專利名稱：一種雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種應(yīng)用于電源正負(fù)極可變換的直流配電網(wǎng)中的雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)裝置。
背景技術(shù)：
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，用戶對(duì)供電可靠性的要求越來越苛刻。為了提高供電可靠性，大型工業(yè)企業(yè)內(nèi)部往往設(shè)置有備用電源或者備用發(fā)電機(jī)。當(dāng)一路電源發(fā)生故障時(shí)，利用自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)能實(shí)現(xiàn)在常用電源和備用電源之間進(jìn)行切換，以保證供電可靠性?，F(xiàn)在直流配電網(wǎng)發(fā)展迅速，對(duì)自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)有了相應(yīng)的需求?，F(xiàn)有的自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)一般是針對(duì)交流配電網(wǎng)的機(jī)械式自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)和靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)。且由于直流配電網(wǎng)中的·電源可能存在正負(fù)極變換的情況，以前的雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)裝置不適合應(yīng)用于電源正負(fù)極會(huì)發(fā)生變換的直流配電網(wǎng)中。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)裝置，旨在解決現(xiàn)有的自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)不適合應(yīng)用于正負(fù)極可變換的直流配電網(wǎng)的情況。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)裝置，包括第一機(jī)械開關(guān)、第一靜態(tài)開關(guān)、第二機(jī)械開關(guān)、第二靜態(tài)開關(guān)、第三機(jī)械開關(guān)、第三靜態(tài)開關(guān)、第四機(jī)械開關(guān)、第四靜態(tài)開關(guān)、第五機(jī)械開關(guān)、第五靜態(tài)開關(guān)、第六機(jī)械開關(guān)、第六靜態(tài)開關(guān)、第七機(jī)械開關(guān)、第七靜態(tài)開關(guān)、第八機(jī)械開關(guān)、第八靜態(tài)開關(guān)、第一母線和第二母線；所述第一靜態(tài)開關(guān)的一端連接至外部的第一直流電源的第一極，另一端連接至第一母線；所述第一機(jī)械開關(guān)與所述第一靜態(tài)開關(guān)并聯(lián)連接；所述第二靜態(tài)開關(guān)的一端連接至所述第一直流電源的第二極，另一端連接至第一母線；所述第二機(jī)械開關(guān)與所述第二靜態(tài)開關(guān)并聯(lián)連接；所述第三靜態(tài)開關(guān)的一端連接至所述第一直流電源的第一極，另一端連接至第二母線；所述第三機(jī)械開關(guān)與所述第三靜態(tài)開關(guān)并聯(lián)連接；所述第四靜態(tài)開關(guān)的一端連接至所述第一直流電源的第二極，另一端連接至第二母線；所述第四機(jī)械開關(guān)與所述第四靜態(tài)開關(guān)并聯(lián)連接；所述第五靜態(tài)開關(guān)的一端連接至外部的第二直流電源的第一極，另一端連接至第一母線；所述第五機(jī)械開關(guān)與所述第五靜態(tài)開關(guān)并聯(lián)連接；所述第六靜態(tài)開關(guān)的一端連接至所述第二直流電源的第二極，另一端連接至第一母線；所述第六機(jī)械開關(guān)與所述第六靜態(tài)開關(guān)并聯(lián)連接；所述第七靜態(tài)開關(guān)的一端連接至所述第二直流電源的第一極，另一端連接至第二母線；所述第七機(jī)械開關(guān)與所述第七靜態(tài)開關(guān)并聯(lián)連接；所述第八靜態(tài)開關(guān)的一端連接至所述第二直流電源的第二極，另一端連接至第二母線；所述第八機(jī)械開關(guān)與所述第八靜態(tài)開關(guān)并聯(lián)連接；所述第一母線與負(fù)載正極連接；所述第二母線與負(fù)載負(fù)極連接。