CN108028547B - 供电装置以及其开关控制方法 - Google Patents

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Abstract

这种供电装置包括：从输入端到输出端的AC路径；电流传感器，所述电流传感器被配置为检测流过所述AC路径的电流；转换单元，所述转换单元被连接至所述AC路径并且能够进行双向电力转换；蓄电池，所述蓄电池经由所述转换单元被连接至所述AC路径；AC开关，所述AC开关设置在所述转换单元被连接至所述AC路径的点与所述输入端之间，所述AC开关包括继电器触点和半导体开关的并联体；以及控制单元，所述控制单元配置为控制所述转换单元和所述AC开关。所述控制单元执行电流传导模式或者蓄电池放电模式。当第一次启动所述电流传导模式时，并且当所述电流传感器在所述电流传导模式期间检测到过量电流时，所述控制单元在保持所述半导体开关开路的同时仅仅闭合所述继电器触点。

Description

供电装置以及其开关控制方法
技术领域
本发明涉及一种供电装置以及其开关控制方法。
本申请要求于2015年9月17日提交的日本专利申请2015-183628号的优先权，该申请的全部内容以引用的方式并入本文。
背景技术
例如，不间断供电装置(UPS：不间断电源)是通过商业AC电源对蓄电池进行正常充电并且在停电时将储存在蓄电池中的电力转换为AC电力并且输出AC电力的供电装置。
例如，这种不间断供电装置具有例如如下配置：相同的双向逆变器常用于对蓄电池进行充电和放电(例如，参见专利文献1)。在这种情况下，在对蓄电池进行充电时，双向逆变器作为用于执行AC到DC转换的转换器来操作，并且在对蓄电池进行放电时，双向逆变器作为用于执行DC到AC转换的逆变器来操作。提供AC开关以在对蓄电池进行放电时将双向逆变器和商业电源彼此断开连接。
例如，由彼此并联连接的继电器触点和半导体开关配置这种AC开关。继电器触点具有如下优点：具有比半导体开关小的传导电阻，但是从发出(激励)导通命令到实际上闭合触点的时间比半导体开关的情况长。另外，继电器触点不适合于非常频繁的电流导通/关断(ON/OFF)操作。另一方面，半导体开关的导通速度比继电器触点的导通速度快得多，并且甚至适合于非常频繁的电流ON/OFF操作。
因此，使用具有彼此并联连接的继电器触点和半导体开关的AC开关能够实现包括两个优点的ON/OFF操作。例如，在商业电源正常的情况下开启不间断供电装置的时候，可以执行以下操作：首先闭合半导体开关，然后闭合继电器触点，之后半导体开关被开路(参见专利文献1中的段落)因此，实现了在初始阶段半导体开关的快速闭合，这样，将在稍后闭合的继电器触点在闭合的时候便不会受到压力，并且在半导体开关和继电器触点都闭合之后，仅仅保持继电器触点闭合，由此减小了传导电阻。
元件符号列表
[专利文献]
专利文献1：日本特开平专利公报2008-43144号
发明内容
本发明的供电装置包括：在供电装置中从输入端到输出端的AC路径；电流传感器，该电流传感器被配置为检测流过AC路径的电流；转换单元，该转换单元连接至AC路径并且能够进行双向电力转换；蓄电池，该蓄电池经由转换单元被连接至AC路径；AC开关，该AC开关设置在转换单元被连接至AC路径的点与输入端之间，AC开关包括继电器触点和并联连接至继电器触点的半导体开关；以及控制单元，该控制单元被配置为控制转换单元和AC开关，从而具有电流传导模式和蓄电池放电模式，在该电流传导模式下，通过AC路径和闭合的AC开关从输入端供应电力以到达输出端，并且因此将电力供应到被连接至输出端的负载；在该蓄电池放电模式下，AC开关被开路并且经由转换单元将电力从蓄电池供应到负载，其中，当第一次启动电流传导模式时，并且当电流传感器在电流传导模式期间检测到过量电流时，控制单元在保持半导体开关被开路的同时仅仅闭合继电器触点。
