專利名稱：一種基于晶閘管強迫換流的雙路電源切換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專利涉及一種電力設(shè)備，具體是指一種基于晶間管器強迫換流控制方法用 于供電系統(tǒng)的雙路電源快速切換的電力設(shè)備。
背景技術(shù)：
隨著信息化技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代社會對供電質(zhì)量的要求日益提高，高質(zhì)量電力供應 已成為現(xiàn)代社會生產(chǎn)、生活得以順利進行、穩(wěn)定發(fā)展的基本條件基于微機控制、變頻調(diào)速驅(qū) 動的生產(chǎn)線，基于網(wǎng)絡(luò)化的金融體系等這些現(xiàn)代社會典型用電系統(tǒng)，即便是短暫的供電中 斷或其他電能質(zhì)量問題，便可造成難以估量的經(jīng)濟損失。然而，由于設(shè)備因素、管理因素及 難于抗拒的自然因素，供電中斷、電壓暫降等其他電能質(zhì)量問題仍然嚴重威脅著高質(zhì)量供 電。美國電科院的統(tǒng)計表明美國每年因電能質(zhì)量問題造成的經(jīng)濟損失在150億到240億 美元之間。我國經(jīng)濟發(fā)展隨著國民生產(chǎn)、生活水平不斷提高，新型自動化生產(chǎn)線、網(wǎng)絡(luò)化服 務系統(tǒng)的引進和采用，用戶對電力供應的質(zhì)量問題越來越關(guān)注。電力供應已從過去的數(shù)量 進入講求質(zhì)量階段和效益的新階段。電能質(zhì)量已成為引進資本、發(fā)展產(chǎn)業(yè)的制約因素。隨 著我國WTO的加盟，中國生產(chǎn)加工業(yè)的發(fā)展，國民生產(chǎn)、生活更趨于國際化，供電質(zhì)量也將 趨于國際化標準。因此，我國高質(zhì)量供電技術(shù)的研究與相應的產(chǎn)品開發(fā)與應用更具有緊迫 性和挑戰(zhàn)性。電能質(zhì)量問題的解決通常與電網(wǎng)規(guī)劃與運行、設(shè)備的電能質(zhì)量問題承受能力、電 能質(zhì)量調(diào)節(jié)措施等有關(guān)。人們在這些方面開展了許多卓有成效的工作。雙路供電已成為較 為重要的工業(yè)企業(yè)、市政、商貿(mào)、樓宇等電力用戶的普遍供電方式。當一路電源發(fā)生故障時， 另一路投入運行，提高供電的可靠性。目前雙路供電切換主要采用基于機械開關(guān)的備自投 方式，機械開關(guān)存在投切過程延時大，靈活性差的問題，切換時間至少在1秒鐘以上，無法 保證敏感負荷的連續(xù)供電，不能充分發(fā)揮雙路供電的作用。晶間管投切方式是近年來逐步 受到重視的快速切換方式。晶閘管具有功率處理能力強，造價低的特點。但晶閘管屬于半 控器件，為避免兩路電源之間形成環(huán)流，必須等待故障路電源對應的晶閘管電流自然過零 關(guān)斷后，才可投入正常路電源。大大延長了切換時間，典型值達20ms以上，許多敏感負荷的 供電連續(xù)性也無法保證。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的發(fā)明目的是公開一種基于晶閘管器件強迫換流控制方法的用于供電系 統(tǒng)的雙路電源快速切換的電力設(shè)備。實現(xiàn)本發(fā)明的主電路技術(shù)方案如下包括檢測單元、計算和判斷檢測單元、觸發(fā)單 元與工作電源，關(guān)鍵是主切換電路分別與檢測單元和觸發(fā)單元連接，主切換電路還與主電 源、備用電源和負載連接。