CN219304532U - 自动转换开关 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种自动转换开关，包括：第一承载支路，连接在第一电源与用电负载之间，用于承载用电负载对第一电源的消耗电流，连接有第一机械开关；第一灭弧支路，连接在第一电源与用电负载之间，用于在第一机械开关被断开时进行灭弧，串联连接有第二机械开关和第一电力电子开关；第二承载支路，连接在第二电源与用电负载之间，用于承载用电负载对第二电源的消耗电流，连接有第三机械开关；第二灭弧支路，连接在第二电源与用电负载之间，用于在第三机械开关被断开时进行灭弧，串联连接有第四机械开关和第二电力电子开关；以及控制器，用于控制开关的合闸和分闸。本实用新型所提供的自动转换开关具有可视化物理断点、转换速度快、可靠性高。

Description

自动转换开关

技术领域

本实用新型涉及电器开关领域，具体涉及自动转换开关。

背景技术

电力行业在日常生活和生产生活中占据着日益重要的地位，随着经济和技术的发展，对供电可靠性的要求越来越高，自动转换开关应运而生。自动转换开关主要用在紧急供电系统，从而将负载电路从一个电源自动换接至另一个(备用)电源的开关电器，以确保重要负荷连续、可靠运行。若转换失败，则可能导致电源间的短路或重要负荷断电，甚至短暂停电，不仅会带来经济损失，例如使生产停顿、系统瘫痪等，也可能造成社会问题，例如使人的生命处于危险之中。因此，自动转换开关的转换速度和可靠性尤为重要。

目前的自动转换开关主要采用两种技术解决方案：一种解决方案是应用较为广泛的机械式自动转换开关，其成本低、具有物理可视化断点、承载功耗低，但是转换速度较慢。另一种解决方案是电子式自动转换开关，其转换速度快，但是承载功耗较高。

实用新型内容

为了解决上述至少一个技术问题，本实用新型的实施例提供了结合机械式自动转换开关和电子式自动转换开关的优点的自动转换开关。该自动转换开关可以具有转换速度快、承载功率低、可靠性高等优点。

本实用新型的实施例提供了一种自动转换开关，包括：第一承载支路，连接在第一电源与用电负载之间，用于承载用电负载对第一电源的消耗电流，第一承载支路中连接有第一机械开关用于接通和断开第一承载支路；第一灭弧支路，连接在第一电源与用电负载之间，与第一承载支路并联，用于在第一机械开关被断开时进行灭弧，第一灭弧支路中串联连接有第二机械开关和第一电力电子开关；第二承载支路，连接在第二电源与用电负载之间，用于承载用电负载对第二电源的消耗电流，第二承载支路中连接有第三机械开关用于接通和断开所述第二承载支路；第二灭弧支路，连接在第二电源与用电负载之间，与第二承载支路并联，用于在第三机械开关被断开时进行灭弧，第二灭弧支路中串联连接有第四机械开关和第二电力电子开关；以及控制器，用于控制第一机械开关、第二机械开关、第一电力电子开关、第三机械开关、第四机械开关和第二电力电子开关的合闸和分闸。

根据本实用新型的实施例，第一机械开关和/或第三机械开关的分闸时间小于5ms。

根据本实用新型的实施例，第一机械开关和/或第三机械开关的合闸时间小于10ms。

根据本实用新型的实施例，第一机械开关和/或第三机械开关的合闸和分闸借助电磁吸力驱动机构，瞬间驱动电流位于10-1000A的范围内。

根据本实用新型的实施例，第一机械开关和/或第三机械开关的合闸和分闸借助电磁斥力驱动机构，瞬间驱动电流位于1000-10000A的范围内。

根据本实用新型的实施例，第一电力电子开关和/或第二电力电子开关包括绝缘栅双极型晶体管IGBT和/或可控硅整流器。

根据本实用新型的实施例，第二机械开关和第四机械开关具有过流保护装置。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的实施例的技术方案，下面将对实施例的描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些示例性实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1示出了根据本实用新型的实施例的自动转换开关的示意性结构图；

图2示出了根据本实用新型的实施例的自动转换开关的控制器的示意性控制逻辑；

图3示出了根据本实用新型的实施例的自动转换开关的控制器的另一示意性控制逻辑；

图4示出了根据本实用新型的实施例的在自动转换开始前和在不同转换阶段后各个开关的开闸、合闸状态。

图5示出了根据本实用新型的实施例的自动转换开关的各自动转换阶段的示意性时长图。

具体实施方式

为了使得本实用新型的目的、技术方案和优点更为明显，下面将参考附图详细描述根据本实用新型的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是本实用新型的全部实施例，应理解，本实用新型不受这里描述的示例实施例的限制。

