[發明專利]電源系統的切換裝置及切換方法

有效

• 申請號: 00126806.6
• 申請日: 2000-08-29
• 公開（公告）號: CN1304201A
• 公開（公告）日: 2001-07-18
• 發明（設計）人: 竹田正俊;神山功
• 申請（專利權）人: 三菱電機株式會社
• 主分類號: H02J9/00
• 分類號: H02J9/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所
• 代理人: 孫敬國

本發明涉及電源系統切換裝置，該裝置用于從多個不同的交流電源向負載供電時切換選擇多個電源中任一個向負載供電，尤其涉及一種當向負載供電的電源發生故障時能不停電地將負載切換到其它正常電源的電源系統切換裝置及切換方法。

已有技術1

圖13表示新電氣設備辭典(1989年5月由產業調查會發行)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切換裝置。在圖13中，1是第1電源系統的第1交流電源，2是第2電源系統的第2交流電源，3是第1機械開關，4是第2機械開關，5是負載。

第1交流電源1正常時，第1開關3接通，第2開關4斷開，由第1交流電源1向負載5供電。如果第1交流電源1停電，則不能向負載5繼續供電，此時斷開第1開關3，之后接通第2開關4，由第2交流電源2經開關4把電加給負載5，從而繼續向負載5供電。

但是存在的問題是，由于第1和第2開關是機械開關，因此切換需幾十毫秒以上的時間，對負載不可避免地會發生切換停電，給負載帶來不利影響。

另外，將開關的操作機構作成彈簧操作可實現高速化，但問題是雖能使斷開操作快速，但接通操作不能快速，故整體而言需數周期的切換時間。

已有技術2

圖14表示另一已有電源系統切換裝置，記載于“15kV、中壓靜止型切換開關(15kV,Medium?Voltage?Static?Transfer?Switch)”(IEEE,1995年，5月/6月)一文中，為了確保電源系統切換時的高速性，該裝置將機械開關換成晶閘管開關。在圖14中，6是反向并聯連接的對一對晶閘管構成的第1晶閘管開關，7是反向并聯連接的對晶閘管構成的第2晶閘管開關。

第1交流電源1正常時，不斷地向第1晶閘管開關6的對晶閘管提供控制極信號，維持晶閘管開關6的導通狀態，同時不對第2晶閘管開關7中的對晶閘管提供控制極信號，使之呈斷開狀態，這樣，第1交流電源1經第1晶閘管開關6向負載供電。

如果第1交流電源1發生停電，則立即停止第1晶閘管開關6中對晶閘管的控制極信號，在流過晶閘管的電流過零的時刻斷開第1晶閘管開關6，之后向第2晶閘管開關7中對晶閘管提供控制極信號使之呈導通狀態，這樣，從第2交流電源2經第2晶閘管開關7向負載5供電。

在使用這種晶閘管開關的情況下，其特征是，可在1/2周期內從第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，能切換到第2交流電源而不對負載5產生不利影響。

但是，在上述方式中存在的問題是，負載電流始終流過晶閘管，因晶閘管內部損耗而使功率損耗變大，從而增加了功率損耗引起的運行費用。此外，必須對晶閘管進行冷卻，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，在備有機械開關的裝置中切換時通斷需要花費時間，而在備有晶閘管開關的裝置中晶閘管存在功率損耗及發熱等。

本發明為了解決上述問題，其目的在于提供一種小型、價廉的電源系統切換裝置及切換方法，在電源系統發生故障時能不停電地切換到另一電源系統，且通電中損耗極小，能大幅度地減少運行費用，另外，在2個不同的電源系統的切換中對所用的晶閘管開關，可共同使用一個晶閘管開關實現從一電源系統切換到另一電源系統和其相反的切換。

為實現上述目的，本發明第1方面的電源系統切換裝置包含：與第1電源系統串聯連接的機械式第1旁路開關，與第2電源系統串聯連接的機械式第2旁路開關，與所述第2旁路開關并聯連接的半導體開關，與所述第1及第2旁路開關和半導體開關的連接點相連的負載，對所述2個旁路開關及所述半導體開關進行通斷控制使得通過所述2個旁路開關的切換動作對所述負載選擇所述2個電源系統的某一個加以供電的控制裝置，當從第1電源系統切換到第2電源系統時，所述控制裝置使第1旁路開關斷開并使與第2旁路開關并聯連接的半導體開關導通，這樣使第1旁路開關中的電流轉流入半導體開關，此后使第2旁路開關接通，將負載切換到第2電源系統。