專(zhuān)利名稱(chēng):一種直流負(fù)載串并聯(lián)切換電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種直流負(fù)載串并聯(lián)切換電路,尤其是一種將多個(gè)直流功率負(fù)載從相互并聯(lián)切換到相互串聯(lián)(或者反之)的電路結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù):
對(duì)于直流功率負(fù)載,尤其是多個(gè)電阻負(fù)載、多個(gè)電容負(fù)載、多個(gè)電感負(fù)載甚至多個(gè)功率電池的可靠、經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行串-并聯(lián)地切換,一直是困擾實(shí)際使用的一個(gè)難題。而多個(gè)電阻負(fù)載的串-并聯(lián)切換涉及到加熱器的功率分配;多個(gè)電容負(fù)載的串-并聯(lián)切換涉及到備用電源用超級(jí)電容等;多個(gè)電感負(fù)載的串-并聯(lián)切換涉及到含有直流電磁線圈的電磁鐵的節(jié)能等;多個(gè)功率電池的串-并聯(lián)切換涉及到電動(dòng)車(chē)輛的電流與電壓的合理分配以及對(duì)于電池的充放電維護(hù)。而當(dāng)負(fù)載數(shù)量超過(guò)2時(shí),所需要的開(kāi)關(guān)數(shù)量太大,成本高,且可靠性變差。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題,本發(fā)明公開(kāi)了一種直流負(fù)載串并聯(lián)切換電路。采用本發(fā)明的技術(shù)方案,只要負(fù)載個(gè)數(shù)超過(guò)2,無(wú)論有多少個(gè)負(fù)載,僅僅需要一個(gè)高端開(kāi)關(guān)和一個(gè)低端開(kāi)關(guān),就可以控制這些負(fù)載的串-并聯(lián)切換。為了達(dá)到上述目的,本發(fā)明采取以下技術(shù)方案:一種直流負(fù)載串并聯(lián)切換電路,包括N只負(fù)載(30)、N-1只高壓端隔離二極管(410)、N-1只中壓端隔離二極管(420)、N-1只低壓端隔離二極管(430)、一只可控高壓端開(kāi)關(guān)(440)、一只可控低壓端開(kāi)關(guān)(450);將一只高壓端隔離二極管(410)的負(fù)極與一只中壓端隔離二極管(420)的負(fù)極連接,再將所述中壓端隔離二極管(420)的正極與一只低壓端隔離二極管(430)的正極連接而形成支路(460);對(duì)于N只負(fù)載(30 ),共需N-1條支路(460 );將所述N-1條支路(460 )中的N-1只高壓端隔離二極管(410)的正極相并聯(lián)后通過(guò)所述可控高壓端開(kāi)關(guān)(440)與電源正極端子連接;將所述N-1條支路(460)中的N-1只低壓端隔離二極管(430)的負(fù)極相并聯(lián)后通過(guò)所述可控低壓端開(kāi)關(guān)(450)與電源負(fù)極端子連接;將第一只負(fù)載(30)的一端與電源的正極端子連接,將其另一端與第一條支路(460)中的中壓端隔離二極管(420)的正極連接;將第二只負(fù)載(30)的一端與第一條支路(460)中的中壓端隔離二極管(420)的負(fù)極連接,將其另一端與第二條支路(460)中的中壓端隔離二極管(420)的正極連接;依此類(lèi)推,直到第N-1只負(fù)載
(30)的一端與第N-2條支路(460)中的中壓端隔離二極管(420)的負(fù)極連接,將其另一端與第N-1條支路(460)中的中壓端隔離二極管(420)的正極連接;其后,將第N只負(fù)載(30)的一端與第N-1條支路(460)中的中壓端隔離二極管(420)的負(fù)極連接,將其另一端與電源的負(fù)極端子連接;從而使所述N只負(fù)載(30)通過(guò)所述N-1只中壓端隔離二極管(420)在連接方式上呈現(xiàn)串聯(lián)連接關(guān)系。優(yōu)選的,可控高壓端開(kāi)關(guān)(440)和/或可控低壓端開(kāi)關(guān)(450)采用有觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)或無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)。
