供电系统的电源切换方法与流程

1.本发明涉及供电系统技术领域，具体涉及一种供电系统的电源切换方法。


背景技术：

2.在现代电力系统中，包含大量的重要负载，这些负载往往对电能质量的要求比较高。为了满足负载对于电源的要求，可以采用不间断电源等方式进行供电，但这会大大增加建设成本，也可以采用多电源供电的形式，常用的方式为双电源供电结构，但是两路的独立电源在相位上往往存在差异，若投切时刻选取不合适，会引起较大的冲击电流。


技术实现要素：

3.本发明为解决上述技术问题，提供了一种供电系统的电源切换方法，能够选取合适的切换时机，减小因电源非同步导致切换电源时产生的电流冲击，并能够做到双电源系统的无缝切换，保障负载的连续供电。
4.本发明采用的技术方案如下：
5.一种供电系统的电源切换方法，所述供电系统用于为负载供电，所述供电系统包括第一电源和第二电源，所述第一电源和所述第二电源均为三相电源，所述第一电源与所述负载之间连接有第一反并联晶闸管组，所述第二电源与所述负载之间连接有第二反并联晶闸管组，所述第一反并联晶闸管组和所述第二反并联晶闸管组均包括对应的正向晶闸管和反向晶闸管，所述电源切换方法包括以下步骤：s1，在以所述第一电源为所述负载供电时，采集所述第一电源的电压和所述第二电源的电压；s2，获取所述第一电源的电压的频率，并对所述第一电源的电压进行变换得到d轴分量、q轴分量和零轴分量，以及根据所述d轴分量和所述q轴分量计算电压有效值；s3，根据所述第一电源的电压的频率、所述电压有效值和所述零轴分量生成第一指令信号和第二指令信号；s4，获取所述第一电源的电压的相位和所述第二电源的电压的相位；s5，根据所述第一电源的电压的相位和所述第二电源的电压的相位计算时间延迟；s6，获取所述第二电源任一相的相电压；s7，根据所述相电压生成第三指令信号和第四指令信号；s8，根据所述第一指令信号、所述时间延迟和所述第三指令信号控制所述第一反并联晶闸管组的正向晶闸管，根据所述第一指令信号、所述时间延迟和所述第四指令信号控制所述第一反并联晶闸管组的反向晶闸管，根据所述第二指令信号、所述时间延迟和所述第三指令信号控制所述第二反并联晶闸管组的正向晶闸管，根据所述第二指令信号、所述时间延迟和所述第四指令信号控制所述第二反并联晶闸管组的反向晶闸管。
6.通过二阶广义积分器锁相环获取所述第一电源的电压的频率、相位和所述第二电源的电压的相位。
7.根据以下公式计算所述电压有效值：
[0008][0009]
其中，u
rms
为所述电压有效值，ud为所述d轴分量，uq为所述q轴分量。
[0010]
根据以下公式计算所述时间延迟：
[0011][0012]
其中，td为所述时间延迟，为所述负载的阻抗角度，δθ为所述第一电源与所述第二电源之间的阻抗角，0≤|δθ|＜π，θ
dead
为任一反并联晶闸管组中的两个晶闸管在纯阻性负载情况下，反向恢复所需时间的等效相位差。
[0013]
步骤s3具体包括：将所述第一电源的电压的频率与标准频率之间的误差与预设误差作比较，并将所述电压有效值与第一预设值作比较，以及将所述零轴分量与第二预设值作比较；将上述三个比较结果分别输入或门的三个输入端，并将所述或门输出的信号输入到第一非门的输入端，经所述第一非门输出所述第一指令信号；将所述第一指令信号输入到第二非门的输入端，经所述第二非门输出所述第二指令信号。
[0014]
步骤s7具体包括：将所述相电压与0信号作比较，得到所述第三指令信号；将所述第三指令信号输入到第三非门的输入端，经所述第三非门输出所述第四指令信号。
[0015]
步骤s8具体包括：将所述第一指令信号与所述时间延迟分别输入第一与门的两个输入端，经所述第一与门输出用以控制所述第一反并联晶闸管组的信号；将所述第二指令信号与所述时间延迟分别输入第二与门的两个输入端，经所述第二与门输出用以控制所述第二反并联晶闸管组的信号；将所述第三指令信号与用以控制任一反并联晶闸管组的信号输入第三与门，经所述第三与门输出用以控制该反并联晶闸管组的正向晶闸管的信号；将所述第四指令信号与用以控制任一反并联晶闸管组的信号输入第四与门，经所述第四与门输出用以控制该反并联晶闸管组的反向晶闸管的信号。
[0016]
所述预设误差为0.4hz，所述第一预设值为额定电压的1.1倍，所述第二预设值为20v。
[0017]
本发明的有益效果：
[0018]
