新型静态开关的控制方法技术

本发明专利技术涉及新型静态开关及其控制方法，属于电子开关技术领域。其解决了现有技术存在的供电间断和触发功率大等问题。本发明专利技术在交流静态切换技术的基础上改进了检测方法，由原来的检测电压的方法变为检测电压及电流的方法，通过第一输入交流电源与第一双向可控硅之间设置有检测电压的第一电压检测模块和检测电流的第一电流检测模块，第二输入交流电源与第二双向可控硅之间设置有检测电压的第二电压检测模块和检测电流的第二电流检测模块；解决了输入电源异步时供电间断的问题；解决了输入电源异步时两个同极性的正弦半波烧坏负载的问题；解决了在带感性负载或容性负载时供电间断的问题；解决了功率较大、可控硅门极发热，降低器件的使用寿命的问题。

Novel static switch and control method thereof

The invention relates to a novel static switch and a control method thereof, which belongs to the technical field of electronic switches. The utility model solves the problems existing in the prior art that the power supply is interrupted and the triggering power is large. The invention improves the detection method based on AC static switching technology, for the change detection of voltage and current by the voltage detection method of the original, the first current detection module is set between the first input voltage detection by AC power supply and the first bidirectional thyristor first voltage detection module and current detection, current detection module second a detection voltage of the second voltage detection module and the detection current is set between second and second input AC power triac; solve the asynchronous input power when power supply is interrupted to solve the problem; input power asynchronous two polarity sine half wave burn load problem; solve the load or capacitive load power supply is interrupted with inductive problems; to solve the large power thyristor gate, fever, reduce the service life of the device.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及新型静态开关及其控制方法，属于电子开关