本发明的另一方面是供电装置的开关控制方法，该供电装置包括：在供电装置中从输入端到输出端的AC路径；电流传感器，该电流传感器被配置为检测流过AC路径的电流；转换单元，该转换单元被连接至AC路径并且能够进行双向电力转换；蓄电池，该蓄电池经由转换单元被连接至AC路径；AC开关，该AC开关设置在转换单元被连接至AC路径的点与输入端之间，AC开关包括继电器触点和并联连接至继电器触点的半导体开关；以及控制单元，该控制单元被配置为控制转换单元和AC开关，开关控制方法由控制单元来执行。控制单元执行电流传导模式和蓄电池放电模式，在该电流传导模式下，通过AC路径和闭合的AC开关从输入端供应电力以到达输出端，并且因此将电力供应到被连接至输出端的负载；在该蓄电池放电模式下，AC开关被开路并且经由转换单元将电力从蓄电池供应到负载。当第一次启动电流传导模式时，并且当电流传感器在电流传导模式期间检测到过量电流时，控制单元在保持半导体开关被开路的同时仅仅闭合继电器触点。
附图说明
[图1]图1是示出了供电装置的主要部分的电路图。
[图2]图2是示出了在各个部分处的电压信号等、以及模式转移的示意图，其中，从上面起，示出了输入电压、继电器驱动信号(H电平：被驱动)、继电器触点(H电平：被闭合)、半导体开关(H电平：被闭合)、转换单元输出(H电平：在AC输出操作期间)、供应到负载的电压。
[图3]图3是示出了在例如熔丝被烧断时的电流变化的示例的波形图。
[图4]图4是包括在特定条件下控制AC开关的开关控制的流程图的示例。
具体实施方式
[本公开要解决的问题]
在传统供电装置中，例如，在被连接至不间断供电装置的负载上已经发生短路故障的情况下，AC开关在开启不间断供电装置的时候进入到所谓的短路闭合状态。在这种情况下，在半导体开关第一次被闭合的时候，过量电流流过半导体开关。当半导体开关中断越过安全操作区域的电流，或者超过半导体开关的电流传导能力时，半导体开关发生故障。使用具有增加的电流传导能力的半导体开关可以防止这种故障，但是会导致大小和成本增加，因此，是不切实际的。
鉴于上述传统问题，本公开的目的是提供一种供电装置，即使负载短路等已经发生，该供电装置也能够用具有组合在一起的继电器触点和半导体开关的AC开关来保护电流传导能力低的半导体开关。
[本公开的效果]
根据本公开，能够提供一种供电装置，即使负载短路等已经发生，该供电装置也能够保护电流传导能力低的半导体开关。
[实施例的概述]
本发明实施例的概述包括至少以下内容。
(1)这种供电装置包括：在供电装置中从输入端到输出端的AC路径；电流传感器，该电流传感器被配置为检测流过AC路径的电流；转换单元，该转换单元被连接至AC路径并且能够进行双向电力转换；蓄电池，该蓄电池经由转换单元被连接至AC路径；AC开关，该AC开关设置在转换单元被连接至AC路径的点与输入端之间，AC开关包括继电器触点和并联连接至继电器触点的半导体开关；以及控制单元，该控制单元被配置为控制转换单元和AC开关，从而具有电流传导模式和蓄电池放电模式，在该电流传导模式下，通过AC路径和闭合的AC开关从输入端供应电力以到达输出端，并且因此将电力供应到被连接至输出端的负载；在该蓄电池放电模式下，AC开关被开路并且经由转换单元将电力从蓄电池供应到负载。当第一次启动电流传导模式时，并且当电流传感器在电流传导模式期间检测到过量电流时，控制单元在保持半导体开关被开路的同时仅仅闭合继电器触点。
在上述供电装置中，当第一次启动电流传导模式时，控制单元在保持半导体开关被开路的同时仅仅闭合继电器触点。因此，当过量电流在例如被连接至输出端的负载短路的这种情况下流动时，在没有电流流过半导体开关时仅仅使继电器触点传导过量电流。另外，而且，当在电流传导模式下检测到过量电流时，控制单元在保持半导体开关被开路的同时仅仅保持继电器触点闭合。因此，当在电流传导模式下已经发生了短路故障等时，在没有电流流过半导体开关时，使继电器触点传导过量电流。以这种方式，防止过量电流流过半导体开关，从而可以防止半导体开关发生故障。
