固態(tài)斷路器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及電器檢測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，公開了一種用于機(jī)電式接觸器和電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器電壽命試驗(yàn)的固態(tài)斷路器。它包括中心處理系統(tǒng)、電流采樣裝置、電壓采樣裝置、過壓保護(hù)裝置、電力電子器件組。本實(shí)用新型采用基于全控型電力電子器件的斷路器作為無觸點(diǎn)開關(guān)電器，替代了現(xiàn)用的接觸器與斷路器組合，使得關(guān)斷更加迅速、可靠。本實(shí)用新型具有過壓保護(hù)、選相關(guān)合、電壓調(diào)節(jié)的功能；避免了接觸器在分?jǐn)啻箅娏鲿r(shí)產(chǎn)生的電弧燒損，延長(zhǎng)了斷路器的使用壽命，克服了接觸器做陪試品而造成的陪試品損耗嚴(yán)重，對(duì)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境造成毒氣、噪聲污染等問題；由于本實(shí)用新型同時(shí)具有選相、調(diào)壓功能，取代了傳統(tǒng)試驗(yàn)回路的多個(gè)元件的組合，試驗(yàn)成本大為降低。
【專利說明】固態(tài)斷路器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及電器檢測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種用于機(jī)電式接觸器和電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器電壽命試驗(yàn)的固態(tài)斷路器。
【背景技術(shù)】
[0002]電器試驗(yàn)是對(duì)電器在正常工作和故障情況下所應(yīng)具備的各種性能的驗(yàn)證。機(jī)電式接觸器和電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器的電壽命(AC-3)試驗(yàn)傳統(tǒng)的試驗(yàn)回路采用接觸器為電源的切換裝置(俗稱陪試品)，其缺點(diǎn)是陪試品的分?jǐn)嗳萘肯喈?dāng)于試驗(yàn)品的20倍以上。然而近年來交流接觸器發(fā)展很快，在容量和操作頻率上有了很大的提高。以兩臺(tái)400V 630A的接觸器的試驗(yàn)為例，有的廠商將AC-3的頻率提高到1200次/小時(shí)。目前的交流接觸器的約定操作試驗(yàn)也不足萬次。對(duì)于一個(gè)AC-3的壽命試驗(yàn)有的要進(jìn)行60萬次(250A及以上)，有的要進(jìn)行150萬次(250A以下)。以60萬次的壽命為例:根據(jù)目前的情況每進(jìn)行2萬次左右試驗(yàn)更換一臺(tái)接觸器，加上維修保養(yǎng)可以適當(dāng)減少損耗，但一次試驗(yàn)要消耗接觸器20-30臺(tái)。如果以每只接觸器為1500元計(jì)，一項(xiàng)AC-3壽命試驗(yàn)要消耗的接觸器折合約4萬元人民幣。
[0003]上述AC-3試驗(yàn)，存在以下幾個(gè)方面的問題:1、陪試品接觸器損耗太大，更換接觸器帶來很大的工作量，試驗(yàn)成本昂貴；2、接觸器的觸頭在分?jǐn)鄷r(shí)產(chǎn)生的銀氧化鎘等有毒氣體、味道難聞且對(duì)人體有很大的傷害；3、高頻動(dòng)作的接觸器的噪音使污染試驗(yàn)工作環(huán)境；
4、選相用檢測(cè)設(shè)備主要采用的技術(shù)是通過機(jī)械式開關(guān)，靠人工操作來實(shí)現(xiàn)。傳統(tǒng)的機(jī)械式開關(guān)無法實(shí)現(xiàn)任意開通角度和輸出波形的控制。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的是提供一種固態(tài)斷路器，以解決在接觸器和起動(dòng)器的電壽命試驗(yàn)中，陪試品損耗嚴(yán)重，試驗(yàn)成本高昂，選相控制功能使用機(jī)械式開關(guān)人工操作，容易污染實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，給操作人員帶來安全隱患的問題。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案如下:
