专利名称：一种基于晶闸管强迫换流的双路电源切换装置的制作方法
技术领域：
本发明专利涉及一种电力设备，具体是指一种基于晶间管器强迫换流控制方法用 于供电系统的双路电源快速切换的电力设备。
背景技术：
随着信息化技术的发展，现代社会对供电质量的要求日益提高，高质量电力供应 已成为现代社会生产、生活得以顺利进行、稳定发展的基本条件基于微机控制、变频调速驱 动的生产线，基于网络化的金融体系等这些现代社会典型用电系统，即便是短暂的供电中 断或其他电能质量问题，便可造成难以估量的经济损失。然而，由于设备因素、管理因素及 难于抗拒的自然因素，供电中断、电压暂降等其他电能质量问题仍然严重威胁着高质量供 电。美国电科院的统计表明美国每年因电能质量问题造成的经济损失在150亿到240亿 美元之间。我国经济发展随着国民生产、生活水平不断提高，新型自动化生产线、网络化服 务系统的引进和采用，用户对电力供应的质量问题越来越关注。电力供应已从过去的数量 进入讲求质量阶段和效益的新阶段。电能质量已成为引进资本、发展产业的制约因素。随 着我国WTO的加盟，中国生产加工业的发展，国民生产、生活更趋于国际化，供电质量也将 趋于国际化标准。因此，我国高质量供电技术的研究与相应的产品开发与应用更具有紧迫 性和挑战性。电能质量问题的解决通常与电网规划与运行、设备的电能质量问题承受能力、电 能质量调节措施等有关。人们在这些方面开展了许多卓有成效的工作。双路供电已成为较 为重要的工业企业、市政、商贸、楼宇等电力用户的普遍供电方式。当一路电源发生故障时， 另一路投入运行，提高供电的可靠性。目前双路供电切换主要采用基于机械开关的备自投 方式，机械开关存在投切过程延时大，灵活性差的问题，切换时间至少在1秒钟以上，无法 保证敏感负荷的连续供电，不能充分发挥双路供电的作用。晶间管投切方式是近年来逐步 受到重视的快速切换方式。晶闸管具有功率处理能力强，造价低的特点。但晶闸管属于半 控器件，为避免两路电源之间形成环流，必须等待故障路电源对应的晶闸管电流自然过零 关断后，才可投入正常路电源。大大延长了切换时间，典型值达20ms以上，许多敏感负荷的 供电连续性也无法保证。
发明内容
本发明的发明目的是公开一种基于晶闸管器件强迫换流控制方法的用于供电系 统的双路电源快速切换的电力设备。实现本发明的主电路技术方案如下包括检测单元、计算和判断检测单元、触发单 元与工作电源，关键是主切换电路分别与检测单元和触发单元连接，主切换电路还与主电 源、备用电源和负载连接。所述的主切换电路由主电源晶闸管模块TP和备用电源侧晶闸管模块TA串联，上 述的主电源晶闸管模块TP和备用电源侧晶闸管模块TA均由三个晶闸管单元并联构成，相应地连接主电源的三相和备用电源的三相，上述的每一晶闸管单元由一对反并联晶闸管构 成，负载与主电源晶闸管模块TP和备用电源侧晶闸管模块TA连接。所述的旁路机械开关Pb和Ab分别与晶闸管模块TP和TA并联。所述的隔离开关Mlp和M2p与主电源晶闸管模块TP两端连接，隔离开关Mla和 M2a与备用电源侧晶闸管模块TA两端连接，且隔离开关M2p与隔离开关M2a连接。所述的晶闸管的电流为负载的额定电流的2 3倍，电压为额定电压的两倍。本发明具有结构简单、可靠性高、损耗小，造价低等特点，结合控制装置和辅助电 路构成切换装置。虽然切换过程中仍有暂降存在，但时间限制在IOms以下，对已知的敏感 负荷不会造成影响。当然，对于双路电源同时发生有危害暂降或供电中断时，无法保证对负 荷的连续供电。对单回供电可靠性为99. 9%的供电系统，可提升到99. 9999%，对单回供电 每年平均出现10次有危害的暂降，可减少到3年发生一次。因而，本发明的推广应用将给 供电系统的可靠性、电能质量及供用电环境的改善带来积极变化。
图1为本发明的整体原理框图。图2为图1中的主切换电路的原理图。
具体实施例方式请参见图1 图2，本发明的具体实施例如下包括检测单元1、计算和判断检测单 元2、触发单元3与工作电源4，关键是主切换电路5分别与检测单元1和触发单元3连接， 主切换电路5还与主电源6、备用电源7和负载8连接；上述的检测单元1、计算和判断检测 单元2、触发单元3和工作电源4为已有技术，检测单元1对主电源abc三相电压瞬时值进 行dq变换，经低通滤波器滤除非直流分量，然后将信号传输给计算和判断检测单元2，通过 平方和及均方运算将变换得到主电源6的dq坐标对应的电压值Vdq，将Vdq与敏感负载8的 电压暂降承受限值进行比较，如果Vdq大于负载8的承受限值，那么敏感负载8可以正常运 