CN216390593U - 一种电源无扰动切换装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电源无扰动切换装置。包括电源模块、切换模块、负载模块。电源模块包括第一电源、第二电源。切换模块中，第一开关与第一电源及负载模块相连；第二开关与第二电源及负载模块相连；第三开关与第一电源及隔离单元的第一输入端相连；第四开关与第二电源及隔离单元的第二输入端相连；隔离单元的输出端与负载模块相连；控制单元的输入端与所述第一电源、第二电源相连，输出端分别与第一开关、第二开关、第三开关、第四开关相连；控制单元用于使所述第一开关、第四开关处于同一状态，并与第二开关、第三开关的状态相反。本实用新型实现了无扰动电源切换。

Description

一种电源无扰动切换装置

技术领域

本实用新型涉及电源切换技术领域，具体涉及一种电源无扰动切换装置。

背景技术

在各种重要的工业及生活领域，为了保证在异常状态下，供电系统的正常供电运行，一般均采用多路供电系统，常见的为两路供电系统。

依据《电力二十五项反措细则》规定，100MW及以上容量的发电机变压器组除非电器量保护外，应按重化配置配重微机保护。其中重化配置的基本要求为：两套切换保护装置的电源应取自不同的供电源的母线段，在一路丢失的情况下可无延时的切换至另一路系统，保证发电机组长期安全的稳定运行。因此在两路供电系统中应设置稳定有效的电源切换装置。

但现有的两路供电系统中，电源切换装置仅满足了切换需求，未实现两路电源的完全电气隔离，且在切换瞬间存在输出掉电现象，因此存在运维风险。且一般采用二极管实现电源切换供电，该类切换方式响应速度较慢，输出压降较大。

实用新型内容

本实用新型为解决现有的电源切换装置未实现完全电气隔离，切换瞬间存在输出掉电现象；且切换响应速度慢，输出压降大的问题；提供了一种电源无扰动切换装置，实现了电源切换装置的无扰动电压输出。

为达成上述目的，本实用新型提出如下技术方案：

一种电源无扰动切换装置，包括互相连接的电源模块、切换模块及负载模块；

所述电源模块包括第一电源、第二电源；

所述切换模块包括互相配合的开关单元、控制单元及隔离单元；所述开关单元包括第一开关、第二开关、第三开关及第四开关，所述第一开关的两端分别与所述第一电源及负载模块相连；所述第二开关的两端分别与所述第二电源及负载模块相连；所述第三开关的两端分别与所述第一电源及隔离单元的第一输入端相连；所述第四开关的两端分别与所述第二电源及隔离单元的第二输入端相连；所述隔离单元的输出端与所述负载模块相连；所述控制单元的输入端与所述第一电源、第二电源相连，输出端分别与所述第一开关、第二开关、第三开关、第四开关相连；所述控制单元使所述第一开关、第四开关处于相同状态，并与所述第二开关、第三开关的状态相反；所述隔离单元包括电压转换器，所述电压转换器的输出电压比输入电压低。

所述切换模块中，所述隔离单元、第三开关、第四开关的增加，使所述电源切换装置中第一电源、第二电源在供电过程中实现了完全的电气隔离。防止了在供电及切换过程中的运行风险。

在所述控制单元作用下，由于所述第一开关、第四开关处于相同状态，此时所述第二开关、第三开关的状态与所述第一开关、第四开关的状态相反。因此当第一电源为主电源，第二电源为备用电源时，在正常供电状态下，将通过第一电源、第一开关、负载模块形成第一主供电回路；并通过第二电源、第四开关、隔离单元、负载模块形成第二辅助供电回路。且由于所述电压转换器的输出电压比输入端电压低，因此在正常供电状态时，由所述第一主供电回路供电。当第一电源发生异常时，控制单元控制第一开关断开，使整个电路通过第二辅助供电回路实现瞬时供电，然后控制第二开关闭合，使整个电路切换至通过第二电源、第二开关、负载模块形成第二主供电回路供电。在切换过程中，通过第二辅助供电回路提高了所述切换装置在切换过程中的响应速度，还防止了在电源切换过程中的掉电现象。从而保证了在切换阶段输出电压无扰动。

