CN117375196A - 固态自动转换开关及其操作方法 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了一种固态自动转换开关及其操作方法。所述固态自动转换开关可以包括：第一输入端，被配置为输入第一电源；第二输入端，被配置为输入第二电源；电源选通模块，包括固态开关，并且被配置为选通所述第一电源和所述第二电源之一作为当前选通电源；隔离逆变模块，被配置为基于控制模块的控制，生成隔离逆变电源；控制模块，被配置为检测电路状态，以及基于所述检测的结果，控制所述电源选通模块对所述当前选通电源的切换；和电源输出端，被配置为基于所述控制模块的控制，输出所述当前选通电源和所述隔离逆变电源中的至少一个。
Description
技术领域
本公开涉及电路系统技术领域，更具体地，涉及一种固态自动转换开关及其操作方法。
背景技术
传统的双电源转换开关(例如，自动转换开关(Automatic Transfer Switch，ATS))是单纯的机械结构。受制于机械结构固有的缺点，传统的ATS切换时间往往大于100ms，对于一些对掉电时间敏感的设备(或负载)，这样的间断时间往往是不能接受的，所以对于此类负载，传统的ATS不能独立的完成电源切换的工作，往往需要配合不间断电源(Uninterruptible Power Supply，UPS)以满足负载不间断供电的需求，从而增加了系统的复杂性以及构建整个系统的成本。为了解决这种缺点，固态ATS(Solid State ATS，SSATS)对传统的ATS进行了优化，其在传统的ATS基础上增加了电力电子逆变电力电子装置，在切换过程中，由电力电子装置向后级的负载供电，从而大大的降低后级负载的断电时间，从而满足高连续性负载的供电需求。然而，传统的ATS只涉及机械部分的操作，而固态ATS除了机械部分之外，还存在电气部分与之配合，例如，需要明确在什么时候进行电源切换，或者如何进行切换。因此，还需要一种高效的电气操作逻辑或操作方法来支持固态ATS的操作。
发明内容
技术问题
传统的ATS只涉及机械部分的操作，而固态ATS除了机械部分之外，还存在电气部分与之配合，例如，需要明确在什么时候进行电源切换，或者如何进行切换。因此，还需要一种高效的电气操作逻辑或操作方法来支持固态ATS的操作。
问题的解决方案
本公开的实施例提出了一种固态自动转换开关，包括：第一输入端，被配置为输入第一电源；第二输入端，被配置为输入第二电源；电源选通模块，包括固态开关，并且被配置为选通所述第一电源和所述第二电源之一作为当前选通电源；隔离逆变模块，被配置为基于控制模块的控制，生成隔离逆变电源；控制模块，被配置为检测电路状态，以及基于所述检测的结果，控制所述电源选通模块对所述当前选通电源的切换；和电源输出端，被配置为基于所述控制模块的控制，输出所述当前选通电源和所述隔离逆变电源中的至少一个。
本公开的实施例提出了一种固态自动转换开关的操作方法，所述固态自动转换开关包括第一输入端、第二输入端、电源选通模块、隔离逆变模块、控制模块和电源输出端，所述操作方法包括：由所述电源选通模块选通通过所述第一输入端输入的第一电源和通过所述第二输入端输入的第二电源之一作为当前选通电源；由所述控制模块检测电路状态；由所述控制模块基于所述检测的结果，控制所述隔离逆变模块生成隔离逆变电源；由所述控制模块基于所述检测的结果，控制所述电源选通模块对所述当前选通电源的切换；以及由所述控制模块基于所述检测的结果，控制所述电源输出端输出所述当前选通电源和所述隔离逆变电源中的至少一个。
发明的有益效果
本公开的实施例提出了一种固态自动转换开关及其高效操作方法。根据本公开的实施例，通过检测电路状态并基于检测结果来控制固态自动转换开关的操作，可以明确在什么时候进行电源切换，或者如何进行切换，从而实现一种高效的固态ATS的操作逻辑。
附图说明
从结合附图的以下描述中，本公开的某些实施例的以上以及其他方面、特征和优点将更加明显，其中：
图1示出了根据本公开实施例的固态自动转换开关(SSATS)的示意图；
图2示出了根据本公开实施例的固态自动转换开关的一种示例结构；