在本说明书和附图中，具有基本上相同或相似步骤和元素用相同或相似的附图标记来表示，且对这些步骤和元素的重复描述将被省略。同时，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性或排序。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本实用新型实施例的目的，不是旨在限制本实用新型。

为便于描述本实用新型，以下介绍与本实用新型有关的概念。

自动转换开关：能够将负载电路从一个电源自动转换至另一个电源的开关设备。

机械开关：具有机械触头的开关装置，其可以通过触头的机械动作开闸或合闸，其具有物理可视化断点。

灭弧：熄灭电弧、也称为熄弧。在有触点电器中，由于触头本身及触头周围的介质中含有大量可被游离的电子，触头接通和分断电流的过程往往伴随着电弧的产生。电弧是一种气体放电现象，会使电路继续导通，对电器具有一定的危害，因此需要熄灭电弧。

电力电子开关：电力电子器件构成的开关装置，电力电子器件例如包括绝缘栅双极型晶体管IGBT、可控硅整流器SCR、场效应管等。

图1示出了根据本实用新型的实施例的自动转换开关M的示意性结构图。

如图1所示，在第一电源P1、第二电源P2和用电负载R之间连接有自动转换开关M。为更清楚地显示，以点划线框图包围该自动转换开关M。自动转换开关M包括第一电源侧的第一机械开关QF1、第二机械开关KM1、第一电力电子开关K1；第二电源侧的第三机械开关QF2、第四机械开关KM2、第二电力电子开关K2；以及控制器C。

具体的，在第一电源P1与用电负载R之间(即在第一电源侧)连接有第一承载支路L1。在该第一承载支路L1中连接有第一机械开关QF1。第一承载支路用于承载用电负载R对第一电源P1的消耗电流，即在正常使用第一电源P1时承载在第一电源与用电负载R之间流动的电流。第一机械开关QF1可以通过合闸来接通该第一承载支路L1以及通过分闸来断开该第一承载支路L1。

如上所述，在诸如机械开关的有触点电器中，触头的分断往往伴随着电弧的产生，因此需要进行灭弧以保护电路。因此，在第一电源P1与用电负载R之间还连接有第一灭弧支路H1。

第一灭弧支路H1与第一承载支路L1并联，用于在第一机械开关QF1被断开时进行灭弧。第一灭弧支路H1中串联连接有第二机械开关KM1和第一电力电子开关K1。借助第一电力电子开关K1进行灭弧，借助第二机械开关KM1的物理可视化断点指示该第一灭弧支路H1的断开，这将在下面更详细地描述。

在第二电源P2与用电负载R之间(即在第二电源侧)连接有第二承载支路L2。在该第二承载支路L2中连接有第三机械开关QF2。第二承载支路L2用于承载用电负载R对第二电源P2的消耗电流，即在正常使用第二电源P2时承载在第二电源与用电负载R之间流动的电流。第三机械开关QF2可以通过合闸来接通该第二承载支路L2以及通过分闸来断开该第二承载支路L2。

与在第一电源侧连接第一灭弧支路的理由相同地，在第二电源P2与用电负载R之间也连接有第二灭弧支路H2。

第二灭弧支路H2与第二承载支路L2并联，用于在第三机械开关QF2被断开时进行灭弧。第二灭弧支路H2中串联连接有第四机械开关KM2和第二电力电子开关K2。借助第二电力电子开关K2进行灭弧，借助第四机械开关KM2的物理可视化断点指示该第二灭弧支路H2的断开，这将在下面更详细地描述。

第一机械开关和第二机械开关可以形成互锁关系，即两者不同时处于合闸状态，从而可以有效防止第一电源侧和第二电源侧同时通电造成事故。

在本实用新型的实施例中，第一机械开关QF1和第三机械开关QF2由于在相应的承载支路接通时长时间承载负载电流，因此是能够长期承载电流的机械开关。第二机械开关KM1和第四机械开关KM2由于只在灭弧支路接通时短暂地承载电流，因此可以不必为能够长期承载电流的机械开关，由此可以采用低成本的机械开关。当然，第二机械开关KM1和第四机械开关KM2也可以采用与第一机械开关QF1和第三机械开关QF2同样的机械开关。

