供电系统及其电源切换方法和装置

技术领域

本发明涉及供电系统技术领域，具体涉及一种供电系统的电源切换方法、一种供电系统的电源切换装置和一种供电系统。

背景技术

随着科学技术的进步，众多行业对供电的可靠性要求不断提高。对于一些重要负荷，常常采用主、备双电源供电的方案，即当主电源发生异常时切换备用电源对负载进行供电。而电源的切换过程往往需要一定的时间，对于某些特种交流继电器、数据存储中心、高精密仪器等负载，往往对电能质量的要求很高，电源切换时间过长会导致以上设备工作异常，因此需要研究缩短电源切换时间的方法。

发明内容

本发明为解决上述技术问题，提供了一种供电系统及其电源切换方法和装置，能够有效缩短电源切换时间，减小电源切换过程对电能质量敏感负荷的影响。

本发明采用的技术方案如下：

一种供电系统的电源切换方法，所述供电系统用于为负载供电，所述供电系统包括第一电源和第二电源，所述第一电源与所述负载之间连接有第一反并联晶闸管组和第一断路器，且所述第一反并联晶闸管组与所述第一断路器并联，所述第二电源与所述负载之间连接有第二反并联晶闸管组和第二断路器，且所述第二反并联晶闸管组与所述第二断路器并联，所述第一反并联晶闸管组包括第一晶闸管和第二晶闸管，所述第二反并联晶闸管组包括第三晶闸管和第四晶闸管，其中，所述第三晶闸管的阴极与所述第二电源相连，所述第四晶闸管的阳极与所述第二电源相连，所述电源切换方法包括以下步骤：在通过所述第一电源为所述负载供电时，检测所述第一电源的电压和所述第二电源的电压；在根据所述第一电源的电压和所述第二电源的电压判断所述第一电源发生电压跌落、所述第二电源的电压正常时，控制所述第一断路器断开，并触发所述第一反并联晶闸管组导通；在延时预设时间后，比较所述第一电源与所述第二电源的电压的大小；如果所述第一电源的电压大于所述第二电源的电压，则触发所述第三晶闸管导通；如果所述第一电源的电压小于或等于所述第二电源的电压，则触发所述第四晶闸管导通；检测所述第一电源的电流，并判断所述第一电源的电流是否为零；在所述第一电源的电流为零时，控制所述第二断路器闭合，并停止触发所述第三晶闸管和所述第四晶闸管。

所述预设时间为所述第一反并联晶闸管组的截止时间。

所述第一断路器和所述第二断路器均为快速真空断路器。

通过向第一至第四晶闸管多次发出触发信号以保证第一至第四晶闸管可靠导通。

一种供电系统的电源切换装置，所述供电系统用于为负载供电，所述供电系统包括第一电源和第二电源，所述第一电源与所述负载之间连接有第一反并联晶闸管组和第一断路器，且所述第一反并联晶闸管组与所述第一断路器并联，所述第二电源与所述负载之间连接有第二反并联晶闸管组和第二断路器，且所述第二反并联晶闸管组与所述第二断路器并联，所述第一反并联晶闸管组包括第一晶闸管和第二晶闸管，所述第二反并联晶闸管组包括第三晶闸管和第四晶闸管，其中，所述第三晶闸管的阴极与所述第二电源相连，所述第四晶闸管的阳极与所述第二电源相连，所述电源切换装置包括：第一检测模块，所述第一检测模块用于在通过所述第一电源为所述负载供电时，检测所述第一电源的电压和所述第二电源的电压；第一控制模块，所述第一控制模块用于在根据所述第一电源的电压和所述第二电源的电压判断所述第一电源发生电压跌落、所述第二电源的电压正常时，控制所述第一断路器断开，并触发所述第一反并联晶闸管组导通；比较模块，所述比较模块用于在延时预设时间后，比较所述第一电源与所述第二电源的电压的大小；第二控制模块，所述第二控制模块用于在所述第一电源的电压大于所述第二电源的电压时，触发所述第三晶闸管导通，并在所述第一电源的电压小于或等于所述第二电源的电压时，触发所述第四晶闸管导通；第二检测模块，所述第二检测模块用于检测所述第一电源的电流，并判断所述第一电源的电流是否为零；第三控制模块，所述第三控制模块用于在所述第一电源的电流为零时，控制所述第二断路器闭合，并停止触发所述第三晶闸管和所述第四晶闸管。

所述预设时间为所述第一反并联晶闸管组的截止时间。

所述第一断路器和所述第二断路器均为快速真空断路器。

通过向第一至第四晶闸管多次发出触发信号以保证第一至第四晶闸管可靠导通。

一种供电系统，包括上述供电系统的电源切换装置。

本发明的有益效果：

本发明的供电系统及其电源切换方法和装置，在通过第一电源为负载供电时，若第一电源的电压跌落，则对对应两个电源设置的断路器、反并联晶闸管组进行控制，控制过程中结合两个电源电压的大小比较结果和第一电源的电流作为动作依据，由此，在对电网跌落条件下的异步配电网进行不停电切换开关的情况下，能够有效缩短电源切换时间，减小电源切换过程对电能质量敏感负荷的影响。

