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1、(10)申请公布号 CN 104079059 A (43)申请公布日 2014.10.01 CN 104079059 A (21)申请号 201410024205.3 (22)申请日 2014.01.20 102110597 2013.03.26 TW H02J 9/04(2006.01) (71)申请人 谢旻璟 地址 中国台湾新北市新店区中正路 538 巷 10 号 1 楼 (72)发明人 谢旻璟 (74)专利代理机构 北京律诚同业知识产权代理 有限公司 11006 代理人 王玉双 鲍俊萍 (54) 发明名称 不断电系统用静态切换开关电路 (57) 摘要 本发明公开一种不断电系统用静态切换开。
2、关 电路， 其包括具有至少二相互并联的开关组的一 第一开关单元及至少一第二开关单元， 这些开关 组分别为二反向并联的可控半导体开关元件， 这 些第一开关单元一端分别连接所述旁路电源、 另 一端连接至负载端， 所述第二开关单元为串联的 至少二开关组或串联的至少二电磁开关， 所述第 二开关单元一端连接一不断电系统主单元的输出 端、 另一端连接至负载端。 本发明以构造单纯的静 态切换开关电路提升单机式或多机式不断电系统 静态切换开关的可靠度。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 8 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5页 附图8页 (10)申请公布号 CN 104079059 A CN 104079059 A 1/1 页 2 1. 一种不断电系统用静态切换开关电路， 其特征在于， 包括 具有至少二相互并联的开关组的一第一开关单元， 所述开关组分别为二反向并联的可 控半导体开关元件， 所述第一开关单元一端分别连接至一旁路电源、 另一端连接至负载端 ； 以及 至少一第二开关单元， 所述第二开关单元为串联的至少二所述开关组， 所述开关组分 别为二反向并联的可控半导体开关元件， 所述第二开关单元一端连接一不断电系统主单元 的输出端、 另一端连接至负载端。 2. 根据权利要求 1 所述的不断电系统。
4、用静态切换开关电路， 其特征在于， 更包括至少 一电磁开关与所述第二开关单元并联。 3. 根据权利要求 1 所述的不断电系统用静态切换开关电路， 其特征在于， 所述第一开 关单元及负载端之间更串联至少一电磁开关。 4. 根据权利要求 1 所述的不断电系统用静态切换开关电路， 其特征在于， 更包括至少 一电磁开关与所述第二开关单元并联， 所述第一开关单元及负载端之间更串联至少一电磁 开关。 5. 一种不断电系统用静态切换开关电路， 其特征在于， 包括 具有至少二相互并联的开关组的一第一开关单元， 所述开关组分别为二反向并联的可 控半导体开关元件， 所述第一开关单元一端分别连接至一旁路电源、 另一。
5、端连接至负载端 ； 以及 至少一第二开关单元， 所述第二开关单元一端连接一不断电系统主单元的输出端、 另 一端连接至负载端， 所述第二开关单元为串联的至少二电磁开关。 6. 根据权利要求 5 所述的不断电系统用静态切换开关电路， 其特征在于， 更包括至少 一电磁开关与所述第二开关单元并联。 7. 根据权利要求 5 所述的不断电系统用静态切换开关电路， 其特征在于， 所述第一开 关单元及负载端之间更串联至少一电磁开关。 8. 根据权利要求 5 所述的不断电系统用静态切换开关电路， 其特征在于， 更包括至少 一电磁开关与所述第二开关单元并联， 所述第一开关单元及负载端之间更串联至少一电磁 开关。 。
6、权 利 要 求 书 CN 104079059 A 2 1/5 页 3 不断电系统用静态切换开关电路 技术领域 0001 本发明涉及一种不断电系统用的静态切换开关电路， 尤其是指一种可提高既有不 断电系统静态切换开关可靠度的电路。 背景技术 0002 以往大家普遍都知道要装设不断电系统来保障供电质量， 现有不断电系统 1 的基 本架构如图 1 所示， 包括一具有整流电路 11、 一储能电路 12、 一换流电路 13 的主单元 A 及 一电源切换装置 15， 其中， 所述整流电路 11 接受一外部交流电源 14 的电力并整流为直流 电， 所述储能电路 12 连接整流电路 11 并接收整流后的电力储。
