基于LC振荡强迫换流型机械式开关、装置、及控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种基于LC振荡强迫换流型机械式自动切换开关电路、装置及其控制方法，所述开关电路包括机械开关支路、LC振荡支路、固态开关支路和能量吸收支路；所述机械开关支路、所述LC振荡支路、所述固态开关支路和所述能量吸收支路以并联方式连接；其中，所述LC振荡支路包括间隙开关、LC振荡电路。本发明专利技术的基于LC振荡强迫换流型机械式自动切换开关电路、装置及其控制方具有高可靠、低损耗、快速切换的特点。

Mechanical switch, device, and control method based on LC oscillating forced flow pattern

The invention provides a LC based automatic mechanical oscillation for flow switch circuit, device and its control method, the switch circuit comprises a mechanical switch branch, LC branch, branch and solid-state switch oscillation energy absorption branch; the mechanical switch circuit, the LC oscillation, the solid-state switch branch and branch the energy absorption branch connected in parallel; wherein, the LC oscillation branch including gap switch, LC oscillator circuit. The invention is based on the LC oscillating forced commutating mechanical automatic switching switch circuit, the device and the control side thereof, which has the characteristics of high reliability, low loss and fast switching.

【技术实现步骤摘要】
基于LC振荡强迫换流型机械式开关、装置、及控制方法
本专利技术涉及电力电子
，尤其涉及一种基于LC振荡强迫换流型机械式切换开关装置、系统及其控制方法。
技术介绍
现代电力系统的用电负荷发生了巨大变化，一方面造成影响电能质量问题的因素不断增长，如大量非线性负荷、大型冲击性用电设备的投入等；另一方面，各种复杂、精密、对电能质量敏感的用电设备也不断增加，如精密实验仪器、某些新型医疗器械、半导体制造业及某些生产自动控制系统等。对电能质量的要求越高，电能质量问题对电网和用电系统造成的直接危害及对人类生产和生活造成的损失就越大。现在，为解决电压跌落故障，普遍采用在重要场合装设不间断电源、机械切换开关的备自投、装备自备发电机等措施。但是，这些方法存在成本高，效率低，速度慢、容量小等缺点，无法保证高质量电能供给。解决电压突降，提高供电水平的最可靠经济的途径之一则是采用自动转换开关。这种自动转换开关能实现将负载电路从一个电源自动转接至另一个电源的开关电器，以确保负荷的持续运行。但是这种双电源切换开关仍然存在切换速度慢、可控性差的问题。为此，有研究人员提出了一种混合自动转换开关(HATS，HybridAutomaticTransferSwitching)。如图1所示，其采用了固态开关IGBT与主机械开关并联的结构，其由IGBT和整流桥组成固态开关换流电路，在机械开关动作前动作，提高了混合式开关的动作速度，并限制了电弧的产生。但是这种电路的可靠性仍然较低，而且功耗大、切换速度慢。目前，研究得较多的高压强流开关主要有气体间隙开关、半导体开关和触发真空开关。其中，气体间隙开关简便易行，通流容量大，但其欠压比(可靠触发导通电压与自击穿电压之比)太高，即工作电压范围窄，一般仅为85％～100％自击穿电压，使用很不方便。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于LC振荡强迫换流型机械式自动切换开关电路、装置及其控制方法。本专利技术提供了一种基于LC振荡强迫换流型机械式开关电路，其特征在于，所述开关电路包括机械开关支路、LC振荡支路、固态开关支路和能量吸收支路；所述机械开关支路、所述LC振荡支路、所述固态开关支路和所述能量吸收支路以并联方式连接；其中，所述LC振荡支路包括间隙开关、LC振荡电路。进一步地，所述LC振荡电路包括串联的电感和电容，所述LC振荡电路与所述间隙开关串联。进一步地，所述开关装置还包括能量吸收支路。进一步地，所述能量吸收支路与所述机械开关支路并联。进一步地，所述能量吸收支路包括避雷吸收系统。进一步地，所述固态支路包括一个固态开关或多个串联的固态开关。本专利技术还提供了一种开关电路控制方法，应用于如上任一所述的开关电路中，其特征在于，控制所述机械开关支路中的机械开关分闸，触发导通所述间隙开关支路中的间隙开关，在预定时间内再断开所述间隙开关。进一步地，所述控制所述机械开关支路中的机械开关分闸后，经过一个预先设定的延时后，再触发所述间隙开关支路中的间隙开关导通，和/或所述在预定时间内再断开所述间隙开关具体为，在所述机械开关分闸运动到间隙能够承受的瞬态恢复电压时，再断开所述间隙开关。进一步地，在所述延时时间内所述机械开关达到有效开距。本专利技术还提供了一种开关电路控制方法，应用于如上任一所述的开关电路中，其特征在于，导通所述固态开关；闭合所述机械开关；断开所述固态开关。进一步地，导通所述固态开关的同时闭合所述机械开关，和/或在闭合机械开关后，当电流转移至所述机械开关时，再断开固态开关。本专利技术还提供了一种自动切换开关装置，其特征在于，所述自动切换开关装置包括主切换开关部件和备切换开关部件，其中，所述主切换开关部件包括三个如上所述的任一基于LC振荡强迫换流型机械式开关电路，分别用于三相电的A相、B相、C相支路中；所述备切换开关部件包括三个如上所述的任一基于LC振荡强迫换流型机械式开关电路，分别用于三相电的A相、B相、C相支路中。本专利技术还提供了一种电源切换保护系统，其特征在于，所述电源保护切换系统包括：工作电源和备用电源；如上所述的自动切换开关装置，所述自动切换开关装置中的主切换开关部件与工作电源连接、备切换开关部件与备用电源连接；监测系统，用于监测工作电源和/或备用电源的工作状态；控制保护系统，控制所述自动切换开关装置在所述主切换开关部件和备切换开关部件之间切换。进一步地，所述监测系统还用于将所述工作状态的信息发送给所述控制保护系统，所述控制保护系统根据所述信息控制所述自动切换开关装置在所述主切换开关部件和备切换开关部件之间切换。进一步地，所述监测系统还检测所述开关装置的开断状态，并将所述开断状态的信息反馈给所述控制保护系统。本专利技术的基于LC振荡强迫换流型机械式自动切换开关电路、装置及其控制方法具有低损耗、快速切换的特点，而且结构简洁、性能可靠。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1示出了现有技术中混合自动转换开关的结构示意图；图2示出了本专利技术实施例的基于LC振荡强迫换流型机械式自动切换开关电路结构示意图；图3示出了根据本专利技术实施例的基于LC振荡强迫换流型机械式自动切换开关装置结构示意图；图4示出了根据本专利技术实施例的双电源冗余供电系统结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的切换开关装置采用了一种基于LC振荡强迫换流型机械式自动切换开关电路。本专利技术实施例以切换开关电路为例进行示例性说明，但本领域技术人员应当认识到，在不偏离本专利技术的基本专利技术构思的情况下，切换开关、断路器等所有能够实现电路通断的开关电路、元件、部件、设备、系统等均可实现本专利技术，这些都属于本专利技术的保护范围内。如图2所示，所述基于LC振荡强迫换流型机械式自动切换开关电路主要包括机械开关支路、LC振荡支路、固态开关支路和能量吸收支路，所述LC振荡支路、所述能量吸收支路、所述固态开关支路与所述机械开关支路并联。其中，所述机械开关支路主要包括机械开关。在所述开关电路正常运行时，电流流经所述机械开关实现向负荷供电；所述LC振荡支路主要包括间隙开关、电感L、电容C，并且所述间隙开关、所述电感L和电容C串联；所述固态开关支路包括一个或多个固态开关，在多个固态开关的情况下，多个固态开关串联连接。图2中固态开关所在的支路以断线表示可以一个固态开关或存在多个串联的固态开关，但并不表示固态开关所在的支路是电气断开的。所述能量吸收支路主要包括避雷器，实施例中采用了MOV(金属氧化物压敏电阻)氧化锌避雷器，避雷器吸收在所述机械开关的开合过程中所产生的剩余能量，进而实现对机械开关的过电压保护。本专利技术以MOV氧化锌避雷器作为示例性的能量吸收装置，但并不仅限于以MOV氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于LC振荡强迫换流型机械式开关电路，其特征在于，所述开关电路包括机械开关支路、LC振荡支路、固态开关支路和能量吸收支路；所述机械开关支路、所述LC振荡支路、所述固态开关支路和所述能量吸收支路以并联方式连接；其中，所述LC振荡支路包括间隙开关、LC振荡电路。