图3示出了根据本公开实施例的当检测到发生过载时固态自动转换开关的供电回路示意图；
图4示出了根据本公开实施例的电源切换过程中负载电压的示例变化过程；
图5示出了根据本公开实施例的电源切换过程的示例流程图；并且
图6示出了根据本公开实施例的一种固态自动转换开关的操作方法的流程图。
具体实施方式
在进行下面的详细描述之前，阐述贯穿本专利文档使用的某些单词和短语的定义可能是有利的。术语“耦接”、“连接”及其派生词指两个或多个元件之间的任何直接或间接通信或者连接，而无论那些元件是否彼此物理接触。术语“传输”、“接收”和“通信”及其派生词涵盖直接和间接通信。术语“包括”和“包含”及其派生词是指包括但不限于。术语“或”是包含性的，意思是和/或。短语“与……相关联”、“与……相对应”及其派生词是指包括、包括在……内、互连、包含、包含在……内、连接或与……连接、耦接或与……耦接、与……通信、配合、交织、并列、接近、绑定或与……绑定、具有、具有属性、具有关系或与……有关系等。术语“控制器”是指控制至少一个操作的任何设备、系统或其一部分。这种控制器可以用硬件、或者硬件和软件和/或固件的组合来实施。与任何特定控制器相关联的功能可以是集中式的或分布式的，无论是本地的还是远程的。短语“至少一个”，当与项目列表一起使用时，意指可以使用所列项目中的一个或多个的不同组合，并且可能只需要列表中的一个项目。例如，“A、B、C中的至少一个”包括以下组合中的任意一个：A、B、C、A和B、A和C、B和C、A和B和C。
贯穿本专利文档提供了其他特定单词和短语的定义。本领域普通技术人员应该理解，在许多情况下，即使不是大多数情况下，这种定义也适用于这样定义的单词和短语的先前和将来使用。
在本专利文档中，模块的应用组合以及子模块的划分层级仅用于说明，在不脱离本公开的范围内，模块的应用组合以及子模块的划分层级可以具有不同的方式。本公开的实施例可以以不同的形式实现，而不应当被解读为仅限于这里阐述的实施例。相反，提供这些实施例是为了使得本公开彻底和完整，并将向本领域技术人员全面传达示例性的实施方式。本公开的实施例可以组合以形成另外的实施例。
下面将参考本公开的示例性实施例对本公开进行详细描述。然而，本公开不限于这里所描述的实施例，其可以以许多不同的形式来实施。所描述的实施例仅用于使本公开彻底和完整，并全面地向本领域的技术人员传递本公开的构思。所描述的各个实施例的特征可以互相组合或替换，除非明确排除或根据上下文应当排除。
图1示出了根据本公开实施例的固态自动转换开关(SSATS)100的示意图。
如图1所示，以双电源转换场景为例，根据本公开实施例的固态自动转换开关100可以包括第一输入端INPUT1、第二输入端INPUT2、电源选通模块101、隔离逆变模块102、控制模块103以及电源输出端OUTPUT。在一些实施例中，第一输入端INPUT1可以被配置为用于输入第一电源S1。在一些实施例中，第二输入端INPUT2可以被配置为用于输入第二电源S2。在一些实施例中，电源选通模块101可以包括固态开关(将在下文描述)，并且可以被配置为通过固态开关来选通第一电源S1和第二电源S2之一作为当前选通电源。在一些实施例中，隔离逆变模块102可以被配置为基于控制模块103的控制，生成隔离逆变电源。在一些实施例中，取决于控制模块103的控制，隔离逆变电源可以是第一隔离逆变电源和第二隔离逆变电源中的至少一个，这将在下文详细描述。在一些实施例中，控制模块103可以被配置为检测固态自动转换开关100所在电路的状态，并且基于所述检测的结果，控制电源选通模块101对当前选通电源的切换。在一些实施例中，电源输出端OUTPUT可以被配置为基于控制模块103的控制，输出电源选通模块101当前所选通的当前选通电源和隔离逆变模块102所生成的隔离逆变电源中的至少一个。
在一些实施例中，控制模块103可以检测电源选通模块101当前所选通的当前选通电源(例如，S1或S2之一，在下文中假设当前选通电源为S1)的电压状态。当检测到当前选通电源发生过压、欠压、掉电或频率超过第一阈值中的一个或多个时，控制模块103可以控制电源选通模块101将当前选通电源从第一电源S1和第二电源S2当中当前选通的一个(例如，S1)切换到第一电源S1和第二电源S2当中当前未选通的一个(例如，S2)。
