具有电子旁路的机架式自动转换开关的制作方法

背景技术：

1、自动转换开关（ats）是一种电气设备，其通过将电负载连接到两个电源之一来向一个或多个电负载供应电力。ats的主要目的是在电源之一无法供应电力的情况下，确保向电负载输送电力。在检测到与电负载连接的电源出现问题的情况下，ats无需操作员干预即可断开有问题的电源并将电负载连接到另一个电源。使用两个电源和一个ats会降低因电源故障而导致的向电负载输送电力的平均故障间隔时间（mtbf）。

2、ats可以包括传感器电路、功率切换电路、控制电路、操作员接口电路、以及可选地通信电路。传感器电路测量两个电源的电压，并由控制电路监测，控制电路监测每个电源的电能质量参数，比如电压水平和频率。如果电能质量参数超出操作员通过操作员接口和/或可选的通信电路所配置的可接受范围，则控制电路向功率切换电路发出信号，以将电负载从有问题的电源断开，并将电负载连接到另一个电源。这有助于使电路完成以下操作所花费的累计时间最小化：(1) 检测到电能质量超出可接受范围；(2) 将电负载从有问题的电源断开；以及 (3) 将电负载连接到另一个电源，从而避免因电源故障导致电负载工作失常。

3、ats的功率切换电路可以使用继电器或接触器。一些ats通常被称为静态转换开关，其功率切换电路使用半导体器件。一些ats通常被称为混合转换开关，其会将继电器或接触器与半导体器件并联使用作为功率切换电路。在本专利申请中，术语“自动转换开关”或“ats”的使用指代任何自动转换开关，无论其采用的功率切换电路的类型如何。

4、机架式ats是一种内置于机箱中的ats，该机箱可以安装在计算机服务器机架机柜内。机架式ats包含两个输入端口，用于连接电源；并且包含一个或多个输出端口，用于连接机架内的电负载，比如计算机、内存存储单元和联网设备。

5、如果机架式ats的电路内部发生故障或工作失常，修复过程可能需要执行耗时且复杂的程序，以将该机架式ats更换为正常运作的ats。更换程序通常需要：(1) 关闭两个电源；(2) 从机架式ats的输入端口和输出端口断开电源电缆和电负载电力电缆；(3) 从机架中取出包含故障ats的机架机箱；(4) 将更换的机架式ats装回机架中；(5) 将电力电缆重新连接到机架式ats的输入端口和输出端口；以及 (6) 开启两个电源。更换工作失常的设备所需的平均时间被称为“平均修复时间”（mttr）。非常期望减少mttr，因为这会减少电负载无电的时间。

6、有时，机架式ats会包括机电旁路，以减少更换工作失常的自动转换开关所需的复杂程序和mttr。带有机电旁路的机架式ats通常包括：(1) 机架安装式机箱，其包含两个输入端口、一个或多个输出端口、以及包括选择器开关和可选地比如继电器和接触器等电路的机电旁路；以及 (2) 可现场更换的ats模块。更换程序通常需要：(1) 将选择器开关旋转经过一系列步骤，使ats模块电气断开，并通过旁路将输出端口电气连接到输入端口之一；(2) 从机箱中取出工作失常的ats模块并插入更换模块；以及 (3) 将选择器开关旋转回其原始位置，以使更换后的ats模块能够控制由哪个输入端口为输出端口供电。

7、图1示出了根据现有实现方式的结合到机械旁路中的选择器开关100的示例。使用七位置（或七极）选择器开关来执行旁路。旁路操作按一系列步骤进行，以确保输出端口的供电不中断，并确保两个输入端口之间不会发生短路。短路可能同时损坏ats模块和机电旁路。旁路序列开始时，选择器开关处于自动位置104，允许ats模块确定由哪个输入端口为输出端口供电。旋转到位置103时，ats模块将输出端口连接到输入端口1，并且被阻止将输出端口切换到输入端口2。旋转到位置102时，输出端口通过ats模块和机电旁路两者连接到输入端口1。最后，旋转到位置101时，输出端口仅通过机电旁路连接到输入端口1，此时ats模块关闭并且可以被安全地取出并更换。

