交流電源2經(jīng)開關(guān)4把電加給負(fù)載5，從而繼續(xù)向負(fù)載5供電。
但是存在的問題是，由于第1和第2開關(guān)是機(jī)械開關(guān)，因此切換需幾十毫秒以上的時(shí)間，對(duì)負(fù)載不可避免地會(huì)發(fā)生切換停電，給負(fù)載帶來不利影響。
另外，將開關(guān)的操作機(jī)構(gòu)作成彈簧操作可實(shí)現(xiàn)高速化，但問題是雖能使斷開操作快速，但接通操作不能快速，故整體而言需數(shù)周期的切換時(shí)間。
已有技術(shù)2圖14表示另一已有電源系統(tǒng)切換裝置，記載于“15kV、中壓靜止型切換開關(guān)(15kV,Medium Voltage Static Transfer Switch)”(IEEE,1995年，5月/6月)一文中，為了確保電源系統(tǒng)切換時(shí)的高速性，該裝置將機(jī)械開關(guān)換成晶閘管開關(guān)。在圖14中，6是反向并聯(lián)連接的對(duì)一對(duì)晶閘管構(gòu)成的第1晶閘管開關(guān)，7是反向并聯(lián)連接的對(duì)晶閘管構(gòu)成的第2晶閘管開關(guān)。
第1交流電源1正常時(shí)，不斷地向第1晶閘管開關(guān)6的對(duì)晶閘管提供控制極信號(hào)，維持晶閘管開關(guān)6的導(dǎo)通狀態(tài)，同時(shí)不對(duì)第2晶閘管開關(guān)7中的對(duì)晶閘管提供控制極信號(hào)，使之呈斷開狀態(tài)，這樣，第1交流電源1經(jīng)第1晶閘管開關(guān)6向負(fù)載供電。
如果第1交流電源1發(fā)生停電，則立即停止第1晶閘管開關(guān)6中對(duì)晶閘管的控制極信號(hào)，在流過晶閘管的電流過零的時(shí)刻斷開第1晶閘管開關(guān)6，之后向第2晶閘管開關(guān)7中對(duì)晶閘管提供控制極信號(hào)使之呈導(dǎo)通狀態(tài)，這樣，從第2交流電源2經(jīng)第2晶閘管開關(guān)7向負(fù)載5供電。
在使用這種晶閘管開關(guān)的情況下，其特征是，可在1/2周期內(nèi)從第1交流電源1切換到第2交流電源2，因此第1交流電源1停電時(shí)，能切換到第2交流電源而不對(duì)負(fù)載5產(chǎn)生不利影響。
但是，在上述方式中存在的問題是，負(fù)載電流始終流過晶閘管，因晶閘管內(nèi)部損耗而使功率損耗變大，從而增加了功率損耗引起的運(yùn)行費(fèi)用。此外，必須對(duì)晶閘管進(jìn)行冷卻，故需大的冷卻裝置，從而增加了尺寸并提高了成本。
綜上所述，在已有的這種裝置中存在的問題是，在備有機(jī)械開關(guān)的裝置中切換時(shí)通斷需要花費(fèi)時(shí)間，而在備有晶閘管開關(guān)的裝置中晶閘管存在功率損耗及發(fā)熱等。
本發(fā)明為了解決上述問題，其目的在于提供一種小型、價(jià)廉的電源系統(tǒng)切換裝置及切換方法，在電源系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)能不停電地切換到另一電源系統(tǒng)，且通電中損耗極小，能大幅度地減少運(yùn)行費(fèi)用，另外，在2個(gè)不同的電源系統(tǒng)的切換中對(duì)所用的晶閘管開關(guān)，可共同使用一個(gè)晶閘管開關(guān)實(shí)現(xiàn)從一電源系統(tǒng)切換到另一電源系統(tǒng)和其相反的切換。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第1方面的電源系統(tǒng)切換裝置包含與第1電源系統(tǒng)串聯(lián)連接的機(jī)械式第1旁路開關(guān)，與第2電源系統(tǒng)串聯(lián)連接的機(jī)械式第2旁路開關(guān)，與所述第2旁路開關(guān)并聯(lián)連接的半導(dǎo)體開關(guān)，與所述第1及第2旁路開關(guān)和半導(dǎo)體開關(guān)的連接點(diǎn)相連的負(fù)載，對(duì)所述2個(gè)旁路開關(guān)及所述半導(dǎo)體開關(guān)進(jìn)行通斷控制使得通過所述2個(gè)旁路開關(guān)的切換動(dòng)作對(duì)所述負(fù)載選擇所述2個(gè)電源系統(tǒng)的某一個(gè)加以供電的控制裝置，當(dāng)從第1電源系統(tǒng)切換到第2電源系統(tǒng)時(shí)，所述控制裝置使第1旁路開關(guān)斷開并使與第2旁路開關(guān)并聯(lián)連接的半導(dǎo)體開關(guān)導(dǎo)通，這樣使第1旁路開關(guān)中的電流轉(zhuǎn)流入半導(dǎo)體開關(guān)，此后使第2旁路開關(guān)接通，將負(fù)載切換到第2電源系統(tǒng)。
本發(fā)明第2方面是在第1方面的電源系統(tǒng)切換裝置的基礎(chǔ)上，所述半導(dǎo)體開關(guān)由反向并聯(lián)的一對(duì)半導(dǎo)體開關(guān)元件構(gòu)成，所述控制裝置包含斷開所述第1旁路開關(guān)的旁路開關(guān)斷開部，檢測(cè)流入所述第1旁路開關(guān)電流的方向或電壓極性的電流/電壓檢測(cè)部，根據(jù)該電流/電壓檢測(cè)部的檢測(cè)結(jié)果使所述半導(dǎo)體開關(guān)的一開關(guān)元件導(dǎo)通的第1導(dǎo)通部，從流入所述第1旁路開關(guān)的電流變?yōu)榱憬?jīng)規(guī)定時(shí)間后使所述半導(dǎo)體開關(guān)的兩開關(guān)元件都導(dǎo)通的第2導(dǎo)通部，從所述半導(dǎo)體開關(guān)的兩開關(guān)元件都導(dǎo)通經(jīng)規(guī)定時(shí)間后接通第2旁路開關(guān)的旁路開關(guān)接通部，從接通所述第2旁路開關(guān)經(jīng)規(guī)定時(shí)間后使所述半導(dǎo)體開關(guān)的兩開關(guān)元件都截止的截止部。
本發(fā)明第3方面是在第1方面的電源系統(tǒng)切換裝置的基礎(chǔ)上，對(duì)所述第1及第2電源系統(tǒng)進(jìn)行雙向切換，所述電源系統(tǒng)切換裝置進(jìn)一步包含對(duì)所述半導(dǎo)體開關(guān)進(jìn)行切換有選擇地使之與所述第1及第2旁路開關(guān)的某一個(gè)并聯(lián)連接的切換開關(guān)，所述半導(dǎo)體開關(guān)由反向并聯(lián)的一對(duì)半導(dǎo)體開關(guān)元件構(gòu)成，所述控制裝置包含斷開所述第1及第2旁路開關(guān)中一個(gè)旁路開關(guān)的旁路開關(guān)斷開部，分別檢測(cè)流入所述第1及第2旁路開關(guān)電流的方向或電壓極性的電流/電壓檢測(cè)部，根據(jù)該電流/電壓檢測(cè)部的檢測(cè)結(jié)果使所述半導(dǎo)體開關(guān)的一開關(guān)元件導(dǎo)通的第1導(dǎo)通部，從流入所述一個(gè)旁路開關(guān)的電流變?yōu)榱憬?jīng)規(guī)定時(shí)間后使所述半導(dǎo)體開關(guān)的兩開關(guān)元件都導(dǎo)通的第2導(dǎo)通部，從所述半導(dǎo)體開關(guān)的兩開關(guān)元件都導(dǎo)通經(jīng)規(guī)定時(shí)間后接通另一旁路開關(guān)的旁路開關(guān)接通部，從接通所述另一旁路開關(guān)經(jīng)規(guī)定時(shí)間后使所述半導(dǎo)體開關(guān)的兩開關(guān)元件都截止的截止部，將所述切換開關(guān)從另一旁路開關(guān)切換到一個(gè)旁路開關(guān)的開關(guān)切換部。
