专利名称：一种双电源自动转换开关装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及自动转换开关技术领域，尤其是涉及一种具有中性线重叠转换功能的双电源自动转换开关装置。
背景技术：
电能质量是供用电双方关注的重要问题，它直接影响负荷的正常运行。随着国民经济和科学技术的发展，用户对电能质量要求越来越高。为提高供电可靠性，大型工业企业内部往往设置有备用电源或者备用发电机。当一路电源发生如断电、缺相、过压、欠压等故障时，利用自动转换开关能实现在常用电源和备用电源之间进行切换，以保证供电可靠性。
为避免两路电源出现短路，自动转换开关在切换负荷过程中往往先切断一路电源再闭合另外一路电源。此切换策略确实使两路电源完全隔离，但是在转换过程中负荷侧中性线出现短时悬空，电位可能会被抬高，导致一些敏感电子设备被击穿烧毁。在TN-C供电系统中，地线与零线合并为一根线，在转换过程中，设备接地点电位未知，可能造成触电事故。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足之处，提出一种简单可靠，较易实现的双电源自动转换开关装置，该装置具有中性线重叠转换功能，使中性线在转换过程中先合后断，解决了零线悬空现象，消除了安全隐患；此外，中性线亦可以选择不重叠转换，满足不同的用户需求。本发明提供的一种双电源自动转换开关装置，其特征在于，该装置包括并联连接的常用电源静态开关、备用电源静态开关、四极式自动转换开关和单极式自动转换开关；常用电源静态开关和备用电源静态开关均为基于半控型器件或全控型器件的可控双向开关。本发明具有以下技术效果(I)本发明在应用中，若电源发生异常，单极式自动转换开关(即ATSE)在四极式ATSE由常用电源切换至备用电源后再转换，可确保中性线重叠转换；若不需要重叠转换，可使两个开关同时动作。因此，中性线不仅能重叠转换，而且可以根据用户需求配置，灵活改变切换方式。(2)本发明在应用中，静态开关和机械式开关(ATSE)即采用并联结构，交替工作稳态时由机械式开关工作导通，机械触头的导通电阻小，因此大电流流过触点发热量很小，不需要额外的散热装置；发生转换时，静态开关动作，开关时间远小于机械开关固有合闸时间，可快速导通和关断负荷电流，并且动作过程不会产生电弧，延长了开关寿命。(3)本发明在应用中，静态开关有多种可实现的电路结构。(4)本发明适用范围广泛，针对不同的电源和负荷，装置能够采取不同的切换策略以适应不同的需求若要求电源不能产生环流，装置需要采取先断后合的切换策略；若要求负荷不间断供电，则需要采取先合后断的切换策略。
图I为本发明提供的自动转换开关装置的结构示意图；图2为基于半控型器件(以晶闸管SCR为例)的静态开关结构示意图；图3为基于全控型器件(以绝缘栅双极型功率管IGBT为例)反并联连接的静态开关结构不意图；图4为基于全控型器件(以绝缘栅双极型功率管IGBT为例)共射极连接的静态开关结构不意图；图5为基于全控型器件(以绝缘栅双极型功率管IGBT为例)共集电极连接的静态开关结构不意图；图6为基于全控型器件(以绝缘栅双极型功率管IGBT为例)并联桥式电路的静态开关结构示意图。
具体实施例方式下面通过借助实例更加详细地说明本发明，但以下实施例仅是说明性的，本发明的保护范围并不受这些实施例的限制。如图I所示，本发明提供的自动转换开关装置包括常用电源静态开关1，备用电源静态开关5，四极式ATSE (自动转换开关)3和单极式ATSE (自动转换开关)4 ;各开关1、3、4和5相互并联；静态开关1、5均为基于半控型器件或全控型器件的双向开关。四极式ATSE3—端分别与常用电源各相、备用电源各相及中线连接，另一端与负载连接；单极式ATSE 4一端与常用电源和备用电源中线连接，另一端与负载中线连接；常用电源静态开关I 一端与常用电源相连接，另一端与对应相负载连接，备用电源静态开关5 —端与备用电源相连接，另一端也与对应相负载连接。如图2所示，基于半控型器件的静态开关由两个反并联连接的晶闸管SCR和一个非线性电阻并联构成。如图3至图6所示，基于全控型器件的静态开关有如下结构由两个反并联连接的全控型器件和一个非线性电阻并联构成(如图3)，由两个全控型器件分别与一个二极管并联后共射极连接构成(如图4)，由两个全控型器件分别与一个二极管并联后共集电极连接构成(如图5)，由一个全控型器件与一个基于二极管的单相桥式电路并联构成(如图6)。
