專利名稱：轉(zhuǎn)換開關(guān)裝置和方法
背景本發(fā)明一般地涉及電壓轉(zhuǎn)換開關(guān)，更具體地說(shuō)，涉及在該轉(zhuǎn)換開關(guān)下游具有變壓器的開關(guān)系統(tǒng)用的AC電壓源轉(zhuǎn)換方法。
電壓轉(zhuǎn)換開關(guān)一般用來(lái)萬(wàn)一主電源失效或不穩(wěn)定性時(shí)在主電源和一個(gè)或多個(gè)替代電源之間進(jìn)行切換。這樣的轉(zhuǎn)換開關(guān)一般用于要求連續(xù)供電的用途，諸如工業(yè)和商業(yè)的環(huán)境中的醫(yī)院和關(guān)鍵性過(guò)程。例如，在具有主電壓源和一個(gè)替代電壓源的電力系統(tǒng)中，第一和第二開關(guān)分別與主電壓源和替代電壓源相連。這些開關(guān)由控制器激活，使得在主電源失效時(shí)，打開該第一開關(guān)，從負(fù)載除去該主電壓源，而隨后使第二開關(guān)閉合，把該負(fù)載連接到替代電源，從而為該負(fù)載保持供電。
一般說(shuō)來(lái)，第二開關(guān)在負(fù)載從該主電源斷開之后就盡早接通第二開關(guān)，以圖把該負(fù)載側(cè)的電壓擾動(dòng)減到最小。但是，在該開關(guān)下游接有變壓器的系統(tǒng)中，這可能引起問題，最初兩個(gè)電源不同步時(shí)，由于在切換事件過(guò)程中直流磁通增強(qiáng)會(huì)使該變壓器飽和。變壓器飽和是非常不希望出現(xiàn)的，因?yàn)樗鼈兛赡芤鹁薮蟮娘柡碗娏髁鲃?dòng)，它本身又可能由于電源過(guò)載或上游保護(hù)斷路器跳閘而引起系統(tǒng)失效。
本申請(qǐng)書解決這些與先有技術(shù)相聯(lián)系的缺點(diǎn)。
內(nèi)容本公開涉及電壓源轉(zhuǎn)換切換的裝置和方法，它會(huì)減少或消除由于在切換事件過(guò)程中直流磁通增大而造成的變壓器飽和。第一和第二電壓源(主電壓源和替代電壓源)可以通過(guò)相應(yīng)的開關(guān)連接至負(fù)載?？刂破靼凑詹煌霓D(zhuǎn)換方法，操作這些開關(guān)把下游飽和電流減到最小。一個(gè)方法包括實(shí)時(shí)計(jì)算負(fù)載和替代電壓的伏秒面積。在主電源失效之前和其過(guò)程中，控制器連續(xù)計(jì)算目標(biāo)伏秒值，亦即負(fù)載電壓曲線下面的面積，而且它計(jì)算替代電源電壓曲線下面的補(bǔ)償面積。當(dāng)轉(zhuǎn)換發(fā)生時(shí)，該控制器等待該目標(biāo)伏秒面積大致等于或補(bǔ)償它接通適當(dāng)開關(guān)以便把替代電源連接到負(fù)載之前的伏秒面積。
在另一個(gè)轉(zhuǎn)換方法中，在轉(zhuǎn)換事件之前連續(xù)計(jì)算兩個(gè)磁通量。第一磁通量對(duì)應(yīng)于驅(qū)動(dòng)變壓器時(shí)負(fù)載電壓所產(chǎn)生的磁通量，而第二個(gè)對(duì)應(yīng)于若替代電源驅(qū)動(dòng)該變壓器時(shí)會(huì)產(chǎn)生的虛擬磁通量。主電源失效時(shí)，當(dāng)該兩個(gè)磁通量相等時(shí)，該控制器把該負(fù)載轉(zhuǎn)換到替代電源。
附圖的簡(jiǎn)短描述參照附圖閱讀以下的詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的其它的目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見，附圖中

