固态自动转换开关及其操作方法与流程

本公开涉及电路系统，更具体地，涉及一种固态自动转换开关及其操作方法。

背景技术：

1、自动转换开关(ats)设备是用于将一个或几个负载电路从一个供电电源自动转换至另一个供电电源从而向负载持续供电的电器。

2、固态ats(ssats)在当前选通电源中是通过半导体器件(如图1中的scr(晶闸管)1)代替机械开关实现当前选通电源的快速分合转换，但在以下几种情况，会导致scr需要承载较大的冲击电流：(1)当负载含有比较大的感性成分(比如建筑行业中的电机负载)，那么启动时的冲击电流可能达到10倍的额定电流(ie)；(2)若负载主体是电机，那么电机的过载保护需要数十毫秒(ms)才能让过载继电器脱扣，这些过载电流需要流过scr；(3)当负载侧发生短路故障，5～10ms的几十千安(ka)的短路电流会流经scr；以及4)标准要求的短时耐受电流(icw)会流过scr。这些情况都会导致只是为了扛住短时的冲击电流，而要选择本身具有过大的额定电流的scr，其远超过系统需要的额定电流值，进一步导致元器件的价格成倍上升。

3、因此，为了抑制上述几种过流或者冲击电流，本公开提供了一种设置有一条快速响应的机械开关支路的ats，其在传统的ats中设置旁路来承载过载电流或冲击电流，从而使scr不过流过较大的冲击电流，进一步大大降低scr上的抗过流要求，即，大大降低了scr的额定值，成本明显降低。

技术实现思路

1、本公开涉及一种能够抑制冲击电流的固态自动转换开关及其操作方法。

2、根据本公开的一方面，提供了一种固态自动转换开关(ats)，其中该ats包括第一电源和第二电源、第一快速执行模块和第二快速执行模块、第一固态开关和第二固态开关以及控制模块，其特征在于：第一快速执行模块与第一固态开关并联连接，第二快速执行模块与第二固态开关并联连接，第一固态开关具有与第一电源连接的端口，第二固态开关具有与第二电源连接的端口，其中，控制模块被配置为：在第一电源被选通作为当前选通电源的情况下，当第一电源的电流的大小大于第一阈值时，控制第一快速执行模块快速闭合，并且当第一电源的电流的大小不大于第二阈值时，控制第一快速执行模块快速断开；在第二电源被选通作为当前选通电源的情况下，当第二电源的电流的大小大于第一阈值时，控制第二快速执行模块快速闭合，并且当第二电源的电流的大小不大于第二阈值时，控制第二快速执行模块快速断开本公开的实施例提出了一种固态自动转换开关及其高效操作方法。

3、可选地，所述ats还包括：其中，第二阈值等于或小于第一阈值。

4、可选地，所述ats还包括：第一检测模块，用于在第一电源被选通时检测第一电源的电流的大小，并将检测结果发送到控制模块；第二检测模块，用于在第二电源被选通时检测第二电源的电流的大小，并将检测结果发送到控制模块。

5、可选地，所述ats还包括：其中，第一检测模块和第二检测模块包括电流互感器或霍尔传感器。

6、可选地，所述ats还包括：其中，控制模块还被配置为：从第一检测模块接收检测结果，当所述检测结果大于第一阈值时，触发第一快速执行模块快速闭合，当所述检测结果不大于第二阈值时，触发第一快速执行模块快速断开；以及从第二检测模块接收检测结果，当所述检测结果大于第一阈值时，触发第二快速执行模块快速闭合，当所述检测结果不大于第二阈值时，触发第二快速执行模块快速断开。

7、可选地，所述ats还包括：其中，控制模块包括用于将检测结果与第一阈值和第二阈值进行比较的比较电路、用于触发第一快速执行模块或第二快速执行模块的触发电路，其中，比较电路包括比较器或者放大器或者含有比较算法的微处理器或微控制器，其中，触发电路包括触发器。

8、可选地，所述ats还包括：其中，第一快速执行模块和第二快速执行模块包括继电器、接触器或机械开关。

9、可选地，所述ats还包括：其中，第一固态开关和第二固态开关包括晶闸管(scr)或绝缘栅双极晶体管(igbt)。

10、根据本公开的另一方面，提供了一种用于固态自动转换开关(ats)的操作方法，所述ats包括第一电源和第二电源、第一快速执行模块和第二快速执行模块、第一固态开关和第二固态开关以及控制模块，其中，第一快速执行模块与第一固态开关并联连接，第二快速执行模块与第二固态开关并联连接，第一固态开关具有与第一电源连接的端口，第二固态开关具有与第二电源连接的端口，所述操作方法包括：由控制模块在第一电源被选通作为当前选通电源的情况下，当第一电源的电流的大小大于第一阈值时，控制第一快速执行模块快速闭合，并且当第一电源的电流的大小不大于第二阈值时，控制第一快速执行模块快速断开；由控制模块在第二电源被选通作为当前选通电源的情况下，当第二电源的电流的大小大于第一阈值时，控制第二快速执行模块快速闭合，并且第二电源的电流的大小不大于第二阈值时，控制第二快速执行模块快速断开。

