專利名稱：電源系統(tǒng)切換裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種連接不同種類的交流電源系統(tǒng)，正常時由第1交流電源系統(tǒng)向負荷供電，同時在電壓產(chǎn)生下降等電源異常時，切換到另外的第2交流電源系統(tǒng)，并連續(xù)地向負荷供電的電源系統(tǒng)切換裝置。
圖12表示，例如美國專利5644175號中公開的現(xiàn)有電源系統(tǒng)切換裝置的示意結構圖，圖13表示在圖12中所示的現(xiàn)有電源系統(tǒng)切換裝置的切換動作順序流程圖。
圖12中，1a是第1交流電源、1b是第2交流電源、2表示連接到這些交流電源之一的一個負荷，它是正常運轉所要求的負荷。
并且，3a和3b連接于第1交流電源1a與負荷2之間或第2交流電源1b與負荷2之間，選擇交流電源向負荷2供給電流的第1和第2電流切換開關(也稱為電流切換器)。
并且，4a1、4a2是構成第1電流切換開關3a的閘流晶體管等不能自消弧具有電流方向性的半導體開關，導通方向互相反向并聯(lián)連接。
同樣，4b1、4b2是構成第2電流切換開關3b的閘流晶體管等不能自消弧具有電流方向性的半導體開關，導通方向互相反向并聯(lián)連接。
并且，5a1、5a2向構成第1電流切換開關3a的半導體開關4a1和4a2供給柵極信號的柵極驅動器，同樣，5b1、5b2向構成第2電流切換開關3b的半導體開關4b1和4b2供給柵極信號的柵極驅動器。
6a1、6a2、6b1、6b2分別為切換加到柵極驅動器5a1、5a2、5b1、5b2上的ON信號(導通信號)、OFF信號(非導通信號)的信號切換器。
并且，7是檢測第1交流電源1a電壓的電壓檢測器；8是按照由電壓檢測器7檢出的交流電源1a電壓進行第1交流電源1a的電源中斷檢測，輸出電源中斷信號的電源中斷檢測器；9是檢測從第1交流電源1a流向負荷2電流的電流檢測器；10是接收電源中斷檢測器8檢出的電源中斷信號，按照電流檢測器9檢出的交流電源1a流向負荷2的電流極性檢測電流方向，根據(jù)檢測結果，給信號切換器6b1、6b2提供ON信號或OFF信號的電流方向檢測器。
還有，電源中斷檢測器8，在檢出電源中斷前(即，第1交流電源正常地經(jīng)常運轉時)向信號切換器6a1、6a2供給ON信號，一旦檢測出電源中斷，就輸出電源中斷信號(即，將電源系統(tǒng)從第1交流電源向第1交流電源切換的電源切換信號)，給信號切換器6a1、6a2提供OFF信號。
下面，說明現(xiàn)有電源系統(tǒng)切換裝置的動作。
在表示現(xiàn)有電源系統(tǒng)切換裝置結構的圖12中，正常時，信號切換器6a1、6a2選擇ON信號，柵驅動器5a1、5a2向構成切換開關31a的半導體開關4a1和4a2供給柵極信號，半導體開關4a1和4a2為ON狀態(tài)(導通狀態(tài))，將負荷2連接第1交流電源1a，并由第1交流電源1a供電。
假定，萬一第1交流電源1a產(chǎn)生電源中斷等異常，若產(chǎn)生供給負荷2的電壓下降，基于電壓檢測器7檢出的第1交流電源1a下降，就以電源中斷檢測器8檢測電源中斷，并產(chǎn)生電源中斷信號。
接收電源中斷檢測器8輸出的電源中斷信號，首先，信號切換器6a1、6a2選擇OFF信號，除去構成第1電流切換開關3a的半導體開關4a1、4a2的柵信號。
這時，因為構成第1電流切換開關3a的半導體開關4a1、4a2不是自消弧的開關，一直到半導體開關4a1、4a2的電流降到規(guī)定電流以下，半導體4a1、4a2都不能變成OFF狀態(tài)(非導通狀態(tài))，不能將負荷2與電源1a斷開。
在這里，在美國專利5644175號公開了現(xiàn)有電源系統(tǒng)切換裝置中，由于從健全側交流電源的第2交流電源1b流入的電流抵消從第1交流電源1a流入的電流，因此使流到半導體開關4a1或4a2的電流達到OFF狀態(tài)，需要降到一定電流以下，以便加快第1電流切換開關3a的中斷操作。
同時，在切斷第1電流切換開關3a的階段，由于已經(jīng)接通第2電流切換開關3b，所以能夠縮短供給負荷2電壓的下降時間。
按照示于圖13的流程說明現(xiàn)有的電源系統(tǒng)切換裝置的動作順序。
在以下的說明中，從電源中斷發(fā)生時的第1交流電源1a流向負荷2的電流方向，以示于圖12的電流檢測器9上部箭頭方向作說明。
如果第1交流電源1a產(chǎn)生電源中斷(圖13的步驟1)，在以電壓檢測器7檢出的第1交流電源1a是電壓下降，電源中斷檢測器8檢出電源中斷(圖13的步驟2)，則電源中斷檢測器8產(chǎn)生電源中斷信號。
接收電源中斷檢測器8產(chǎn)生的電源中斷信號，信號切換器6a1、6a2從ON信號切換到OFF信號，除去柵驅動器5a1、5a2產(chǎn)生的柵信號(圖13的步驟3)。
接收除去了柵信號，構成第1電流切換開關3a的半導體開關4a1和4a2隨時成為能斷開的狀態(tài)，但是由于半導體開關4a1和4a2是不能自消弧的半導體器件，所以具有從第1交流電源1a流向負荷2電流相反方向的電流方向性的半導體器件4a2雖然馬上斷開，但是流著電流的半導體器件4a1繼續(xù)ON狀態(tài)直到電流降到一定電流以下。
