CIT异步无间断静态切换开关系统及其控制方法.pdf

本发明公开了一种CIT异步无间断静态切换开关系统及其控制方法，通过微处理器的输入端接收外部切换命令并且连接信号变换电路的输出端，微处理器的输出端分别与市电输出电路切换开关的输入端和逆变器输出电路切换开关的输入端连接，市电输出电路切换开关的输出端与逆变器输出电路切换开关的输出端连接在一起，并通过电流传感器输出到外部负载，当微处理器获得将逆变器输出切换至市电输出的切换指令时，微处理器根据电阻R输出的电流判断输出电流方向，控制切换，可确保逆变器输出电压与市电电压任意相位差情况下进行切换，而不产生短路电流，以致负载器件发生损坏，从而实现逆变器输出电压和市电电压在任意相位差的无间断可靠切换。

权利要求书1.  一种CIT异步无间断静态切换开关系统，其特征在于，包括电流传感器(5)、信号变换电路(9)、微处理器(6)、第一切换控制驱动电路(7)、第二切换控制驱动电路(8)、市电输出电路切换开关(3)、逆变器输出电路切换开关(4)，微处理器(6)的输入端接收外部切换命令并且连接信号变换电路(9)的输出端，微处理器(6)的输出端分别与市电输出电路切换开关(3)的输入端和逆变器输出电路切换开关(4)的输入端连接，市电输出电路切换开关(3)的输出端与逆变器输出电路切换开关(4)的输出端连接在一起，并通过电流传感器(5)输出到外部负载；市电输出电路切换开关(3)包括反并联连接的第一单向可控硅开关CR1和第二单向可控硅开关CR2，逆变器输出电路切换开关(4)包括反并联连接的第三单向可控硅开关CR3和第四单向可控硅开关CR4；第一切换控制驱动电路(7)包括第一驱动控制器DR1和第二驱动控制器DR2，并且第二切换控制驱动电路(8)包括第三驱动控制器DR3和第四驱动控制器DR4，第一驱动控制器DR1连接在微处理器(6)和第一单向可控硅开关CR1的输入端之间，第二驱动控制器DR2连接在微处理器(6)和第二单向可控硅开关CR2的输入端之间，第三驱动控制器DR3连接在微处理器(6)和第三单向可控硅开关CR3的输入端之间，第四驱动控制器DR4连接在微处理器(6)和第四单向可控硅开关CR4的输入端之间；电流传感器(5)包括初级线圈、输出线圈和跨接线圈(51)，跨接线圈(51)的输出端跨接到外部负载L的输出端，在跨接线圈(51)的输出端和外部负载L的输出端之间串联有电阻R，电阻R的输出端连接信号变换电路(9)的输入端。2.  一种根据权利要求1所述的CIT异步无间断静态切换开关系统的控制方 法，其特征在于，包括：当微处理器(6)获得将逆变器输出切换至市电输出的切换指令时，微处理器(6)根据电阻R输出的电流判断输出电流方向，当输出电流为正向时，微处理器(6)输出指令：CR1导通、CR2关断，待正向输出电流过零点时，输出指令：CR1、CR2、CR3、CR4全部导通；当输出电流为负向时，输出指令：CR3导通、CR4关断，待负向电流过零点时，输出指令：CR1、CR2、CR3、CR4全部导通；当微处理器(6)获得将市电输出切换至逆变器输出的切换指令时，微处理器(6)根据电阻R输出的电流判断输出电流的方向，当输出电流为正向时，输出指令：CR2导通、CR1关断，待正向输出电流过零点时，输出指令：CR1、CR2、CR3、CR4全部导通；当输出电流为负向时，输出指令：CR4导通、CR3关断，待负向电流过零点时，输出指令：CR1、CR2、CR3、CR4全部导通。

说明书CIT异步无间断静态切换开关系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及CIT无间断静态切换领域，尤其涉及一种CIT异步无间断静态切换开关系统及其控制方法。 
背景技术
UPS装置有三个基本部分组成，即整流器、逆变器、切换开关。现代UPS装置的切换开关，采用双向可控硅构成，在线式UPS装置的切换开关，正常情况下，逆变器输出回路的开关总是接通而市电侧的开关是断开的，当逆变器故障时，市电侧的开关立即接通，而逆变器输出回路的开关则等到电流过零时自然关断。这种方式只有在逆变器输出电压与市电相位同步并且电压值相同情况下，切换开关才能正常工作，当逆变器输出电压与市电电压相差时，切换过程中，就会有短路电流流过切换开关，当逆变器输出电压与市电电压的相位不相同时，这个短路电流可能达到器件无法承受进而损坏。 
由上述可知，采用双向可控硅的切换开关，无法解决切换时的短路电流和器件损坏的问题，因而无法确保系统的可靠性，因此，有关UPS装置切换开关控制显然有待进一步改进，以谋求可行的解决方案。 