本發(fā)明第4方面是在第3方面的電源系統(tǒng)切換裝置的基礎(chǔ)上，所述控制裝置對(duì)電源系統(tǒng)的每個(gè)切換方向設(shè)有各自的控制電路。
本發(fā)明第5方面是在第3方面的電源系統(tǒng)切換裝置的基礎(chǔ)上，所述控制裝置包含一個(gè)控制電路和根據(jù)電源系統(tǒng)的切換方向切換與外部的輸入輸出的連接切換電路。
本發(fā)明第6方面是在第2至5任一方面的電源系統(tǒng)切換裝置的基礎(chǔ)上，所述電流/電壓檢測(cè)部將檢測(cè)流入旁路開關(guān)電流的電流互感器設(shè)置在外部，所述第1導(dǎo)通部根據(jù)該電流方向檢測(cè)的結(jié)果使所述半導(dǎo)體開關(guān)中一開關(guān)元件導(dǎo)通。
本發(fā)明第7方面是在第2至5任一方面的電源系統(tǒng)切換裝置的基礎(chǔ)上，所述電流/電壓檢測(cè)部將檢測(cè)旁路開關(guān)兩端電壓極性的電壓檢測(cè)器設(shè)置在外部，所述第1導(dǎo)通部根據(jù)該電壓極性檢測(cè)的結(jié)果使所述半導(dǎo)體開關(guān)中一開關(guān)元件導(dǎo)通。
本發(fā)明第8方面是在第2至5任一方面的電源系統(tǒng)切換裝置的基礎(chǔ)上，所述第2導(dǎo)通部將檢測(cè)半導(dǎo)體開關(guān)兩端電壓的電壓檢測(cè)器設(shè)置在外部，并根據(jù)該極間電壓的施加狀態(tài)對(duì)旁路開關(guān)中電流變?yōu)榱阕鞒雠袛唷?br> 本發(fā)明第9方面是在第1至5任一方面的電源系統(tǒng)切換裝置的基礎(chǔ)上，所述半導(dǎo)體開關(guān)由反向并聯(lián)連接的一對(duì)晶閘管開關(guān)構(gòu)成。
本發(fā)明第10方面是一種電源系統(tǒng)切換方法，使負(fù)載與3個(gè)開關(guān)的連接點(diǎn)相連，其中，機(jī)械式第1及第2旁路開關(guān)分別與第1及第2電源系統(tǒng)串聯(lián)連接，半導(dǎo)體開關(guān)與所述第2旁路開關(guān)并聯(lián)連接，當(dāng)將負(fù)載的電源從所述第1電源系統(tǒng)切換到第2電源系統(tǒng)時(shí)，斷開所述第1旁路開關(guān)并使所述半導(dǎo)體開關(guān)導(dǎo)通，使第1旁路開關(guān)中電流轉(zhuǎn)流入半導(dǎo)體開關(guān)，此后使第2旁路開關(guān)接通， 由此將負(fù)載切換到第2電源系統(tǒng)。
本發(fā)明第11方面是在第10方面的電源系統(tǒng)切換方法基礎(chǔ)上，用反向并聯(lián)連接的一對(duì)半導(dǎo)體開關(guān)元件組成所述半導(dǎo)體開關(guān)，所述電源系統(tǒng)切換方法包含斷開所述第1旁路開關(guān)的步驟，根據(jù)流入所述第1旁路開關(guān)的電流方向或電壓極性使所述半導(dǎo)體開關(guān)中一開關(guān)元件導(dǎo)通的步驟，從流入所述第1旁路開關(guān)的電流變?yōu)榱憬?jīng)規(guī)定時(shí)間后使所述半導(dǎo)體開關(guān)的兩開關(guān)元件都導(dǎo)通的步驟，從所述半導(dǎo)體開關(guān)的兩開關(guān)元件都導(dǎo)通經(jīng)規(guī)定時(shí)間后接通第2旁路開關(guān)的步驟，從接通所述第2旁路開關(guān)經(jīng)規(guī)定時(shí)間后使所述半導(dǎo)體開關(guān)的兩開關(guān)元件都截止的步驟。
本發(fā)明第12方面是在第10方面的電源系統(tǒng)切換方法基礎(chǔ)上，對(duì)所述第1及第2電源系統(tǒng)進(jìn)行雙向切換，進(jìn)一步設(shè)置對(duì)所述半導(dǎo)體開關(guān)進(jìn)行切換有選擇地使之與所述第1及第2旁路開關(guān)的某一個(gè)并聯(lián)連接的切換開關(guān)，所述半導(dǎo)體開關(guān)由反向并聯(lián)的一對(duì)半導(dǎo)體開關(guān)元件構(gòu)成，所述電源系統(tǒng)切換方法包含斷開所述第1及第2旁路開關(guān)中一旁路開關(guān)的步驟，根據(jù)流入所述第1及第2旁路開關(guān)電流的方向或電壓極性使所述半導(dǎo)體開關(guān)中一開關(guān)元件導(dǎo)通的步驟，從流入所述一旁路開關(guān)的電流變?yōu)榱憬?jīng)規(guī)定時(shí)間后使所述半導(dǎo)體開關(guān)的兩開關(guān)元件都導(dǎo)通的步驟，從所述半導(dǎo)體開關(guān)的兩開關(guān)元件都導(dǎo)通經(jīng)規(guī)定時(shí)間后接通另一旁路開關(guān)的步驟，從接通所述另一旁路開關(guān)經(jīng)規(guī)定時(shí)間后使所述半導(dǎo)體開關(guān)的兩開關(guān)元件都截止的步驟，將所述切換開關(guān)從另一旁路開關(guān)切換到一旁路開關(guān)的步驟。
本發(fā)明的靜態(tài)型不同系統(tǒng)切換裝置所用的旁路開關(guān)采用彈簧驅(qū)動(dòng)方式、實(shí)現(xiàn)斷開時(shí)間=約5ms的高速斷開特性的開關(guān)。另外，該開關(guān)斷開時(shí)間雖短，但受機(jī)械結(jié)構(gòu)限制，接通時(shí)需要約50ms較長的時(shí)間，所以在接通旁路開關(guān)時(shí)用與其并聯(lián)的晶閘管開關(guān)進(jìn)行，從而能使接通時(shí)間在2ms以內(nèi)，通過將它們組合運(yùn)用，能以1/2周期以下的高速度切換2個(gè)不同的電源系統(tǒng)。而且，2個(gè)電源系統(tǒng)的雙向切換共用一個(gè)晶閘管開關(guān)，能實(shí)現(xiàn)極經(jīng)濟(jì)的裝置。
本發(fā)明中電源系統(tǒng)切換裝置在正常通電中，晶閘管是截止的，電流從旁路開關(guān)流過，故晶閘管的正常通電損耗可為零，并且2個(gè)不同電源系統(tǒng)的雙向切換能共用一個(gè)晶閘管，所以能提供低損耗且經(jīng)濟(jì)的電源系統(tǒng)切換裝置及方法。