在一些实施例中，控制模块103可以检测电源选通模块101当前所选通的当前选通电源(例如，S1或S2之一，在下文中假设当前选通电源为S1)的负载状态。当检测到当前选通电源发生过载，并且过载程度低于第二阈值(例如，过载<200％)时，控制模块103可以控制电源选通模块101维持当前选通电源(例如，S1)不变，并且控制隔离逆变模块102生成用于消除过载情况的第一隔离逆变电源。在这种情况下，当前选通电源(例如，S1)和第一隔离逆变电源可以通过电源输出端OUTPUT进行共同输出，以为负载LOAD进行供电(如下图3所示)。根据本公开的实施例，为消除过载情况，第一隔离逆变电源可以由隔离逆变模块102以电流源模式来生成。
在一些实施例中，第一输入端INPUT1和第一电源S1之间还可以设置有第一断路器(例如，空气断路器)，并且电源输出端OUTPUT和负载LOAD之间还可以设置有第二断路器(例如，空气断路器)。在这种情况下，控制模块103可以检测电源选通模块101当前所选通的当前选通电源(例如，S1)的电流状态。当检测到当前选通电源的工作电流大于第三阈值(例如，短路电流所对应的阈值)和/或工作电流变化速度大于第四阈值(例如，短路电流变化速度所对应的阈值)时，控制模块103可以控制电源选通模块101维持当前选通电源(例如，S1)不变，并且通过例如第一断路器和第二断路器中的至少一个的断开来对电路进行保护。
在一些实施例中，控制模块103还可以被配置为例如从用户接收切换指令，以及基于切换指令，控制电源选通模块101将当前选通电源从第一电源S1和第二电源S2当中当前选通的一个(例如，S1)切换到第一电源S1和第二电源S2当中当前未选通的一个(例如，S2)。
在一些实施例中，控制模块103还可以被配置为在当前选通电源的切换过程中，控制电源选通模块101断开对当前选通电源(例如，S1)的选通，并且控制隔离逆变模块102生成第二隔离逆变电源，以用于在切换过程中对负载LOAD进行供电。
在一些实施例中，隔离逆变模块102在切换过程中生成的第二隔离逆变电源的初始电压幅值可以稍高于当前选通电源(例如，S1)的电压幅值，以促使电源选通模块101中所包括的与第一输入端INPUT1相连的固态开关快速进入截止状态。应当理解，根据具体实施方式，隔离逆变模块102在切换过程中生成的第二隔离逆变电源的初始电压幅值也可以等于或低于当前选通电源(例如，S1)的电压幅值，本文不做限制。此外，第二隔离逆变电源的电压幅值可以在切换过程中逐渐调整为与待切换到的输入电源(例如，S2)的电压幅值相同。
在一些实施例中，隔离逆变模块102在切换过程中生成的第二隔离逆变电源的初始相位可以与当前选通电源(例如，S1)的相位相同，以便保证负载供电的连续性。此外，在切换过程中，第二隔离逆变电源的相位可以缓慢地(例如，以第一速率)调整为与待切换到的输入电源(例如，S2)的相位相同。
在一些实施例中，控制模块103还可以被配置为当第二隔离逆变电源的电压幅值与待切换到的输入电源(例如，S2)的电压幅值相同、并且第二隔离逆变电源的相位与待切换到的输入电源(例如，S2)的相位相同时，控制电源选通模块101选通待切换到的输入电源(例如，S2)，并且控制隔离逆变模块102终止第二隔离逆变电源的输出。此时，固态自动转换开关100的切换过程完成，固态自动转换开关100的输出电源从第一电源S1成功切换为第二电源S2。
接下来，图2示出了根据本公开实施例的固态自动转换开关100的一种示例结构。下面结合图2进一步描述本公开的实施例。
如图2所示，首先，S1和S2可以是为负载供电的两路市电电源(例如，电压源或电流源)，他们可以分别与固态自动转换开关100的第一输入端INPUT1和INPUT2相连。
在图2所示的实施例中，电源选通模块101可以包括两个固态开关(例如，晶闸管SCR1和SCR2)和一个隔离器104。在一些实施例中，隔离器104可以进一步包括两路机械开关，例如CTR3和CTR4。晶闸管SCR1和SCR2可以用于电源与负载之间的快速关断。隔离器104(或机械开关CTR3和CTR4)可以用于为整个电源系统提供机械隔离。