所述的主切換電路由主電源晶閘管模塊TP和備用電源側(cè)晶閘管模塊TA串聯(lián)，上 述的主電源晶閘管模塊TP和備用電源側(cè)晶閘管模塊TA均由三個晶閘管單元并聯(lián)構(gòu)成，相應地連接主電源的三相和備用電源的三相，上述的每一晶閘管單元由一對反并聯(lián)晶閘管構(gòu) 成，負載與主電源晶閘管模塊TP和備用電源側(cè)晶閘管模塊TA連接。所述的旁路機械開關(guān)Pb和Ab分別與晶閘管模塊TP和TA并聯(lián)。所述的隔離開關(guān)Mlp和M2p與主電源晶閘管模塊TP兩端連接，隔離開關(guān)Mla和 M2a與備用電源側(cè)晶閘管模塊TA兩端連接，且隔離開關(guān)M2p與隔離開關(guān)M2a連接。所述的晶閘管的電流為負載的額定電流的2 3倍，電壓為額定電壓的兩倍。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、損耗小，造價低等特點，結(jié)合控制裝置和輔助電 路構(gòu)成切換裝置。雖然切換過程中仍有暫降存在，但時間限制在IOms以下，對已知的敏感 負荷不會造成影響。當然，對于雙路電源同時發(fā)生有危害暫降或供電中斷時，無法保證對負 荷的連續(xù)供電。對單回供電可靠性為99. 9%的供電系統(tǒng)，可提升到99. 9999%，對單回供電 每年平均出現(xiàn)10次有危害的暫降，可減少到3年發(fā)生一次。因而，本發(fā)明的推廣應用將給 供電系統(tǒng)的可靠性、電能質(zhì)量及供用電環(huán)境的改善帶來積極變化。


圖1為本發(fā)明的整體原理框圖。圖2為圖1中的主切換電路的原理圖。
具體實施例方式請參見圖1 圖2，本發(fā)明的具體實施例如下包括檢測單元1、計算和判斷檢測單 元2、觸發(fā)單元3與工作電源4，關(guān)鍵是主切換電路5分別與檢測單元1和觸發(fā)單元3連接， 主切換電路5還與主電源6、備用電源7和負載8連接；上述的檢測單元1、計算和判斷檢測 單元2、觸發(fā)單元3和工作電源4為已有技術(shù)，檢測單元1對主電源abc三相電壓瞬時值進 行dq變換，經(jīng)低通濾波器濾除非直流分量，然后將信號傳輸給計算和判斷檢測單元2，通過 平方和及均方運算將變換得到主電源6的dq坐標對應的電壓值Vdq，將Vdq與敏感負載8的 電壓暫降承受限值進行比較，如果Vdq大于負載8的承受限值，那么敏感負載8可以正常運 行，電壓檢測單元1不發(fā)送切換指令；如果Vdq小于負載8的承受限制，且備用電源正常時， 電壓檢測單元1應該立即發(fā)送指令，實行投切操作，由電壓質(zhì)量良好的備用電源給敏感負 載8供電；上述的主切換電路5由主電源晶閘管模塊TP和備用電源側(cè)晶閘管模塊TA串聯(lián)， 上述的主電源晶閘管模塊TP和備用電源側(cè)晶閘管模塊TA均由三個晶閘管單元并聯(lián)構(gòu)成， 相應地連接主電源6的三相和備用電源7的三相，上述的每一晶閘管單元由一對反并聯(lián)晶 閘管構(gòu)成，負載8與主電源晶閘管模塊TP和備用電源側(cè)晶閘管模塊TA連接；上述的主切換 電路5控制信號首先封鎖晶閘管模塊TP的門極控制信號，根據(jù)晶閘管PP/PN的端電壓Eps 極性，觸發(fā)備用電源側(cè)晶閘管AP或AN，如果Eps大于零，說明電流是由電源流向負載8，流 經(jīng)晶閘管PP，此時觸發(fā)晶閘管AP，觸發(fā)晶閘管AP后，若備用電源電壓的瞬時值高于主電源， 那么在主、備用電源共同作用下晶閘管PP上會被施加一個反向電壓，強制晶閘管PP中的電 流減小，即意味著縮短了切換時間；當晶閘管PPl中的電流減小到零，主電源被斷開時，觸 發(fā)晶閘管AN，完成負載8的切換過程；如果前述的Eps小于零時，說明電流是由負荷流向電 源，流經(jīng)晶間管PN，此時觸發(fā)晶間管AN，觸發(fā)晶間管AN后，若備用電源電壓的瞬時值低于主 電源，那么在主、備用電源共同作用下晶閘管PN上會被施加一個反向電壓，強制晶閘管PN中的電流減小，同樣縮短了切換時間，并且上述兩種情況下當主電源與備用電源瞬時值關(guān) 