【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种混合式快速转换开关以及利用该混合式快速转换开关在两路电源间快速切换的方法。
技术介绍
1、在数据中心或者其他对供电连续性要求较高的应用中，要求在一路电源失电的情况下，负载不断电或者在非常短的时间内切换到另一路电源。最大允许的断电时间取决于应用场景，例如，数据中心为10ms，一些电子厂房的工艺设备和金融设施为5ms。目前可以使用静态转换开关(sts)的技术来实现两路电源之间的切换，目前主流的sts技术保证负载的断电时间为5ms。也可以使用自动转换开关(ats)+不间断电源(ups)+电池的方式来实现不间断供电。
2、sts普遍使用晶闸管的技术，然而晶闸管上的压降会导致大量的电能损耗。例如在正常工作条件下，sts上约有2v的压降，对于230v供电系统，大约会增加1％的额外损耗。而且对于大电流的应用(例如1000a或以上)，这部分损耗会在晶闸管上造成较大的发热，从而需要增加额外的散热措施，增加sts设备的成本和体积。
3、另外sts属于半导体器件，承受过载或短路大电流的能力较弱。现有的sts不能承受长时间的过载，如果发生过载，则会自保护关断。当出现短路大电流时，内部的保护元件需要非常迅速切断故障,否则很可能导致晶闸管的发热和损坏。
4、而使用ats+ups+电池的方式来实现不间断供电，虽然供电连续性更好，但成本更高(例如ups需要进行电池维护)，并且效率更低(ups逆变模式～97％)。
5、因此，希望提供一种混合式快速转换开关，其能实现在大电流下两路电源之间的快速切换，
技术实现思路
1、根据本专利技术实施例的一个方面，提供了一种混合式快速转换开关，包括：机械开关，包括第一静触头、第二静触头和动触头，其中，第一静触头连接到第一电源，第二静触头连接到第二电源，并且动触头连接到负载；第一转移支路，连接在第一电源和负载之间；第一能量吸收支路，连接在第一电源和负载之间；第二转移支路，连接在第二电源和负载之间；以及第二能量吸收支路，连接在第二电源和负载之间。
2、在一个示例中，第一转移支路和第二转移支路中的每个包括反向串联的绝缘栅双极性晶体管(igbt)或金属-氧化层半导体场效晶体管(mosfet)、全桥子模块或半控型设备中的一个或多个。
3、在一个示例中，第一能量吸收支路和第二能量吸收支路中的每个包括金属氧化物限压器(mov)、瞬态二极管(tvs)和rc缓冲器中的一个或多个。
4、在一个示例中，机械开关的分闸利用汤姆逊效应致动和/或电磁铁驱动中的一个或多个。
5、在一个示例中，机械开关的合闸利用储能弹簧和/或电磁铁驱动中的一个或多个。
6、在一个示例中，机械开关是单刀双掷机械开关。
7、在一个示例中，机械开关包括彼此独立的第一机械开关和第二机械开关，第一机械开关包括第一静触头和动触头，并且第二机械开关包括第二静触头和动触头。
8、根据本专利技术实施例的另一方面，提供了一种利用混合式快速转换开关在电源间快速切换的方法，包括：检测到第一电源故障；以及由混合式快速转换开关执行从第一电源到第二电源的切换，其中，所述混合式快速转换开关包括：机械开关，包括第一静触头、第二静触头和动触头，其中，第一静触头连接到第一电源，第二静触头连接到第二电源，并且动触头连接到负载；第一转移支路，连接在第一电源和负载之间；第一能量吸收支路，连接在第一电源和负载之间；第二转移支路，连接在第二电源和负载之间；和第二能量吸收支路，连接在第二电源和负载之间。
9、在一个示例中，利用混合式快速转换开关从第一电源切换至第二电源包括：接通第一转移支路；机械开关与第一电源分闸；关断第一转移支路，并且由第一能量吸收支路吸收剩余能量；接通第二转移支路；机械开关与第二电源合闸；关断第二转移支路；以及切换到第二电源。
10、在一个示例中，该方法还包括在关断第一转移支路之前确认机械开关处于分闸状态，其中，确认机械开关处于分闸状态包括：检测通过机械开关的第一静触头的电流的变化；或检测微动开关或霍尔效应器的位置变化。
11、在一个示例中，该方法还包括在关断第二转移支路之前确认机械开关处于合闸状态，其中，确认机械开关处于合闸状态包括：检测通过机械开关的第二静触头的电流的变化；或检测微动开关或霍尔效应器的位置变化。
