不斷電系統用靜態(tài)切換開關電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種不斷電系統用靜態(tài)切換開關電路，其包括具有至少二相互并聯的開關組的一第一開關單元及至少一第二開關單元，這些開關組分別為二反向并聯的可控半導體開關元件，這些第一開關單元一端分別連接所述旁路電源、另一端連接至負載端，所述第二開關單元為串聯的至少二開關組或串聯的至少二電磁開關，所述第二開關單元一端連接一不斷電系統主單元的輸出端、另一端連接至負載端。本發(fā)明以構造單純的靜態(tài)切換開關電路提升單機式或多機式不斷電系統靜態(tài)切換開關的可靠度。
【專利說明】不斷電系統用靜態(tài)切換開關電路

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種不斷電系統用的靜態(tài)切換開關電路，尤其是指一種可提高既有不斷電系統靜態(tài)切換開關可靠度的電路。

【背景技術】
[0002]以往大家普遍都知道要裝設不斷電系統來保障供電質量，現有不斷電系統I的基本架構如圖1所示，包括一具有整流電路11、一儲能電路12、一換流電路13的主單元A及一電源切換裝置15，其中，所述整流電路11接受一外部交流電源14的電力并整流為直流電，所述儲能電路12連接整流電路11并接收整流后的電力儲存電能，所述換流電路13連接儲能電路12，用來將直流轉換成交流電源輸出，所述電源切換裝置15連接一作為另一供電來源的旁路電源16，而所述電源切換裝置15中具有多個手動開關17，用以在維修不斷電系統時可切換至所述旁路電源16供電。
[0003]其中，所述電源切換裝置15包括靜態(tài)切換開關151及152，當遇到不斷電系統的主單元A輸出側電路發(fā)生輕故障如換流電路13或濾波電路(圖未示出)的輸出電壓波形失真，或不斷電系統的主單元A輸出側電路發(fā)生接地短路故障、相間短路故障等重大故障，雖不斷電系統的監(jiān)控器都會自動判別上述事故，并緊急采先投入靜態(tài)切換開關151后，再切離靜態(tài)切換開關152的方式來做緊急的轉供電，惟近數十年來仍時常聽聞所述靜態(tài)切換開關151、152容易失效的情況。
[0004]例如，當不斷電系統遇上述事故時，監(jiān)控器應先投入所述靜態(tài)切換開關151，使旁路電源16可馬上提供緊急支持電力給負載，然實際上卻常有遇見所述靜態(tài)切換開關151沒有順利投入，而造成負載停電或設備損壞的情況，或者，所述監(jiān)控器應再馬上接續(xù)打開所述靜態(tài)切換開關152，但卻沒有切離，導致無法重新提供另一個健全的備用電源給負載繼續(xù)運轉。
[0005]即使，用戶為了再進一步提升供電可靠度，而再投入較高成本，將單機模式的不斷電系統增設為雙機或多機并聯供電，但仍存在上述靜態(tài)切換開關切換失效的情形，即同樣可能會再發(fā)生負載斷電或設備損壞的狀況。
[0006]因此，如何提高不斷電系統靜態(tài)切換開關的可靠度，是一亟需解決的問題。


【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明的主要目的在于提供一種不斷電系統用靜態(tài)切換開關電路，提高不斷電系統靜態(tài)切換開關可靠度。
[0008]為實現前述目的，本發(fā)明提出一種不斷電系統用靜態(tài)切換開關電路，包括:
[0009]具有至少二相互并聯的開關組的一第一開關單元及至少一第二開關單元，所述第一開關單元一端分別連接至一旁路電源、另一端連接至負載端，這些開關組分別為二反向并聯的可控半導體開關元件，所述第二開關單元一端連接一不斷電系統主單元的輸出端、另一端連接至負載端，所述第二開關單元為串聯的至少二開關組，所述開關組分別為二反向并聯的可控半導體開關元件。
[0010]進一步地，本發(fā)明所述的不斷電系統用靜態(tài)切換開關電路，其中，更包括至少一電磁開關與所述第二開關單元并聯。
[0011]進一步地，本發(fā)明所述的不斷電系統用靜態(tài)切換開關電路，其中，所述第一開關單元及負載端之間更串聯至少一電磁開關。