因此，在除去柵驅動器5a1、5a2的柵信號后，電流方向檢測器10從電壓檢測器7檢出的電流，兩次檢測電流方向(圖13的步驟4)，檢出的電流方向若相同，則把信號送給信號切換器6b1、6b2，使得柵驅動器5b1、5b2產(chǎn)生斷開第2電流切換開關3b的半導體開關4b1，而接通4b2這樣的柵信號。
柵驅動器5b1、5b2接收信號切換器6b1、6b2的信號，首先，雖然只使半導體開關4b2接通(圖13的步驟5)，但是在第2交流電源1b的電壓比負荷2電壓高的情況下，從第2交流電源1b向負荷2流入電流，其結果，抵消了從第1交流電源1a向負荷2流入的電流，并能加快切斷半導體開關4a1(即，使第1電流切換開關3a斷開)。(圖13的步驟6)然后，第2電流切換開關3b剩余一側半導體開關4b1被接通(圖13的步驟7)，并結束從第1交流電源1a到第2交流電源1b的電源切換動作。(圖13的步驟8)在此，電流方向檢測器10兩次檢測電流方向，電流方向若相同，之所以把接通、斷開信號送到第2電流切換開關3b的半導體開關的理由，是因為萬一電流檢測后電流方向倒相時，第1電流切換開關3a和第2電流切換開關3b會使第1交流電源1a和第2交流電源1b短路。
并且，之所以只使半導體開關4b2接通的理由，是因為在半導體開關4a1導通狀態(tài)下若半導體開關4b1接通，就會使第1交流電源1a和第2交流電源1b短路。
如以上所述，在圖12所示的現(xiàn)有電源系統(tǒng)切換裝置，第1交流電源內(nèi)如果產(chǎn)生電源中斷等異常，首先，除去構成第1電流切換開關3a的半導體開關4a1、4a2的柵信號，把從第1交流電源1a流向負荷2的電流方向檢測進行兩次，如其方向相同，則由于在構成第2電流切換開關3b的半導體開關之中，只有消除從第1交流電源1a流向負荷2電流的極性的半導體開關接通，因此一邊避免電源間的短路，一邊高速切斷第1交流電源1a，這樣進行從第1交流電源1a切換到第2交流電源1b的動作，使負荷2的電壓下降時間縮短。
如上述那樣構成現(xiàn)有的電源系統(tǒng)切換裝置，雖然具有避免電源間短路的優(yōu)點，但是在電流方向檢出后，萬一電流方向倒相時，將使第1交流電源1a與第2交流電源1b短路方向的半導體開關接通，因此有使第1交流電源1a與第2交流電源1b短路的問題。
另外，在圖12所示的現(xiàn)有電源系統(tǒng)切換裝置中，以半導體開關4a1、4a2構成正常運轉側的第1電流切換開關3a，由于半導體開關產(chǎn)生導通損耗，所以效率變差導致運轉成本上升。
另外，為了冷卻隨損耗而產(chǎn)生的熱能就需要冷卻構造，也有增大裝置尺寸的問題。
本發(fā)明就是為了解決這種問題而作出發(fā)明，其目的在于提供一種在正常運轉著的第1電源中，例如，因電源中斷等產(chǎn)生異常而產(chǎn)生電壓異常情況下，一面能夠高速切換到第2電源一面避免電源間短路以及使電流切換開關的損耗少，并且，能夠以高效率小型化的電源系統(tǒng)切換裝置。
另外，本發(fā)明的目的在于提供一種即使用手動操作之類產(chǎn)生電源系統(tǒng)切換信號的情況下，一面能夠高速切換到第2電源一面避免電源間短路以及使電流切換開關的損耗少，并且，能夠以高效率小型化的電源系統(tǒng)切換裝置。
本發(fā)明的電源系統(tǒng)切換裝置具備有設置在第1交流電源與負荷之間，在導通狀態(tài)或非導通狀態(tài)下進行向上述負荷供給電流的第1電流切換器；在第2交流電源與負荷之間設置有，由具有導通方向互相反向，并且并聯(lián)連接的第1和第2電流方向性的開關構成，在導通狀態(tài)或非導通狀態(tài)下進行向上述負荷供給電流的第2電流切換器；檢測由第1交流電源供給負荷的電流，輸出檢測信號的電流檢測器；電源切換信號產(chǎn)生器，用于產(chǎn)生一個作為指令從第1交流電源向第2交流電源切換的信號，使第1電流切換器成為非導通狀態(tài)；按照從電源切換信號產(chǎn)生器和上述電流檢測器來的輸出信號，判斷從在規(guī)定設定時間后的第2電流切換器導通時刻的第1交流電源流向負荷的電流的電流方向的電流方向判斷裝置；以及按照電流方向判斷裝置的判斷結果，在具有構成第2電流切換器的第1和第2電流方向性的開關之中，首先導通抵消電流從第1交流電源流向負荷的導通方向的開關，而后導通剩余開關的導通信號產(chǎn)生器。
并且，本發(fā)明的電源系統(tǒng)切換裝置的電源切換信號產(chǎn)生器是檢測第1交流電源異常的電源異常檢測器，并將上述電源異常檢測器的輸出信號用作電源切換信號。
并且，本發(fā)明的電源系統(tǒng)切換裝置的電源異常檢測器是以檢測第1交流電源電源中斷的電源中斷檢測器為特征的。
并且，本發(fā)明的電源系統(tǒng)切換裝置的電源切換信號產(chǎn)生器是以手動產(chǎn)生電源切換信號為特征的。
并且，本發(fā)明的電源系統(tǒng)切換裝置的第1電流切換器是以無方向性開關為特征的。