控制器C可以与第一机械开关QF1、第二机械开关KM1、第一电力电子开关、第三机械开关QF2、第四机械开关KM2和第二电力电子开关K2连接，从而能够控制这些开关的合闸和分闸。例如，控制器C可以通过向第一电力电子开关K1和第二电力电子开关K2传输控制信号来直接地控制其合闸和分闸，并且可以通过向第一机械开关QF1、第二机械开关KM1、第三机械开关QF2、第四机械开关KM2的驱动机构(例如电磁铁)传输控制信号来控制其合闸和分闸。此外，控制器C还可以对电源进行监测，以实现电源的自动转换，即进行相应开关的合闸或分闸。

接下来，借助图2至图4进一步阐述控制器C在电源转换期间的不同转换阶段中的控制逻辑。在图2中以电流支路的接通、断开状态描述控制器C在自动转换时的控制逻辑。在图3中以对各个开关的开闸、合闸控制描述控制器C在自动转换时的控制逻辑。在图4中示出在自动转换开始前和在不同转换阶段后的各个开关的开闸、合闸状态。

在本实用新型的实施例中，仅示例性地描述自动转换开关从第一电源P1自动转换到第二电源P2，即在初始状态中，第一电源P1为工作电源、第二电源P2为备用电源。显然，从第二电源P2转换到第一电源P1的逻辑与从第一电源P1自动转换到第二电源P2类似，仅需要相应改变对应的开关即可。

在第一电源P1工作的情况下，第一承载支路L1为连通状态，第二承载支路L2为断开状态，第一灭弧支路H1和第二灭弧支路H2都为断开状态。从开关的角度，第一机械开关QF1为合闸状态，第三机械开关QF2为分闸状态，第一电力电子开关K1为分闸状态，第二机械开关KM1为分闸状态或合闸状态，第二电力电子开关K2为分闸状态，第四机械开关KM2为分闸状态。控制器C可以监测电源状态，当检测到需要将工作电源从第一电源P1转换到第二电源P2，则控制进行相应的转换动作，即控制各开关进行合闸或分闸。例如，当第一电源出现电源故障，例如电压凹陷时，为避免用电负载断电，则判断需要将工作电源从第一电源P1转换到第二电源P2。

如图2所示，以各支路的接通、断开状态为例描述控制器C在自动转换时的控制逻辑。在需要从第一电源P1转换到第二电源P2的情况下，控制器C可以被配置为：

在控制阶段S1中，控制第一灭弧支路H1接通；

在控制阶段S2中，控制第一承载支路L1断开；

在控制阶段S3中，控制第一灭弧支路H1断开；

在控制阶段S4中，控制第二灭弧支路H2接通；

在控制阶段S5中，控制第二承载支路L2接通；以及

在控制阶段S6中，控制第二灭弧支路H2断开。

在上述控制逻辑中，在从第一电源P1转换到第二电源P2的过程中，先接通第一灭弧支路H1再断开第一承载支路L1，从而可以实现电源转换的灭弧。并且，第一灭弧支路H1中具有第一电力电子开关K1，可以实现快速灭弧，从而可以提高电源转换速度。

下面参照图3和图4具体说明各个阶段的控制逻辑以及各个开关的合闸和分闸状态。

如图4所示，以状态Z0示例性地示出了在自动转换前的各个开关的开闸、合闸状态。

在状态Z0中，各个开关的开闸、合闸状态为：第一机械开关QF1合闸，第二机械开关KM1合闸，第一电力电子开关K1、第三机械开关QF2、第四机械开关KM2、第二电力电子开关K2分闸。第一电源P1通过第一承载支路L1向用电负载R正常供电。

在第一电源P1出现故障后，为了从第一电源P1转换到第二电源P2，需要断开第一电源侧供电支路，即需要断开第一承载支路L1。第一承载支路L1的断开通过第一机械开关QF1的分闸实现。为了在第一机械开关QF1被断开时进行灭弧，首先控制接通第一灭弧支路H1。

如图3所示，在控制阶段S1中，控制第一电力电子开关K1合闸，从而控制第一灭弧支路H1接通；并且控制第四机械开关KM2合闸，从而为后续的控制接通第二灭弧支路H2提供条件。