【技术特征摘要】
1.一种基于LC振荡强迫换流型机械式开关电路，其特征在于，所述开关电路包括机械开关支路、LC振荡支路、固态开关支路和能量吸收支路；所述机械开关支路、所述LC振荡支路、所述固态开关支路和所述能量吸收支路以并联方式连接；其中，所述LC振荡支路包括间隙开关、LC振荡电路。2.根据权利要求1所述的开关电路，其特征在于，所述LC振荡电路包括串联的电感和电容，所述LC振荡电路与所述间隙开关串联。3.根据权利要求1或2所述的开关电路，其特征在于，所述开关装置还包括能量吸收支路。4.根据权利要求3所述的开关电路，其特征在于，所述能量吸收支路与所述机械开关支路并联。5.根据权利要求4所述的开关电路，其特征在于，所述能量吸收支路包括避雷器。6.根据权利要求1所述的开关电路，其特征在于，所述固态支路包括一个固态开关或多个串联的固态开关。7.一种开关电路控制方法，应用于如权利要求1-6任一所述的开关电路中，其特征在于，控制所述机械开关支路中的机械开关分闸，触发导通所述间隙开关支路中的间隙开关，在预定时间内再断开所述间隙开关。8.根据权利要求7所述的开关电路控制方法，其特征在于，所述控制所述机械开关支路中的机械开关分闸后，经过一个预先设定的延时后，再触发所述间隙开关支路中的间隙开关导通，和/或所述在预定时间内再断开所述间隙开关具体为，在所述机械开关分闸运动到间隙能够承受的瞬态恢复电压时，再断开所述间隙开关。9.根据权利要求8所述的开关电路控制方法，其特征在于，在所述延时时间内所述机械开关达到有效开距。10.一种开关电路控制方法，应用于如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾嵘，余占清，屈鲁，黄瑜珑，魏天予，陈政宇，张翔宇，杨超，姚大伟，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11