[0006]一種固態(tài)斷路器，它包括中心處理系統(tǒng)、電流采樣裝置、電壓采樣裝置、過壓保護(hù)裝置，它還包括電力電子器件組，所述中心處理系統(tǒng)的一個(gè)輸入端與電力電子器件組的一個(gè)輸出端相連接，所述電力電子器件組的另一個(gè)輸出端與所述電流采樣裝置的輸入端相連接，所述電力電子器件組的輸入端與電源相連接；所述中心處理系統(tǒng)的另一個(gè)輸入端與電壓采樣A/D轉(zhuǎn)換器的輸出端相連接，所述電壓采樣A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端與所述電壓采樣裝置的一個(gè)輸出端相連接，所述電壓采樣裝置的另一個(gè)輸出端與所述電流采樣裝置的輸入端相連接；所述過壓保護(hù)裝置的輸出端與所述電流采樣的輸入端相連接，所述電流采樣裝置的輸出端與電流采樣A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端相連接，所述電流采樣A/D轉(zhuǎn)換器的輸出端與所述中心處理系統(tǒng)的一端相連接，所述電流采樣裝置的另一個(gè)輸出端與負(fù)載相連接。
[0007]作為本實(shí)用新型的更進(jìn)一步改進(jìn)，所述電力電子器件組包括門極驅(qū)動(dòng)模塊、功率二極管、全控型電力電子器件FCD，第一功率二極管Dl的陽極與第一全控型電力電子器件FCDl的陰極串聯(lián)，第二功率二極管D2的陽極與第二全控型電力電子器件FCD2的陰極串聯(lián)，第三功率二極管D3的陰極與第三全控型電力電子器件FCD3的陽極串聯(lián)，第一功率二極管D4的陰極與第四全控型電力電子器件FCD4的陽極串聯(lián)，上述四組串聯(lián)電路并聯(lián)后再與所述門極驅(qū)動(dòng)模塊相連接，所述門極驅(qū)動(dòng)模塊與所述中心處理系統(tǒng)相連接。
[0008]作為本實(shí)用新型的更進(jìn)一步改進(jìn)，所述電力電子器件FCD上設(shè)置有散熱器、溫控傳感器，所述散熱器與所述溫控傳感器相連接。
[0009]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述中心處理系統(tǒng)與通訊模塊相連接，所述通訊模塊與上位機(jī)相連接。
[0010]本實(shí)用新型的工作原理為:將本實(shí)用新型接入電器試驗(yàn)回路中，電流采樣裝置所采集的電流信號(hào)通過電流采樣A/D轉(zhuǎn)換器傳輸?shù)街行奶幚硐到y(tǒng)，所述中心處理系統(tǒng)根據(jù)所采得的電流波形的di/dt (電流變化率)結(jié)合試驗(yàn)電流做出是否過載或者短路的判斷，如果有故障發(fā)生，中心處理系統(tǒng)發(fā)出關(guān)斷信號(hào)給門極驅(qū)動(dòng)模塊，所述門極驅(qū)動(dòng)模塊控制電力電子器件組關(guān)斷電路。由于采用了電力電子器件組，使得電路的關(guān)斷更加迅捷、可靠。
[0011]本實(shí)用新型采用了過壓保護(hù)裝置，能夠吸收電器試驗(yàn)產(chǎn)生的尖峰脈沖，對(duì)試驗(yàn)回路及本實(shí)用新型以可靠的保護(hù)。
[0012]本實(shí)用新型配備了電壓采樣裝置、電壓采樣A/D轉(zhuǎn)換器，可將電壓采樣信號(hào)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)，通過上位機(jī)判斷實(shí)際電壓相位波形，再結(jié)合試驗(yàn)要求的相位角度控制觸發(fā)脈沖投入控制關(guān)合角度而達(dá)到選相合閘的目的，同時(shí)也能夠根據(jù)相角控制實(shí)現(xiàn)電壓/電流的調(diào)節(jié)。
[0013]本實(shí)用新型同時(shí)具有斷路器、選相開關(guān)的功能，而且電壽命長(zhǎng)，所以成功取代了電器試回路中的斷路器與接觸器、選相開關(guān)的組合。
[0014]在本實(shí)用新型中采用了電力電子器件組，所述電力電子器件組由功率二極管與電力電子器件的串聯(lián)、并聯(lián)組合構(gòu)成，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要采用不同的全控型電力電子器件，其中全控型電力電子器件可以為:IGCT(集成門極換流晶閘管)、GT0(門極可關(guān)斷晶閘管)、GTR(電力晶體管)、M0SFET (電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管)、IGBT (絕緣柵雙極晶體管)、MCT (M0S控制晶閘管)等多種不同型號(hào)。
