具体实施方式

现在参考附图，并且特别是图1，示出了用于静态转换开关10的电路图。如图所示，静态转换开关10被供应有第一电源12和第二电源14。静态转换开关10的输出被连接到负载16(诸如数据中心)。电源12、14之间的切换通过使用第一主开关22和第二主开关24的对应的集合18、20来实现。优选地，主开关22、24是晶闸管或栅极可关断晶闸管(GTO)。主开关22、24彼此反并联布置，使得当AC功率从电源12、14向开关22、24供应并且主开关22、24接通时，AC功率的正极性半周期由第一主开关22传导，AC功率的负极性半周期由第二主开关24传导。

主开关22、24通过向第一主开关22和第二主开关24的栅极26供应第一栅极26信号而接通以传导电功率。一旦接通，主开关22、24中的每个主开关通常继续传导电功率，即使在第一栅极26信号不再被供应给开关22、24的栅极26之后。为了关断主开关22、24以阻止主开关22、24中的每个主开关传导电功率，跨主开关22、24被施加的电压可以被反转。当电源12、14是AC电源时，适用于关断主开关22、24的电压反转在AC电源的每半个周期发生。例如，如果主开关22、24通过栅极26信号接通(并且栅极26信号立刻被移除)，则正极性第一半周期将通过第一主开关22传导。然后，当AC周期到达过零时，第一主开关22将由于极性反转而关断。负极性第二半周期然后通过第二主开关24传导。一旦AC周期再次达到过零，第二主开关24由于极性反转而关断。

为了防止主开关22、24在AC电源的每个过零处自然关断，在需要来自电源12、14的电功率的时间期间，恒定或恒定脉冲的第一栅极26信号可以被供应给主开关22、24的一个集合18、20的栅极26，电源12、14被连接到开关22、24的集合18、20。因此，当不再需要来自第一电源12的电功率时，从主开关22、24的第一集合18移除第一栅极26信号，并且将第一栅极26信号施加到主开关22、24的第二集合20。因此，第一集合18中的主开关22、24在接下来的两个AC半周期期间自然关断，并且第二集合20中的主开关22、24接通以将电功率从第二电源14传导到负载16。

为了确定何时在电源12、14之间切换，可以提供第一检测器28、30以监测第一电源12和第二电源14的电气性能。因此，当用于第一电源12的第一检测器28感测到第一电源12中的性能恶化时，通过移除第一栅极26信号来关断主开关22、24的第一集合18，并且接通主开关22、24的第二集合20以从第二电源14供电。因为需要一次仅从一个电源12、14向负载16供电，因此可能需要等待接通主开关22、24的第二集合20，直到第一电源12的AC功率过零一次或两次，以确保第一集合18中的两个开关22、24都已关断。因此，切换时间可能需要半个或一个完整的AC周期。应该理解的是，在电源12、14具有多相的情况下，每个电源12、14的每相将由主开关22、24的集合18、20控制。因此，当三相功率与两个电源12、14一起使用时，将使用主开关22、24的总共六个集合18、20。

转到图2，电路图被示出用于在AC极性反转将另外在栅极26信号停止后关断开关22、24之前反转跨主开关22、24中的至少一个主开关的电压。因此，开关22、24可以在不需要等待AC功率到达过零的情况下快速关断。如图所示，该电路提供有至少一个电容器32、34和电感器36。电容器32、34和电感器36与第一主开关22和第二主开关24平行布置。还提供第一谐振开关38和第二谐振开关40，第一谐振开关38和第二谐振开关40与电容器32、34和电感器36串联布置并且与主开关22、24并联布置。

当需要关断主开关22、24时，如上所述从主开关22、24的栅极26移除第一栅极26信号。第二栅极42信号然后也被供应给谐振开关38、40中的至少一个谐振开关的栅极42，以在AC极性改变将自然关断传导主开关22、24之前，跨传导主开关22、24施加反转电压以关断传导主开关22、24。例如，如果AC电源12在需要关断主开关22、24时供应正极性半周期，则第一主开关22将在第一栅极26信号被移除时向负载16传导电功率。因为电压相对于第二主开关24反转，因此第二主开关24将在第一栅极26信号被移除时不导通，并且一旦AC周期再次反转，则第二主开关24将保持关断，因为第一栅极26信号已被移除。因此，不需要额外的步骤来关断第二主开关24。