[0012]進一步地，本發(fā)明所述的不斷電系統用靜態(tài)切換開關電路，其中，更包括至少一電磁開關與所述第二開關單元并聯，所述第一開關單元及負載端之間更串聯至少一電磁開關。
[0013]此外，本發(fā)明還提供一種不斷電系統用靜態(tài)切換開關電路，包括:具有至少二相互并聯的開關組的一第一開關單元，這些開關組分別為二反向并聯的可控半導體開關元件，所述第一開關單元一端分別連接至一旁路電源、另一端連接至負載端；至少一第二開關單元，所述第二開關單元一端連接一不斷電系統主單元的輸出端、另一端連接至負載端，所述第二開關單元為串聯的至少二電磁開關。
[0014]進一步地，本發(fā)明所述的不斷電系統用靜態(tài)切換開關電路，其中，更包括至少一電磁開關與所述第二開關單元并聯。
[0015]進一步地，本發(fā)明所述的不斷電系統用靜態(tài)切換開關電路，其中，所述第一開關單元及負載端之間更串聯至少一電磁開關。
[0016]進一步地，本發(fā)明所述的不斷電系統用靜態(tài)切換開關電路，其中，更包括至少一電磁開關與所述第二開關單元并聯，所述第一開關單元及負載端之間更串聯至少一電磁開關。
[0017]本發(fā)明特點在于:
[0018]1.提升不斷電系統靜態(tài)切換開關電路的可靠度。
[0019]2.電路構造單純。
[0020]3.可應用于單組或多組或既有的不斷電系統。
[0021 ] 4.可依照需求設置半導體開關元件或電磁開關，投資成本低。
[0022]以下結合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細描述，但不作為對本發(fā)明的限定。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為現有不斷電系統供電架構圖。
[0024]圖2為本發(fā)明第一實施例電路圖。
[0025]圖3為本發(fā)明第二實施例電路圖。
[0026]圖4為本發(fā)明第三實施例電路圖。
[0027]圖5為本發(fā)明第四實施例電路圖(一)。
[0028]圖6為本發(fā)明第四實施例電路圖(二)。
[0029]圖7為本發(fā)明第五實施例電路圖。
[0030]圖8為本發(fā)明第六實施例電路圖。
[0031]其中，附圖標記:
[0032]A主單元
[0033]I不斷電系統11整流電路
[0034]12儲能電路13換流電路
[0035]14外部交流電源15電源切換裝置
[0036]151、152靜態(tài)切換開關16旁路電源
[0037]17手動開關
[0038]2不斷電系統主單元3旁路電源
[0039]4靜態(tài)切換開關電路40第一開關單元
[0040]41開關組411反向并聯的可控半導體開關元件
[0041]412、422、423電磁開關42第二開關單元
[0042]421保險絲5負載端
[0043]65電源切換裝置651、652靜態(tài)切換開關
[0044]71手動開關
[0045]TRl第一隔離變壓器TR2第二隔離變壓器
[0046]B不斷電系統C不斷電系統
[0047]Cl主單元C2~C3主單元

【具體實施方式】
[0048]為了使本領域技術人員能更進一步了解本發(fā)明的特征及技術內容，請參閱以下有關本發(fā)明的詳細說明與附圖，然而所附圖式僅提供參考與說明用，并非用來對本發(fā)明以限制。
[0049]需先敘明的是，本實施方式中將敘及的不斷電系統，可為離線式不斷電系統或在線式不斷電系統，并不加以限制，皆可適于本發(fā)明的靜態(tài)切換開關電路，以下的實施例以在線式不斷電系統為例說明，并且，為方便本領域技術人員閱讀，附圖中標記的“Vout”、“Μ.C.”、“N.0.”、“N.C.” 分別代表“電壓輸出(Voltage 0ut)，，、“ 電磁開關(MagneticContactor)”、“常開(Normally Open)”、“常閉(Normally Closed)”,也先在此敘明。