(2)根据(1)所述的供电装置可以被如下配置：作为正常操作，在从电流传导模式转变到蓄电池放电模式的时候，控制单元执行OFF序列，其中，依次执行使半导体开关闭合，使继电器触点开路，以及然后使半导体开关开路，并且在从蓄电池放电模式转变到电流传导模式的时候，控制单元执行ON序列，其中，依次执行使半导体开关闭合，使继电器触点闭合、以及然后使半导体开关开路；以及作为例外，当第一次启动电流传导模式时，控制单元在避免ON序列的同时仅仅闭合继电器触点，并且当电流传感器在电流传导模式期间检测到过量电流时，控制单元在避免OFF序列的同时仅仅闭合继电器触点。
作为例外，避免在第一次启动正常模式的时候执行ON序列，并且避免在诸如短路电流的过量电流在正常模式下流动时在正常操作中执行OFF序列，从而降低输入电压，因此，能够保护半导体开关。在正常操作中，另一方面，能够通过执行ON序列或者OFF序列来抑制继电器触点的功耗。
基于上面的(1)和(2)，能够进行以下表达。也就是说，这种供电装置包括：在供电装置中从输入端到输出端的AC路径；电流传感器，该电流传感器被配置为检测流过AC路径的电流；转换单元，该转换单元被连接至AC路径并且能够进行双向电力转换；蓄电池，该蓄电池经由转换单元被连接至AC路径；AC开关，该AC开关设置在转换单元被连接至AC路径的点与输入端之间，AC开关包括继电器触点和并联连接至继电器触点的半导体开关；以及控制单元，该控制单元被配置为控制转换单元和AC开关，从而具有电流传导模式和蓄电池放电模式，在该电流传导模式下，通过AC路径和闭合的AC开关从输入端供应电力以到达输出端，并且因此将电力供应到被连接至输出端的负载；在该蓄电池放电模式下，AC开关被开路并且经由转换单元将电力从蓄电池供应到负载，其中，依次执行的如下操作被定义为OFF序列：使半导体开关闭合，使继电器触点开路，以及然后使半导体开关开路，并且依次执行的如下操作被定义为ON序列：使半导体开关闭合，使继电器触点闭合，然后使半导体开关开路，以及
在操作AC开关时，
(a)当第一次启动电流传导模式时，控制单元在避免ON序列的同时仅仅闭合继电器触点，
(b)当在由电流传感器检测到的电流在电流传导模式期间无异常的状态下转变到蓄电池放电模式时，控制单元执行OFF序列，
(c)当电流传感器在电流传导模式期间检测到过量电流时，控制单元在避免OFF序列的同时仅仅闭合继电器触点，以及
(d)当从蓄电池放电模式转变到电流传导模式时，控制单元执行ON序列。
(3)根据(1)和(2)所述的供电装置可以进一步包括熔丝，该熔丝设置在AC路径上并且将在电流传感器检测到过量电流之后被烧断。
在这种情况下，根据熔丝被过量电流烧断，可以将过量电流流过继电器触点的时段缩短为很短的时间。
(4)在根据(3)所述的供电装置中，控制单元可以基于在由电流传感器检测到的电流达到异常阈值之后最终未检测到电流的现象，来确定熔丝被烧断。
在这种情况下，熔丝烧断是根据过程和结果采取的，从而可以由一个电流传感器检测到。
(5)在根据(4)所述的供电装置中，异常阈值可以对应于在预定时段期间超过正常情况的最大电流的电流持续被检测到的情况。
在这种情况下，可以根据电流和时间来执行根据熔丝烧断的时限特性的检测。
(6)在另一方面中，存在用于供电装置的开关控制方法，该供电装置包括：在供电装置中从输入端到输出端的AC路径；电流传感器，该电流传感器被配置为检测流过AC路径的电流；转换单元，该转换单元被连接至AC路径并且能够进行双向电力转换；蓄电池，该蓄电池经由转换单元被连接至AC路径；AC开关，该AC开关设置在转换单元被连接至AC路径的点与输入端之间，AC开关包括继电器触点和并联连接至继电器触点的半导体开关；以及控制单元，该控制单元被配置为控制转换单元和AC开关，开关控制方法由控制单元来执行。
控制单元执行电流传导模式和蓄电池放电模式，在该电流传导模式下，通过AC路径和闭合的AC开关从输入端供应电力以到达输出端，并且因此将电力供应到被连接至输出端的负载；在该蓄电池放电模式下，AC开关被开路并且经由转换单元将电力从蓄电池供应到负载。当第一次启动电流传导模式时，并且当电流传感器在电流传导模式期间检测到过量电流时，控制单元在保持半导体开关被开路的同时仅仅闭合继电器触点。