更進(jìn)一步地，所述第一靜態(tài)開關(guān)、所述第二靜態(tài)開關(guān)、所述第三靜態(tài)開關(guān)、所述第四靜態(tài)開關(guān)、所述第五靜態(tài)開關(guān)、所述第六靜態(tài)開關(guān)、所述第七靜態(tài)開關(guān)和所述第八靜態(tài)開關(guān)具有相同的結(jié)構(gòu)，每一個(gè)靜態(tài)開關(guān)包括第一開關(guān)管、第二開關(guān)管以及第一電阻；所述第一開關(guān)管的第一端作為所述靜態(tài)開關(guān)的一端，所述第一開關(guān)管的第二端與所述第二開關(guān)管的第二端連接，所述第一開關(guān)管的控制端根據(jù)外部的控制信號(hào)控制所述第一開關(guān)管的第一端與第二端之間的導(dǎo)通；所述第二開關(guān)管的第一端作為所述靜態(tài)開關(guān)的另一端，所述第二開關(guān)管的控制端根據(jù)外部的控制信號(hào)控制所述第二開關(guān)管的第一端與第二端之間的導(dǎo)通；所述第一開關(guān)管的第一端與第二端之間接有防反接的二極管；所述第二開關(guān)管的第一端與第二端之間接有防反接的二極管；所述第一電阻的一端連接在所述第一開關(guān)管的第一端，所述第一電阻的另一端連接至所述第二開關(guān)管的第一端。更進(jìn)一步地，所述第一靜態(tài)開關(guān)、所述第二靜態(tài)開關(guān)、所述第三靜態(tài)開關(guān)、所述第四靜態(tài)開關(guān)、所述第五靜態(tài)開關(guān)、所述第六靜態(tài)開關(guān)、所述第七靜態(tài)開關(guān)和所述第八靜態(tài)開關(guān)具有相同的結(jié)構(gòu)，每一個(gè)靜態(tài)開關(guān)包括第三開關(guān)管、第四開關(guān)管、第二二極管、第三二極管和第二電阻；所述第三開關(guān)管的第一端連接至所述第二二極管的陰極；所述第四開關(guān)管的第二端連接至所述第三二極管的陽極；所述第二電阻的一端與所述第二二極管的陽極和所述第三二極管的陰極連接后作為所述靜態(tài)開關(guān)的一端；所述第二電阻的另一端與所述第三開關(guān)管的第二端和所述第四開關(guān)管的第一端連接后作為所述靜態(tài)開關(guān)的另一端；所述第·三開關(guān)管的控制端根據(jù)外部的控制信號(hào)控制所述第三開關(guān)管的第一端與第二端之間的導(dǎo)通；所述第四開關(guān)管的控制端根據(jù)外部的控制信號(hào)控制所述第四開關(guān)管的第一端與第二端之間的導(dǎo)通；所述第三開關(guān)管的第一端與第二端之間接有防反接的二極管；所述第四開關(guān)管的第一端與第二端之間接有防反接的二極管。更進(jìn)一步地，所述第一靜態(tài)開關(guān)、所述第二靜態(tài)開關(guān)、所述第三靜態(tài)開關(guān)、所述第四靜態(tài)開關(guān)、所述第五靜態(tài)開關(guān)、所述第六靜態(tài)開關(guān)、所述第七靜態(tài)開關(guān)和所述第八靜態(tài)開關(guān)具有相同的結(jié)構(gòu)，每一個(gè)靜態(tài)開關(guān)包括第五開關(guān)管、第六開關(guān)管、第四二極管和第五二極管；所述第五開關(guān)管的第一端與所述第四二極管的陰極連接后作為所述靜態(tài)開關(guān)的一端，所述第五開關(guān)管的第二端連接至所述第五二極管的陽極，所述第五開關(guān)管的控制端根據(jù)外部的控制信號(hào)控制所述第五開關(guān)管的第一端與第二端之間的導(dǎo)通；所述第六開關(guān)管的第一端與所述第五二極管的陰極連接后作為所述靜態(tài)開關(guān)的另一端，所述第六開關(guān)管的第二端連接至所述第四二極管的陽極，所述第六開關(guān)管的控制端根據(jù)外部的控制信號(hào)控制所述第六開關(guān)管的第一端與第二端之間的導(dǎo)通；所述第五開關(guān)管的第二端還與所述第四二極管的陽極連接，所述第五二極管的陽極還與所述第六開關(guān)管的第二端連接。更進(jìn)一步地，所述第一靜態(tài)開關(guān)、所述第二靜態(tài)開關(guān)、所述第三靜態(tài)開關(guān)、所述第四靜態(tài)開關(guān)、所述第五靜態(tài)開關(guān)、所述第六靜態(tài)開關(guān)、所述第七靜態(tài)開關(guān)和所述第八靜態(tài)開關(guān)具有相同的結(jié)構(gòu)，每一個(gè)靜態(tài)開關(guān)包括第七開關(guān)管、第八開關(guān)管、第六二極管和第七二極管；所述第七開關(guān)管的第一端與第六二極管的陽極連接后作為靜態(tài)開關(guān)的一端，所述第七開關(guān)管的第二端連接至第七二極管的陰極，所述第七開關(guān)管的控制端根據(jù)外部的控制信號(hào)控制其第一端與第二端之間的導(dǎo)通；所述第八開關(guān)管的第一端與第七二極管的陽極連接后作為靜態(tài)開關(guān)的另一端，所述第八開關(guān)管的第二端連接至所述第六二極管的陰極，所述第八開關(guān)管的控制端根據(jù)外部的控制信號(hào)控制其第一端與第二端之間的導(dǎo)通；所述第七開關(guān)管的第二端還與所述第六二極管的陰極連接，所述第七二極管的陰極還與所述第八開關(guān)管的第二端連接。
