随着机场、军事场所、医院、大型工业生产线等敏感性负载对供电的连续性可靠性的要求的提高,为了保证可靠供电,一般需要2路独立的供给电源,一路运行,一路作为备用。一旦运行的电源出现故障,需要马上将敏感负荷迅速切换到另一路备用的电源。此过程中,传统的机械式转换开关由于切换电源的速度较慢,往往会导致用电设备中途停机而造成损失,为此,必须制造更加快速的新型转换开关。本文在分析了转换开关国内外发展现状和趋势基础上,对转换开关的分类、应用方案、切换方式进行了详细的叙述。同时设计了一种基于机械与电子复合技术的快速转换开关,该转换开关本体由两个单元组成,一个转换开关单元内包含一个机械开关回路和一个固态开关回路,有效结合了机械式开关的静态特性和固态开关的快速动作特性。固态开关部分是由大功率IGBT控制的单相整流全桥实现的交流开关,机械开关部分则是基于电磁脉冲弹射技术的机械快速转换开关。根据复合式快速转换开关的特点和要求,设计了一种基于PLC的测控系统来提高转换开关的可靠性。本文在第二章提出了复合式快速转换开关总体结构的设计,制定了其转换流程。第三章介绍了机械开关部分的基本结构和工作原理,并对基于电磁弹射技术的操作机构的原理进行了详细分析和阐述,对机械式快速转换开关进行了测速实验,测得机械转换开关的切换时间约为17ms。第四章提出了固态开关部分的设计,介绍了固态开关部分的基本结构和特点,选定了IGBT的型号。对IGBT驱动电路进行了简述,选择光纤隔离为本系统信号隔离传输方式,选择北京落木源公司的TX-DF102作为IGBT驱动板,设计了独立的直流供电电源,用来供给IGBT驱动板及光电转换板使用。第五章设计了基于PLC的复合式快速转换开关测控系统,测控系统硬件部分主要包括:电源电压监测模块、负载电流监测模块、储能与驱动控制模块、PLC核心控制模块。对电源电压监测模块、负载电流监测模块、储能与驱动控制模块的基本构成、原理及功能进行了详细的阐述,设计了PLC的外部接线图。软件部分则根据复合式快速转换开关的设计要求,制定了控制策略,并依此编写了控制程序。最后制作了基于机械与电子复合技术的快速转换开关样机,并搭建实验电路,测试主电源一相断电后系统的反应。测试结果表明:系统工作稳定,能对主电源供电故障进行快速准确的判断,并在电源切换速度上相较机械式转换开关有了显著提升。从主电源发生供电故障到电源切换过程结束,时间约为10ms,完全能够满足敏感性负载对供电连续性的要求。