在第一灭弧支路H1中连接有第二机械开关KM1和第一电力电子开关K1。如果第二机械开关KM1在控制阶段S1之前处于合闸状态(在图3和图4中示例性地示出了这种情况)，则在第一电力电子开关K1合闸之后即可接通第一灭弧支路H1，即控制第一灭弧支路H1接通只包括控制第一电力电子开关K1合闸，由此减少了该阶段的时间并且因此减少了总转换时间。可选地，第二机械开关KM1在控制阶段S1之前也可以处于分闸状态，因此，控制第一灭弧支路H1接通包括控制第一电力电子开关K1合闸和控制第二机械开关KM1合闸。

在第二灭弧支路H2中连接有第四机械开关KM2和第二电力电子开关K2。如果在控制阶段S1中控制第四机械开关KM2合闸(在图3和图4中示例性地示出了这种情况)，则在后续控制接通第二灭弧支路H2时(即控制阶段S4)控制第二电力电子开关K2合闸即可接通第二灭弧支路H2，即控制第二灭弧支路H2接通只包括控制第二电力电子开关K2合闸，由此可以减少该阶段的时间并且因此减少总转换时间。

需要说明的是，第四机械开关KM2合闸的控制也可以在后续阶段进行，即在控制阶段S1中仅控制第一电力电子开关K1合闸。而第四机械开关KM2合闸的控制可以在例如控制阶段S2、S3或S4或其他附加的控制阶段中进行，只要在需要控制第二灭弧支路H2接通时或之前(即控制阶段S4中或之前)控制第四机械开关KM2合闸即可。

在控制阶段S1完成后的状态Z1中，如图4所示，各个开关的开闸、合闸状态为：第一机械开关QF1、第二机械开关KM1、第一电力电子开关K1合闸，第三机械开关QF2分闸，第四机械开关KM2合闸，第二电力电子开关K2分闸。第一承载支路L1和第一灭弧支路在第一电源P1与用电负载R之间并联导通。

接着，在控制阶段S2中，如图3所示，控制第一机械开关QF1分闸，从而控制第一承载支路L1断开。在第一承载支路L1中连接有第一机械开关QF1，则在该第一机械开关QF1分闸之后即可断开第一承载支路L1。

在控制阶段S2完成后的状态Z2中，如图4所示，各个开关的开闸、合闸状态为：第一机械开关QF1分闸，第二机械开关KM1、第一电力电子开关K1合闸，第三机械开关QF2分闸，第四机械开关KM2合闸、第二电力电子开关K2分闸。

在这种情况下，在第一电源P1与用电负载R之间的第一灭弧支路H1导通，原本在第一承载支路L1中流动的电流，包括第一机械开关QF1断开时由电弧产生的电流都转移到第一灭弧支路H1中。通过第一灭弧支路H1中的第一电力电子开关K1消耗电功率来消耗原本存在于第一承载支路L1中的电弧即可以进行灭弧。

在控制所述第一机械开关分闸后可以进一步判断灭弧是否完成。为了判断第一灭弧支路H1的灭弧是否完成，可以存在多种不同的选项。

在第一选项中，可以根据本领域技术人员的经验设置第一预定时间间隔，在控制所述第一机械开关分闸后经过第一预定时间间隔就认为第一灭弧支路H1的灭弧已经完成，可以进入下一控制阶段。为保证灭弧的可靠性，这种方式选择的第一预定时间间隔可以设定地较长，例如5ms。

该选项的优点在于，控制方式简单，只需进行计时，不需对第一承载支路L1或第一灭弧支路H1进行测量和判断。

在第二选项中，借助控制器C测量第一承载支路L1中的电流或在第一机械开关QF1两端的电压降，在测量到该电流低于第一预定阈值或该电压降低于第二预定阈值时，则判断第一灭弧支路H1的灭弧完成，可以进入下一控制阶段。第一预定阈值或第二预定阈值可以根据实际电路需要设定，例如可以设定接近于零的值。

该选项的优点在于判断准确，可以相对真实地确定是否灭弧完成，并且控制方式相对简单、速度快，只需监测第一承载支路L1中的电流或在第一机械开关QF1两端的电压降，一旦低于相应的预定阈值则可以进入下一控制阶段。