且由于所述切换装置中摒弃了传统的二极管作为切换元件，因此防止了输出压降较大的不良影响。

进一步的，所述电压转换器的输出电压比输入电压低1V。

进一步的，控制单元的触发指令为所述电源模块的电压压降阈值，所述阈值为第一电源或第二电源的额定电压的75％-80％。

设定所述控制单元的触发电压压降阈值为电源模块额定电压的75％-80％，可防止主供电电源的本身正常电压波动造成电源异常切换，提高所述切换装置的实际使用效果。

进一步的，所述隔离单元还包括输入稳压器、输出稳压器；所述输入稳压器、电压转换器、输出稳压器依次串联，所述输入稳压器的输入端与第三开关、第四开关相连；所述输出稳压器的输出端与所述负载模块相连。

进一步的，所述输入稳压器、所述输出稳压器均包括两个正向串联的二极管。

由于所述输入稳压器、输出稳压器均包括两个正向串联的二极管，因此具有滤波、稳压的作用，提高了切换瞬间负载模块中电压的稳定性。

进一步的，所述隔离单元还包括输入连接器、输出连接器；所述输入稳压器的输入端通过输入连接器与所述第三开关、第四开关相连，所述输出稳压器的输出端通过所述输出连接器与负载模块相连。

进一步的，所述切换模块还包括保护单元，所述保护单元包括第一保护器、第二保护器、第三保护器；所述第一保护器的两端分别与所述第一电源及第一开关相连，所述第二保护器的两端分别与所述第二电源及第二开关相连，所述第三保护器的两端分别与所述隔离单元的输出端及负载模块相连。

所述保护单元使所述切换装置不受电流异常的损伤，提高了所述切换装置的运行安全性。

进一步的，所述保护单元为熔断器或过电压保护器。

进一步的，所述第一开关、第二开关、第三开关、第四开关为MOS管或固态继电器。

以MOS管或固态继电器作为第一开关、第二开关、第三开关、第四开关，有利于提高所述切换装置的响应速度，且导通无压降。

进一步的，所述负载模块包括串联的输出保护器、负载，所述输出保护器的输入端分别与隔离单元的输出端、第一开关、第二开关相连。

所述输出保护器可防止电源模块或切换模块异常对负载模块中的负载造成影响，从而减小供电异常时的用户损失，提高了所述切换装置的实用性。

有益效果：

本实用新型提供了一种无扰动的电源切换装置。所述切换模块中包括隔离单元，用于控制第一电源、第二电源及隔离单元与负载模块是否导通的第一开关、第二开关、第三开关、第四开关，及用于控制各开关的控制单元。在所述控制单元作用下，由于所述第一开关、第四开关处于相同状态，此时所述第二开关、第三开关的状态与所述第一开关、第四开关的状态相反。因此当第一电源为主电源，第二电源为备用电源时，在正常供电状态下，将通过第一电源、第一开关、负载形成第一主供电回路；并通过第二电源、第四开关、隔离单元、第三保护单元形成第二辅助供电回路。且由于所述电压转换器的输出电压比输入端电压低，因此在正常供电状态时，由所述第一主供电回路供电。而当第一电源电压异常，并低于设定阈值时，控制单元控制第一开关断开，使整个电路通过第二辅助供电回路实现瞬时供电，然后控制第二开关闭合，使整个电路切换至第二主供电回路供电。从而通过第二辅助供电回路保证所述切换装置在切换阶段输出电压无扰动。

且由于所述切换装置中摒弃了传统的二极管作为切换元件，因此防止了输出压降较大的不良影响。

所述切换模块中，所述隔离单元，受控制单元控制的第三开关、第四开关的增加，还使所述电源切换装置中第一电源、第二电源在供电过程中实现了完全的电气隔离。从而防止了在供电及切换过程中的运行风险。

应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的实用新型主题的一部分。

结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本实用新型教导的前述和其他方面、实施例和特征。本实用新型的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本实用新型教导的具体实施方式的实践中得知。

附图说明

附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本实用新型的各个方面的实施例，其中：

图1为本实用新型所述的电源无扰动切换装置的示意图。

图2为图1中隔离单元的示意图。

图中附图标记为：1为电源模块，2为切换模块，3为负载模块，11为第一电源，12为第二电源，21为控制单元，22为隔离单元，23为第一开关，24为第二开关，25为第三开关，26为第四开关，27为第一保护器，28为第二保护器，29为第三保护器，31为输出保护器，32为负载，22a为输入连接器，22b为输入稳压器，22c为电压转换器，22d为输出稳压器，22e为输出连接器。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图,对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例,本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。除非另作定义,此处使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。