在用于供电装置的上述开关控制方法中，当第一次启动电流传导模式时，在保持半导体开关被开路的同时仅仅闭合继电器触点。因此，当过量电流在例如被连接至输出端的负载短路的这种情况下流动时，在没有电流流过半导体开关的同时仅仅使继电器触点传导过量电流。另外，而且，当在电流传导模式下检测到过量电流时，在保持半导体开关被开路的同时仅仅保持继电器触点闭合。因此，当在电流传导模式下已经发生了短路故障等时，在没有电流流过半导体开关的同时使继电器触点传导过量电流。以这种方式，防止过量电流流过半导体开关，从而可以防止半导体开关发生故障。
[实施例的细节]
在下文中，将参照附图描述本发明实施例的细节。
<<供电装置的电路配置>>
图1是示出了供电装置的主要部分的电路图。在图1中，供电装置100包括：用于AC输入的插头1；被连接至插头1的电源线2；AC输出插座3；AC路径4，该AC路径4由在供电装置100的从输入端Tin到输出端Tout的两个电气通路组成；第一电压传感器5，该第一电压传感器5用于检测输入端Tin处的输入电压；第二电压传感器6，该第二电压传感器6用于检测输出端Tout处的输出电压；双向逆变器，该双向逆变器作为被连接至AC路径4并且能够进行双向电力转换的转换单元7；蓄电池8，该蓄电池8经由转换单元7被连接至AC路径4；AC开关9；和控制单元10。转换单元7的操作由控制单元10来控制。要注意，DC/DC转换器可以设置在转换单元7与蓄电池8之间，但是为了简化的目的在此处并未示出。
另外，例如，在AC路径4中的一个上，熔丝11和电流传感器12设置在输入侧，并且熔丝13设置在输出侧。而且，电流传感器14设置在将转换单元7和AC路径4连接在一起的两个电气通路中的一个电气通路上。将来自电压传感器5、6的输出和来自电流传感器12、14的检测输出发送至控制单元10。要注意，当将电力从蓄电池8供应到负载时，熔丝13和电流传感器14分别用于过流保护和电流检测。
AC开关9***在AC路径4中的一个上，位于转换单元7被连接至AC路径4的点P与输入端Tin之间。AC开关9包括待电磁驱动的继电器触点91和并联连接至继电器触点91的双向半导体开关90。半导体开关90由具有平行二极管d1、d2并且在彼此相对的方向上串联连接的一对半导体开关元件Q1、Q2组成。要注意，AC开关9可以设置在AC路径4中的另一个上或者可以设置在AC路径4中的两个上。
半导体开关元件Q1、Q2例如是IGBT(绝缘栅双极晶体管)，并且平行二极管d1、d2极性彼此相反地分别连接至半导体开关元件Q1、Q2。要注意，半导体开关元件Q1、Q2可以是具有作为本体二极管的平行二极管d1、d2的MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)。
继电器触点91和半导体开关元件Q1、Q2由控制单元10来控制。
控制单元10包括例如计算机，并且通过计算机执行软件(计算机程序)来实现必要的控制功能。软件存储在控制单元10的存储装置(未示出)中。要注意，可以由仅仅由不包括计算机的硬件形成的电路来配置控制单元10。
要注意，可以从输入电压或者蓄电池8获得供电装置100中需要的控制供电电压。
此处，作为参考，将对继电器触点91和半导体开关元件Q1、Q2进行比较。关于操作时间，从激励继电器线圈到继电器触点91中的接触操作为止的时间为几毫秒到几十毫秒，因此，操作比半导体开关元件Q1、Q2的操作慢。半导体开关元件Q1、Q2的操作时间仅仅是几微秒。
关于电阻(ON电阻)，继电器触点91的电阻低至几毫欧姆，而半导体开关元件Q1、Q2的电阻高达几十毫欧姆至几百毫欧姆。
<<供电装置的基本操作>>
在供电装置100中，例如，插头1被连接至商业电源的插座15，并且作为负载的电气设备(未示出)被连接至AC输出插座3。要注意，除了商业电源的插座之外，还可以使用提供给电力调节器进行光伏发电的自主输出插座。
