一种旁路式双路供电切换系统技术方案

本发明专利技术公开了一种旁路式双路供电切换系统，包括至少一对交流侧可控硅和一对直流侧可控硅，交流侧可控硅与交流侧可控硅相互反向并联并与AC220V、负载组成交流回路，交流侧可控硅与交流侧可控硅的两端分别与继电器的常闭节点与中间节点相连，直流侧可控硅与直流侧可控硅相互反向并联，其中一端通过吸收电感L与继电器的常开节点相连，另一端与继电器的常闭节点相连；换流缓冲器并联在直流侧可控硅与直流侧可控硅的两端；载波驱动电路控制继电器的开关与可控硅的通断；当可控硅发生故障时，继电器的常闭节点充当为导线，此时AC220V、继电器、负载之间形成旁路式电路。本发明专利技术避免了物理切换时的瞬时断电间隙和物理触点拉弧现象。

A Bypass Double-way Power Supply Switching System

The invention discloses a bypass two-way power supply switching system, which comprises at least one pair of AC side thyristors and one pair of DC side thyristors. The AC side thyristors and the AC side thyristors are inversely parallel to each other and constitute an AC circuit with AC220V and load. The AC side thyristors and the AC side thyristors are respectively connected with the normal closed node and the intermediate node of the relay, and the DC side thyristors are connected with each other. The DC side thyristor is connected in reverse parallel with each other, one end of which is connected with the relay's normal open node through the absorption inductance L, the other end is connected with the relay's normal closed node; the commutation buffer is connected in parallel with the DC side thyristor and the DC side thyristor; the carrier drive circuit controls the switch of the relay and the switch of the thyristor; when the thyristor fails, the relay's normal closed node. Acting as a conductor, a bypass circuit is formed between AC220V, relay and load. The invention avoids instantaneous power-off clearance and physical contact arc-pulling phenomenon during physical switching.