系相反時，不會造成電源環(huán)流，通過上述的敘述，實現(xiàn)了本發(fā)明對負載8的主電源6與備用 電源7之間的切換，還可在主電源晶閘管模塊TP和備用電源側(cè)晶閘管模塊TA兩端分別并 聯(lián)旁路機械開關(guān)Pb和Ab，當晶閘管模塊退出運行時，由旁路機械開關(guān)Pb和Ab給負載8供 電，可提高運行可靠性；在主電源晶閘管模塊TP和備用電源側(cè)晶閘管模塊TA分別設(shè)有隔離 開關(guān)Mlp、Μ2ρΜ1ρ和Mia、M2a,可將兩晶閘管模塊TA、TP從主切換電路5中完全隔離出來， 以方便晶閘管的檢修、維護和測試；具體實施時，核心器件晶閘管的電流應選為負載8額定 電流的2 3倍，電壓為額定電壓的兩倍，dq變換具有較大的計算量，需要較快的計算速度， 因此本發(fā)明中電壓暫降檢測的實現(xiàn)需采用具有數(shù)字信號處理功能的微處理器完成，本發(fā)明 對晶間管兩側(cè)電壓檢測精度要求較高，該電壓測量單元精度應為0. 1級。
權(quán)利要求
一種基于晶閘管強迫換流的雙路電源切換裝置，包括檢測單元(1)、計算和判斷檢測單元(2)、觸發(fā)單元(3)與工作電源(4)，其特征在于主切換電路(5)分別與檢測單元(1)和觸發(fā)單元(3)連接，主切換電路(5)還與主電源(6)、備用電源(7)和負載(8)連接。
2.按權(quán)利要求1所述的基于晶閘管強迫換流的雙路電源切換裝置，其特征在于所述的 主切換電路(5)由主電源晶閘管模塊TP和備用電源側(cè)晶閘管模塊TA串聯(lián)，上述的主電源 晶閘管模塊TP和備用電源側(cè)晶閘管模塊TA均由三個晶閘管單元并聯(lián)構(gòu)成，相應地連接主 電源(6)的三相和備用電源(7)的三相，上述的每一晶閘管單元由一對反并聯(lián)晶閘管構(gòu)成， 負載(8)與主電源晶閘管模塊TP和備用電源側(cè)晶閘管模塊TA連接。
3.按權(quán)利要求2所述的基于晶閘管強迫換流的雙路電源切換裝置，其特征在于所述的 旁路機械開關(guān)Pb和Ab分別與晶閘管模塊TP和TA并聯(lián)。
4.按權(quán)利要求2或3所述的基于晶閘管強迫換流的雙路電源切換裝置，其特征在于所 述的隔離開關(guān)Mlp和M2p與主電源晶閘管模塊TP兩端連接，隔離開關(guān)Mla和M2a與備用電 源側(cè)晶閘管模塊TA兩端連接，且隔離開關(guān)M2p與隔離開關(guān)M2a連接。
5.按權(quán)利要求4所述的基于晶閘管強迫換流的雙路電源切換裝置，其特征在于所述的 晶閘管的電流為負載(8)的額定電流的2 3倍，電壓為額定電壓的兩倍。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于晶閘管器件強迫換流控制方法的用于供電系統(tǒng)的雙路電源快速切換的電力設(shè)備。包括檢測單元(1)、計算和判斷檢測單元(2)、觸發(fā)單元(3)與工作電源(4)，關(guān)鍵是主切換電路(5)分別與檢測單元(1)和觸發(fā)單元(3)連接，主切換電路(5)還與主電源(6)、備用電源(7)和負載(8)連接。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、損耗小，造價低，對已知的敏感負荷不會造成影響，給供電系統(tǒng)的可靠性、電能質(zhì)量及供用電環(huán)境的改善帶來積極變化。
文檔編號H02J9/04GK101944764SQ20091015781
公開日2011年1月12日 申請日期2009年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月7日
發(fā)明者李國棟, 王嶠, 韓民曉 申請人:天津市電力公司;華北電力大學