双电源切换的继电器操动机构、切换拓扑结构及控制方法

技术领域

本发明涉及继电器技术领域，尤其是一种双电源切换的继电器操动机构、切换拓扑结构及方法。

背景技术

继电器，是一种电子控制器件，是一种小电流控制大电流的一种驱动器件。现有继电器操动机构运动初始阶段气隙较大，在起始阶段出力较小，难以完成大行程下的继电器驱动，现有技术中例如永磁机构，初始气隙长度即为行程长度，气隙磁阻大不利于高速启动，响应时间较慢，现有继电器操动机构中缺少一种励磁时间短、响应速度快、行程较长的操动机构适应敏感负载的需求。除此之外，操动机构的小型化已成为大势所趋，现有电磁机构内部磁感应强度分布不均，造成空间资源的严重浪费，不利于电子设备以及整机的小型化。

在IT行业的数据中心产生毫秒级别的断电便会产生数据堵塞造成较大的经济损失，于是配电系统中往往需要高可靠的供电构架，因此敏感负载便需要双电源供电构架。当主电源故障时切断主电源投入备用电源，为保证供电的可靠性，需要一种快速的继电器驱动的双电源切换继电器及其切换拓扑。

发明内容

本发明针对以上问题提出了一种双电源切换的继电器操动机构。

本发明采用的技术手段如下：

一种双电源切换的继电器操动机构，包括轭铁、线圈、静铁芯、动铁芯、第一永磁体、第二永磁体、第三永磁体以及第四永磁体；

所述轭铁包括相对设置的两个轭铁侧板和相对设置的两个轭铁端板，所述轭铁侧板和轭铁端板相互连接形成容纳空间；

所述第一永磁体和第二永磁体相对设置在所述容纳空间内，且所述第一永磁体与所述第二永磁体相对的一侧磁极的磁性相同，所述第一永磁体和第二永磁体的另一侧分别与所述两个轭铁侧板的内壁接触；

所述第三永磁体和第四永磁体相对设置在所述容纳空间内，且所述第三永磁体与所述第四永磁体相对的一侧磁极的磁性相同，且与所述第一永磁体与所述第二永磁体相对的一侧磁极的磁性相同；

所述第一永磁体、第三永磁体、第二永磁体以及第四永磁体依次间隔90度设置；

所述静铁芯置于所述第三永磁体和第四永磁体之间，且静铁芯的两个侧面分别与所述第三永磁体和所述第四永磁体的两个相对的侧面接触，所述静铁芯、第三永磁体和第四永磁体形成内磁极组件；

所述动铁芯设置在所述线圈的两端；

所述线圈和动铁芯套在所述内磁极组件上。

进一步地，所述轭铁端板设有第三永磁体的一端的端壁上还设有第一导磁凸台；所述轭铁端板设有第四永磁体的一端的端壁上还设有第二导磁凸台。

进一步地，所述第一永磁体、第二永磁体、第三永磁体以及第四永磁体中至少一个为中空型永磁体。

进一步地，所述第一永磁体和第二永磁体的两端分别设有第一永磁体卡台，所述轭铁端板上设有第一永磁体卡槽，所述第一永磁体和第二永磁体通过所述第一永磁体卡台和所述第一永磁体卡槽设置在所述轭铁内。

进一步地，所述第三永磁体和第四永磁体的两端分别设有第二永磁体卡台，所述轭铁端板上设有第二永磁体卡槽，所述第三永磁体和第四永磁体通过所述第二永磁体卡台和所述第二永磁体卡槽设置在所述轭铁内。

进一步地，所述轭铁、静铁芯以及动铁芯的材质为电工纯铁；所述第一永磁体、第二永磁体、第三永磁体以及第四永磁体的材质为钕铁硼；所述线圈的材质为铜。

进一步地，所述轭铁为分体结构。

进一步地，所述静铁芯为分体结构。

一种用于双电源切换的拓扑结构，包括第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器、第五继电器、第六继电器、第一二极管、第二二极管、第三二极管以及第四二极管；