7、存电能， 所述换流电路 13 连 接储能电路 12， 用来将直流转换成交流电源输出， 所述电源切换装置 15 连接一作为另一供 电来源的旁路电源16， 而所述电源切换装置15中具有多个手动开关17， 用以在维修不断电 系统时可切换至所述旁路电源 16 供电。 0003 其中， 所述电源切换装置 15 包括静态切换开关 151 及 152， 当遇到不断电系统的 主单元 A 输出侧电路发生轻故障如换流电路 13 或滤波电路 （图未示出） 的输出电压波形失 真， 或不断电系统的主单元 A 输出侧电路发生接地短路故障、 相间短路故障等重大故障， 虽 不断电系统的监控器都会自动判别上述事故， 并紧急采先。
8、投入静态切换开关 151 后， 再切 离静态切换开关 152 的方式来做紧急的转供电， 惟近数十年来仍时常听闻所述静态切换开 关 151、 152 容易失效的情况。 0004 例如， 当不断电系统遇上述事故时， 监控器应先投入所述静态切换开关 151， 使旁 路电源16可马上提供紧急支持电力给负载， 然实际上却常有遇见所述静态切换开关151没 有顺利投入， 而造成负载停电或设备损坏的情况， 或者， 所述监控器应再马上接续打开所述 静态切换开关 152， 但却没有切离， 导致无法重新提供另一个健全的备用电源给负载继续运 转。 0005 即使， 用户为了再进一步提升供电可靠度， 而再投入较高成本，。
9、 将单机模式的不断 电系统增设为双机或多机并联供电， 但仍存在上述静态切换开关切换失效的情形， 即同样 可能会再发生负载断电或设备损坏的状况。 0006 因此， 如何提高不断电系统静态切换开关的可靠度， 是一亟需解决的问题。 发明内容 0007 本发明的主要目的在于提供一种不断电系统用静态切换开关电路， 提高不断电系 统静态切换开关可靠度。 0008 为实现前述目的， 本发明提出一种不断电系统用静态切换开关电路， 包括 ： 0009 具有至少二相互并联的开关组的一第一开关单元及至少一第二开关单元， 所述第 一开关单元一端分别连接至一旁路电源、 另一端连接至负载端， 这些开关组分别为二反向 并联。
10、的可控半导体开关元件， 所述第二开关单元一端连接一不断电系统主单元的输出端、 另一端连接至负载端， 所述第二开关单元为串联的至少二开关组， 所述开关组分别为二反 说 明 书 CN 104079059 A 3 2/5 页 4 向并联的可控半导体开关元件。 0010 进一步地， 本发明所述的不断电系统用静态切换开关电路， 其中， 更包括至少一电 磁开关与所述第二开关单元并联。 0011 进一步地， 本发明所述的不断电系统用静态切换开关电路， 其中， 所述第一开关单 元及负载端之间更串联至少一电磁开关。 0012 进一步地， 本发明所述的不断电系统用静态切换开关电路， 其中， 更包括至少一电 磁开关。
11、与所述第二开关单元并联， 所述第一开关单元及负载端之间更串联至少一电磁开 关。 0013 此外， 本发明还提供一种不断电系统用静态切换开关电路， 包括 ： 具有至少二相互 并联的开关组的一第一开关单元， 这些开关组分别为二反向并联的可控半导体开关元件， 所述第一开关单元一端分别连接至一旁路电源、 另一端连接至负载端 ； 至少一第二开关单 元， 所述第二开关单元一端连接一不断电系统主单元的输出端、 另一端连接至负载端， 所述 第二开关单元为串联的至少二电磁开关。 0014 进一步地， 本发明所述的不断电系统用静态切换开关电路， 其中， 更包括至少一电 磁开关与所述第二开关单元并联。 0015 进。
12、一步地， 本发明所述的不断电系统用静态切换开关电路， 其中， 所述第一开关单 元及负载端之间更串联至少一电磁开关。 0016 进一步地， 本发明所述的不断电系统用静态切换开关电路， 其中， 更包括至少一电 磁开关与所述第二开关单元并联， 所述第一开关单元及负载端之间更串联至少一电磁开 关。 0017 本发明特点在于 ： 0018 1. 提升不断电系统静态切换开关电路的可靠度。 0019 2. 电路构造单纯。 0020 3. 可应用于单组或多组或既有的不断电系统。 0021 4. 可依照需求设置半导体开关元件或电磁开关， 投资成本低。 0022 以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述， 但。
13、不作为对本发明的限定。 附图说明 0023 图 1 为现有不断电系统供电架构图。 0024 图 2 为本发明第一实施例电路图。 0025 图 3 为本发明第二实施例电路图。 0026 图 4 为本发明第三实施例电路图。 0027 图 5 为本发明第四实施例电路图 （一） 。 0028 图 6 为本发明第四实施例电路图 （二） 。 0029 图 7 为本发明第五实施例电路图。 0030 图 8 为本发明第六实施例电路图。 0031 其中， 附图标记 ： 0032 A 主单元 0033 1 不断电系统 11 整流电路 说 明 书 CN 104079059 A 4 3/5 页 5 0034 12 储。