更進(jìn)一步地，所述第一靜態(tài)開關(guān)、所述第二靜態(tài)開關(guān)、所述第三靜態(tài)開關(guān)、所述第四靜態(tài)開關(guān)、所述第五靜態(tài)開關(guān)、所述第六靜態(tài)開關(guān)、所述第七靜態(tài)開關(guān)、所述第八靜態(tài)開關(guān)具有相同的結(jié)構(gòu)，每一個(gè)靜態(tài)開關(guān)包括第九開關(guān)管、第八二極管、第九二極管、第十二極管和第十一二極管；所述第八二極管的陽極與所述第九二極管的陰極連接后作為所述靜態(tài)開關(guān)的一端，所述第十二極管的陽極與所述第十一二極管的陰極連接后作為所述靜態(tài)開關(guān)的另一端；所述第九開關(guān)管的第二端與所述第九二極管的陽極和所述第十一二極管的陽極連接，所述第九開關(guān)管的第一端與所述第八二極管的陰極和所述第十二極管的陰極連接，所述第九開關(guān)管的控制端根據(jù)外部的控制信號(hào)控制所述第九開關(guān)管的第一端與第二端之間的導(dǎo)通。更進(jìn)一步地，所述第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第三開關(guān)管、第四開關(guān)管、第五開關(guān)管、第六開關(guān)管、第七開關(guān)管、第八開關(guān)管和第九開關(guān)管結(jié)構(gòu)相同，每一個(gè)開關(guān)管為門極可關(guān)斷晶閘管、電力晶體管、功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管或絕緣柵雙極晶體管。在本發(fā)明中，由于第一母線和第二母線分別可以通過開關(guān)與電源的第一極和第二極連接，所以裝置能夠根據(jù)電源正負(fù)極的變換情況來使相應(yīng)的開關(guān)閉合與關(guān)斷，從而保證·第一母線的極性總為正極，第二母線的極性總為負(fù)極，從而適用于工作在電源正負(fù)極可變換的情況；靜態(tài)開關(guān)和機(jī)械開關(guān)采用并聯(lián)結(jié)構(gòu)，交替工作穩(wěn)態(tài)時(shí)由機(jī)械開關(guān)工作導(dǎo)通，機(jī)械觸頭的導(dǎo)通電阻小，因此大電流流過觸點(diǎn)發(fā)熱量很小，不需要額外的散熱裝置；發(fā)生轉(zhuǎn)換時(shí)，靜態(tài)開關(guān)動(dòng)作，其開關(guān)時(shí)間遠(yuǎn)小于機(jī)械開關(guān)固有合閘時(shí)間，可快速導(dǎo)通負(fù)載電流。且采用基于全控型器件的雙向開關(guān)，裝置可以雙向?qū)ā?br>

圖I為本發(fā)明實(shí)施例提供的雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)裝置的模塊結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為靜態(tài)開關(guān)的第一實(shí)施例的具體電路圖；圖3為靜態(tài)開關(guān)的第二實(shí)施例的具體電路圖；圖4為靜態(tài)開關(guān)的第三實(shí)施例的具體電路圖；圖5為靜態(tài)開關(guān)的第四實(shí)施例的具體電路圖；圖6為靜態(tài)開關(guān)的第五實(shí)施例的具體電路圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。本發(fā)明實(shí)施例滿足直流配電網(wǎng)用戶的需求，提出了一種功率能夠雙向流動(dòng)，較易實(shí)現(xiàn)，簡(jiǎn)單可靠，采用全控器件與機(jī)械開關(guān)并聯(lián)結(jié)構(gòu)的雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)裝置，適用于功率雙向流動(dòng)的直流配電網(wǎng)，從而滿足功率雙向流動(dòng)的直流配電網(wǎng)用戶的需求。