圖1是AC電壓轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的方框示意圖；圖2A和2B舉例說(shuō)明兩組電壓波形，表示平衡的電壓狀態(tài)；圖3是在這里公開的轉(zhuǎn)換方法的流程圖；圖4A和4B舉例說(shuō)明兩個(gè)電壓波形和相應(yīng)的磁通量波形；圖5是這里公開的另一個(gè)轉(zhuǎn)換方法的流程圖；盡管本發(fā)明可以進(jìn)行不同的修改和替換形式，但是已經(jīng)以舉例方式在附圖中表示并將在這里詳細(xì)描述其具體的實(shí)施例。但是，應(yīng)該明白，在這里對(duì)具體的實(shí)施例的描述不是想要把本發(fā)明限于所公開的特定的形式，相反其意圖是覆蓋落在正如后附的權(quán)利要求書所定義的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的所有修改、等效的和替代。
本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明下面描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例。為清晰起見，在本申請(qǐng)書中，不描述實(shí)際實(shí)現(xiàn)中的所有特征。當(dāng)然會(huì)意識(shí)到，在開發(fā)任何這樣的實(shí)際的實(shí)施例時(shí)，必須進(jìn)行許多實(shí)現(xiàn)所特有的決策，以便達(dá)到開發(fā)者的特定目標(biāo)，諸如遵循與系統(tǒng)有關(guān)的和與業(yè)務(wù)有關(guān)的約束，它們都是因?qū)崿F(xiàn)而異的。另外，會(huì)認(rèn)識(shí)到，這樣的開發(fā)努力可能是復(fù)雜的和費(fèi)時(shí)的，但會(huì)是一個(gè)得益于本公開的本專業(yè)的普通技術(shù)人員的例行工作。
圖1舉例說(shuō)明AC電壓轉(zhuǎn)換開關(guān)系統(tǒng)100。該轉(zhuǎn)換開關(guān)系統(tǒng)100包括第一或主電壓源110和第二或替代電壓源111。該第一和第二電壓源110、111通過(guò)變壓器122連接到負(fù)載120。第一和第二開關(guān)130、131分別連接到該第一和第二電壓源110、111，而控制器134激活開關(guān)130、131。適用作開關(guān)130、131的器件包括SCR、IGBT、三端可控硅器件等等?？刂破?34可以包括，例如，數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)或任何適當(dāng)?shù)目删幊踢壿嬈骷Ｔ摽刂破?34接收該第一和第二電壓源的電壓電平V1和V2，和負(fù)載電壓Vload作為輸入。這里該負(fù)載電壓Vload定義為加在該變壓器初級(jí)上的該轉(zhuǎn)換開關(guān)的輸出電壓。
在正常狀態(tài)下，該第一開關(guān)130閉合，如圖1所示，把該第一電源110(主電源)連接至負(fù)載120。如果第一電源110失效，而同時(shí)第二電源111(替代電源)可用，則控制器134檢測(cè)該狀態(tài)并關(guān)斷第一開關(guān)130并隨后連接該第二電壓源，保持向負(fù)載120供電。
在已知的轉(zhuǎn)換開關(guān)系統(tǒng)中，第二開關(guān)131一般在該負(fù)載120一從該第一電壓源110斷開之后便接通，以圖把該負(fù)載120上的電壓擾動(dòng)減到最小。若該兩個(gè)電源110、111最初不同步，則該變壓器122將該在切換事件過(guò)程中會(huì)由于直流磁通增大而飽和。該變壓器飽和是非常不希望出現(xiàn)的，因?yàn)樗鼈兛赡芤鹁薮蟮娘柡碗娏髁鲃?dòng)，它本身又可能由于電源過(guò)載或上游保護(hù)斷路器跳閘而引起系統(tǒng)失效。
