CN200994080Y - 快速双电源切换器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及电力电子领域，快速双电源切换器，涉及触点式双电源互投装置和交流无触点开关，触点式双电源互投装置的触点开关C1和C2分别并联无触点开关K1和K2，并联回路与输出电源串联，触点开关及无触点开关均与控制板相连通，控制板上还连接有电源监视仪表。本实用新型结构简单，将触点式开关并联无触点开关，长期通电工作由触点开关C1或C2负担，无需散热，快速切换则由K1或K2实现，由电源监视仪表及控制板协助执行，既实现了双电源的不间断转换(类似于无缝切换)，又避免了电力电子器件因在线工作而产生的高温高热难题，节省了设备投资，简化了***且环保。
Description
技术领域：
本实用新型涉及电力电子领域，特别是双电源互投装置。
背景技术：
目前，国内外市场上广泛使用的双电源互投装置(业内称之为“ATS”)或是靠机械连锁和电触点动作相结合完成电源投切功能的成品装置(CB级触点为空气开关主触点，PC级为交流接触器类触点)，或是由交流接触器通过连锁控制组成的切换装置，二者大同小异。如“图1”所示，工作中的ATS输入两路电源，两触点总是处于一“通”一“断”的状态，由触点C1或C2的“通”“断”状态决定电源的状态(工作或备用)。与“通”态触点相接的电源为工作电源，与“断”态触点相接的电源为备用电源，当工作电源因故停电时其“通”态触点会自动转为“断”态，而与备用电源相接的触点会自动由“断”态转为“通”态，从而完成备用电源的自动投入工作。但是其存在着转换时间较长的不足，一般为0.5-5S(即500-5000MS)，即工作电源停电后备用电源需要0.5-5S的时间才能代替工作电源的工作，从而使用电设备在0.5-5S的时间段内出现瞬间停电的间隙。对于普通用电设备来说，这样短的停电间隙是可以接受的，而对于计算机类设备、消防监控类设备、智能建筑领域的在线监控类设备或“IT”业的通讯类设备而言，则是不能接受的，因为这些设备的供点间隙不允许超过15MS(个别设备不允许超过20MS)，否则将造成设备重新启动或停止工作。目前针对这种不足采用的措施都是在用电设备前增配在线式工作的UPS(不间断电源)，保证在双电源切换过程中对用电设备不产生供电间隙，不仅设备投资大，还浪费了电源效率(UPS在线工作效率仅为83％左右)，并且对电网产生一定污染(逆变环节产生高次谐波和非正弦量)，同时UPS的损失功率将转化为热量散发在机柜内，容易造成火灾隐患。
国际上曾有资料介绍一种“无缝切换”装置，即两路电源实现零MS切换，也就是“0”转换装置，国内也曾经有过类似产品，但未能成功推广使用。原因在于这种装置是利用两个无触点的电力电子开关器件或模块代替ATS装置中的C1和C2开关，如图2所示，虽然利用两个无触点的电力电子器件的快速反应特性解决了快速转换的问题，但电力电子器件长期在线工作，开关过程中产生大量的热，开关器件的降温和排热成为难以解决的问题，存在火灾隐患，以致引起设备热损坏，且排热降温使设备体积倍增，成本大大提高。因而这种装置不适用于一般的电路中，只在不得已的情况下才被采用，限制了其发展应用。
发明内容：
本实用新型的目的是即克服上述不足问题，提供一种快速双电源切换器，结构简单，既能完成快速转换又不须降温散热，体积小、成本低。
本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案是：快速双电源切换器，涉及触点式双电源互投装置和交流无触点开关，触点式双电源互投装置的触点开关C1和C2分别并联无触点开关K1和K2，并联回路与输出电源串联，触点开关及无触点开关均与控制板相连通，控制板上还连接有电源监视仪表。
所述控制板上连接的电源监视仪表包括输入电源监视仪表和输出电源监视仪表，采用电压变换器、电压互感器或电流变换器。
所述交流无触点开关K1、K2为可控硅模块或IGBT模块或IPM模块类电力电子器件(包括GTR.GTO.P-MOSFET.IGCT等)。
所述控制板采用PLC，单片机、工控机或普通逻辑控制电路。
