[发明专利]电源系统的切换装置及切换方法

说明书

本发明涉及电源系统切换装置，该装置用于从多个不同的交流电源向负载供电时切换选择多个电源中任一个向负载供电，尤其涉及一种当向负载供电的电源发生故障时能不停电地将负载切换到其它正常电源的电源系统切换装置及切换方法。

已有技术1

图13表示新电气设备辞典(1989年5月由产业调查会发行)中记载的表示成2线路常用备用切换电路的已有电源系统切换装置。在图13中，1是第1电源系统的第1交流电源，2是第2电源系统的第2交流电源，3是第1机械开关，4是第2机械开关，5是负载。

第1交流电源1正常时，第1开关3接通，第2开关4断开，由第1交流电源1向负载5供电。如果第1交流电源1停电，则不能向负载5继续供电，此时断开第1开关3，之后接通第2开关4，由第2交流电源2经开关4把电加给负载5，从而继续向负载5供电。

但是存在的问题是，由于第1和第2开关是机械开关，因此切换需几十毫秒以上的时间，对负载不可避免地会发生切换停电，给负载带来不利影响。

另外，将开关的操作机构作成弹簧操作可实现高速化，但问题是虽能使断开操作快速，但接通操作不能快速，故整体而言需数周期的切换时间。

已有技术2

图14表示另一已有电源系统切换装置，记载于“15kV、中压静止型切换开关(15kV,Medium Voltage Static Transfer Switch)”(IEEE,1995年，5月/6月)一文中，为了确保电源系统切换时的高速性，该装置将机械开关换成晶闸管开关。在图14中，6是反向并联连接的对一对晶闸管构成的第1晶闸管开关，7是反向并联连接的对晶闸管构成的第2晶闸管开关。

第1交流电源1正常时，不断地向第1晶闸管开关6的对晶闸管提供控制极信号，维持晶闸管开关6的导通状态，同时不对第2晶闸管开关7中的对晶闸管提供控制极信号，使之呈断开状态，这样，第1交流电源1经第1晶闸管开关6向负载供电。

如果第1交流电源1发生停电，则立即停止第1晶闸管开关6中对晶闸管的控制极信号，在流过晶闸管的电流过零的时刻断开第1晶闸管开关6，之后向第2晶闸管开关7中对晶闸管提供控制极信号使之呈导通状态，这样，从第2交流电源2经第2晶闸管开关7向负载5供电。

在使用这种晶闸管开关的情况下，其特征是，可在1/2周期内从第1交流电源1切换到第2交流电源2，因此第1交流电源1停电时，能切换到第2交流电源而不对负载5产生不利影响。

但是，在上述方式中存在的问题是，负载电流始终流过晶闸管，因晶闸管内部损耗而使功率损耗变大，从而增加了功率损耗引起的运行费用。此外，必须对晶闸管进行冷却，故需大的冷却装置，从而增加了尺寸并提高了成本。

综上所述，在已有的这种装置中存在的问题是，在备有机械开关的装置中切换时通断需要花费时间，而在备有晶闸管开关的装置中晶闸管存在功率损耗及发热等。

本发明为了解决上述问题，其目的在于提供一种小型、价廉的电源系统切换装置及切换方法，在电源系统发生故障时能不停电地切换到另一电源系统，且通电中损耗极小，能大幅度地减少运行费用，另外，在2个不同的电源系统的切换中对所用的晶闸管开关，可共同使用一个晶闸管开关实现从一电源系统切换到另一电源系统和其相反的切换。

为实现上述目的，本发明第1方面的电源系统切换装置包含：与第1电源系统串联连接的机械式第1旁路开关，与第2电源系统串联连接的机械式第2旁路开关，与所述第2旁路开关并联连接的半导体开关，与所述第1及第2旁路开关和半导体开关的连接点相连的负载，对所述2个旁路开关及所述半导体开关进行通断控制使得通过所述2个旁路开关的切换动作对所述负载选择所述2个电源系统的某一个加以供电的控制装置，当从第1电源系统切换到第2电源系统时，所述控制装置使第1旁路开关断开并使与第2旁路开关并联连接的半导体开关导通，这样使第1旁路开关中的电流转流入半导体开关，此后使第2旁路开关接通，将负载切换到第2电源系统。