過壓保護裝置和機車輔助變流器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種過壓保護裝置和機車輔助變流器，該過壓保護裝置包括二極管、電容，以及串聯(lián)的晶閘管和限流電抗器，分別并聯(lián)在中間電壓的正極和負極之間，還包括觸發(fā)電路板，與所述晶閘管相連；所述晶閘管和二極管分別為平板型器件，順序夾持在上層金屬排、中層金屬排和下層金屬排之間，且絕緣固定在底板上；所述上層金屬排的上方設(shè)置有上壓塊，所述下層金屬排的下方設(shè)置有下壓塊，三個所述金屬排、上壓塊和下壓塊之間固定連接，所述上壓塊和下壓塊分別從兩端壓緊所述金屬排；每塊所述金屬排上設(shè)置有突出的定位銷，對應(yīng)插入晶閘管和二極管表面的定位槽中。本發(fā)明的過壓保護裝置結(jié)構(gòu)緊湊，易于維修更換。
【專利說明】過壓保護裝置和機車輔助變流器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電氣技術(shù)，尤其涉及一種過壓保護裝置和機車輔助變流器。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有機車的輔助供電電路中，存在需要將高壓直流輸入進行降壓，再進行逆變的需求。為實現(xiàn)上述需求，往往會設(shè)置輔助變流器。
[0003]現(xiàn)有輔助變流器至少包括斬波器和逆變器。其中，斬波器用于將輸入的直流高壓進行斬波處理，變換為合適的中間電壓；中間電壓隨后提供給逆變器進行處理。如果在變流器工作過程中，斬波器失效，則提供給逆變器的中間電壓將很快升高，會損壞后級的逆變器。
[0004]因此可見，現(xiàn)有技術(shù)存在斬波器失效帶來的損壞逆變器的風(fēng)險，降低了變流器工作的可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種過壓保護裝置和機車輔助變流器，解決現(xiàn)有技術(shù)中因斬波器失效，后級電路無法保護的問題。
[0006]本發(fā)明提供一種過壓保護裝置，包括二極管、電容、以及串聯(lián)的晶閘管和限流電抗器，分別并聯(lián)在中間電壓的正極和負極之間，還包括觸發(fā)電路板，與所述晶閘管相連；
[0007]所述晶閘管和二極管分別為平板型器件，順序夾持在上層金屬排、中層金屬排和下層金屬排之間，且絕緣固定在底板上；
[0008]所述上層金屬排的上方設(shè)置有上壓塊，所述下層金屬排的下方設(shè)置有下壓塊，三個所述金屬排、上壓塊和下壓塊之間固定連接，所述上壓塊和下壓塊分別從兩端壓緊所述金屬排；
[0009]每塊所述金屬排上設(shè)置有突出的定位銷，對應(yīng)插入晶閘管和二極管表面的定位槽中。
[0010]本發(fā)明還提供一種機車輔助變流器，包括斬波器和逆變器，還包括，本發(fā)明任意實施例所提供的過壓保護裝置，并聯(lián)在所述斬波器和逆變器的中間電壓的正極和負極之間；
[0011]電壓傳感器，設(shè)置在所述斬波器和過壓保護裝置之間，用于檢測中間電壓；
[0012]控制器，與所述電壓傳感器相連，當(dāng)斬波器失效時，發(fā)送觸發(fā)信號至觸發(fā)電路板，用于觸發(fā)所述過壓保護裝置的晶閘管導(dǎo)通。
[0013]本發(fā)明提供的過壓保護裝置和機車輔助變流器，通過采用平板型的晶閘管和二極管做成模塊化結(jié)構(gòu)，能夠使過壓保護裝置的結(jié)構(gòu)緊湊，易于維修更換。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明實施例一過壓保護裝置的總體結(jié)構(gòu)圖；
[0015]圖2為本發(fā)明實施例一過壓保護裝置中二級管和晶閘管壓裝剖面示意圖；[0016]圖3為本發(fā)明實施例一過壓保護裝置的電路圖；
[0017]圖4為本發(fā)明實施例一過壓保護裝置中碟形彈簧和階梯狀導(dǎo)塊的結(jié)構(gòu)圖；
[0018]圖5為本發(fā)明實施例二的機車輔助變流器的電路圖。
【具體實施方式】
[0019]實施例一
