Τ3的集電極相連；電磁鐵L的另一端與全控型功率開關(guān)管Τ2的集電極和全控型功率開關(guān)管Τ4的發(fā)射極相連；控制單元分別與各全控型功率開關(guān)管的門級(jí)相連。
[0020]正常狀態(tài)下，控制單元控制全控型功率開關(guān)管Tl、Τ2、Τ3、Τ4的門級(jí)均為低電平，則所有全控型功率開關(guān)管全部關(guān)閉，此時(shí)電磁鐵不產(chǎn)生電磁力，雙電源開關(guān)不轉(zhuǎn)換；當(dāng)主電源發(fā)生故障或主電源恢復(fù)正常等情況出現(xiàn)，需要雙電源開關(guān)進(jìn)行電源轉(zhuǎn)換時(shí)，控制單元控制全控型功率開關(guān)管Τ1、Τ2 (或者功率開關(guān)管Τ3、Τ4)的門級(jí)為高電平，全控型功率開關(guān)管Tl與Τ2 (或者功率開關(guān)管Τ3、Τ4)開通，儲(chǔ)能電容C通過功率開關(guān)管Τ1、Τ2 (或者功率開關(guān)管Τ3、Τ4)對(duì)電磁鐵放電，電流迅速上升，電磁鐵迅速產(chǎn)生電磁力驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)中的觸頭快速斥開。短時(shí)間后，關(guān)閉功率開關(guān)管Τ1、Τ2 (或者功率開關(guān)管Τ3、Τ4)，電流通過儲(chǔ)能電容C與全控型功率開關(guān)管T3、T4 (或者功率開關(guān)管Τ1、Τ2)中的續(xù)流二極管續(xù)流，電磁鐵中的電流在儲(chǔ)能電容C的反向電勢(shì)及回路等效電阻消耗的作用下，迅速衰減到O，電磁鐵停止對(duì)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)中的驅(qū)動(dòng)，轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)中僅在慣性的作用下繼續(xù)運(yùn)動(dòng)。這樣即可通過開關(guān)管Τ1、Τ2(或者功率開關(guān)管Τ3、Τ4)的開通時(shí)間實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)換速度的精確控制，從而避免轉(zhuǎn)換速度不可控所導(dǎo)致的兩路電源短路風(fēng)險(xiǎn)。
[0021]所述全控型功率開關(guān)管可以采用IGBT或MOSFET。
[0022]由于本發(fā)明雙電源開關(guān)采用了橋式開關(guān)電路，因此可以采用成熟的PWM方法來對(duì)該雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)進(jìn)行更精確地控制，以下為兩種優(yōu)選的控制方法:
第一種優(yōu)選控制方法:在進(jìn)行電源轉(zhuǎn)換時(shí)，控制單元利用PWM方法對(duì)所述橋式開關(guān)電路進(jìn)行控制，從而控制所述電磁鐵所通過電流的大小，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)所述雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)換速度的控制?？筛鶕?jù)實(shí)際情況預(yù)先在控制單元中設(shè)定合適的PWM控制信號(hào)，不同的PWM控制信號(hào)對(duì)應(yīng)于電磁鐵不同大小的電磁力以及不同大小的開關(guān)轉(zhuǎn)換速度；當(dāng)進(jìn)行電源轉(zhuǎn)換時(shí)，控制單元向橋式開關(guān)電路輸入相應(yīng)的PWM控制信號(hào)，雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)即可按照該P(yáng)WM控制信號(hào)所對(duì)應(yīng)的速度進(jìn)行電源轉(zhuǎn)換。
[0023]特別的，在進(jìn)行雙電源轉(zhuǎn)換時(shí)，控制單元對(duì)橋式開關(guān)電路進(jìn)行控制，使得電磁鐵中的電流以最快速度增大(以圖2為例，即控制單元控制全控型功率開關(guān)管Τ1、Τ2的門級(jí)為高電平，全控型功率開關(guān)管Tl與Τ2開通，儲(chǔ)能電容C通過全控型功率開關(guān)管Τ1、Τ2對(duì)電磁鐵放電，電流迅速上升)，并在達(dá)到預(yù)設(shè)的時(shí)間T時(shí)，控制單元對(duì)開關(guān)電路進(jìn)行控制，使得電磁鐵中的電流以最快速度衰減(以圖2為例，即控制單元關(guān)閉全控型功率開關(guān)管Tl、Τ2，電流通過儲(chǔ)能電容C與續(xù)流二極管Dl、D2續(xù)流，電磁鐵中的電流在儲(chǔ)能電容C的反向電勢(shì)及回路等效電阻消耗的作用下，迅速衰減到O)。
[0024]第二種優(yōu)選控制方法:在非電源轉(zhuǎn)換時(shí)刻，控制單元使用預(yù)設(shè)的PWM控制信號(hào)對(duì)所述橋式開關(guān)電路進(jìn)行控制，使得通過所述電磁鐵的電流大于O但小于電磁鐵驅(qū)動(dòng)所述轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)動(dòng)作所需的最小電流。該控制方法實(shí)際上是對(duì)電磁鐵進(jìn)行了預(yù)勵(lì)磁，這樣，當(dāng)需要進(jìn)行電源轉(zhuǎn)換時(shí)，電磁鐵會(huì)快速產(chǎn)生所需的電磁力，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)快速動(dòng)作，從而提高電源轉(zhuǎn)換速度。