并且，本發(fā)明的電源系統(tǒng)切換裝置具備有設置在第1交流電源與負荷之間，由將向上述負荷供給電流成為導通狀態(tài)或成為非導通狀態(tài)的無方向性開關構成的第1電流切換器；在第2交流電源與負荷之間設置有，由具有導通方向互相反向，并且并聯(lián)連接的第1和第2電流方向性的開關構成，將向上述負荷供給電流成為導通狀態(tài)或成為非導通狀態(tài)的第2電流切換器；檢測由第1交流電源供給負荷的電流值并輸出檢測信號的電流檢測器；電源切換信號產(chǎn)生器，用于產(chǎn)生一個指令從第1交流電源向第2交流電源切換的信號，使第1電流切換器成為非導通狀態(tài)；以及按照從電源切換信號產(chǎn)生器和上述電流檢測器來的輸出信號，檢測從第1交流電源電流流向負荷的電流方向，同時按照檢出的電流方向，在具有構成第2電流切換器的第1和第2電流方向性的開關之中，首先導通抵消從第1交流電源電流流向負荷的導通方向的開關，然后導通剩余開關而構成的電流方向檢測器。
圖的簡單說明圖1表示實施例1的電源系統(tǒng)切換裝置的結構圖。
圖2表示電流方向判斷裝置的一種結構示例圖。
圖3表示檢測電流檢測器的電流波形圖。
圖4是用于說明實施例1電源系統(tǒng)切換裝置工作的流程圖。
圖5表示ON信號產(chǎn)生器的示意結構例圖。
圖6表示電源中斷產(chǎn)生以后各部分的ON/OFF定時圖。
圖7表示實施例2的電源系統(tǒng)切換裝置結構圖。
圖8是用于說明實施例2電源系統(tǒng)切換裝置工作的流程圖。
圖9表示實施例3的電源系統(tǒng)切換裝置結構圖。
圖10是用于說明實施例3電源系統(tǒng)切換裝置工作的流程圖。
圖11表示實施例4的電源系統(tǒng)切換裝置結構圖。
圖12表示現(xiàn)有的電源系統(tǒng)切換裝置結構圖。
圖13是用于說明現(xiàn)有的電源系統(tǒng)切換裝置工作的流程圖。
以下，按照


本發(fā)明的實施例。還有，與現(xiàn)有技術相同的標號表示與現(xiàn)有技術相同或相當?shù)臉嫾?br> 實施例1圖1表示實施例1的電源系統(tǒng)切換裝置的示意結構圖。
圖1中，1a是第1交流電源，1b是第2交流電源，2是連接這些交流電源之一，正常運轉需要的負荷，以及3a和3b是連接第1交流電源1a與負荷2之間或第2交流電源1b與負荷2之間，選擇交流電源向負荷2供電的第1和第2電流切換開關(也稱為電流切換器)。
即，在第1電流切換開關3a為導通狀態(tài)(ON)，第2電流切換開關3b為非導通狀態(tài)(OFF)時，選擇第1交流電源1a向負荷2供給電流，在第1電流切換開關3a為非導通狀態(tài)(OFF)，第2電流切換開關3b為導通狀態(tài)(ON)時，選擇第2交流電源1b向負荷2供給電流。
另外，4a1、4a2是構成第1電流切換開關3a的晶體閘流管等不能自消弧的具有電流方向性的半導體開關，且導通方向互相反向并聯(lián)連接起來。
同樣，4b1、4b2是構成第1電流切換開關3b的晶體閘流管等不能自消弧的具有電流方向性的半導體開關，且導通方向互相反向并聯(lián)連接起來。
并且，5a1、5a2是分別向構成第1電流切換開關3a的半導體開關4a1和4a2供給柵信號的柵極驅動器，同樣，5b1、5b2是分別向構成第2電流切換開關3b的半導體開關4b1和4b2供給柵信號的柵極驅動器。
并且，6a1、6a2、6b1、6b2是切換分別施加到柵極驅動器5a1、5a2、5b1、5b2上的ON信號(導通信號)、OFF信號(非導通信號)的信號切換器。
另外，7是檢測第1交流電源1a電壓的電壓檢測器；8是按照電壓檢測器7檢出的交流電源1a電壓，進行第1交流電源1a的電源中斷檢測，并輸出電源中斷信號的電源中斷檢測器；9是檢測從第1交流電源1a流到負荷2的電流的電流檢測器。
還有，電源中斷檢測器8直到檢出電源中斷為止(即，第1交流電源正常運轉時)把ON信號送給信號切換器6a1、6a2，若檢出電源中斷，則輸出電源中斷信號，把OFF信號送給信號切換器6a1、6a2。
并且，由電源中斷檢測器輸出的電源中斷信號，用作從第1交流電源切換到第2交流電源的電源系統(tǒng)的電源切換信號。
20是接收由電源中斷檢測器8輸出的電源中斷信號和電流檢測器9的輸出信號，利用在電流檢測器9的電流檢測時刻流過第1電流切換開關3a的電流值和電流梯度，判斷實際上在最初接通第2電流切換開關3b中一個半導體開關(即，半導體開關4b1、4b2之一)時刻電流流過第1電流切換開關3a的電流方向的電流方向判斷裝置。
并且，50是切換信號切換器6b1、6b2的ON信號產(chǎn)生器，它接收電流方向判斷裝置20和電流檢測器9的輸出信號，以便在柵驅動器5b1、5b2中產(chǎn)生用于在規(guī)定的定時順次將構成半導體開關4b1或4b2變成接通狀態(tài)的柵信號。
還有，在上述的電流方向判斷裝置20中，雖然利用在電流檢測器9的電流檢測時刻流過第1電流切換開關3a的電流值和電流梯度，推定實際上在最初接通第2電流切換開關3b中一個半導體開關(即，半導體開關4b1、4b2之一)時刻電流流過第1電流切換開關3a的電流方向，但是也利用由負荷類別、電源電壓、相位之類的信息推定的判斷裝置，利用電流波形周期性推定的判斷裝置也得到同樣的效果。
圖2表示作為本實施例特征的構成要素的電流方向判斷裝置20的具體結構例圖。
