不間斷供電系統（Uninterruptible Power System，UPS）的出現是為了適應信息社會的到來。為了對重要負載連續性供電，滿足高新技術產品和設備對供電質量提出的越來越嚴格的技術要求。應用模塊化并聯冗余技術的UPS系統進一步提高了對負載供電的可靠性，同時也擴大供電容量，是國內外研究的熱門技術。
一般的UPS因為都有逆變供電主回路和旁路供電回路兩條供電回路，所以對負載來說相當于有兩個電源。兩個上游的電源再可靠，只要轉換開關一出現故障，都可能造成負載斷電，由于這種開關的造價比較高，再加之其它技術因素，往往不能冗余并聯，專門作為一個模塊，有較高的可靠性要求。利用靜態轉換開關統一集中控制并聯系統的主-旁路切換功能，實現快速切換和系統保護等一系列控制功能，是比較理想的控制方案。
本文主要介紹模塊化并聯冗余UPS系統靜態轉換開關模塊的設計方案，模塊控制采用DSP實現。通過設計和完成一臺兩路（并聯系統輸出與旁路）220V單相輸入、10kVA/220V單相輸出的STS功能樣機，驗證了該方案的有效性。
1.并聯組合式切換開關結構
目前的靜態轉換開關大多是采用微處理器數字控制技術的，可以稱為數字型靜態轉換開關（Digital Static Transfer Switch，DSTS）。目前美國德州儀器（Texas Instruments，TI）公司的TMS320系列DSP已成為中大功率電力電子應用場合的主流控制芯片，它的突出特點是采用了先進的多總線并行結構和流水線的工作方式，從而極大地提高了系統的運行速度和數字信號的處理能力。本系統采用的是TMS320LF2407A作為主控DSP芯片。
從快速切換的角度出發，每個切換開關與UPS單機的靜態旁路開關結構可以完全一樣，采用一對可控硅背靠背連接或直接用三端雙向可控硅器件的可控硅型雙向開關結構。但為了增容需要而采用并聯冗余結構，在大功率輸出的情況下單用可控硅型STS損耗過大，發熱嚴重，惡劣條件下甚至會導致STS模塊的損壞。交流接觸器是繼電器型交流切換開關，可靠閉合后導通阻抗小、損耗小，是理想的交流電路連接方式，但是交流接觸器存在與繼電器型STS同樣的問題，切換速度較慢，不能實現快速切換。兩者并聯的結構是比較好的方案。
此外，在數字控制式STS中，用交流固態繼電器（SolidStateRelay，SSR）來替代雙向可控硅，可以實現方便的數字控制。SSR的結構可以看作是采用光耦隔離控制的雙向可控硅，直接使用數字信號就能驅動。
SSR切換速度快，便于控制，可直接與數控芯片的I/O口相接；交流接觸器雖然切換速度慢，但穩定運行時導通阻抗小、損耗小，利用中間繼電器驅動接觸器簡單可靠。采用交流接觸器與固態繼電器并聯組合式結構的STS，配合有效的切換邏輯控制，可實現STS的快速切換和正常情況下的低損耗運行。
2.同步切換邏輯
靜態轉換開關是一個獨立的模塊，通用程度高，但是單獨運作的結果就會造成模塊之間操作時序的不一致，如果控制命令出現沖突就會造成邏輯矛盾，嚴重情況下甚至會引起系統與負載的損壞，因此必須采用合理的切換邏輯來避免這類情況的發生。
并聯系統的輸出電壓與旁路電壓之間存在同步與不同步，非同步狀態下，兩電源電壓存在相位差或幅值差。非同步狀態出現時若發生切換動作會出現兩個問題：一是引起負載波形異常或供電的瞬時中斷；二是旁路電源與并聯系統電源之間產生了相當于短路狀態的瞬態沖擊電流。切換操作必須在瞬態電壓差很小的情況下執行。
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