所述第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器、第五继电器以及第六继电器依次串联连接；

所述第一二极管与所述第一继电器并联设置，且所述第一二极管的阳极端与主电源连接；

所述第二二极管与所述第二继电器并联设置，且所述第二二极管的阴极端与所述第一二极管的阴极端连接；

所述第四二极管与所述第六继电器并联设置，且所述第四二极管的阳极端与备用电源连接；

所述第三二极管与所述第五继电器并联设置，且所述第三二极管的阴极端与所述第四二极管的阴极端连接；

所述第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器、第五继电器以及第六继电器中至少一个为具有本发明所述双电源切换的继电器操动机构的继电器。

一种具有本发明公开的双电源切换的拓扑结构的控制方法，闭合第一继电器、第二继电器、第三继电器、第五继电器以及第六继电器，断开第四继电器使得主电源与负载处于接通状态，主电源用于向负载供电；

检测主电源工作是否正常，若是，保持第一继电器、第二继电器、第三继电器、第五继电器以及第六继电器的闭合，第四继电器断开的工作状态；

若否，检测主电源和备用电源的瞬时电压极性和瞬时电压值，并根据所述瞬时电压极性和瞬时电压值进行如下控制，

当主电源瞬时电压极性为正时：

若主电源和备用电源的瞬时电压极性相反时，打开第三继电器，延时第一设定时间后闭合第四继电器；

若主电源和备用电源的瞬时电压极性相同且备用电源瞬时电压值大于主电源瞬时电压值时，依次断开第一继电器和第三继电器后闭合第四继电器；

若主电源和备用电源的瞬时电压极性相同且备用电源瞬时电压值小于主电源瞬时电压值时，依次断开第六继电器和第三继电器后闭合第四继电器；

当主电源瞬时电压极性为负时：

若主电源和备用电源的瞬时电压极性相反时，打开第三继电器，延时第一设定时间后闭合第四继电器；

若主电源和备用电源的瞬时电压极性相同且备用电源瞬时电压绝对值大于主电源瞬时电压绝对值时，依次断开第二继电器和第三继电器后闭合第四继电器；

若主电源和备用电源的瞬时电压极性相同且备用电源瞬时电压绝对值小于主电源瞬时电压绝对值时，依次断开第五继电器和第三继电器后闭合第四继电器。

与现有技术比较，本发明公开的双电源切换的继电器操动机构具有以下有益效果：本申请中通过将线圈和动铁芯套在有第三、第四永磁体和静铁芯组成的内磁极组件上，同时，由轭铁、第一、第二永磁体组成外磁极组件，线圈和动铁芯可以在内磁极组件和外磁极组件之间运动，同时，线圈和动铁芯的运动过程中磁极的气隙不变，可有效减少机构的励磁时间，加快继电器快速运动且能够适应长行程的场景。提出了新型磁保持结构，与第三第四永磁体相配合通过“削峰填谷”的策略，改善了机构铁磁材料内磁场分布情况，有利于空间资源的合理应用。中空型永磁体可以有效提高永磁体表磁，使得机构可以获得更大的瞬态出力，改善了机构的动态性能。而切换拓扑在根据切换规则动作的前提下，能够避免双电流切换过程中的环流现象，也提高了双电源切换速度。