圖I示出了本發(fā)明第一實(shí)施例提供的基于電壓源型的雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)裝置的模塊結(jié)構(gòu)，為了便于說明，僅示出了與本發(fā)明實(shí)施例相關(guān)的部分，詳述如下連接在外部的直流電源(10、20)與負(fù)載30之間的雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)裝置包括第一機(jī)械開關(guān)11、第一靜態(tài)開關(guān)21、第二機(jī)械開關(guān)12、第二靜態(tài)開關(guān)22、第三機(jī)械開關(guān)13、第三靜態(tài)開關(guān)23、第四機(jī)械開關(guān)14、第四靜態(tài)開關(guān)24、第五機(jī)械開關(guān)15、第五靜態(tài)開關(guān)25、第六機(jī)械開關(guān)16、第六靜態(tài)開關(guān)26、第七機(jī)械開關(guān)17、第七靜態(tài)開關(guān)27、第八機(jī)械開關(guān)18、第八靜態(tài)開關(guān)28、第一母線和第二母線；其中，第一靜態(tài)開關(guān)21的一端連接至第一直流電源10的第一極，另一端連接至第一母線；第一機(jī)械開關(guān)11與第一靜態(tài)開關(guān)21并聯(lián)連接；第二靜態(tài)開關(guān)22的一端連接至第一直流電源10的第二極，另一端連接至第一母線；第二機(jī)械開關(guān)12與第二靜態(tài)開關(guān)22并聯(lián)連接；第三靜態(tài)開關(guān)23的一端連接至第一直流電源10的第一極，另一端連接至第二母線；第三機(jī)械開關(guān)13與第三靜態(tài)開關(guān)23并聯(lián)連接；第四靜態(tài)開關(guān)24的一端連接至第一直流電源10的第二極，另一端連接至第二母線；第四機(jī)械開關(guān)14與第四靜態(tài)開關(guān)24并聯(lián)連接；第五靜態(tài)開關(guān)25的一端連接至第二直流電源20的第一極，另一端連接至第一母線；所述第五機(jī)械開關(guān)15與所述第五靜態(tài)開關(guān)25并聯(lián)連接；第六靜態(tài)開關(guān)26的一端連接至第二直流電源20的第二極，另一端連接至第一母線；第六機(jī)械開關(guān)16與第六靜態(tài)開關(guān)26并聯(lián)連接；第七機(jī)械開關(guān)17的一端連接至第二直流電源20的第一極，另一端連接至第二母線；第七機(jī)械開關(guān)17與第七靜態(tài)開關(guān)27并聯(lián)連接；第八機(jī)械開關(guān)18的一端連接至第二直流電源20的第二極，另一端連接至第二母線；第八機(jī)械開關(guān)18與第八靜態(tài)開關(guān)28并聯(lián)連接；第一直流電源的第一極和第二極的極性可根據(jù)第一直流電源極性的具體情況變換為正極或者負(fù)極；第二直流電源的第一極和第二極的極性可根據(jù)第二直流電源極性的具體情況變換為正極或者負(fù)極；第一母線與外部的負(fù)載30正極連接，第·二母線與外部的負(fù)載·30負(fù)極連接。在本發(fā)明實(shí)施例中，靜態(tài)開關(guān)均為雙向開關(guān)；機(jī)械開關(guān)均為直流機(jī)械開關(guān)，其能夠斷開直流電弧。假設(shè)負(fù)載30當(dāng)前由第一直流電源10供電，且此時(shí)第一直流電源10的第一極為正極，第二極為負(fù)極，則此時(shí)第一直流電源10通過第一機(jī)械開關(guān)11和第四機(jī)械開關(guān)14對(duì)負(fù)載30進(jìn)行供電，若檢測(cè)出電源異常則啟動(dòng)轉(zhuǎn)換；首先發(fā)出第一直流電源10的第一機(jī)械開關(guān)11分閘命令和第四機(jī)械開關(guān)14的分閘命令；待第一直流電源10的第一機(jī)械開關(guān)11和第四機(jī)械開關(guān)14分閘后，根據(jù)此時(shí)第二直流電源20的正負(fù)極性的不同，之后有兩種切換情況如檢測(cè)到第二直流電源20的第一極為正極，第二極為負(fù)極，則發(fā)第二直流電源20的第五靜態(tài)開關(guān)25和第八靜態(tài)開關(guān)28的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使其導(dǎo)通，同時(shí)發(fā)第二直流電源20第五機(jī)械開關(guān)15和第八機(jī)械開關(guān)18的合閘命令；待第二直流電源20的第五機(jī)械開關(guān)15和第八機(jī)械開關(guān)18合閘后發(fā)出第二直流電源20的第五靜態(tài)開關(guān)25和第八靜態(tài)開關(guān)28關(guān)斷的驅(qū)動(dòng)信號(hào)；負(fù)載30與第二直流電源20相連,轉(zhuǎn)換完成；待第一直流電源10的第一機(jī)械開關(guān)11和第四機(jī)械開關(guān)14分閘后，如檢測(cè)到第二直流電源20的第一極為負(fù)極，第二極為正極，則發(fā)第二直流電源20的第六靜態(tài)開關(guān)26和第七靜態(tài)開關(guān)27的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使其導(dǎo)通，同時(shí)發(fā)第二直流電源20的第六機(jī)械開關(guān)16和第七機(jī)械開關(guān)17的合閘命令；待第二直流電源20的第六機(jī)械開關(guān)16和第七機(jī)械開關(guān)17合閘后發(fā)出第二直流電源20的第六靜態(tài)開關(guān)26和第七靜態(tài)開關(guān)27關(guān)斷的驅(qū)動(dòng)信號(hào)；負(fù)載30與第二直流電源20相連，轉(zhuǎn)換完成。