[0020]圖1為本發(fā)明實施例一過壓保護裝置的總體結(jié)構(gòu)圖，圖2為本發(fā)明實施例一過壓保護裝置中二級管和晶閘管壓裝剖面示意圖，圖3為本發(fā)明實施例一過壓保護裝置的電路圖，圖4為本發(fā)明實施例一過壓保護裝置中碟形彈簧和階梯狀導(dǎo)塊的結(jié)構(gòu)圖，結(jié)合圖1、圖
2、圖3和圖4所示，實施例一中的過壓保護裝置，包括:二極管12(圖3中的Vl)、電容7 (圖3中的Cl)，以及串聯(lián)的晶閘管11 (圖3中的V2)和限流電抗器3 (圖3中的LI)，分別并聯(lián)在中間電壓的正極和負極之間，還包括觸發(fā)電路板2，與該晶閘管11相連，用于控制所述晶閘管11的導(dǎo)通。
[0021]該晶閘管11和二極管12分別為平板型器件，順序夾持在上層金屬排5、中層金屬排6和下層金屬排8之間，且絕緣固定在底板I上；
[0022]該上層金屬排5的上方設(shè)置有上壓塊4，該下層金屬排8的下方設(shè)置有下壓塊9，三個金屬排、上壓塊4和下壓塊9之間固定連接，該上壓塊4和下壓塊9分別從兩端壓緊三個金屬排。
[0023]每塊金屬排上設(shè)置有突出的定位銷14，對應(yīng)插入晶閘管11和二極管12表面的定位槽中。如圖2所示，上層金屬排5的定位銷向下伸入晶閘管11上表面的定位槽中，中層金屬排6的定位銷14貫穿該金屬排，從上下兩側(cè)分別伸入晶閘管11和二極管12的定位槽中，類似的，下層金屬排8的定位銷向上伸入二極管12下表面的定位槽中。定位銷14可以與金屬排一體設(shè)置，但優(yōu)選是在金屬排上設(shè)置插槽，以定位銷14插入其中，便于制造和更換。
[0024]其中，該三個金屬排可為銅排等導(dǎo)通金屬，中層金屬排6與中間電壓正極相連，下層金屬排8與中間電壓負極相連，電容7—般固定在底板上，該三個金屬排還用于將二極管
12、晶閘管11和電容7導(dǎo)通。如圖3所示，電容Cl和二極管Vl組成續(xù)流回路。當(dāng)晶閘管V2導(dǎo)通時，限流電抗器LI中負載增大，此時，中間電壓降低，可暫時起到對逆變器的保護作用。同時，由于晶閘管V2的導(dǎo)通，相當(dāng)于斬波器高壓直流回路短路，將使得串聯(lián)在斬波器高壓直流回路中的熔斷器迅速熔斷，從而將后級電路隔離，實現(xiàn)對逆變器的保護。限流電抗器I能夠在晶閘管I導(dǎo)通直至熔斷器熔斷的過程中對逆變器進行短暫保護。隨后，限流電抗器I和二極管Vl構(gòu)成的續(xù)流回路，將對限流電抗器LI中的能量進行釋放，以避免電路帶電造成對人員的安全隱患。
[0025]該觸發(fā)電路板2可包括:擊穿二極管(BOD)控制回路和信號控制回路(輔助控制單兀,Assistant Control Unit,簡稱A⑶),兩條回路的輸出端都為輸出端子G和輸出端子K。信號控制回路通過控制器監(jiān)測中間電壓值，當(dāng)中間電壓值高于設(shè)定門限值時觸發(fā)信號控制回路，信號控制回路輸出控制信號，控制晶閘管導(dǎo)通以進行過壓保護。BOD控制回路則通過擊穿二極管連接至中間電壓點，以硬件之間監(jiān)測中間電壓值，當(dāng)其超過擊穿二極管的門限值時即產(chǎn)生控制信號，控制晶閘管導(dǎo)通，以進行過壓保護。BOD控制回路和信號控制回路能夠?qū)χ虚g電壓進行二次監(jiān)測和保護，通常配置BOD的擊穿電壓門限大于信號控制回路監(jiān)控的門限值。觸發(fā)電路板2的具體結(jié)構(gòu)本發(fā)明并不限制，只要能夠在中間電壓過壓時控制晶閘管11導(dǎo)通即可。
[0026]本實施例提供的過壓保護裝置，當(dāng)斬波器失效時，中間電壓不斷升高，觸發(fā)電路板接收觸發(fā)信號，并由輸出端子G、K分別輸出至晶閘管的門極和陰極以導(dǎo)通晶閘管，當(dāng)晶閘管導(dǎo)通后與該晶閘管串聯(lián)的限流電抗器中負載增大，進而使得機車電路的中間電壓降低，保護后級電路。
[0027]具體地，由于二極管12和晶閘管11為硅材料制成，不能承受較大的壓力，為了避免因為組裝或者使用中由于壓力施加不均勻?qū)е戮чl管11或者二極管12的損壞。因此，該上壓塊4和上層金屬排5之間依次設(shè)置有鋼球15、鋼墊16和絕緣墊塊17，該上壓塊4和鋼墊16的對應(yīng)表面設(shè)置圓弧凹槽，用于容置所述鋼球15。