通常，控制单元10执行“电流传导模式”，在该“电流传导模式”下，将从外部插座15输入的电压直接输出至AC输出插座3。此时，继电器触点91被闭合并且半导体开关90被开路。另外，控制单元10通过使用转换单元7来执行从AC到DC的电力转换以对蓄电池8进行充电。
在将电力从蓄电池8供应到负载的情况下，控制单元10使AC开关9开路。另外，控制单元10使转换单元7执行从DC到AC的电力转换以执行“蓄电池放电模式”，在该“蓄电池放电模式”下，将从蓄电池8释放的电力供应到负载。
蓄电池8在以下情况下被放电以供应电力：
(#1)商业电源等停电(或者停止发电)或者从插座15抽出插头1的情况，以及
(#2)希望通过对操纵开关(未示出)进行操纵在不依赖来自插座15的输出的情况下从蓄电池8供应电力的情况。
<<供电装置的开关控制(正常)>>
接下来，将详细描述控制单元10执行的正常开关控制。
图2是示出了在各个部分处的电压信号等、以及模式转移的示意图。在图2中，从上面起，示出了输入电压、继电器驱动信号(H电平：被驱动)、继电器触点(H电平：被闭合)、半导体开关(H电平：被闭合)、转换单元输出(H电平：在AC输出操作期间)、供应到负载的电压。
在图2中，输入电压和供应到负载的电压具有50Hz或者60Hz的频率的AC正弦波形。
为了执行从电流传导模式到蓄电池放电模式的转变，首先，在作为输入电压的过零点的时间T1，控制单元10控制半导体开关90(半导体开关元件Q1、Q2)以使其闭合并且控制继电器触点91以使其开路。
半导体开关90具有较快的响应速度(例如，几微秒)，因此，能被立即闭合。由于立即闭合了半导体开关90，供应到负载的电压的扰动不会发生。随后，在继电器触点91被开路的时间T2，由于继电器触点91的接触因为半导体开关90的闭合而彼此短路，所以不会发生电弧并且继电器触点91不会受到压力。要注意，从T1到T2的时段等于或者短于输入电压的频率的半周期。
在作为下一个最接近的过零点的时间T3处在时间T1闭合的半导体开关90被开路。在开路的同时，转换单元7的输出上升，因此，电流传导模式顺利地转变到蓄电池放电模式，以便不会中断供应到负载的电压。在时间T3处被开路的半导体开关90在这个阶段已经完成了其作用。
最后，电流流过半导体开关90的时段是半周期，因此，可以降低半导体开关90所需的电流传导能力。电流传导能力越低，半导体开关的成本就越低。因此，如果可以降低电流传导能力，则可以使用成本比较低的半导体开关90。
接下来，为了执行从蓄电池放电模式到电流传导模式的转变，首先，在作为输入电压的过零点的时间T4，控制单元10控制半导体开关90(半导体开关元件Q1、Q2)以使其闭合并且控制继电器触点91以使其闭合。同时，控制单元10停止转换单元7的输出并且转变到电流转到模式。
半导体开关90具有较快的响应速度(例如，几微秒)，因此，能被立即被闭合。由于立即闭合了半导体开关90，所以减小了侵入电流的峰值，并且，另外，由于电流流过半导体开关90，继电器触点91不会受到压力。另外，供应到负载的电压的扰动(瞬时停电或者电压变化)不会发生。随后，在闭合继电器触点91的时间T5处，由于继电器触点91的接触因为半导体开关90的闭合而彼此短路，所以继电器触点91不会受到压力。要注意，从T4到T5的时段等于或者短于输入电压的频率的半周期。
在作为下一个最接近的过零点的时间T6处在时间T4闭合的半导体开关90被开路。在时间T6处被开路的半导体开关90在这个阶段已经完成了其作用。
最后，电流流过半导体开关90的时段是半周期，因此，可以降低半导体开关90所需的电流传导能力。电流传导能力越低，半导体开关的成本就越低。因此，如果可以降低电流传导能力，则可以使用成本比较低的半导体开关90。
如上所述，在输入电压存在的条件下从电流传导模式转变到蓄电池放电模式的情况下，AC开关9通过控制单元10所进行的控制来执行“OFF序列”，在该“OFF序列”中，依次执行使半导体开关90闭合、使继电器触点91开路、然后使半导体开关开路。另一方面，在输入电压存在的条件下从蓄电池放电模式转变到电流传导模式的情况下，AC开关9通过控制单元10所进行的控制来执行“ON序列”，在该“ON序列”中，依次进行使半导体开关90闭合、使继电器触点91闭合、然后使半导体开关开路。
