一种具有故障环流抑制作用的固态开关切换控制方法，当从第一电源切换到第二电源时，首先切断电源支路电子开关K1的触发信号，并读取该支路当前的电流方向。根据电流方向决定第二电源开通的晶闸管顺序。第二电源晶闸管的开通时刻的选取原则为，当切断K1触发信号时，对于x相，若M1支路电流从第一电源流向负载，则在xP2的触发安全区触发晶闸管xP2/xN2，反之则在xN2的触发安全区触发晶闸管xP2/xN2。触发安全区由晶闸管xP2/xN2两端电压决定。本方法可以通过观测晶闸管两端电压，选择适当的投切点，使得固态开关切换过程中即使发生电源相连的故障，产生故障环流，其最大值也有限，不会对系统产生永久性损坏。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及ー种具有故障环流抑制作用的固态开关切换控制方法，属于电カ电子在电カ系统中的应用
技术介绍
近年来，随着经济发展和高科技设备的广泛应用，用户对供电质量要求不断提高，电能质量问题日益突出。电能质量问题直接影响电カ系统的供电安全及用户设备的正常运行。常见的电能质量问题包括电压跌落及供电短时中断，其影响面大和造成的经济损失巨大，是电カ系统急需解决的问题。固态开关利用大功率电カ电子技木，是解决敏感、关键负荷电カ供应最经济的手段之一。其核心模块为可控的电カ电子开关。由于晶闸管具有功率大、性价比高、稳态损耗小的优点，因此常用于大功率的固态开关设备中。固态开关系统根据电源质量的状态自动将负载在两个电源间进行切換。切換的速度决定了负载侧的电能质量。目前ー些敏感负载要求系统的电压跌落时长不能超过20毫秒，因此切换过程必须在20毫秒内完成。但是晶闸管作为半控器件本身不能控制关断，只有电流过零后才能关断。而电流过零的速度由系统特性決定。当系统负载为感性时，可能电流过零需要几秒钟之久，大大影响切换速度。因此需采用強制切换的控制方法。強制切換方法要求在ー侧电源未关断时即切入另ー侧电源。因为两侧电源均未和负载隔离，因而可能发生电源直连，产生极大故障电流的危险。若故障电流不可控，很可能导致系统元件永久损坏。本专利提出的切换控制方法可以有效的控制系统电源切换时因误判电流状态而引起的系统环流最大值，提高系统安全性和可靠性。固态开关是ー种改善供电质量的电カ电子设备，如附图I所示系统正常时，负载在第一电源侧工作；若第一电源发生故障，则负载切換到第二电源，当第一电源正常吋，负载重新切回第一电源。固态开关设备的核心器件为电子开关Kl和K2。对于大功率应用场合，由于半控型电カ电子器件如晶闸管具有性价比高，稳态损耗小的优点，因此常被应用于该类设备。晶闸管作为半控器件，其关断是不可控的，只有电流过零时晶闸管才能关断。当系统负载为感性时，由于电流过零较慢，晶闸管关断需要较长时间，固态开关切换时间也比较长，从而影响负载供电质量。为了加快切換速度，可采用强制换流控制方法。強制切换控制方法原理为，当系统从第一电源切入第二电源时，首先切断第一电源侧电子开关Kl的触发信号，不等第一电源侧供电支路电流过零，即开通第二电源侧电子开关K2，接入第二电源。 三相电源支路的控制方法相同，因此这里以A相为例，如附图I所示，首先关断TA触发信号，若此时系统电流方向为图中IAl所示，则打开备用侧A相晶闸管AP。当AP电压正向偏置时，晶闸管导通，此时主侧晶闸管TA将承受反压从而很快关断。显然，这种切換方法由于无需等待电流自然过零，切換可以很快完成。但是该切換方法要求对电流过零状态以及电流的方向进行准确的判定。实际的系统由于传感器精度、调理电路滤波性能等因素影响，往往在电流零点附近有一定采样误差，导致不能准确判断电流的方向以及电流过零状态。而当系统对电流状态发生误判时，切换过程中会导致电源一和电源二直接相连，产生极大故障电流。例如，如附图I所示，若系统电流方向发生误判，实际电流方向与图中Iai方向相反，却打开了第二电源侧的晶闸管AP2，第一电源和第二电源几乎直接相连，系统会出现很大故障电流导致器件和设备永久性损毁。
技术实现思路
