一种人工过零的应急电源静态开关装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种人工过零的应急电源静态开关装置及其控制方法，涉及双电源供电技术领域，解决了市场静态开关不能保证在10ms内进行主、备用电源切换问题，包括控制单元、信号采集单元、主电源晶闸管开关和备用电源晶闸管开关，所述控制单元与信号采集单元相接，所述主电源晶闸管开关和所述备用电源晶闸管开关均与控制单元相接，本发明专利技术提供了人工过零的应急电源静态开关装置设计及控制方案，静态开关装置为独立设备，无需应急电源作为备用电源进行跟踪主电源相位控制，静态开关装置根据主、备用电源状态进行粗同步、准同步切换，粗同步切换时通过LC人工过零实现10ms内快速切换。换时通过LC人工过零实现10ms内快速切换。换时通过LC人工过零实现10ms内快速切换。

A static switching device of emergency power supply with manual zero crossing and its control method

【技术实现步骤摘要】
一种人工过零的应急电源静态开关装置及其控制方法


[0001]本专利技术涉及双电源供电
，具体来说，涉及一种人工过零的应急电源静态开关装置及其控制方法。

技术介绍

[0002]在化工、冶金、医院、消防、民航等重要负荷、敏感负荷需要配置双电源供电，当主电源异常要求通过双电源切换装置切换到备用电源，针对重要负荷，要求不间断供电，保证重要负荷不掉电重启，因而要求双电源切换装置切换时间控制在10ms以内，通常做法是备用电源采用UPS、EPS供电，同时UPS、EPS对电电源进行锁相，当主电源有电压暂降、电压掉电等故障时，关断主电源开关，通过晶闸管切换到备用电源，这种做法的前提是备用电源采用锁相同步技术的UPS、EPS电源，当备用电源为电网电源或者未采用锁相同步技术的逆变电源，考虑到负载特性及晶闸管的电流过零关断特性，不能保证静态切换开关在10ms内进行主、备用电源切换。
[0003]针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现思路

