一種三選一負荷切換開關(guān)模塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種三選一負荷切換開關(guān)模塊，屬電力電子開關(guān)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在電力系統(tǒng)及工業(yè)控制領(lǐng)域，經(jīng)常需要把單相負荷隨時切換到A、B、C三相中的某一相，公開號CN 103545826公開的一種低壓電力負荷智能分配系統(tǒng)及其分配方法所涉及的三相負荷不平衡治理，就需要這種開關(guān)模塊。
[0003]為了提高單相用電設(shè)備電源的可靠性，可能需要多個電源作為備用，其中也需要用到該類的開關(guān)模塊。
[0004]在變壓器調(diào)壓設(shè)備中，為了能使用電負荷電源電壓穩(wěn)定，需要不斷調(diào)整電源抽頭，其中也需要該類開關(guān)。
[0005]對于負荷切換開關(guān)，其技術(shù)條件必須滿足:
[0006]1、換相過程中，停電時間盡可能短，最好低于20ms，使用電設(shè)備在電源切換時不會重啟動；
[0007]2、任何時候都不會發(fā)生短路及失壓現(xiàn)象；
[0008]3、使用壽命長，在全溫范圍內(nèi)、額定負荷下至少要保證10萬次的壽命；
[0009]4、切換容量大；
[0010]5、自身功耗低，體積小。
[0011]能滿足上述苛刻要求的開關(guān)，國內(nèi)外尙未見過報道或產(chǎn)品運用。顯然，研制三選一負荷切換開關(guān)模塊，對于工業(yè)控制領(lǐng)域意義非常重大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本實用新型的目的是，根據(jù)現(xiàn)有電力設(shè)備的需求，公開一種三選一負荷切換開關(guān)模塊。
[0013]實現(xiàn)本實用新型的技術(shù)方案是:
[0014]本實用新型一種三選一負荷切換開關(guān)模塊，由CPU及驅(qū)動電路、開關(guān)器件J1、開關(guān)器件J2，對應(yīng)于開關(guān)器件Jl和開關(guān)器件J2的位置檢測電路I和位置檢測電路2，開關(guān)器件J3及其位置檢測電路3，可控硅，電阻R及電容C、通訊接口，電壓檢測電路和負載構(gòu)成。位置檢測電路I連接到CPU及驅(qū)動電路的Wl端，位置檢測電路2連接到CPU及驅(qū)動電路的W2端，位置檢測電路3連接到CPU及驅(qū)動電路的W3端。開關(guān)器件Jl的線圈Lll、L12分別連接到CPU及驅(qū)動電路的J11、J12端，開關(guān)器件J2的線圈L21、L22分別連接到CPU及驅(qū)動電路的J21、J22端；開關(guān)器件J3的線圈L31連接到CPU及驅(qū)動電路的J31端。開關(guān)器件Jl的Zl端連接J2的Y2端，開關(guān)器件J2的Z2端連接開關(guān)器件J3的X3端；負載兩端分別連接Z3和零線UN ;電阻R和電容C串聯(lián)后與可控硅并聯(lián)于Z3與X3之間，可控硅的控制端連接到CPU及驅(qū)動電路的Gl端；電壓檢測電路分別連接負載和CPU及驅(qū)動電路的YJ端。
[0015]所述的CPU及驅(qū)動電路是本實用新型的計算機芯片，用于檢測、計算、控制。
[0016]所述開關(guān)器件Jl是雙穩(wěn)態(tài)磁保持一轉(zhuǎn)換開關(guān)，所述開關(guān)器件J2是雙穩(wěn)態(tài)磁保持一轉(zhuǎn)換開關(guān)，JI和J2是本實用新型實現(xiàn)負荷切換的磁保持轉(zhuǎn)換開關(guān)器件；開關(guān)器件J3是雙穩(wěn)態(tài)磁保持開關(guān)器件或單穩(wěn)態(tài)常閉開關(guān)器件。
[0017]所述的位置檢測電路1、位置檢測電路2、位置檢測電路3是同步反映J1、J2和J3當前所在位置的檢測電路。
[0018]所述開關(guān)器件J3與可控硅一起構(gòu)成復(fù)合開關(guān)，且與J2形成級聯(lián)，能保證開關(guān)器件Jl和開關(guān)器件J2在執(zhí)行切換動作時，在無負荷或低負荷狀態(tài)下工作。
[0019]所述的電阻R及電容C是用于在復(fù)合開關(guān)動作時，消除由于感性負載斷電瞬間產(chǎn)生高電壓的消弧電路。
[0020]所述電壓檢測是用于檢測負載是否帶電的電路，它可以保證在正常工作狀態(tài)下，負載不會失電。
[0021]所述通訊接口是本實用新型三選一負荷切換開關(guān)模塊與外部的通訊接口，用于執(zhí)行外部設(shè)備給本模塊下達的命令。
[0022]本實用新型所使用的切換開關(guān)器件Jl和開關(guān)器件J2是磁保持的雙穩(wěn)態(tài)一轉(zhuǎn)換開關(guān)，其特點是:任何時候都有一對接點且只有一對接點是接通的，即:不是Z-X接通就是Z-Y接通，沒有中間狀態(tài)。在沒有外界電源加到其上的線圈Lll或L12、L21 L22時，它一直保持在這個狀態(tài)，且Lll或L12、L21 L22不需要勵磁，也即不需要能源，從而保證了本實用新型在正常工作時功耗很小。