圖2中，21是運算輸入信號(即，對應于由電流檢測器9檢出從交流電源1a流到負荷2的電流的信號)的梯度運算電路(裝置)；22對輸入信號進行乘法運算的乘法電路(裝置)；23是對輸入信號進行加法運算的加法電路(裝置)；24是判斷推定電流值方向的推定電流方向判斷電路(裝置)。
并且，圖3是電流檢測器9檢測的電流波形圖，圖4表示本實施例的電源系統(tǒng)切換動作順序流程圖。
圖5表示ON(導通)信號產(chǎn)生器50的示意結構圖。
接著，用圖1到圖5，說明本實施例1的電源系統(tǒng)切換裝置的動作。
在圖1所示的電源系統(tǒng)切換裝置中，正常狀態(tài)下(即，第1交流電源正常時)，信號切換器6a1、6a2選擇ON信號，柵驅動器5a1、5a2將柵信號供給構成第1電流切換開關3a的半導體開關4a1、4a2，一旦使第1電流切換開關3a接通(導通)，就將由第1電源1a來的電力供給負荷2。
在這個時刻，信號切換器6b1、6b2當然選擇OFF信號(非導通信號)，柵驅動器5b1、5b2沒有將柵信號供給半導體開關4b1、4b2，而斷開第2電流切換開關3b，第2交流電源1b處于與負荷2切斷的狀態(tài)。
因此，當?shù)?交流電源1a中產(chǎn)生電源中斷(也包括異常電壓下降)時(圖4的步驟1)，根據(jù)電壓檢測器7測出的電壓，電源中斷檢測器8檢出電源中斷(圖4的步驟2)，并產(chǎn)生電源中斷信號。
在這個時刻，第2交流電源1b是沒有產(chǎn)生電源中斷之類的健全側電源。
根據(jù)電源中斷檢測器8產(chǎn)生的電源中斷信號，信號切換器6a1、6a2對柵驅動器5a1、5a2輸出斷開信號，將構成第1電流切換開關3a的半導體開關4a1、4a2斷開。
半導體開關4a1、4a2由于除去了來自柵驅動器5a1、5a2的柵信號(圖4的步驟3)，隨時可以變成斷開狀態(tài)。
但是，因為半導體開關4a1、4a2共同是不能自消弧的半導體器件，雖然跟從第1交流電源1a流向負荷2的電流相反極性的半導體器件已經(jīng)斷開，但是流著電流的半導體器件4a1繼續(xù)導通狀態(tài)直至電流降低到規(guī)定電流以下。至此的動作都與圖12中所示的現(xiàn)有電源系統(tǒng)切換裝置同樣。
這里，本發(fā)明實施例1的電源系統(tǒng)切換裝置，其特征在于當?shù)?交流電源1a中產(chǎn)生電源中斷等異常，將電源系統(tǒng)從第1交流電源1a切換到第2交流電源1b的情況下，正確推定實際上接通構成第2電流切換開關3b的半導體開關4b1或4b2時刻的第1電流切換開關3a電流方向，以便避免第1交流電源1a與第2交流電源1b短路，同時避免電源系統(tǒng)切換裝置本身的故障，對其他用戶不會造成電壓下降的壞影響。
接著，用圖2的電流方向判斷裝置20結構圖和圖3的電流檢測器9檢出的波形圖，說明電流方向判斷裝置20的動作。
以下，作為在第1交流電源1a中產(chǎn)生異常，把產(chǎn)生電源中斷的情況作為代表例子來進行說明。
電流方向判斷裝置20接收用作第1交流電源1a異常檢測器的電源中斷檢測器8產(chǎn)生的電源中斷信號(即，第1交流電源1a的異常檢測信號)，并開始以下的動作。
首先，梯度運算器21根據(jù)從電流檢測器9輸入示于圖3的電流值(電流波形)，算出電流梯度。
例如，在圖3中，可以通過從電源中斷產(chǎn)生(產(chǎn)生異常)時刻的b點的電流值ib減去儲存時刻a點的電流值ia，除以時刻b與時刻a的時間差△t1算出電流梯度。
即，可以通過進行(ib-ia)/△t1的運算求出電流梯度。
還有，其他方法，也可以用微分部件之類的方法求得電流梯度。
根據(jù)算出的電流梯度，在乘法器22中推定電流方向后，實際上與施加柵信號前的設定時間△t2相乘，并在加法器23中與時刻b的電流值ib相加，按照下式ic=△t2*(ib-ia)/△t1實際上，成為施加柵信號的時刻c點的電流推定值。
根據(jù)該電流推定值，在推定電流方向判斷電路24中判定電流方向，并實際上正確推定柵極導通時刻的電流方向。
此后的動作與上述的現(xiàn)有電源系統(tǒng)切換裝置同樣，根據(jù)電流方向判斷裝置20推定的電流方向，只把ON信號送給信號切換器6b2(即，信號切換器6b1照樣選擇OFF信號的狀態(tài))，由于接收該信號切換器6b1、6b2的輸出，柵驅動器5b1、5b2把柵信號送給半導體開關4b1、4b2，所以首先使半導體開關4b2接通。(圖4的步驟5)由于第2電流切換開關3b的半導體開關4b2接通，第2交流電源1b電壓比負荷2電壓高時，從第2交流電源1b流入負荷2的電流，其結果，抵消了從第1交流電源1a流入負荷2的電流，所以能夠加快切斷半導體開關4a1(因此，切斷第1電流切換開關3a)(圖4的步驟6)。
然后，接通第2電流切換開關3b剩余一側的半導體開關4b1(圖4的步驟7)，并完成從第1交流電源1a到第2交流電源1b的電源切換動作。(圖4的步驟8)用圖1、圖2和圖5來說明上述圖4中的步驟5到步驟8。
即，接收電流方向判斷裝置20和電流檢測器9的輸出信號，在圖5所示的ON信號產(chǎn)生器50中，判定第2電流切換開關3b中半導體開關4b1、4b2哪個應該先被接通，這時，應該先接通半導體開關4b2，所以要輸出信號，使得信號切換器6b2中選擇ON信號。