具体地，SCR1的第一端可以与第一输入端INPUT1(或第一电源S1)相连，并且其第二端可以与机械开关CTR3的第一端相连。CTR3的第二端可以连接到固态自动转换开关100的电源输出端OUTPUT。在SCR1和CTR3都导通的情况下，固态自动转换开关100的电源输出端OUTPUT可以选通并输出第一电源S1，以对负载LOAD进行供电。类似地，SCR2的第一端可以与第二输入端INPUT2(或第一电源S2)相连，并且其第二端可以与机械开关CTR4的第一端相连。CTR4的第二端可以连接到固态自动转换开关100的电源输出端OUTPUT。在SCR2和CTR4都导通的情况下，固态自动转换开关100的电源输出端OUTPUT可以选通并输出第二电源S2，以对负载LOAD进行供电。
在一些实施例中，隔离逆变模块102可以包括开关CTR1和CTR2、具有隔离功能的AC/DC开关模式电源(Switching Mode Power Supply，SMPS)、升压电路BOOST和逆变器，例如，电压型逆变器(Voltage Source Inverter，VSI)。
具体地，CTR1和CTR2的第一端可以分别连接到第一输入端INPUT1(或第一电源S1)和第二输入端INPUT2(或第一电源S2)，并且它们的第二端可以共同连接到AC/DC SMPS的输入端。由此，通过对CTR1和CTR2的开关控制，可以为隔离逆变模块102选择合适的供电电源。例如，当CTR1闭合而CTR2断开时，可以将第一电源S1选择作为隔离逆变模块102的供电电源。
AC/DC SMPS的输出端可以连接到升压电路BOOST的输入端。升压电路BOOST可以对AC/DC SMPS的输出电压进行升压，以调整到期望幅值。BOOST的输出端可以连接到VSI的输入端，以将升压后的直流源逆变为交流源。VSI的输出端可以连接到固态自动转换开关100的电源输出端OUTPUT，以在控制模块103的控制下，通过电源输出端OUTPUT输出其生成的隔离逆变电源。进一步地，AC/DC SMPS、BOOST和VSI可以构成一个恒压逆变器，该恒压逆变器的输出电源可以在控制模块103的控制下，在电源切换过程期间对负载LOAD进行供电。
应当理解，如图2所示的隔离逆变模块102的结构仅仅是一种示例，隔离逆变模块102可以是能够具有隔离和逆变功能的任何结构，本文不做限制。
此外，控制模块103可以与固态自动转换开关100的多个模块相连，以检测固态自动转换开关100的特定位置处的电路状态和/或控制固态自动转换开关100的一个或多个模块的操作。例如，控制模块103可以与如图2所示的各个模块或任意电路位置相连。为避免模糊本公开的实施例，在附图中省略了与控制模块103相关的连接。
如图2所示的固态ATS 100作为传统ATS的一种改进，其最主要的功能依然是完成主电源(例如，第一电源S1)到从电源(例如，第二电源S2)之间的切换。对于这个基本功能点，首先需要明确何时进行电源切换。
根据本公开的实施例，固态自动转换开关100的控制模块103可以实时检测电路状态(例如，电源与负载的电压和电流等)，从而确定是否需要切换。不同的检测情况可以对应不同的切换方式。根据本公开实施例的一种具体切换方法如下所示。在下文中，假设当前选通电源为S1。
1.固态自动转换开关100的控制模块103可以检测S1的电压状态(例如，INPUT1处的电压状态)。当检测到S1发生过压、欠压、掉电、频率超限(例如，超过第一阈值)中的一个或多个时，系统可以进行S1->VSI->S2的切换。
2.固态自动转换开关100的控制模块103可以检测S1的负载状态(例如，OUTPUT处的负载功率)。当检测到S1发生过载，并且当系统的过载程度低于第二阈值(例如，负载功率<正常负载功率的200％)时，系统可以启动隔离逆变模块102(或VSI)，VSI将以电流源模式进行输出(例如，输出第一隔离逆变电源)，从而影响电流的潮流，降低S1的负载，消除过载情况。