在本發(fā)明實(shí)施例中，第一靜態(tài)開關(guān)21、第二靜態(tài)開關(guān)22、第三靜態(tài)開關(guān)23和第四靜態(tài)開關(guān)24、第五靜態(tài)開關(guān)25、第六靜態(tài)開關(guān)26、第七靜態(tài)開關(guān)27和第八靜態(tài)開關(guān)28的具體實(shí)現(xiàn)電路有很多種；靜態(tài)開關(guān)的具體實(shí)現(xiàn)電路中包括有多個(gè)開關(guān)管，其中該開關(guān)管可以為門極可關(guān)斷晶閘管(GTO)、電力晶體管(GTR)、功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Power M0SFET)或絕緣柵雙極晶體管(IGBT);為了便于說明，本發(fā)明實(shí)施例以絕緣柵雙極型功率管IGBT為例詳述如下。圖2示出了靜態(tài)開關(guān)的第一實(shí)施例的具體電路，靜態(tài)開關(guān)包括IGBT功率管Ql、IGBT功率管Q2以及第一電阻Rl ;IGBT功率管Ql的集電極作為靜態(tài)開關(guān)的一端，IGBT功率管Ql的門極接收外部的控制信號(hào)；IGBT功率管Q2的發(fā)射極與IGBT功率管Ql的發(fā)射極連接，IGBT功率管Q2的集電極作為靜態(tài)開關(guān)的另一端，IGBT功率管Q2的門極接收外部的控制信號(hào)；IGBT功率管Ql和IGBT功率管Q2的集電極和發(fā)射極之間均接有防反接的二極管；第一電阻Rl的一端連接在IGBT功率管Ql的集電極，第一電阻Rl的另一端連接至IGBT功率管Q2的集電極。圖3示出了靜態(tài)開關(guān)的第二實(shí)施例的具體電路；靜態(tài)開關(guān)包括IGBT功率管Q3、IGBT功率管Q4、第二二極管D2、第三二極管D3和第二電阻R2 ；IGBT功率管Q3的集電極連接至第二二極管D2的陰極，IGBT功率管Q3的門極接收外部的控制信號(hào)；IGBT功率管Q4的發(fā)射極連接至第三二極管D3的陽極，IGBT功率管Q4的門極接收外部的控制信號(hào)；第二電阻R2的一端與第二二極管D2的陽極和第三二極管D3的陰極連接后作為靜態(tài)開關(guān)的一端；第二電阻R2的另一端與IGBT功率管Q3的發(fā)射極和IGBT功率管Q4的集電極后作為靜態(tài)開關(guān)的另一端；IGBT功率管Q3和IGBT功率管Q4的集電極和發(fā)射極之間接有防反接的二·極管。圖4不出了靜態(tài)開關(guān)的第三實(shí)施例的具體電路圖；靜態(tài)開關(guān)包括IGBT功率管Q5、IGBT功率管Q6、第四二極管D4和第五二極管D5 ；IGBT功率管Q5的集電極與第四二極管D4的陰極連接后作為靜態(tài)開關(guān)的一端，IGBT功率管Q5的發(fā)射極連接至第五二極管D5的陽極，IGBT功率管Q5的門極連接外部的控制信號(hào)；IGBT功率管Q6的集電極與第五二極管D5的陰極連接后作為靜態(tài)開關(guān)的另一端，IGBT功率管Q6的發(fā)射極連接至第四二極管D4的陽極，IGBT功率管Q6的門極連接外部的控制信號(hào)；IGBT功率管Q5的發(fā)射極還與第四二極管D4的陽極連接，第五二極管D5的陽極還與IGBT功率管Q6的發(fā)射極連接。圖5示出了靜態(tài)開關(guān)的第四實(shí)施例的具體電路；靜態(tài)開關(guān)包括IGBT功率管Q7、IGBT功率管Q8、第六二極管D6和第七二極管D7 ；IGBT功率管Q7的發(fā)射極與第六二極管D6的陽極連接后作為靜態(tài)開關(guān)的一端，IGBT功率管Q7的集電極連接至第七二極管D7的陰極，IGBT功率管Q7的門極連接外部的控制信號(hào)；IGBT功率管Q8的發(fā)射極與第七二極管D7的陽極連接后作為靜態(tài)開關(guān)的另一端，IGBT功率管Q8的集電極連接至第六二極管D6的陰極，IGBT功率管Q8的門極連接外部的控制信號(hào)；IGBT功率管Q7的集電極還與第六二極管D6的陰極連接，第七二極管D7的陰極還與IGBT功率管Q8的集電極連接。圖6示出了靜態(tài)開關(guān)的第五實(shí)施例的具體電路；靜態(tài)開關(guān)包括IGBT功率管Q9、第八二極管D8、第九二極管D9、第十二極管DlO和第十一二極管Dll ;第八二極管D8的陽極與第九二極管D9的陰極連接后作為靜態(tài)開關(guān)的一端，第十二極管DlO的陽極與第i^一二極管Dll的陰極連接后作為靜態(tài)開關(guān)的另一端；IGBT功率管Q9的發(fā)射極與第九二極管D9的陽極和第十一二極管Dll的陽極連接，IGBT功率管Q9的集電極與第八二極管D8的陰極和第十二極管DlO的陰極連接，IGBT功率管Q9的門極連接外部的控制信號(hào)。