在信號切換器6b2中，根據(jù)ON信號產(chǎn)生器50內(nèi)的ON定時判斷電路51的輸出信號，把ON信號輸出到柵驅動器5b2，首先使半導體開關4b2接通。
由于半導體開關4b2接通，所以流入半導體開關4a1的電流被抵消，半導體開關4a1斷開。
由于半導體開關4a1斷開，第1電流切換開關3a完全斷開，因為從第1交流電源1a流入負荷2的電流也變成零，所以電流檢測器9檢出的電流也為零，可以用3a的OFF檢測器52檢測第1電流切換開關3a的斷開狀態(tài)。
而且，ON定時判斷電路51接收3a的OFF檢測器52的輸出信號，應該使第2電流切換開關3b的剩余半導體開關4b1接通，在信號切換器6b1中選擇ON信號，信號切換器6b1向柵驅動器5b1輸出ON信號，使半導體開關4b1接通，于是切換動作結束。
還有，在本實施例中，圖6示出了自從第1交流電源1a中產(chǎn)生異常(例如，產(chǎn)生電源中斷)，直到第2電流切換開關3b的各個半導體開關4b1和4b2接通，并切換到第2交流電源1b為止的時間系列定時圖。
如以上所述，在圖1所示的實施例1的電源系統(tǒng)切換裝置中，首先，當?shù)?交流電源1a中產(chǎn)生電源中斷等異常時，由于除去連接在第1交流電源1a與負荷2之間構成第1電流切換開關3a具有電流方向性的半導體開關4a1、4a2的柵信號，借助于電流方向判斷裝置20，正確推定第2電流切換開關(電流切換器)3b實際上接通柵極時刻的電流方向，在連接于第2交流電源1b與負荷2之間的第2電流切換開關(電流切換器)3b之中，首先接通抵消從第1交流電源1a流到負荷2的電流導通方向的半導體開關，所以能夠一面避免第1交流電源1a與第2交流電源1b之間的短路，一面高速切斷第1交流電源1a，縮短負荷2電壓下降時間，并切換到健全的第2交流電源1b上。
另外，在實施例1中，已說過了檢測出因第1交流電源1a電源中斷而產(chǎn)生異常時的電源系統(tǒng)切換動作，但是在這種電源系統(tǒng)切換裝置中，在產(chǎn)生過電壓、位相跳變、頻率異常、各相不平衡等電源異常情況下，也需要同樣的電源系統(tǒng)切換動作，因而設置檢測過電壓的過電壓檢測器、檢測位相跳變的位相跳變檢測器、檢測頻率異常的頻率異常檢測器、及檢測各相不平衡的各相不平衡裝置等來代替電源中斷檢測器8，也能得到同樣的效果。
并且，在實施例1中，用作構成第1電流切換開關3a或第2電流切換開關3b的電流方向性開關示出了晶體閘流管之類半導體開關的情況，但是只要是構成第1電流切換開關3a或第2電流切換開關3b的電流方向性開關具有電流方向性就行，而并不限定于半導體開關。
實施例2圖7表示本發(fā)明實施例2的電源系統(tǒng)切換裝置示意結構圖。
在圖7中，30a是由真空開關或機械式開關等不具有電流方向性，只能在電流零點切斷的無方向性開關40a構成的第1電流切換開關(切換器)30a。
與圖12中所示的現(xiàn)有電源系統(tǒng)切換裝置不同點在于，在本實施例中，以無方向性開關40a構成第1電流切換開關30a。
圖8示出了實施例2的電源系統(tǒng)切換裝置的電源切換動作順序的流程圖。
下面，按照圖7和圖8，說明實施例2的電源系統(tǒng)切換裝置的動作。
第1交流電源1a中產(chǎn)生電源中斷等異常(圖8的步驟1)，以電源中斷檢測器(異常檢測器)8檢測電源中斷(異常)(圖8的步驟2)，根據(jù)檢出來的電源中斷信號(異常信號)，信號切換器6a1選擇OFF信號，柵驅動器5a1除去來自無方向性開關40a的柵信號(圖8的步驟3)。
到此為止的動作，基本上跟圖12中示出的現(xiàn)有電源系統(tǒng)切換裝置同樣。
與現(xiàn)有的電源系統(tǒng)切換裝置不同之處是，由于把無方向性開關40a(例如，真空開關或機械式開關)應用于第1電流切換開關30a中，跟應用半導體開關的情況比較，通常可以減少第1交流電源1a正常通電時的損耗，同時不需要冷卻第1電流切換開關30a，并能使裝置小型化。
在除去無方向性開關40a的柵信號后，電流方向檢測器10兩次檢測電流從第1交流電源1a流向負荷2的方向(圖8的步驟4)，對應于檢出的電流方向，把ON信號只送給信號切換器6b2(圖8的步驟5)，由于接收該信號切換器6b1、6b2輸出的柵驅動器5b1、5b2把柵信號送給半導體開關4b1、4b2，所以半導體開關4b2接通。
隨著半導體開關4b2接通，當?shù)?交流電源1b的電壓比負荷2的電壓高時，電流從第2交流電源1b流入負荷2，其結果，抵消從第1交流電源1a流入負荷2的電流，可以加快無方向性開關40a的切斷(即，切斷第1電流切換開關3a)。(圖8的步驟6)而后，接通第2電流切換開關3b的剩余側的半導體開關4b1(圖8的步驟7)，并結束從第1交流電源1a到第2交流電源1b的電源切換動作。(圖8的步驟8)
如以上所述，在圖7中所示實施例2的電源系統(tǒng)切換裝置中，由于把無方向性開關40a應用于第1電流切換開關30a中，所以能夠減少一般正常通電時的第1電流切換開關30a損耗。同時，第1電流切換開關30a不需要冷卻或減少其必要性，可使裝置小型化。