附圖概述圖1是表示本發(fā)明一實(shí)施形態(tài)的電源系統(tǒng)切換裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是說明圖1控制裝置主體具體結(jié)構(gòu)例用的電原理圖。
圖3是圖1及圖2裝置內(nèi)的波形圖。
圖4是說明圖1裝置切換前狀態(tài)用的原理圖。
圖5是說明圖1裝置中旁路開關(guān)10斷開時(shí)狀態(tài)用的原理圖。
圖6是說明圖1裝置中選擇導(dǎo)通晶閘管時(shí)旁路開關(guān)10中截止?fàn)顟B(tài)用的原理圖。
圖7是說明圖1裝置中晶閘管全導(dǎo)通狀態(tài)用的原理圖。
圖8是說明圖1裝置中旁路開關(guān)12接通和開關(guān)18切換狀態(tài)用的原理圖。
圖9是表示本發(fā)明另一實(shí)施形態(tài)的電源系統(tǒng)切換裝置一部分的結(jié)構(gòu)圖。
圖10是表示圖9電源系統(tǒng)切換裝置中控制裝置主體一部分的結(jié)構(gòu)圖。
圖11是表示本發(fā)明再一實(shí)施形態(tài)的電源系統(tǒng)切換裝置一部分的結(jié)構(gòu)圖。
圖12是表示圖11電源系統(tǒng)切換裝置中控制裝置主體一部分的結(jié)構(gòu)圖。
圖13是表示已有電源系統(tǒng)切換裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖14是表示另一已有電源系統(tǒng)切換裝置的結(jié)構(gòu)圖。
下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)。
實(shí)施形態(tài)1圖1是表示本發(fā)明一實(shí)施形態(tài)的電源系統(tǒng)切換裝置的結(jié)構(gòu)圖。在圖1中與已有技術(shù)相同或相當(dāng)部分用同一符號(hào)表示。8是對(duì)晶閘管構(gòu)成的作為半導(dǎo)體開關(guān)的晶閘管開關(guān)，它是將例如半導(dǎo)體開關(guān)元件的晶閘管8a和8b反向并聯(lián)連接而成，9是控制極信號(hào)發(fā)生電路，用于向晶閘管8a和8b提供控制極信號(hào)，10是第1旁路開關(guān)，11是開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路，用于驅(qū)動(dòng)第1旁路開關(guān)10,12是第2旁路開關(guān)，13是開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路，用于驅(qū)動(dòng)第2旁路開關(guān)12。第1及第2旁路開關(guān)10及12是機(jī)械式開關(guān)。
14是第1旁路開關(guān)10的電流互感器(CT)，15是第2旁路開關(guān)12的電流互感器CT,16是檢測(cè)第1電源系統(tǒng)的第1交流電源1的電壓用的電壓互感器(PT)，17是檢測(cè)第2電源系統(tǒng)的第2交流電源2的電壓用的電壓互感器PT,18是切換開關(guān)，19是根據(jù)上述檢測(cè)用CT、PT的檢測(cè)結(jié)果控制上述第1及第2旁路開關(guān)10、12及晶閘管開關(guān)8用的控制裝置主體。
圖2是說明控制裝置主體19具體結(jié)構(gòu)例用的電原理圖。在該圖中，100是輸入電壓檢測(cè)用PT16的檢測(cè)信號(hào)V1M、計(jì)算電壓有效值的電壓傳感器，101是對(duì)檢測(cè)到的電壓有效值電平進(jìn)行監(jiān)視的電壓監(jiān)視電路，當(dāng)電壓傳感器100的輸出V1S超出預(yù)先設(shè)定的電壓下限值VL1和電壓上限值VH1時(shí)，輸出切換指令CHG。
102是從上述電流檢測(cè)用CT14的檢測(cè)信號(hào)IPS1M獲得電流瞬時(shí)波形的電流傳感器，103是從電流傳感器102的輸出信號(hào)IPS1判別電流極性的電流極性判別電路，當(dāng)旁路開關(guān)10中電流從交流電源1向負(fù)載5方向流時(shí)，將輸出信號(hào)IP1=“1”輸出，當(dāng)電流從負(fù)載5流向交流電源1時(shí)，將輸出信號(hào)IP1=“0”輸出。
104是判別旁路開關(guān)10中電流為零時(shí)的零電流判別電路，105是PS1斷開指令輸出電路，當(dāng)上述電壓監(jiān)視電路101的輸出CHG為“1”時(shí)，輸出使旁路開關(guān)10斷開的斷開指令信號(hào)PS10PEN。
106是延遲電路，107和108是與(AND)電路，109是非(NOT)電路，110是延遲電路，111和112是或(OR)電路。113和114是與電路，115和116是延遲電路，117是非電路，118是PS2接通指令輸出電路，輸出旁路開關(guān)12的接通指令信號(hào)PS2CLS。
在圖1及圖2中，控制極信號(hào)發(fā)生電路9，開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路11和13，電流互感器14和15，電壓互感器16和17，切換開關(guān)18，控制裝置主體19構(gòu)成控制裝置。
電壓檢測(cè)用變壓器16和17，電壓傳感器100，電壓監(jiān)視電路101,PS1/PS2斷開指令輸出電路105，開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路11和13構(gòu)成旁路開關(guān)斷開部；電流互感器14和15，電流傳感器102構(gòu)成電流/電壓檢測(cè)部；電流極性判別電路103，延遲電路106，與電路107和108，與電路113和114，或電路111和112，非電路109，控制極信號(hào)發(fā)生電路9構(gòu)成第1導(dǎo)通部；零電流判別電路104，延遲電路115，或電路111和112，與電路113和114，控制極信號(hào)發(fā)生電路9構(gòu)成第2導(dǎo)通部；延遲電路110，PS2/PS1接通指令輸出電路118，開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路11和13構(gòu)成旁路開關(guān)接通部；延遲電路116，非電路117，與電路113和114構(gòu)成截止部；延遲電路116，非電路117，切換開關(guān)18構(gòu)成開關(guān)切換部。
下面具體說明圖1和圖2的動(dòng)作，取圖3的動(dòng)作波形為例進(jìn)行說明。為了更明確地說明本發(fā)明的動(dòng)作，將用圖4～圖8說明各動(dòng)作步驟的動(dòng)作狀況。
(1)正常狀態(tài)中的動(dòng)作首先，用圖4說明正常狀態(tài)中動(dòng)作。在圖4中，第1旁路開關(guān)10為接通(閉合)狀態(tài)，第2旁路開關(guān)12為斷開狀態(tài)?？刂茦O信號(hào)不加給晶閘管開關(guān)8，晶閘管開關(guān)8呈斷開狀態(tài)。切換開關(guān)18處于連接端子b-c間的狀態(tài)。因此，如圖中粗線所示，從第1交流電源1經(jīng)第1旁路開關(guān)10向負(fù)載5供電。