执行上述开关控制能够增强AC开关9的继电器触点的耐久性。
另外，由于在过零点处电气通路被开路和闭合，还可以抑制导通电流浪涌和关断电流浪涌的发生。
<<熔丝烧断检测>>
接下来，将描述熔丝烧断检测。在图1中，在电流传导模式下，当过量电流在例如在被连接至AC输出插座3的负载上已经发生了短路故障的这种情况下流动时，熔丝11、13被烧断以保护电路和电线。在蓄电池放电模式下，当过量电流流动时，熔丝13被烧断以保护电路和电线。
图3是示出了在例如熔丝11被烧断时的电流变化的示例的波形图。在图3中，在正常状态下，电流在允许范围内流动。当诸如短路故障的异常发生时，电流的绝对值超过阈值Ith。例如，控制单元10以20kHz对来自电流传感器12(图1)的检测输出进行采样。如果电流的频率是50Hz，则每波长(20kHz/50Hz)执行400次采样。
例如，在时间t1，第一次观测到超过阈值，之后，间歇地持续超过阈值。然后，在时间t2，控制单元10确定超过阈值的电流已经在预定时段(t2至t1)期间流动。然后，如果电流在时间t3变成零，则控制单元10可以基于过量电流已经流动的“过程”和电流已经变成零的“结果”，来检测到熔丝11被烧断。以这种方式，可以通过使用一个电流传感器12测量电流来检测熔丝11(13)的烧断。在蓄电池放电模式的情况下，可以通过使用一个电流传感器14测量电流来检测熔丝13的烧断。
<<供电装置的开关控制(特定条件)>>
接下来，将详细描述控制单元10在特定条件下执行的开关控制。特定条件是如下情况：第一次启动电流传导模式的情况和在电流传导模式下在负载上已经发生短路故障等的情况。
图4是包括在特定条件下控制AC开关9的开关控制的流程图的示例。在图4中，当开始过程时，控制单元10确定是否是第一次启动电流传导模式(步骤S1)。可以根据存储在控制单元10中的标记识别是否是第一次启动电流传导模式。当停止对供电装置100操作时，重新设置标记。此处，在第一次启动的情况下，控制单元10在避免上述ON序列的同时仅仅闭合继电器触点91(步骤S2)。也就是说，半导体开关90不被闭合。随后，控制单元10通过上述确定方式来确定熔丝11或者13(在下文中，简称为熔丝11)是否被烧断(步骤S3)。
如果在步骤S3中确定熔丝11被烧断，则目前的状态是所谓的短路闭合状态，因此，控制单元10使继电器触点91开路(步骤S10)，然后，过程结束。结果，即时执行了短路闭合，半导体开关90也不会被闭合，而是受到了保护。继电器触点91可以在短时间内在某种程度上承受过量电流直到熔丝11被烧断为止。
另一方面，如果在步骤S3中确定熔丝11未被烧断，则目前的状态正常，因此，控制单元10执行电流传导模式(步骤S5)。在执行电流传导模式之后，控制单元10在连续执行电流传导模式(重复步骤S5、S6)的同时监测电压异常是否已经发生(步骤S6)。如果在步骤S6中电压异常(降低)已经发生，则控制单元10基于来自电流传感器12的检测信号来确定电流是否过量(例如，在假设短路的情况下等于或者大于阈值)(步骤S7)。
如果电流过量，则存在负载短路故障已经发生的可能性，因此，控制单元10避免OFF序列并且保持继电器触点91闭合(步骤S8)。因此，半导体开关90不被闭合。由于过量电流，熔丝11被烧断(步骤S9)，并且在检测到烧断之后，控制单元10使继电器触点91开路(步骤S10)，然后，过程结束。结果，即时在电流传导模式下已经发生了短路故障，半导体开关90也不会被闭合，而是受到了保护。继电器触点91可以在短时间内在某种程度上承受过量电流直到熔丝11被烧断为止。
如果在步骤S7中确定电流不是过量的，则通常假设停电。在这种情况下，控制单元10执行OFF序列(步骤S11)并且执行蓄电池放电模式(步骤S12)。其后，等待电力恢复(步骤S13)，并且如果电力恢复，则控制单元10返回步骤S1以确定是否是第一次启动电流传导模式。此处，标记指示1(已经完成第一次启动)，因此，控制单元10执行ON序列(步骤S4)。其后，将以相同的方式来执行步骤S5的操作。