附图说明

图1为本发明公开的双电源切换的继电器操动机构的结构图；

图2为本发明公开的双电源切换的继电器操动机构的装配体；

图3为顶盖的结构图；

图4为轭铁底座的结构图；

图5为去除顶盖后操动机构俯视图；

图6a为去除第三、第四永磁体后静铁芯磁力线分布；

图6b为去除第三、第四永磁体后静铁芯的结构图；

图7a为静铁芯磁力线分布；

图7b为静铁芯结构图；

图8a为永磁体开孔示意图；

图8b为永磁体具有开孔的磁感应强度云图；

图8c为永磁体不具有开孔的磁感应强度云图；

图9为电磁机构保持力曲线；

图10为删除第三四永磁体后机构位移、出力、电流与速度曲线；

图11为机构位移、出力、电流与速度曲线；

图12为开孔后机构出力曲线以及速度曲线对比；

图13为本发明公开的一种双电源切换新型拓扑结构的原理图；

图14为本发明公开的一种双电源切换新型拓扑结构用于实际工况的示意图。

图中：1、第一继电器，2、第二继电器，3、第三继电器，4、第四继电器，5、第五继电器，6、第六继电器，11、第一二极管，12、第二二极管，13、第三二极管，14、第四二极管，21、轭铁，210、轭铁侧板，211、轭铁端板，212、容纳空间，22、静铁芯，23、第一永磁体，24、第二永磁体，25、顶盖，26、动铁芯，27、线圈，28、第三永磁体，29、第四永磁体，30、气隙，31、轭铁底座，32、第一永磁体卡台，33、第一永磁体卡槽，34、第二永磁体卡台，35、第二永磁体卡槽，36、第一导磁凸台，37、第二导磁凸台，38、开孔。

具体实施方式

实施例1

如图1和图2所示为本发明公开的一种双电源切换的继电器操动机构，包括轭铁21、线圈27、静铁芯22、动铁芯26、第一永磁体23、第二永磁体24、第三永磁体28以及第四永磁体29；

所述轭铁21包括相对设置的两个轭铁侧板210和相对设置的两个轭铁端板211，所述轭铁侧板210和轭铁端板211相互连接形成容纳空间212；

具体地，如图所示，轭铁21作为主要基座，轭铁的端板和侧板围成容纳空间，为了便于静铁芯、永磁体、线圈以及动铁的安装，轭铁为分体结构，包括轭铁底座31和盖板25，轭铁底座31由两个侧板和一个端板组成的一体结构。

所述第一永磁体23和第二永磁体24相对设置在所述容纳空间212内，且所述第一永磁体23与所述第二永磁体24相对的一侧磁极的磁性相同，所述第一永磁体23和第二永磁体24的另一侧分别与所述两个轭铁侧板210的内壁接触；

所述第三永磁体28和第四永磁体29相对设置在所述容纳空间212内，且所述第三永磁体28与所述第四永磁体29相对的一侧磁极的磁性相同，且与所述第一永磁体23与所述第二永磁体24相对的一侧磁极的磁性相同；

所述第一永磁体23、第三永磁体28、第二永磁体24以及第四永磁体29依次间隔90度设置；

所述静铁芯22置于所述第三永磁体28和第四永磁体29之间，且静铁芯22的两个侧面分别与所述第三永磁体28和所述第四永磁体29的两个相对的侧面接触，所述静铁芯22、第三永磁体28和第四永磁体29形成内磁极组件，静铁芯22铆接轭铁底座的端板中心位置；

静铁芯22的另外两个侧面分别与所述第三永磁体28和第四永磁体29之间形成气隙30，所述动铁芯26设置在所述线圈27的两端；

所述线圈27和动铁芯26套在所述内磁极组件上。

本实施例中，所述轭铁21、静铁芯22以及动铁芯26的材质为电工纯铁；所述第一永磁体23、第二永磁体24、第三永磁体28以及第四永磁体29的材质为钕铁硼；所述线圈27的材质为铜。

本发明公开的一种双电源切换的继电器操动机构，第一永磁体23、第二永磁体24、第三永磁体28与第四永磁体29在其围成的空间内形成磁场，并为线圈27提供磁场，当线圈通电时，在安培力的作用下产生电磁驱动力，电磁力将线圈和动铁芯沿着内磁极组件的轴线方向运动。当线圈和动铁芯运动至轭铁的一端时，在本实施例中，线圈和动铁芯运动至轭铁的上端时，动铁芯26、第三永磁体28、第四永磁体29与轭铁21(顶盖25)配合为机构提供分/合闸保持力。本发明公开的一种双电源切换的继电器操动机构，由于在线圈和动铁芯运动时，静铁芯与第一、第二永磁体之间的间隙不变，即气隙不变，使得双电源切换的继电器操动机构拥有极短的励磁时间，在起始阶段运动速度较快，拥有高速性的优点，同时，轭铁、第一至第四永磁体以及静铁芯的高度均可以根据需要运动行程进行设置，可本发明公开的双电源切换的继电器操动机构可以获得较大的运动行程，而不降低输出力。本发明公开的双电源切换的继电器操动机构与现有的继电器永磁机构相比，现有的永磁机构在运动的过程中气隙逐渐减小，电磁力逐渐增大，这使得永磁机构在起始阶段出力不足，难以胜任小体积长行程的要求；而本发明完全消除了该问题。