(2)切換動(dòng)作的說明接著，取交流電源1的電壓下降情況為例，用圖2～圖8說明從交流電源1切換到交流電源2的動(dòng)作。如圖3中(a)所示，觀察交流電源1的電壓V1在時(shí)刻t2下降的情況。由電壓檢測(cè)用PT16檢測(cè)交流電源1的電壓V1，在電壓傳感器100計(jì)算該電壓的有效值，該計(jì)算結(jié)果V1S輸入電壓監(jiān)視電路101。
在電壓監(jiān)視電路101將V1S與預(yù)先設(shè)定的電壓上限值VH1和下限值VL1進(jìn)行比較，當(dāng)V1S＞VH1或V1S＜VL1時(shí)輸出“1”作為切換指令信號(hào)CHG。因此如圖3中(f)所示，切換指令信號(hào)CHG在時(shí)刻t2變?yōu)椤?”。一旦CHG為“1”，就經(jīng)過下面的5個(gè)步驟執(zhí)行從交流電源1至交流電源2的切換動(dòng)作。
步驟1如圖5所示，在步驟1執(zhí)行旁路開關(guān)10的斷開操作。下面具體說明其動(dòng)作內(nèi)容。在圖2中，一旦切換指令信號(hào)CHG為“1”，就使PS1斷開指令輸出電路105動(dòng)作，如圖3中(h)所示，將斷開指令信號(hào)PS10PEN輸出給旁路開關(guān)10的驅(qū)動(dòng)電路11。一旦輸入斷開指令信號(hào)PS10PEN，在旁路開關(guān)10中開始電極斷開動(dòng)作。
另一方面，由電流檢測(cè)用CT14檢測(cè)流過旁路開關(guān)10的電流iBPS1，并將檢測(cè)信號(hào)IPS1M輸入給電流傳感器102。在電流傳感器102變換成與流過旁路開關(guān)10電流成正比的控制信號(hào)，其輸出IPS1輸入給電流極性判別電路103。當(dāng)旁路開關(guān)10中電流從交流電源1流向負(fù)載5時(shí)，電流極性判別電路103將輸出信號(hào)IP1=1輸出，當(dāng)電流從負(fù)載5流向交流電源1時(shí)，將輸出信號(hào)IP1=0輸出。
流過旁路開關(guān)10的電流如圖3中(c)所示，從時(shí)刻t1至t4期間電流為正極性，即電流從交流電源1流向負(fù)載5，因此，電流極性判別電路103在該期間的輸出IP1如圖3中(g)所示，為“1”。
步驟2在步驟2，從旁路開關(guān)10開始斷開電極動(dòng)作后等待規(guī)定時(shí)間直到確保足夠的電極間絕緣性能而所需的電極間距離為止，之后用下述唯一確定的邏輯條件有選擇地使晶閘管開關(guān)8中晶閘管8a或8b的某一個(gè)導(dǎo)通，如圖6所示，開始將負(fù)載5從交流電源1切換到交流電源2的動(dòng)作。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，圖2的控制電路如圖3中(i)所示，在電壓監(jiān)視電路101的輸出CHG變?yōu)椤?”之后，延遲電路106對(duì)其延遲一定時(shí)間T1并輸出TM1=1。該時(shí)間T1按照確保旁路開關(guān)10的極間達(dá)到足夠絕緣距離為止的時(shí)間來設(shè)定。經(jīng)過該時(shí)間T1后，旁路開關(guān)10的絕緣狀態(tài)是，即使晶閘管開關(guān)8中晶閘管導(dǎo)通而將交流電源2的電壓加在旁路開關(guān)10的電極間，其耐壓也不成問題，因而在時(shí)刻t3有選擇地使晶閘管開關(guān)8中對(duì)晶閘管的某一個(gè)導(dǎo)通。
此時(shí)選擇對(duì)晶閘管中晶閘管8a和8b中的哪一個(gè)將由交流電源1與交流電源2間不構(gòu)成短路為必要條件加以決定。其邏輯運(yùn)算由與電路107和108執(zhí)行，按下式進(jìn)行。M1A=IP1×TM1M1B=IP1×TM1(1)其中，M1A和M1B分別表示與電路107和108的輸出?！帘硎具壿嬇c運(yùn)算。
再將與電路107和108的輸出M1A和M1B通過或電路111和112分別輸入到與電路113和114。與電路113的輸出G1A用作使晶閘管8a導(dǎo)通的控制極驅(qū)動(dòng)器9a的驅(qū)動(dòng)指令。而與電路114的輸出G1B用作使晶閘管8b導(dǎo)通的控制極驅(qū)動(dòng)器9b的驅(qū)動(dòng)指令。這些與電路的邏輯式構(gòu)成如下。G1A=(M1A+TM2)×TM4G1B=(M1B+TM2)×TM4(2)這里，TM4如下文所述，是用于使控制極脈沖停止的定時(shí)信號(hào)。
也即，按照邏輯運(yùn)算式(2)輸出G1A和G1B，如圖3中(m)和(n)所示，G1A在時(shí)刻t3為“1”，選擇驅(qū)動(dòng)晶閘管8a的控制極驅(qū)動(dòng)器9a，使晶閘管8a導(dǎo)通。由于晶閘管8a導(dǎo)通，故流過旁路開關(guān)10的電流可利用從交流電源2流入的電流加以抵消，如圖3中(c)所示，在時(shí)刻t4變?yōu)榱?。在該時(shí)刻旁路開關(guān)10的電極已充分分開，因而電流在電流零點(diǎn)(時(shí)刻t4)被切斷。
按照本發(fā)明的邏輯運(yùn)算方式，由邏輯運(yùn)算式(2)選擇的晶閘管8a的電流方向必定能與旁路開關(guān)10中電流方向相反，因而即使在旁路開關(guān)10通電中的時(shí)刻t3使晶閘管8a導(dǎo)通，交流電源1和交流電源2間也不會(huì)有短路的危險(xiǎn)。
步驟3(晶閘管8的切換)在步驟3，對(duì)旁路開關(guān)10的電流進(jìn)行監(jiān)視，其電流為零判定為旁路開關(guān)10為完全非導(dǎo)通狀態(tài)，此時(shí)使晶閘管8中兩個(gè)晶閘管8a和8b的控制極信號(hào)全為ON(接通)，如圖7所示，使晶閘管8中晶閘管8a和8b兩者都導(dǎo)通，成為完全ON。
下面用圖2和圖3說明上述動(dòng)作。通過步驟2，在時(shí)刻t3若晶閘管8a導(dǎo)通，則如圖3中(a)所示，在該時(shí)刻交流電源2的電壓V2比交流電源1的電壓V1要大，因而流過晶閘管8a的電流用作抵消流過旁路開關(guān)10的電流，如圖3中(c)所示，旁路開關(guān)10中電流從時(shí)刻t3開始減小，在時(shí)刻t4為零。相反，如圖3中(d)所示，晶閘管8a中電流在時(shí)刻t3開始增加，在t4等于負(fù)載電流，之后負(fù)載電流全部流過晶閘管8a。
旁路開關(guān)10中電流由電流檢測(cè)用CT14檢測(cè)，該檢測(cè)信號(hào)IPS1M在電流傳感器102中變換成與電流大小成正比的電流絕對(duì)值信號(hào)IPS1。IPS1M在下一級(jí)的零電流判別電路104中判定電流是否為0，當(dāng)電流=0成立時(shí)，輸出IZA=1作為電流0判定信號(hào)。電流≠0時(shí)，輸出IZA=0。
在圖3的例子中，如波形(c)所示，由于旁路開關(guān)10中電流在時(shí)刻t4為0，故IZA如圖3中(o)所示，在時(shí)刻t4變?yōu)椤?”。