進而，電路結構用簡單的電流檢測電路10來代替實施例1的電流方向判斷裝置20和ON(導通)信號產(chǎn)生器，也能達到降低成本。
另外，在實施例2中，也說明了檢測因第1交流電源1a電源中斷而產(chǎn)生異常時的電源系統(tǒng)切換動作，但是在這種電源系統(tǒng)切換裝置中，在產(chǎn)生過電壓、位相跳變、頻率異常、各相不平衡等電源異常情況下，也需要同樣的電源系統(tǒng)切換動作，因而設置檢測過電壓的過電壓檢測器、檢測位相跳變的位相跳變檢測器、檢測頻率異常的頻率異常檢測器、及檢測各相不平衡的各相不平衡裝置等來代替電源中斷檢測器8，也能得到同樣的效果。
并且，用作構成第2電流切換開關3b的電流方向性開關，雖然示出了晶體閘流管之類半導體開關的情況，但是只要是構成第2電流切換開關3b的電流方向性開關具有電流方向性都行，而并不限定于半導體開關。
實施例3圖9表示實施例3的電源系統(tǒng)切換裝置結構圖。
并且，圖10示出了本發(fā)明實施例3的電源系統(tǒng)切換裝置的切換動作順序流程圖。
本實施例與示于圖1的實施例1的電源系統(tǒng)切換裝置不同之處，不是由具有電流方向性，互相電流導通方向相反連接的兩個半導體器件構成的第1電流切換開關3a，而是如圖9所示，應用上述實施例2所示的無方向性開關40a(例如，真空開關或機械式開關)構成的第1電流切換開關30a，所以同應用半導體開關的實施例1的情況比較，一般可以進一步減少第1交流電源1a正常通電時的損耗，因此，幾乎不需要冷卻第1電流切換開關30a，就能使裝置小型化。
下面，按照圖9和圖10，說明本實施例的電源系統(tǒng)切換裝置的動作。
在第1交流電源1a中產(chǎn)生電源中斷(異常)(圖10的步驟1)，借助于電源中斷檢測器8(異常檢測器)檢測電源中斷(異常)(圖10的步驟2)，根據(jù)檢出來的電源中斷信號(異常檢出信號)，信號切換器6a1選擇ON信號，柵驅動器5a1從無方向性開關40a上除去柵信號(圖10的步驟3)，因而無方向性開關40a成為可斷開的狀態(tài)。到此為止的動作，都與上述實施例2的電源系統(tǒng)切換裝置同樣。
在本實施例3的電源系統(tǒng)切換裝置中，使用上述實施例1說過的電流方向判斷裝置20和ON信號產(chǎn)生器50，并與實施例1的情況同樣，推定實際施加柵信號時刻的電流方向(圖10的步驟4)，由于把OFF信號送到信號切換器6b1而ON信號送到信號切換器6b2，接收信號切換器6b1、6b2的輸出的柵驅動器5b1、5b2把柵信號送給半導體開關4b1、4b2，所以半導體開關4b2接通。(圖10的步驟5)另外，有關電流方向判斷裝置20和ON信號產(chǎn)生器50的具體結構和動作都與實施例1的情況相同，因此說明從略。
因為半導體開關4b2接通，當?shù)?交流電源1b的電壓比負荷2的電壓還高時，電流從第2交流電源1b流入負荷2，其結果，抵消從第1交流電源1a流入負荷2的電流，并能加快切斷無方向性開關40a(即，切斷第1電流切換開關30a)。(圖10的步驟6)然后，將第2電流切換開關3b的剩余半導體開關4b1接通(圖10的步驟7)，結束從第1交流電源1a到第2交流電源1b的電源切換動作。(圖10的步驟8)如以上所述，在圖9所示實施例3的電源系統(tǒng)切換裝置中，由于使用了電流方向判斷裝置20和ON信號產(chǎn)生器，所以既能避免第1交流電源1a與第2交流電源1b之間的短路，又能高速切斷第1交流電源1a，縮短負荷2的電壓下降時間，并可與切斷第1交流電源1a的同時切換到第2交流電源1b上，同時還由于將真空開關或機械式開關之類通電電流損耗少的無方向性開關40a應用于第1電流切換開關30a，因此可以減少第1交流電源1a正常通電時在第1電流切換開關30a上的損耗，同時不需要冷卻或幾乎無此必要性，并能使裝置小型化。
另外，在實施例3中，也說明了檢測因第1交流電源1a電源中斷而產(chǎn)生異常時的電源系統(tǒng)切換動作，但是在這種電源系統(tǒng)切換裝置中，在產(chǎn)生過電壓、位相跳變、頻率異常、各相不平衡等電源異常情況下，同樣也需要電源系統(tǒng)切換動作，因而設置檢測過電壓的過電壓檢測器、檢測位相跳變的位相跳變檢測器、檢測頻率異常的頻率異常檢測器、及檢測各相不平衡的各相不平衡裝置等來代替電源中斷檢測器8，也能得到同樣的效果。
并且，用作構成第2電流切換開關3b的電流方向性開關，雖然示出了晶體閘流管之類半導體開關的情況，但是只要是構成第2電流切換開關3b的電流方向性開關具有電流方向性都行，而并不限定于半導體開關。
實施例4圖11表示實施例4的電源系統(tǒng)切換裝置結構圖。
在上述實施例1～3中，已說明了用電源中斷檢測器(異常檢測器)8檢測第1交流電源1a電源中斷等的異常，接收其檢出信號，使電源系統(tǒng)從第1交流電源1a向健全側的第2交流電源1b切換的情況。
因此，在本實施例中，如圖11所示，其特征在于設置有可以用手動等方式產(chǎn)生電源系統(tǒng)的切換信號的電源切換信號產(chǎn)生器來代替檢測第1交流電源1a異常的裝置(例如，電源中斷檢測器8)。