进一步地，如图8a、图8b和图8c所示，所述第一永磁体23、第二永磁体24、第三永磁体28以及第四永磁体29中至少一个为中空型永磁体，图中所示的为第一永磁体或第二永磁体，中空型永磁体即为在永磁体本体的中心位置开设有开孔38。永磁体均可通过中间开孔的形式提高表面磁场强度，可称此为基于气隙磁通的边缘效应的中空型永磁体。永磁体相当于磁铁，便面会有磁性，一般来说永磁体的磁感应强度在边沿处较高，在角处最高。一个四边形永磁体有四个边四个角，开一个孔后将出现八个边八个角，因此增加了表面磁感应强度。由安培力原理可知，永磁体为线圈提供的磁感应强度越大驱动速度越快，永磁体边缘处磁感应强度较大，因此，可通过增加开孔的方式增加永磁体边缘以及角的数量，增加磁感应强度从而增加运动速度。

优选地，第一永磁体23、第二永磁体24、第三永磁体28与第四永磁体29均采用中空型永磁体结构以提高表面磁感应强度。

进一步地，如图3和图4所示，在本实施例中，所述第一永磁体23和第二永磁体24的两端分别设有第一永磁体卡台32，所述轭铁端板211上设有第一永磁体卡槽33，所述第一永磁体23和第二永磁体24通过所述第一永磁体卡台32和所述第一永磁体卡槽33固定在所述轭铁内。

所述第三永磁体28和第四永磁体29的两端分别设有第二永磁体卡台34，所述轭铁端板上设有第二永磁体卡槽35，所述第三永磁体28和第四永磁体29通过所述第二永磁体卡台34和所述第二永磁体卡槽35设置在所述轭铁内，通过设在卡台和卡槽结构可以方便快速的组装，简化了结构。

进一步地，如图3和图4所示，所述轭铁端板311设有第三永磁体28的一端的端壁上还设有第一导磁凸台36；所述轭铁端板311设有第四永磁体29的一端的端壁上还设有第二导磁凸台37，动铁芯与轭铁端板接触时，导磁凸台将与动铁芯26紧密接触，接触时气隙较小，增加了的接触面积，进而增加了线圈、动铁与轭铁之间的保持力。

具体的，如图7a和图7b所示为本发明公开的双电源切换的继电器操动机构保持磁路图，保持磁路包括顶盖25、动铁芯26、静铁芯22、第三永磁体28与第四永磁体29，磁路从第三永磁体28的N极性出发经过静铁芯22、顶盖25和动铁芯26最终回到第三永磁体28的S极性，第四永磁体所构成的磁路类同，磁路直接穿过动铁芯将为机构运动部分提供足够的保持力，使之能够自保持而不需要线圈励磁便可固定在保持位置。如图3和图4所示为顶盖25与轭铁底座31的细节图，顶盖25上设置第一导磁凸台36和第二导磁凸台37、第一永磁体卡槽和第二永磁体卡槽，导磁凸台能够与动铁芯26紧密接触，接触时气隙较小，能够提供一定的保持力，而分离时气隙较大不提供保持力，因此拥有良好的稳态及瞬态特性，轭铁底座31与顶盖25类似设置导磁凸台用于在线圈运动至底端时与动铁芯配合产生保持力。如图5所示为永磁体的充磁方向，第一永磁体23、第二永磁体24、第三永磁体28与第四永磁体29朝向静铁芯22的方向相同，图为朝向静铁芯方向为N极，除此之外还可同为S极性。

具体的，如图6a和图6b所示为去除第三永磁体与第四永磁体后，静铁芯的侧视图，如图所示，永磁体磁力线进入静铁芯之后除了横向的磁力线以外，由于磁饱和现象的影响也出现了纵向分量，纵向分量箭头如图所示，此纵向分量由静铁芯里指向外(若所有永磁体极性相反放置此处为由外向里)。由左手定则可知，此类纵向分量将成为影响机构瞬态动作的不利因素，成为机构瞬态运动的阻力，因此应尽量减少流经静铁芯的由里向外的纵向分量。对比图7a，增加第三第四永磁体后，由里向外纵向的分量变为由外向里的纵向分量(若所有永磁体极性相反放置此处为由里向外)，而由外向里的纵向分量将有利于机构的瞬态运动，增加机构出力以及瞬态动作速度。