发明内容
为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种CIT异步无间断静态切换开关系统及其控制方法。 
本发明提出的一种CIT异步无间断静态切换开关系统，包括电流传感器、信号变换电路、微处理器、切换控制驱动电路、市电输出电路切换开关、逆变器输出电路切换开关，微处理器的输入端接收外部切换命令并且连接信号变换 电路的输出端，微处理器的输出端分别与市电输出电路切换开关的输入端和逆变器输出电路切换开关的输入端连接，市电输出电路切换开关的输出端与逆变器输出电路切换开关的输出端连接在一起，并通过电流传感器输出到外部负载； 
市电输出电路切换开关包括反并联连接的第一单向可控硅开关CR1和第二单向可控硅开关CR2，逆变器输出电路切换开关包括反并联连接的第三单向可控硅开关CR3和第四单向可控硅开关CR4； 
切换控制驱动电路包括第一驱动控制器、第二驱动控制器、第三驱动控制器、和第四驱动控制器，第一驱动控制器连接在微处理器和第一单向可控硅开关CR1的输入端之间，第二驱动控制器连接在微处理器和第二单向可控硅开关CR2的输入端之间，第三驱动控制器连接在微处理器和第三单向可控硅开关CR3的输入端之间，第四驱动控制器连接在微处理器和第四单向可控硅开关CR4的输入端之间； 
电流传感器包括初级线圈、输出线圈和跨接线圈，所述跨接线圈的输出端跨接到所述外部负载的输出端，在所述跨接线圈的输出端和外部负载的输出端之间串联有电阻R，串联电阻R的输出端连接信号变换电路的输入端。 
本发明还提出一种CIT异步无间断静态切换开关系统的控制方法，包括： 
当微处理器获得将逆变器输出切换至市电输出的切换指令时，微处理器根据电阻R输出的电流判断输出电流方向，当输出电流为正向时，微处理器输出指令：CR1导通、CR2关断，待正向输出电流过零点时，输出指令：CR1、CR2、CR3、CR4全部导通；当输出电流为负向时，输出指令：CR3导通、CR4关断，待负向电流过零点时，输出指令：CR1、CR2、CR3、CR4全部导通； 
当微处理器获得将市电输出切换至逆变器输出的切换指令时，微处理器根据电阻R输出的电流判断输出电流的方向，当输出电流为正向时，输出指令： CR2导通、CR1关断，待正向输出电流过零点时，输出指令：CR1、CR2、CR3、CR4全部导通；当输出电流为负向时，输出指令：CR4导通、CR3关断，待负向电流过零点时，输出指令：CR1、CR2、CR3、CR4全部导通。 
本发明中，所提出的一种CIT异步无间断静态切换开关系统及其控制方法，通过微处理器的输入端接收外部切换命令并且连接信号变换电路的输出端，微处理器的输出端分别与市电输出电路切换开关的输入端和逆变器输出电路切换开关的输入端连接，市电输出电路切换开关的输出端与逆变器输出电路切换开关的输出端连接在一起，并通过电流传感器输出到外部负载，当微处理器获得将逆变器输出切换至市电输出的切换指令时，微处理器根据电阻R输出的电流判断输出电流方向，控制切换，可确保逆变器输出电压与市电电压任意相位差情况下进行切换，而不产生短路电流，以致负载器件发生损坏，从而实现逆变器输出电压和市电电压在任意相位差的无间断可靠切换。 
附图说明
图1为本发明提出的一种CIT异步无间断静态切换开关系统示意图。 
图2为本发明提出的一种CIT异步无间断静态切换开关系统的控制示意图。 
图3为本发明提出的一种CIT异步无间断静态切换开关系统的控制流程图。 
具体实施方式
如图1和2所示，图1为本发明提出的一种CIT异步无间断静态切换开关系统示意图，图2为本发明提出的一种CIT异步无间断静态切换开关系统的控制示意图。 
参照图1和图2，本发明提出的一种CIT异步无间断静态切换开关系统，包括电流传感器5、信号变换电路9、微处理器6、第一切换控制驱动电路7、第二切换控制驱动电路8、市电输出电路切换开关3、逆变器输出电路切换开关4； 
微处理器6用于接收外部切换命令S和系统中的电流取样信号I，并且其输入端连接信号变换电路9的输出端，微处理器6的输出端分别与市电输出电路切换开关3的输入端和逆变器输出电路切换开关4的输入端连接，市电输出电路切换开关3的输出端与逆变器输出电路切换开关4的输出端连接在一起，并通过电流传感器5输出到外部负载； 
市电输出电路切换开关3用于接通或断开市电电源1，其包括反并联连接的第一单向可控硅开关CR1和第二单向可控硅开关CR2，逆变器输出电路切换开关4用于接通或断开逆变器电源2，其包括反并联连接的第三单向可控硅开关CR3和第四单向可控硅开关CR4； 
