本发明涉及双电源转换领域,具体涉及一种基于固态开关的双电源转换开关。
背景技术:
1、目前,负载无间断的双电源装换方案为自动转换开关(ats)和不间断电源(ups)架构。ats是单纯的机械结构,受制于机械结构固有的缺点,传统的ats切换时间往往大于100ms,对于一些对掉电时间敏感的设备,这个间断时间往往是不能接受的,所以对于此类负载,ats不能独立的完成电源切换的工作,往往需要配合ups以满足负载不间断供电的需求。具体地,ats连接到两个电源,以在两个电源之间切换,并且在切换时,通过配合ups来维持短时切换掉电过程的负载供电。
技术实现思路
1、技术问题
2、基于ats和ups架构,可以实现负载侧的供电连续性,但是存在以下缺点。由于ats切换过程导致ups输入侧掉电,掉电时长可能长达500ms。此外,ats采用机械开关切换电源输出,因此在切换电源时,机械开关可能出现拉弧现象。此外,ats和ups架构无法跟踪两个电源相位差。
3、另一方面,负载侧的供电需要ups内部的电池组来维持。对于100a以上的负载,将会需要较大的电池组。同时,为了维持负载供电的连续性,ups的模块必须长期处于在线状态,电能装换效率相对较低。
4、问题的解决方案
5、根据本公开的一方面,提出了一种双电源转换开关,用于切换第一电源和第二电源以向负载供电,所述双电源转换开关包括:固态开关,第一电源或第二电源经由固态开关连接到负载;和补偿电源模块,第一电源或第二电源经由补偿电源模块连接到负载,其中,在第一电源在向负载供电时出现故障的情况下,通过补偿电源模块使用第二电源向负载供电,其中,当补偿电源模块的输出电流或输出电压满足第一条件后,通过固态开关将第一电源从供电侧断开,并且当补偿电源模块的相位满足第二条件后,通过固态开关使用第二电源向负载供电,并且补偿电源模块停止向负载供电。
6、在一些实施方式中,固态开关包括:第一固态开关,其与第一电源连接,用于将第一电源开关连接到负载;和第二固态开关,其与第二电源连接,用于将第二电源开关连接到负载。
7、在一些实施方式中,固态开关包括单个固态开关。
8、在一些实施方式中,双电源转换开关包括:第一机械开关,第一电源经由第一机械开关和第一固态开关连接到负载和;第二机械开关,第二电源经由第二机械开关和第二固态开关连接到负载,其中,在通过固态开关将第一电源从供电侧断开后,第一机械开关关断,并且第二机械开关导通。
9、在一些实施方式中,双电源转换开关包括第五机械开关,其被配置为连接到第一电源和第二电源的单刀双掷开关,并且用于将第一电源或第二电源连接到负载。
10、在一些实施方式中,所述固态开关包括双向开关阵列,其中,所述双向开关阵列通过晶闸管、绝缘栅双极型晶体管(igbt)或金氧半场效晶体管(mosfet)来形成。
11、在一些实施方式中,所述双向开关阵列包括反向并联的晶闸管或者反向串联的mosfet或igbt管。
12、在一些实施方式中,补偿电源模块包括串联的ac-dc变换器和三相逆变单元。
13、在一些实施方式中,ac-dc变换器包括:第一ac-dc变换器,其连接在第一电源和三相逆变单元之间;和第二ac-dc变换器,其连接在第二电源和三相逆变单元之间,其中,第一ac-dc变换器和第二ac-dc变换器并联连接到三相逆变单元。
14、在一些实施方式中,补偿电源模块包括:第三机械开关,其连接在第一电源和ac-dc变换器之间;和第四机械开关,其连接在第二电源和ac-dc变换器之间,其中,在第一电源向负载供电时,第三机械开关关断,并且第四机械开关导通,以及在第二电源向负载供电时,第三机械开关导通,并且第四机械开关关断。
15、在一些实施方式中,补偿电源模块包括第六机械开关,其被配置为连接到第一电源和第二电源的单刀双掷开关,其中,在第一电源向负载供电时,第六机械开关将第二电源连接到ac-dc变换器,以及在第二电源向负载供电时,第六机械开关将第一电源连接到ac-dc变换器。
16、在一些实施方式中,ac-dc变换器包括高频变压器。
17、在一些实施方式中,ac-dc变换器包括工频变压器。
18、在一些实施方式中,第一条件是补偿电源模块的输出电流达到第一阈值。
19、在一些实施方式中,第一条件是补偿电源模块的输出电压达到第二阈值。
20、在一些实施方式中,第二条件是补偿电源模块的相位与第二电源的相位同步。
21、公开的有益效果
22、与现有的ats和ups架构相比,本发明的双电源转换开关通过使用固态开关和补偿电源模块,可以提供快速转换、零中断、短电压跌落时间等优点,并且不受ats拉弧的影响,而且还能在转换过程中跟踪故障电源的相位。此外,固态开关与ups相比,损耗更低,无需定期更换电池,并且固态开关和供电单元的配置可以避免开关拉弧的影响。
1.一种双电源转换开关,用于切换第一电源和第二电源以向负载供电,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的双电源转换开关,其特征在于,固态开关包括:
3.根据权利要求1所述的双电源转换开关,其特征在于,固态开关包括单个固态开关。
4.根据权利要求2所述的双电源转换开关,其特征在于,双电源转换开关包括:
5.根据权利要求2或3所述的双电源转换开关,其特征在于,双电源转换开关包括第五机械开关,其被配置为连接到第一电源和第二电源的单刀双掷开关,并且用于将第一电源或第二电源连接到负载。
6.根据权利要求1所述的双电源转换开关,其特征在于,所述固态开关包括双向开关阵列,其中,所述双向开关阵列通过晶闸管、mosfet或者igbt来形成。
7.根据权利要求6所述的双电源转换开关,其特征在于,所述双向开关阵列包括反向并联的晶闸管或者反向串联的mosfet或igbt管。
8.根据权利要求1所述的双电源转换开关,其特征在于,补偿电源模块包括串联的ac-dc变换器和三相逆变单元。
9.根据权利要求8所述的双电源转换开关,其特征在于,ac-dc变换器包括:
10.根据权利要求8所述的双电源转换开关,其特征在于,补偿电源模块包括:
11.根据权利要求8所述的双电源转换开关,其特征在于,补偿电源模块包括第六机械开关,其被配置为连接到第一电源和第二电源的单刀双掷开关,
12.根据权利要求8所述的双电源转换开关,其特征在于,ac-dc变换器包括高频变压器。
13.根据权利要求8所述的双电源转换开关,其特征在于,ac-dc变换器包括工频变压器。
14.根据权利要求1所述的双电源转换开关,其特征在于,第一条件是补偿电源模块的输出电流达到第一阈值。
15.根据权利要求1所述的双电源转换开关,其特征在于,第一条件是补偿电源模块的输出电压达到第二阈值。
16.根据权利要求1所述的双电源转换开关,其特征在于,第二条件是补偿电源模块的相位与第二电源的相位同步。