14、能电路 13 换流电路 0035 14 外部交流电源 15 电源切换装置 0036 151、 152 静态切换开关 16 旁路电源 0037 17 手动开关 0038 2 不断电系统主单元 3 旁路电源 0039 4 静态切换开关电路 40 第一开关单元 0040 41 开关组 411 反向并联的可控半导体开关元件 0041 412、 422、 423 电磁开关 42 第二开关单元 0042 421 保险丝 5 负载端 0043 65 电源切换装置 651、 652 静态切换开关 0044 71 手动开关 0045 TR1 第一隔离变压器 TR2 第二隔离变压器 0046 B 不断电系统 C 。
15、不断电系统 0047 C1 主单元 C2 C3 主单元 具体实施方式 0048 为了使本领域技术人员能更进一步了解本发明的特征及技术内容， 请参阅以下有 关本发明的详细说明与附图， 然而所附图式仅提供参考与说明用， 并非用来对本发明以限 制。 0049 需先叙明的是， 本实施方式中将叙及的不断电系统， 可为离线式不断电系统或在 线式不断电系统， 并不加以限制， 皆可适于本发明的静态切换开关电路， 以下的实施例以 在线式不断电系统为例说明， 并且， 为方便本领域技术人员阅读， 附图中标记的 “Vout” 、 “M.C.” 、“N.O.” 、“N.C.”分 别 代 表 “电 压 输 出 （Volt。
16、age Out） ” 、“电 磁 开 关 （Magnetic Contactor） ” 、“常开 （Normally Open） ” 、“常闭 （Normally Closed） ” ， 也先在此叙明。 0050 请参照图 2 所示， 本发明不断电系统用静态切换开关电路， 以其设于单机式的在 线式不断电系统为第一实施例， 其中， 所述在线式不断电系统包括一不断电系统主单元 2、 一旁路电源3， 而一静态切换开关电路4分别与所述不断电系统的主单元2及旁路电源3连 接， 其中， 所述不断电系统主单元 2 包括自其输入端依序连接至其输出端的一整流电路、 一 储能电路、 以及一换流电路以及一滤波电路 。
17、（图未示出） ， 所述整流电路、 储能电路、 换流电 路及滤波电路的功能分别为 AC（交流电） 转 DC（直流电） 、 电池组储能、 DC（直流电） 转 AC （交流电） 、 滤除所述换流电路输出电压的谐波， 此皆为不断电系统普遍的基本架构， 在此不 再赘述 ； 所述旁路电源 3 为当不断电系统故障时作为备援用的电源。 0051 承上段， 当需要切换为旁路电源 3 作备援时， 为采先投后切 （make beforebreak） 的方式， 即， 需在负载端 5 可容许的短暂断电时间内， 快速地将旁路电源 3 投入负载端 5 使 负载端 5 持续运作， 而因为先天上不断电系统主单元 2 本身的换流。
18、电路无法提供大电流让 线路的保护装置， 如无熔丝开关或熔丝， 进行动作将故障清除， 故需通过旁路电源 3 投入， 由旁路电源 3 协助清除故障。 0052 因此， 本发明的静态切换开关电路 4， 是包括具有二相互并联的开关组 41 的一第 一开关单元 40， 这些开关组 41 分别为二反向并联的可控半导体开关元件 411， 这些第一开 说 明 书 CN 104079059 A 5 4/5 页 6 关单元 40 一端分别连接所述旁路电源 3、 另一端连接至负载端 5， 所述第一开关单元 40 用 以切换旁路电源3投入负载端5， 而设置二开关组41， 是避免仅设置单一组静态切换开关而 发生旁路电源。
19、 3 无法投入的状况， 又， 所述静态切换开关电路 4 更包括一第二开关单元 42， 所述第二开关单元 42 为串联一保险丝 421 的至少二相互串联的开关组 41， 这些开关组 41 分别为二反向并联的可控半导体开关元件 411， 所述第二开关单元 42 一端连接所述不断电 系统主单元2输出端、 另一端连接至负载端5， 所述第二开关单元42用以将不断电系统主单 元 2 回路隔离。 0053 在第一实施例中， 为了在故障时达到迅速且顺利地投入旁路电源 3 的动作， 故采 用如闸流体 （SCR） 型式的可控半导体开关元件， 但在对不断电系统主单元 2 端切断的速度 相对于投入的速度， 则不需那么。
20、快， 故如图3所示的第二实施例， 所述第二开关单元42可改 以串联一保险丝421的至少二相互串联的电磁开关422来实施， 一方面， 可同样完成故障清 除的动作， 并降低整体电路的成本， 另一方面， 因电磁开关 422 元件有压降小的特性， 更可 提升不断电系统的运转效率。 0054 请参照图 4 所示， 本发明不断电系统用静态切换开关电路， 以双机式 （亦可为多机 式） 的在线式不断电系统为第三实施例， 而第三实施例的动作方式与前述实施例皆相同， 以 下仅对其结构说明 ； 0055 第三实施例中， 包括二不断电系统主单元 2、 一旁路电源 3 以及一静态切换开关电 路 4， 在本实施例中， 这。