為了避免變壓器飽和，確定從第一電源110轉(zhuǎn)換至第二電源111的最佳時(shí)刻。在一個(gè)實(shí)施例中，該切換時(shí)間是通過(guò)計(jì)算該負(fù)載和替代電壓的伏秒面積確定的。圖2A和2B表示負(fù)載電壓210和替代電壓212的波形。當(dāng)主電源110失效時(shí)，控制器134保持對(duì)伏秒數(shù)量，亦即，從最后一個(gè)過(guò)零點(diǎn)的時(shí)間起直到第一開關(guān)130截止為止該負(fù)載電壓曲線210下面的面積(At)的跟蹤，并計(jì)算該替代電源曲線212的補(bǔ)償面積(Ac)。根據(jù)相應(yīng)的電壓的極性給每一個(gè)伏秒面積賦予極性，例如，給正電壓下面的面積賦予正極性并給負(fù)電壓下面的面積賦予負(fù)極性。當(dāng)引發(fā)一個(gè)轉(zhuǎn)換時(shí)，控制器134一直等待直到目標(biāo)伏秒大致等于(如圖2A所示)，或補(bǔ)償(如圖2B所示)第二開關(guān)131導(dǎo)通以前的伏秒面積為止。其結(jié)果是在轉(zhuǎn)換過(guò)程中變壓器122內(nèi)直流磁通量很小或不增大。
圖2A和2B舉例說(shuō)明從第一電壓源轉(zhuǎn)換為第二電壓源的兩種不同的平衡狀態(tài)。在圖2A中，At和Ac符號(hào)不同(AtAc＜0)。在圖2B中，At和Ac符號(hào)相同(AtAc＞0)。正如上面指出的，At是該負(fù)載電壓的目標(biāo)伏秒面積，而Ac是該替代電壓的補(bǔ)償伏秒面積。圖2B還包括Af，它代表該替代電壓的整個(gè)半周的伏秒面積。該數(shù)量Ac涉及一個(gè)將來(lái)發(fā)生的事件(該轉(zhuǎn)換發(fā)生之后)，因此不能準(zhǔn)確計(jì)算。但是，假定該替代電壓212與該轉(zhuǎn)換前一周相比變化不大，在任何給定的時(shí)間t的數(shù)量Ac可以是從Ac(t)＝Af-Ar(t)近似，其中Af是以前整個(gè)半周的伏秒面積，而Ar是從過(guò)零點(diǎn)至?xí)r間t的伏秒運(yùn)行積分。
因而，為了避免轉(zhuǎn)換飽和，在圖2A所示的情況下，控制器134操作開關(guān)110、111，使得At和Ac的絕對(duì)值相等(|At|＝|Ac|)。把數(shù)量S1定義為S1＝At+Ac，控制器134使第二開關(guān)111導(dǎo)通，使得當(dāng)(AtAc＜0)時(shí)，S1＝0。
現(xiàn)參見圖2B，控制器134操作開關(guān)110，111，使得數(shù)量At和Ac加在一起等于該替代電壓一整個(gè)半周的伏秒面積(At+Ac＝Af)。定義數(shù)量S2為S2＝At+Ac-Af，控制器134使第二開關(guān)111導(dǎo)通，使得(AtAc＞0)時(shí)S2＝0。
圖3是一個(gè)流程圖，舉例說(shuō)明從第一電壓源110轉(zhuǎn)換為第二電壓源111用的伏秒面積方法的具體實(shí)現(xiàn)。在方框310，以一個(gè)預(yù)定的采樣速率，例如，15kH對(duì)負(fù)載電壓Vload(k)和替代電壓V2(k)進(jìn)行采樣。在方框312通過(guò)積分負(fù)載電壓VloadAt(k+1)＝At(k)+Vload(k)算出目標(biāo)伏秒面積At。在負(fù)載電壓Vload的每個(gè)過(guò)零點(diǎn)，把目標(biāo)伏秒面積At(K)清零，發(fā)生轉(zhuǎn)換命令之后的除外。在方框314，通過(guò)積分替代電壓V2Ar(k+1)＝Ar(k)+Valt(k)，算出運(yùn)行替代伏秒面積Ar(k)。該替代電壓V2的每個(gè)過(guò)零點(diǎn)上也都把該運(yùn)行伏秒面積Ar(k)清零，發(fā)生轉(zhuǎn)換命令之后的除外。
在方框316，通過(guò)在每一個(gè)過(guò)零點(diǎn)上在Ar(k)清零之前鎖存Ar(k)的值，算出最大半周伏秒面積。在方框318根據(jù)前半周的伏秒面積Af和該伏秒面積Ar的運(yùn)行積分之間的差值A(chǔ)c(k)＝Af-Ar(k)算出該補(bǔ)償伏秒面積Ac(k)。在方框320，算出S1和S2S1(k)＝At(k)+Ac(k)和S2(k)＝At(k)+Ac(k)-Af。在方框322，當(dāng)S1(k)＝0(AtAc＜0)或S2(k)＝0(AtAc＞0)時(shí)，控制器134完成該轉(zhuǎn)換。