具体的，如图3和图4所示，顶盖设置和轭铁底座设置导磁凸台。如图7a所示，导磁凸台主要为配合动铁芯产生保持力。以合闸位置为例，磁力线由第三永磁体28出发经过静铁芯22、顶盖25、动铁芯26最终回到第三永磁体28的S极。此回路一方面提供了保持力，另一方面为静铁芯端部磁饱和区域提供了一条新的回路，做到了磁场资源的合理利用。

具体的，如图5所示为机构去除顶盖25之后的俯视图，永磁体排布方式如图所示，除此之外，永磁体还可以反向充磁，反向充磁后驱动电流需要反向放电，此时由安培定律可知，电流流过磁场将产生驱动力驱动继电器动作。

如图9所示为机构的稳态保持力曲线，主要反映了机构在非励磁情况下动铁芯收到稳态磁场的力，理想情况下，保持力应只在保持位置存在，而在脱离保持位置后迅速下降，但由于磁场的复杂性，往往在运动过程中电磁铁仍收到保持力的影响。本发明公开的双电源切换的继电器操动机构缓解了这一问题，由图所示，在保持位置即曲线的左右两端点，机构均提供保持力，随着横坐标的变化，纵坐标保持力快速下降至零附近，而当运动至另外一个保持位后，保持力快速上升，在机构另外一个工位为动铁芯提供稳态保持力。

本申请中由于具有第一、第二、第三以及第四永磁体，第一和第二永磁体相对设置，第三和第四永磁体相对设置，且所述第一、第三、第二以及第四永磁体依次间隔90度设置，该结构缓解了磁场在操作机构内分布不均的情况，其中磁场由永磁体提供，而磁路主要通过电工纯铁传导，电工纯铁的BH曲线并非线性，这也就导致了当H足够大时B将不会继续增加，使得磁阻增大磁通量减少，因此磁场分布不均将导致部分区域内磁阻较大不利于磁路中磁通量的增加，对此采取削峰填谷的策略进行调整。机构在中心区域磁感应强度较低，因此设置如图5所示的永磁体排布方式，将磁场挤压至中心区域，完成磁路的“填谷”；而需要“削峰”的位置主要集中在静铁芯22与顶盖、轭铁21顶盖25相接触的位置，如图7a所示，由于磁通量较大，对此处增加一处并联磁路提供保持力，并联磁路如图7a右侧所示，提高磁通量较大区域的磁感应强度利用率。换一种形象的说法，将永磁体产生的磁通比喻成为“车辆”，铁磁材料比喻成“道路”，如果车辆在局部较少也就是磁路中磁通较少会造成空间的浪费，如果车辆在局部较多将导致“堵车”也就是常说的磁饱和现象。为应对这一情况，采用电力系统中常用的“削峰填谷”策略，在“车辆较少”的区域增加“车辆”也就是增加磁通，而在“车辆较多”的区域增加并联磁路，也就相当于“拓宽道路”。在这种策略的加持之下，就可以使得磁通较小区域提高空间资源的利用率，而在磁通较高的区域降低磁饱和现象。也有利于使得空间磁感应强度分布均匀，改善机构的出力特性。

以静铁心磁感应强度分布为例，若只采用第一和第二永磁体，静铁心中心区域磁感应强度较低，空间资源浪费，而静铁心在高度z轴方向的顶端以及底部磁感应强度较高，磁导率下降。采用第三和第四永磁体后，将填充静铁心中心磁感应强度，完成填谷。而在饱和的上下端部引入新型磁保持回路，增加磁路的并联回路，将饱和磁路引入并联磁保持回路中完成分流，完成削峰。

