本發(fā)明實(shí)施例涉及軌道車輛控制開(kāi)關(guān)模塊技術(shù)，尤其涉及一種開(kāi)關(guān)模塊電路和開(kāi)關(guān)模塊。

背景技術(shù)：

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各種電子變流設(shè)備在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事及運(yùn)輸行業(yè)所起的作用越來(lái)越重要。特別是在軌道車輛領(lǐng)域，近些年軌道車輛逐步向高速、大功率、高可靠性的方向發(fā)展，對(duì)車輛變流器的要求也越來(lái)越高。軌道車輛的變流器內(nèi)部的主回路的開(kāi)關(guān)、預(yù)充電及放電控制是其必不可少的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其性能將直接影響到整個(gè)變流器乃至車輛的性能。

大功率變流設(shè)備中，直流母線上一般會(huì)安裝有容值較大的支撐電容，用于濾波及維持母線電壓的穩(wěn)定。變流器在啟動(dòng)時(shí)會(huì)先對(duì)支撐電容進(jìn)行充電，由于充電時(shí)電容的容抗很小，所以必須要在充電時(shí)串聯(lián)一個(gè)電阻，來(lái)限制充電電流，防止充電電流過(guò)大對(duì)回路中器件造成破壞；而當(dāng)變流器停止工作時(shí)，由于電容帶電，當(dāng)進(jìn)行設(shè)備人工的維護(hù)時(shí)容易出現(xiàn)危險(xiǎn)，所以需要放電回路把電容中的電放掉，保證人員操作的安全性。同時(shí)一般變流設(shè)備主回路中都應(yīng)具備輸入電壓及電流檢測(cè)功能以及過(guò)流及短路保護(hù)等功能。

在目前變流器內(nèi)部，均是通過(guò)導(dǎo)線連接分散的電子器件實(shí)現(xiàn)上述全部功能，分散式的電流回路主要存在以下缺點(diǎn)：1)整體結(jié)構(gòu)裝配復(fù)雜，布置分散，占用的安裝空間較大；2)各電子器件安裝分散，后期維護(hù)較困難，靈活性和通用性較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種開(kāi)關(guān)模塊電路和開(kāi)關(guān)模塊，不僅能控制主回路通斷，同時(shí)具備預(yù)充電、放電、輸入電壓檢測(cè)、輸出電壓檢測(cè)、過(guò)流及短路保護(hù)的功能，電路集成化程度高，占用空間體積小，便于后期故障排查和維修，靈活性和通用性較高。

本發(fā)明提供一種開(kāi)關(guān)模塊電路和開(kāi)關(guān)模塊，其中，開(kāi)關(guān)模塊電路，應(yīng)用于開(kāi)關(guān)模塊中，包括正接入點(diǎn)、負(fù)接入點(diǎn)、充電負(fù)載、放電負(fù)載、第一接觸器、第二接觸器、第三接觸器、正輸出接線點(diǎn)與負(fù)輸出接線點(diǎn)；正接入點(diǎn)和負(fù)接入點(diǎn)分別與電源的正極和負(fù)極連接，正輸出接線點(diǎn)和負(fù)輸出接線點(diǎn)作為開(kāi)關(guān)模塊電路的輸出端；

第一接觸器連接在正接入點(diǎn)和第一正輸出接線點(diǎn)之間，以在第一接觸器閉合時(shí)形成主工作回路；

第二接觸器和充電負(fù)載串聯(lián)連接在正接入點(diǎn)和第一正輸出接線點(diǎn)之間，以在第二接觸器閉合時(shí)形成充電電路；

第三接觸器和放電負(fù)載連接在第一接觸器與負(fù)接入點(diǎn)之間，以在第一接觸器和第三接觸器同時(shí)閉合時(shí)形成放電電路。

進(jìn)一步地，還包括第一中間接線點(diǎn)和第二中間接線點(diǎn)，第一接觸器與充電負(fù)載均與第一中間接線點(diǎn)連接，第二中間接線點(diǎn)連接在第一中間接線點(diǎn)與正輸出接線點(diǎn)之間。

進(jìn)一步地，正輸出接線點(diǎn)包括第一正輸出接線點(diǎn)和第二正輸出接線點(diǎn)，第一正輸出接線點(diǎn)和第一接觸器之間連接有第一電流傳感器，第二正輸出接線點(diǎn)和第一接觸器之間連接有第二電流傳感器，第二正輸出接線點(diǎn)和第一正輸出接線點(diǎn)等電位；第一接觸器和第一電流傳感器之間設(shè)置有第一熔斷器，第一接觸器和第二電流傳感器之間設(shè)置有第二熔斷器。

