在两个输入端间切换的切换结构、设备、系统和方法技术方案

此处公开了一种在两个输入端间进行切换的切换结构。所述切换结构包括第一半导体开关、第一机械开关、第二机械开关以及控制器，其中，所述第二机械开关可以连接到主输入端或备输入端，所述控制器耦合至所述第一半导体开关、所述第一机械开关和所述第二机械开关；其中，所述控制器用于为所述第一半导体开关、所述第一机械开关和所述第二机械开关生成控制驱动信号，所述控制驱动信号用于：在零电压时断开所述第一机械开关，在零电流时将所述第二机械开关从所述主输入端切换到所述备输入端或从所述备输入端切换到所述主输入端；当所述第一机械开关断开时，将所述第二机械开关切换至所述备输入端或所述主输入端。

Switching structure, device, system and method for switching between two input terminals

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在两个输入端间切换的切换结构、设备、系统和方法
本专利技术涉及电源开关领域。更特别地，本专利技术涉及一种在主输入端和备输入端间切换的切换结构、信息和通信技术(informationandcommunicationtechnology，简称ICT)设备，以及控制所述切换结构的系统和方法。
技术介绍
随着信息和通信技术(informationandcommunicationtechnology，简称ICT)的发展，ICT设备集成了越来越多的功能，ICT设备所需的电功率日益增加。为了实现ICT设备的高可靠性和高可用性，不仅使用了供电系统进行备份，而且ICT设备中的多个供电单元(powersupplyunit，简称PSU)也用于进行备份，例如，N+N备份配置，其中，N是用于备份的PSU数量。随着ICT设备的电功率日益增加，可以通过交流(alternatingcurrent，简称AC)供电系统或通过高压直流(highvoltagedirectcurrent，简称HVDC)供电系统形式的DC供电系统或通过AC和HVDC混合供电系统进行供电，以实现高效率和高功率密度。然而，由于使用传统的电力开关来实现主输入端与备输入端间的切换，其中主输入端可以对应于主供电系统，备输入端可以对应于备供电系统，在ICT设备中，生成电弧的概率很高。这将严重影响ICT设备的可靠性，无法满足高可靠性要求。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目的是弥补上述缺点并提供一种在ICT设备中使用的改进的切换结构，以便克服上述电弧问题并满足所述ICT设备的高可靠性要求。该目的通过独立权利要求的特征来实现。结合从属权利要求、说明书和附图将使本专利技术更易于理解。本专利技术第一方面提供了一种在主输入端和备输入端间进行切换的切换结构，所述切换结构包括：-第一半导体开关；-第一机械开关；-第二机械开关，其中，所述第二机械开关可以连接到所述主输入端或备输入端；-耦合至所述第一半导体开关、所述第一机械开关和所述第二机械开关的控制器；其中-所述第一半导体开关和所述第一机械开关并联，两者的第一公共端子连接到所述第二机械开关，两者的第二公共端子连接到耦合至多个供电单元PSU的输出端；-所述控制器用于为所述第一半导体开关、所述第一机械开关和所述第二机械开关生成控制驱动信号，其中，所述控制驱动信号用于：-在零电压时断开所述第一机械开关，并在零电流时将所述第二机械开关从所述主输入端切换到所述备输入端或从所述备输入端切换到所述主输入端，其中，当所述第一机械开关断开时，所述第二机械开关被切换到所述备输入端或所述主输入端。通过所述第一半导体开关和所述第一机械开关之间的并联连接并通过将所述第二机械开关连接到并联结构的一个公共端子，所述控制器可以控制在零电压时切换所述第一机械开关，控制在零电流时切换所述第二机械开关。这样，可以克服所述电弧问题，从而可以实现在ICT设备中使用的切换结构的高可靠性。在根据所述第一方面的所述切换结构的第一种实现形式中，所述控制驱动信号用于：-当所述第一半导体开关处于导通状态时，断开所述第一机械开关；-断开所述第一机械开关后，断开所述第一半导体开关；-断开所述第一机械开关和所述第一半导体开关后，将所述第二机械开关从所述主输入端切换到所述备输入端或从所述备输入端切换到所述主输入端。这展示了一种用于生成控制驱动信号的尤其有效的方式，使得可以在零电压时断开所述第一机械开关，并且可以在零电流时切换所述第二机械开关。