零電流判別電路104的輸出IZA輸入到延遲電路115。在延遲電路115監(jiān)視著旁路開關(guān)10中電流變?yōu)榱愫笾钡交謴?fù)完全斷開能力的時(shí)間T2，并在IZA=1的時(shí)刻t4起經(jīng)過T2時(shí)間后的時(shí)刻t5，使延遲電路115的輸出TM2為“1”。當(dāng)TM2為“1”時(shí)，可以判斷為旁路開關(guān)10處于完全斷開狀態(tài)，因而對(duì)晶閘管8a和8b兩者施加控制極信號(hào)而都導(dǎo)通。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，將TM2輸入或電路111和112，如圖3中(m)和(n)所示，在時(shí)刻t5后G1A和G1B兩者都為“1”，因而控制極驅(qū)動(dòng)器9a和9b兩者都被驅(qū)動(dòng)，晶閘管8a和8b兩者都加有控制極信號(hào)。
其結(jié)果是晶閘管開關(guān)8能從交流電源2繼續(xù)向負(fù)載5供電。
步驟4在步驟4，為了減小晶閘管通電產(chǎn)生的損耗，故從晶閘管開關(guān)8為完全ON的時(shí)刻t5只經(jīng)過一定時(shí)間T3后，如圖8所示接通旁路開關(guān)12，使電流轉(zhuǎn)流入旁路開關(guān)12。下面說明該動(dòng)作。
如圖3中(r)所示，延遲電路110在從時(shí)刻t5經(jīng)過一定時(shí)間T3后的時(shí)刻t6使旁路開關(guān)接通指令PS2CLS為“1”。其結(jié)果接通旁路開關(guān)12，流過晶閘管開關(guān)8的電流轉(zhuǎn)流入旁路開關(guān)12，因而如圖3中(d)和(e)所示，晶閘管開關(guān)8中電流變?yōu)榱?，?fù)載電流全部流過旁路開關(guān)12。
而且，從旁路開關(guān)接通指令PS2CLS變?yōu)椤?”到確保晶閘管開關(guān)8中電流全部轉(zhuǎn)流入旁路開關(guān)12的足夠時(shí)間T4后，停止晶閘管8的控制極信號(hào)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，設(shè)有延遲電路116。在旁路開關(guān)接通指令PS2CLS變?yōu)椤?”后經(jīng)過T4時(shí)，延遲電路116輸出“1”信號(hào)作為TM4，通過非電路117輸入到與電路113和114。其結(jié)果如圖3中(m)和(n)所示，與電路113和114的輸出G1A和G1B在時(shí)刻t7變?yōu)椤?”，停止供給晶閘管開關(guān)8的控制極信號(hào)，完成切換動(dòng)作。
步驟5(晶閘管開關(guān)的連接切換)從旁路開關(guān)10至旁路開關(guān)12的切換完成后，為了適應(yīng)接著發(fā)生的從交流電源2至交流電源1的反向切換(從旁路開關(guān)12至旁路開關(guān)10的切換)，所以要對(duì)切換開關(guān)18進(jìn)行切換動(dòng)作使在端子a-c間進(jìn)行連接。這可以使用例如圖2中非電路117的輸出TRSSW。按照以上所述完成切換動(dòng)作。
通過上述控制，如圖3中(b)所示，加在負(fù)載5上的負(fù)載電壓VL只在t2到t4期間電壓下降，t4后能回到正常電壓，因而對(duì)負(fù)載5無不利影響。
上面說明的是從交流電源1至交流電源2的切換動(dòng)作，但從交流電源2至交流電源1的切換動(dòng)作也完全一樣，本發(fā)明也同樣包含。此時(shí)，只要將圖2所示控制電路設(shè)置如19a,19b所示的2組就可以。或者，共用圖2所示的1個(gè)控制電路并在圖1的控制裝置主體19內(nèi)設(shè)置如虛線所示的連接切換電路190，這樣如圖2中V1M/V2M、IPS1M/IPS2M、PS1/PS2斷開指令輸出電路105、PS2/PS1接通指令輸出電路118、PS1OPEN/PS2OPEN及PS2CLS/PS1CLS所示那樣，也可以從交流電源1切換到交流電源2和從交流電源2切換到交流電源1，因而可在交流電源1和交流電源2之間分別切換輸入和輸出。
又，在上述實(shí)施形態(tài)中是取晶閘管開關(guān)作為半導(dǎo)體開關(guān)加以說明的，但也可以是將一對(duì)GTO或晶體管反向并聯(lián)連接的其它半導(dǎo)體開關(guān)。
實(shí)施形態(tài)2在上述實(shí)施形態(tài)1中說明了交流電源1與交流電源2雙向切換的情況，但在單向切換情況下，可以省略切換開關(guān)18，并將晶閘管開關(guān)8始終接在交流電源2一側(cè)，這樣也能獲得同樣的效果。
實(shí)施形態(tài)3在上述實(shí)施形態(tài)1中，是檢測(cè)旁路開關(guān)10、12中電流，并根據(jù)電流極性選擇晶閘管開關(guān)8的晶閘管，但也可以設(shè)置旁路開關(guān)兩端電壓檢測(cè)手段檢測(cè)旁路開關(guān)10的兩端電壓，并根據(jù)該電壓的極性有選擇地使晶閘管開關(guān)8中晶閘管8a、8b的某一個(gè)導(dǎo)通。
此時(shí)，如圖9所示，設(shè)有與旁路開關(guān)10、12并聯(lián)的電壓檢測(cè)器30作為旁路開關(guān)兩端電壓檢測(cè)手段，并且如圖10所示將圖2中102～104部分改為電壓傳感器102a、電壓極性判別電路103a及零電壓判別電路104a。
實(shí)施形態(tài)4在上述實(shí)施形態(tài)1中，檢測(cè)第1旁路開關(guān)10中電流并檢測(cè)到該電流為零時(shí)使晶閘管開關(guān)8導(dǎo)通，但也可以設(shè)置晶閘管開關(guān)兩端電壓檢測(cè)手段，檢測(cè)晶閘管開關(guān)8兩端電壓，并根據(jù)電極間電壓施加狀態(tài)進(jìn)行判斷，使晶閘管開關(guān)8導(dǎo)通。
此時(shí)，如圖11所示，設(shè)有與晶閘管開關(guān)8并聯(lián)的電壓檢測(cè)器31作為晶閘管開關(guān)兩端電壓檢測(cè)手段，并且如圖12所示，將圖2中104部分改為電壓判別電路104b，接受圖11中電壓檢測(cè)器31來的輸出，根據(jù)晶閘管開關(guān)8的電極間電壓的施加狀態(tài)判斷流經(jīng)旁路開關(guān)的電流為零的狀態(tài)。
按照以上所述的本發(fā)明，由于電源系統(tǒng)切換裝置的特征在于，包含與第1電源系統(tǒng)串聯(lián)連接的機(jī)械式第1旁路開關(guān)，與第2電源系統(tǒng)串聯(lián)連接的機(jī)械式第2旁路開關(guān)，與所述第2旁路開關(guān)并聯(lián)連接的半導(dǎo)體開關(guān)，與所述第1及第2旁路開關(guān)和半導(dǎo)體開關(guān)的連接點(diǎn)相連的負(fù)載，對(duì)所述2個(gè)旁路開關(guān)及所述半導(dǎo)體開關(guān)進(jìn)行通斷控制使得通過所述2個(gè)旁路開關(guān)的切換動(dòng)作對(duì)所述負(fù)載選擇所述2個(gè)電源系統(tǒng)的某一個(gè)加以供電的控制裝置，所述控制裝置從第1電源系統(tǒng)切換到第2電源系統(tǒng)時(shí)，使第1旁路開關(guān)斷開并使與第2旁路開關(guān)并聯(lián)連接的半導(dǎo)體開關(guān)導(dǎo)通，這樣使第1旁路開關(guān)中的電流轉(zhuǎn)流入半導(dǎo)體開關(guān)，此后使第2旁路開關(guān)接通，將負(fù)載切換到第2電源系統(tǒng)，因而，設(shè)有與旁路開關(guān)并聯(lián)的半導(dǎo)體開關(guān)，正常運(yùn)行時(shí)使電流流經(jīng)旁路開關(guān)，切換時(shí)能從旁路開關(guān)高速切換到半導(dǎo)體開關(guān)，故能獲得響應(yīng)速度快、運(yùn)行損耗小而經(jīng)濟(jì)的效果。