[0015]由于電力電子器件在工作時(shí)，會(huì)因功率損耗引起器件發(fā)熱、升溫，器件溫度過高將縮短其壽命，甚至燒毀，因此為電力電子器件配備了溫控傳感器和散熱器。
[0016]本實(shí)用新型采用了通訊模塊，可以通過通訊模塊連接到上位機(jī)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，由于通訊模塊支持PR0FIBUS總線、MODBUS總線協(xié)議、DEVICENET總線等，使得本實(shí)用新型的遠(yuǎn)程控制更加靈活。
[0017]本實(shí)用新型的有益效果為:由于本實(shí)用新型采用了基于全控型電力電子器件的斷路器作為無觸點(diǎn)開關(guān)電器，替代了現(xiàn)用的接觸器與斷路器組合，使得關(guān)斷更加迅速、可靠。本實(shí)用新型具有過壓保護(hù)、選相關(guān)合、電壓調(diào)節(jié)的功能；避免了接觸器在分?jǐn)啻箅娏鲿r(shí)產(chǎn)生的電弧燒損，延長(zhǎng)了斷路器的使用壽命，克服了接觸器做陪試品而造成的陪試品損耗嚴(yán)重，對(duì)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境造成毒氣、噪聲污染等問題；由于本實(shí)用新型同時(shí)具有選相、調(diào)壓功能，取代了傳統(tǒng)試驗(yàn)回路的多個(gè)元件的組合，試驗(yàn)成本大為降低。
【專利附圖】

【附圖說明】[0018]圖1是本實(shí)用新型的單相控制系統(tǒng)圖；
[0019]圖2是電力電子器件組的連接示意圖；
[0020]圖3是全控型電力電子器件的連接框圖；
[0021]圖中:1、電流采樣裝置，2、電流采樣A/D轉(zhuǎn)換器，3、中心處理系統(tǒng)，4、通訊模塊，5、散熱器，6、電力電子器件組，7、門極驅(qū)動(dòng)模塊，8、溫控傳感器，9、電壓采樣A/D轉(zhuǎn)換器，10、電壓采樣裝置，11、過壓保護(hù)裝置，12、電源，13、功率二極管，14、全控型電力電子器件。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0023]如圖1至圖3所述的一種固態(tài)斷路器，它包括中心處理系統(tǒng)3、電流采樣裝置1、電壓采樣裝置10、過壓保護(hù)裝置11，它還包括電力電子器件組6，中心處理系統(tǒng)3的一個(gè)輸入端與電力電子器件組6的一個(gè)輸出端相連接，電力電子器件組6的另一個(gè)輸出端與電流米樣裝置I的輸入端相連接，電力電子器件組6的輸入端與電源12相連接；中心處理系統(tǒng)3的另一個(gè)輸入端與電壓米樣A/D轉(zhuǎn)換器9的輸出端相連接，電壓米樣A/D轉(zhuǎn)換器9的輸入端與電壓采樣裝置10的一個(gè)輸出端相連接，電壓采樣裝置10的另一個(gè)輸出端與電流采樣裝置I的輸入端相連接；過壓保護(hù)裝置11的輸出端與電流采樣I的輸入端相連接，電流采樣裝置I的一個(gè)輸出端與電流采樣A/D轉(zhuǎn)換器2的輸入端相連接，電流采樣A/D轉(zhuǎn)換器2的輸出端與中心處理系統(tǒng)3的一端相連接，電流采樣裝置I的另一個(gè)輸出端與負(fù)載相連接。
[0024]電力電子器件組6包括門極驅(qū)動(dòng)模塊7、功率二極管13、全控型電力電子器件F⑶14，第一功率二極管Dl的陽極與第一全控型電力電子器件F⑶I的陰極串聯(lián)，第二功率二極管D2的陽極與第二全控型電力電子器件FCD2的陰極串聯(lián)，第三功率二極管D3的陰極與第三全控型電力電子器件FCD3的陽極串聯(lián)，第一功率二極管D4的陰極與第四全控型電力電子器件FCD4的陽極串聯(lián)，上述四組串聯(lián)電路并聯(lián)后再與門極驅(qū)動(dòng)模塊7相連接，門極驅(qū)動(dòng)模塊7與中心處理系統(tǒng)3相連接。
[0025]電力電子器件TOD14上設(shè)置有散熱器5、溫控傳感器8，散熱器5與溫控傳感器8相連接。
[0026]中心處理系統(tǒng)3與通訊模塊4相連接，通訊模塊4與上位機(jī)相連接。