優(yōu)選的,負(fù)載(30)選自電阻、電容、電感、電池的一種或多種。由于實(shí)際負(fù)載不可能同時(shí)具備純電阻或純電容或純電感特性,所述電阻、電容、電感是實(shí)際的電阻、電容、電感,如電感線圈就是純電感和純電阻的串聯(lián);選用有極性電容或者電池時(shí),連接上應(yīng)當(dāng)遵守串聯(lián)或者并聯(lián)對(duì)于極性的基本要求。采用本發(fā)明的技術(shù)方案,只要負(fù)載個(gè)數(shù)超過(guò)2,無(wú)論有多少個(gè)負(fù)載,僅僅需要一個(gè)可控高壓端開(kāi)關(guān)和一個(gè)可控低壓端開(kāi)關(guān),就可以控制這些負(fù)載的串-并聯(lián)切換,從而大幅度地減少了開(kāi)關(guān)的數(shù)量,降低了開(kāi)關(guān)的成本,同時(shí)提高了電路的可靠性能。本發(fā)明直流負(fù)載串并聯(lián)切換電路可以應(yīng)用于電梯用電磁制動(dòng)器等技術(shù)領(lǐng)域。
圖1是直流負(fù)載串并聯(lián)切換電路原理圖。圖2是三只隔離二極管的連接支路示意圖。圖3是實(shí)施例一 N只電阻串并聯(lián)切換電路。圖4是實(shí)施例二 N只超級(jí)電容串并聯(lián)切換電路。圖5是實(shí)施例二 N只電感線圈串并聯(lián)切換電路。圖6是實(shí)施例四N只電池串并聯(lián)切換電路。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作詳細(xì)描述。如圖1、2所示,直流負(fù)載串并聯(lián)切換電路400包括N只負(fù)載30、N_1只高壓端隔離二極管410、N-1只中壓端隔離二極管420、N-1只低壓端隔離二極管430、一只可控高壓端開(kāi)關(guān)440、一只可控低壓端開(kāi)關(guān)450,各元器件的連接關(guān)系如下:第一步,首先將一只高壓端隔離二極管410的負(fù)極與一只中壓端隔離二極管420的負(fù)極連接,再將中壓端隔離二極管420的正極與一只低壓端隔離二極管430的正極連接而形成支路460,對(duì)于N只負(fù)載30,共需N-1條支路460。第二步,將N-1條支路460中的N-1只高壓端隔離二極管410的正極相并聯(lián)后通過(guò)可控高壓端開(kāi)關(guān)440與電源正極端子連接;將N-1條支路460中的N-1只低壓端隔離二極管430的負(fù)極相并聯(lián)后通過(guò)可控低壓端開(kāi)關(guān)450與電源負(fù)極端子連接。第三步,將第一只負(fù)載30的一端與電源的正極端子連接,將其另一端與第一條支路460中的中壓端隔離二極管420的正極連接;將第二只負(fù)載30的一端與第一條支路460中的中壓端隔離二極管420的負(fù)極連接,將其另一端與第二條支路460中的中壓端隔離二極管420的正極連接;依此類(lèi)推連接負(fù)載30,直到第N-1只負(fù)載30的一端與第N-2條支路460中的中壓端隔離二極管420的負(fù)極連接,將其另一端與第N-1條支路460中的中壓端隔離二極管420的正極連接;其后,將第N只負(fù)載30的一端與第N-1條支路460中的中壓端隔離二極管420的負(fù)極連接,將其另一端與電源的負(fù)極端子連接;從而使N只負(fù)載30通過(guò)N-1只中壓端隔離二極管420在連接方式上呈現(xiàn)串聯(lián)連接關(guān)系??煽馗邏憾碎_(kāi)關(guān)440、可控低壓端開(kāi)關(guān)450可以采用有觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)或無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)。一旦控制可控高壓端開(kāi)關(guān)440和可控低壓端開(kāi)關(guān)450的同時(shí)結(jié)合或者同時(shí)分離,就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于N只負(fù)載30的串-并聯(lián)切換。在成本許可前提下,可以選擇無(wú)觸點(diǎn)可控開(kāi)關(guān)或者時(shí)間延遲繼電器。負(fù)載30可以是電阻、電容、電感,也可以是電池;由于實(shí)際負(fù)載不可能同時(shí)具備純電阻或純電容或純電感特性,電阻、電容、電感是實(shí)際的電阻、電容、電感,如電感線圈就是純電感和純電阻的串聯(lián);選用有極性電容或者電池時(shí),連接上應(yīng)當(dāng)遵守串聯(lián)或者并聯(lián)對(duì)于極性的基本要求。實(shí)施例一:如圖3所示,負(fù)載為電阻32,對(duì)N只電阻32實(shí)施串-并聯(lián)切換,該電阻32是電熱管,實(shí)現(xiàn)了不同功率的調(diào)控。實(shí)施例二:如圖4所示,負(fù)載為電容34,對(duì)N只超級(jí)電容34實(shí)施串-并聯(lián)充放電切換,實(shí)現(xiàn)并聯(lián)連接的低電壓大電流放電和串聯(lián)連接的高電壓小電流放電。實(shí)施例三:如圖5所示,負(fù)載為電感36,對(duì)N只電感36實(shí)施串-并聯(lián)切換;實(shí)際使用中,電感36可以是電感36與電阻串聯(lián)的電磁線圈,實(shí)現(xiàn)并聯(lián)連接下的大電流需求和串聯(lián)連接下的小電流需求之間的切換。