一种单向直流配电网的双电源自动转换开关装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种单向直流配电网的双电源自动转换开关装置，包括第一机械开关、第一静态开关、第二机械开关、第二静态开关、第三机械开关、第三静态开关、第四机械开关和第四静态开关；第一静态开关的一端连接至外部的第一直流电源的正极，另一端连接至负载的正极；第二静态开关的一端连接至第一直流电源的负极，另一端连接至负载的负极；第三静态开关的一端连接至外部的第二直流电源的正极，另一端连接至负载的正极；第四静态开关的一端连接至第二直流电源的负极，另一端连接至负载的负极。本发明专利技术采用静态开关和机械式开关并联结构，交替工作，发生转换时，静态开关动作，开关时间远小于机械开关固有合闸时间，可快速导通负载电流。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于自动转换开关
，更具体地，涉及一种单向直流配电网的双电源自动转换开关装置。
技术介绍
电能质量是供用电双方关注的重要问题，它直接影响负载的正常运行。随着国民经济和科学技术的发展，用户对电能质量要求越来越高。为提高供电可靠性，大型工业企业内部往往设置有直流电源或者备用发电机。当一路电源发生如断电、缺相、过压、欠压等故障时，利用自动转换开关能实现在第一直流电源和第二直流电源之间进行切换，以保证供电可靠性。 现在直流配电网发展迅速，对自动转换开关有了相应的需求。现有的自动转换开关一般是针对交流配电网的机械式自动转换开关和静态转换开关。机械式自动转换开关由于是机械式的结构，所以转换时间比较长。而静态转换开关的转换时间短，但存在稳态导通损耗大的问题。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种单向直流配电网的双电源自动转换开关装置，旨在解决现有的开关装置转换时间长、损耗大的问题。为实现上述目的，本专利技术提供了一种单向直流配电网的双电源自动转换开关装置，包括第一机械开关、第一静态开关、第二机械开关、第二静态开关、第三机械开关、第三静态开关、第四机械开关和第四静态开关；所述第一静态开关的一端连接至所述外部的第一直流电源的正极，另一端连接至外部的负载的正极；所述第一机械开关与所述第一静态开关并联连接；所述第二静态开关的一端连接至所述第一直流电源的负极，另一端连接至所述负载的负极；所述第二机械开关与所述第二静态开关并联连接；所述第三静态开关的一端连接至外部的第二直流电源的正极，另一端连接至外部的负载的正极；所述第三机械开关与所述第三静态开关并联连接；所述第四静态开关的一端连接至所述第二直流电源的负极，另一端连接至外部的负载的负极；所述第四机械开关与所述第四静态开关并联连接。更进一步地，所述开关装置还包括第一二极管和电感；所述第一二极管的阴极分别与所述第三静态开关的另一端和所述第一静态开关的另一端连接；所述第一二极管的阳极连接至负载的负极；所述电感的一端与所述第一二极管的阴极连接，所述电感的另一端连接至所述负载的正极。更进一步地，所述第一静态开关、所述第二静态开关、所述第三静态开关和所述第四静态开关具有相同的结构，每一个静态开关包括开关管、单向导通元件；所述开关管的第一端作为所述静态开关的一端，所述开关管的第二端连接至所述单向导通元件的一端，所述单向导通元件的另一端作为所述静态开关的另一端；所述开关管的控制端根据外部的控制信号控制其第一端与第二端之间的导通，所述开关管的第一端与第二端之间接有防反接的二极管。更进一步地，所述开关管为IGBT功率管，所述IGBT功率管的门极作为所述开关管的控制端，所述IGBT功率管的发射极作为所述开关管的第二端，所述IGBT功率管的集电极作为所述开关管的第一端。更进一步地，所述开关管为门极可关断晶闸管、电力晶体管或功率场效应晶体管。更进一步地，所述单向导通元件为第二二极管，所述第二二极管的阴极作为所述单向导通元件的另一端，所述第二二极管的阳极作为所述单向导通元件的一端。本专利技术具有以下技术效果(I)本专利技术在应用中，静态开关和机械式开关(ATSE)即采用并联结构，交替工作稳态时由机械式开关工作导通，机械触头的导通电阻小，因此大电流流过触点发热量很小，不需要额外的散热装置；发生转换时，静态开关动作，开关时间远小于机械开关固有合闸时 间，可快速导通负载电流。(2)本专利技术在应用中，可形成电压源型和电流源型电路。(3)本专利技术适用于单向供电的直流配电网，其原因是采用的静态开关均为基于全控型器件的可控单向开关。(4)本专利技术在应用中，静态开关的结构可以是逆导型结构和逆阻型结构。附图说明图I是本专利技术第一实施例提供的单向直流配电网的双电源自动转换开关装置的模块结构示意图；图2是本专利技术第二实施例提供的单向直流配电网的双电源自动转换开关装置的模块结构示意图；图3为本专利技术实施例提供静态开关的具体电路图；图4为本专利技术实施例提供的单向直流配电网的双电源自动转换开关装置的具体电路图。具体实施例方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术提出了一种适用于在单向供电的直流配电网中工作，简单可靠，较易实现，采用全控器件与机械开关并联结构的双电源自动转换开关装置，从而满足直流配电网用户的需求。