在第三选项中，通过如下步骤判断第一灭弧支路H1的灭弧是否完成：

(a)在控制第一机械开关QF1分闸后经过第二预定时间间隔控制第一电力电子开关K1分闸，测量第一承载支路L1和第一灭弧支路H1的并联电路的负载侧电流；

(b)若负载侧电流不低于第三预定阈值，则控制第一电力电子开关K1合闸，并且经过第二预定时间间隔再控制第一电力电子开关K1分闸，测量负载侧电流；

(c)重复步骤(b)直至负载侧电流低于第三预定阈值；以及

(d)若负载侧电流低于第三预定阈值，则保持第一电力电子开关K1分闸。

该第二预定时间间隔可以根据灭弧时间的经验进行设定，例如可以设定为1ms。第三预定阈值可以根据实际电路需要设定，例如可以设定接近于零的值。

不同于第二选项，该第三选项不是对第一承载支路L1的电流进行测量，而是对第一承载支路L1和第一灭弧支路H1的并联电路的负载侧电流进行测量，保证了在用电负载R与第一电源P1之间的电流低于第三预定阈值(例如接近于零)，具有更高的可靠性。然而，由于第一电力电子开关K1一旦合闸则可能导致在第一灭弧支路H1中存在较大的电流，因此第三选项中对负载侧电流的测量在第一电力电子开关K1分闸的情况下进行。在第一电力电子开关K1分闸后，若负载侧电流低于第三预定阈值，则表示第一灭弧支路H1的灭弧完成，可以进入下一控制阶段；若负载侧电流不低于第三预定阈值，则需控制第一电力电子开关K1合闸，再次经历第二预定时间间隔进行灭弧。

第三选项的优点在于，保证了在用电负载R与第一电源P1之间的电流低于第三预定阈值，具有更高的可靠性。

由上文描述可知，在第一和第二选项中，在判断第一灭弧支路H1的灭弧完成之后第一电力电子开关K1仍处于合闸状态，在第三选项中，在判断第一灭弧支路H1的灭弧完成之后第一电力电子开关K1保持分闸状态。因此，如图3所示，在控制阶段S3中，控制第一电力电子开关K1分闸，使得在所述第一灭弧支路的灭弧完成后所述第一灭弧支路断开。

在控制阶段S3完成后的状态Z3中，如图4所示，各个开关的开闸、合闸状态为：第一机械开关QF1分闸，第二机械开关KM1合闸，第一电力电子开关K1分闸，第三机械开关QF2分闸，第四机械开关KM2合闸，第二电力电子开关K2分闸。

接着，控制第二电源侧的接通。为避免第二承载支路L2中的第三机械开关QF2合闸时电弧造成不利影响，首先接通第二灭弧支路H2。

如图3所示，在控制阶段S4中，控制第二电力电子开关K2合闸，从而控制第二灭弧支路H2接通。

在第二灭弧支路H2中连接有第四机械开关KM2和第二电力电子开关K2。如上所述，在控制阶段S1中已经控制第四机械开关KM2合闸，因此在控制阶段S4中控制第二灭弧支路H2接通只包括控制第二电力电子开关K2合闸。

在控制阶段S4完成后的状态Z4中，如图4所示，各个开关的开闸、合闸状态为：第一机械开关QF1分闸，第二机械开关KM1合闸，第一电力电子开关K1分闸，第三机械开关QF2分闸，第四机械开关KM2、第二电力电子开关K2合闸。

接着，在控制阶段S5中，如图3所示，控制第三机械开关QF2合闸，从而控制第二承载支路L2接通。在第二承载支路L2中连接有第三机械开关QF2，则在该第三机械开关QF2合闸之后即可接通第二承载支路L2。

可选地，在第一灭弧支路H1的灭弧完成后，还控制第二机械开关KM1分闸(例如在控制阶段S5中)，从而借助第二机械开关KM1的物理断开点指示第一灭弧支路H1的断开并且提高第一灭弧支路H1的断开的可靠性。可选地，可以在控制阶段S3、S4、S5、S6或附加的控制阶段中控制第二机械开关KM1分闸。

如果在控制阶段S5中控制第二机械开关KM1分闸(在图3和图4中示例性地示出了这种情况)，由于电力电子开关的响应速度比机械开关快，在控制阶段S5中控制第三机械开关QF2合闸时间长于在控制阶段S4、S6中分别控制第二电力电子开关K2合闸和分闸，因此可以设置控制第二机械开关KM1分闸也在该时间较长的阶段中进行，通过多任务并行的方式减少总转换时间。