[0023]從附圖中可以看出，不論與Jl和J2的控制電路發(fā)生什么樣的變化，或者說出了什么故障，開關(guān)器件Jl與開關(guān)器件J2級聯(lián)的連接方式?jīng)Q定了開關(guān)器件J2的Z2只能與UA或UB或UC中的一個接通且一定有一個接通，這種結(jié)構(gòu)保證了三選一開關(guān)選擇的唯一性。
[0024]選用了 2個采用級聯(lián)方式連接的磁保持雙穩(wěn)態(tài)一轉(zhuǎn)換開關(guān)器件Jl和開關(guān)器件J2，在硬件上保證了三個輸入端與一個輸出端之間，一定有且只有一個輸入端與輸出端導(dǎo)通，任何時候都不會產(chǎn)生短路也不會使負荷無電源。開關(guān)器件Jl和開關(guān)器件J2選用了磁保持結(jié)構(gòu)，開關(guān)器件J3可以采用雙穩(wěn)態(tài)磁保持結(jié)構(gòu)，也可以采用單穩(wěn)態(tài)常閉結(jié)構(gòu)，使整機在正常運行時功耗最小。
[0025]開關(guān)器件J3是雙穩(wěn)態(tài)磁保持開關(guān)器件或單穩(wěn)態(tài)常閉開關(guān)器件，在正常情況下處于常閉狀態(tài)，即:開關(guān)器件J3在無電源狀態(tài)時，Z3-X3就處于接通狀態(tài)，且不需要電源，無運行功耗，這既降低功耗，又保證了與開關(guān)器件J3有關(guān)的控制電路在個別元件失效時，Z3-X3仍然處于接通狀態(tài)，從而保證了負載上可以得到穩(wěn)定的電源供應(yīng)。
[0026]所述開關(guān)器件J3的單穩(wěn)態(tài)常閉開關(guān)器件是指其線圈在沒有勵磁時，開關(guān)處于接通或者說是常閉狀態(tài)，當令其線圈勵磁時，該開關(guān)變?yōu)閿嚅_狀態(tài)，其特點是只有一個線圈且沒有磁保持結(jié)構(gòu)。
[0027]所述開關(guān)器件J3的雙穩(wěn)態(tài)磁保持開關(guān)器件有2個線圈，當令其中第一個線圈勵磁時，該開關(guān)變?yōu)橐环N狀態(tài)，比如說X-Z接通，在第一個線圈不勵磁時，該開關(guān)仍然保持X-Z處于接通狀態(tài)；當令第二個線圈勵磁時，該開關(guān)變?yōu)橐环N狀態(tài)，比如說Y-Z接通，在第二個線圈不勵磁時，該開關(guān)仍然保持Y-Z處于接通狀態(tài)。
[0028]位置檢測電路1、位置檢測電路2和位置檢測電路3同步檢測各個開關(guān)器件的狀態(tài)，并把信息通過接點Wl、W2和W3告訴CPU及驅(qū)動電路6。
[0029]選用了與開關(guān)器件J1、開關(guān)器件J2和開關(guān)器件J3狀態(tài)同步的位置檢測及其電路，使CPU及驅(qū)動電路在任何時候都能知道當前的開關(guān)狀態(tài)，從而可以保證用戶的電源在任何時候都能可靠供給。
[0030]電壓檢測電路是用于檢測負載是否帶電的電路，當CPU及驅(qū)動電路通過YJ檢測到電壓檢測失壓時，立即啟動開關(guān)器件J3的強制性、反復(fù)性的投切，直到負載上有電源。
[0031]三相電壓UA、UB、UC之間的電壓可能比較高，在三相四線的低壓線路中，這個電壓有可能達到500V。為了使開關(guān)器件Jl和開關(guān)器件J2在切換同等容量情況下的體積及造價做到最小，就必須使Zl與X1、Yl之間的距離及Z2與X2Y2的距離做到最小，但過小的距離有可能在切換時，由于甩開的負載會在接點上產(chǎn)生電弧，而新接入的負載在l-2ms內(nèi)又接通，這很可能會發(fā)生由于電弧的粘連造成相間短路的嚴重后果。為了解決這個嚴重問題，就應(yīng)該讓開關(guān)器件Jl和開關(guān)器件J2在無負荷或輕負荷的環(huán)境中進行切換，也即無弧切換。本實用新型設(shè)計了一個J3與可控硅4構(gòu)成的復(fù)合開關(guān)，在開關(guān)器件Jl與開關(guān)器件J2切換前，先斷開開關(guān)器件J3與可控硅4構(gòu)成的復(fù)合開關(guān)，然后開關(guān)器件Jl與開關(guān)器件J2進行切換，從而保證了在任何一次切換都不會由于電弧粘連產(chǎn)生短路。
[0032]本實用新型的有益效果是，與現(xiàn)有技術(shù)比較本實用新型組成的三選一負荷切換開關(guān)模塊在電路切換過程中停電時間短，用電設(shè)備在電源切換時不會重啟動；本實用新型切換容量大，使用壽命長，在全溫范圍內(nèi)、額定負荷下至少能保證10萬次的壽命；本實用新型由于所有開關(guān)都采用磁保持結(jié)構(gòu)，自身功耗低，體積小。本實用新型采用的Jl、J2、J3的連接方式，可以保證用戶電源在任何時候都不會發(fā)生短路及失壓現(xiàn)象。
【附圖說明】
[0033]圖1為本實用新型三選一負荷切換開關(guān)模塊結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖中，I為位置檢測電路I ;2為位置檢測電路2 ；3為位置檢測電路3 ；4為可控硅；5為負載；6為CPU及驅(qū)動電路；7為電壓