[發(fā)明專利]一種快速雙電源切換開關(guān)裝置及其工作方法

無效

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• 申請日: 2013-10-25
• 公開（公告）號: CN103532218A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陸圣芝;金麗莉;黃俊;王寶安;苗振林;譚風雷
• 申請（專利權(quán)）人: 國家電網(wǎng)公司;江蘇省電力公司;江蘇省電力公司揚州供電公司
• 主分類號: H02J9/04
• 分類號: H02J9/04
• 代理公司: 南京縱橫知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 周全

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于保證供電連續(xù)性的快速雙電源切換開關(guān)及其工作方法。

背景技術(shù)

???在目前的電力供電系統(tǒng)中，供電網(wǎng)絡(luò)有時會由于大型沖擊性或非線性負載的投切、雷擊、負載故障等原因，導致供電電壓出現(xiàn)暫降或者短時供電中斷等問題，這會導致類似計算機服務(wù)器和數(shù)據(jù)處理器的某些不允許斷電的設(shè)備出現(xiàn)供電終止，從而給大量的連續(xù)性生產(chǎn)行業(yè)、金融中心、數(shù)據(jù)中心、醫(yī)院、交通運輸?shù)认到y(tǒng)帶來嚴重的后果，造成不可估量的經(jīng)濟損失甚至人員傷亡。鑒于此，對供電有特殊要求的行業(yè)，往往配置有備用供電電源。

在有備用電源的場合，為實現(xiàn)不間斷供電，傳統(tǒng)方法是用機械開關(guān)或者基于半控型器件的固態(tài)開關(guān)，將負荷從故障線段切換到無故障的母線上。這種機電開關(guān)本身固有的特性使得切換速度和暫態(tài)特性都不是十分理想，不可能做到“無縫隙”的切換，另外，機械開關(guān)在接通或斷開時，會發(fā)生觸頭震動、起弧現(xiàn)象而造成觸頭蝕損、電磁干擾與電能損失，這不但限制了其使用范圍，而且使其電氣壽命低于機械壽命，而基于半控型器件的固態(tài)開關(guān)關(guān)斷不可控，切換時間因此延長。

以絕緣柵雙極型晶體管為代表的全控型半導體器件的通斷時間可以達到微秒級，比半控型器件更易于控制，且在開關(guān)過程中不產(chǎn)生電弧。因此利用基于全控型半導體器件的電力電子開關(guān)代替或改造傳統(tǒng)的機械切換開關(guān)，將有效解決傳統(tǒng)機械開關(guān)的固有問題，大大提高切換速度和開關(guān)的使用壽命，滿足敏感和關(guān)鍵負荷對供電可靠性和電能質(zhì)量的苛刻要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種快速雙電源切換開關(guān)裝置及其工作方法，能有效解決傳統(tǒng)機械開關(guān)的觸頭起弧、電能損失等固有問題及半控型開關(guān)不可控的問題，大大提高切換速度和開關(guān)的使用壽命，滿足敏感和關(guān)鍵負荷對供電可靠性和電能質(zhì)量的苛刻要求。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：包括常用電源、備用電源、負載、斷路器一和斷路器二；所述斷路器一設(shè)在所述常用電源和負載之間，所述斷路器二設(shè)在所述備用電源和負載之間；

還包括開關(guān)單元一、開關(guān)單元二、數(shù)據(jù)采集模塊和總控制模塊；

所述開關(guān)單元一與所述斷路器一并聯(lián)連接；

所述開關(guān)單元二與所述斷路器二并聯(lián)連接；

所述常用電源、備用電源、負載分別與數(shù)據(jù)采集模塊的輸入端相連，數(shù)據(jù)采集模塊還與總控制模塊具有通訊連接；

總控模塊的控制信號輸出端與所述開關(guān)單元一和開關(guān)單元二相連。

所述開關(guān)單元一或開關(guān)單元二的結(jié)構(gòu)為：

包括全控型開關(guān)器件絕緣柵雙極型晶體管一、二，不可控半導體器件二極管一、二，緩沖電路一、二，及驅(qū)動電路一、二；

所述二極管一和絕緣柵雙極型晶體管一反向并聯(lián)、再并接緩沖電路一；所述驅(qū)動電路一連接所述絕緣柵雙極型晶體管一的G極，構(gòu)成以二極管一正極方向為接口A、負極方向為連接點一的子電路一；

所述二極管二和絕緣柵雙極型晶體管二反向并聯(lián)、再并接緩沖電路二；所述驅(qū)動電路二連接所述絕緣柵雙極型晶體管二的G極，正極構(gòu)成以二極管二方向為接口B、負極方向為連接點二的子電路二；所述連接點一和連接點二相連；

所述驅(qū)動電路一和驅(qū)動電路二分別連接所述的總控模塊的控制信號輸出端。

還包括人機互動模塊，所述人機互動模塊通過串口和總控制模塊進行通信，實時顯示各路的電壓電流有效值，通過人機互動模塊對開關(guān)單元一或開關(guān)單元二進行參數(shù)設(shè)置和啟停的控制。

本發(fā)明的工作方法，按以下步驟進行：

1）、所述常用電源、備用電源均正常工作時，所述斷路器一閉合、斷路器二斷開；開關(guān)單元一和開關(guān)單元二均保持備用狀態(tài)，斷路器一維持正常工作，繼續(xù)保持常用電源對負載的供電；

2）、當常用電源側(cè)發(fā)生電壓暫降或瞬時中斷時，總控模塊根據(jù)數(shù)據(jù)采集模塊的信息，向開關(guān)單元一和斷路器一發(fā)出以下工作指令：

2.1）、觸發(fā)啟動開關(guān)單元一、關(guān)斷斷路器一；

2.2）、當總控模塊判斷斷路器一已斷開，同時常用電源側(cè)的電流為零或者小于其門限值，同時保證負載母線上的殘壓也降為零或者備用電源和負載母線之間的電勢差為零，立即觸發(fā)開關(guān)單元二，由備用電源LB向負載供電，供電穩(wěn)定后觸發(fā)斷路器二；

2.3）、由于機械開關(guān)的阻抗低，所以電流會再次轉(zhuǎn)移至機械開關(guān)側(cè)，換流完成后關(guān)斷開關(guān)單元二，備用電源通過斷路器二向負載供電。?