在另一個(gè)實(shí)施例中，在轉(zhuǎn)換事件之前連續(xù)地計(jì)算兩個(gè)磁通量。第一磁通量對(duì)應(yīng)于該負(fù)載電壓Vload驅(qū)動(dòng)變壓器122時(shí)產(chǎn)生的磁通量，第二磁通量對(duì)應(yīng)于若第二電壓源111驅(qū)動(dòng)變壓器122時(shí)會(huì)產(chǎn)生的假想磁通量?？梢钥闯?，當(dāng)這兩個(gè)磁通量相等時(shí)，達(dá)到最佳轉(zhuǎn)換點(diǎn)。
圖4表示兩組負(fù)載電壓Vload和替代電壓V2用的兩組波形。頂部波形是負(fù)載電壓210和替代電壓212的電壓曲線，而底部波形相應(yīng)于負(fù)載電壓220和替代電壓222的磁通量曲線。當(dāng)虛線230表示的磁通量相等時(shí)，該控制器134完成該轉(zhuǎn)換。
忽略該變壓器122的漏抗的作用，第一電壓源110和第二電壓源111施加在變壓器122上造成的磁通量增大滿足以下微分方程式
其中V1(t)和V2(t)是第一和第二電源電壓，而1(t)和2(t)是與每一個(gè)電壓對(duì)應(yīng)的磁通量。
磁通量1(t)，2(t)可以通過(guò)在任何給定時(shí)間求解上述微分方程式計(jì)算1(t)＝∫V1(t)dt2(t)＝∫V2(t)dt在該一般化磁通量方法中，當(dāng)上面定義的兩個(gè)磁通量在數(shù)值上相等1(t)＝2(t)時(shí)，達(dá)到最佳轉(zhuǎn)換。
圖5是一個(gè)流程圖，舉例說(shuō)明從該第一電壓源110轉(zhuǎn)換到該第二電壓源111用的一般化磁通量方法的具體實(shí)現(xiàn)。在方框350中，以一個(gè)預(yù)定的采樣速率，例如，15kHz對(duì)輸出電壓Vload(k)和替代電壓Valt(k)進(jìn)行采樣。在方框352和354中，該負(fù)載和替代磁通量1，2分別通過(guò)積分該負(fù)載和替代電壓確定load(k+1)＝load(k)+Vload(k)；alt(k+1)＝alt(k)+Valt(k)。
在利用任何已知的技術(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換之前，從兩個(gè)磁通量除去DC分量。在方框356，當(dāng)磁通量相等load(k)＝alt(k)時(shí)，完成轉(zhuǎn)換。
不用平衡伏秒面積或使磁通量剛好相等，正如上面討論的，而是在該平衡狀態(tài)中可以使用某個(gè)允差，來(lái)提供切換時(shí)間和變壓器飽和電流的某些數(shù)量之間權(quán)衡。把該允差表示為zcth，上面的平衡狀態(tài)可以改寫如下伏秒面積法，其中AtAc＜0|S1|＝|At+Ac|≤zcth；和其中At-Ac＞0|S2|＝|At+Ac-Af|≤zcth。
對(duì)于該一般化磁通量方法|1-2|≤zcth。
上述方法使用連續(xù)地聯(lián)機(jī)計(jì)算的伏-秒面積和磁通量信息。在這些方法中，轉(zhuǎn)換到替代電源的最佳轉(zhuǎn)換時(shí)間在確保最小化或排除該變壓器飽和的狀態(tài)實(shí)時(shí)地出現(xiàn)之前是未知的。已知的方法根據(jù)離線的電壓波形分析確定最佳轉(zhuǎn)換時(shí)間。這樣的方法，例如，可以包括根據(jù)最后已知的該兩個(gè)電源之間的實(shí)測(cè)的相位角差值確定最佳轉(zhuǎn)換時(shí)間延遲時(shí)間。在這種情況下，最佳交換延遲時(shí)間和電源相位差之間的關(guān)系是首先通過(guò)對(duì)在切換事件過(guò)程中的電壓波形強(qiáng)加某些假定而離線推演出來(lái)的。顯然，當(dāng)轉(zhuǎn)換過(guò)程實(shí)際的電壓波形偏離該假定形狀時(shí)，這種方法限制該方法的有效性。另一方面，這里公開的方法就沒有這個(gè)缺點(diǎn)，因?yàn)樵摲?秒面積和磁通量是根據(jù)在轉(zhuǎn)換事件過(guò)程中實(shí)際的實(shí)時(shí)電壓波形連續(xù)地聯(lián)機(jī)計(jì)算的。