行，电压检测单元1不发送切换指令；如果Vdq小于负载8的承受限制，且备用电源正常时， 电压检测单元1应该立即发送指令，实行投切操作，由电压质量良好的备用电源给敏感负 载8供电；上述的主切换电路5由主电源晶闸管模块TP和备用电源侧晶闸管模块TA串联， 上述的主电源晶闸管模块TP和备用电源侧晶闸管模块TA均由三个晶闸管单元并联构成， 相应地连接主电源6的三相和备用电源7的三相，上述的每一晶闸管单元由一对反并联晶 闸管构成，负载8与主电源晶闸管模块TP和备用电源侧晶闸管模块TA连接；上述的主切换 电路5控制信号首先封锁晶闸管模块TP的门极控制信号，根据晶闸管PP/PN的端电压Eps 极性，触发备用电源侧晶闸管AP或AN，如果Eps大于零，说明电流是由电源流向负载8，流 经晶闸管PP，此时触发晶闸管AP，触发晶闸管AP后，若备用电源电压的瞬时值高于主电源， 那么在主、备用电源共同作用下晶闸管PP上会被施加一个反向电压，强制晶闸管PP中的电 流减小，即意味着缩短了切换时间；当晶闸管PPl中的电流减小到零，主电源被断开时，触 发晶闸管AN，完成负载8的切换过程；如果前述的Eps小于零时，说明电流是由负荷流向电 源，流经晶间管PN，此时触发晶间管AN，触发晶间管AN后，若备用电源电压的瞬时值低于主 电源，那么在主、备用电源共同作用下晶闸管PN上会被施加一个反向电压，强制晶闸管PN中的电流减小，同样缩短了切换时间，并且上述两种情况下当主电源与备用电源瞬时值关 系相反时，不会造成电源环流，通过上述的叙述，实现了本发明对负载8的主电源6与备用 电源7之间的切换，还可在主电源晶闸管模块TP和备用电源侧晶闸管模块TA两端分别并 联旁路机械开关Pb和Ab，当晶闸管模块退出运行时，由旁路机械开关Pb和Ab给负载8供 电，可提高运行可靠性；在主电源晶闸管模块TP和备用电源侧晶闸管模块TA分别设有隔离 开关Mlp、Μ2ρΜ1ρ和Mia、M2a,可将两晶闸管模块TA、TP从主切换电路5中完全隔离出来， 以方便晶闸管的检修、维护和测试；具体实施时，核心器件晶闸管的电流应选为负载8额定 电流的2 3倍，电压为额定电压的两倍，dq变换具有较大的计算量，需要较快的计算速度， 因此本发明中电压暂降检测的实现需采用具有数字信号处理功能的微处理器完成，本发明 对晶间管两侧电压检测精度要求较高，该电压测量单元精度应为0. 1级。
权利要求
一种基于晶闸管强迫换流的双路电源切换装置，包括检测单元(1)、计算和判断检测单元(2)、触发单元(3)与工作电源(4)，其特征在于主切换电路(5)分别与检测单元(1)和触发单元(3)连接，主切换电路(5)还与主电源(6)、备用电源(7)和负载(8)连接。
2.按权利要求1所述的基于晶闸管强迫换流的双路电源切换装置，其特征在于所述的 主切换电路(5)由主电源晶闸管模块TP和备用电源侧晶闸管模块TA串联，上述的主电源 晶闸管模块TP和备用电源侧晶闸管模块TA均由三个晶闸管单元并联构成，相应地连接主 电源(6)的三相和备用电源(7)的三相，上述的每一晶闸管单元由一对反并联晶闸管构成， 负载(8)与主电源晶闸管模块TP和备用电源侧晶闸管模块TA连接。
3.按权利要求2所述的基于晶闸管强迫换流的双路电源切换装置，其特征在于所述的 旁路机械开关Pb和Ab分别与晶闸管模块TP和TA并联。
4.按权利要求2或3所述的基于晶闸管强迫换流的双路电源切换装置，其特征在于所 述的隔离开关Mlp和M2p与主电源晶闸管模块TP两端连接，隔离开关Mla和M2a与备用电 源侧晶闸管模块TA两端连接，且隔离开关M2p与隔离开关M2a连接。
5.按权利要求4所述的基于晶闸管强迫换流的双路电源切换装置，其特征在于所述的 晶闸管的电流为负载(8)的额定电流的2 3倍，电压为额定电压的两倍。
全文摘要
本发明公开了一种基于晶闸管器件强迫换流控制方法的用于供电系统的双路电源快速切换的电力设备。包括检测单元(1)、计算和判断检测单元(2)、触发单元(3)与工作电源(4)，关键是主切换电路(5)分别与检测单元(1)和触发单元(3)连接，主切换电路(5)还与主电源(6)、备用电源(7)和负载(8)连接。本发明结构简单、可靠性高、损耗小，造价低，对已知的敏感负荷不会造成影响，给供电系统的可靠性、电能质量及供用电环境的改善带来积极变化。
文档编号H02J9/04GK101944764SQ20091015781
公开日2011年1月12日 申请日期2009年7月7日 优先权日2009年7月7日
发明者李国栋, 王峤, 韩民晓 申请人:天津市电力公司;华北电力大学