特别地，通过所要求保护的控制驱动信号，当存在所述第一半导体开关或所述第一机械开关的低压降(接近于零电压)时，可以断开所述第一机械开关。类似地，当主供电回路未导通时，可以切换所述第二机械开关，其中所述主/备输入端、所述第二机械开关、所述第一机械开关和输出端可以形成所述主供电回路。根据所述第一方面的第一种实现形式，在所述切换结构的第二种实现形式中，所述控制驱动信号还用于：-当所述第一机械开关处于非导通状态时，闭合所述第一半导体开关；-当所述第一半导体开关处于导通状态时，闭合所述第一机械开关。这展示了一种用于生成控制驱动信号的尤其有效的方式，使得可以在零电压时闭合(ZVS)所述第一机械开关，使得所述主/备输入端、所述第二机械开关、所述第一机械开关和所述输出端可以形成为所述PSU提供主电源的主供电回路。因此，可以实现在ICT设备中使用的所述切换结构的高可靠性和高可用性。根据所述第一方面或根据所述第一方面或所述第一方面的第一种或第二种实现形式，在所述切换结构的第三种实现形式中，所述切换结构还包括节能电路以及与所述节能电路串联的第二半导体开关；其中-所述节能电路、所述第一半导体开关以及所述第一机械开关有连接到所述第二机械开关的所述第一公共端子；-所述第二半导体开关、所述第一半导体开关以及所述第一机械开关有第二公共端子，所以第二公共端子连接到用于耦合至多个供电单元PSU的所述输出端；-所述节能电路用于：当所述第二半导体开关处于导通状态时，为所述PSU提供辅助电源，使得所述PSU能够在预定时间间隔(ΔTnew_holdup)将输出电压维持在指定电压范围内。特别地，所述预定时间间隔可以比在所述主输入端和所述备输入端间切换所需的切换时间长。因此，通过使用所述节能电路，即使所述主输入端和所述备输入端间的切换被触发，所述PSU也能够不间断地工作，例如，在检测到所述主输入端(或主输入线路)发生故障的情况下，或检测到所述主输入端可用的情况下。因此，可以进一步提高在ICT设备中使用的所述切换结构的可靠性。根据所述第一方面的第三种实现形式，在所述切换结构的第四种实现形式中，所述控制驱动信号用于为所述第一半导体开关生成第一切换序列，为所述第二半导体开关生成第二切换序列，其中，所述第一切换序列是所述第二切换序列的相反序列。这展示了一种控制所述第二半导体开关和所述第一半导体开关互补的有效方式，从而允许从主供电回路平滑过渡到辅助供电回路，反之亦然，换句话说，所述主供电回路或所述辅助供电回路可为所述PSU供电，以确保所述PSU无间断地工作，从而可以进一步提高可靠性。根据所述第一方面的第三种或第四种实现形式，在所述切换结构的第五种实现形式中，所述控制驱动信号用于：-当所述第一半导体开关处于导通状态时，断开所述第一机械开关；-断开所述第一机械开关后，同时断开所述第一半导体开关、闭合所述第二半导体开关；-断开所述第一机械开关和所述第一半导体开关后，将所述第二机械开关从所述主输入端切换到所述备输入端或从所述备输入端切换到所述主输入端。这展示了一种用于生成控制驱动信号的尤其有效的方式，使得可以在零电压时断开所述第一机械开关，并且可以在零电流时切换所述第二机械开关，使得所述主/备输入端、所述第二机械开关、所述节能电路、所述第二半导体开关和所述输出端可以形成辅助供电回路，为所述PSU提供辅助电源，以确保所述PSU无间断地工作，从而可以进一步提高可靠性。根据所述第一方面的第五种实现形式，在所述切换结构的第六种实现形式中，所述控制驱动信号还用于：-当所述第一机械开关处于非导通状态时，同时断开所述第二半导体开关、闭合所述第一半导体开关；-当所述第一半导体开关处于导通状态且所述第二半导体开关处于非导通状态时，闭合所述第一机械开关本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在主输入端和备输入端间切换的切换结构(300)，其特征在于，所述切换结构(300)包括：‑第一半导体开关(312)；‑第一机械开关(313)；‑第二机械开关(314)，其中，所述第二机械开关(314)可以连接到所述主输入端或所述备输入端；‑耦合至所述第一半导体开关(312)、所述第一机械开关(313)和所述第二机械开关(314)的控制器(315)；其中‑所述第一半导体开关(312)和所述第一机械开关(313)并联，两者的第一公共端子连接到所述第二机械开关(314)；‑所述控制器(315)用于为所述第一半导体开关(312)、所述第一机械开关(313)和所述第二机械开关(314)生成控制驱动信号，所述控制驱动信号用于：‑在零电压时断开所述第一机械开关(313)，并在零电流时将所述第二机械开关(314)从所述主输入端切换到所述备输入端或从所述备输入端切换到所述主输入端，其中，当所述第一机械开关(313)断开时，所述第二机械开关(314)被切换到所述备输入端或所述主输入端。