机械电子混合式双电源自动转换开关.pdf

1、(10)申请公布号 CN 102842958 A (43)申请公布日 2012.12.26 C N 1 0 2 8 4 2 9 5 8 A *CN102842958A* (21)申请号 201210370375.8 (22)申请日 2012.09.28 H02J 9/06(2006.01) (71)申请人任佶 地址 100107 北京市朝阳区红军营南路天朗 园B座401室 申请人李兵 (72)发明人任佶 (74)专利代理机构北京万科园知识产权代理有 限责任公司 11230 代理人杜澄心 张亚军 (54) 发明名称 机械电子混合式双电源自动转换开关 (57) 摘要 本发明公开了一种机械电子混合式

2、双电源自 动转换开关，它包括由两只相同规格的交流接触 器及机械互锁机构组成的传统的机械式双电源转 换开关，和2至12只双向晶闸管及其保护和驱动 单元组成的电子式双电源转换开关；所述机械式 双电源转换开关的交流接触器和所述双向晶闸管 的顺序依次动作的控制信号来自于MCU逻辑单 元，MCU逻辑单元包括电源部分、电压频率采样部 分、电气互锁部分、报警和显示部分。本发明可，以 解决传统的双电源自动转换开关存在的造价、耐 短路电流性能和电源转换速度等方面，不能兼备 的技术问题。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利

3、要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页 1/1页 2 1.机械电子混合式双电源自动转换开关，其特征在于，它包括由两只相同规格的交流 接触器及机械互锁机构组成的传统的机械式双电源转换开关，和2至12只双向晶闸管及其 保护和驱动单元组成的电子式双电源转换开关；所述机械式双电源转换开关的交流接触器 和所述双向晶闸管的顺序依次动作的控制信号来自于MCU逻辑单元，MCU逻辑单元包括电 源部分、电压频率采样部分、电气互锁部分、报警和显示部分；双向晶闸管的A1和A2电极与 交流接触器的主触头是并联的，而且交流接触器的每一相主触头均根据负载需要并联一组 晶闸管。 2.根据权利要求1所述机械电子混合式双电

4、源自动转换开关，其特征在于，输入电源 为双路电源，它们是各自独立的电源，电源来源是发电机组、变压器、UPS、逆变器，并且允许 有任何电角度的相位差。 3.根据权利要求1所述机械电子混合式双电源自动转换开关，其特征在于，在稳定工 作期间，晶闸管不承载也不通断负荷，只有在转换期间晶闸管通断负荷。 4.根据权利要求1所述机械电子混合式双电源自动转换开关，其特征在于，双向晶闸 管的A1和A2电极在串联熔丝后，与交流接触器的主触头并联。 权 利 要 求 书CN 102842958 A 1/3页 3 机械电子混合式双电源自动转换开关 技术领域 0001 本发明涉及一种机械/电子式混合开关。 背景技术 00

5、02 目前已经公知的双电源自动转换开关有纯机械式和纯电子式。机械式自动转换开 关具有造价低、耐短路电流性能高、不需专门的冷却措施等优点；其缺点是转换速度慢，断 电自动转换时最快造成大于50毫秒的断电时间，返回自动转换时最快25毫秒的断电时间。 纯电子式自动转换开关具有无触点、无电弧的优点，尤其是转换速度快的优点，其断电时间 可以小于5毫秒；其缺点是造价高昂，耐短路电流性能低。 发明内容 0003 本发明的目的是提供一种机械电子混合式双电源自动转换开关，以解决传统的双 电源自动转换开关存在的造价、耐短路电流性能和电源转换速度等方面，不能兼备的技术 问题。 0004 为了实现上述目的，本发明的所采

6、用的技术方案如下： 0005 机械电子混合式双电源自动转换开关，它包括由两只相同规格的交流接触器及机 械互锁机构组成的传统的机械式双电源转换开关，和2至12只双向晶闸管（数量取决于电 极数和电流等级）及其保护和驱动单元组成的电子式双电源转换开关；所述机械式双电源 转换开关的交流接触器和所述双向晶闸管的顺序依次动作的控制信号来自于MCU逻辑单 元，MCU逻辑单元包括电源部分、电压频率采样部分、电气互锁部分、报警和显示部分；双向 晶闸管的A1和A2电极与交流接触器的主触头是并联的，而且交流接触器的每一相主触头 均根据负载需要并联一组晶闸管。 0006 所述机械电子混合式双电源自动转换开关，输入电源