本实用新型专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性,而只是用来区分不同的组成部分。同样,除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一个”“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制,而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件,并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。“上”“下”“左”“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后,则该相对位置关系也可能相应地改变。

本实用新型提供了一种电源无扰动切换装置，所述切换装置的切换模块包括隔离单元、控制单元及开关单元，所述隔离单元与电源模块、负载模块相连，实现了两路电源完全的电气隔离。所述控制单元对开关单元的控制使主电源与负载间形成的主供电电路与备用电源与隔离单元、负载间形成的副供电电路均处于导通状态。因此当主供电电路异常瞬间所述副供电电路将进行供电，从而提高了所述切换装置的响应速度，防止了切换瞬间的输出掉电现象。且由于所述切换装置中摒弃了传统的二极管作为切换元件，因此防止了输出压降较大的不良影响。

如图1所示，所述切换装置包括互相连接的电源模块1、切换模块2及负载模块3；所述电源模块1包括第一电源11、第二电源12。所述切换模块2包括互相配合的开关单元、控制单元21及隔离单元22；所述开关单元包括第一开关23、第二开关24、第三开关25及第四开关26。所述第一开关23的两端分别与所述第一电源11及负载模块3相连,所述第二开关24的两端分别与所述第二电源12及负载模块3相连,所述第三开关25的两端分别与所述第一电源11及隔离单元22的第一输入端相连；所述第四开关26的两端分别与所述第二电源12及隔离单元22的第二输入端相连。所述隔离单元22的输出端与所述负载模块3相连。所述控制单元21的输入端与所述第一电源11、第二电源12相连，输出端分别与所述第一开关23、第二开关24、第三开关25、第四开关26相连；所述控制单元21使所述第一开关23、第四开关26处于相同状态，并与所述第二开关24、第三开关25的状态相反。如图2所示，所述隔离单元22包括电压转换器22c，所述电压转换器22c的输出电压比输入端电压低。

所述切换模块2中，所述隔离单元22，受控制单元21控制的第三开关25、第四开关26的增加，使所述切换装置中第一电源11、第二电源12在供电过程中实现了完全的电气隔离。

在实施中，由于在所述控制单元作用下，所述第一开关23、第四开关26处于相同状态，此时所述第二开关24、第三开关25的状态与所述第一开关23、第四开关26的状态相反。因此当第一电源11为主电源，第二电源12为备用电源时，在正常供电状态下，将通过第一电源11、第一开关23、负载模块3形成第一主供电回路；并通过第二电源12、第四开关26、隔离单元22、负载模块3形成第二辅助供电回路。且由于所述电压转换器22c的输出电压比输入端电压低，因此在正常供电状态时，由所述第一主供电回路供电。当第一电源11发生异常时，控制单元21控制第一开关23断开，使整个电路通过第二辅助供电回路实现瞬时供电，然后控制第二开关24闭合，使整个电路切换至通过第二电源12、第二开关24、负载模块3形成第二主供电回路供电。通过第二辅助供电回路提高了所述切换装置在切换过程中的响应速度，还防止了在电源切换过程中的掉电现象；即保证了在切换阶段输出电压无扰动。

且由于所述切换装置中摒弃了传统的二极管作为切换元件，因此防止了输出压降较大的不良影响。

为防止在切换瞬间负载模块3的压降过大，设置所述电压转换器22c的输出端电压比输入端电压低1V。

具体的，为进一步提高所述切换装置的响应速度，且导通无压降，本实施例中所述第一开关23、第二开关24、第三开关25、第四开关26均为MOS管或固态继电器。

具体的，所述控制单元21的触发指令为所述电源模块1的电压压降阈值。为防止主供电电源的本身正常电压波动造成电源异常切换，设置所述阈值为第一电源11或第二电源12的额定电压的75％-80％。从而提高所述切换装置的实际使用效果。

如图2，为提高了切换瞬间负载模块3中电压的稳定性，所述隔离单元22还包括具有滤波、稳压作用的输入稳压器22b、输出稳压器22d。所述隔离单元21中，所述输入稳压器22b、电压转换器22c、输出稳压器22d依次串联。本实施例中，所述输入稳压器22b、所述输出稳压器22d均包括两个正向串联的二极管。