[0028]其中，該鋼球15、鋼墊16和絕緣墊塊17用于在晶閘管11和二極管12組裝上緊或者使用時，將上壓塊4的壓力均勻地分散到晶閘管11和二極管12上。
[0029]該下壓塊9和下層金屬排8之間依次設(shè)置有碟形彈簧19、階梯狀導(dǎo)塊18和絕緣墊塊17，所述階梯狀導(dǎo)塊18的底端與所述絕緣墊塊17抵觸，所述階梯狀導(dǎo)塊18的導(dǎo)向柱穿過所述碟形彈簧19的中心孔并伸入所述下壓塊9對應(yīng)表面的導(dǎo)向孔20中。
[0030]其中，在二極管12和晶閘管11組裝或者使用時，碟形彈簧19與階梯狀導(dǎo)塊18穿設(shè)可以將向下的壓力轉(zhuǎn)移到碟形彈簧19上，起到減震和減壓的作用，避免因為上部壓力過大，而導(dǎo)致壓裝結(jié)構(gòu)變形，損壞晶閘管11或者二極管12。
[0031]如圖4所示，該導(dǎo)向柱為階梯狀，階梯狀導(dǎo)向柱的第一層柱體41直徑小于第二層柱體42直徑，且該第一層柱體41插入所述導(dǎo)向孔20中。
[0032]其中，階梯狀導(dǎo)塊柱的第一層柱體41插入導(dǎo)向孔20時，還能保證碟形彈簧19和階梯狀導(dǎo)塊18相對位置固定，起到定位的作用。
[0033]該上壓塊4、上層金屬排5、中層金屬排6、下層金屬排8和下壓塊9的邊緣，貫穿設(shè)置有至少兩根固定螺栓10實現(xiàn)固定連接，所述固定螺栓10的外側(cè)套設(shè)有絕緣套管。該絕緣套管避免過壓保護裝置工作過程中螺栓引起的短路。
[0034]該底板I和該下層金屬排8之間設(shè)置有絕緣端子13。
[0035]其中，絕緣端子13設(shè)置在下層金屬排8的4個角上，將二級管12和晶閘管11的壓裝結(jié)構(gòu)連接在底板I上，起到絕緣的作用。該觸發(fā)電路面板2也通過絕緣端子13與底板I連接。
[0036]該觸發(fā)電路板2、電流限抗器3和電容7分別設(shè)置在所述底板I上，經(jīng)過底板I中布設(shè)的電路實現(xiàn)電連接。
[0037]其中，限流電抗器3 —端連接至上層金屬排5，另一端連接至下層金屬排8。電容7 —端連接至中層金屬排6，另一端連接至下層金屬排8。觸發(fā)電路板2上設(shè)置有一個連接中間電壓的HT輸入端子，該HT輸入端子與中層金屬排連接6，該觸發(fā)電路板2上還設(shè)置有連接晶閘管11門極的輸出端子G和連接晶閘管陰極的輸出端子K。
[0038]實施例二
[0039]圖5為本發(fā)明實施例二的機車輔助變流器的電路圖，由圖5所示，該機車輔助變流器，包括斬波器30和逆變器50，還包括，本發(fā)明任意實施例所提供的過壓保護裝置60，并聯(lián)在所述斬波器30和逆變器50的中間電壓的正極和負極之間；
[0040]電壓傳感器70，設(shè)置在所述斬波器30和過壓保護裝置60之間，用于檢測中間電壓；
[0041]控制器20，與所述電壓傳感器70相連，當(dāng)斬波器30失效時，發(fā)送觸發(fā)信號至觸發(fā)電路板，用于控制晶閘管11的導(dǎo)通。
[0042]當(dāng)機車輔助變流器正常工作時，斬波器30可對電路中高壓直流進行降壓斬波，將其轉(zhuǎn)化為后級逆變器50能夠適用的中間電壓，并輸出給逆變器50。當(dāng)斬波器30失效，中間電壓升高，電壓傳感器70將實時的電壓值發(fā)送給控制器20，該控制器20內(nèi)設(shè)置有一個觸發(fā)電壓門限值，當(dāng)電壓超過該預(yù)設(shè)值時，控制器20發(fā)送觸發(fā)信號至觸發(fā)電路板2的信號控制回路，并通過輸出端子G、輸出端子K將觸發(fā)信號傳送至將晶閘管V2的門極和陰極，此時，晶閘管V2導(dǎo)通，并且與晶閘管V2串聯(lián)的限流電抗器LI中負載增大，進而可將中間電壓降低，保護后級電路。