上面公開的特定的實(shí)施例只是示例性的，因?yàn)閷?duì)于得益于這里的傳授的本專業(yè)的技術(shù)人員，本發(fā)明顯然可以以不同但等效的方式進(jìn)行修改和實(shí)施。另外，除正如在下面權(quán)利要求書所描述的以外，不想限于結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)或在這里表示的設(shè)計(jì)。因此，上面所公開的特定的實(shí)施例可以改變或修改，而且所有這樣的變動(dòng)都應(yīng)認(rèn)為是落在本發(fā)明的范圍和精神之內(nèi)。同樣顯而易見的是，上面所公開的示例性實(shí)施例不難應(yīng)用于需要從一個(gè)A/C電源轉(zhuǎn)換到另一個(gè)電源的其它類似的或已知的電力系統(tǒng)上，諸如標(biāo)準(zhǔn)UPS(不間斷電源)系統(tǒng)，其中第一電源是A/C電壓逆變器，而第二電源是公用電源或A/C發(fā)電機(jī)。因而，所有這樣類似的應(yīng)用都應(yīng)該認(rèn)為是落在本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)。相應(yīng)地，這里尋求的保護(hù)是正如下面權(quán)利要求書中提出的。
權(quán)利要求
1.在第一和第二電壓源之間轉(zhuǎn)換的方法，包括從負(fù)載斷開第一電壓源；實(shí)時(shí)地計(jì)算該第一和第二電壓源的電壓波形下面的伏-秒面積；根據(jù)實(shí)時(shí)計(jì)算的伏-秒面積確定把下游飽和電流減到最小的轉(zhuǎn)換時(shí)間；和在該確定的轉(zhuǎn)換時(shí)間把該負(fù)載連接到該第二電壓源。
2.權(quán)利要求1的方法，其特征在于，其中該伏-秒面積的實(shí)時(shí)計(jì)算包括根據(jù)相應(yīng)的電壓的極性給每一個(gè)伏-秒面積賦予極性。
3.權(quán)利要求2的方法，其特征在于，其中在該確定的轉(zhuǎn)換時(shí)間把該第二電壓源連接到該負(fù)載包括響應(yīng)該第一和第二電壓源該波形下面的面積的絕對(duì)值大致相等，而且它們的極性相反，把該第二電壓源連接到該負(fù)載。
4.權(quán)利要求2的方法，其特征在于，其中在該確定轉(zhuǎn)換時(shí)間把該第二電壓源連接至該負(fù)載包括響應(yīng)該第一和第二電壓源波形下面的面積的絕對(duì)值的和大致等于該第二電壓一個(gè)完整半周波形下面的面積的絕對(duì)值，而且它們的極性相同，把該第二電壓源連接至該負(fù)載。
5.權(quán)利要求1的方法，其特征在于，其中從該負(fù)載斷開該第一電壓源包括去激活第一開關(guān)。
6.權(quán)利要求1的方法，其特征在于，其中在該預(yù)定的轉(zhuǎn)換時(shí)間把該第二電壓源連接至該負(fù)載包括激活第二開關(guān)。
7.在第一和第二電壓源之間轉(zhuǎn)換的方法，包括從負(fù)載斷開該第一電壓源；實(shí)時(shí)地確定與該第一和第二電壓對(duì)應(yīng)的磁通量；根據(jù)該實(shí)時(shí)磁通量確定，確定把下游飽和電流減到最小的轉(zhuǎn)換時(shí)間；和在該確定的轉(zhuǎn)換時(shí)間把該第二電壓源連接至該負(fù)載。
8.權(quán)利要求7的方法，其特征在于，其中磁通量的該實(shí)時(shí)確定包括測(cè)量該磁通量。
9.權(quán)利要求7的方法，其特征在于，其中該磁通量的實(shí)時(shí)確定包括計(jì)算該電壓的時(shí)間積分。
10.權(quán)利要求9的方法，其特征在于，其中在該確定的轉(zhuǎn)換時(shí)間把該第二電壓源連接至該負(fù)載包括響應(yīng)該第一和第二電壓的時(shí)間積分大致相等，把該第二電壓源連接至該負(fù)載。