可控型器件包括半控型器件和全控型器件，二种静态开关中的半控型器件可为晶闸管SCR，全控型器件可以为门极可关断晶闸管(GTO)，电力晶体管(GTR)，功率场效应晶体管(Power M0SFET)和绝缘栅双极晶体管(IGBT)等。四极式ATSE(自动转换开关)3和单极极式ATSE(自动转换开关)4均可以采用现有技术中已有的器件。本发明的工作原理是假设负荷当前由常用电源供电，若检测出电源异常则启动转换；首先触发常用电源静态开关导通，同时发出四极式ATSE常用电源触头分闸命令；待电源触头与负荷分离后撤销常用电源静态开关的驱动信号，等待电力电子器件续流结束；然后发备用电源静态开关驱动信号，使其导通，同时发四极式ATSE备用电源触头合闸命令；待备用电源ATSE合闸后撤销备用电源静态开关驱动信号；最后发出单极式ATSE常用电源分闸命令，等待电源触头与负荷中性线断开后发出单极式ATSE备用电源合闸命令，等待单极式ATSE与备用电源可靠合闸；负荷与备用电源相连，转换完成。若中性线不要求重叠转换，上述单极式ATSE与四极式ATSE同时动作。单极式ATSE在四极式ATSE完成转换后再转换，可以确保中性线重叠转换；若不需要重叠转换，只需要使两个开关同时动作，配置灵活，降低了安全隐患。以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应该局限于该实施例和附 图所公开的内容。所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。
权利要求
1.一种双电源自动转换开关装置，其特征在于，该装置包括并联连接的常用电源静态开关、备用电源静态开关、四极式自动转换开关和单极式自动转换开关；常用电源静态开关和备用电源静态开关均为基于半控型器件或全控型器件的可控双向开关。
2.根据权利要求I所述的一种双电源自动转换开关装置，其特征在于，基于半控型器件的静态开关由两个反并联连接的晶闸管和一个非线性电阻并联构成。
3.根据权利要求I所述的一种双电源自动转换开关装置，其特征在于，基于全控型器件的静态开关由两个反并联连接的全控型器件和一个非线性电阻并联构成。
4.根据权利要求I所述的一种双电源自动转换开关装置，其特征在于，基于全控型器件的静态开关由两个全控型器件分别与一个二极管并联后共射极连接构成。
5.根据权利要求I所述的一种双电源自动转换开关装置，其特征在于，基于全控型器件的静态开关由两个全控型器件分别与一个二极管并联后共集电极连接构成。
6.根据权利要求I所述的一种双电源自动转换开关装置，其特征在于，基于全控型器件的静态开关由一个全控型器件与一个基于二极管的单相桥式电路并联构成。
7.根据权利要求3至6中任一所述的一种双电源自动转换开关装置，其特征在于，所述全控型器件为门极可关断晶闸管，电力晶体管，功率场效应晶体管和绝缘栅双极晶体管。
8.根据权利要求7所述的一种双电源自动转换开关装置，其特征在于，所述单极式自动转换开关单独处理中性线，在四极式自动转换开关完成转换后再转换，以确保中性线重叠转换。
9.根据权利要求7所述的一种双电源自动转换开关装置，其特征在于，若不需要重叠转换，所述单极式自动转换开关和四极式自动转换开关同时动作。
全文摘要
本发明提出了一种双电源自动转换开关装置，它具有中性线重叠转换功能。该装置包括并联连接的常用电源静态开关、备用电源静态开关、四极式ATSE和单极式ATSE；常用电源静态开关和备用电源静态开关均为基于半控型器件或全控型器件的可控双向开关。所述单极式ATSE在四极式ATSE完成转换后再转换，以确保中性线重叠转换。单极式ATSE在四极式ATSE完成转换后再转换，可以确保中性线重叠转换；若不需要重叠转换，只需要使两个开关同时动作，配置灵活，消除了安全隐患。可以满足不同的用户需求，并且简单可靠。
文档编号H02J9/06GK102624080SQ20121007634
公开日2012年8月1日 申请日期2012年3月21日 优先权日2012年3月21日
发明者何宇, 周彬倩, 毛承雄, 王丹, 田兵, 白涛, 陆继明 申请人:华中科技大学