具体的，所述隔离单元22还包括输入连接器22a、输出连接器22e；所述输入稳压器22b的输入端通过输入连接器22a与所述第三开关25、第四开关26相连，所述输出稳压器22d的输出端通过所述输出连接器22e与负载模块3相连。

为了进一步提高所述切换装置的运行安全性，所述切换模块2还包括保护单元。如图2所示，所述保护单元包括第一保护器27、第二保护器28、第三保护器29。所述第一保护器27的两端分别与所述第一电源11及第一开关23相连，所述第二保护器28的两端分别与所述第二电源12及第二开关24相连，所述第三保护器29的两端分别与所述隔离单元22的输出端及负载模块3相连。从而防止了所述切换装置不受过电流异常的伤害。

具体的，所述负载模块3包括串联的输出保护器31、负载32；所述输出保护器31的输入端分别与隔离单元22的输出端、第一开关23、第二开关24相连。在所述电源模块1或切换模块2异常时，所述输出保护器31可它们对负载模块3中的负载32造成影响。从而减小了供电异常时的用户损失，提高了所述切换装置的实用性。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型。本实用新型所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本实用新型的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (10)

1.一种电源无扰动切换装置，其特征在于，包括互相连接的电源模块、切换模块及负载模块；

所述电源模块包括第一电源、第二电源；

所述切换模块包括互相配合的开关单元、控制单元及隔离单元；所述开关单元包括第一开关、第二开关、第三开关及第四开关，所述第一开关的两端分别与所述第一电源及负载模块相连；所述第二开关的两端分别与所述第二电源及负载模块相连；所述第三开关的两端分别与所述第一电源及隔离单元的第一输入端相连；所述第四开关的两端分别与所述第二电源及隔离单元的第二输入端相连；所述隔离单元的输出端与所述负载模块相连；所述控制单元的输入端与所述第一电源、第二电源相连，输出端分别与所述第一开关、第二开关、第三开关、第四开关相连；所述控制单元使所述第一开关、第四开关处于相同状态，并与所述第二开关、第三开关的状态相反；所述隔离单元包括电压转换器，所述电压转换器的输出电压比输入电压低。

2.根据权利要求1所述的一种电源无扰动切换装置，其特征在于，电压转换器的输出电压比输入电压低1V。

3.根据权利要求1所述的一种电源无扰动切换装置，其特征在于，所述控制单元的触发指令为所述电源模块的电压压降阈值，所述阈值为第一电源或第二电源的额定电压的75％-80％。

4.根据权利要求1所述的一种电源无扰动切换装置，其特征在于，所述隔离单元还包括输入稳压器、输出稳压器；所述输入稳压器、电压转换器、输出稳压器依次串联，所述输入稳压器的输入端与第三开关、第四开关相连；所述输出稳压器的输出端与所述负载模块相连。

5.根据权利要求4所述的一种电源无扰动切换装置，其特征在于，所述输入稳压器、所述输出稳压器均包括两个正向串联的二极管。

6.根据权利要求4所述的一种电源无扰动切换装置，其特征在于，所述隔离单元还包括输入连接器、输出连接器；所述输入稳压器的输入端通过输入连接器与所述第三开关、第四开关相连，所述输出稳压器的输出端通过所述输出连接器与负载模块相连。

7.根据权利要求1所述的一种电源无扰动切换装置，其特征在于，所述切换模块还包括保护单元，所述保护单元包括第一保护器、第二保护器、第三保护器；所述第一保护器的两端分别与所述第一电源及第一开关相连，所述第二保护器的两端分别与所述第二电源及第二开关相连，所述第三保护器的两端分别与所述隔离单元的输出端及负载模块相连。

8.根据权利要求7所述的一种电源无扰动切换装置，其特征在于，所述保护单元为熔断器或过电压保护器。

9.根据权利要求1所述的一种电源无扰动切换装置，其特征在于，所述第一开关、第二开关、第三开关、第四开关为MOS管或固态继电器。

10.根据权利要求1所述的一种电源无扰动切换装置，其特征在于，所述负载模块包括串联的输出保护器、负载，所述输出保护器的输入端分别与隔离单元的输出端、第一开关、第二开关相连。

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