在控制阶段S5完成后的状态Z5中，如图4所示，各个开关的开闸、合闸状态为：第一机械开关QF1、第二机械开关KM1、第一电力电子开关K1分闸，第三机械开关QF2、第四机械开关KM2、第二电力电子开关K2合闸。

第二承载支路L2和第二灭弧支路H2在第二电源P2与用电负载R之间并联导通。第二灭弧支路H2的接通增加了开关转换过程中的安全性。

接着，在控制阶段S6中，如图3所示，控制第二电力电子开关K2分闸，从而控制第二灭弧支路H2断开，避免第二灭弧支路H2在第二电源P2正常工作时消耗电功率。

在第二灭弧支路H2中连接有第四机械开关KM2和第二电力电子开关K2。在第二电力电子开关K2分闸之后即可断开第二灭弧支路H2，即控制第二灭弧支路H2断开可以只包括控制第二电力电子开关K2合闸(在图3和图4中示例性地示出了这种情况)。

可选地，控制第二灭弧支路H2断开还可以包括控制第四机械开关KM2分闸。从而借助第四机械开关KM2的物理断点指示该第二灭弧支路H2的断开并且提高第二灭弧支路H2的断开的可靠性。

在控制阶段S6完成后的状态Z6中，如图4所示，各个开关的开闸、合闸状态为：第一机械开关QF1、第二机械开关KM1、第一电力电子开关K1分闸，第三机械开关QF2合闸，第四机械开关KM2合闸，第二电力电子开关K2分闸。

在控制阶段S6后，自动转换开关M完全完成电源自动转换。

对比自动转换前各个开关的合闸、分闸状态与自动转换完成后各个开关的合闸、分闸状态可以发现，各个开关的合闸、分闸状态相对称。具体的，在正常使用第一电源时，第一机械开关QF1和第二机械开关KM1合闸，其余开关分闸，在正常使用第二电源时，第三机械开关QF2和第四机械开关KM2合闸，其余开关分闸。因此，在需要将第二电源自动转换到第一电源时，其过程类似于上述从第一电源转换到第二电源的过程，仅需对应地变化相应开关即可。当然，如前所述，在自动转换开始前第二机械开关KM1也可以处于分闸状态，在控制阶段S6中还可以控制第四机械开关KM2分闸。

在根据本实用新型的实施例的自动转换开关中，在正常工作时通过具有机械开关的承载支路承载工作电流，承载功耗小，而在转换过程中可以通过电力电子开关进行灭弧，从而灭弧速度快，转换速度快。此外，在每条电流支路中均连接有机械开关，借助其物理断开，不仅提供明显的断开点指示相应电流支路的断开，实现了可视化监测、提高了检修安全性，而且提供可靠的电流隔断，避免了例如电力电子开关由于被击穿而导致灭弧支路在被控制断开的情况下仍能够接通的风险，提高了自动转换开关的可靠性。

在本实用新型的实施例中，第一机械开关QF1和/或第二机械开关QF2可以采用能够实现快速的分闸和合闸的机械开关，例如，分闸时间小于5ms，例如1.5-5ms，以及/或者合闸时间小于10ms，例如3-10ms。第一机械开关QF1和/或第二机械开关QF2可以例如是断路器。

例如，可以借助快速电磁驱动结构实现第一机械开关QF1的快速的分闸和合闸。在本实用新型的实施例中，可以使用磁导率远高于纯铁等一般导磁材料的导磁材料，从而在瞬间电流的激励下瞬间产生强大的电磁力以实现第一机械开关QF1的快速的分闸和合闸。

例如，快速电磁驱动结构可以为电磁吸力驱动机构，电磁力为电磁吸力，瞬间驱动电流位于10-1000A的范围内。

再例如，快速电磁驱动结构可以为电磁斥力驱动机构，电磁力为电磁斥力，瞬间驱动电流位于1000-10000A的范围内。

使用者可以根据需要，例如希望尽可能快的驱动速度或希望在驱动速度和第一机械开关QF1的使用寿命之间取得平衡，来选择瞬间驱动电流的大小。

在本实用新型的实施例中，第一电力电子开关K1和/或第二电力电子开关K2可以是任意合适的电力电子开关，例如其可以包括绝缘栅双极型晶体管IGBT、可控硅整流器等。

可选地，根据本实用新型的实施例的第二机械开关KM1和/或第四机械开关KM2可以具有过流保护装置，例如熔断器，从而在由于相应的第一电力电子开关K1和/或第二电力电子开关K2出现过流故障时及时断开，避免将例如短路故障扩大到所使用的电源的其他用电负载上。