继续该示例，当第二栅极42信号被供应给第一谐振开关38时，第一电容器32中的电荷被释放，并且谐振频率在第一电容器32与电感器36之间生成。谐振频率远高于AC电源12的频率，并且导致跨第一主开关22的电压反转，以在AC电源12将通过过零而关断第一主开关22本身之前，关断第一主开关22。优选地，提供第二检测器44以监测被供应给主开关22、24的电源12的极性。因此，如果极性为正，则第二栅极42信号将被供应给第一谐振开关38以关断第一主开关22，并且如果极性为负，则第二栅极42信号将被供应给第二谐振开关40以关断第二主开关24。可以组合第一检测器28、30和第二检测器44。

尽管由于主开关22、24的性能需求，在静态转换开关10中优选晶闸管或GTO用于主开关22、24。谐振开关38、40可能不需要满足相同的性能需求，因为谐振开关38、40仅间歇地使用。因此，谐振开关38、40可以是晶闸管、栅极可关断晶闸管(GTO)、绝缘栅极双极型晶体管(IGBT)、或金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。谐振开关38、40的额定容量也可能低于主开关22、24。

优选地，电源供应器46、48被连接到电容器32、34以对电容器32、34预充电并在之后提供维护充电。如图2中所示，其中使用两个电容器32、34，其中一个电容器与谐振开关38、40中的每个谐振开关串联，则可能需要有两个电源供电器46、48，其中每个电源被连接到电容器32、34中的一个电容器。因为电容器32、34中的每个电容器用于关断不同的主开关22、24，因此可以向电容器32、34中的每个电容器施加相反的电荷以提供关断主开关22、24中的每个主开关所需的适当的电压反转。也可以将电源供应器46、48与两个DC输出进行组合。

电阻器50也可以与电容器32、34和电感器36并联布置。优选地，电阻器50是金属氧化物变阻器50。在主开关22、24被对应的谐振开关38、40、电容器32、34和电感器36关断之后，电阻器50通过吸收谐振电流来降低电路上的负载。

转到图3和图4，示出了谐振开关38、40关断主开关22、24中的一个主开关的图。图3示出了事件的较长的时间框架，而图4放大了实际的切换事件。如图所示，通过主开关22、24的电流52遵循AC周期。在该示例中，决定在大约AC周期的峰值处关断主开关22、24。因此，在没有谐振开关38、40电路提前关断主开关22、24的情况下，由于AC周期反转大约为两倍长，因此主开关22、24将不会自然关断。如进一步所示，当谐振开关38、40被接通时，谐振电流54被释放，这导致跨主开关22、24的电压58中的突然反转56。如上所述，这使得主开关22、24关断并停止传导电功率。这在图3和图4中可以看出，其中主开关电流52突然下降60至零。当变阻器电流64增加时，谐振电流54在通过变阻器50耗散62之前持续相对较短的时间。在主开关22、24关断后，跨开关22、24出现临时电压尖峰66。此后，跨开关22、24的电压58遵循68电源12的AC周期。

转到图5，也可以在电路中使用单个电容器70，而不是如图2中使用两个电容器32、34。在这种情况下，将使用单个电源供应器72对电容器70充电。可能需要电源供应器72来改变与电源12的极性相对应的电容器70的电荷。

图6和图7是表示图5的谐振开关38、40关断主开关22、24的图。当谐振开关38、40被接通时，主开关电流52和谐振电流54中可能出现初始尖峰74、76。此后，谐振电流54使得跨主开关22、24的电压反转56关断主开关22、24。随着通过变阻器50的电流64增加，谐振电流54通过变阻器50耗散。在主开关22、24被关断之后，跨主开关22、24出现临时电压尖峰66。此后，跨开关22、24的电压5遵循68电源12的AC周期。

尽管已经描述了本发明的优选实施例，但是应该理解的是，本发明不局限于此，并且可以在不背离本发明的情况下进行修改。尽管本文所描述的每个实施例可以仅参考某些特征，并且可以不具体参考关于其他实施例所描述的每个特征，但是应该认识到，本文所描述的特征是可互换的，除非另外描述，即使在没有参考具体特征的情况下也是如此。还应该理解的是，上述优点不一定是本发明的唯一优点，并且不一定期望通过本发明的每个实施例来实现所有所描述的优点。本发明的范围由所附权利要求限定，并且在权利要求的含义范围内的所有设备和方法，无论是字面上的还是等效的，都旨在被包含在其中。