8、内置于机架机箱中的机电旁路存在尺寸、故障和操作员误差方面的问题。例如，具有所需极数和掷数并且安全额定值能够承载电源电压的选择器开关可能尺寸较大，这会导致机架机箱的高度达到两个或更多机架空间高度。期望最小化机架机箱的高度，以便为机架内的电负载分配更多机架空间。

9、若选择器开关或与旁路相关联的电路发生故障，则需要同样按照更换不包含旁路的工作失常的机架式ats所需的程序来拆除并更换机架机箱，这一程序既耗时又复杂。在更换程序期间，电负载无法获得电力。

10、操作选择器开关时必须加以注意。如果操作员误将选择器开关旋转到与故障电源相连的输入端口，电负载将失去电力。

技术实现思路

1.一种切换设备，包括：

2.如权利要求1所述的切换设备，其中，所述切换电路包括具有多个开关位置的旁路，并且其中，在移除所述自动转换开关模块时，所述切换电路能操作以确保无论所述开关位置如何，都从所述第一电源或所述第二电源中的一者向所述至少一个输出端口供应电力。

3.如权利要求1所述的切换设备，其中，所述切换电路包括自动转换开关微处理器以及与所述转换开关微处理器电气通信的旁路微处理器。

4.如权利要求3所述的切换设备，其中，所述自动转换开关微处理器和所述旁路微处理器能操作以彼此协作，从而在移除所述自动转换开关模块时，确保从所述第一电源或所述第二电源中的一者向所述至少一个输出端口供应电力。

5.如权利要求3所述的切换设备，其中，所述旁路微处理器能操作以监测所述自动转换开关模块的状态。

6.如权利要求3所述的切换设备，其中，所述旁路微处理器能操作以监测以下项：输入电力的可用性；向所述至少一个输出端口的输出电力供应，如果有的话；以及所述自动转换开关模块的状态。

7.如权利要求3所述的切换设备，其中，所述旁路微处理器能操作以接管并断开所述自动转换开关模块，从而阻止所述自动转换开关模块确定电力供应所来自的电源。

8.如权利要求1所述的切换设备，其中，所述旁路模块是电子旁路模块。

9.如权利要求8所述的切换设备，其中，所述电子旁路模块包括低电压、低功率三位置开关，所述三位置开关包括：

10.如权利要求8所述的切换设备，其中，所述电子旁路模块包括一个或多个功率继电器，电力从所述一个或多个功率继电器供应，所述功率继电器由低功率信号激活。

11.如权利要求1所述的切换设备，其中，所述机箱的尺寸被设计为适配1u机架空间。

12.如权利要求1所述的切换设备，其中，所述机箱是双隔室机箱，具有第一隔室和第二隔室，所述自动转换开关模块可移除地设置在所述第一隔室中，所述旁路模块可移除地设置在所述第二隔室中。

13.一种切换设备，包括：

14.一种机架安装式切换设备，包括：

15.如权利要求14所述的机架安装式切换设备，进一步包括旁路模块，所述旁路模块可移除地设置在所述第二隔室中。

16.如权利要求15所述的机架安装式切换设备，其中，所述旁路模块是电子旁路模块。

17.如权利要求14所述的机架安装式切换设备，其中，所述双隔室机箱的尺寸被设计为适配1u机架空间。

18.一种使用能够安装在电子设备机架中的公共机箱的电力供应方法，所述方法包括：

19.如权利要求18所述的电力供应方法，其中，在所述自动转换开关模块与所述多个电源中的所述至少一个断开时继续供应不间断电力进一步包括：

20.如权利要求19所述的电力供应方法，进一步包括将所述旁路模块置于第一状态，以断开所述自动转换开关模块并通过所述旁路模块从所述多个电源之一供应电力。

21.如权利要求20所述的电力供应方法，进一步包括将所述旁路模块置于第二状态，以使所述自动转换开关模块能够确定电力供应所来自的电源。