在这种情况下，系统的供电回路如图3中的粗箭头PATH1和PATH2所示。此时，电源选通模块101仍维持选通S1不变，例如，SCR1和CTR3导通，SCR2和CTR4断开。隔离逆变模块102中的CTR1断开，CTR2闭合，S2被选择作为电源选通模块101的供电电源以通过VSI生成作为电流源的第一隔离逆变电源。在这种情况下，S1和第一隔离逆变电源通过电源输出端OUTPUT共同对负载LOAD进行供电。
3.如上所述，第一输入端INPUT1和第一电源S1之间还可以设置有第一断路器(未示出)，并且电源输出端OUTPUT和负载LOAD之间还可以设置有第二断路器(未示出)。在这种情况下，固态自动转换开关100的控制模块103可以检测S1的电流状态(例如，SCR1的第一端处的电流状态)。当检测到电流大于第三阈值(例如，短路电流所对应的阈值)时，可以判断系统发生了短路或者瞬间浪涌。此时，系统可以维持选通S1不变，并且待下端的第二断路器或上级的第一断路器对电路进行保护(例如，其中至少一个断路器断开)。
4.与上述第3点类似地，在系统运行过程中，控制模块103可以实时检测系统电流的变化速度(例如，di/dt)。当检测到电流变化速度大于第四阈值(例如，短路电流变化速度所对应的阈值)时，可以判断系统发生了短路或者瞬间浪涌。此时，系统可以维持选通S1不变，并且待下端的第二断路器或上级的第一断路器对电路进行保护(例如，其中至少一个断路器断开)。
5.用户可以通过手动指令来要求进行S1到S2的切换。例如，控制模块103可以从用户接收切换指令，并基于该切换指令进行电源切换。
进一步地，在明确系统需要切换之后，根据本公开实施例的一种示例切换过程如下所述(以系统从S1到S2的切换过程为例进行说明)：
1.固态自动转换开关100的初始状态为第一电源S1选通。此时SCR1导通，隔离器104档位处于S1支路(即，CTR3闭合而CTR4断开)，并且CTR1断开而CTR2闭合。
2.当检测到S1源发生异常(或根据用户指令)需要进行电源切换时，断开SCR1的驱动，同时VSI逆变输出一个逆变电压(例如，第二隔离逆变电源)，逆变电压的初始幅值可以较S1源的电压幅值稍高，从而可以促使SCR1快速进入截止状态。此时为了保证负载供电的连续性，VSI输出的逆变电压的相位可以与S1源的相位保持一致。
3.将隔离器的档位从S1切换到S2(即，CTR3断开而CTR4闭合)，在此过程中，系统由VSI输出的逆变电压为负载进行供电。
4.VSI相位追踪。在S1到S2的切换过程中，若S1与S2的相位存在差异，VSI可以缓慢地将逆变电压的相位从S1调整到S2。本领域技术人员应当理解，这里所述的“缓慢地”可以对应于不引起负载或电路波动的任何速率。
5.VSI也可以同时对电压的幅值进行追踪。例如，当VSI输出的逆变电压的幅值与S2的幅值相同，并且相位亦相同时，控制模块可以将SCR2导通，同时将VSI的输出封锁。
6.进一步地，可以断开CTR2同时闭合CTR1。此时，示例切换过程结束，固态自动转换开关100的最终状态为第二电源S2选通。此时SCR1断开，SCR2导通，隔离器104档位处于S2支路(即，CTR3断开而CTR4闭合)，并且CTR1闭合而CTR2断开。
S2到S1的切换过程与S1到S2的切换过程相同，这里不再赘述。
图4示出了根据本公开实施例的电源切换过程中负载电压的示例变化过程400。
如图4所示，在时刻T1之前，负载通过源S1进行供电。在时刻T1，可能检测到源S1电压异常并确定进行电源切换。此时，可以断开源S1的SCR驱动，并通过VSI输出电压以对负载进行供电。在时刻T1到时刻T2的切换过程期间，如上所述，可以将隔离器的档位从S1切换到S2，并且VSI对源S2进行相位和幅值追踪。在时刻T2，VSI输出的逆变电压的幅值与源S2的幅值相同，并且相位亦相同。此时可以闭合源S2所对应的SCR2，同时将VSI的输出封锁，断开CTR2并闭合CTR1。至此，负载电压成功切换到源S2。
进一步地，图5示出了根据本公开实施例的电源切换过程的示例流程图500。