[0004]针对相关技术中的问题，本专利技术提出一种人工过零的应急电源静态开关装置及其控制方法，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。
[0005]本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0006]根据本专利技术的一个方面，提供了一种人工过零的应急电源静态开关装置。
[0007]该人工过零的应急电源静态开关装置包括控制单元、信号采集单元、主电源晶闸管开关和备用电源晶闸管开关，所述控制单元与信号采集单元相接，所述主电源晶闸管开关和所述备用电源晶闸管开关均与控制单元相接，所述主电源晶闸管开关内设有主电路LC人工强制过零电路，所述控制单元包含主电源晶闸管驱动单元、备用电源晶闸管驱动单元、主电路LC人工强制过零电路驱动单元。
[0008]进一步的，所述信号采集单元用于采集主电源电压和电流信号、备用电源的电压和电流信号以及该静态开关装置的输出电压和电流信号。
[0009]进一步的，所述主电源晶闸管开关和所述备用电源晶闸管开关的输出端并接在一起接负载。
[0010]根据本专利技术的另一方面，提供了一种人工过零的应急电源静态开关装置的控制方法。
[0011]该人工过零的应急电源静态开关装置的使用，包括以下步骤：
[0012]S101、静态开关装置对主、备用电源进行锁相，通过采集到的主、备用电源电压信号，采用改进型双二阶广义积分进行软件锁相；
[0013]S102、主电源快速故障判断，对主电源电压进行CLARK、PARK变换，在dq坐标系下计算d轴、q轴分量平方和的均方根，此值为相压峰值，对此均方根进行判断，根据此值与额定
值关系进行不同模式切换到备用电源；
[0014]S103、根据主电源电压判断故障类型后，决定是粗同步切换还是准同步切换，如果是粗同步切换，首先根据主电源电压相位判断是否需要进行人工过零，如果需要人工过零，再根据主电源电流方向决定LC谐振电路的投切开关工作，通过LC谐振电路的谐振电流实现主电源晶闸管人工过零，以满足切换时间低于10ms；如果是准同步切换，则根据主、备用电源锁相相位差来判断，当相位差小于3
°
时，关断主电源晶闸管驱动信号，同时使能备用电源晶闸管驱动信号，进行主、备用电源切换；
[0015]S104、主电源恢复工作，静态开关装置工作过程中，实时采集主电源电压信号，通过主电源三相电压有效进行判断主电源是否恢复正常，当主电源恢复正常是地，根据主、备用电源相位差进行判断，当相位差小于3
°
时，关断备用电源晶闸管驱动信号，同时使能主电源晶闸管驱动信号，由备用电源切换到主电源进行工作，为准同步切换；
[0016]S105、静态切换装置设置手动、自动工作模式，自动模式工作时，装置自动采集主、备用电源电压、电流信号并进行相应处理，自动判断主电源故障或者正常状态，并进行主、备用电源粗同步、准同步切换；手动工作模式时，根据主、备用电源电压状态由主电源粗同步或准同步切换到备用电源。
[0017]进一步的，在对主、备用电源进行锁相时，先判断主、备用电源的相位，对于三相设备直接通过CLARK、PARK变换，在dq坐标系中进行软件锁相，对于单相设备，采用虚拟三相坐标进行CLARK、PARK变换，先在dq坐标系中进行软件锁相，再进行软件锁相。
[0018]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提供了人工过零的应急电源静态开关装置设计及控制方案，静态开关装置为独立设备，无需应急电源作为备用电源进行跟踪主电源相位控制，静态开关装置根据主、备用电源状态进行粗同步、准同步切换，粗同步切换时通过LC人工过零实现10ms内快速切换，解决了市场静态开关不能保证在10ms内进行主、备用电源切换问题，同时简化了应急电源的控制方案。
附图说明
[0019]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，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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。
[0020]图1是根据本专利技术的一种人工过零的应急电源静态开关装置的结构框图；
[0021]图2是本专利技术中人工过零的应急电源静态开关装置LC人工过零的原理图；
[0022]图3是本专利技术中应用的CLARK、PARK变换坐标轴示意图；
[0023]图4是改进型双二阶广义积分软件锁相控制原理图。
[0024]附图标记：
[0025]1、控制单元；101、主电源晶闸管驱动单元；102、备用电源晶闸管驱动单元；103、主电路LC人工强制过零电路驱动单元；2、信号采集单元；3、主电源晶闸管开关；301、主电路LC人工强制过零电路；4、备用电源晶闸管开关。
具体实施方式
[0026]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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0027]实施例
[0028]根据本专利技术的一方面，提供了一种人工过零的应急电源静态开关装置。
[0029]请参阅图1，该人工过零的应急电源静态开关装置包括信号采集单元2、控制单元1、主电源晶闸管开关3、备用电源晶闸管开关4，其中主电源晶闸开关包含主电路LC人工强制过零电路301，控制单元1包含主电源晶闸管驱动单元101、备用电源晶闸管驱动单元102、主电路LC人工强制过零电路驱动单元103，双电源由主电源晶闸管开关3、备用电源晶闸管开关4输入，主电源晶闸管开关3、备用电源晶闸管开关4输出端并接在一起接负载，其中，信号采集单元2用于采集主电源电压和电流信号、备用电源的电压和电流信号以及该静态开关装置的输出电压和电流信号。
[0030]图2为应急电源静态开关装置LC人工过零原理图，为便于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种人工过零的应急电源静态开关装置，其特征在于，包括控制单元、信号采集单元、主电源晶闸管开关和备用电源晶闸管开关，所述控制单元与信号采集单元相接，所述主电源晶闸管开关和所述备用电源晶闸管开关均与控制单元相接，所述主电源晶闸管开关内设有主电路LC人工强制过零电路，所述控制单元包含主电源晶闸管驱动单元、备用电源晶闸管驱动单元、主电路LC人工强制过零电路驱动单元。2.根据权利要求1所述的一种人工过零的应急电源静态开关装置，其特征在于，所述信号采集单元用于采集主电源电压和电流信号、备用电源的电压和电流信号以及该静态开关装置的输出电压和电流信号。3.根据权利要求2所述的一种人工过零的应急电源静态开关装置，其特征在于，所述主电源晶闸管开关和所述备用电源晶闸管开关的输出端并接在一起接负载。4.一种人工过零的应急电源静态开关装置的控制方法，其特征在于，用于权利要求3所述的人工过零的应急电源静态开关装置的控制方法，包括以下步骤：S101、静态开关装置对主、备用电源进行锁相，通过采集到的主、备用电源电压信号，采用改进型双二阶广义积分进行软件锁相；S102、主电源快速故障判断，对主电源电压进行CLARK、PARK变换，在dq坐标系下计算d轴、q轴分量平方和的均方根，此值为相压峰值，对此均方根进行判断，根据此值与额定值关系进行不同模式切换到备用电源；S103、根据主电源电压判断故障类型后，决定是粗同步切换还是准同步切换，如果是粗同步切换，首先根据主电源电压相位判断是...

【专利技术属性】
技术研发人员：董仕岭，齐东流，孔朝朝，吴庭丰，
申请(专利权)人：合肥堃能电气科技有限公司，
类型：发明
国别省市：