由于本發(fā)明電源系統(tǒng)切換裝置的特征在于，所述半導(dǎo)體開關(guān)由反向并聯(lián)的一對(duì)半導(dǎo)體開關(guān)元件構(gòu)成，所述控制裝置包含斷開所述第1旁路開關(guān)的旁路開關(guān)斷開部，檢測(cè)流入所述第1旁路開關(guān)電流的方向或電壓極性的電流/電壓檢測(cè)部，根據(jù)該電流/電壓檢測(cè)部的檢測(cè)結(jié)果使所述半導(dǎo)體開關(guān)的一開關(guān)元件導(dǎo)通的第1導(dǎo)通部，從流入所述第1旁路開關(guān)的電流變?yōu)榱憬?jīng)規(guī)定時(shí)間后使所述半導(dǎo)體開關(guān)的兩開關(guān)元件都導(dǎo)通的第2導(dǎo)通部，從所述半導(dǎo)體開關(guān)的兩開關(guān)元件都導(dǎo)通經(jīng)規(guī)定時(shí)間后接通第2旁路開關(guān)的旁路開關(guān)接通部，從接通所述第2旁路開關(guān)經(jīng)規(guī)定時(shí)間后使所述半導(dǎo)體開關(guān)的兩開關(guān)元件都截止的截止部，這樣，半導(dǎo)體開關(guān)截止，電流經(jīng)旁路開關(guān)流動(dòng)，因而，半導(dǎo)體開關(guān)的正常通電損耗可為0，具有低損耗的效果。
由于本發(fā)明的電源系統(tǒng)切換裝置的特征在于，是一種能對(duì)所述第1及第2電源系統(tǒng)進(jìn)行雙向切換的電源系統(tǒng)切換裝置，進(jìn)一步包含通過切換有選擇地使所述半導(dǎo)體開關(guān)與所述第1及第2旁路開關(guān)的某一個(gè)并聯(lián)連接的切換開關(guān)，所述半導(dǎo)體開關(guān)由反向并聯(lián)的一對(duì)半導(dǎo)體開關(guān)元件構(gòu)成，所述控制裝置包含斷開所述第1及第2旁路開關(guān)中一個(gè)旁路開關(guān)的旁路開關(guān)斷開部，分別檢測(cè)流入所述第1及第2旁路開關(guān)電流的方向或電壓極性的電流/電壓檢測(cè)部，根據(jù)該電流/電壓檢測(cè)部的檢測(cè)結(jié)果使所述半導(dǎo)體開關(guān)的一開關(guān)元件導(dǎo)通的第1導(dǎo)通部，從流入所述一個(gè)旁路開關(guān)的電流變?yōu)榱憬?jīng)規(guī)定時(shí)間后使所述半導(dǎo)體開關(guān)的兩開關(guān)元件都導(dǎo)通的第2導(dǎo)通部，從所述半導(dǎo)體開關(guān)的兩開關(guān)元件都導(dǎo)通經(jīng)規(guī)定時(shí)間后接通另一旁路開關(guān)的旁路開關(guān)接通部，從接通所述另一旁路開關(guān)經(jīng)規(guī)定時(shí)間后使所述半導(dǎo)體開關(guān)的兩開關(guān)元件都截止的截止部，將所述切換開關(guān)從另一旁路開關(guān)切換到一個(gè)旁路開關(guān)的開關(guān)切換部，這樣，正常通電中半導(dǎo)體開關(guān)截止，電流經(jīng)旁路開關(guān)流動(dòng)，因而半導(dǎo)體開關(guān)的正常通電損耗可為0，而且可共用一個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)實(shí)現(xiàn)2個(gè)不同的電源系統(tǒng)的雙向切換，因而能獲得損耗小又經(jīng)濟(jì)的效果。
由于本發(fā)明電源系統(tǒng)切換裝置的特征在于，所述控制裝置對(duì)電源系統(tǒng)的每個(gè)切換方向設(shè)有各自的控制電路，因而能實(shí)現(xiàn)無特定切換的電源系統(tǒng)的雙向切換。
由于本發(fā)明的電源系統(tǒng)切換裝置的特征在于，所述控制裝置包含一個(gè)控制電路和根據(jù)電源系統(tǒng)的切換方向切換與外部的輸入輸出的連接切換電路，因而控制部分可小型化。
由于本發(fā)明的電源系統(tǒng)切換裝置的特征在于，所述電流/電壓檢測(cè)部將檢測(cè)流入旁路開關(guān)電流的電流互感器設(shè)置在外部，所述第1導(dǎo)通部根據(jù)該電流方向檢測(cè)的結(jié)果使所述半導(dǎo)體開關(guān)中一開關(guān)元件導(dǎo)通，因而能根據(jù)流過旁路開關(guān)的電流方向決定半導(dǎo)體開關(guān)中要導(dǎo)通的開關(guān)元件。
由于本發(fā)明的電源系統(tǒng)切換裝置的特征在于，所述電流/電壓檢測(cè)部將檢測(cè)旁路開關(guān)兩端電壓極性的電壓檢測(cè)器設(shè)置在外部，所述第1導(dǎo)通部根據(jù)該電壓極性檢測(cè)的結(jié)果使所述半導(dǎo)體開關(guān)中一開關(guān)元件導(dǎo)通，因而能根據(jù)旁路開關(guān)兩端的電壓極性決定半導(dǎo)體開關(guān)中要導(dǎo)通的開關(guān)元件。
由于本發(fā)明的電源系統(tǒng)切換裝置的特征在于，所述第2導(dǎo)通部將檢測(cè)半導(dǎo)體開關(guān)兩端電壓的電壓檢測(cè)器設(shè)置在外部，并根據(jù)該極間電壓的施加狀態(tài)對(duì)旁路開關(guān)中電流變?yōu)榱阕鞒雠袛?，因而能根?jù)半導(dǎo)體開關(guān)兩端的電壓施加狀態(tài)來判斷旁路開關(guān)中電流為零的情況。
由于本發(fā)明的電源系統(tǒng)切換裝置的特征在于，所述半導(dǎo)體開關(guān)由反向并聯(lián)連接的一對(duì)晶閘管開關(guān)構(gòu)成，因而能用晶閘管開關(guān)實(shí)現(xiàn)電源系統(tǒng)切換裝置中的半導(dǎo)體開關(guān)。
由于本發(fā)明的電源系統(tǒng)切換方法的特征在于，使負(fù)載與3個(gè)開關(guān)的連接點(diǎn)相連，其中，機(jī)械式第1及第2旁路開關(guān)分別與第1及第2電源系統(tǒng)串聯(lián)連接，半導(dǎo)體開關(guān)與所述第2旁路開關(guān)并聯(lián)連接，當(dāng)將負(fù)載的電源從所述第1電源系統(tǒng)切換到第2電源系統(tǒng)時(shí)，斷開所述第1旁路開關(guān)并使所述半導(dǎo)體開關(guān)導(dǎo)通，使第1旁路開關(guān)中電流轉(zhuǎn)流入半導(dǎo)體開關(guān)，此后使第2旁路開關(guān)接通，由此將負(fù)載切換到第2電源系統(tǒng)，因而，設(shè)有與旁路開關(guān)并聯(lián)的半導(dǎo)體開關(guān)，正常運(yùn)行時(shí)電流流經(jīng)旁路開關(guān)，切換時(shí)能從旁路開關(guān)高速切換到半導(dǎo)體開關(guān)，故能獲得響應(yīng)速度快、運(yùn)行損耗小而經(jīng)濟(jì)的效果。