在本實施例中，由于采用了這樣的結構，根據(jù)操作者的判斷用手動隨時除去連接在第1交流電源1a與負荷2之間構成第1電流切換開關(電流切換器)3a的具有電流方向性的半導體開關4a1、4a2的柵信號，借助于電流方向判斷裝置20，正確推定接通第2電流切換開關(電流切換器)3b柵極時刻的電流方向，并首先接通連接在第2交流電源1b與負荷2之間的第2電流切換開關(電流切換器)3b之中，抵消電流從第1交流電源1a流到負荷2的導通方向的半導體開關，所以既能避免第1交流電源1a與第2交流電源1b之間的短路，又能高速切斷第1交流電源1a，縮短負荷2的電壓下降時間，并切換到健全的第2交流電源1b上。
還有，圖11示出了不設檢測第1交流電源1a電源中斷等異常的電源中斷檢測器(異常檢測器)的情況，但是在圖11中，進而，也可以設置檢測第1交流電源1a產(chǎn)生異常的檢測器。
這時，在獲得上述效果上，進而可以提供手動的電源系統(tǒng)切換和檢測第1交流電源1a產(chǎn)生異常的自動電源系統(tǒng)切換兩者都行的電源系統(tǒng)切換裝置。
還有，在本實施例4中，用作構成第1電流切換開關3a或第2電流切換開關3b的電流方向性開關，雖然示出了晶體閘流管之類半導體開關的情況，但是只要是構成第1電流切換開關3a或第2電流切換開關3b的電流方向性開關具有電流方向性也都行，而并不限定于半導體開關。
并且，第1電流切換開關3a也可以是如實施例2或3所示的那種無方向性開關。
倘采用本發(fā)明的電源系統(tǒng)切換裝置，由于具備有設置在第1交流電源與負荷之間，將向上述負荷供給電流成為導通狀態(tài)或成為非導通狀態(tài)的第1電流切換器；由具有導通方向互相反向，并且并聯(lián)連接的第1和第2電流方向性的開關構成，設置在第2交流電源與負荷之間，將向上述負荷供給電流成為導通狀態(tài)或成為非導通狀態(tài)的第2電流切換器；檢測由第1交流電源供給負荷的電流并輸出檢測信號的電流檢測器；電源切換信號產(chǎn)生器，用于產(chǎn)生一個作為指令從第1交流電源向第2交流電源切換的信號，使第1電流切換器成為非導通狀態(tài)；按照從電源切換信號產(chǎn)生器和上述電流檢測器來的輸出信號，推定從規(guī)定設定時間后的第2電流切換器導通時刻的第1交流電源電流流向負荷的電流的電流方向的電流方向判斷裝置；以及按照電流方向判斷裝置的推定結果，在具有構成第2電流切換器的第1和第2電流方向性的開關之中，首先導通抵消電流從第1交流電源流向負荷的導通方向的開關，而后導通剩余開關的導通信號產(chǎn)生器，因而響應所有電源切換信號的產(chǎn)生，在電流方向判斷裝置中正確推定第2電流切換器實際使柵極接通時刻的電流方向，并根據(jù)此推定結果，首先接通第2交流電源與負荷2之間連接的第2電流切換器中抵消電流從第1交流電源流到負荷2的導通方向的半導體開關，所以具有既能避免第1交流電源與第2交流電源之間短路，又能高速使第1交流電源成為非導通狀態(tài)，縮短負荷2電壓下降時間，并切換到健全的第2交流電源1b上的效果。
并且，本發(fā)明的電源系統(tǒng)切換裝置的電源切換信號產(chǎn)生器是檢測第1交流電源異常的電源異常檢測器，并將上述電源異常檢測器的輸出信號用作電源切換信號，所以具有響應正常運轉時的第1交流電源產(chǎn)生的種種電源異常，既能避免第1交流電源與第2交流電源之間短路，又能高速使第1交流電源成為非導通狀態(tài)，縮短負荷2電壓下降時間，并切換到健全的第2交流電源1b上的效果。
并且，本發(fā)明的電源系統(tǒng)切換裝置的電源異常檢測器是以檢測第1交流電源電源中斷的電源中斷檢測器為特征，所以在正常運轉時的第1交流電源產(chǎn)生電源中斷的情況下，既能避免第1交流電源與第2交流電源之間短路，又能高速使第1交流電源成為非導通狀態(tài)，縮短負荷2電壓下降時間，并切換到健全的第2交流電源1b上的效果。
并且，本發(fā)明的電源系統(tǒng)切換裝置的電源切換信號產(chǎn)生器是以手動方式產(chǎn)生電源切換信號為特征，因而也就是由操作者的判斷產(chǎn)生電源切換信號的情況下，在電流方向判斷裝置中正確推定在第2電流切換器實際使柵極接通時刻的電流方向，并根據(jù)此推定結果，首先接通第2交流電源與負荷2之間連接的第2電流切換器中抵消電流從第1交流電源流到負荷2的導通方向的半導體開關，所以具有既能避免第1交流電源與第2交流電源之間短路，又能高速使第1交流電源成為非導通狀態(tài)，縮短負荷2電壓下降時間，并切換到健全的第2交流電源1b上的效果。
并且，本發(fā)明的電源系統(tǒng)切換裝置的第1電流切換器是以通電時電流損耗少的無方向性開關為特征，因而能夠減少電流從正常時的第1交流電源流到負荷的第1電流切換開關中的損耗，所以幾乎不需要冷卻第1電流切換開關，并具有能將裝置小型化的效果。