如图5所示，在初始状态下，例如在步骤S501处，系统处于源S1状态。在步骤S502处，控制模块可以检测S1是否发生过压、欠压、掉电、频率超限中的一个或多个。如果是，则流程前进到步骤S503，其中系统准备切换到S2。在步骤S504中，可以断开SCR1的驱动，并且VSI逆变输出第二隔离逆变电源。在步骤S505处，隔离器的触点从S1切换到S2。在步骤S506处，VSI的逆变输出可以对S2进行相位、频率和幅值等追踪，直至相位和幅值等锁定到S2。在步骤S507中，SCR2闭合。在步骤S508中，CTR2断开，同时CTR1闭合。此时，从S1到S2的电源切换过程结束。
若在步骤S502处未检测到S1的电压异常，则流程可以前进到步骤S509，其中，控制模块可以检测S1是否发生线路过载。如果是，则流程可以前进到步骤S510，其中，VSI可以作为恒流源向负载供电，从而降低S1的负载容量。在步骤S511处，过载消失。接下来，在步骤S512处，可以恢复S1的普通供电模式。
若在步骤S509未检测到S1发生线路过载，则流程可以前进到步骤S513，其中，控制模块可以监测S1电流是否超过短路电流阈值或者S1电流变化速度是否超过短路电流变化速度阈值。如果是，则流程可以前进到步骤S514，其中，可以例如通过与固态自动转换开关级联的断路器的断开来对电路进行保护；如果否，则流程可以前进到步骤S515，其中，负载供电电源可以维持在S1正常供电，保持不变。
应当理解，示例流程图500仅仅是根据本公开实施例的电源切换过程的一个示例。示例流程图500中的各个步骤可以以任何其他顺序来执行。例如，示例流程图500中的S502、S509和S513的判断步骤可以互相交换顺序，或者同时进行。
接下来，图6示出了根据本公开实施例的一种固态自动转换开关的操作方法600的流程图。
如上文所述，根据本公开实施例的固态自动转换开关可以包括第一输入端、第二输入端、电源选通模块、隔离逆变模块、控制模块和电源输出端。进一步地，根据本公开实施例的固态自动转换开关的操作方法600可以包括：在步骤S601，由所述电源选通模块选通通过所述第一输入端输入的第一电源和通过所述第二输入端输入的第二电源之一作为当前选通电源；在步骤S602，由所述控制模块检测电路状态；在步骤S603，由所述控制模块基于所述检测的结果，控制所述隔离逆变模块生成隔离逆变电源；在步骤S604，由所述控制模块基于所述检测的结果，控制所述电源选通模块对所述当前选通电源的切换；以及在步骤S605，由所述控制模块基于所述检测的结果，控制所述电源输出端输出所述当前选通电源和所述隔离逆变电源中的至少一个。
应当理解，操作方法600中的各个步骤可以以任何其他未示出的顺序来执行，例如以相反的顺序或者同时执行。根据本公开实施例的固态自动转换开关的操作方法600还可以包括上文结合图1至图5描述的任何方法或操作步骤，这里不再赘述。
本公开所描述的硬件计算装置的整体或其部件可以通过各种合适的硬件手段实现，包括但不限于FPGA、ASIC、SoC、离散门或晶体管逻辑、离散的硬件组件、或它们之间的任意组合。
本公开中涉及的电路、器件、装置、设备、系统的方框图仅作为示例性的例子并不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些电路、器件、装置、设备、系统，只要能够实现所期望的目的即可。
尽管已经用示例性实施例描述了本公开，但是可以向本领域技术人员建议各种改变和修改。本公开旨在涵盖落入所附权利要求范围内的这种改变和修改。
本公开中的任何描述都不应被理解为暗示任何特定的元件、步骤或功能是必须包括在权利要求范围内的必要元件。专利主题的范围仅由权利要求限定。
本文已经公开了根据本公开的示例性实施例，并且尽管采用了特定术语，但是它们仅在一般和描述性意义上使用和解释，而不是为了限制的目的。在一些情况下，结合特定实施例描述的特征，特性和/或元件可单独使用或与结合其他实施例描述的特征，特性，和/或元件组合使用，除非另有说明。因此，本领域技术人员将理解，可以在不脱离权利要求的精神和范围的情况下对本公开进行形式和细节上的各种改变。
Claims (11)
1.一种固态自动转换开关，包括：
第一输入端，被配置为输入第一电源；
第二输入端，被配置为输入第二电源；
电源选通模块，包括固态开关，并且被配置为选通所述第一电源和所述第二电源之一作为当前选通电源；
隔离逆变模块，被配置为基于控制模块的控制，生成隔离逆变电源；