如上所述，本实用新型的实施例可以实现较快速的电源转换。图5示出了根据本实用新型的实施例的自动转换开关的各自动转换阶段的示意性时长图。在图5中示出了以ms为单位的时间轴线和不同的时间段。以下是各个时间段的说明：

t1：控制器C判断需要从第一电源P1转换到第二电源P2的时间

t2：第一电力电子开关K1合闸以及第一机械开关QF1分闸执行时间

t3：第一灭弧支路H1的灭弧时间

t4：第一电力电子开关K1分闸执行时间

t5：第二电力电子开关K2合闸执行时间

t6：第二机械开关QF2合闸执行时间

t7：第二电力电子开关K2分闸执行时间

在所示出的示例中，t1为3ms，t2为3.5ms，t3为2ms，t4为0.2ms，t5为0.2ms，t6为3.5ms，t7为0.2ms。

经过t1至t7，根据本实用新型的实施例的自动转换开关实现了从判断需要进行电源转换到工作电源从第一电源完全转换到第二电源的全部自动转换过程，自动转换时间可以仅为12.6ms，远低于现有技术中的机械开关的自动转换时间。

本实用新型的各种示例实施例可以在硬件或专用电路、软件、固件、逻辑，或其任何组合中实施。某些方面可以在硬件中实施，而其他方面可以在可以由控制器、微处理器或其他计算设备执行的现有固件或软件中实施。当本实用新型的实施例的各方面被图示或描述为框图、流程图或使用某些其他图形表示时，将理解此处描述的方框、装置、系统、技术或方法可以作为非限制性的示例在硬件、软件、固件、专用电路或逻辑、通用硬件或控制器或其他计算设备，或其某些组合中实施。

在上面详细描述的本实用新型的示例实施例仅仅是说明性的，而不是限制性的。本领域技术人员应该理解，在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下，可对这些实施例或其特征进行各种修改和组合，这样的修改应落入本实用新型的范围内。

Claims (7)

1.一种自动转换开关，其特征在于，所述自动转换开关包括：

第一承载支路，连接在第一电源与用电负载之间，用于承载所述用电负载对所述第一电源的消耗电流，所述第一承载支路中连接有第一机械开关用于接通和断开所述第一承载支路；

第一灭弧支路，连接在所述第一电源与所述用电负载之间，与所述第一承载支路并联，用于在所述第一机械开关被断开时进行灭弧，所述第一灭弧支路中串联连接有第二机械开关和第一电力电子开关；

第二承载支路，连接在第二电源与用电负载之间，用于承载所述用电负载对所述第二电源的消耗电流，所述第二承载支路中连接有第三机械开关用于接通和断开所述第二承载支路；

第二灭弧支路，连接在所述第二电源与所述用电负载之间，与所述第二承载支路并联，用于在所述第三机械开关被断开时进行灭弧，所述第二灭弧支路中串联连接有第四机械开关和第二电力电子开关；以及

控制器，用于控制所述第一机械开关、所述第二机械开关、所述第一电力电子开关、所述第三机械开关、所述第四机械开关和所述第二电力电子开关的合闸和分闸。

2.根据权利要求1所述的自动转换开关，其特征在于，所述第一机械开关和/或所述第三机械开关的分闸时间小于5ms。

3.根据权利要求1所述的自动转换开关，其特征在于，所述第一机械开关和/或所述第三机械开关的合闸时间小于10ms。

4.根据权利要求2或3所述的自动转换开关，其特征在于，所述第一机械开关和/或所述第三机械开关的合闸和分闸借助电磁吸力驱动机构，瞬间驱动电流位于10-1000A的范围内。

5.根据权利要求2或3所述的自动转换开关，其特征在于，所述第一机械开关和/或所述第三机械开关的合闸和分闸借助电磁斥力驱动机构，瞬间驱动电流位于1000-10000A的范围内。

6.根据权利要求1所述的自动转换开关，其特征在于，所述第一电力电子开关和/或所述第二电力电子开关包括绝缘栅双极型晶体管IGBT和/或可控硅整流器SCR。

7.根据权利要求1所述的自动转换开关，其特征在于，所述第二机械开关和所述第四机械开关具有过流保护装置。

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