[0027]將本實(shí)用新型接入電器試驗(yàn)回路中，其短路保護(hù)是通過電力采樣裝置I采集電流信號(hào)，通過電流采樣A/D轉(zhuǎn)換器2將信號(hào)傳輸?shù)街行奶幚硐到y(tǒng)3，中心處理系統(tǒng)3根據(jù)電流波形的di/dt (電流變化率)結(jié)合試驗(yàn)電流做出是否短路或過載的判斷，如果出現(xiàn)故障，則驅(qū)動(dòng)門極驅(qū)動(dòng)模塊7由電力電子器件組6關(guān)斷電路；短路關(guān)斷電流也可以由上位機(jī)通過通訊模塊4將控制信號(hào)傳輸?shù)街行奶幚硐到y(tǒng)3實(shí)現(xiàn)設(shè)定。
[0028]電壓保護(hù)功能是由過壓保護(hù)裝置11通過吸收電器試驗(yàn)產(chǎn)生的尖峰脈沖的來實(shí)現(xiàn)的；
[0029]選相功能是根據(jù)由電壓采樣裝置10將采集到的電壓信號(hào)通過電壓采樣A/D轉(zhuǎn)換器9傳輸?shù)街行奶幚硐到y(tǒng)3，中心處理系統(tǒng)3將信號(hào)通過通訊模塊4傳輸?shù)缴衔粰C(jī)，再由上位機(jī)配合相關(guān)軟件通過通訊模塊4將處理信號(hào)傳輸?shù)街行奶幚硐到y(tǒng)3，中心處理系統(tǒng)3控制觸發(fā)脈沖來控制關(guān)合投入角度，從而達(dá)到選相合閘的目的，同時(shí)也能夠?qū)崿F(xiàn)電壓/電流的調(diào)節(jié)。
【權(quán)利要求】
1.一種固態(tài)斷路器，它包括中心處理系統(tǒng)(3)、電流采樣裝置(I )、電壓采樣裝置(10)、過壓保護(hù)裝置(11)，其特征在于:它還包括電力電子器件組(6)，所述中心處理系統(tǒng)(3)的一個(gè)輸入端與所述電力電子器件組(6)的一個(gè)輸出端相連接，所述電力電子器件組(6)的另一個(gè)輸出端與所述電流采樣裝置(I)的輸入端相連接，所述電力電子器件組(6)的輸入端與電源(12)相連接；所述中心處理系統(tǒng)(3)的另一個(gè)輸入端與電壓采樣A/D轉(zhuǎn)換器(9)的輸出端相連接，所述電壓采樣A/D轉(zhuǎn)換器(9)的輸入端與所述電壓采樣裝置(10)的一個(gè)輸出端相連接，所述電壓采樣裝置(10)的另一個(gè)輸出端與所述電流采樣裝置(I)的輸入端相連接；所述過壓保護(hù)裝置(11)的輸出端與所述電流采樣(I)的輸入端相連接，所述電流采樣裝置(I)的一個(gè)輸出端與電流采樣A/D轉(zhuǎn)換器(2)的輸入端相連接，所述電流采樣A/D轉(zhuǎn)換器(2)的輸出端與所述中心處理系統(tǒng)(3)的一端相連接，所述電流采樣裝置(I)的另一個(gè)輸出端與負(fù)載相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)斷路器，其特征在于:所述電力電子器件組(6)包括門極驅(qū)動(dòng)模塊(7)、功率二極管(13)、全控型電力電子器件F⑶(14)，第一功率二極管Dl的陽極與第一全控型電力電子器件FCDl的陰極串聯(lián)，第二功率二極管D2的陽極與第二全控型電力電子器件FCD2的陰極串聯(lián)，第三功率二極管D3的陰極與第三全控型電力電子器件FCD3的陽極串聯(lián)，第一功率二極管D4的陰極與第四全控型電力電子器件FCD4的陽極串聯(lián)，上述四組串聯(lián)電路并聯(lián)后再與所述門極驅(qū)動(dòng)模塊(7)相連接，所述門極驅(qū)動(dòng)模塊(7)與所述中心處理系統(tǒng)(3)相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的固態(tài)斷路器，其特征在于:所述電力電子器件FCD(14)上設(shè)置有散熱器(5 )、溫控傳感器(8 )，所述散熱器(5 )與所述溫控傳感器(8 )相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)斷路器，其特征在于:所述中心處理系統(tǒng)(3)與通訊模塊(4)相連接,所述通訊模塊(4)與上位機(jī)相連接。
【文檔編號(hào)】G01R31/327GK203376450SQ201320469586
【公開日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年8月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月2日
【發(fā)明者】李平, 康志林, 孫文寶, 張如亮, 林杰, 任振軍 申請(qǐng)人:甘肅電器科學(xué)研究院