并且，本發(fā)明的電源系統(tǒng)切換裝置具備有設置在第1交流電源與負荷之間，由將向負荷供給電流成為導通狀態(tài)或成為非導通狀態(tài)的無方向性開關構成的第1電流切換器；由具有導通方向互相反向，并且并聯(lián)連接的第1和第2電流方向性的開關共同構成，設置在第2交流電源與負荷之間，將向上述負荷供給電流成為導通狀態(tài)或非導通狀態(tài)的第2電流切換器；檢測由第1交流電源供給負荷的電流值并將其輸出的電流檢測器；作為指令從第1交流電源向第2交流電源切換的信號，產(chǎn)生電源切換信號使第1電流切換器成為非導通狀態(tài)的電源切換信號產(chǎn)生器；以及構成電流方向檢測器，以便按照從電源切換信號產(chǎn)生器和上述電流檢測器來的輸出信號，檢測電流從第1交流電源流向負荷的電流方向，同時按照檢出的電流方向，在具有構成第2電流切換器的第1和第2電流方向性的開關之中，首先接通抵消電流從第1交流電源流向負荷的導通方向的開關，而后接通剩余開關，因此，就是在由操作者判斷產(chǎn)生電源切換信號的情況下，也由于在電流方向判斷裝置中正確推定第2電流切換器實際使柵極接通時刻的電流方向，并根據(jù)此推定結果，首先接通第2交流電源與負荷2之間連接的第2電流切換器中抵消電流從第1交流電源流到負荷2的導通方向的半導體開關，所以具有既能避免第1交流電源與第2交流電源之間短路，又能高速使第1交流電源進入非導通狀態(tài)，縮短負荷2電壓下降時間，并切換到健全的第2交流電源1b上的效果。另外，因為電路構成使用了簡單的電流檢測電路，所以還有降低成本的效果。
權利要求
1．一種電源系統(tǒng)切換裝置，其特征是具備有設置在第1交流電源與負荷之間，在導通狀態(tài)或非導通狀態(tài)下進行向上述負荷供給電流的第1電流切換器；由具有導通方向互相反向，并且，并聯(lián)連接的第1和第2電流方向性的開關一起構成，設置在第2交流電源與所述負荷之間，在導通狀態(tài)或非導通狀態(tài)下進行向上述負荷供給電流的第2電流切換器；檢測由所述第1交流電源供給所述負荷的電流并輸出檢測信號的電流檢測器；電源切換信號產(chǎn)生器，用于產(chǎn)生使所述第1電流切換器成為非導通狀態(tài)的電源切換信號，該信號是指令從所述第1交流電源向所述第2交流電源切換的信號；按照從電源切換信號產(chǎn)生器和上述電流檢測器來的輸出信號，判斷在規(guī)定設定時間后所述第2電流切換器導通時刻從所述第1交流電源流到所述負荷的電流的電流方向的電流方向判斷裝置；以及按照所述電流方向判斷裝置的推定結果，在具有構成所述第2電流切換器的所述第1和第2電流方向性的開關之中，首先導通抵消電流從所述第1交流電源流到所述負荷的導通方向的開關，而后導通剩余開關的導通信號產(chǎn)生器。
2．根據(jù)權利要求1所述的電源系統(tǒng)切換裝置，其特征在于電源切換信號產(chǎn)生器是檢測第1交流電源異常的電源異常檢測器，并將上述電源異常檢測器的輸出信號用作電源切換信號。
3．根據(jù)權利要求2所述的電源系統(tǒng)切換裝置，其特征在于電源異常檢測器是檢測第1交流電源電源中斷的電源中斷檢測器。
4．根據(jù)權利要求1所述的電源系統(tǒng)切換裝置，其特征在于電源切換信號產(chǎn)生器是以手動方式產(chǎn)生電源切換信號的。
5．根據(jù)權利要求1到4任一項所述的電源系統(tǒng)切換裝置，其特征在于第1電流切換器是無方向性開關。
6．一種電源系統(tǒng)切換裝置，其特征是具備有設置在第1交流電源與負荷之間，在導通狀態(tài)或成為非導通狀態(tài)下向上述負荷供給電流的無方向性開關構成的第1電流切換器；由具有導通方向互相反向，并且并聯(lián)連接的第1和第2電流方向性的開關一起構成，設置在第2交流電源與負荷之間，在導通狀態(tài)或非導通狀態(tài)下向上述負荷供給電流的第2電流切換器；檢測由所述第1交流電源供給所述負荷的電流值并輸出檢測信號的電流檢測器；電源切換信號產(chǎn)生器，用于產(chǎn)生使所述第1電流切換器成為非導通狀態(tài)的電源切換信號，該信號是指令從所述第1交流電源向所述第1交流電源切換的信號；以及按照從所述電源切換信號產(chǎn)生器和上述電流檢測器來的輸出信號，檢測從所述第1交流電源流到所述負荷的電流的電流方向，同時按照檢出的電流方向，在具有構成所述第2電流切換器的所述第1和所述第2電流方向性的開關之中，首先導通抵消從所述第1交流電源流到所述負荷的電流導通方向的開關，然后，導通剩余開關而構成的電流方向檢測器。
全文摘要
電源系統(tǒng)切換裝置,包括:第1電源與負荷間的第1電流切換器;由導通方向相反且并聯(lián)連接的第1第2開關4b1、4b2構成,在第2電源與負荷間的第2電流切換器;檢測從第1電源流到負荷2的電流的電流檢測器9;產(chǎn)生從第1電源轉向第2電源的電源切換指令信號的裝置;判斷在第2電流切換開關導通時刻從第1電源流向負荷2的電流方向的電流方向判斷裝置20;根據(jù)判斷結果,先使具有第1和第2電流方向性的開關4b1、4b2之中,抵消從第1交流電源流到負荷的電流導通方向的開關導通,用使剩余開關導通的導通信號產(chǎn)生器50。
文檔編號H02J3/00GK1319924SQ00133908
公開日2001年10月31日 申請日期2000年11月10日 優(yōu)先權日2000年2月2日
發(fā)明者中村文則, 玉井伸三, 神山功, 竹田正俊, 山本博, 黑田裕治 申請人:三菱電機株式會社