11.權(quán)利要求7的方法，其特征在于，其中從該負(fù)載斷開該第一電壓源包括去激活第一開關(guān)。
12.權(quán)利要求7的方法，其特征在于，其中在該預(yù)定的轉(zhuǎn)換時(shí)間把該第二電壓源連接至該負(fù)載包括激活第二開關(guān)。
13.一種轉(zhuǎn)換開關(guān)系統(tǒng)，包括第一開關(guān)，可連接至第一電壓源；第二開關(guān)，可連接至第二電壓源；控制器，連接該第一和第二開關(guān)，以激活和去激活該第一和第二開關(guān)，以便選擇性地通過(guò)變壓器把該第一或該第二開關(guān)連接至負(fù)載；該控制器具有輸入端，用以接收代表該第一和第二電壓源的電壓電平和加在該負(fù)載變壓器上的電壓的信號(hào)，其中在預(yù)定的條件下，該控制器去激活該第一開關(guān)，以便從該負(fù)載斷開該第一電壓源，實(shí)時(shí)地計(jì)算該第一和第二電壓源的電壓波形下面的伏-秒面積；根據(jù)該實(shí)時(shí)計(jì)算的伏-秒面積確定把下游飽和電流減到最小的轉(zhuǎn)換時(shí)間；和在該確定的轉(zhuǎn)換時(shí)間把該第二電壓源連接至該負(fù)載。
14.權(quán)利要求13的轉(zhuǎn)換開關(guān)系統(tǒng)，其特征在于，其中該伏-秒面積的實(shí)時(shí)計(jì)算包括根據(jù)該相應(yīng)的電壓的極性向每一個(gè)伏-秒面積賦予極性。
15.權(quán)利要求14的轉(zhuǎn)換開關(guān)系統(tǒng)，其特征在于，其中該控制器響應(yīng)該第一和第二電壓源的波形下面的面積的絕對(duì)值大致相等，而且它們的極性相反，激活該第二開關(guān)。
16.該權(quán)利要求14的轉(zhuǎn)換開關(guān)系統(tǒng)，其特征在于，其中該控制器響應(yīng)該第一和第二電壓源的波形下面的面積的絕對(duì)值的和大致等于該第二電壓整個(gè)半周的波形下面的面積的絕對(duì)值，而且它們的極性相同，激活該第二開關(guān)。
17.一種轉(zhuǎn)換開關(guān)系統(tǒng)，包括第一開關(guān)，可連接至第一電壓源；第二開關(guān)，可連接至第二電壓源；控制器，連接到該第一和第二開關(guān)，以激活和去激活該第一和第二開關(guān)，以便選擇性地通過(guò)變壓器把該第一或該第二開關(guān)連接至負(fù)載；該控制器具有輸入端，用以接收代表該第一和第二電壓源的電壓電平和加在該負(fù)載變壓器上的電壓的信號(hào)，其中在預(yù)定的條件下，該控制器去激活該第一開關(guān)，以便從該負(fù)載斷開該第一電壓源，實(shí)時(shí)地確定與該第一和第二電壓對(duì)應(yīng)的磁通量；根據(jù)該實(shí)時(shí)磁通量計(jì)算確定一個(gè)把下游飽和電流減到最小的轉(zhuǎn)換時(shí)間；和在該確定的轉(zhuǎn)換時(shí)間把該第二電壓源連接至該負(fù)載。
18.權(quán)利要求17的轉(zhuǎn)換開關(guān)系統(tǒng)，其特征在于，其中磁通量的實(shí)時(shí)確定包括測(cè)量該磁通量。
19.權(quán)利要求17的轉(zhuǎn)換開關(guān)系統(tǒng)，其特征在于，其中該磁通量的實(shí)時(shí)確定包括計(jì)算該電壓的時(shí)間積分。
20.權(quán)利要求19的轉(zhuǎn)換開關(guān)系統(tǒng)，其特征在于，其中該控制器響應(yīng)該第一和第二電壓的時(shí)間積分大致相等激活該第二開關(guān)。
