CN111146859A - 基于背靠背电压源变流器的无缝切换电源及无缝切换方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于背靠背电压源变流器的无缝切换电源及其无缝切换方法，该无缝切换电源包括背靠背电压源变流器，背靠背电压源变流器经由第一快速机械开关和第二快速机械开关分别与第一交流电源和第二交流电源相连接，第一交流母线与第二交流母线之间设置有母联开关，第一交流母线与负载相连接，正常供电时，由第一交流电源为负载直接供电；第一交流电源发生故障时，第二交流电源经由背靠背电压源变流器为负载供电；之后，完成负载供电由第一交流电源到第二交流电源的无缝切换。本发明真正实现了负载供电电源的无缝切换，切换过程不存在中断，提升了向负载供电的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种电源及电源切换方法，特别涉及一种基于背靠背电压源变流器的无缝切换电源及其无缝切换方法，可应用于实现负载在多个交流电源之间的快速无缝切换，保证负载的可靠性供电。
背景技术
现有技术中，已公开的中国发明专利CN104539038B(采用SSTS技术实现10kV负荷带电转移的方法)公开了一种声称用于配网线路带电检修时实现主电源和备用电源之间“无缝隙”切换的方法，负载通过两台SSTS分别接入主电源和备用电源，利用SSTS内部晶闸管的快速导通和关断特性，实现负载与主电源的快速隔离以及负载与备用电源的快速连接。为了避免备用电源与故障状态的主电源直连，需要两台SSTS分合闸操作进行配合。受交流电流过零点限制，主电源和负载电源切换过程中存在电源中断现象，最恶劣工况下该中断时间超过15ms，无法满足电压敏感负载用电需求。
也就是说，CN104539038B公开的快速切换电源无法实现负载在多个交流电源之间的“真正无缝切换”。
发明内容
针对现有技术采用固态切换开关技术存在电源中断的技术问题，本发明提供了一种基于背靠背电压源变流器的无缝切换电源以及一种基于背靠背电压源变流器的无缝切换电源的无缝切换方法。
本发明采用以下的技术方案。
本发明的第一方面提供了一种基于背靠背电压源变流器的无缝切换电源，所述无缝切换电源包括：背靠背电压源变流器，第一开关和第二开关，其中第一开关连接第一交流电源与第一交流母线，第二开关连接第二交流电源与第二交流母线，背靠背电压源变流器经由第一开关和第二开关分别与第一交流电源和第二交流电源相连接，第一交流母线与负载相连接。
优选地，所述第一开关是第一快速机械开关，所述第二开关是第二快速机械开关。
优选地，所述第一交流母线与第二交流母线之间设置有母联开关。
本发明的第二方面提供了一种基于背靠背电压源变流器的无缝切换电源的无缝切换方法，所述无缝切换电源包括背靠背电压源变流器，第一快速机械开关和第二快速机械开关，第一快速机械开关连接第一交流电源与第一交流母线，第二快速机械开关连接第二交流电源与第二交流母线，背靠背电压源变流器经由第一快速机械开关和第二快速机械开关分别与第一交流电源和第二交流电源相连接，第一交流母线与第二交流母线之间设置有母联开关，第一交流母线与负载相连接，正常供电时，第一交流电源通过第一快速机械开关为负载直接供电；第一交流电源侧或者负载侧发生故障时，物理隔离负载与第一交流电源，第二交流电源为负载供电；之后根据故障点位置完成负载供电的无缝切换或物理隔离负载与第二交流电源。
优选地，第一交流电源通过第一快速机械开关为负载直接供电的方法为：第一快速机械开关合闸，第二快速机械开关合闸，母联开关分闸，背靠背电压源变流器处于热备用状态。
优选地，第一交流电源侧或者负载侧发生故障时，物理隔离负载与第一交流电源，第二交流电源为负载供电的方法为：分闸第一快速机械开关，同时解锁背靠背电压源变流器并发出反向电流，强迫流过第一快速机械开关的故障电流过零熄弧，进而完成负载与第一交流电源的物理隔离，之后第二交流电源经由背靠背电压源变流器为负载供电。
进一步优选地，如果故障点位于第一交流电源侧时，合闸母联开关，闭锁背靠背电压源变流器，第二交流电源通过第二快速机械开关和母联开关为负载直接供电，完成负载供电由第一交流电源到第二交流电源的无缝切换；如果故障点位于负载侧时，闭锁背靠背电压源变流器，完成负载与第二交流电源的物理隔离。
本发明的有益效果在于，与现有技术中采用固态切换开关(SSTS)技术不同，经由背靠背电压源变流器解锁并发出反向电流，强迫流过第一快速机械开关的故障电流过零熄弧，第二交流电源经由背靠背电压源变流器为负载供电，之后合闸母联开关，闭锁背靠背电压源变流器，真正实现了负载供电由第一交流电源到第二交流电源的无缝切换。切换过程不存在中断，提升了向负载供电的可靠性。如果故障点位于负载侧时，闭锁背靠背电压源变流器，完成负载与第二交流电源的物理隔离还能够有效保护电路安全。
附图说明
图1是依照本发明优选实施例构造的无缝切换电源与交流电源和负载连接的示意图；
图2是正常供电时第一交流电源为负载供电的示意图；
图3是第一交流电源侧发生故障时无缝切换电源开始切换至第二交流电源的示意图；