7、为双路电源，它们是各自独 立的电源，电源来源是发电机组、变压器、UPS、逆变器，并且允许有任何电角度的相位差。 0007 所述机械电子混合式双电源自动转换开关，在稳定工作期间，晶闸管不承载也不 通断负荷，只有在转换期间晶闸管通断负荷。 0008 所述机械电子混合式双电源自动转换开关，双向晶闸管的A1和A2电极在串联熔 丝后，与交流接触器的主触头并联。 0009 本发明的优点和积极效果是通过晶闸管与交流接触器的巧妙配合，既继承机械开 关耐短路电流的高性能和造价低的优点，又发挥了电子转换开关转换速度快的特性，达到 断电自动转换时小于20毫秒的断电时间，返回自动转换时5毫秒的断电时间。本发明的机 械

8、电子混合式双电源自动转换开关经过实测，完全满足了转换速度快、运行稳定、短路能力 强的特点，与现有的自动转换开关对比如表1。 附图说明 0010 图1是本发明的电路原理图。 说 明 书CN 102842958 A 2/3页 4 0011 图中编号：-输入电源1、-交流接触器1、-负载、-交流接触器2、-输 入电源2、-晶闸管1、-晶闸管2、-机械联锁。 具体实施方式 0012 本发明所述机械电子混合式双电源自动转换开关它包括由两只相同规格的交流 接触器及机械互锁机构组成的传统的机械式双电源转换开关，和2至12只双向晶闸管（数 量取决于电极数和电流等级）及其保护和驱动单元组成的电子式双电源转换开关

9、。交流接 触器和晶闸管在MCU逻辑单元的协调下按照设计顺序依次动作，完成可靠的高速转换。MCU 逻辑单元也包括了电源部分、电压频率采样部分、电气互锁部分、报警和显示部分。在稳定 工作期间，负载的工作电流通过其中一只交流接触器提供，且这只交流接触器承担了过流 及短路工况。在转换期间，MCU逻辑单元根据交流接触器辅助接点的通断状态对晶闸管进 行依次地触发和关断控制，以实现高速的电源转换，而后进入下一个稳定工作期。双向晶闸 管的A1和A2电极与交流接触器的主触头是并联的（或者串联熔丝进一步保护），而且交流 接触器的每一相主触头均根据负载需要并联一组晶闸管。输入电源为双路电源，它们可以 是各自独立的电

10、源，电源来源可以是发电机组、变压器、UPS、逆变器等，并且允许有任何电 角度的相位差。在稳定工作期间，晶闸管不承载也不通断负荷，只有在转换期间晶闸管通断 负荷。晶闸管必须与保护电路和可靠的驱动电路和控制逻辑配合以防止误触发造成输入电 源短路。 0013 具体工作原理参见图1，输入电源1、输入电源2经电压及频率采样电路后送 入MCU逻辑单元进行判断，根据预设的自动转换模式，MCU控制图1中的一只交流接触器（例 如交流接触器1）闭合，使负载得到被MCU接受的合格电源（例如输入电源1）。当输 入电源1发生故障等不能被MCU接受的情况之一时，MCU控制交流接触器1断开，同时 根据交流接触器1断开反馈信

11、号，由MCU控制晶闸管导通，交流接触器2同时接受闭 合指令，直至交流接触器2闭合反馈信号送达MCU，MCU则令晶闸管关断。此时负载 的供电电源由输入电源2经过交流接触器2提供。至此完成一次由常用电源至备用电 源的自动转换。当输入电源1恢复后，经预设的返回延时，MCU控制交流接触器2断开， 同时根据交流接触器2断开反馈信号，由MCU控制晶闸管导通，交流接触器1同时接 受闭合指令，直至交流接触器1闭合反馈信号送达MCU，MCU则令晶闸管关断。此时负 载的供电电源由输入电源1经过交流接触器1提供。至此完成一次由备用电源至常 用电源的返回转换。 0014 表1: 说 明 书CN 102842958 A 3/3页 5 0015 说 明 书CN 102842958 A 1/1页 6 图1 说 明 书 附 图CN 102842958 A