本发明基于第一电源的相关参数进行电源切换的条件判断，并通过计算时间延迟，结合时间延迟进行晶闸管的开关控制，由此，能够选取合适的切换时机，减小因电源非同步导致切换电源时产生的电流冲击，并能够做到双电源系统的无缝切换，保障负载的连续供电。
附图说明
[0019]
图1为本发明一个实施例的供电系统中电源与负载间的连接结构示意图；
[0020]
图2为本发明实施例的供电系统的电源切换方法的流程图；
[0021]
图3为本发明一个实施例的供电系统的电源切换方法的控制逻辑示意图；
[0022]
图4为本发明一个实施例的正、反向晶闸管的切换逻辑示意图。
具体实施方式
[0023]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0024]
本发明实施例的供电系统为三相供电系统，其用于为负载供电，如图1所示，供电系统包括第一电源和第二电源，第一电源和第二电源均为三相电源，第一电源与负载之间连接有第一反并联晶闸管组ts1，第二电源与负载之间连接有第二反并联晶闸管组ts2，第一反并联晶闸管组ts1和第二反并联晶闸管组ts2均包括对应的正向晶闸管和反向晶闸管。
[0025]
如图2所示，本发明实施例的供电系统的电源切换方法包括以下步骤s1至s8，如图3和图4所示，本发明实施例的供电系统的电源切换方法可包括切换条件逻辑和切换互锁逻辑。
[0026]
下面结合图2至图4详细说明本发明实施例的供电系统的电源切换方法。
[0027]
s1，在以第一电源为负载供电时，采集第一电源的电压和第二电源的电压。
[0028]
s2，获取第一电源的电压的频率，并对第一电源的电压进行变换得到d轴分量、q轴分量和零轴分量，以及根据d轴分量和q轴分量计算电压有效值。
[0029]
如图3所示，在本发明的一个实施例中，可通过二阶广义积分器锁相环sogipll获取第一电源的电压的频率f。
[0030]
在本发明的一个实施例中，可对第一电源的电压进行park变换，将电压从abc坐标变换为dq0坐标，从而得到第一电源的电压的d轴分量、q轴分量和零轴分量。然后，可根据以下公式计算电压有效值：
[0031][0032]
其中，u
rms
为电压有效值，ud为d轴分量，uq为q轴分量。
[0033]
s3，根据第一电源的电压的频率、电压有效值和零轴分量生成第一指令信号和第二指令信号。
[0034]
具体地，可将第一电源的电压的频率f与标准频率之间的误差与预设误差作比较，并将电压有效值与第一预设值作比较，以及将零轴分量与第二预设值作比较。然后，将上述三个比较结果分别输入或门的三个输入端，并将或门输出的信号输入到第一非门的输入端，经第一非门输出第一指令信号sig1，进而，将第一指令信号sig1输入到第二非门的输入端，经第二非门输出第二指令信号sig2。
[0035]
在本发明的一个具体实施例中，标准频率可为50hz，第一电源的电压的频率f与标准频率之间的误差为第一电源的电压的频率f与标准频率作差后取绝对值，即∣u∣，预设误差可为0.4hz，可将∣u∣输入到比较器的正输入端，将0.4hz输入到比较器的负输入端。第一预设值可为额定电压的1.1倍，即需要判断电压有效值是否超过额定电压的10％，例如第一预设值可为300v，可将u
rms
输入到比较器的正输入端，将300v输入到比较器的负输入端。取零轴分量的大小∣u0∣，第二预设值可为20v，可将∣u0∣输入到比较器的正输入端，将20v输入到比较器的负输入端。上述三个比较器的输出端分别连接到或门的三个输入端。
[0036]
s4，获取第一电源的电压的相位和第二电源的电压的相位。
[0037]
在本发明的一个实施例中，可通过二阶广义积分器锁相环sogipll获取第一电源的电压的相位和第二电源的电压的相位。
[0038]
利用二阶广义积分器锁相环，能够准确提取两个电源的相关信息。
[0039]
s5，根据第一电源的电压的相位和第二电源的电压的相位计算时间延迟。
[0040]
时间延迟主要是由第一电源与第二电源的相位差以及供电系统所接负载的阻抗
角度等决定的。在本发明的一个实施例中，可根据以下公式计算时间延迟：
[0041][0042]
其中，td为时间延迟，为负载的阻抗角度，δθ为第一电源与第二电源之间的阻抗角，0≤|δθ|＜π，θ
dead
为任一反并联晶闸管组中的两个晶闸管在纯阻性负载情况下，反向恢复所需时间的等效相位差。
[0043]
应当理解的是，在本发明的一个实施例中，第一反并联晶闸管组和第二反并联晶闸管组规格相同，因此仅需根据任一个反并联晶闸管组的θ
dead