附图说明

图1为本发明一个实施例的供电系统中电源与负载间的连接结构示意图；

图2为本发明实施例的供电系统的电源切换方法的流程图；

图3(a)为本发明一个实施例的供电系统初始状态示意图；

图3(b)为本发明一个实施例的供电系统由初始状态切换至VS1导通后的示意图；

图3(c)为本发明一个实施例的供电系统由VS1导通切换至VS2导通后的示意图；

图3(d)为本发明一个实施例的供电系统由VS2导通切换至最终状态后的示意图；

图4为本发明实施例的供电系统的电源切换装置的方框示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例的供电系统用于为负载供电，如图1所示，供电系统包括第一电源和第二电源，第一电源与负载之间连接有第一反并联晶闸管组VS1和第一断路器S1，且第一反并联晶闸管组VS1与第一断路器S1并联，第二电源与负载之间连接有第二反并联晶闸管组VS2和第二断路器S2，且第二反并联晶闸管组VS2与第二断路器S2并联，第一反并联晶闸管组VS1包括第一晶闸管g11和第二晶闸管g12，第二反并联晶闸管组VS2包括第三晶闸管g21和第四晶闸管g22，其中，第三晶闸管g21的阴极与第二电源相连，第四晶闸管g22的阳极与第二电源相连。

在本发明的一个实施例中，第一断路器S1和第二断路器S2均为快速真空断路器。

如图2所示，本发明实施例的供电系统的电源切换方法包括以下步骤：

S1，在通过第一电源为负载供电时，检测第一电源的电压和第二电源的电压。

S2，在根据第一电源的电压和第二电源的电压判断第一电源发生电压跌落、第二电源的电压正常时，控制第一断路器S1断开，并触发第一反并联晶闸管组VS1导通。

在本发明的一个实施例中，在当前状态为供电系统正常运行时，为负载供电的电源为主电源，即第一电源为主电源；在当前状态为已切换至备用电源供电时，为负载供电的电源为备用电源，即第一电源为备用电源。下面以第一电源为主电源，第二电源为备用电源为例。通过实时检测第一电源的电压和第二电源的电压，并对实时检测到的第一电源的电压和第二电源的电压进行判断，如果判断第一电源的电压正常，则返回步骤S1，继续进行两电源电压的检测；如果判断第一电源的电压发生跌落、第二电源的电压正常，则开始电源切换流程；如果判断第一电源和第二电源的电压均发生跌落，则进行相关的保护，并发出报警信号。

在本发明的一个实施例中，如图3(a)所示，初始状态是第一断路器S1闭合，通过第一电源为负载供电，在开始电源切换流程后，如图3(b)所示，可切换至控制第一断路器S1断开，并触发第一反并联晶闸管组VS1导通。触发第一反并联晶闸管组VS1导通，可通过触发第一晶闸管g11和第二晶闸管g12中的任意一个来实现，也可以通过同时触发第一晶闸管g11和第二晶闸管g12来实现。为保持晶闸管的可靠导通，可向第一或第二晶闸管多次发出触发信号。同样地，后续触发第三或第四晶闸管时，也可向第三或第四晶闸管多次发出触发信号。

S3，在延时预设时间后，比较第一电源与第二电源的电压的大小。

在本发明的一个实施例中，预设时间为第一反并联晶闸管组VS1的截止时间。一般地，第一反并联晶闸管组VS1中的第一晶闸管g11和第二晶闸管g12的规格参数相同，因此，可以以第一反并联晶闸管组VS1中的任一晶闸管的截止时间作为第一反并联晶闸管组VS1的截止时间。

晶闸管的截止时间的计算公式如下：

其中，t

在延时至第一反并联晶闸管组VS1截止时，根据第一电源与第二电源的电压的大小来决定第二电源侧需要导通的晶闸管。

S4，如果第一电源的电压大于第二电源的电压，则触发第三晶闸管g21导通。

S5，如果第一电源的电压小于或等于第二电源的电压，则触发第四晶闸管g22导通。

第三或第四晶闸管导通，也即第二反并联晶闸管组VS2导通，对应的状态如图3(c)所示。

S6，检测第一电源的电流，并判断第一电源的电流是否为零。

步骤S6在步骤S4或S5之后执行。

利用第一电源与第二电源之间的电压差使第一反并联晶闸管组VS1承受反压，因此第一反并联晶闸管组VS1的电流会逐渐衰减，然后流过反向恢复电流，经过最大值后，衰减到零。