實(shí)施例四:如圖6所示,負(fù)載為電池38,對(duì)N只電池38實(shí)施串-并聯(lián)切換,電池38可以是太陽(yáng)能電池等蓄電池;通過(guò)對(duì)于N只電池38實(shí)施串-并聯(lián)切換,實(shí)現(xiàn)并聯(lián)連接的低壓大電流放電和串聯(lián)連接的高壓小電流放電。顯然,不排除以上不同種類(lèi)的負(fù)載間的混連后實(shí)施串并聯(lián)充放電切換。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到,以上實(shí)施例僅是用來(lái)說(shuō)明本發(fā)明,而并非作為對(duì)本發(fā)明的限定,只要在本發(fā)明的范圍內(nèi),對(duì)以上實(shí)施例的變化、變型都將落在本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種直流負(fù)載串并聯(lián)切換電路,其特征是包括N只負(fù)載(30)、N-1只高壓端隔離二極管(410)、N-1只中壓端隔離二極管(420)、N-1只低壓端隔離二極管(430)、一只可控高壓端開(kāi)關(guān)(440)、一只可控低壓端開(kāi)關(guān)(450); 將一只高壓端隔離二極管(410)的負(fù)極與一只中壓端隔離二極管(420)的負(fù)極連接,再將所述中壓端隔離二極管(420)的正極與一只低壓端隔離二極管(430)的正極連接而形成支路(460);對(duì)于N只負(fù)載(30),共需N-1條支路(460); 將所述N-1條支路(460)中的N-1只高壓端隔離二極管(410)的正極相并聯(lián)后通過(guò)所述可控高壓端開(kāi)關(guān)(440)與電源正極端子連接;將所述N-1條支路(460)中的N-1只低壓端隔離二極管(430)的負(fù)極相并聯(lián)后通過(guò)所述可控低壓端開(kāi)關(guān)(450)與電源負(fù)極端子連接; 將第一只負(fù)載(30)的一端與電源的正極端子連接,將其另一端與第一條支路(460)中的中壓端隔離二極管(420)的正極連接;將第二只負(fù)載(30)的一端與第一條支路(460)中的中壓端隔離二極管(420)的負(fù)極連接,將其另一端與第二條支路(460)中的中壓端隔離二極管(420)的正極連接;依此類(lèi)推,直到第N-1只負(fù)載(30)的一端與第N-2條支路(460)中的中壓端隔離二極管(420)的負(fù)極連接,將其另一端與第N-1條支路(460)中的中壓端隔離二極管(420)的正極連接;其后,將第N只負(fù)載(30)的一端與第N-1條支路(460)中的中壓端隔離二極管(420)的負(fù)極連接,將其另一端與電源的負(fù)極端子連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流負(fù)載串并聯(lián)切換電路,其特征在于,所述可控高壓端開(kāi)關(guān)(440)和/或可控低壓端開(kāi)關(guān)(450)采用有觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)或無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的直流負(fù)載串并聯(lián)切換電路,其特征在于,所述的負(fù)載(30)選自電阻、電容、電感、電池的一種或多種。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了直流負(fù)載串并聯(lián)切換電路,中壓端隔離二極管正負(fù)極分別與低壓端隔離二極管正極、高壓端隔離二極管負(fù)極連接而成支路;共N-1條支路;N-1條支路,N-1只高壓端隔離二極管正極并聯(lián)后通過(guò)可控高壓端開(kāi)關(guān)與電源正極連接,N-1只低壓端隔離二極管負(fù)極并聯(lián)后通過(guò)可控低壓端開(kāi)關(guān)與電源負(fù)極連接;第一負(fù)載兩端分別與電源正極、第一支路的中壓端隔離二極管正極連接;第二只負(fù)載兩端分別與第一支路的中壓端隔離二極管負(fù)極、第二支路的中壓端隔離二極管正極連接;依此,第N-1負(fù)載一端與第N-2支路的中壓端隔離二極管負(fù)極連接,另一端與第N-1支路的中壓端隔離二極管正極連接;第N負(fù)載的一端與第N-1支路的中壓端隔離二極管負(fù)極連接,另一端與電源負(fù)極連接。
文檔編號(hào)H02J1/00GK103117543SQ20131002621
公開(kāi)日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2013年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月31日
發(fā)明者呂崇耀, 鄒家春 申請(qǐng)人:杭州滬寧電梯配件有限公司, 武漢盤(pán)古減振抗震緩沖技術(shù)有限公司