如上面详细描述的，在供电装置100中，当第一次启动电流传导模式时，控制单元10在保持半导体开关90开路的同时仅仅闭合继电器触点91。因此，当过量电流在例如被连接至输出端Tout的负载短路的情况下流动时，在没有电流流过半导体开关90的同时仅仅使继电器触点91传导过量电流。另外，而且，当在电流传导模式下检测到过量电流时，控制单元10在保持半导体开关90开路的同时仅仅保持继电器触点91闭合。因此，当在电流传导模式下已经发生了短路故障等时，在没有电流流过半导体开关90的同时使继电器触点91传导过量电流。以这种方式，防止过量电流流过半导体开关90，从而可以防止半导体开关90发生故障。
因此，作为例外，避免了在第一次启动正常模式的时候执行ON序列，并且避免了在诸如短路电流的过量电流在正常模式下流动时在正常操作中执行OFF序列，从而降低输入电压，因此，可以保护半导体开关90。在正常操作中，另一方面，可以通过执行ON序列或者OFF序列来抑制继电器触点91的功耗。
另外，熔丝11设置在AC路径4上。因此，由于熔丝11被过量电流烧断，可以将过量电流流过继电器触点91的时段缩短为很短的时间。
另外，控制单元10基于在由电流传感器12检测到的电流达到异常阈值之后最终未检测到电流的现象来确定熔丝被烧断。在这种情况下，熔丝11的烧断是根据过程和结果得到的，从而可以由一个电流传感器12检测到。本文所使用的异常阈值对应于在预定时段期间超过正常情况的最大电流的电流持续被检测到的情况。因此，可以根据电流和时间来执行根据熔丝烧断的时限特性的检测。
要注意，如果继电器触点91具有足够的电流中断能力，则在没有熔丝11的情况下还可以将继电器触点91用作断路器。
要注意，本文所公开的实施例在所有方面仅仅是说明性的并且不应该被认为是限制性的。本发明的范围由权利要求书的范围限定，并且旨在包括与权利要求书的范围等同的意思以及范围内的所有修改。
另一方面，上述实施例和附图中的所有元件可以被当作本发明。
参考符号列表
1 插头
2 电源线
3 AC输出插座
4 AC路径
5 第一电压传感器
6 第二电压传感器
7 转换单元
8 蓄电池
9 AC开关
10 控制单元
11、13 熔丝
12、14 电流传感器
15 插座
90 半导体开关
91 继电器触点
100 供电装置
d1、d2 平行二极管
P 连接点
Q1、Q2 半导体开关元件
Tin 输入端
Tout 输出端

Claims (7)

1.一种供电装置，其包括：
在所述供电装置中从输入端到输出端的AC路径；
电流传感器，所述电流传感器被配置为检测流过所述AC路径的电流；
转换单元，所述转换单元被连接至所述AC路径并且能够进行双向电力转换；
蓄电池，所述蓄电池经由所述转换单元被连接至所述AC路径；
AC开关，所述AC开关被设置在所述转换单元被连接至所述AC路径的点与所述输入端之间，所述AC开关包括继电器触点和被并联连接于所述继电器触点的半导体开关；以及
控制单元，所述控制单元被配置为控制所述转换单元和所述AC开关，从而具有电流传导模式和蓄电池放电模式，在所述电流传导模式中，将电力从所述输入端通过所述AC路径和被闭合的所述AC开关供应至到达所述输出端，并且因此将电力供应到被连接至所述输出端的负载，在所述蓄电池放电模式中，所述AC开关被开路并且经由所述转换单元将电力从所述蓄电池供应到所述负载，
其中，
当第一次启动所述电流传导模式时，并且当所述电流传感器在所述电流传导模式期间检测到过量电流时，所述控制单元在保持所述半导体开关开路的同时仅仅闭合所述继电器触点。
2.根据权利要求1所述的供电装置，其中，
作为正常操作，
在从所述电流传导模式转变到所述蓄电池放电模式时，所述控制单元执行OFF序列，在所述OFF序列中，依次执行所述半导体开关的闭合、所述继电器触点的开路、以及然后所述半导体开关的开路，并且
