雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置、雙電源供電系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置，尤其涉及一種可滿足高敏感負(fù)載的供電需求且高可靠性的雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置，屬于低壓電氣技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)代工業(yè)、醫(yī)療、商業(yè)以及日常生活等領(lǐng)域均存在一些需要持續(xù)供電的用電設(shè)備，為了滿足這些用電設(shè)備的持續(xù)供電要求，通常采取雙路供電的供電方案，即利用雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置實(shí)現(xiàn)主、備兩路電源的自動(dòng)切換。雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置通常包括檢測(cè)單元、控制單元和雙電源切換開關(guān)，檢測(cè)單元用于對(duì)主電源和備用電源的輸入電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，控制單元根據(jù)檢測(cè)單元的檢測(cè)結(jié)果控制雙電源切換開關(guān)從而實(shí)現(xiàn)主、備電源的自動(dòng)轉(zhuǎn)換?，F(xiàn)有雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置在進(jìn)行電源轉(zhuǎn)換過(guò)程中，雙電源切換開關(guān)的執(zhí)行邏輯是先斷后合，即先斷開主電源，然后接通備用電源，這樣就會(huì)出現(xiàn)短暫的斷電(傳統(tǒng)的機(jī)械式開關(guān)的轉(zhuǎn)換時(shí)間通常為數(shù)十毫秒)，這種短暫斷電對(duì)于大多數(shù)負(fù)載而言是可以接受的。然而，也存在一些高敏感負(fù)載，對(duì)于供電持續(xù)性要求十分苛刻。例如，主要應(yīng)用于體育場(chǎng)館、隧道等照明的金屬鹵素?zé)艟褪且环N典型的敏感負(fù)載。金屬鹵素?zé)舻淖畲筇攸c(diǎn)是當(dāng)斷電時(shí)間超過(guò)5ms后，需要再過(guò)1min左右才能重新點(diǎn)亮。顯然，如果在重要的體育比賽中或工程施工中突然停電，會(huì)造成很大的麻煩。為了使得雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置能夠滿足高敏感負(fù)載的要求，一種現(xiàn)有的解決方案是采用可控半導(dǎo)體開關(guān)作為雙電源切換開關(guān)，以提高兩路電源的轉(zhuǎn)換速度。這種方案雖然可以將兩路電源的轉(zhuǎn)換時(shí)間大幅降低，但是需要對(duì)半導(dǎo)體開關(guān)單獨(dú)設(shè)計(jì)散熱系統(tǒng)，增加了系統(tǒng)的成本；另外，半導(dǎo)體器件長(zhǎng)時(shí)間工作，其壽命和可靠性相比傳統(tǒng)機(jī)械式雙電源開關(guān)均會(huì)下降，從而影響了整個(gè)供電系統(tǒng)的安全可靠性。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種可滿足高敏感負(fù)載的供電需求且具有高可靠性的雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置及其轉(zhuǎn)換控制方法。
[0004]本實(shí)用新型具體采用以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問(wèn)題:
[0005]一種雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置，包括:主電源輸入端、備用電源輸入端、電源輸出端、雙電源切換單元；所述雙電源切換單元包括檢測(cè)單元、控制單元、機(jī)械式的雙電源切換開關(guān)，檢測(cè)單元用于對(duì)主電源輸入端和備用電源輸入端的輸入電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，控制單元根據(jù)檢測(cè)單元的檢測(cè)結(jié)果控制雙電源切換開關(guān)從而實(shí)現(xiàn)主、備電源的自動(dòng)轉(zhuǎn)換；所述雙電源切換單元還包括一輔助供電單元，所述輔助供電單元包括逆變單元，逆變單元的輸出端與所述電源輸出端連接，逆變單元的控制端與控制單元連接；控制單元在主、備電源的轉(zhuǎn)換過(guò)程中，控制輔助供電單元輸出電能。
[0006]上述技術(shù)方案中，輔助供電單元的電能從主電源和/或備用電源獲取，根據(jù)獲取電能方式的不同，輔助供電單元可大致分為需要儲(chǔ)能部件的儲(chǔ)能型和不需要儲(chǔ)能部件的直供型這兩大類，分別如下:
[0007]儲(chǔ)能型:
[0008]所述輔助供電單元還包括儲(chǔ)能部件和整流單元；整流單元用于從主電源和/或備用電源提取電能供給儲(chǔ)能部件；所述儲(chǔ)能部件在主電源和備用電源供電階段通過(guò)所述整流單元進(jìn)行儲(chǔ)能，在主、備電源的轉(zhuǎn)換過(guò)程中通過(guò)所述逆變單元輸出電能。
[0009]優(yōu)選地，所述輔助供電單元還包括與整流單元連接的轉(zhuǎn)換開關(guān)，所述轉(zhuǎn)換開關(guān)的兩個(gè)輸入端及控制端分別與主電源輸入端、備用電源輸入端、控制單元連接，所述整流單元與后級(jí)儲(chǔ)能部件連接，所述轉(zhuǎn)換開關(guān)的轉(zhuǎn)換邏輯與雙電源切換開關(guān)的切換邏輯相反。
[0010]優(yōu)選地，所述整流單元的輸入端與所述雙電源切換開關(guān)的輸出側(cè)或者主電源或者備用電源連接。
[0011 ] 優(yōu)選地，所述整流單元包括第一整流電路和第二整流電路，第一整流電路、第二整流電路的輸入端分別連接主電源輸入端、備用電源輸入端，第一整流電路、第二整流電路的輸出端相互連接后與后級(jí)儲(chǔ)能部件連接。