技术问题本专利技术公开了ー种具有故障环流抑制作用的固态开关切换控制方法，该方法是在传统的强制切换控制方法基础上，进行创新后提出的，能够对系统潜在的故障环流最大值进行控制，确保系统不会因为电流方向和过零状态的误判而发生破坏性损毀，在电カ电子设备控制领域中有广泛的应用前景。本专利技术在传统固态开关切換方法的基础之上，提出了基于电压的触发安全区切换方法，能够在高速切換的基础上，对潜在的故障环流最大值进行控制，确保系统在电流方向误判条件下，不会产生破坏性的影响，对提高系统的可靠性和安全性有重大意义。技术方案本专利技术公开了ー种具有故障环流抑制作用的固态开关切换控制方法。固态开关的原理如附图I所示，初始时，第一电源无电能质量问题，电子开关Kl导通，负载在第一电源侧工作；当第一电源有电能质量问题时，将负载从第一电源支路Ml切換到第二电源支路M2 ;所述电子开关Kl和K2相同且都是由晶闸管构成，对于ー相电路，由正向连接的晶闸管xPn和反相连接的晶闸管xNn构成，其中，X表示A相、B相或C相；n取值为I或2，分别表示电源I侧的晶闸管或电源2侧的晶闸管。切换过程如下所述首先撤销第一电源侧电子开关Kl触发信号，并读取该时刻第一电源侧支路Ml各相的电流方向，根据该电流方向决定第二电源侧电カ电子开关K2各相正反向晶闸管的触发时刻；对于任一相X相,触发时刻的选取原则如下首先撤销电子开关Kl中晶闸管TX触发信号，记录当前电流方向为Ixl ;测量第二电源侧电カ电子开关xP2/xN2两端电压，当两端电压处于xP2或xN2安全触发区时，给出晶闸管xP2/xN2的触发信号；xP2安全触发区域的设定原则为晶闸管两端电压小于系统限流安全电压Uk且大于零，电压单调递减，逼近零值；xN2安全触发区域的设定原则为晶闸管两端电压大于系统限流安全电压-Uk且小于零，电压单调递增，逼近零值；xP2安全触发区选取的原因是当在安全区给出xP2/xN2的触发信号时，系统首先接入晶闸管xP2，此时即使发生电流误判，第一电源和第二电源直接相连，线路中的故障电流应小于或等于第一、ニ电源电压差即晶闸管两端电压除以线路阻杭。由于在xP2触发安全区中，电压均小于Uk，因此故障电流有限，且在xP2触发安全区之后，会进入xP2的反向 电压偏置区，此时晶闸管xP2会因承受反压而关断，故障电流将消失。同时由于系统给出了xN2触发信号，在xP2的反向电压偏置区内xN2将承受正向电压而导通，可以抑制Ml侧支路的电流，使得电子开关Kl侧X相晶闸管断开，系统切换完成。本专利技术提出的这种新的切换控制方法，可以通过观测晶闸管两端电压，选择适当的投切点，使得即使发生电源相连的故障，故障环流最大值有限，不会对系统产生永久性损坏。具体来说，有益效果如下 I.该切换方法可以有效控制系统可能产生的故障环流最大值。提高了系统的可靠性和安全性。2.该切换方法仅需要观测系统支路的电流和晶闸管两端电压。该电压可由负载侧和电源侧电压间接得到。这些传感器属于固态开关的基本配置。因此实现此功能系统不需要増加额外测量电路和传感器。3.切換方法的实现只需要简单的数据计算，实现简单，可靠性高。4.安全触发区在每周波内都存在，因此几乎不影响系统的切換速度，可以保证电源切换在单周波内完成。5.在大功率应用场合，由于电流动态范国大。如果只加一级电流传感器常常无法精确采样低至几百毫安的晶闸管维持电流，也就意味着很难精确判断晶闸管的关断状态。采用该切换控制方法，可以使得系统在只有一级电流传感器的条件下，仍有很高的可靠性。降低了系统硬件成本。6.该切换控制方法适用于所有晶闸管或其他半控器件需要切換的应用场合，有广泛的应用前景。附图说明附图I现有技术中，固态开关不意图；附图2晶闸管开通时刻电压參考示意图；附图3晶闸管A相切换过程示意图；附图4是本方法的固态开关示意图。具体实施例方式下面结合附图与具体实施方式对本技术方案进ー步说明如下本专利技术提出一种新的切换控制方法，可以通本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.ー种具有故障环流抑制作用的固态开关切换控制方法，在电カ系统中，负载分别通过电子开关Kl和电子开关K2接到第一电源和第二电源的输出端；第一电源无电能质量问题时，电子开关Kl导通，负载在第一电源侧工作；当第一电源有电能质量问题时，将负载从第一电源支路Ml切換到第二电源支路M2 ;所述电子开关Kl和K2相同且都是由晶闸管构成；对于X相电路，电子开关K2由正向连接的晶闸管xP2和反相连接的晶闸管xN2构成；x表示A相、B相或C相；其特征在于切换过程如下所述 首先撤销电子开关Kl中晶闸管Txl触发信号，记录当前电流方向为Ixl ； 当Ixl为正向，即自第一电源侧流向负载侧，则测量第二电源侧电カ电子开关K2晶闸管xP2/xN2两端电压，当两端电压处于xP2...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵剑锋，姚佳，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：
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