在本發(fā)明實(shí)施例中，第一電阻Rl和第二電阻R2均為非線性電阻，靜態(tài)開關(guān)為全控型器件，具體可以采用門極可關(guān)斷晶閘管(GT0)、電力晶體管(GTR)、功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Power M0SFET)和絕緣柵雙極晶體管(IGBT)等，該全控型器件與二極管并聯(lián)，二極管起保護(hù)作用；機(jī)械開關(guān)均采用直流開關(guān)。采用基于全控型器件的雙向開關(guān)與機(jī)械開關(guān)并聯(lián)的結(jié)構(gòu)，可以在電源切換過程中，利用全控型器件的動(dòng)作快速的特點(diǎn)，可以有效的縮短切換時(shí)間。并且由于采用了直流機(jī)械開關(guān)和全控型靜態(tài)開關(guān)，裝置能夠應(yīng)用于直流配電網(wǎng)。由于裝置的全控型靜態(tài)開關(guān)是雙向?qū)ǖ?，所以裝置能夠應(yīng)用于功率雙向流動(dòng)的直流配電網(wǎng)。并且由于第一母線和第二母線分別可以通過開關(guān)與電源的第一極和第二極連接，所以裝置能夠根據(jù)電源正負(fù)極的變換情況來控制相應(yīng)的開關(guān)閉合與關(guān)斷，從而保證第一母線的極性總為正極，第二母線的極性總為負(fù)極，從而裝置能夠應(yīng)用于正負(fù)極可變換的直流配電網(wǎng)。本發(fā)明提供的開關(guān)裝置能夠根據(jù)電源正負(fù)極的變換情況來控制相應(yīng)的開關(guān)閉合與關(guān)斷，從而保證第一母線的極性總為正極，第二母線的極性總為負(fù)極；其中靜態(tài)開關(guān)和機(jī)械開關(guān)采用并聯(lián)結(jié)構(gòu)，交替工作穩(wěn)態(tài)時(shí)由機(jī)械開關(guān)工作導(dǎo)通，機(jī)械觸頭的導(dǎo)通電阻小，因此大電流流過觸點(diǎn)發(fā)熱量很小，不需要額外的散熱裝置；發(fā)生轉(zhuǎn)換時(shí)，靜態(tài)開關(guān)動(dòng)作，其開關(guān)時(shí)間遠(yuǎn)小于機(jī)械開關(guān)固有合閘時(shí)間，可快速導(dǎo)通負(fù)載電流。且由于雙電源裝置采用了基于全控型靜態(tài)開關(guān)的雙向開關(guān)，雙電源裝置能夠雙向?qū)?。雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置能夠用于電源正負(fù)極可變換的功率雙向流動(dòng)的直流配電網(wǎng)，能夠使用于電源正負(fù)極可變換的單向流·動(dòng)的直流配電網(wǎng)，能夠用于電源正負(fù)極固定的功率雙向流動(dòng)的直流配電網(wǎng)，能夠用于電源正負(fù)極固定的功率單向流動(dòng)的直流配電網(wǎng)，還能夠使用于交流配電網(wǎng)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)裝置，其特征在于，包括第一機(jī)械開關(guān)、第一靜態(tài)開關(guān)、第二機(jī)械開關(guān)、第二靜態(tài)開關(guān)、第三機(jī)械開關(guān)、第三靜態(tài)開關(guān)、第四機(jī)械開關(guān)、第四靜態(tài)開關(guān)、第五機(jī)械開關(guān)、第五靜態(tài)開關(guān)、第六機(jī)械開關(guān)、第六靜態(tài)開關(guān)、第七機(jī)械開關(guān)、第七靜態(tài)開關(guān)、第八機(jī)械開關(guān)、第八靜態(tài)開關(guān)、第一母線和第二母線； 所述第一靜態(tài)開關(guān)的一端連接至外部的第一直流電源的第一極，另一端連接至第一母線；所述第一機(jī)械開關(guān)與所述第一靜態(tài)開關(guān)并聯(lián)連接； 所述第二靜態(tài)開關(guān)的一端連接至所述第一直流電源的第二極，另一端連接至第一母線；所述第二機(jī)械開關(guān)與所述第二靜態(tài)開關(guān)并聯(lián)連接； 所述第三靜態(tài)開關(guān)的一端連接至所述第一直流電源的第一極，另一端連接至第二母線；所述第三機(jī)械開關(guān)與所述第三靜態(tài)開關(guān)并聯(lián)連接； 所述第四靜態(tài)開關(guān)的一端連接至所述第一直流電源的第二極，另一端連接至第二母線；所述第四機(jī)械開關(guān)與所述第四靜態(tài)開關(guān)并聯(lián)連接； 所述第五靜態(tài)開關(guān)的一端連接至外部的第二直流電源的第一極，另一端連接至第一母線；所述第五機(jī)械開關(guān)與所述第五靜態(tài)開關(guān)并聯(lián)連接； 