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.23 EP EP16206794.61.一种在主输入端和备输入端间切换的切换结构(300)，其特征在于，所述切换结构(300)包括：-第一半导体开关(312)；-第一机械开关(313)；-第二机械开关(314)，其中，所述第二机械开关(314)可以连接到所述主输入端或所述备输入端；-耦合至所述第一半导体开关(312)、所述第一机械开关(313)和所述第二机械开关(314)的控制器(315)；其中-所述第一半导体开关(312)和所述第一机械开关(313)并联，两者的第一公共端子连接到所述第二机械开关(314)；-所述控制器(315)用于为所述第一半导体开关(312)、所述第一机械开关(313)和所述第二机械开关(314)生成控制驱动信号，所述控制驱动信号用于：-在零电压时断开所述第一机械开关(313)，并在零电流时将所述第二机械开关(314)从所述主输入端切换到所述备输入端或从所述备输入端切换到所述主输入端，其中，当所述第一机械开关(313)断开时，所述第二机械开关(314)被切换到所述备输入端或所述主输入端。2.根据权利要求1所述的切换结构(300)，其特征在于，所述控制驱动信号用于：-当所述第一半导体开关(312)处于导通状态时，断开所述第一机械开关(313)；-断开所述第一机械开关(313)后，断开所述第一半导体开关(312)；-断开所述第一机械开关(313)和所述第一半导体开关(312)后，将所述第二机械开关(314)从所述主输入端切换到所述备输入端或从所述备输入端切换到所述主输入端。3.根据权利要求2所述的切换结构(300)，其特征在于，所述控制驱动信号还用于：-当所述第一机械开关(313)处于非导通状态时，闭合所述第一半导体开关(312)；-当所述第一半导体开关(312)处于导通状态时，闭合所述第一机械开关(313)。4.根据权利要求1-3任一项所述的切换结构(300)，其特征在于，所述切换结构(300)还包括节能电路(310)以及与所述节能电路(310)串联的第二半导体开关(311)；其中-所述节能电路(310)、所述第一半导体开关(312)以及所述第一机械开关(313)有连接到所述第二机械开关(314)的所述第一公共端子；-所述第二半导体开关(311)、所述第一半导体开关(312)以及所述第一机械开关(313)有连接到用于耦合至多个供电单元PSU(325-331)的输出端的第二公共端子；-所述节能电路(310)用于：当所述第二半导体开关(311)处于导通状态时，为所述PSU(325-331)提供辅助电源，使得所述PSU(325-331)能够在预定时间间隔(ΔTnew_holdup)将输出电压维持在指定电压范围内。5.根据权利要求4所述的切换结构(300)，其特征在于，所述控制驱动信号用于为所述第一半导体开关(312)生成第一切换序列，为所述第二半导体开关(311)生成第二切换序列，其中，所述第一切换序列是所述第二切换序列的相反序列。6.根据权利要求4或5所述的切换结构(300)，其特征在于，所述控制驱动信号用于：-当所述第一半导体开关(312)处于导通状态时，断开所述第一机械开关(313)；-断开所述第一机械开关(313)后，同时断开所述第一半导体开关(312)、闭合所述第二半导体开关(311)；-断开所述第一机械开关(313)和所述第一半导体开关(312)后，将所述第二机械开关(314)从所述主输入端切换到所述备输入端或从所述备输入端切换到所述主输入端。7.根据权利要求6所述的切换结构(300)，其特征在于，所述控制驱动信号还用于：-当所述第一机械开关(313)处于非导通状态时，同时断开所述第二半导体开关(311)、闭合所述第一半导体开关(312)；-当所述第一半导体开关(312)处于导通状态且所述第二半导体开关(311)处于非导通状态时，闭合所述第一机械开关(...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱洋，金敏浩，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44