如图10所示，为去除第三和第四永磁体时的位移、出力、电流以及速度曲线，由图可知，机构在2.8ms时完成全行程，机构出力为双波峰出力，出力峰值为19N以及29N，机构最大励磁电流为6.1A，最大速度为2.1m/s。由图11所示，为机构的位移、出力、电流以及速度曲线，由图可知，机构在2.5ms时完成全行程，机构出力为双波峰出力，出力峰值为27N以及36N，机构最大励磁电流为6.9A，最大速度为2.2m/s。经过对比可知，机构达到位移的时间提前了，说明第三第四永磁体成功抑制了静铁芯磁场纵向分量的不利影响，改善了三维空间上的磁场分布，提高了机构的瞬态动作速度；由机构的出力曲线可知，机构输出的双峰值出力均增加，新型机构结构有利于提高机构整体出力，增加了机构的驱动和带负载的能力；根据电流曲线对比，新型机构的电流峰值提高了，而线圈电阻不变，这是由于机构线圈的电感减小了，这是由于静铁芯的整体磁密增加了，磁场资源得到了充分的利用，电感减少导致阻抗降低，整体励磁电流下降；由速度曲线可知，机构整体速度增加，提高了继电器的瞬态性能。

具体的，关于本发明公开的继电器操作机构的双波峰出力，第一波峰是由线圈被充电电容所驱动，在第一波峰处电流达到峰值，此时电磁力由安培力提供，因此线圈出力也达到峰值，因此第一波峰是由电流所决定的。以合闸过程为例，第二波峰是由于机构将运动到合闸位置，此时线圈将对合闸位置产生增磁效果，在增磁的加持下此时的合闸保持力将大于稳态时的合闸保持力，当电流归零后，合闸保持力将变回稳态数值。

具体的，如图8a所示，本文所述机构所搭载的永磁体均可设置基于气隙磁通的边缘效应的中空型永磁体。根据安培力公式可知，励磁电流一定的情况下磁感应强度越高安培力越大，因此增加通过线圈磁感应强度为提高瞬态性能的重要手段。由等效磁路法可知，表面积固定磁感应强度与磁通成正比，而磁动势一定磁通与磁阻成反比，因此永磁体在边缘处磁路较短，使得磁阻较小磁感应强度较大，这就是永磁体的边缘效应。开孔可增加边缘区域增加永磁体整体表磁，机构出力由穿过磁场的线圈提供，磁场强度越高，线圈出力越大，机构瞬态性能越好。如图8b所示，为永磁体磁感应强度云图，此图由有限元仿真软件ANSYS仿真得到，同一截面上磁感应强度相同，空白区域越大磁感应强度越低。若采用非中空型永磁体，磁密最低区域应为永磁体中心区域，这是由于磁路一定为闭合的，而中心磁路较长磁阻较大磁通较小使得磁感应强度较小；采用中空型永磁体后中心开孔处等势面变得稠密，这是由于部分磁通通过中心回到另一极面，磁阻较小磁通较大使得磁感应强度提高。具体而言，将永磁体放入真空中，测量表磁，会发现当磁路开路时四角磁感应强度最高，其次是四周磁感应强度较高，而中心区域磁感应强度最低。由于此新型机构线圈由安培力驱动，永磁体提供的磁感应强度越大，驱动力越大，因此提高永磁体表磁能够有效提高机构出力。那么将永磁体中心开孔，使得永磁体四角四边变为八角八边，由上文可知，边角的永磁体磁感应强度较高，因此提高了整体表磁。机构力由安培力提供，根据安培定则可知，磁感应强度提高使得相同电流情况下，表磁较高的机构出力较大，因此获得更大出力，改善了机构动态性能。

由图12所示，对比开孔与未开孔的出力曲线图以及速度曲线图，明显发现开孔后出力整体提高，速度整体提高，到达终速度的时间减少，提升了机构的瞬态性能。

实施例2

如图13所示，一种双电源切换的拓扑结构，包括第一继电器1、第二继电器2、第三继电器3、第四继电器4、第五继电器5、第六继电器6、第一二极管11、第二二极管12、第三二极管13以及第四二极管14；