所述第六靜態(tài)開關(guān)的一端連接至所述第二直流電源的第二極，另一端連接至第一母線；所述第六機(jī)械開關(guān)與所述第六靜態(tài)開關(guān)并聯(lián)連接； 所述第七靜態(tài)開關(guān)的一端連接至所述第二直流電源的第一極，另一端連接至第二母線；所述第七機(jī)械開關(guān)與所述第七靜態(tài)開關(guān)并聯(lián)連接； 所述第八靜態(tài)開關(guān)的一端連接至所述第二直流電源的第二極，另一端連接至第二母線；所述第八機(jī)械開關(guān)與所述第八靜態(tài)開關(guān)并聯(lián)連接； 所述第一母線與負(fù)載正極連接；所述第二母線與負(fù)載負(fù)極連接。
2.如權(quán)利要求I所述的開關(guān)裝置，其特征在于，所述第一靜態(tài)開關(guān)、所述第二靜態(tài)開關(guān)、所述第三靜態(tài)開關(guān)、所述第四靜態(tài)開關(guān)、所述第五靜態(tài)開關(guān)、所述第六靜態(tài)開關(guān)、所述第七靜態(tài)開關(guān)和所述第八靜態(tài)開關(guān)具有相同的結(jié)構(gòu)，每一個(gè)靜態(tài)開關(guān)包括第一開關(guān)管、第二開關(guān)管以及第一電阻； 所述第一開關(guān)管的第一端作為所述靜態(tài)開關(guān)的一端，所述第一開關(guān)管的第二端與所述第二開關(guān)管的第二端連接，所述第一開關(guān)管的控制端根據(jù)外部的控制信號(hào)控制所述第一開關(guān)管的第一端與第二端之間的導(dǎo)通；所述第二開關(guān)管的第一端作為所述靜態(tài)開關(guān)的另一端，所述第二開關(guān)管的控制端根據(jù)外部的控制信號(hào)控制所述第二開關(guān)管的第一端與第二端之間的導(dǎo)通； 所述第一開關(guān)管的第一端與第二端之間接有防反接的二極管；所述第二開關(guān)管的第一端與第二端之間接有防反接的二極管； 所述第一電阻的一端連接在所述第一開關(guān)管的第一端，所述第一電阻的另一端連接至所述第二開關(guān)管的第一端。
3.如權(quán)利要求I所述的開關(guān)裝置，其特征在于，所述第一靜態(tài)開關(guān)、所述第二靜態(tài)開關(guān)、所述第三靜態(tài)開關(guān)、所述第四靜態(tài)開關(guān)、所述第五靜態(tài)開關(guān)、所述第六靜態(tài)開關(guān)、所述第七靜態(tài)開關(guān)和所述第八靜態(tài)開關(guān)具有相同的結(jié)構(gòu)，每一個(gè)靜態(tài)開關(guān)包括第三開關(guān)管、第四開關(guān)管、第二二極管、第三二極管和第二電阻； 所述第三開關(guān)管的第一端連接至所述第二二極管的陰極；所述第四開關(guān)管的第二端連接至所述第三二極管的陽極；所述第二電阻的一端與所述第二二極管的陽極和所述第三二極管的陰極連接后作為所述靜態(tài)開關(guān)的一端；所述第二電阻的另一端與所述第三開關(guān)管的第二端和所述第四開關(guān)管的第一端連接后作為所述靜態(tài)開關(guān)的另一端；所述第三開關(guān)管的控制端根據(jù)外部的控制信號(hào)控制所述第三開關(guān)管的第一端與第二端之間的導(dǎo)通；所述第四開關(guān)管的控制端根據(jù)外部的控制信號(hào)控制所述第四開關(guān)管的第一端與第二端之間的導(dǎo)通； 所述第三開關(guān)管的第一端與第二端之間接有防反接的二極管；所述第四開關(guān)管的第一端與第二端之間接有防反接的二極管。
4.如權(quán)利要求I所述的開關(guān)裝置，其特征在于，所述第一靜態(tài)開關(guān)、所述第二靜態(tài)開關(guān)、所述第三靜態(tài)開關(guān)、所述第四靜態(tài)開關(guān)、所述第五靜態(tài)開關(guān)、所述第六靜態(tài)開關(guān)、所述第七靜態(tài)開關(guān)和所述第八靜態(tài)開關(guān)具有相同的結(jié)構(gòu)，每一個(gè)靜態(tài)開關(guān)包括第五開關(guān)管、第六開關(guān)管、第四二極管和第五二極管； 所述第五開關(guān)管的第一端與所述第四二極管的陰極連接后作為所述靜態(tài)開關(guān)的一端，所述第五開關(guān)管的第二端連接至所述第五二極管的陽極，所述第五開關(guān)管的控制端根據(jù)外部的控制信號(hào)控制所述第五開關(guān)管的第一端與第二端之間的導(dǎo)通；所述第六開關(guān)管的第一端與所述第五二極管的陰極連接后作為所述靜態(tài)開關(guān)的另一端，所述第六開關(guān)管的第二端連接至所述第四二極管的陽極，所述第六開關(guān)管的控制端根據(jù)外部的控制信號(hào)控制所述第六開關(guān)管的第一端與第二端之間的導(dǎo)通；所述第五開關(guān)管的第二端還與所述第四二極管的陽極連接，所述第五二極管的陽極還與所述第六開關(guān)管的第二端連接。