技术介绍
静态开关用于在多回路的独立AC电源之间转换供电，能提供快速转换，保证精密的电子设备不间断的供电，涉及的产品有UPS电源、STS系统等。在UPS电源、STS系统中，目前采用的静态开关是两组双向可控硅组成的静态开关或者两组交流接触器加一组双向可控硅组成的静态开关，实现逆变输出的交流电源(或主电源)及备用交流电源之间的切换。目前UPS电源、STS系统中的静态开关，采用电压有效值比较法控制切换，切换时间为同步4ms-5ms、异步8ms-10ms。因检测电压无法判断可控硅是否已导通，一般采用360°全周期覆盖的触发法以保证可控硅稳定导通。电压有效值比较法，是采样每回路交流输入电源的交流电压有效值，当有效值超出额定范围后，立即启动切换，交流输入电源不同步时，切换时增加至少8ms的死区时间防止输入电源间的环流。问题和缺点：(1)此方法会出现交流输入电源异步时，不能及时切换，产生供电间断；极端情况下会出现向负载供出连续两个同极性的正弦半波，烧坏变压器、电机类负载；(2)即使输入电源同步，在带感性负载或容性负载时，因为电流与电压的相位不同，仍然会因双向可控硅不能立即导通造成供电间断。360°全周期覆盖的触发法，是由于检测电压不能判定可控硅是否已导通，为实现可控硅无间断的连续导通，将触发不间断的连续施加在可控硅的门极上。问题和缺点：(1)触发功率很大，需要较大的脉冲变压器、驱动电源；(2)触发电路、脉冲变压器、可控硅门极连续工作，会发热，降低器件的使用寿命。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有电压有效值比较法和360°全周期覆盖的触发法存在的上述缺陷，提出了一种新型静态开关及其控制方法，解决了交流输入电源异步时，不能及时切换，切换时产生供电间断的问题；解决了交流输入电源异步时，切换时产生两个同极性的正弦半波，烧坏变压器、电机类负载的问题；解决了在带感性负载或容性负载时，因为电流与电压的相位不同，造成切换时供电间断的问题；解决了触发电路、脉冲变压器需要的功率较大、可控硅门极发热，降低器件的使用寿命的问题。本专利技术是采用以下的技术方案实现的：一种新型静态开关，包括由第一输入交流电源、第一电压检测模块、第一电流检测模块、第一双向可控硅和第一SCR驱动模块构成的第一回路；第一输入交流电源与第一双向可控硅之间设置有检测电压的第一电压检测模块和检测电流的第一电流检测模块，第一双向可控硅与第一SCR驱动模块相连；还包括由第二输入交流电源、第二电压检测模块、第二电流检测模块、第二双向可控硅和第二SCR驱动模块构成的第二回路，第二输入交流电源与第二双向可控硅之间设置有检测电压的第二电压检测模块和检测电流的第二电流检测模块，第二双向可控硅与第二SCR驱动模块相连；第一回路与第二回路相互并联并连接交流输出模块。进一步地，第一SCR驱动模块和第二SCR驱动模块均与静态开关的控制器相连。进一步地，第一电压检测模块和第二电压检测模块均采用HT70xx系列电压检测芯片。进一步地，第一电流检测模块和第二电流检测模块均采用MAX471系列电流检测芯片。进一步地，交流输出模块与UPS电源、STS系统的输出负载相连。一种新型静态开关控制方法，包括如下步骤：步骤一：利用电压检测模块检测每条回路的电压信号有效值；步骤二：利用电流检测模块检测每条回路的电流瞬时值，并计算其有效值；步骤三：计算每条回路交流输入电源的交流电压有效值，当有效值超出额定范围后，进入准备切换状态；步骤四：在准备切换状态中，检测欲切出回路的电流瞬时值，至基波过零点时，SCR驱动模块停止触发该回路双向可控硅，判断电压相位差，反相时延时3ms-5ms后，开始触发切入回路的双向可控硅，同相时不加延时；步骤五：触发双向可控硅时，判断其电流基波，过零点约40°后，至下一过零点区间，停止触发。进一步地，交流输入电源异步时，切换时间为3ms-5ms。进一步地，交流输入电源同步时，切换时间为≤0.4ms。进一步地，触发电路持续40°阶段触发，需要的功率≤1W。本专利技术的有益效果是：(1)切换时间短：交流输入电源异步时，切换时间由8ms-10ms减少为3ms-5ms；交流输入电源同步时，切换时间由3ms-5ms减少为≤0.4ms；(2)性能稳定：交流输入电源异步时，以往技术切换时可能产生两个连续的同极性正弦半波，该技术在两个连续的同极性正弦半波之间插入3ms-5ms延时，不会烧坏变压器类负载；(3)电流连续：带感性负载或容性负载时，以往技术切换时会造成电流间断，使用该技术切换时，电流连续不会间断；(4)触发功率小：以往技术的触发电路360°全周期覆盖触发，脉冲变压器持续工作，需要的功率一般≥2W，SCR的触发端会发热；使用该技术，触发电路持续40°阶段触发，需要的功率一般≤1W，SCR的触发端不会发热。附图说明图1是本专利技术的电气原理图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明。如图1所示，本专利技术所述的一种新型静态开关，包括由第一输入交流电源、第一电压检测模块、第一电流检测模块、第一双向可控硅和第一SCR驱动模块构成的第一回路；第一输入交流电源与第一双向可控硅之间设置有检测电压的第一电压检测模块和检测电流的第一电流检测模块，第一双向可控硅与第一SCR驱动模块相连；还包括由第二输入交流电源、第二电压检测模块、第二电流检测模块、第二双向可控硅和第二SCR驱动模块构成的第二回路，第二输入交流电源与第二双向可控硅之间设置有检测电压的第二电压检测模块和检测电流的第二电流检测模块，第二双向可控硅与第二SCR驱动模块相连；第一回路与第二回路相互并联并连接交流输出模块。其中，第一SCR驱动模块和第二SCR驱动模块均与静态开关的控制器相连；第一电压检测模块和第二电压检测模块均采用HT70xx系列电压检测芯片；第一电流检测模块和第二电流检测模块均采用MAX471系列电流检测芯片；交流输出模块与UPS电源、STS系统的输出负载相连。本专利技术的技术是在现有交流静态切换技术的基础上更改了检测方法，由原来的检测电压的方法变为检测电压及电流的方法。本专利技术包括如下步骤：步骤一：利用电压检测模块检测每条回路的电压信号有效值；步骤二：利用电流检测模块检测每条回路的电流瞬时值，并计算其有效值；步骤三：计算每条回路交流输入电源的交流电压有效值，当有效值超出额定范围后，进入准备切换状态；步骤四：在准备切换状态中，检测欲切出回路的电流瞬时值，至基波过零点时，SCR驱动模块停止触发该回路双向可控硅，判断电压相位差，反相时延时3ms-5ms后，开始触发切入回路的双向可控硅，同相时不加延时；步骤五：触发双向可控硅时，判断其电流基波，过零点约40°后，至下一过零点区间，停止触发。其中，交流输入电源异步时，切换时间为3ms-5ms；交流输入电源同步时，切换时间为≤0.4ms；触发电路持续40°阶段触发，需要的功率≤1W。与以往技术相比，本专利技术具有以下有益效果：输入电源异步时，切换时间由8ms-10ms减少为3ms-5ms；输入电源同步时，切换时间由3ms-5ms减少为≤0.4ms；输入电源异步时，以往技术切换时可能产生两个连续的同极性正弦半波，该技术在两个连续的同极性正弦半波之间插入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型静态开关，其特征在于：包括由第一输入交流电源、第一电压检测模块、第一电流检测模块、第一双向可控硅和第一SCR驱动模块构成的第一回路；第一输入交流电源与第一双向可控硅之间设置有检测电压的第一电压检测模块和检测电流的第一电流检测模块，第一双向可控硅与第一SCR驱动模块相连；还包括由第二输入交流电源、第二电压检测模块、第二电流检测模块、第二双向可控硅和第二SCR驱动模块构成的第二回路，第二输入交流电源与第二双向可控硅之间设置有检测电压的第二电压检测模块和检测电流的第二电流检测模块，第二双向可控硅与第二SCR驱动模块相连；第一回路与第二回路相互并联并连接交流输出模块。

【技术特征摘要】
1.一种新型静态开关，其特征在于：包括由第一输入交流电源、第一电压检测模块、第一电流检测模块、第一双向可控硅和第一SCR驱动模块构成的第一回路；第一输入交流电源与第一双向可控硅之间设置有检测电压的第一电压检测模块和检测电流的第一电流检测模块，第一双向可控硅与第一SCR驱动模块相连；还包括由第二输入交流电源、第二电压检测模块、第二电流检测模块、第二双向可控硅和第二SCR驱动模块构成的第二回路，第二输入交流电源与第二双向可控硅之间设置有检测电压的第二电压检测模块和检测电流的第二电流检测模块，第二双向可控硅与第二SCR驱动模块相连；第一回路与第二回路相互并联并连接交流输出模块。2.根据权利要求1所述的新型静态开关，其特征在于：第一SCR驱动模块和第二SCR驱动模块均与静态开关的控制器相连。3.根据权利要求1所述的新型静态开关，其特征在于：第一电压检测模块和第二电压检测模块均采用HT70xx系列电压检测芯片。4.根据权利要求1所述的新型静态开关，其特征在于：第一电流检测模块和第二电流检测模块均采用MAX471系列电流检测芯片。5.根据权利要求1所述的新型...

【专利技术属性】
技术研发人员：王照忠，
申请(专利权)人：青岛艾迪森科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37