所述第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器、第五继电器以及第六继电器依次串联连接；

所述第一二极管与所述第一继电器并联设置，且所述第一二极管的阳极端与主电源7连接；

所述第二二极管与所述第二继电器并联设置，且所述第二二极管的阴极端与所述第一二极管的阴极端连接；

所述第四二极管与所述第六继电器并联设置，且所述第四二极管的阳极端与备用电源8连接；

所述第三二极管与所述第五继电器并联设置，且所述第三二极管的阴极端与所述第四二极管的阴极端连接；

所述第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器、第五继电器以及第六继电器中至少一个为具有本发明公开的所述双电源切换的继电器操动机构的继电器。

具体的，如图13所示，新型拓扑包括断口1、2、3、4、5、6，其中断口均可配用新型操动机构驱动。3、4断口可与一个机构组成双刀双制继电器成为切换继电器，此继电器拥有灭弧能力。而1、2、5、6为快速继电器，主要用于将电流转移至二极管之中。正常情况下1、2、5、6常闭而3、4有一个导通一个关断。

操动机构的运动速度为继电器的一个重要指标，针对不同的负载类型，机构运动过快或过慢均会对负载造成不利影响。在双电源切换场景下，如图14所示，电源分为A路电源与B路电源，当B路电源故障时由切换继电器将电源切换至A路电源，若操动机构运动速度过慢，无法完成快速切换；若运动速度过快，在B路电源电弧未切断时A路电源投入将造成双电源短接，电源短接将产生较大环流，将引发严重的安全问题。现有ATS作为机械继电器动作速度较慢，无法满足切换的快速性，难以保证敏感负载的供电质量。STS设备切换速度相对较快，但切断主电源速度与电源相位相关，稳定性较差且整体成本较高。因此需要一种应用于双电源切换拓扑的快速继电器操动机构缓解以上问题。

一种具有本发明公开的双电源切换的拓扑结构的控制方法，闭合第一继电器、第二继电器、第三继电器、第五继电器以及第六继电器，断开第四继电器使得主电源与负载处于接通状态，主电源用于向负载供电；

检测主电源工作是否正常，若是，保持第一继电器、第二继电器、第三继电器、第五继电器以及第六继电器的闭合，第四继电器断开的工作状态；

若否，检测主电源和备用电源的瞬时电压极性和瞬时电压值，并根据所述瞬时电压极性和瞬时电压值进行如下控制：

当主电源瞬时电压极性为正时：

若主电源和备用电源的瞬时电压极性相反时，打开第三继电器，延时第一设定时间后闭合第四继电器；其中延时时间为继电器三电弧熄灭时间，具体可观测主电源电流，当电流归0时电弧熄灭。

若主电源和备用电源的瞬时电压极性相同且备用电源瞬时电压值大于主电源瞬时电压值时，依次断开第一继电器和第三继电器后闭合第四继电器；

若主电源和备用电源的瞬时电压极性相同且备用电源瞬时电压值小于主电源瞬时电压值时，依次断开第六继电器和第三继电器后闭合第四继电器。

当主电源瞬时电压极性为负时：

若主电源和备用电源的瞬时电压极性相反时，打开第三继电器，延时第一设定时间后闭合第四继电器；其中延时时间为继电器三电弧熄灭时间，具体可观测主电源电流，当电流归0时电弧熄灭。

若主电源和备用电源的瞬时电压极性相同且备用电源瞬时电压绝对值大于主电源瞬时电压绝对值时，依次断开第二继电器和第三继电器后闭合第四继电器；

若主电源和备用电源的瞬时电压极性相同且备用电源瞬时电压绝对值小于主电源瞬时电压绝对值时，依次断开第五继电器和第三继电器后闭合第四继电器。

本发明提出针对双电源切换新型拓扑的切换控制策略，首先对电源极性进行判断，若极性相反则无法双电源并行易发生电源短接形成环流，此时仅能等待主电源切断后再投入备用电源；若极性相同且备用电源电压较高，切换过程类似强迫环流，先断开主电源侧与电流同向二极管并联的快速继电器使得电流转移至二极管中，然后投入备用电源最后切断主电源，保证了机构的快速性和可靠性。若极性相同但备用电源电压低于主电源，先断开备用电源侧与电流同向二极管并联的快速继电器使得电流转移至二极管中，再导通备用电源，使得主备用电源同时为负载供电，随后切断主电源，完成无缝切换。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。