计算出一个时间延迟数据即可。对于第一反并联晶闸管组和第二反并联晶闸管组规格不同的情况，则需要分别计算二者对应的时间延迟，并在后续步骤对于每一反并联晶闸管组的控制中采用对应的时间延迟即可。
[0044]
s6，获取第二电源任一相的相电压。
[0045]
s7，根据相电压生成第三指令信号和第四指令信号。
[0046]
如图4所示，可将相电压与0信号作比较，得到第三指令信号sig3，然后将第三指令信号sig3输入到第三非门的输入端，经第三非门输出第四指令信号sig4。
[0047]
在本发明的一个具体实施例中，可获取第二电源a相的相电压ua，然后将ua输入到比较器的正输入端，将0信号输入到比较器的负输入端。
[0048]
s8，根据第一指令信号、时间延迟和第三指令信号控制第一反并联晶闸管组的正向晶闸管，根据第一指令信号、时间延迟和第四指令信号控制第一反并联晶闸管组的反向晶闸管，根据第二指令信号、时间延迟和第三指令信号控制第二反并联晶闸管组的正向晶闸管，根据第二指令信号、时间延迟和第四指令信号控制第二反并联晶闸管组的反向晶闸管。
[0049]
如图3所示，可将第一指令信号sig1与时间延迟td分别输入第一与门的两个输入端，经第一与门输出用以控制第一反并联晶闸管组ts1的信号；可将第二指令信号sig2与时间延迟td分别输入第二与门的两个输入端，经第二与门输出用以控制第二反并联晶闸管组ts2的信号。
[0050]
如图4所示，用ts表示用以控制第一反并联晶闸管组ts1的信号或用以控制第二反并联晶闸管组ts2的信号。可将第三指令信号sig3与用以控制任一反并联晶闸管组的信号ts输入第三与门，经第三与门输出用以控制该反并联晶闸管组的正向晶闸管的信号ts_p
abc
；可将第四指令信号sig4与用以控制任一反并联晶闸管组的信号输入第四与门，经第四与门输出用以控制该反并联晶闸管组的反向晶闸管的信号ts_n
abc
。
[0051]
由此，在第一电源出现异常时，可将供电系统切换至第二电源供电。
[0052]
此外需要说明的是，如果第一电源为主电源，第二电源为备用电源，则在主电源供电切换至备用电源供电后，如果主电源恢复正常，则由备用电源供电自动切换回主电源供电，切换过程与由主电源供电切换至备用电源供电类似，在此不再赘述。
[0053]
根据本发明实施例的供电系统的电源切换方法，基于第一电源的相关参数进行电源切换的条件判断，并通过计算时间延迟，结合时间延迟进行晶闸管的开关控制，由此，能够选取合适的切换时机，减小因电源非同步导致切换电源时产生的电流冲击，并能够做到双电源系统的无缝切换，保障负载的连续供电。
[0054]
在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0055]
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0056]
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0057]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0058]
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
[0059]
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(ram)，只读存储器(rom)，可擦除可编辑只读存储器(eprom或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(cdrom)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
[0060]
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述
实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
[0061]
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
[0062]
此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
[0063]
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。