[0025]由于以上兩種控制方法分別作用于轉(zhuǎn)換時(shí)刻和非轉(zhuǎn)換時(shí)刻，因此兩者也可以結(jié)合使用。
[0026]圖4顯示了對(duì)本發(fā)明雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)進(jìn)行預(yù)勵(lì)磁控制的基本原理。如圖4所示，在非電源轉(zhuǎn)換時(shí)刻，控制單元以一定占空比的PWM方式控制橋式開關(guān)電路中功率開關(guān)管的開通和關(guān)斷，使得電磁鐵線圈中維持一定的電流11，從而產(chǎn)生電磁驅(qū)動(dòng)力，然而該電磁驅(qū)動(dòng)力并不足以使轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)進(jìn)行轉(zhuǎn)換動(dòng)作，亦即對(duì)電磁鐵進(jìn)行預(yù)勵(lì)磁。如在t2時(shí)刻需要雙電源開關(guān)進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)，控制單元控制半橋開關(guān)電路中的功率開關(guān)管Tl、T2開通，或者控制全橋開關(guān)電路中的功率開關(guān)管T1、T2開通，則此時(shí)電磁鐵中的電流可更快的上升到12以驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換；至〖3時(shí)，關(guān)閉功率開關(guān)管Τ1、Τ2，電流在反向電勢(shì)及回路總電阻的消耗下迅速衰減到0，觸頭僅在慣性的作用下繼續(xù)轉(zhuǎn)換。實(shí)際上，在t2?t3時(shí)段內(nèi)，也可采用第一種優(yōu)選控制方法，即按照對(duì)應(yīng)于某一轉(zhuǎn)換速度的預(yù)設(shè)PWM控制信號(hào)對(duì)橋式開關(guān)電路進(jìn)行控制。
[0027]上述控制方法所涉及的PWM技術(shù)為現(xiàn)有成熟技術(shù)，為簡(jiǎn)便起見，此處不再贅述其詳細(xì)內(nèi)容。
[0028]相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明既可以實(shí)現(xiàn)雙電源快速轉(zhuǎn)換，又能防止轉(zhuǎn)換速度不能精確控制而導(dǎo)致的兩路電源短路風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)還具有機(jī)械式開關(guān)所固有的使用壽命長(zhǎng)、制造成本低的優(yōu)點(diǎn)，具有較高的應(yīng)用價(jià)值。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)，包括轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)、用于驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)進(jìn)行電源轉(zhuǎn)換的驅(qū)動(dòng)單元，所述驅(qū)動(dòng)單元包括儲(chǔ)能電容、電磁鐵以及連接于儲(chǔ)能電容和電磁鐵之間的開關(guān)電路、用于對(duì)開關(guān)電路進(jìn)行控制的控制單元；其特征在于，所述開關(guān)電路為橋式開關(guān)電路。2.如權(quán)利要求1所述雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)，其特征在于，所述開關(guān)電路為半橋式開關(guān)電路，包括兩個(gè)全控型功率開關(guān)管:第一功率開關(guān)管、第二功率開關(guān)管，以及兩個(gè)續(xù)流二極管:第一續(xù)流二極管、第二續(xù)流二極管；所述儲(chǔ)能電容的正極與第一功率開關(guān)管的集電極和第二續(xù)流二極管的陰極相連，儲(chǔ)能電容的負(fù)極與第二功率開關(guān)管的發(fā)射極和第一續(xù)流二極管的陽(yáng)極相連，所述電磁鐵的一端與第一功率開關(guān)管的發(fā)射極和第一續(xù)流二極管的陰極相連，電磁鐵的另一端與第二功率開關(guān)管的集電極和第二續(xù)流二極管的陽(yáng)極相連，所述控制單元分別與第一功率開關(guān)管、第二功率開關(guān)管的門級(jí)相連。3.如權(quán)利要求1所述雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)，其特征在于，所述開關(guān)電路為全橋式開關(guān)電路，包括四個(gè)全控型功率開關(guān)管:第一?第四功率開關(guān)管；所述儲(chǔ)能電容的正極與第一功率開關(guān)管的集電極和第四功率開關(guān)管的集電極相連，儲(chǔ)能電容的負(fù)極與第二功率開關(guān)管的發(fā)射極和第三功率開關(guān)管的發(fā)射極相連，所述電磁鐵的一端與第一功率開關(guān)管的發(fā)射極和第三功率開關(guān)管的集電極相連，電磁鐵的另一端與第二功率開關(guān)管的集電極和第四功率開關(guān)管的發(fā)射極相連，所述控制單元與分別與第一?第四功率開關(guān)管的門級(jí)相連。4.