[0012]優(yōu)選地，所述輔助供電單元還包括調(diào)壓裝置。所述調(diào)壓裝置可以是設(shè)置于整流單元之前或者逆變單元之后的變壓器，也可以是設(shè)置于整流單元與逆變單元之間的DC/DC電路。
[0013]儲(chǔ)能型輔助供電單元還有一種不需要整流單元的特殊形式，具體如下:
[0014]所述逆變單元為一端連接有儲(chǔ)能部件的雙向逆變器，雙向逆變器的另一端與所述電源輸出端連接。
[0015]優(yōu)選地，所述雙向逆變器與儲(chǔ)能部件通過(guò)雙向DC/DC電路連接。
[0016]直供型:
[0017]所述輔助供電單元還包括整流單元；整流單元用于從主電源或備用電源提取電能，在主、備電源的轉(zhuǎn)換過(guò)程中通過(guò)所述逆變單元輸出電能。
[0018]優(yōu)選地，所述輔助供電單元還包括與整流單元連接的轉(zhuǎn)換開關(guān)，所述轉(zhuǎn)換開關(guān)的兩個(gè)輸入端及控制端分別與主電源輸入端、備用電源輸入端、控制單元連接，所述整流單元與后級(jí)逆變單元連接，所述轉(zhuǎn)換開關(guān)的轉(zhuǎn)換邏輯與雙電源切換開關(guān)的切換邏輯相反。
[0019]優(yōu)選地，所述整流單元包括第一整流電路和第二整流電路，第一整流電路、第二整流電路的輸入端分別連接主電源輸入端、備用電源輸入端，第一整流電路、第二整流電路的輸出端相互連接后與后級(jí)逆變單元連接。
[0020]優(yōu)選地，所述整流單元的輸入端與主電源或備用電源連接。
[0021]優(yōu)選地，所述輔助供電單元還包括調(diào)壓裝置。所述調(diào)壓裝置可以是設(shè)置于整流單元之前或者逆變單元之后的變壓器，也可以是設(shè)置于整流單元與逆變單元之間的DC/DC電路。
[0022]所述雙電源切換開關(guān)可以是電磁式機(jī)械開關(guān)或者電機(jī)傳動(dòng)式機(jī)械開關(guān)。
[0023]如上任一技術(shù)方案所述雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置的轉(zhuǎn)換控制方法，包括以下步驟:
[0024]步驟1、檢測(cè)單元對(duì)主電源輸入端和/或備用電源輸入端的輸入電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，并將檢測(cè)結(jié)果傳輸至控制單元；
[0025]步驟2、控制單元對(duì)輸入電壓進(jìn)行運(yùn)算，并判斷當(dāng)前工作電源的電壓有效值是否在預(yù)設(shè)的電壓有效值范圍內(nèi)，如是，則轉(zhuǎn)步驟I，如否，則轉(zhuǎn)步驟3 ;
[0026]步驟3、控制單元控制雙電源切換開關(guān)進(jìn)行主、備電源切換，并且控制輔助供電單元開始向負(fù)載進(jìn)行輸出，在主、備電源切換過(guò)程中由輔助供電單元對(duì)負(fù)載進(jìn)行輸出供電；
[0027]步驟4、當(dāng)雙電源切換開關(guān)完成主、備電源切換，控制單元控制輔助供電單元停止對(duì)負(fù)載輸出，然后轉(zhuǎn)至步驟I。
[0028]根據(jù)相同的實(shí)用新型思路還可以得到一種雙電源供電系統(tǒng)，包括主電源、備用電源以及如上任一技術(shù)方案所述雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置，雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置的主電源輸入端、備用電源輸入端分別與主電源、備用電源連接。
[0029]相比現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型具有以下有益效果:
[0030]本實(shí)用新型可使得主備電源轉(zhuǎn)換過(guò)程中的負(fù)載斷電時(shí)間最小化，滿足了像金屬鹵素?zé)粢粯拥拿舾胸?fù)載的安全供電需求；
[0031]本實(shí)用新型采用機(jī)械式的雙電源切換開關(guān)，安全可靠性高，實(shí)現(xiàn)成本低。
【附圖說(shuō)明】
[0032]圖1為本實(shí)用新型雙電源供電系統(tǒng)的第一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)原理示意圖；
[0033]圖2為本實(shí)用新型雙電源供電系統(tǒng)的第二種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)原理示意圖；
[0034]圖3為本實(shí)用新型雙電源供電系統(tǒng)的第三種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)原理示意圖；
[0035]圖4為本實(shí)用新型雙電源供電系統(tǒng)的第四種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)原理示意圖；
[0036]圖5為本實(shí)用新型雙電源供電系統(tǒng)的第五種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)原理示意圖；
[0037]圖6為采用三相四線制的本實(shí)用新型雙電源供電系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)電路示意圖；
[0038]圖7為本實(shí)用新型雙電源供電系統(tǒng)的工作流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明:
[0040]正如【背景技術(shù)】部分所談到的，為了使得雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置能夠滿足類似金屬鹵素?zé)舻母呙舾胸?fù)載的要求，現(xiàn)有的解決方案是采用可控半導(dǎo)體開關(guān)作為雙電源切換開關(guān)，以提高兩路電源的轉(zhuǎn)換速度。這種方案雖然可以將兩路電源的轉(zhuǎn)換時(shí)間大幅降低，但是需要對(duì)半導(dǎo)體開關(guān)單獨(dú)設(shè)計(jì)散熱系統(tǒng)，增加了系統(tǒng)的成本；另外，半導(dǎo)體器件長(zhǎng)時(shí)間工作，其壽命和可靠性相比傳統(tǒng)機(jī)械式雙電源開關(guān)均會(huì)下降，從而影響了整個(gè)