【技术实现步骤摘要】
一种旁路式双路供电切换系统
本专利技术涉及供电设备
，尤其涉及一种旁路式双路供电切换系统。
技术介绍
随着交流供电系统普及和应用，交流供电应用在各个领域。虽然交流供电具有很高的可靠性，但在交流电发生故障或交流供电设备检修时，在其他后备直流电源存在的情况，需要将交流供电切换至后备直流供电。在交流恢复供电或检修完成时，又需将后备直流供电切换至交流供电。对于核心而敏感的用电设备而言，交流和直流之间的切换必须是无切换时间，而且具有很高的可靠性要求。现有技术中为解决交流和直流之间的切换，一般使用快速继电器作为切换开关，虽然继电器成本低、电路简单容易实现，但继电器是通过线圈通电与断电来控制接触点的吸合和分断的，切换时间一般为10ms左右，无法满足无隙切换的要求。现有技术中也有采用电力电子器件作为切换电路的，在长期使用过程中出现诸如控制芯片损坏或驱动信号失调的问题，则不能保证可控硅的正常导通，此时，即使电源没有发生故障，负载端也无法得到正常的供电，导致接触器脱扣、生产停止等问题。切换装置在这种情况下不仅没能保护负载可靠供电，反而成为了故障点。据此，目前急需一种能够稳定实现交直流双向无隙切换的旁路式双路供电切换系统。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种能够稳定实现交直流双向无隙切换的旁路式双路供电切换系统。本专利技术采用以下技术方案解决上述技术问题：一种旁路式双路供电切换系统，包括双向无隙切换电路、载波驱动电路、换流缓冲器；所述双向无隙切换电路至少包括四个可控硅，具体包括至少一对交流侧可控硅和一对直流侧可控硅，所述交流侧可控硅SCR1与交流侧可控硅SCR3相互反向并联并与AC220V、负载组成交流回路，交流侧可控硅SCR1与交流侧可控硅SCR3的两端分别与继电器的常闭节点与中间节点相连，所述直流侧可控硅SCR2与直流侧可控硅SCR4相互反向并联，其中一端通过吸收电感L与继电器的常开节点相连，另一端与继电器的常闭节点相连；所述换流缓冲器并联在直流侧可控硅SCR2与直流侧可控硅SCR4的两端；所述载波驱动电路控制继电器的开关与可控硅的通断；当可控硅发生故障时，继电器的常闭节点充当为导线，此时AC220V、继电器、负载之间形成旁路式电路。所述通过控制可控硅的导通与截止，实现交直流电源的双向无隙切换。当需要交流电源供电时，单片机给交流侧可控硅导通信号、直流侧可控硅截止信号，则交流电源通过交流侧可控硅对负载进行供电。当由于某种需要需切换到直流电源供电时，单片机给交流侧可控硅截止信号、直流侧可控硅导通信号，实现交流至直流的无隙切换，此时直流电源通过直流侧可控硅对负载进行供电。当需要切换回交流电源供电时，单片机给直流侧可控硅截止信号、交流侧可控硅导通信号，实现直流至交流的无隙切换，此时交流侧电源通过交流侧可控硅对负载进行供电。作为本专利技术的优选方式之一，所述载波驱动电路包括载波电路和驱动电路；所述载波电路由电池、MOS管、高频变压器、PWM发生器组成，通过调节PWM波占空比，控制MOS管的导通与关断时间，产生具有载波性质的多路输出电压，实现控制极电压跟随阴极电压变化的目的；驱动电路的主要作用是驱动切换回路的四个可控硅和一个继电器。对于四个可控硅，其阴极参考电压各不相同，因此为了有效控制可控硅，需要控制极电压能够随着其阴极电压变化而变化，保持可控硅控制极与阴极间始终具有压差；所述驱动电路包括可控硅驱动电路和继电器驱动电路，其基本结构均为光耦开关控制的分压电路；对于可控硅驱动电路，当控制信号为高电平时，光耦关断，可控硅控制极与阴极间没有电压差，可控硅截止；当控制信号为低电平时，光耦导通，可控硅控制极与阴极间有载波电路多路输出所提供的压差，可控硅若此时承受正向电压并且具有正向导通电流，则可控硅导通。对于继电器驱动电路，当控制信号为高电平时，光耦关断，三极管截止，继电器控制线圈没有电流回路，继电器开关处在常闭节点。当控制信号为低电平时，光耦导通，三极管导通，继电器控制线圈有电势差，继电器吸合动作，开关切换为常开节点。二极管用以在继电器释放时快速消耗控制线圈内残余能量，加快继电器释放速度。作为本专利技术的优选方式之一，所述的换流缓冲器由并联在直流侧可控硅SCR2与直流侧可控硅SCR4两端的电阻电容组成，具体为直流侧可控硅SCR2两侧并联有R2、C2，直流侧可控硅SCR4两侧并联有R4、C4。主要作用是对交直流双向换流过程进行保护。在可控硅交直流换流过程中出现了一个非常大的瞬态电压冲击，防止直接导致装置烧毁。作为本专利技术的优选方式之一，所述继电器的型号为KR_G5LB-1-25，继电器常闭节点CLOSE与SCR1阳极相连，继电器常开节点OPEN通过吸收电感L与SCR2相连，继电器中间节点MID与负载相连；当双向无隙切换电路正常工作时，继电器位于常开节点，切换电路完成正常的交直流切换；当双向无隙切换电路发生故障时，继电器线圈由于没有控制信号，继电器回到常闭节点，此时继电器常闭节点回路将充当导线为负载供电，不会因为双向无隙切换电路故障引入新的故障点，确保了真正意义上的旁路式结构。继电器实现了不引入故障点而确保电路切换的迅速性，同时，继电器解除了交流侧可控硅和直流侧可控硅的耦合关系，避免了上电启动电压冲击导致直流侧可控硅的损坏的情况。吸收电感的作用是吸收短路及冲击电流，保护装置不被烧毁。作为本专利技术的优选方式之一，所述载波电路的PWM发生器UCC的输出端与MOS管Q1的门极相连，控制端与单片机相连；通过单片机控制UCC生成PWM波，进而控制MOS管Q1的开通与关断，电池的5V的直流电Vcc被斩波为方波，输入变压器T0的一次绕组；一次绕组与二次绕组的匝数比为1:1；通过变压器T0的变压，变压器T0二次绕组的压差为5V，并且具有载波的功能；变压器T1的1脚通过二极管与SCR_V1相连，变压器T1的2脚与SCR_K1相连，能实现SCR_V1的电压始终比SCR_K1的电压高5V；电容起稳压作用；同理，SCR_V2的电压始终比SCR_K2的电压高5V；SCR_V3的电压始终比AC_N的电压高5V；SCR_V4的电压始终比DC_N的电压高5V；产生压差为5V的电源供给驱动电路使用，通过单片机的控制信号，控制可控硅的导通或关断。作为本专利技术的优选方式之一，所述可控硅驱动电路具体为：Vcc通过电阻R11、R21、R31、R41分别与光电隔离模块U1、U2、U3、U4的1脚相连，光电隔离模块U1、U2、U3、U4的2脚分别与CTRLG1、CTRLG2、CTRLG3、CTRLG4相连；光电隔离模块U1、U2、U3、U4的3脚分别与SCRV1、SCRV2、SCRV3、SCRV4相连；光电隔离模块U1、U2、U3、U4的4脚通过220Ω、1000Ω电阻分别与SCRK1、SCRK2、AC_N、DC_N相连；SCRG1、SCRG2、SCRG3、SCRG4通过电阻R13、R23、R33、R43分别与SCRK1、SCRK2、AC_N、DC_N相连；SCRG1、SCRG2、SCRG3、SCRG4通过电容C1、C2、C3、C4分别与SCRK1、SCRK2、AC_N、DC_N相连；当CTRLG1为1时，光电隔离模块关断，SCRG1与SCRK1之间的压差为0V；当CTRLG1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种旁路式双路供电切换系统，其特征在于，包括双向无隙切换电路、载波驱动电路、换流缓冲器；所述双向无隙切换电路至少包括四个可控硅，具体包括至少一对交流侧可控硅和一对直流侧可控硅，所述交流侧可控硅SCR1与交流侧可控硅SCR3相互反向并联并与AC220V、负载组成交流回路，交流侧可控硅SCR1与交流侧可控硅SCR3的两端分别与继电器的常闭节点与中间节点相连，所述直流侧可控硅SCR2与直流侧可控硅SCR4相互反向并联，其中一端通过吸收电感L与继电器的常开节点相连，另一端与继电器的常闭节点相连；所述换流缓冲器并联在直流侧可控硅SCR2与直流侧可控硅SCR4的两端；所述载波驱动电路控制继电器的开关与可控硅的通断；当可控硅发生故障时，继电器的常闭节点充当为导线，此时AC220V、继电器、负载之间形成旁路式电路。