由于本發(fā)明的電源系統(tǒng)切換方法的特征在于，用反向并聯(lián)連接的一對(duì)半導(dǎo)體開關(guān)元件組成所述半導(dǎo)體開關(guān)，所述電源系統(tǒng)切換方法包含斷開所述第1旁路開關(guān)的步驟，根據(jù)流入所述第1旁路開關(guān)的電流方向或電壓極性使所述半導(dǎo)體開關(guān)中一開關(guān)元件導(dǎo)通的步驟，從流入所述第1旁路開關(guān)的電流變?yōu)榱憬?jīng)規(guī)定時(shí)間后使所述半導(dǎo)體開關(guān)的兩開關(guān)元件都導(dǎo)通的步驟，從所述半導(dǎo)體開關(guān)的兩開關(guān)元件都導(dǎo)通經(jīng)規(guī)定時(shí)間后接通第2旁路開關(guān)的步驟，從接通所述第2旁路開關(guān)經(jīng)規(guī)定時(shí)間后使所述半導(dǎo)體開關(guān)的兩開關(guān)元件都截止的步驟，這樣，半導(dǎo)體開關(guān)截止，電流經(jīng)旁路開關(guān)流動(dòng)，因而，半導(dǎo)體開關(guān)的正常通電損耗可為0，具有低損耗的效果。
由于本發(fā)明的電源系統(tǒng)切換方法的特征在于，是一種對(duì)所述第1及第2電源系統(tǒng)進(jìn)行雙向切換的方法，進(jìn)一步設(shè)置對(duì)所述半導(dǎo)體開關(guān)進(jìn)行切換有選擇地使之與所述第1及第2旁路開關(guān)的某一個(gè)并聯(lián)連接的切換開關(guān)，所述半導(dǎo)體開關(guān)由反向并聯(lián)的一對(duì)半導(dǎo)體開關(guān)元件構(gòu)成，所述電源系統(tǒng)切換方法包含斷開所述第1及第2旁路開關(guān)中一旁路開關(guān)的步驟，根據(jù)流入所述第1及第2旁路開關(guān)電流的方向或電壓極性使所述半導(dǎo)體開關(guān)中一開關(guān)元件導(dǎo)通的步驟，從流入所述一旁路開關(guān)的電流變?yōu)榱憬?jīng)規(guī)定時(shí)間后使所述半導(dǎo)體開關(guān)的兩開關(guān)元件都導(dǎo)通的步驟，從所述半導(dǎo)體開關(guān)的兩開關(guān)元件都導(dǎo)通經(jīng)規(guī)定時(shí)間后接通另一旁路開關(guān)的步驟，從接通所述另一旁路開關(guān)經(jīng)規(guī)定時(shí)間后使所述半導(dǎo)體開關(guān)的兩開關(guān)元件都截止的步驟，將所述切換開關(guān)從另一旁路開關(guān)切換到一旁路開關(guān)的步驟，這樣，正常通電中半導(dǎo)體開關(guān)截止，電流經(jīng)旁路開關(guān)流動(dòng)，因而半導(dǎo)體開關(guān)的正常通電損耗可為0，而且可共用一個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)實(shí)現(xiàn)2個(gè)不同的電源系統(tǒng)的雙向切換，因而能獲得損耗小又經(jīng)濟(jì)的效果。
權(quán)利要求
1．一種電源系統(tǒng)切換裝置，其特征在于，包含與第1電源系統(tǒng)串聯(lián)連接的機(jī)械式第1旁路開關(guān)，與第2電源系統(tǒng)串聯(lián)連接的機(jī)械式第2旁路開關(guān)，與所述第2旁路開關(guān)并聯(lián)連接的半導(dǎo)體開關(guān)，與所述第1及第2旁路開關(guān)和半導(dǎo)體開關(guān)的連接點(diǎn)相連的負(fù)載，對(duì)所述2個(gè)旁路開關(guān)及所述半導(dǎo)體開關(guān)進(jìn)行通斷控制使得通過所述2個(gè)旁路開關(guān)的切換動(dòng)作對(duì)所述負(fù)載選擇所述2個(gè)電源系統(tǒng)的某一個(gè)加以供電的控制裝置；當(dāng)從第1電源系統(tǒng)切換到第2電源系統(tǒng)時(shí)，所述控制裝置使第1旁路開關(guān)斷開并使與第2旁路開關(guān)并聯(lián)連接的半導(dǎo)體開關(guān)導(dǎo)通，這樣使第1旁路開關(guān)中的電流轉(zhuǎn)流入半導(dǎo)體開關(guān)，此后使第2旁路開關(guān)接通，將負(fù)載切換到第2電源系統(tǒng)。
2．如權(quán)利要求1所述的電源系統(tǒng)切換裝置，其特征在于，所述半導(dǎo)體開關(guān)由反向并聯(lián)的一對(duì)半導(dǎo)體開關(guān)元件構(gòu)成，所述控制裝置包含斷開所述第1旁路開關(guān)的旁路開關(guān)斷開部，分別檢測(cè)流入所述第1旁路開關(guān)電流的方向或電壓極性的電流/電壓檢測(cè)部，根據(jù)該電流/電壓檢測(cè)部的檢測(cè)結(jié)果使所述半導(dǎo)體開關(guān)的一開關(guān)元件導(dǎo)通的第1導(dǎo)通部，從流入所述第1旁路開關(guān)的電流變?yōu)榱憬?jīng)規(guī)定時(shí)間后使所述半導(dǎo)體開關(guān)的兩開關(guān)元件都導(dǎo)通的第2導(dǎo)通部，從所述半導(dǎo)體開關(guān)的兩開關(guān)元件都導(dǎo)通經(jīng)規(guī)定時(shí)間后接通第2旁路開關(guān)的旁路開關(guān)接通部，從接通所述第2旁路開關(guān)經(jīng)規(guī)定時(shí)間后使所述半導(dǎo)體開關(guān)的兩開關(guān)元件都截止的截止部。
3．如權(quán)利要求1所述的電源系統(tǒng)切換裝置，其特征在于，對(duì)所述第1及第2電源系統(tǒng)進(jìn)行雙向切換，所述電源系統(tǒng)切換裝置進(jìn)一步包含對(duì)所述半導(dǎo)體開關(guān)進(jìn)行切換有選擇地使之與所述第1及第2旁路開關(guān)的某一個(gè)并聯(lián)連接的切換開關(guān)，所述半導(dǎo)體開關(guān)由反向并聯(lián)的一對(duì)半導(dǎo)體開關(guān)元件構(gòu)成，所述控制裝置包含斷開所述第1及第2旁路開關(guān)中一個(gè)旁路開關(guān)的旁路開關(guān)斷開部，檢測(cè)流入所述第1及第2旁路開關(guān)電流的方向或電壓極性的電流/電壓檢測(cè)部，根據(jù)該電流/電壓檢測(cè)部的檢測(cè)結(jié)果使所述半導(dǎo)體開關(guān)的一開關(guān)元件導(dǎo)通的第1導(dǎo)通部，從流入所述一個(gè)旁路開關(guān)的電流變?yōu)榱憬?jīng)規(guī)定時(shí)間后使所述半導(dǎo)體開關(guān)的兩開關(guān)元件都導(dǎo)通的第2導(dǎo)通部，從所述半導(dǎo)體開關(guān)的兩開關(guān)元件都導(dǎo)通經(jīng)規(guī)定時(shí)間后接通另一旁路開關(guān)的旁路開關(guān)接通部，從接通所述另一旁路開關(guān)經(jīng)規(guī)定時(shí)間后使所述半導(dǎo)體開關(guān)的兩開關(guān)元件都截止的截止部，將所述切換開關(guān)從另一旁路開關(guān)切換到一個(gè)旁路開關(guān)的開關(guān)切換部。
