一種應(yīng)急供電電路及供電線路轉(zhuǎn)換方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電氣開關(guān)設(shè)備，尤其涉及不間斷電源安全供電技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]對于機(jī)房等重要用電場合，關(guān)鍵設(shè)備需要冗余備份供電，避免一路輸入斷電造成無法估量的損失。對于目前傳統(tǒng)的配電方案，主供電源和備用電源仍然使用交流供電，由自動轉(zhuǎn)換裝置在兩路電源之間進(jìn)行切換。
[0003]對于有配置UPS (不間斷電源)的場合，交流電源通常由UPS通過整流和逆變后提供，以上這種傳統(tǒng)的配電方式存在如下弊端:
[0004]市電經(jīng)過多次交直流轉(zhuǎn)換:UPS整流一UPS逆變一用電設(shè)備整流一用電設(shè)備升降壓等至少四次轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換效率低，轉(zhuǎn)換損耗大，不利于節(jié)能環(huán)保。
[0005]系統(tǒng)可靠性低:無論在UPS端還是在用電設(shè)備端，每多一次轉(zhuǎn)換，就多一個故障點(diǎn)，多一重風(fēng)險。任何一個節(jié)點(diǎn)發(fā)生異常都將導(dǎo)致系統(tǒng)供電故障，造成無法估量的損失。
[0006]成本高:市電每多一次轉(zhuǎn)換，就多一級電路成本，增加用戶的購置成本。
[0007]而自動轉(zhuǎn)換裝置在切換交流電時存在切換時機(jī)的要求，以避免產(chǎn)生打火拉弧現(xiàn)象，需要有一種更加簡單的切換方法來進(jìn)行切換。
[0008]而如果將直流直接進(jìn)行供電，傳統(tǒng)的交流自動切換裝置無法切換直流電源，存在打火、拉電弧或切斷不開等問題，導(dǎo)致系統(tǒng)故障，造成停電或短路等重大事故。
[0009]因此需引入一項(xiàng)新的直流切斷技術(shù)，對直流通路進(jìn)行有效的開通和切斷，

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明提供一種應(yīng)急供電電路，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中損耗大、易發(fā)故障點(diǎn)多、成本高等問題。
[0011]為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種應(yīng)急供電電路，包括主供電線路，備用供電線路，以及與所述主供電線路和備用供電線路連接的雙路自動轉(zhuǎn)換裝置，所述雙路自動轉(zhuǎn)換裝置與用電設(shè)備相連接，其特征在于，所述雙路自動轉(zhuǎn)換裝置與控制單元連接，所述控制單元對所述主供電線路所輸入電壓的瞬時電壓值和相位進(jìn)行實(shí)時采樣和偵測，并根據(jù)所述雙路自動轉(zhuǎn)換裝置的動作時間特性，計(jì)算出控制信號的發(fā)出時間，致使所述雙路自動轉(zhuǎn)換裝置動作時間點(diǎn)與主供電線路輸入電壓值達(dá)到零點(diǎn)時一致。
[0012]將所述備用供電線路中的逆變模塊取消后直接給所述用電設(shè)備進(jìn)行直流供電備用，減少供電側(cè)的逆變環(huán)節(jié)和用電側(cè)的整流環(huán)節(jié)從而減少損耗以及設(shè)備故障點(diǎn)降低設(shè)備成本，而所述交流通過主供電線路進(jìn)行供電過程中，為了防止在切換過程中產(chǎn)生拉弧從而導(dǎo)致無法斷路，本發(fā)明利用交流電本身電壓過零特性，從而通過控制單元將計(jì)算得出的電壓過零時間點(diǎn)作為切換時間點(diǎn)，使拉弧現(xiàn)象徹底杜絕，進(jìn)一步保證了設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的安全可靠性。
[0013]優(yōu)選地，所述主供電線路與所述用電設(shè)備之間設(shè)有與所述雙路自動轉(zhuǎn)換裝置并聯(lián)的第一輔助開關(guān)，所述第一輔助開關(guān)采用半導(dǎo)體開關(guān)元器件，所述第一輔助開關(guān)與所述控制單元電連接。
[0014]優(yōu)選地，所述備用供電線路上設(shè)有與所述雙路自動轉(zhuǎn)換裝置并聯(lián)的第二輔助開關(guān)，所述第二輔助開關(guān)采用半導(dǎo)體開關(guān)元器件，所述第二輔助開關(guān)與所述控制單元電連接。