S7，在第一电源的电流为零时，控制第二断路器S2闭合，并停止触发第三晶闸管g21和第四晶闸管g22。

此时，第二断路器S2闭合，第二反并联晶闸管组VS2截止的状态如图3(d)所示。至此，完成由第一电源供电向第二电源供电的切换。

根据本发明实施例的供电系统的电源切换方法，在通过第一电源为负载供电时，若第一电源的电压跌落，则对对应两个电源设置的断路器、反并联晶闸管组进行控制，控制过程中结合两个电源电压的大小比较结果和第一电源的电流作为动作依据，由此，在对电网跌落条件下的异步配电网进行不停电切换开关的情况下，能够有效缩短电源切换时间，减小电源切换过程对电能质量敏感负荷的影响。

对应上述实施例的供电系统的电源切换方法，本发明还提出一种供电系统的电源切换装置。

如图4所示，本发明实施例的供电系统的电源切换装置，包括第一检测模块10、第一控制模块20、比较模块30、第二控制模块40、第二检测模块50和第三控制模块60。其中，第一检测模块10用于在通过第一电源为负载供电时，检测第一电源的电压和第二电源的电压；第一控制模块20用于在根据第一电源的电压和第二电源的电压判断第一电源发生电压跌落、第二电源的电压正常时，控制第一断路器S1断开，并触发第一反并联晶闸管组VS1导通；比较模块30用于在延时预设时间后，比较第一电源与第二电源的电压的大小；第二控制模块40用于在第一电源的电压大于第二电源的电压时，触发第三晶闸管g21导通，并在第一电源的电压小于或等于第二电源的电压时，触发第四晶闸管g22导通；第二检测模块50用于检测第一电源的电流，并判断第一电源的电流是否为零；第三控制模块60用于在第一电源的电流为零时，控制第二断路器S2闭合，并停止触发第三晶闸管g21和第四晶闸管g22。

在本发明的一个实施例中，在当前状态为供电系统正常运行时，为负载供电的电源为主电源，即第一电源为主电源；在当前状态为已切换至备用电源供电时，为负载供电的电源为备用电源，即第一电源为备用电源。下面以第一电源为主电源，第二电源为备用电源为例。通过第一检测模块10实时检测第一电源的电压和第二电源的电压，并通过第一控制模块20对实时检测到的第一电源的电压和第二电源的电压进行判断，如果判断第一电源的电压正常，继续由第一检测模块10进行两电源电压的检测；如果判断第一电源的电压发生跌落、第二电源的电压正常，则开始电源切换流程；如果判断第一电源和第二电源的电压均发生跌落，则进行相关的保护，并发出报警信号。

在本发明的一个实施例中，如图3(a)所示，初始状态是第一断路器S1闭合，通过第一电源为负载供电，在开始电源切换流程后，如图3(b)所示，可切换至控制第一断路器S1断开，并触发第一反并联晶闸管组VS1导通。触发第一反并联晶闸管组VS1导通，可通过触发第一晶闸管g11和第二晶闸管g12中的任意一个来实现，也可以通过同时触发第一晶闸管g11和第二晶闸管g12来实现。为保持晶闸管的可靠导通，可向第一或第二晶闸管多次发出触发信号。同样地，后续触发第三或第四晶闸管时，也可向第三或第四晶闸管多次发出触发信号。

在本发明的一个实施例中，预设时间为第一反并联晶闸管组VS1的截止时间。一般地，第一反并联晶闸管组VS1中的第一晶闸管g11和第二晶闸管g12的规格参数相同，因此，可以以第一反并联晶闸管组VS1中的任一晶闸管的截止时间作为第一反并联晶闸管组VS1的截止时间。

晶闸管的截止时间的计算公式如下：

其中，t

在延时至第一反并联晶闸管组VS1截止时，第二控制模块40根据第一电源与第二电源的电压的大小来决定第二电源侧需要导通的晶闸管。

第三或第四晶闸管导通，也即第二反并联晶闸管组VS2导通，对应的状态如图3(c)所示。

利用第一电源与第二电源之间的电压差使第一反并联晶闸管组VS1承受反压，因此第一反并联晶闸管组VS1的电流会逐渐衰减，然后流过反向恢复电流，经过最大值后，衰减到零。

在第三控制模块60进行控制后，如图3(d)所示，第二断路器S2闭合，第二反并联晶闸管组VS2截止。至此，完成由第一电源供电向第二电源供电的切换。

根据本发明实施例的供电系统的电源切换装置，在通过第一电源为负载供电时，若第一电源的电压跌落，则对对应两个电源设置的断路器、反并联晶闸管组进行控制，控制过程中结合两个电源电压的大小比较结果和第一电源的电流作为动作依据，由此，在对电网跌落条件下的异步配电网进行不停电切换开关的情况下，能够有效缩短电源切换时间，减小电源切换过程对电能质量敏感负荷的影响。

基于上述实施例的供电系统的电源切换装置，本发明还提出一种供电系统。

本发明实施例的供电系统，包括本发明上述任一实施例的供电系统的电源切换装置。

根据本发明实施例的供电系统，能够有效缩短电源切换时间，减小电源切换过程对电能质量敏感负荷的影响。

在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。