随着我国高新技术产业的发展,一些重要负荷对电能质量的要求越来越严苛,负载设备的失电或不良的操作暂态过程都有可能造成重大经济损失,甚至危胁生产生活安全。目前主流的解决方案是配置后备电源或采用多电源供电,电源间的不间断切换是实现这一方案的关键,其技术目标为缩短重要负荷的失电时间,同时抑制操作过程引起的过电压、涌流等现象。本研究以多电源供电的电力机车为主要应用背景,提出不间断供电系统的柔性切换策略,在硬件实现方面提出在普通真空开关回路中引入电力电子器件,由二者分工合作完成多电源柔性切换的技术路线。在对国内外牵引供电系统及普通三相输电系统双电源切换研究成果分析的基础上,以电力牵引多电源供电为基本场景,本文提出基于不间断换相策略的柔性切换方案,提出缩短供电死区时间小于1/4工频周期（5 ms）,保证下级设备连续供电的目标,并有效抑制投切暂态过电压和励磁涌流。提出了该策略的实施方案:由电力电子单元（Power Electronics Unit,PEU）和真空开关（Vacuum Switch,VS）构成混合式开关;后者的机械断口可保证系统的可靠操作,防止电力电子单元的误触发、击穿短路等故障引发的问题;同时机械触头承担稳态通流的任务,可有效避免电力电子设备长期通流的热耗散问题。电力电子单元可实现开关整体目标相位的精准投切,执行不间断换相策略,为机械开关提供充足的动作时间窗口,有效地完成相控和柔性切换。作为不间断供电系统的多电源柔性切换理论研究,结合单相双电源切换的典型应用,本文提出电力机车不断电自动过分相的实用拓扑结构,并制定各类分相区、不同行驶方向的柔性切换策略;分析具有非对称结构的混合式开关系统各个单元的理想目标相位点,并充分利用机车主变压器饱和特性、机械开关分/合闸特性,为机械开关的合闸提供实际可行的关合窗口。结合负载运行状态分析、真空开关燃弧及关合预击穿特性对切换过程的影响和修正作用,论证故障状态下的动作时序和系统可靠性。建立机车-开关-牵引电网耦合仿真模型,根据实际系统参数,模拟不同分相区、不同负载、不同相位下的相控切换过程,讨论电力电子辅助回路的影响,理论上证明柔性自动过分相切换开关系统及策略的有效性。为实现不间断供电系统的多电源柔性切换的实验描述,结合仿真模型设计了柔性切换试验平台。为避免电力机车的开关系统在纬度跨度大、昼夜温差大的地区部署带来的分散性问题,设计位移-电流双闭环选相控制器,稳定合闸时间;研发基于柔性切换策略及闭环控制算法的嵌入式硬件系统,搭建实验设备并合理设计实验参数。对正/反向行驶的电力机车进行两供电臂柔性切换实验,对比仿真与实验结果,证明过电压及涌流得到有效抑制,供电死区时间缩短到小于5 ms。此外,这一试验平台还可以验证额定工况下真空开关和电力电子单元IGBT的开断性能。为进一步完善多电源柔性切换策略、扩大应用领域,在单相不间断供电系统的研究基础上,本文把柔性换相策略应用到数据中心的三相主-备电源切换方案中,设计三相混合式柔性转换开关的拓扑结构,分析主电源失压、欠压或过压情况下的切换策略,并对轻载和重载情况下的切换过程进行仿真分析。真空开关和其并联支路间的电流转移是混合式开关成功操作的技术关键;通过对电流转移过程的理论分析,以及用大容量电流源试验平台进行等效转移实验,得出了为保证电流转移能够顺利完成所需要的极限时间,进一步完善了基于混合式开关的多电源柔性相控切换理论。