5.如權(quán)利要求I所述的開關(guān)裝置，其特征在于，所述第一靜態(tài)開關(guān)、所述第二靜態(tài)開關(guān)、所述第三靜態(tài)開關(guān)、所述第四靜態(tài)開關(guān)、所述第五靜態(tài)開關(guān)、所述第六靜態(tài)開關(guān)、所述第七靜態(tài)開關(guān)和所述第八靜態(tài)開關(guān)具有相同的結(jié)構(gòu)，每一個(gè)靜態(tài)開關(guān)包括第七開關(guān)管、第八開關(guān)管、第六二極管和第七二極管； 所述第七開關(guān)管的第一端與第六二極管的陽極連接后作為靜態(tài)開關(guān)的一端，所述第七開關(guān)管的第二端連接至第七二極管的陰極，所述第七開關(guān)管的控制端根據(jù)外部的控制信號(hào)控制其第一端與第二端之間的導(dǎo)通；所述第八開關(guān)管的第一端與第七二極管的陽極連接后作為靜態(tài)開關(guān)的另一端，所述第八開關(guān)管的第二端連接至所述第六二極管的陰極，所述第八開關(guān)管的控制端根據(jù)外部的控制信號(hào)控制其第一端與第二端之間的導(dǎo)通；所述第七開關(guān)管的第二端還與所述第六二極管的陰極連接，所述第七二極管的陰極還與所述第八開關(guān)管的第二端連接。
6.如權(quán)利要求I所述的開關(guān)裝置，其特征在于，所述第一靜態(tài)開關(guān)、所述第二靜態(tài)開關(guān)、所述第三靜態(tài)開關(guān)、所述第四靜態(tài)開關(guān)、所述第五靜態(tài)開關(guān)、所述第六靜態(tài)開關(guān)、所述第七靜態(tài)開關(guān)、所述第八靜態(tài)開關(guān)具有相同的結(jié)構(gòu)，每一個(gè)靜態(tài)開關(guān)包括第九開關(guān)管、第八二極管、第九二極管、第十二極管和第十一二極管； 所述第八二極管的陽極與所述第九二極管的陰極連接后作為所述靜態(tài)開關(guān)的一端，所述第十二極管的陽極與所述第十一二極管的陰極連接后作為所述靜態(tài)開關(guān)的另一端；所述第九開關(guān)管的第二端與所述第九二極管的陽極和所述第十一二極管的陽極連接，所述第九開關(guān)管的第一端與所述第八二極管的陰極和所述第十二極管的陰極連接，所述第九開關(guān)管的控制端根據(jù)外部的控制信號(hào)控制所述第九開關(guān)管的第一端與第二端之間的導(dǎo)通。
7.如權(quán)利要求2-6任一項(xiàng)所述的開關(guān)裝置，其特征在于，所述第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第三開關(guān)管、第四開關(guān)管、第五開關(guān)管、第六開關(guān)管、第七開關(guān)管、第八開關(guān)管和第九開關(guān)管結(jié)構(gòu)相同，每一個(gè)開關(guān)管為門極可關(guān)斷晶閘管、電力晶體管、功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管或絕緣柵雙極晶體管。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)裝置，包括第一機(jī)械開關(guān)、第一靜態(tài)開關(guān)、第二機(jī)械開關(guān)、第二靜態(tài)開關(guān)、第三機(jī)械開關(guān)、第三靜態(tài)開關(guān)、第四機(jī)械開關(guān)、第四靜態(tài)開關(guān)、第五機(jī)械開關(guān)、第五靜態(tài)開關(guān)、第六機(jī)械開關(guān)、第六靜態(tài)開關(guān)、第七機(jī)械開關(guān)、第七靜態(tài)開關(guān)、第八機(jī)械開關(guān)、第八靜態(tài)開關(guān)、第一母線和第二母線；由于第一母線和第二母線分別通過開關(guān)與電源的第一極和第二極連接，所以裝置能夠根據(jù)電源正負(fù)極的變換情況來使相應(yīng)的開關(guān)閉合與關(guān)斷，從而保證第一母線的極性總為正極，第二母線的極性總為負(fù)極，從而適用于工作在電源正負(fù)極可變換的情況；采用基于全控型器件的雙向開關(guān)，裝置可以雙向?qū)ā?br> 文檔編號(hào)H02J9/06GK102842953SQ20121029221
公開日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2012年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月16日
發(fā)明者毛承雄, 何宇, 王丹, 陸繼明 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)