[发明专利]电力装置端备用开关单元

说明书

当电力中断发生时，不间断电源可失去包含可连接到接地的中性线连接的所有电网连接。为了避免失去UPS的电源电路的接地连接，可使用开关单元选择性地将电路的中性导线连接到接地端。开关单元可包括功率继电器、快速开关装置(FSD)和控制器。功率继电器和FSD可串联连接在电路的中性导线与接地端之间。控制器可被配置成：当接地与中性线之间的电压(Vng)高于第一阈值时闭合FSD，当任何电网连接与中性线之间的电压(Vg)高于第二阈值时断开FSD，并且当Vg低于第二阈值时闭合FSD。

相关申请的交叉引用

本申请主张2020年10月19日申请并且标题为“电力装置端备用开关单元”的第63/093,566号美国临时申请的优先权。前述申请以全文引用的方式并入本文中。

背景技术

本公开涉及电子组件和含有电子组件的装置的领域。

不间断电源(UPS)可包含电池、电网连接、负载连接和功率转换电路，以(a)从电网对电池充电，并且(b)使电池向一个或多个负载放电。当电网连接的中性导线电连接到接地时，可通过电网连接为功率转换电路提供接地连接。继电器可用于连接电力装置的端，所述电力装置例如UPS电力装置、直流电(DC)到DC功率转换装置、交流电(AC)到DC功率转换装置、DC到AC功率转换装置或AC到AC功率转换装置。例如，接触器可以是一种功率继电器，其包含三相电网电力的三极并且包含电网中性线的第四极。

发明内容

以下概述是仅出于说明性目的对本发明概念中的一些概念的简短概述，而不是广泛的综述，并且不在于标识关键或重要元件，也不在于限制或约束本发明和详细描述中的示例。所属领域的技术人员将从具体实施方式中认识到其它新颖组合和特征。

公开了用于提供备用端连接的装置和方法，所述备用终端连接可被配置成响应电网络条件。例如，接地端可以连接到不间断电源(UPS)的中性端以在电网中断期间使用。接地端备用连接的其它示例应用可包含连接到电网络的电源，其中中性端可用作共同接地连接(例如，全屋电气备用系统)、具有电池备用的逆变器，或电力产生和存储系统的功率转换装置。当可能发生对例如DC电压端、AC电压端、参考端或通信端之类的主要使用端的间歇接入时，其它类型的端(不同于接地端或中性端)也可得益于备用端。

备用开关单元可在装置导线与备用端之间，例如在电力装置(或负载)的中性导线与连接到电接地的端之间，使用串联的功率继电器和快速开关装置(FSD)。FSD可包括固态继电器，例如，半导体装置、可控硅整流器、晶体管或三端双向可控硅开关元件。例如，FSD可在传输门布置中使用两个金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)晶体管。传输门布置可以是单向装置的“背靠背”配置，使得单个门可控制一个或多个装置的切换，以在双向短路与开路(例如在两个导线或端之间)之间切换。

在操作期间，控制器可被配置成使用FSD以响应于所连接的电网络和装置的电参数而切换备用端连接。在操作期间FSD发生故障的情况下，可通过控制器操作串联的功率继电器以断开FSD。配置的控制器、功率继电器和FSD的这种组合可提供快速切换的优点，以响应于电网络或所连接装置的电参数而可靠地连接或断开电力装置的电力端。

如上文提到的，本发明内容仅仅是对本文所描述的方面和特征中的一些的概述。所述发明内容不是详尽无遗的，也不是为了限定权利要求的范围。

附图说明

根据以下具体实施方式、权利要求书和附图将更好地理解本公开的某些特征、方面和优点。本公开借助于示例说明，并且不受附图限制。附图中相同的附图标记指代相同元件。

图1A示出了包含备用开关单元的示意性不间断电源的框图。

图1B示出了包含备用开关单元的示意性不间断电源的框图。

图2A示出了备用开关单元的示意性组件的框图。

图2B示出了在快速开关装置中使用的示意性组件。