[0015]優(yōu)選地，所述主供電線路與所述雙路自動轉(zhuǎn)換裝置之間依次設(shè)有整流模塊和逆變模塊，所述用電設(shè)備設(shè)有整流模塊和直流升降壓模塊。
[0016]優(yōu)選地，所述備用供電線路上設(shè)有單路切換裝置，所述備用供電線路上設(shè)有與所述單路切換裝置并聯(lián)的第三輔助開關(guān)，所述第三輔助開關(guān)采用半導(dǎo)體開關(guān)元器件，所述第三輔助開關(guān)與所述控制單元連接。
[0017]優(yōu)選地，所述第一輔助開關(guān)、第二輔助開關(guān)及第三輔助開關(guān)采用IGBT或MosFET半導(dǎo)體開關(guān)元器件。
[0018]優(yōu)選地，所述備用供電線路與所述用電設(shè)備之間設(shè)有與所述雙路自動轉(zhuǎn)換裝置并聯(lián)的第二輔助開關(guān)，所述第二輔助開關(guān)采用半導(dǎo)體開關(guān)元器件，所述第二輔助開關(guān)與所述控制單元電連接。
[0019]本發(fā)明另外還提供了三種不同的供電線路轉(zhuǎn)換方法，采用上述技術(shù)方案中所述的應(yīng)急供電電路，其中第一種方法的具體步驟是，
[0020]當(dāng)所述主供電線路轉(zhuǎn)備用供電線路:所述控制單元計(jì)算出控制信號的發(fā)出時間點(diǎn)，向所述雙路自動轉(zhuǎn)換裝置發(fā)出從所述主供電線路轉(zhuǎn)至備用供電線路的控制信號，所述雙路自動轉(zhuǎn)換裝置在交流電過零點(diǎn)處斷開交流通路，實(shí)現(xiàn)零電壓關(guān)斷；
[0021]當(dāng)所述備用供電線路轉(zhuǎn)主供電線路:所述控制單元計(jì)算出控制信號的發(fā)出時間點(diǎn)，向所述雙路自動轉(zhuǎn)換裝置發(fā)出從所述備用供電線路轉(zhuǎn)至主供電線路的控制信號，所述雙路自動轉(zhuǎn)換裝置在交流電過零點(diǎn)處開通交流通路，實(shí)現(xiàn)零電壓開通。
[0022]第二種方法的具體步驟是，
[0023]當(dāng)所述主供電線路轉(zhuǎn)備用供電線路:所述雙路自動轉(zhuǎn)換裝置斷開交流后，在直流開通前，由控制單元控制先開通所述第二輔助開關(guān)，使得直流電流通過所述第二輔助開關(guān)供給用電設(shè)備，之后所述雙路自動轉(zhuǎn)換裝置再連接開通直流通路，由此所述雙路自動轉(zhuǎn)換裝置可以實(shí)現(xiàn)零電流零電壓開通，所述雙路自動轉(zhuǎn)換裝置開通直流通路后所述控制單元控制關(guān)斷所述第二輔助開關(guān)，直流電流通過所述雙路自動轉(zhuǎn)換裝置供給用電設(shè)備；
[0024]當(dāng)所述備用供電線路轉(zhuǎn)主供電線路:所述雙路自動轉(zhuǎn)換裝置關(guān)斷直流前，由控制單元控制先開所述第二通輔助開關(guān)，使得直流電流經(jīng)由第二輔助開關(guān)供給用電設(shè)備，之后所述雙路自動轉(zhuǎn)換裝置再關(guān)斷直流通路，實(shí)現(xiàn)零電流零電壓關(guān)斷，所述雙路自動轉(zhuǎn)換裝置關(guān)斷直流通路后，所述控制單元控制關(guān)斷所述第二輔助開關(guān)，完全斷開直流電流，最后所述雙路自動轉(zhuǎn)換裝置再開通交流通路，轉(zhuǎn)由交流電源為用電設(shè)備供電。
[0025]第三種方法的具體步驟是，
[0026]當(dāng)所述主供電線路轉(zhuǎn)備用供電線路:所述單路切換裝置在直流開通前，由控制單元控制先開通所述第三輔助開關(guān)，使得直流電流通過所述第三輔助開關(guān)供給用電設(shè)備，之后所述單路切換裝置再連接開通直流通路，由此所述單路切換裝置可以實(shí)現(xiàn)零電流零電壓開通，所述單路切換裝置開通直流通路后所述控制單元控制關(guān)斷所述第三輔助開關(guān)，直流電流通過所述單路切換裝置供給用電設(shè)備；
[0027]當(dāng)所述備用供電線路轉(zhuǎn)主供電線路:所述單路切換裝置關(guān)斷直流前，由控制單元控制先開所述第三通輔助開關(guān)，使得直流電流經(jīng)由第三輔助開關(guān)供給用電設(shè)備，之后所述單路切換裝置再關(guān)斷直流通路，實(shí)現(xiàn)零電流零電壓關(guān)斷，所述單路切換裝置關(guān)斷直流通路后，所述控制單元控制關(guān)斷所述第三輔助開關(guān)，完全斷開直流電流，最后所述雙路自動轉(zhuǎn)換裝置再開通交流通路，轉(zhuǎn)由交流電源為用電設(shè)備供電。