進(jìn)一步地，正接入點(diǎn)和負(fù)接入點(diǎn)之間設(shè)置有電壓傳感器。

進(jìn)一步地，充電負(fù)載包括至少兩個(gè)并聯(lián)連接的充電電阻。

進(jìn)一步地，放電負(fù)載包括第一放電電阻和第二放電電阻；

第一放電電阻的一端連接在第一熔斷器和第一電流傳感器之間，第一放電電阻的另一端與第三接觸器連接；

第二放電電阻的一端連接在第二熔斷器和第二電流傳感器之間，第二放電電阻的另一端與第三接觸器連接。

進(jìn)一步地，第一中間接線點(diǎn)和第二中間接線點(diǎn)之間設(shè)置有濾波電路。

進(jìn)一步地，濾波電路包括串聯(lián)連接的電感和二極管。

進(jìn)一步地，第三接觸器的兩端分別連接有第一放電接線點(diǎn)和第二放電接線點(diǎn)，第一放電接線點(diǎn)和第二放電接線點(diǎn)之間可手動(dòng)接通。

本發(fā)明還提供一種開(kāi)關(guān)模塊，包括該開(kāi)關(guān)模塊電路。

本發(fā)明提供的開(kāi)關(guān)模塊電路和開(kāi)關(guān)模塊通過(guò)設(shè)置充電電路、放電電路和主工作回路，實(shí)現(xiàn)了控制主工作回路的通斷，并且同時(shí)具備預(yù)充電和放電的功能。進(jìn)一步地，通過(guò)在其中設(shè)置電壓傳感器、電流傳感器和熔斷器，檢測(cè)電路的輸入電壓和輸出電流，而且具備過(guò)流及短路的保護(hù)功能。該開(kāi)關(guān)模塊電路和開(kāi)關(guān)模塊集成度高，裝配簡(jiǎn)單，占用空間較小，并且便于后期檢修維護(hù)，靈活性和通用性較高。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例一提供的開(kāi)關(guān)模塊電路的線路圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例二提供的開(kāi)關(guān)模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例二提供的開(kāi)關(guān)模塊的底座組件結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例二提供的開(kāi)關(guān)模塊的頂蓋組件結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例二提供的開(kāi)關(guān)模塊的前面板組件結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明：

1-底座組件； 2-頂蓋組件；

3-前面板組件； KM11-第一接觸器；

KM12-第二接觸器； KM13-第三接觸器；

FA-第一放電接線點(diǎn)； FB-第二放電接線點(diǎn)；

TV-電壓傳感器； 11-充電負(fù)載；

IN1-負(fù)接入點(diǎn)； IN2-正接入點(diǎn)；

FU1-第一熔斷器； FU2-第二熔斷器；

21-放電負(fù)載； 31-正輸出接線點(diǎn)；

TA1-第一電流傳感器； TA2-第二電流傳感器；

32-控制信號(hào)線接口； OUT3-負(fù)輸出接線點(diǎn)；

M1-第一中間接線點(diǎn)； M2-第二中間接線點(diǎn)；

R1-充電電阻； R2-第一放電電阻；

R3-第二放電電阻； OUT1-第一正輸出接線點(diǎn)；

OUT2-第二正輸出接線點(diǎn)； L11-電感；

VD11-二極管。

具體實(shí)施方式

圖1是本發(fā)明實(shí)施例一提供的開(kāi)關(guān)模塊電路的線路圖，圖2是本發(fā)明實(shí)施例二提供的開(kāi)關(guān)模塊的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3是本發(fā)明實(shí)施例二提供的開(kāi)關(guān)模塊的底座組件1結(jié)構(gòu)示意圖，圖4是本發(fā)明實(shí)施例二提供的開(kāi)關(guān)模塊的頂蓋組件結(jié)構(gòu)示意圖，圖5是本發(fā)明實(shí)施例二提供的開(kāi)關(guān)模塊的前面板組件結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1-5所示，本發(fā)明提供一種開(kāi)關(guān)模塊電路，應(yīng)用于開(kāi)關(guān)模塊中，包括正接入點(diǎn)IN2、負(fù)接入點(diǎn)IN1、充電負(fù)載11、放電負(fù)載21、第一接觸器KM11、第二接觸器KM12、第三接觸器KM13、正輸出接線點(diǎn)31與負(fù)輸出接線點(diǎn)OUT3；正接入點(diǎn)IN2和負(fù)接入點(diǎn)IN1分別與電源的正極和負(fù)極連接，正輸出接線點(diǎn)31和負(fù)輸出接線點(diǎn)OUT3作為開(kāi)關(guān)模塊電路的輸出端；