第一切换控制驱动电路7用于将微处理器6输出的控制信号转换为能够控制市电输出电路切换开关3的信号，其包括第一驱动控制器DR1和第二驱动控制器DR2，并且第二切换控制驱动电路8用于将微处理器6输出的控制信号转换为能够控制逆变器输出电路切换开关4的信号，其包括第三驱动控制器DR3和第四驱动控制器DR4，第一驱动控制器DR1连接在微处理器6和第一单向可控硅开关CR1的输入端之间，第二驱动控制器DR2连接在微处理器6和第二单向可控硅开关CR2的输入端之间，第三驱动控制器DR3连接在微处理器6和第三单向可控硅开关CR3的输入端之间，并且第四驱动控制器DR4连接在微处理器6和第四单向可控硅开关CR4的输入端之间； 
电流传感器5包括初级线圈、输出线圈和跨接线圈51，跨接线圈51的输出端跨接到外部负载L的输出端，在跨接线圈51的输出端和外部负载L的输出端之间串联有电阻R，电阻R的输出端连接信号变换电路9的输入端，将电流取样信号I输入到信号变换电路9；在跨接线圈51的输出端和外部负载L的输出端之间串联有电阻R的目的是防止当输出电流为0时，电流取样信号I消失， 造成微处理器6无法准确判断。 
在本实施例的CIT异步无间断静态切换开关系统正常使用中，第一单向可控硅开关CR1和第三单向可控硅开关CR3为断开状态，并且第二单向可控硅开关CR2和第四单向可控硅开关CR4为接通状态，逆变器电源2的正向输出电流通过第三单向可控硅开关CR3，而逆变器电源2的负向输出电流通过第四单向可控硅开关CR4，该输出电流的一部分通过电流传感器5输出到外部负载L，同时输出电流的另一部分通过电流传感器5的跨接线圈51生成电流取样信号I，该电流取样信号I经过信号变换电路9被转换为微处理器6可接收的数字信号。 
如图3所示，图3为本发明提出的一种CIT异步无间断静态切换开关系统的控制流程图。 
参照图3，本发明提出的CIT异步无间断静态切换开关系统的控制方法，包括： 
微处理器6获得将逆变器电源2输出切换至市电电源1输出的切换指令S时，微处理器6根据经信号变换电路9转换的电流取样信号I判断输出电流方向，当输出电流为正向时，微处理器6输出指令：CR1导通、CR3关断，从而控制第一驱动控制器DR1和第二驱动控制器DR2驱动CR1导通、CR2关断，待正向输出电流过零点时，输出指令：CR1、CR2、CR3、CR4全部导通，从而驱动CR1、CR2、CR3、CR4全部导通；当输出电流为负向时，微处理器6输出指令：CR3导通、CR4关断，从而控制第三驱动控制器DR3和第四驱动控制器DR4，驱动CR3导通、CR4关断，待负向电流过零点时，输出指令：CR1、CR2、CR3、CR4全部导通，从而驱动CR1、CR2、CR3、CR4全部导通； 
微处理器6获得将市电电源1输出切换至逆变器电源2输出的切换指令S，微处理器6根据经信号变换电路9转换的电流取样信号I判断输出电流方向，当 输出电流为正向时，微处理器6输出指令：输出指令：CR2导通、CR1关断，从而控制第二驱动控制器DR2和第一驱动控制器DR1驱动CR2导通、CR1关断，待正向输出电流过零点时，输出指令：CR1、CR2、CR3、CR4全部导通，从而驱动CR1、CR2、CR3、CR4全部导通；当输出电流为负向时，微处理器6输出指令：CR4导通、CR3关断，从而控制第四驱动控制器DR4和第三驱动控制器DR3，驱动CR4导通、CR3关断，待负向电流过零点时，输出指令：CR1、CR2、CR3、CR4全部导通，从而驱动CR1、CR2、CR3、CR4全部导通。 
其中，从微处理器6接到切换指令S，到首先接通待接通切换开关的一个单向可控硅开关的驱动信号的时间小于50微秒。 
在本实施例中，所提出的CIT异步无间断静态切换开关系统及其控制方法，通过微处理器6的输入端接收外部切换命令S并且连接信号变换电路9的输出端，微处理器6的输出端分别与市电输出电路切换开关3的输入端和逆变器输出电路切换开关4的输入端连接，市电输出电路切换开关3的输出端与逆变器输出电路切换开关4的输出端连接在一起，并通过电流传感器5输出到外部负载L，当微处理器6获得将逆变器电源2输出切换至市电电源1输出的切换指令时，微处理器6根据电阻R输出的电流判断输出电流方向，控制切换，可确保逆变器输出电压与市电电压任意相位差情况下进行切换，而不产生短路电流，以致外部负载器件发生损坏，从而实现逆变器输出电压和市电电压在任意相位差的无间断可靠切换。 
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。