图I是本专利技术第一实施例提供的单向直流配电网的双电源自动转换开关装置的模块结构，为了便于说明，仅示出了与本专利技术实施例相关的部分，详述如下连接在外部的直流电源(10、20)与负载30之间的单向直流配电网的双电源自动转换开关装置包括第一机械开关11、第一静态开关21、第二机械开关12、第二静态开关22、第三机械开关13、第三静态开关23、第四机械开关14和第四静态开关24 ;第一静态开关21的一端连接至第一直流电源10的正极，另一端连接至外部的负载30的正极；第一机械开关11与第一静态开关21并联连接；第二静态开关22的一端连接至第一直流电源10的负极，另一端连接至负载30的负极；第二机械开关12与第二静态开关22并联连接；第三静态开关23的一端连接至第二直流电源20的正极，另一端连接至外部的负载30的正极；第三机械开关13与第三静态开关23并联连接；第四静态开关24的一端连接至第二直流电源20的负极，另一端连接至外部的负载30的负极；第四机械开关14与第四静态开关24并联连接。在本专利技术实施例中，若负载30当前由第一直流电源10供电，若检测出电源异常则启动转换；首先发出第一直流电源10机械开关分闸命令；然后发第二直流电源20静态开关驱动信号，使其导通，同时发第二直流电源20机械开关合闸命令；待第二直流电源20机械开关合闸后发出第二直流电源20静态开关关断的驱动信号；负载30与第二直流电源20相连，转换完成。图2示出了本专利技术第二实施例提供的单向直流配电网的双电源自动转换开关装置的模块结构，与第一实施例相比，增加了第一二极管Dl和电感LI ;第一二极管Dl的阴极 分别与第三静态开关13的另一端和第一静态开关11的另一端连接；第一二极管Dl的阳极连接至负载30的负极；电感LI的一端与第一二极管Dl的阴极连接，电感LI的另一端连接至负载30的正极。在本专利技术实施例中，第一静态开关11、第二静态开关12、第三静态开关13和第四静态开关14具有相同的结构，如图3所示，每一个静态开关包括开关管和单向导通元件；开关管的第一端作为静态开关的一端，开关管的第二端连接至单向导通元件的一端，单向导通元件的另一端作为静态开关的另一端；开关管的控制端根据外部的控制信号控制其第一端与第二端之间的导通，开关管的第一端与第二端之间接有防反接的二极管。而机械开关可以为现有技术中的已有的器件。作为本专利技术的一个实施例，开关管可以为门极可关断晶闸管(GTO)、电力晶体管(GTR)、功率场效应晶体管(Power M0SFET)或绝缘栅双极晶体管(IGBT);当开关管为IGBT功率管Ql时，IGBT功率管Ql的门极作为开关管的控制端，IGBT功率管Ql的发射极作为开关管的第二端，IGBT功率管Ql的集电极作为开关管的第一端本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单向直流配电网的双电源自动转换开关装置，其特征在于，包括第一机械开关、第一静态开关、第二机械开关、第二静态开关、第三机械开关、第三静态开关、第四机械开关和第四静态开关；所述第一静态开关的一端连接至外部的第一直流电源的正极，另一端连接至外部的负载的正极；所述第一机械开关与所述第一静态开关并联连接；所述第二静态开关的一端连接至所述第一直流电源的负极，另一端连接至所述负载的负极；所述第二机械开关与所述第二静态开关并联连接；所述第三静态开关的一端连接至外部的第二直流电源的正极，另一端连接至外部的负载的正极；所述第三机械开关与所述第三静态开关并联连接；所述第四静态开关的一端连接至所述第二直流电源的负极，另一端连接至外部的负载的负极；所述第四机械开关与所述第四静态开关并联连接。

【技术特征摘要】
1.一种单向直流配电网的双电源自动转换开关装置，其特征在于，包括第一机械开关、第一静态开关、第二机械开关、第二静态开关、第三机械开关、第三静态开关、第四机械开关和第四静态开关； 所述第一静态开关的一端连接至外部的第一直流电源的正极，另一端连接至外部的负载的正极； 所述第一机械开关与所述第一静态开关并联连接； 所述第二静态开关的一端连接至所述第一直流电源的负极，另一端连接至所述负载的负极； 所述第二机械开关与所述第二静态开关并联连接； 所述第三静态开关的一端连接至外部的第二直流电源的正极，另一端连接至外部的负载的正极； 所述第三机械开关与所述第三静态开关并联连接； 所述第四静态开关的一端连接至所述第二直流电源的负极，另一端连接至外部的负载的负极； 所述第四机械开关与所述第四静态开关并联连接。2.如权利要求I所述的开关装置，其特征在于，所述开关装置还包括第一二极管和电感； 所述第一二极管的阴极分别与所述第三静态开关的另一端和所述第一静态开关的另一端连接；所述第一二极管的阳极连接至负载的负极； 所述电感的一端与所述第一二极管的阴极连接，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆继明，毛承雄，王丹，何宇，田兵，周彬倩，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：