[0043]如果機車輔助變流器的斬波器30和控制器20都失效時，觸發(fā)電路板2的信號控制回路無法收到控制器30發(fā)送的觸發(fā)信號而無法工作。此時，中間電壓不斷升高，由HT輸入端傳送給觸發(fā)電路板2的BOD觸發(fā)回路，并通過輸出端子G、輸出端子K將觸發(fā)信號傳送至將晶閘管V2的門極和陰極，然后將晶閘管V2導(dǎo)通，并且與晶閘管V2串聯(lián)的限流電抗器LI中負載增大，進而可將中間電壓降低，保護后級電路。
[0044]本實施例提供的機車輔助變流器，通過觸發(fā)電路板對后級逆變器提供保護，有利于避免出現(xiàn)過壓損壞器件的問題。
[0045]最后應(yīng)說明的是:以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種過壓保護裝置，包括二極管、電容、以及串聯(lián)的晶閘管和限流電抗器，分別并聯(lián)在中間電壓的正極和負極之間，還包括觸發(fā)電路板，與所述晶閘管相連，其特征在于: 所述晶閘管和二極管分別為平板型器件，順序夾持在上層金屬排、中層金屬排和下層金屬排之間，且絕緣固定在底板上； 所述上層金屬排的上方設(shè)置有上壓塊，所述下層金屬排的下方設(shè)置有下壓塊，三個所述金屬排、上壓塊和下壓塊之間固定連接，所述上壓塊和下壓塊分別從兩端壓緊所述金屬排； 每塊所述金屬排上設(shè)置有突出的定位銷，對應(yīng)插入晶閘管和二極管表面的定位槽中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過壓保護裝置，其特征在于:所述上壓塊和上層金屬排之間依次設(shè)置有鋼球、鋼墊和絕緣墊塊，所述上壓塊和鋼墊的對應(yīng)表面設(shè)置圓弧凹槽，用于容置所述鋼球。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過壓保護裝置，其特征在于:所述下壓塊和下層金屬排之間依次設(shè)置有碟形彈簧、階梯狀導(dǎo)塊和絕緣墊塊，所述階梯狀導(dǎo)塊的底端與所述絕緣墊塊抵觸，所述階梯狀導(dǎo)塊的導(dǎo)向柱穿過所述碟形彈簧的中心孔并伸入所述下壓塊對應(yīng)表面的導(dǎo)向孔中。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的過壓保護裝置，其特征在于:所述導(dǎo)向柱為階梯狀，階梯狀導(dǎo)向柱的第一層柱體直徑小于第二層柱體直徑，且所述第一層柱體插入所述導(dǎo)向孔中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過壓保護裝置，其特征在于:所述上壓塊、上層金屬排、中層金屬排、下層金屬排和下壓塊的邊緣，貫穿設(shè)置有至少兩根固定螺栓實現(xiàn)固定連接，所述固定螺栓的外側(cè)套設(shè)有絕緣套管。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的過壓保護裝置，其特征在于:所述底板和所述下層金屬排之間設(shè)置有絕緣端子。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過壓保護裝置，其特征在于:所述觸發(fā)電路板、電流限抗器和電容分別設(shè)置在所述底板上，經(jīng)過底板中布設(shè)的電路實現(xiàn)電連接。
8.一種機車輔助變流器，包括斬波器和逆變器，其特征在于，還包括: 權(quán)利要求1-7任一所述的過壓保護裝置，并聯(lián)在所述斬波器和逆變器的中間電壓的正極和負極之間； 電壓傳感器，設(shè)置在所述斬波器和過壓保護裝置之間，用于檢測中間電壓； 控制器，與所述電壓傳感器相連，當(dāng)斬波器失效時，發(fā)送觸發(fā)信號至觸發(fā)電路板，用于觸發(fā)所述過壓保護裝置的晶閘管導(dǎo)通。
【文檔編號】H02M7/537GK103915994SQ201310005160
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2013年1月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月7日
【發(fā)明者】劉革莉, 牛勇, 陳宏 , 張丹 申請人:永濟新時速電機電器有限責(zé)任公司