图4是第一交流电源发生故障时无缝切换电源完成切换至第二交流电源的示意图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图对本发明的具体实施例进行详细地描述，依照这些详细的描述，所属领域技术人员能够清楚地理解本发明，并能够实施本发明。在不违背本发明原理的情况下，各个不同的实施例中的特征可以进行组合以获得新的实施方式，或者替代某些实施例中的某些特征，获得其它优选的实施方式。
为实现负载在多个交流电源之间的无缝切换，本发明的第一方面提供了一种无缝切换电源，其基于背靠背电压源变流器VSC，下文中将详细介绍该无缝切换电源及其连接关系。
图1示出了依照本发明优选实施例构造的无缝切换电源与交流电源和负载连接的示意图。该无缝切换电源包括背靠背电压源变流器VSC，第一快速机械开关FSD1和第二快速机械开关FSD2，其中第一快速机械开关FSD1连接第一交流电源ACS1与第一交流母线ACB1，第二快速机械开关FSD2连接第二交流电源ACS2与第二交流母线ACB2，背靠背电压源变流器VSC经由第一快速机械开关FSD1和第二快速机械开关FSD2分别与第一交流电源和第二交流电源相连接，第一交流母线ACB1与第二交流母线ACB2之间设置有母联开关LB12，第一交流母线ACB1与负载LOAD相连接。
为实现负载在多个交流电源之间的无缝切换，本发明的第二方面提供了一种基于背靠背电压源变流器VSC的无缝切换电源的无缝切换方法，下文中将详细介绍该无缝切换电源的无缝切换方法。
图2示出了正常供电时第一交流电源ACS1为负载供电的示意图。正常供电时，该无缝切换电源的第一快速机械开关FSD1和第二快速机械开关FSD2合闸，该无缝切换电源的背靠背电压源变流器VSC处于热备用状态，母联开关LB12分闸，第一交流电源ACS1经由第一快速机械开关FSD1和第一交流母线ACB1直接为负载LOAD供电。
图3示出了第一交流电源侧发生故障时无缝切换电源开始切换至第二交流电源ACS2的示意图。当第一交流电源ACS1或负载侧发生故障时，第一快速机械开关FSD1分闸，背靠背电压源变流器VSC解锁并发出反向电流，强迫流过第一快速机械开关FSD1的故障电流过零熄弧，进而完成负载LOAD与第一交流电源ACS1的物理隔离。此时，第二交流电源ACS2经由第二快速机械开关FSD2、背靠背电压源变流器VSC和第一交流母线ACB1为负载LOAD供电。
图4示出了第一交流电源ACS1发生故障时无缝切换电源完成切换至第二交流电源ACS2的示意图。第二交流电源ACS2通过第二快速机械开关FSD2、背靠背电压源变流器VSC和第一交流母线ACB1为负载LOAD供电之后，合闸母联开关LB12，闭锁背靠背电压源变流器VSC，此时，第二交流电源ACS2经由第二快速机械开关FSD2、第二交流母线ACB2和母联开关LB12为负载LOAD供电，完成负载LOAD供电由第一交流电源ACS1到第二交流电源ACS2的无缝切换。
如果故障点位于负载侧时，闭锁背靠背电压源变流器，完成负载与第二交流电源的物理隔离还能够有效保护电路安全。
本发明的有益效果在于，与现有技术相比，与现有技术中采用固态切换开关(SSTS)技术不同，经由背靠背电压源变流器VSC解锁并发出反向电流，强迫流过第一快速机械开关FSD1的故障电流过零熄弧，第二交流电源ACS2经由背靠背电压源变流器VSC为负载LOAD供电，合闸母联开关LB12，闭锁背靠背电压源变流器VSC，真正实现了负载LOAD供电由第一交流电源ACS1到第二交流电源ACS2的无缝切换。切换过程不存在中断，提升了向负载LOAD供电的可靠性。如果故障点位于负载侧时，闭锁背靠背电压源变流器，完成负载与第二交流电源的物理隔离还能够有效保护电路安全。
尽管在上文中参考特定的实施例对本发明进行了描述，但是所属领域技术人员应当理解，在本发明公开的原理和范围内，可以针对本发明公开的配置和细节做出许多修改。本发明的保护范围由所附的权利要求来确定，并且权利要求意在涵盖权利要求中技术特征的等同物文字意义或范围所包含的全部修改。
Claims (7)
1.一种基于背靠背电压源变流器的无缝切换电源，所述无缝切换电源包括：背靠背电压源变流器(VSC)，第一开关(FSD1)和第二开关(FSD2)，其特征在于：
其中第一开关(FSD1)连接第一交流电源(ACS1)与第一交流母线(ACB1)，第二开关(FSD2)连接第二交流电源(ACS2)与第二交流母线(ACB2)，背靠背电压源变流器(VSC)经由第一开关(FSD1)和第二开关(FSD2)分别与第一交流电源(ACS1)和第二交流电源(ACS2)相连接，第一交流母线(ACB1)与负载(LOAD)相连接。
2.根据权利要求1所述的无缝切换电源，其特征在于：
所述第一开关是第一快速机械开关(FSD1)，所述第二开关是第二快速机械开关(FSD2)。
3.根据权利要求1或2所述的无缝切换电源，其特征在于：
所述第一交流母线(ACB1)与第二交流母线(ACB2)之间设置有母联开关(LB12)。