在从所述蓄电池放电模式转变到所述电流传导模式时，所述控制单元执行ON序列，在所述ON序列中，依次执行所述半导体开关的闭合、所述继电器触点的闭合、以及然后所述半导体开关的开路，以及
作为例外，
当第一次启动所述电流传导模式时，所述控制单元在避免所述ON序列的同时仅仅闭合所述继电器触点，并且当所述电流传感器在所述电流传导模式期间检测到过量电流时，所述控制单元在避免所述OFF序列的同时仅仅闭合所述继电器触点。
3.根据权利要求1或者2所述的供电装置，进一步包括：
熔丝，所述熔丝被设置在所述AC路径上并且将在所述电流传感器检测到过量电流之后被烧断。
4.根据权利要求3所述的供电装置，其中，
所述控制单元基于在由所述电流传感器检测到的所述电流达到异常阈值之后最终未检测到所述电流的现象，来确定所述熔丝被烧断。
5.根据权利要求4所述的供电装置，其中，
所述异常阈值对应于超过正常情况的最大电流的电流在预定时段期间持续被检测到的情形。
6.一种供电装置的开关控制方法，所述供电装置包括：
在所述供电装置中从输入端到输出端的AC路径；
电流传感器，所述电流传感器被配置为检测流过所述AC路径的电流；
转换单元，所述转换单元被连接至所述AC路径并且能够进行双向电力转换；
蓄电池，所述蓄电池经由所述转换单元被连接至所述AC路径；
AC开关，所述AC开关被设置在所述转换单元被连接至所述AC路径的点与所述输入端之间，所述AC开关包括继电器触点和被并联连接于所述继电器触点的半导体开关；以及
控制单元，所述控制单元被配置为控制所述转换单元和所述AC开关，所述开关控制方法由所述控制单元来执行，
其中，
所述控制单元执行电流传导模式和蓄电池放电模式，在所述电流传导模式中，将电力从所述输入端通过所述AC路径和被闭合的所述AC开关供应至到达所述输出端，并且因此将电力供应到被连接至所述输出端的负载，在所述蓄电池放电模式中，所述AC开关被开路并且经由所述转换单元将电力从所述蓄电池供应到所述负载，以及
当第一次启动所述电流传导模式时，并且当所述电流传感器在所述电流传导模式期间检测到过量电流时，所述控制单元在保持所述半导体开关开路的同时仅仅闭合所述继电器触点。
7.一种供电装置，其包括：
在所述供电装置中从输入端到输出端的AC路径；
电流传感器，所述电流传感器被配置为检测流过所述AC路径的电流；
转换单元，所述转换单元被连接至所述AC路径并且能够进行双向电力转换；
蓄电池，所述蓄电池经由所述转换单元被连接至所述AC路径；
AC开关，所述AC开关被设置在所述转换单元被连接至所述AC路径的点与所述输入端之间，所述AC开关包括继电器触点和被并联连接于所述继电器触点的半导体开关；以及
控制单元，所述控制单元被配置为控制所述转换单元和所述AC开关，从而具有电流传导模式和蓄电池放电模式，在所述电流传导模式中，将电力从所述输入端通过所述AC路径和被闭合的所述AC开关供应至到达所述输出端，并且因此将电力供应到被连接至所述输出端的负载，在所述蓄电池放电模式中，所述AC开关被开路并且经由所述转换单元将电力从所述蓄电池供应到所述负载，
其中，
将依次执行所述半导体开关的闭合、所述继电器触点的开路、以及然后所述半导体开关的开路的操作定义为OFF序列，并且将依次执行所述半导体开关的闭合、所述继电器触点的闭合、以及然后所述半导体开关的开路的操作定义为ON序列，以及
在操作所述AC开关中，
(a)当第一次启动所述电流传导模式时，所述控制单元在避免所述ON序列的同时仅仅闭合所述继电器触点，
(b)当在所述电流传导模式期间由所述电流传感器所检测到的电流没有异常的状态下转变到所述蓄电池放电模式时，所述控制单元执行所述OFF序列，
(c)当在所述电流传导模式期间所述电流传感器检测到过量电流时，所述控制单元在避免所述OFF序列的同时仅仅闭合所述继电器触点，以及
(d)当从所述蓄电池放电模式转变到所述电流传导模式时，所述控制单元执行所述ON序列。
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