本实用新型与同类产品相比具有显著的效果：结构简单，将触点式开关并联无触点开关，长期通电工作由触点开关C1或C2负担，无需散热，快速切换则由K1或K2实现，由电源监视仪表及控制板协助执行，即实现了双电源的不间断转换(类似于无缝切换)，又避免了电力电子器件因在线工作而产生的高温高热难题。在避免高温高热的前提下实现双电源的不间断转换，将使双电源十分可靠的供电***省去用电设备终端的不间断电源(UPS)，即节省了设备投资，简化了***，又避免了UPS设备长期在线工作所造成的浪费和所带来的高热隐患，同时也减少了在线逆变所带来的电网污染，实践已证明效果极佳。
附图说明：
图1为现有触点式双电源互投装置电路图。
图2为现有无触点双电源互投装置电路图。
图3为本实用新型的电路示意图。
具体实施方式：
如图3所示的快速双电源切换器，涉及触点式双电源互投装置和交流无触点开关，触点式双电源互投装置的触点开关C1和C2分别并联无触点开关K1和K2，交流无触点开关K1、K2可以采用可控硅模块或IGBT模块或IPM模块类电力电子器件(包括IGCT.GTR.GTO.P-OSFET等)，并联回路与输出电源串联作为总输出，触点开关及无触点开关均与控制板PC相连通，控制板采用PLC，单片机、工控机或普通逻辑控制电路均可，控制板上两路输入电源处连接有输入电源监视仪表A1和A2，输出电源处连接有输出电源监视仪表A3，A1、A2和A3可采用电压变换器、电压互感器或电流变换器。
应用时，当两路输入电源有主备之分时可将快速双电源切换器的两通路设置成主备自动恢复型工作方式，即平时输出主电源，当主电源不正常或消失时自动输出备用电源，而当主电源恢复正常时备用电源自动退出工作；当两路输入电源均为市网电源且无主次之分时，可将快速双电源切换器的两通路设置成不分主次的工作方式，即当备用电源接替工作电源后，不会在工作电源恢复时自动退出工作状态。以1#电源工作2#电源备用为例说明转换过程：正常情况下C1触点处于“通”态而C2处于“断”态，交流无触点开关K1和K2均处于设备导通的关断状态，无电流通过，输出端获得的是1#电源。当1#电源故障时，控制板PC根据输入电源监视仪表A1的停电信号或C1的断开信号迅速触发无触点开关K2，K2在C1刚要断开而C2还尚未接通的瞬间(1-10MS)进入导通状态，瞬间完成对负载供电的接替工作，等到C2由“断”态转为“通”态时(500-5000MS)K2按给定的时间(略大于C2接通的时间)自动截止，长期通电的工作由C2承担。反之，如果2#电源为工作电源而1#电源为备用电源，则在工作电源停电时，在控制板PC的控制下K1在获得输入电源监视仪表A2的停电信号后先于C1进入导通状态，保证备用电源在1-10MS内接替供电工作，等C1由“断”态转为“通”态时K1按预定时间退出工作(截止)。另外输出电源监测仪表A3还监控负载短路，输出端的防短路转换也由PC根据A3的信号完成，即如果工作电源因输出端短路而掉闸，PC会根据监控仪表A3的短路反映限制备用电源的自动投入功能，从而防止将备用电源投入到故障状态输出电路上。
Claims (4)
1、快速双电源切换器，涉及触点式双电源互投装置和交流无触点开关，其特征是：触点式双电源互投装置的触点开关(C1)和(C2)分别并联无触点开关(K1)和(K2)，并联回路与输出电源串联，触点开关及无触点开关均与控制板(PC)相连通，控制板上还连接有电源监视仪表。
2、根据权利要求1所述的快速双电源切换器，其特征是：控制板上连接的电源监视仪表包括输入电源监视仪表(A1、A2)和输出电源监视仪表(A3)，采用电压变换器、电压互感器或电流变换器。
3、根据权利要求1或2所述的快速双电源切换器，其特征是：交流无触点开关(K1、K2)为可控硅模块、IGBT或IGCT模块、IPM模块类电力电子器件。
4、根据权利要求1或2所述的快速双电源切换器，其特征是：控制板(PC)采用PLC，单片机、工控机或普通逻辑控制电路。
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| CN102095907A (zh) * | 2010-12-14 | 2011-06-15 | 广东雅达电子股份有限公司 | 一种可自动切换不同电源的电度表 |
| CN105553081A (zh) * | 2016-03-02 | 2016-05-04 | 宁夏凯晨电气集团有限公司 | 可控硅双电源快速切换方法及装置 |
| CN111987789A (zh) * | 2020-07-31 | 2020-11-24 | 国网福建省电力有限公司 | 一种无缝ats开关及其控制方法 |
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