[0050] 請參照圖2所示，本發(fā)明不斷電系統用靜態(tài)切換開關電路，以其設于單機式的在線式不斷電系統為第一實施例，其中，所述在線式不斷電系統包括一不斷電系統主單元2、一旁路電源3，而一靜態(tài)切換開關電路4分別與所述不斷電系統的主單元2及旁路電源3連接，其中，所述不斷電系統主單元2包括自其輸入端依序連接至其輸出端的一整流電路、一儲能電路、以及一換流電路以及一濾波電路(圖未示出)，所述整流電路、儲能電路、換流電路及濾波電路的功能分別為AC (交流電)轉DC (直流電)、電池組儲能、DC (直流電)轉AC(交流電)、濾除所述換流電路輸出電壓的諧波，此皆為不斷電系統普遍的基本架構，在此不再贅述；所述旁路電源3為當不斷電系統故障時作為備援用的電源。
[0051]承上段，當需要切換為旁路電源3作備援時,為采先投后切(make beforebreak)的方式，即，需在負載端5可容許的短暫斷電時間內，快速地將旁路電源3投入負載端5使負載端5持續(xù)運作，而因為先天上不斷電系統主單元2本身的換流電路無法提供大電流讓線路的保護裝置，如無熔絲開關或熔絲，進行動作將故障清除，故需通過旁路電源3投入，由旁路電源3協助清除故障。
[0052]因此，本發(fā)明的靜態(tài)切換開關電路4，是包括具有二相互并聯的開關組41的一第一開關單元40，這些開關組41分別為二反向并聯的可控半導體開關元件411，這些第一開關單元40 —端分別連接所述旁路電源3、另一端連接至負載端5，所述第一開關單元40用以切換旁路電源3投入負載端5，而設置二開關組41，是避免僅設置單一組靜態(tài)切換開關而發(fā)生旁路電源3無法投入的狀況，又，所述靜態(tài)切換開關電路4更包括一第二開關單元42，所述第二開關單元42為串聯一保險絲421的至少二相互串聯的開關組41，這些開關組41分別為二反向并聯的可控半導體開關元件411，所述第二開關單元42 —端連接所述不斷電系統主單元2輸出端、另一端連接至負載端5，所述第二開關單元42用以將不斷電系統主單元2回路隔離。
[0053]在第一實施例中，為了在故障時達到迅速且順利地投入旁路電源3的動作，故采用如閘流體(SCR)型式的可控半導體開關元件，但在對不斷電系統主單元2端切斷的速度相對于投入的速度，則不需那么快，故如圖3所示的第二實施例，所述第二開關單元42可改以串聯一保險絲421的至少二相互串聯的電磁開關422來實施，一方面，可同樣完成故障清除的動作，并降低整體電路的成本，另一方面，因電磁開關422元件有壓降小的特性，更可提升不斷電系統的運轉效率。
[0054]請參照圖4所示，本發(fā)明不斷電系統用靜態(tài)切換開關電路，以雙機式(亦可為多機式)的在線式不斷電系統為第三實施例，而第三實施例的動作方式與前述實施例皆相同，以下僅對其結構說明；
[0055]第三實施例中，包括二不斷電系統主單元2、一旁路電源3以及一靜態(tài)切換開關電路4，在本實施例中，這些不斷電系統主單元2是共享一個旁路電源3，靜態(tài)切換開關電路4中的第二開關單元42是對應不斷電系統主單元2的數量設置為兩組，并以較低成本的電磁開關422實施。
[0056]此外，平時由在線式的不斷電系統主單元2供電，當發(fā)生故障狀況時，則由如第一、第二實施例所述狀況處理，但當要從旁路電源3切換回由不斷電系統主單元2供電時，為避免這些電磁開關422因以串聯連接發(fā)生故障而失效，故如圖5及圖6所示，為本發(fā)明的靜態(tài)切換開關電路4的第四實施例，本發(fā)明更包括至少一設為常開(Normally Open)狀態(tài)的電磁開關423與所述第二開關單元42并聯，當這些電磁開關422的其一故障而無法投入時，可緊急再投入(導通)所述電磁開關423，以順利恢復由不斷電系統主單元2正常供電；
[0057]同理，為避免所述第一開關單元40無法正常關閉(開路)，導致旁路電源3與不斷電系統主單元2并聯過久而造成不斷電系統主單元2的損壞，所述第一開關單元40及負載端5之間更串聯至少一設為常閉(Normally Closed)的電磁開關412，當這些開關組41的其一異常而無法完全切離時，則可緊急關閉所述電磁開關412而斷開旁路電源3對負載端5的供電，以確保不斷電系統主單元2的供電安全。