21.一種不間斷的電源系統(tǒng)，包括第一電壓源；第二電壓源；第一開關(guān)，連接到該第一電壓源；第二開關(guān)，連接到該第二電壓源；變壓器，具有連接到該第一和第二開關(guān)的輸入端，以便選擇性地把該變壓器連接至該第一或第二電壓源，該變壓器具有可連接至負(fù)載的輸出端子；和控制器，連接到該第一和第二開關(guān)，以激活和去激活該第一和第二開關(guān)，以便選擇性地把該第一或該第二開關(guān)連接至該變壓器；該控制器接收代表該第一和第二電壓源的電壓電平和加在該變壓器輸入端電壓的信號(hào)，其中在預(yù)定的條件下，該控制器去激活該第一開關(guān)，以便從該變壓器斷開該第一電壓源；實(shí)時(shí)地計(jì)算該第一和第二電壓源的電壓波形下面的伏-秒面積；根據(jù)該伏-秒面積的實(shí)時(shí)計(jì)算確定把下游飽和電流減到最小的轉(zhuǎn)換時(shí)間；和在該確定的轉(zhuǎn)換時(shí)間把該第二電壓源連接至該變壓器。
22.權(quán)利要求21的轉(zhuǎn)換開關(guān)系統(tǒng)，其特征在于，其中該伏-秒面積的實(shí)時(shí)計(jì)算包括根據(jù)該相應(yīng)的電壓的極性向每一個(gè)伏-秒面積賦予極性。
23.權(quán)利要求22的轉(zhuǎn)換開關(guān)系統(tǒng)，其特征在于，其中該控制器響應(yīng)該第一和第二電壓源的波形下面的面積的絕對(duì)值大致相等，而且它們的極性相反，激活該第二開關(guān)。
24.權(quán)利要求22的轉(zhuǎn)換開關(guān)系統(tǒng)，其特征在于，其中該控制器響應(yīng)該第一和第二電壓源的波形下面的面積的絕對(duì)值的和大致等于該第二電壓整個(gè)半周的該波形下面的面積的絕對(duì)值，而且它們的極性相同，激活該第二開關(guān)。
25.一種不間斷的電源系統(tǒng)，包括第一電壓源；第二電壓源；第一開關(guān)，連接到該第一電壓源；第二開關(guān)，連接到該第二電壓源；變壓器，具有連接到該第一和第二開關(guān)的輸入端，以便選擇性地把該變壓器連接至該第一或第二電壓源，該變壓器具有可連接至負(fù)載的輸出端子；和控制器，連接到該第一和第二開關(guān)，以激活和去激活該第一和第二開關(guān)，以便選擇性地把該第一或該第二開關(guān)連接至該變壓器；該控制器接收代表該第一和第二電壓源的電壓電平和加在該變壓器輸入端的電壓的信號(hào)，其中在預(yù)定的條件下，該控制器去激活該第一開關(guān)，以便從該變壓器斷開該第一電壓源；實(shí)時(shí)地確定與該第一和第二電壓對(duì)應(yīng)的磁通量；根據(jù)磁通量的實(shí)時(shí)確定，確定把下游飽和電流減到最小的轉(zhuǎn)換時(shí)間；和在該確定的轉(zhuǎn)換時(shí)間把該第二電壓源連接至該變壓器。
26.權(quán)利要求25的轉(zhuǎn)換開關(guān)系統(tǒng)，其特征在于，其中磁通量的實(shí)時(shí)確定包括測(cè)量該磁通量。
27.權(quán)利要求26的轉(zhuǎn)換開關(guān)系統(tǒng)，其特征在于，其中該磁通量的實(shí)時(shí)確定包括計(jì)算該電壓的時(shí)間積分。
28.權(quán)利要求27的轉(zhuǎn)換開關(guān)系統(tǒng)，其特征在于，其中該控制器響應(yīng)該第一和第二電壓的時(shí)間積分大致相等，激活該第二開關(guān)。
全文摘要
本公開電壓源轉(zhuǎn)換切換用的裝置和方法，它減少或消除在轉(zhuǎn)換事件過(guò)程中直流磁通增大造成的變壓器飽和。第一和第二電壓源(主電壓源和替代電壓源)可通過(guò)相應(yīng)的開關(guān)連接一個(gè)負(fù)載。變壓器連接在該開關(guān)的下游?？刂破靼凑詹煌霓D(zhuǎn)換方法操作該開關(guān)，其中轉(zhuǎn)換時(shí)間是為把下游飽和電流減到最小而確定的。
文檔編號(hào)H02J9/06GK1943092SQ200580004218
公開日2007年4月4日 申請(qǐng)日期2005年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月10日
發(fā)明者M·N·馬沃利, T·D·布什, B·赫伯, J·鮑威爾 申請(qǐng)人:利伯特公司