【附圖說明】
[0028]圖1是本發(fā)明實(shí)施例一所提供的電路示意圖；
[0029]圖2是本發(fā)明實(shí)施例二所提供的電路示意圖；
[0030]圖3是本發(fā)明實(shí)施例二所提供的電路不意圖；
[0031]圖4是本發(fā)明實(shí)施例四所提供的電路示意圖；
【具體實(shí)施方式】
[0032]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。
[0033]本發(fā)明提供四個【具體實(shí)施方式】；
[0034]實(shí)施例一
[0035]參照圖1所示，一種應(yīng)急供電電路，包括主供電線路(主供電源)，備用供電線路(備用電源)，以及與所述主供電線路和備用供電線路連接的雙路自動轉(zhuǎn)換裝置，所述雙路自動轉(zhuǎn)換裝置與用電設(shè)備相連接，所述雙路自動轉(zhuǎn)換裝置與控制單元連接，所述控制單元對所述主供電線路所輸入電壓的瞬時電壓值和相位進(jìn)行實(shí)時采樣和偵測得出偵測信號，并根據(jù)所述雙路自動轉(zhuǎn)換裝置的動作時間特性，計(jì)算出控制信號的發(fā)出時間，致使所述雙路自動轉(zhuǎn)換裝置動作時間點(diǎn)與主供電線路輸入電壓值達(dá)到零點(diǎn)時一致。所述交流通過主供電線路進(jìn)行供電過程中，為了防止在切換過程中產(chǎn)生拉弧從而導(dǎo)致無法斷路，本發(fā)明利用交流電本身電壓過零特性，從而通過控制單元將計(jì)算得出的電壓過零時間點(diǎn)作為切換時間點(diǎn)，使拉弧現(xiàn)象徹底杜絕，進(jìn)一步保證了設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的安全可靠性。轉(zhuǎn)換操作方法的具體步驟是，
[0036]當(dāng)所述主供電線路轉(zhuǎn)備用供電線路:所述控制單元計(jì)算出控制信號的發(fā)出時間點(diǎn)，向所述雙路自動轉(zhuǎn)換裝置發(fā)出從所述主供電線路轉(zhuǎn)至備用供電線路的控制信號，所述雙路自動轉(zhuǎn)換裝置在交流電過零點(diǎn)處斷開交流通路，實(shí)現(xiàn)零電壓關(guān)斷；
[0037]當(dāng)所述備用供電線路轉(zhuǎn)主供電線路:所述控制單元計(jì)算出控制信號的發(fā)出時間點(diǎn)，向所述雙路自動轉(zhuǎn)換裝置發(fā)出從所述備用供電線路轉(zhuǎn)至主供電線路的控制信號，所述雙路自動轉(zhuǎn)換裝置在交流電過零點(diǎn)處開通交流通路，實(shí)現(xiàn)零電壓開通。
[0038]實(shí)施例二
[0039]參照圖2所示，本實(shí)施例將所述備用供電線路中的逆變模塊取消后直接給所述用電設(shè)備進(jìn)行直流供電備用，減少逆變環(huán)節(jié)從而減少損耗以及設(shè)備故障點(diǎn)降低設(shè)備成本，為了能夠自由在主備供電線路之間切換，防止出現(xiàn)備用向主供電線路切換過程中出現(xiàn)直流電無法切斷的情形，同時也進(jìn)一步防止主向備切換過程中，在實(shí)施例一所述的方法出現(xiàn)故障時，增加一種切換方案，所述主供電線路(主供電源)與所述用電設(shè)備之間設(shè)有與所述雙路自動轉(zhuǎn)換裝置并聯(lián)的第一輔助開關(guān)，所述第一輔助開關(guān)采用半導(dǎo)體開關(guān)元器件，所述第一輔助開關(guān)與所述控制單元電連接并接收所述控制單元發(fā)出的控制信號完成運(yùn)行任務(wù)。所述備用供電線路(備用電源)上設(shè)有與所述雙路自動轉(zhuǎn)換裝置并聯(lián)的第二輔助開關(guān)，所述第二輔助開關(guān)采用半導(dǎo)體開關(guān)元器件，所述第二輔助開關(guān)與所述控制單元電連接并接收所述控制單元發(fā)出的控制信號完成運(yùn)行任務(wù)。所述主供電線路與所述雙路自動轉(zhuǎn)換裝置之間依次設(shè)有整流模塊和逆變模塊，所述用電設(shè)備設(shè)有整流模塊和直流升降壓模塊。所述第一輔助開關(guān)、第二輔助開關(guān)采用IGBT或MosFET半導(dǎo)體開關(guān)元器件。所述主供電線路和所述備用供電線路起始端均設(shè)有單獨(dú)開關(guān)。轉(zhuǎn)換操作方法的具體步驟是，
[0040]當(dāng)所述主供電線路轉(zhuǎn)備用供電線路:所述雙路自動轉(zhuǎn)換裝置斷開交流后，在直流開通前，由控制單元控制先開通所述第二輔助開關(guān)，使得直流電流通過所述第