21、些不断电系统主单元 2 是共享一个旁路电源 3， 静态切换开关电路 4 中的第二开关单元42是对应不断电系统主单元2的数量设置为两组， 并以较低成本的电磁 开关 422 实施。 0056 此外， 平时由在线式的不断电系统主单元 2 供电， 当发生故障状况时， 则由如第 一、 第二实施例所述状况处理， 但当要从旁路电源 3 切换回由不断电系统主单元 2 供电时， 为避免这些电磁开关 422 因以串联连接发生故障而失效， 故如图 5 及图 6 所示， 为本发明的 静态切换开关电路 4 的第四实施例， 本发明更包括至少一设为常开 （Normally Open） 状态 的电磁开关 423 与所述第二开。
22、关单元 42 并联， 当这些电磁开关 422 的其一故障而无法投入 时， 可紧急再投入 （导通） 所述电磁开关 423， 以顺利恢复由不断电系统主单元 2 正常供电 ； 0057 同理， 为避免所述第一开关单元 40 无法正常关闭 （开路） ， 导致旁路电源 3 与不断 电系统主单元 2 并联过久而造成不断电系统主单元 2 的损坏， 所述第一开关单元 40 及负载 端 5 之间更串联至少一设为常闭 （Normally Closed） 的电磁开关 412， 当这些开关组 41 的 其一异常而无法完全切离时， 则可紧急关闭所述电磁开关 412 而断开旁路电源 3 对负载端 5 的供电， 以确保不断。
23、电系统主单元 2 的供电安全。 0058 本发明的第五实施例， 简言之， 为将第四实施例实施在既有如图 1 的单机式不断 电系统上， 请参照图7， 所述第二开关单元42的一端通过一第一隔离变压器TR1连接至既有 不断电系统B的输出端、 另一端连接至负载端5， 而所述第一开关单元40的一端通过一第二 隔离变压器 TR2 连接至旁路电源 3、 另一端连接至负载端 5 而与既有不断电系统 B 并接， 此 外， 又另可有多个手动开关 71 分别设于不同回路上， 以供维修用 ； 0059 当既有不断电系统 B 内发生故障， 或电源切换装置 65 中的静态切换开关 651、 652 切换失败， 而导致既有。
24、不断电系统 B 的输出端停电时， 可借由本发明在不更动原有电源切 换装置 65， 以在外部另外并接一静态开关电路 4 的方式， 而达到提升既有不断电系统的供 说 明 书 CN 104079059 A 6 5/5 页 7 电可靠度。 0060 本发明的第六实施例， 为将第五实施例的不断电系统 B 改良， 如图 8 的示意图所 示， 即， 可在一既有的多机并联式不断电系统 C 的输出端并接静态开关电路 4， 其中， 所述不 断电系统 C 的主单元 C1 并联多组与主单元 C1 结构相同的主单元 C2 C3（本实施例亦得 以不设置第一隔离变压器 TR1 及第二隔离变压器 TR2 的方式实施） ； 借。
25、由所述静态开关电路 4， 避免既有多机并联式的不断电系统 C 内发生任何故障而导致其输出端停电， 提升既有不 断电系统的供电可靠度。 0061 综上所述， 本发明借由静态切换开关电路中由可控半导体开关元件或电磁开关 组成的第一开关单元以及第二开关单元， 来提升不断电系统用静态切换开关的可靠度， 而 本发明的静态切换开关电路亦可使用在既有的不断电系统上， 提升既有不断电系统的可靠 度。 0062 当然， 本发明还可有其它多种实施例， 在不背离本发明精神及其实质的情况下， 熟 悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形， 但这些相应的改变和变形 都应属于本发明权利要求的保护范围。 说 。
26、明 书 CN 104079059 A 7 1/8 页 8 图 1 说 明 书 附 图 CN 104079059 A 8 2/8 页 9 图 2 说 明 书 附 图 CN 104079059 A 9 3/8 页 10 图 3 说 明 书 附 图 CN 104079059 A 10 4/8 页 11 图 4 说 明 书 附 图 CN 104079059 A 11 5/8 页 12 图 5 说 明 书 附 图 CN 104079059 A 12 6/8 页 13 图 6 说 明 书 附 图 CN 104079059 A 13 7/8 页 14 图 7 说 明 书 附 图 CN 104079059 A 14 8/8 页 15 图 8 说 明 书 附 图 CN 104079059 A 15 。