控制模块，被配置为检测电路状态，以及基于所述检测的结果，控制所述电源选通模块对所述当前选通电源的切换；和
电源输出端，被配置为基于所述控制模块的控制，输出所述当前选通电源和所述隔离逆变电源中的至少一个。
2.根据权利要求1所述的固态自动转换开关，其中，所述检测电路状态，以及基于所述检测的结果，控制所述电源选通模块对所述当前选通电源的切换包括：
检测所述当前选通电源的电压状态，以及
当检测到所述当前选通电源发生过压、欠压、掉电或频率超过第一阈值中的一个或多个时，控制所述电源选通模块将所述当前选通电源从所述第一电源和所述第二电源当中当前选通的一个切换到所述第一电源和所述第二电源当中当前未选通的一个。
3.根据权利要求1所述的固态自动转换开关，其中，所述检测电路状态，以及基于所述检测的结果，控制所述电源选通模块对所述当前选通电源的切换包括：
检测所述当前选通电源的负载状态，以及
当检测到所述当前选通电源发生过载，并且过载程度低于第二阈值时，控制所述电源选通模块维持所述当前选通电源不变，并且控制所述隔离逆变模块生成第一隔离逆变电源，
其中，所述当前选通电源和所述第一隔离逆变电源通过所述电源输出端进行共同输出。
4.根据权利要求3所述的固态自动转换开关，其中，所述隔离逆变模块以电流源模式生成所述第一隔离逆变电源。
5.根据权利要求1所述的固态自动转换开关，其中，所述第一输入端和所述第一电源之间还设置有第一断路器，并且所述电源输出端和负载之间还设置有第二断路器，其中，所述检测电路状态，以及基于所述检测的结果，控制所述电源选通模块对所述当前选通电源的切换包括：
检测所述当前选通电源的电流状态，以及
当检测到所述当前选通电源的工作电流大于第三阈值和/或工作电流变化速度大于第四阈值时，控制所述电源选通模块维持所述当前选通电源不变，其中，所述电路通过所述第一断路器和所述第二断路器中的至少一个的断开进行保护。
6.根据权利要求1所述的固态自动转换开关，其中，所述控制模块还被配置为：
接收切换指令，以及
基于所述切换指令，控制所述电源选通模块将所述当前选通电源从所述第一电源和所述第二电源当中当前选通的一个切换到所述第一电源和所述第二电源当中当前未选通的一个。
7.根据权利要求1所述的固态自动转换开关，其中，所述控制模块还被配置为：
在所述当前选通电源的切换过程中，控制所述电源选通模块断开对所述当前选通电源的选通，并且控制所述隔离逆变模块生成第二隔离逆变电源，以用于在所述切换过程中对负载进行供电。
8.根据权利要求7所述的固态自动转换开关，其中，所述第二隔离逆变电源的初始电压幅值高于所述当前选通电源的电压幅值，并且在所述切换过程中，所述第二隔离逆变电源的电压幅值调整为与待切换到的输入电源的电压幅值相同。
9.根据权利要求7所述的固态自动转换开关，其中，所述第二隔离逆变电源的初始相位与所述当前选通电源的相位相同，并且在所述切换过程中，所述第二隔离逆变电源的相位以第一速率调整为与待切换到的输入电源的相位相同。
10.根据权利要求7所述的固态自动转换开关，其中，所述控制模块还被配置为：
当所述第二隔离逆变电源的电压幅值与待切换到的输入电源的电压幅值相同、并且所述第二隔离逆变电源的相位与待切换到的输入电源的相位相同时，控制所述电源选通模块选通所述待切换到的输入电源，并且控制所述隔离逆变模块终止所述第二隔离逆变电源的输出。
11.一种固态自动转换开关的操作方法，所述固态自动转换开关包括第一输入端、第二输入端、电源选通模块、隔离逆变模块、控制模块和电源输出端，所述操作方法包括：
由所述电源选通模块选通通过所述第一输入端输入的第一电源和通过所述第二输入端输入的第二电源之一作为当前选通电源；
由所述控制模块检测电路状态；
由所述控制模块基于所述检测的结果，控制所述隔离逆变模块生成隔离逆变电源；
由所述控制模块基于所述检测的结果，控制所述电源选通模块对所述当前选通电源的切换；以及
由所述控制模块基于所述检测的结果，控制所述电源输出端输出所述当前选通电源和所述隔离逆变电源中的至少一个。
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