如權(quán)利要求2或3所述雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)，其特征在于，所述全控型功率開關(guān)管為IGBT05.如權(quán)利要求2或3所述雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)，其特征在于，所述全控型功率開關(guān)管為MOSFETo6.如權(quán)利要求1?3任一項(xiàng)所述雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)的控制方法，其特征在于，在進(jìn)行電源轉(zhuǎn)換時(shí)，控制單元利用PWM方法對(duì)所述橋式開關(guān)電路進(jìn)行控制，從而控制所述電磁鐵所通過電流的大小，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)所述雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)換速度的控制。7.如權(quán)利要求6所述的所述雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)的控制方法，其特征在于，其控制方法為:在進(jìn)行雙電源轉(zhuǎn)換時(shí)，控制單元對(duì)橋式開關(guān)電路進(jìn)行控制，使得電磁鐵中的電流以最快速度增大，并在達(dá)到預(yù)設(shè)的時(shí)間T時(shí)，控制單元對(duì)開關(guān)電路進(jìn)行控制，使得電磁鐵中的電流以最快速度衰減。8.如權(quán)利要求1?3任一項(xiàng)所述雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)的控制方法，其特征在于，在非電源轉(zhuǎn)換時(shí)刻，控制單元使用預(yù)設(shè)的PWM控制信號(hào)對(duì)所述橋式開關(guān)電路進(jìn)行控制，使得通過所述電磁鐵的電流大于O但小于電磁鐵驅(qū)動(dòng)所述轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)動(dòng)作所需的最小電流。9.如權(quán)利要求1?3任一項(xiàng)所述雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)的控制方法，其特征在于，在非電源轉(zhuǎn)換時(shí)刻，控制單元使用預(yù)設(shè)的PWM控制信號(hào)對(duì)所述橋式開關(guān)電路進(jìn)行控制，使得通過所述電磁鐵的電流大于O但小于電磁鐵驅(qū)動(dòng)所述轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)動(dòng)作所需的最小電流；在進(jìn)行電源轉(zhuǎn)換時(shí)，控制單元利用PWM方法對(duì)所述橋式開關(guān)電路進(jìn)行控制，從而控制所述電磁鐵所通過電流的大小，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)所述雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)換速度的控制。10.一種雙電源供電裝置，包括如權(quán)利要求1?3任一項(xiàng)所述雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)。本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)所存在的無(wú)法精確控制電源轉(zhuǎn)換速度的問題，利用橋式開關(guān)電路為電磁鐵提供驅(qū)動(dòng)電流，當(dāng)橋式開關(guān)電路導(dǎo)通時(shí)，儲(chǔ)能電容通過電磁鐵放電，電流迅速上升產(chǎn)生電磁力驅(qū)動(dòng)雙電源開關(guān)快速轉(zhuǎn)換；當(dāng)橋式開關(guān)電路關(guān)斷后，電磁鐵中的電流在儲(chǔ)能電容C的反向電勢(shì)及回路等效電阻消耗的作用下，電磁力很快消失，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)換速度的精確控制。本發(fā)明還公開了所述雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)的控制方法及一種雙電源供電裝置。相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明既可以實(shí)現(xiàn)雙電源快速轉(zhuǎn)換，又能防止轉(zhuǎn)換速度不能精確控制而導(dǎo)致的兩路電源短路風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)還具有機(jī)械式開關(guān)所固有的使用壽命長(zhǎng)、制造成本低的優(yōu)點(diǎn)，具有較高的應(yīng)用價(jià)值。
【IPC分類】H02J9/04
【公開號(hào)】CN104935069
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510383258
【發(fā)明人】陳利東, 陳鴿, 王峰
【申請(qǐng)人】常熟開關(guān)制造有限公司(原常熟開關(guān)廠）
【公開日】2015年9月23日
【申請(qǐng)日】2015年7月3日