4．如權(quán)利要求3所述的電源系統(tǒng)切換裝置，其特征在于，所述控制裝置對(duì)電源系統(tǒng)的每個(gè)切換方向設(shè)有各自的控制電路。
5．如權(quán)利要求3所述的電源系統(tǒng)切換裝置，其特征在于，所述控制裝置包含一個(gè)控制電路和根據(jù)電源系統(tǒng)的切換方向切換與外部的輸入輸出的連接切換電路。
6．如權(quán)利要求2至5任一權(quán)利要求所述的電源系統(tǒng)切換裝置，其特征在于，所述電流/電壓檢測(cè)部將檢測(cè)流入旁路開關(guān)電流的電流互感器設(shè)置在外部，所述第1導(dǎo)通部根據(jù)該電流方向檢測(cè)的結(jié)果使所述半導(dǎo)體開關(guān)中一開關(guān)元件導(dǎo)通。
7．如權(quán)利要求2至5任一權(quán)利要求所述的電源系統(tǒng)切換裝置，其特征在于，所述電流/電壓檢測(cè)部將檢測(cè)旁路開關(guān)兩端電壓極性的電壓檢測(cè)器設(shè)置在外部，所述第1導(dǎo)通部根據(jù)該電壓極性檢測(cè)的結(jié)果使所述半導(dǎo)體開關(guān)中一開關(guān)元件導(dǎo)通。
8．如權(quán)利要求2至5任一權(quán)利要求所述的電源系統(tǒng)切換裝置，其特征在于，所述第2導(dǎo)通部將檢測(cè)半導(dǎo)體開關(guān)兩端電壓的電壓檢測(cè)器設(shè)置在外部，并根據(jù)該極間電壓的施加狀態(tài)對(duì)旁路開關(guān)中電流變?yōu)榱阕鞒雠袛唷?br> 9．如權(quán)利要求1至5任一權(quán)利要求所述的電源系統(tǒng)切換裝置，其特征在于，所述半導(dǎo)體開關(guān)由反向并聯(lián)連接的一對(duì)晶閘管開關(guān)構(gòu)成。
10．一種電源系統(tǒng)切換方法，其特征在于，使負(fù)載與3個(gè)開關(guān)的連接點(diǎn)相連，其中，機(jī)械式第1及第2旁路開關(guān)分別與第1及第2電源系統(tǒng)串聯(lián)連接，半導(dǎo)體開關(guān)與所述第2旁路開關(guān)并聯(lián)連接，當(dāng)將負(fù)載的電源從所述第1電源系統(tǒng)切換到第2電源系統(tǒng)時(shí)，斷開所述第1旁路開關(guān)并使所述半導(dǎo)體開關(guān)導(dǎo)通，使第1旁路開關(guān)中電流轉(zhuǎn)流入半導(dǎo)體開關(guān)，此后使第2旁路開關(guān)接通，由此將負(fù)載切換到第2電源系統(tǒng)。
11．如權(quán)利要求10所述的電源系統(tǒng)切換方法，其特征在于，用反向并聯(lián)連接的一對(duì)半導(dǎo)體開關(guān)元件組成所述半導(dǎo)體開關(guān)，所述電源系統(tǒng)切換方法包含斷開所述第1旁路開關(guān)的步驟，根據(jù)流入所述第1旁路開關(guān)的電流方向或電壓極性使所述半導(dǎo)體開關(guān)中一開關(guān)元件導(dǎo)通的步驟，從流入所述第1旁路開關(guān)的電流變?yōu)榱憬?jīng)規(guī)定時(shí)間后使所述半導(dǎo)體開關(guān)的兩開關(guān)元件都導(dǎo)通的步驟，從所述半導(dǎo)體開關(guān)的兩開關(guān)元件都導(dǎo)通經(jīng)規(guī)定時(shí)間后接通第2旁路開關(guān)的步驟，從接通所述第2旁路開關(guān)經(jīng)規(guī)定時(shí)間后使所述半導(dǎo)體開關(guān)的兩開關(guān)元件都截止的步驟。
12．如權(quán)利要求10所述的電源系統(tǒng)切換方法，其特征在于，對(duì)所述第1及第2電源系統(tǒng)進(jìn)行雙向切換，進(jìn)一步設(shè)置對(duì)所述半導(dǎo)體開關(guān)進(jìn)行切換有選擇地使之與所述第1及第2旁路開關(guān)的某一個(gè)并聯(lián)連接的切換開關(guān)，所述半導(dǎo)體開關(guān)由反向并聯(lián)的一對(duì)半導(dǎo)體開關(guān)元件構(gòu)成，所述電源系統(tǒng)切換方法包含斷開所述第1及第2旁路開關(guān)中一旁路開關(guān)的步驟，根據(jù)流入所述第1及第2旁路開關(guān)電流的方向或電壓極性使所述半導(dǎo)體開關(guān)中一開關(guān)元件導(dǎo)通的步驟，從流入所述一旁路開關(guān)的電流變?yōu)榱憬?jīng)規(guī)定時(shí)間后使所述半導(dǎo)體開關(guān)的兩開關(guān)元件都導(dǎo)通的步驟，從所述半導(dǎo)體開關(guān)的兩開關(guān)元件都導(dǎo)通經(jīng)規(guī)定時(shí)間后接通另一旁路開關(guān)的步驟，從接通所述另一旁路開關(guān)經(jīng)規(guī)定時(shí)間后使所述半導(dǎo)體開關(guān)的兩開關(guān)元件都截止的步驟，將所述切換開關(guān)從另一旁路開關(guān)切換到一旁路開關(guān)的步驟。
全文摘要
一種電源系統(tǒng)的切換裝置及切換方法,其特點(diǎn)是負(fù)載與如下3個(gè)開關(guān)的連接點(diǎn)相連,機(jī)械式第1及第2旁路開關(guān)分別與第1及第2電源系統(tǒng)連接,半導(dǎo)體開關(guān)與第2旁路開關(guān)并聯(lián)連接,對(duì)負(fù)載而言當(dāng)從第1電源系統(tǒng)切換到第2電源系統(tǒng)時(shí),第1旁路開關(guān)斷開并使半導(dǎo)體開關(guān)導(dǎo)通,使第1旁路開關(guān)中電流轉(zhuǎn)流入半導(dǎo)體開關(guān)后,使第2旁路開關(guān)接通,將負(fù)載切換到第2電源系統(tǒng)。其優(yōu)點(diǎn)是不停電切換電源,損耗小,成本低。
文檔編號(hào)H03K17/72GK1304201SQ0012680
公開日2001年7月18日 申請(qǐng)日期2000年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2000年1月7日
發(fā)明者竹田正俊, 神山功 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社