[发明专利]一种双电源切换装置及其控制方法

说明书

本发明涉及一种双电源切换装置及其控制方法，可选择自动、手动和应急其中一种工作模式工作。自动模式下，主电失电转换采用相位同步判断或分相投入控制策略，确保转换冲击电流不大于三相异步电动机或三相永磁同步电动机直接启动电流，不会对电机造成伤害，转换时间不超过10ms,实现了快速自动转换。手动工作模式可以允许操作人员设定主电或者备电其中一路供电，强制转换采取同步转换，几乎无冲击电流。当装置电子元器件发生故障时，装置可工作在应急工作模式，可以通过机械转换开关为负载供电，提高负载供电的连续性。本发明为三相异步电动机、三相永磁同步电动机提供主备电快速转换，转换过程中冲击电流小于电动机直接起动电流，切换时间控制在10ms以内。

技术领域

本发明涉及一种电力供电技术，特别涉及一种三相异步电动机、三相永磁同步电动机用双电源快速转换装置及其控制方法。

背景技术

在重要电动机拖动控制系统中,用电负荷常配置两个电源,即主用电源和备用电源。基于某种原因,如主用电源故障,需要快速切换至备用电源并维持供电, 修复后再切换到主用电源,以保证负载不停电运行,提高供电的可靠性。因此需要双电源快速转换装置来实现这一功能。

三相异步电动机、三相永磁同步电动机在供电断电后，转子由于惯性继续旋转，会在定子上感应出电压(常称作为残压)，在短时间断电后再重新投入电源，往往会带来较大的电流与转矩的冲击。根据断电时间和负载条件的不同，重投入所产生的过渡过程也不同，分为以下3种情况：1)若断电时间极短，电动机定子残压的大小和相位与电源电压相差不大，则再投入基本没有冲击电流； 2)如果断电时间较长且转速已大幅度下降时投入电源，无论有无残压的影响，电动机都需要经历一个涌流持续数秒的机电动态过程，才能恢复到正常工作状态；3)对于转动惯量较大的情况，电动机反电势可能与备电相位相反，如果将三相电源同时投入的话，会产生较大的瞬态冲击电流，可达直接启动电流的2 倍，对电机伤害较大。

为减小电流和转矩的冲击，限制切换冲击电流，学者们提出了延时投入控制策略和分相软投入控制策略。延时投入策略为在电动机转子转速大幅下降后，再投入备用电源，相当于电动机再次启动，但转换时间太长，电机转矩下降过多，影响电机机械负载的性能。分相软投入控制策略先投入2相电，然后再投入第3相电，然后再2相供电，再3相供电，循环5次后完成转换。此控制策略需要根据电机参数计算得出两相最佳晶闸管触发角和第三相最佳晶闸管触发角，可以抑制冲击电流，但严重依赖电机的本体参数，推广应用多有不便，且转换时间达到100ms,转换时间过长，不能应用在对转换时间要求高的场合。

发明内容

针对电机断电电源切换时存在电流和转矩的冲击及其切换时间长的问题，提出了一种双电源切换装置及其控制方法，为三相异步电动机、三相永磁同步电动机提供一种双电源快速转换装置，实现主用电源、备用电源双电源二选一供电。当主用电源断电时，装置快速切换到备用电源供电，切换时间小于10ms, 切换冲击电流不大于三相异步电动机、三相永磁同步电动机直接启动电流，不会对电机造成伤害。

本发明的技术方案为：一种双电源切换装置，主用三相交流电源、备用三相交流电源双电源二选一为负载三相交流异步电动机或三相永磁同步电动机供电，双电源切换装置包括第一切换单元、第二切换单元、机械转换开关和控制单元；

第一切换单元、第二切换单元的一端分别与主用三相交流电源、备用三相交流电源三相输出连接，第一切换单元、第二切换单元另一端接公共输出A3、B3、 C3三相；

机械转换开关为三位置转换开关，分为S0、S1、S2位置，选择其中一个位置，对应触点与输出端相通，其余位置的触点不导通；

机械转换开关SO位置三个触点端连接公共输出A3、B3、C3三相上，机械转换开关S1位置三个触点端分别连接主用三相交流电源的三相输出端，机械转换开关S2位置三个触点端连接备用三相交流电源的三相输出端，机械转换开关SO、 S1、S2位置的三个输出端均连接负载三相交流异步电动机或三相永磁同步电动机；