【技术特征摘要】
1.一种旁路式双路供电切换系统，其特征在于，包括双向无隙切换电路、载波驱动电路、换流缓冲器；所述双向无隙切换电路至少包括四个可控硅，具体包括至少一对交流侧可控硅和一对直流侧可控硅，所述交流侧可控硅SCR1与交流侧可控硅SCR3相互反向并联并与AC220V、负载组成交流回路，交流侧可控硅SCR1与交流侧可控硅SCR3的两端分别与继电器的常闭节点与中间节点相连，所述直流侧可控硅SCR2与直流侧可控硅SCR4相互反向并联，其中一端通过吸收电感L与继电器的常开节点相连，另一端与继电器的常闭节点相连；所述换流缓冲器并联在直流侧可控硅SCR2与直流侧可控硅SCR4的两端；所述载波驱动电路控制继电器的开关与可控硅的通断；当可控硅发生故障时，继电器的常闭节点充当为导线，此时AC220V、继电器、负载之间形成旁路式电路。2.根据权利要求1所述的旁路式双路供电切换系统，其特征在于，所述载波驱动电路包括载波电路和驱动电路；所述载波电路由电池、MOS管、高频变压器、PWM发生器组成，通过调节PWM波占空比，控制MOS管的导通与关断时间，产生具有载波性质的多路输出电压；所述驱动电路包括可控硅驱动电路和继电器驱动电路，其基本结构均为光耦开关控制的分压电路。3.根据权利要求1所述的旁路式双路供电切换系统，其特征在于，所述的换流缓冲器由并联在直流侧可控硅SCR2与直流侧可控硅SCR4两端的电阻电容组成，具体为直流侧可控硅SCR2两侧并联有R2、C2，直流侧可控硅SCR4两侧并联有R4、C4。4.根据权利要求1所述的旁路式双路供电切换系统，其特征在于，所述继电器的型号为KR_G5LB-1-25，继电器常闭节点CLOSE与SCR1阳极相连，继电器常开节点OPEN通过吸收电感L与SCR2相连，继电器中间节点MID与负载相连。5.根据权利要求2所述的旁路式双路供电切换系统，其特征在于，所述载波电路的PWM发生器UCC的输出端与MOS管Q1的门极相连，控制端与单片机相连；通过单片机控制UCC生成PWM波，进而控制MOS管Q1的开通与关断，电池的5V的直流电Vcc被斩波为方波，输入变压器T0的一次绕组；一次绕组与二次绕组的匝数比为1:1；通过变压器T0的变压，变压器T0二次绕组的压差为5V，...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔超奇，朱杰，刘斌，程亚航，朱新菊，谢春玮，郭运泽，卜婷婷，周力，王苗，刁哲伟，王东旭，王幸伟，卢家奎，张剑东，
申请(专利权)人：国网安徽省电力有限公司阜阳供电公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34