[0058]本發(fā)明的第五實施例，簡言之，為將第四實施例實施在既有如圖1的單機式不斷電系統上，請參照圖7，所述第二開關單元42的一端通過一第一隔離變壓器TRl連接至既有不斷電系統B的輸出端、另一端連接至負載端5，而所述第一開關單元40的一端通過一第二隔離變壓器TR2連接至旁路電源3、另一端連接至負載端5而與既有不斷電系統B并接，此夕卜，又另可有多個手動開關71分別設于不同回路上，以供維修用；
[0059]當既有不斷電系統B內發(fā)生故障，或電源切換裝置65中的靜態(tài)切換開關651、652切換失敗，而導致既有不斷電系統B的輸出端停電時，可借由本發(fā)明在不更動原有電源切換裝置65，以在外部另外并接一靜態(tài)開關電路4的方式，而達到提升既有不斷電系統的供電可靠度。
[0060]本發(fā)明的第六實施例，為將第五實施例的不斷電系統B改良，如圖8的示意圖所示，即，可在一既有的多機并聯式不斷電系統C的輸出端并接靜態(tài)開關電路4，其中，所述不斷電系統C的主單元Cl并聯多組與主單元Cl結構相同的主單元C2?C3 (本實施例亦得以不設置第一隔離變壓器TRl及第二隔離變壓器TR2的方式實施);借由所述靜態(tài)開關電路4，避免既有多機并聯式的不斷電系統C內發(fā)生任何故障而導致其輸出端停電，提升既有不斷電系統的供電可靠度。
[0061]綜上所述，本發(fā)明借由靜態(tài)切換開關電路中由可控半導體開關元件或電磁開關組成的第一開關單元以及第二開關單元，來提升不斷電系統用靜態(tài)切換開關的可靠度，而本發(fā)明的靜態(tài)切換開關電路亦可使用在既有的不斷電系統上，提升既有不斷電系統的可靠度。
[0062]當然，本發(fā)明還可有其它多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員可根據本發(fā)明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬于本發(fā)明權利要求的保護范圍。
【權利要求】
1.一種不斷電系統用靜態(tài)切換開關電路，其特征在于，包括 具有至少二相互并聯的開關組的一第一開關單元，所述開關組分別為二反向并聯的可控半導體開關元件，所述第一開關單元一端分別連接至一旁路電源、另一端連接至負載端；以及 至少一第二開關單元，所述第二開關單元為串聯的至少二所述開關組，所述開關組分別為二反向并聯的可控半導體開關元件，所述第二開關單元一端連接一不斷電系統主單元的輸出端、另一端連接至負載端。
2.根據權利要求1所述的不斷電系統用靜態(tài)切換開關電路，其特征在于，更包括至少一電磁開關與所述第二開關單元并聯。
3.根據權利要求1所述的不斷電系統用靜態(tài)切換開關電路，其特征在于，所述第一開關單元及負載端之間更串聯至少一電磁開關。
4.根據權利要求1所述的不斷電系統用靜態(tài)切換開關電路，其特征在于，更包括至少一電磁開關與所述第二開關單元并聯，所述第一開關單元及負載端之間更串聯至少一電磁開關。
5.一種不斷電系統用靜態(tài)切換開關電路，其特征在于，包括 具有至少二相互并聯的開關組的一第一開關單元，所述開關組分別為二反向并聯的可控半導體開關元件，所述第一開關單元一端分別連接至一旁路電源、另一端連接至負載端；以及 至少一第二開關單元，所述第二開關單元一端連接一不斷電系統主單元的輸出端、另一端連接至負載端，所述第二開關單元為串聯的至少二電磁開關。
6.根據權利要求5所述的不斷電系統用靜態(tài)切換開關電路，其特征在于，更包括至少一電磁開關與所述第二開關單元并聯。
7.根據權利要求5所述的不斷電系統用靜態(tài)切換開關電路，其特征在于，所述第一開關單元及負載端之間更串聯至少一電磁開關。
8.根據權利要求5所述的不斷電系統用靜態(tài)切換開關電路，其特征在于，更包括至少一電磁開關與所述第二開關單元并聯，所述第一開關單元及負載端之間更串聯至少一電磁開關。
【文檔編號】H02J9/04GK104079059SQ201410024205
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年1月20日 優(yōu)先權日:2013年3月26日
【發(fā)明者】謝旻璟 申請人:謝旻璟