4.一种基于背靠背电压源变流器的无缝切换电源的无缝切换方法，所述无缝切换电源包括背靠背电压源变流器(VSC)，第一快速机械开关(FSD1)和第二快速机械开关(FSD2)，第一快速机械开关(FSD1)连接第一交流电源(ACS1)与第一交流母线(ACB1)，第二快速机械开关(FSD2)连接第二交流电源(ACS2)与第二交流母线(ACB2)，背靠背电压源变流器(VSC)经由第一快速机械开关(FSD1)和第二快速机械开关(FSD2)分别与第一交流电源(ACS1)和第二交流电源(ACS2)相连接，第一交流母线(ACB1)与第二交流母线(ACB2)之间设置有母联开关(LB12)，第一交流母线(ACB1)与负载(LOAD)相连接，其特征在于：
正常供电时，第一交流电源(ACS1)通过第一快速机械开关(FSD1)为负载(LOAD)直接供电；
第一交流电源(ACS1)侧或者负载(LOAD)侧发生故障时，物理隔离负载(LOAD)与第一交流电源(ACS1)，第二交流电源(ACS2)为负载(LOAD)供电；
之后根据故障点位置完成负载(LOAD)供电的无缝切换或物理隔离负载(LOAD)与第二交流电源(ACS2)。
5.根据权利要求4所述的无缝切换方法，其特征在于：
第一交流电源(ACS1)通过第一快速机械开关(FSD1)为负载(LOAD)直接供电的方法为：第一快速机械开关(FSD1)合闸，第二快速机械开关(FSD2)合闸，母联开关(LB12)分闸，背靠背电压源变流器(VSC)处于热备用状态。
6.根据权利要求4或5所述的无缝切换方法，其特征在于：
第一交流电源(ACS1)侧或者负载(LOAD)侧发生故障时，物理隔离负载(LOAD)与第一交流电源(ACS1)，第二交流电源(ACS2)为负载(LOAD)供电的方法为：分闸第一快速机械开关(FSD1)，同时解锁背靠背电压源变流器(VSC)并发出反向电流，强迫流过第一快速机械开关(FSD1)的故障电流过零熄弧，进而完成负载(LOAD)与第一交流电源(ACS1)的物理隔离，之后第二交流电源(ACS2)经由背靠背电压源变流器(VSC)为负载(LOAD)供电。
7.根据权利要求6所述的无缝切换方法，其特征在于：
根据故障点位置完成负载(LOAD)供电的无缝切换或物理隔离负载(LOAD)与第二交流电源(ACS2)的方法为：如果故障点位于第一交流电源(ACS1)侧时，合闸母联开关(LB12)，闭锁背靠背电压源变流器(VSC)，第二交流电源(ACS2)通过第二快速机械开关(FSD2)和母联开关(LB12)为负载(LOAD)直接供电，完成负载(LOAD)供电由第一交流电源(ACS1)到第二交流电源(ACS2)的无缝切换；如果故障点位于负载(LOAD)侧时，闭锁背靠背电压源变流器(VSC)，完成负载(LOAD)与第二交流电源(ACS2)的物理隔离。
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| CN202010073517.9A CN111146859A (zh) | 2020-01-22 | 2020-01-22 | 基于背靠背电压源变流器的无缝切换电源及无缝切换方法 |
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| CN111146859A true CN111146859A (zh) | 2020-05-12 |
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| CN202010073517.9A Pending CN111146859A (zh) | 2020-01-22 | 2020-01-22 | 基于背靠背电压源变流器的无缝切换电源及无缝切换方法 |
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| CN (1) | CN111146859A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024002358A1 (zh) * | 2022-06-30 | 2024-01-04 | 施耐德电器工业公司 | 一种基于固态开关的双电源转换开关 |
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2020
- 2020-01-22 CN CN202010073517.9A patent/CN111146859A/zh active Pending
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|---|---|---|---|---|
| WO2024002358A1 (zh) * | 2022-06-30 | 2024-01-04 | 施耐德电器工业公司 | 一种基于固态开关的双电源转换开关 |
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