11、可选地，所述操作方法还包括：其中，第二阈值等于或小于第一阈值。

12、可选地，所述操作方法还包括：其中，所述ast还包括第一检测模块和第二检测模块，所述操作方法还包括由第一检测模块在第一电源被选通时检测第一电源的电流的大小，并将检测结果发送到控制模块；由第二检测模块在第二电源被选通时检测第二电源的电流的大小，并将检测结果发送到控制模块。

13、可选地，所述操作方法还包括：其中，第一检测模块和第二检测模块包括电流互感器或霍尔传感器。

14、可选地，所述操作方法还包括：还包括：由控制模块从第一检测模块接收检测结果，当所述检测结果大于第一阈值时，触发第一快速执行模块快速闭合，当所述检测结果不大于第二阈值时，触发第一快速执行模块快速断开；以及由控制模块从第二检测模块接收检测结果，当所述检测结果大于第一阈值时，触发第二快速执行模块快速闭合，当所述检测结果不大于第二阈值时，触发第二快速执行模块快速断开。

15、可选地，所述操作方法还包括：其中，控制模块包括用于将检测结果与第一阈值和第二阈值进行比较的比较电路、用于触发第一快速执行模块或第二快速执行模块的触发电路，其中，比较电路包括比较器或者放大器或者含有比较算法的微处理器或微控制器，其中，触发电路包括触发器。

16、可选地，所述操作方法还包括：其中，第一快速执行模块和第二快速执行模块包括继电器、接触器或机械开关。

17、可选地，所述操作方法还包括：其中，第一固态开关和第二固态开关包括晶闸管(scr)或绝缘栅双极晶体管(igbt)。

18、根据本公开的实施例，为了抑制过流或者冲击电流，提供了一种设置有一条快速响应的机械旁路的ats，从而通过旁路承载过载电流或冲击电流，使scr不过流过较大的冲击电流，进一步大大降低scr上的抗过流要求，即，器件要求和成本明显降低。

技术特征：

1.一种固态自动转换开关(ats)，其中该ats包括第一电源和第二电源、第一快速执行模块和第二快速执行模块、第一固态开关和第二固态开关以及控制模块，其特征在于：

2.如权利要求1所述的ats，其中，第二阈值等于或小于第一阈值。

3.如权利要求1所述的ats，还包括，

4.如权利要求3所述的ats，其中，第一检测模块和第二检测模块包括电流互感器或霍尔传感器。

5.如权利要求3所述的ats，其中，控制模块还被配置为：

6.如权利要求5所述的ats，其中，控制模块包括用于将检测结果与第一阈值和第二阈值进行比较的比较电路、用于触发第一快速执行模块或第二快速执行模块的触发电路，

7.如权利要求1所述的ats，其中，第一快速执行模块和第二快速执行模块包括继电器、接触器或机械开关。

8.如权利要求1所述的ats，其中，第一固态开关和第二固态开关包括晶闸管(scr)或绝缘栅双极晶体管(igbt)。

9.一种用于固态自动转换开关(ats)的操作方法，所述ats包括第一电源和第二电源、第一快速执行模块和第二快速执行模块、第一固态开关和第二固态开关以及控制模块，其中，第一快速执行模块与第一固态开关并联连接，第二快速执行模块与第二固态开关并联连接，第一固态开关具有与第一电源连接的端口，第二固态开关具有与第二电源连接的端口，所述操作方法包括：

10.如权利要求9所述的操作方法，其中，第二阈值等于或小于第一阈值。

11.如权利要求9所述的操作方法，其中，所述ast还包括第一检测模块和第二检测模块，所述操作方法还包括由第一检测模块在第一电源被选通时检测第一电源的电流的大小，并将检测结果发送到控制模块；由第二检测模块在第二电源被选通时检测第二电源的电流的大小，并将检测结果发送到控制模块。

12.如权利要求11所述的操作方法，其中，第一检测模块和第二检测模块包括电流互感器或霍尔传感器。

13.如权利要求11所述的操作方法，还包括：

14.如权利要求13所述的操作方法，其中，控制模块包括用于将检测结果与第一阈值和第二阈值进行比较的比较电路、用于触发第一快速执行模块或第二快速执行模块的触发电路，

15.如权利要求9所述的操作方法，其中，第一快速执行模块和第二快速执行模块包括继电器、接触器或机械开关。

16.如权利要求9所述的操作方法，其中，第一固态开关和第二固态开关包括晶闸管(scr)或绝缘栅双极晶体管(igbt)。

技术总结
本公开涉及一种能够抑制冲击电流的固态自动转换开关及其操作方法。所述固态自动转换开关(ATS)包括第一电源和第二电源、第一快速执行模块和第二快速执行模块、第一固态开关和第二固态开关以及控制模块，其中，控制模块被配置为：在第一电源被选通作为当前选通电源的情况下，当第一电源的电流的大小大于第一阈值时，控制第一快速执行模块快速闭合，并且当第一电源的电流的大小不大于第二阈值时，控制第一快速执行模块快速断开；在第二电源被选通作为当前选通电源的情况下，当第二电源的电流的大小大于第一阈值时，控制第二快速执行模块快速闭合，并且当第二电源的电流的大小不大于第二阈值时，控制第二快速执行模块快速断开。

技术研发人员：陈加敏,赵海军,石莹,陈晓航,张昆鹏,杨青,宋杨峰,董济华,李玉霞,闫松雪,双兵
受保护的技术使用者：施耐德电器工业公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22