12、在一个示例中，机械开关是单刀双掷机械开关。
13、在一个示例中，机械开关包括彼此独立的第一机械开关和第二机械开关，第一机械开关包括第一静触头和动触头，并且第二机械开关包括第二静触头和动触头。
14、在一个示例中，该方法还包括基于回路电流情况确定是否执行从第一电源到第二电源的切换，以保障转移支路安全运行，其中，如果发生短路，则不执行切换并等待上级保护设备切断短路电流；如果发生过载，则对过载电流进行评估，基于评估结果，确定是否执行切换。
15、因此，根据本专利技术的实施例，混合式快速转换开关能够实现在大电流下两路电源之间的快速切换，并在正常工作条件下降低损耗，并且具有更好的过载和短路承受能力。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种混合式快速转换开关，包括：
2.根据权利要求1所述的混合式快速转换开关，其中，第一转移支路和第二转移支路中的每个包括反向串联的绝缘栅双极性晶体管(IGBT)或金属-氧化层半导体场效晶体管(MOSFET)、全桥子模块或半控型设备中的一个或多个。
3.根据权利要求1所述的混合式快速转换开关，其中，第一能量吸收支路和第二能量吸收支路中的每个包括金属氧化物限压器(MOV)、瞬态二极管(TVS)和RC缓冲器中的一个或多个。
4.根据权利要求1所述的混合式快速转换开关，其中，所述机械开关的分闸利用汤姆逊效应致动和/或电磁铁驱动中的一个或多个。
5.根据权利要求1所述的混合式快速转换开关，其中，所述机械开关的合闸利用储能弹簧和/或电磁铁驱动中的一个或多个。
6.根据权利要求1所述的混合式快速转换开关，其中，所述机械开关是单刀双掷机械开关。
7.根据权利要求1所述的混合式快速转换开关，其中，所述机械开关包括彼此独立的第一机械开关和第二机械开关，第一机械开关包括所述第一静触头和动触头，并且第二机械开关包括所述第二静触头
8.一种利用混合式快速转换开关在电源间快速切换的方法，包括：
9.根据权利要求8所述的方法，其中，利用混合式快速转换开关从第一电源切换至第二电源包括：
10.根据权利要求9所述的方法，还包括在关断第一转移支路之前确认机械开关处于分闸状态，其中，确认机械开关处于分闸状态包括：
11.根据权利要求9所述的方法，还包括在关断第二转移支路之前确认机械开关处于合闸状态，其中，确认机械开关处于合闸状态包括：
12.根据权利要求8所述的方法，其中，所述机械开关是单刀双掷机械开关。
13.根据权利要求8所述的方法，其中，所述机械开关包括彼此独立的第一机械开关和第二机械开关，第一机械开关包括所述第一静触头和动触头，并且第二机械开关包括所述第二静触头和动触头。
14.根据权利要8所述的方法，还包括基于回路电流情况确定是否执行从第一电源到第二电源的切换，以保障转移支路安全运行。
15.根据权利要求14所述的方法，其中：
...【技术特征摘要】
1.一种混合式快速转换开关，包括：
2.根据权利要求1所述的混合式快速转换开关，其中，第一转移支路和第二转移支路中的每个包括反向串联的绝缘栅双极性晶体管(igbt)或金属-氧化层半导体场效晶体管(mosfet)、全桥子模块或半控型设备中的一个或多个。
3.根据权利要求1所述的混合式快速转换开关，其中，第一能量吸收支路和第二能量吸收支路中的每个包括金属氧化物限压器(mov)、瞬态二极管(tvs)和rc缓冲器中的一个或多个。
4.根据权利要求1所述的混合式快速转换开关，其中，所述机械开关的分闸利用汤姆逊效应致动和/或电磁铁驱动中的一个或多个。
5.根据权利要求1所述的混合式快速转换开关，其中，所述机械开关的合闸利用储能弹簧和/或电磁铁驱动中的一个或多个。
6.根据权利要求1所述的混合式快速转换开关，其中，所述机械开关是单刀双掷机械开关。
7.根据权利要求1所述的混合式快速转换开关，其中，所述机械开关包括彼此独立的第一机械开关和第二机械开关，第一机械开关包括所述第一静触头和动触...
【专利技术属性】
技术研发人员：石莹，陈加敏，刘振忠，赵海军，陈晓航，宋杨峰，杨青，董济华，张昆鹏，
申请(专利权)人：施耐德电器工业公司，
类型：发明
国别省市：
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