第一接觸器KM11連接在正接入點(diǎn)IN2和第一正輸出接線點(diǎn)OUT1之間，以在第一接觸器KM11閉合時(shí)形成主工作回路；

第二接觸器KM12和充電負(fù)載11串聯(lián)連接在正接入點(diǎn)IN2和第一正輸出接線點(diǎn)OUT1之間，以在第二接觸器KM12閉合時(shí)形成充電電路；

第三接觸器KM13和放電負(fù)載21連接在第一接觸器KM11與負(fù)接入點(diǎn)IN1之間，以在第一接觸器KM11和第三接觸器KM13同時(shí)閉合時(shí)形成放電電路。

需要說(shuō)明的是，本發(fā)明優(yōu)選用于軌道車輛的電路中，其中容值較大的支撐電容連接在開(kāi)關(guān)模塊電路的輸出端，支撐電容和電源同時(shí)作為供電設(shè)備，為用電設(shè)備供電。用電設(shè)備和支撐電容共同連接在開(kāi)關(guān)模塊的輸出端。變流器啟動(dòng)前，首先對(duì)支撐電容充電，閉合第二接觸器KM12形成充電電路，為支撐電容充電，充電負(fù)載11可防止電路充電電流過(guò)大，對(duì)電路中的器件造成損壞。

充電完成后，斷開(kāi)第二接觸器KM12并閉合第一接觸器KM11，形成主工作回路。此時(shí)，電源和支撐電容共同作為供電設(shè)備，為用電設(shè)備供電。支撐電容作為輔助供電設(shè)備，可以在電源發(fā)生意外故障停止工作時(shí)，繼續(xù)維持主工作電路的正常運(yùn)行。

當(dāng)主工作電路完成工作后，或是對(duì)電路檢修維護(hù)時(shí)，需要將支撐電容的剩余電量消耗，防止其對(duì)工作人員造成傷害。此時(shí)需要同時(shí)閉合第一接觸器KM11和第三接觸器KM13，放電負(fù)載21將支撐電容的剩余電量轉(zhuǎn)化為熱能消耗。

具體的，該開(kāi)關(guān)模塊電路還包括第一中間接線點(diǎn)M1和第二中間接線點(diǎn)M2，第一接觸器KM11與充電負(fù)載11均與第一中間接線點(diǎn)M1連接，第二中間接線點(diǎn)M2連接在第一中間接線點(diǎn)M1與正輸出接線點(diǎn)31之間。

具體的，正輸出接線點(diǎn)31包括第一正輸出接線點(diǎn)OUT1和第二正輸出接線點(diǎn)OUT2，第一正輸出接線點(diǎn)OUT1和第一接觸器KM11之間連接有第一電流傳感器TA1，第二正輸出接線點(diǎn)OUT2和第一接觸器KM11之間連接有第二電流傳感器TA2，第二正輸出接線點(diǎn)OUT2和第一正輸出接線點(diǎn)OUT1等電位；第一接觸器KM11和第一電流傳感器TA1之間設(shè)置有第一熔斷器FU1，第一接觸器KM11和第二電流傳感器TA2之間設(shè)置有第二熔斷器FU2。

本實(shí)施例中列舉為兩個(gè)正輸出接線點(diǎn)31，分別對(duì)應(yīng)由第一熔斷器FU1、第一電流傳感器TA1和第一正輸出接線點(diǎn)OUT1組成的一條電流輸出線路，以及由第二熔斷器FU2、第二電流傳感器TA2和第二正輸出接線點(diǎn)OUT2組成的另一條電流輸出線路。在實(shí)際使用中，并不局限于本實(shí)施例列舉的兩條電流輸出線路，可根據(jù)實(shí)際需要，即連接用電設(shè)備的具體數(shù)量從而增加或減少。

需要說(shuō)明的是，第一正輸出接線點(diǎn)OUT1和第二正輸出接線點(diǎn)OUT2為兩個(gè)等電位點(diǎn)，第一電流傳感器TA1和第二電流傳感器TA2分別檢測(cè)兩路輸出電路的電流值，起到實(shí)時(shí)檢測(cè)電路電流的作用，第一熔斷器FU1和第二熔斷器FU2在各自電路電流過(guò)大時(shí)，內(nèi)部產(chǎn)生的熱量將導(dǎo)電熔體熔斷，切斷電路，起到保護(hù)電路過(guò)流保護(hù)的作用。

具體的，正接入點(diǎn)IN2和負(fù)接入點(diǎn)IN1之間設(shè)置有電壓傳感器TV。

需要說(shuō)明的是，電壓傳感器TV可實(shí)時(shí)檢測(cè)電路中的輸入電壓值。

具體的，充電負(fù)載11通常為電阻負(fù)載，例如充電負(fù)載11可以包括至少兩個(gè)并聯(lián)連接的充電電阻R1。

具體的，放電負(fù)載21也可以為電子負(fù)載，例如可包括第一放電電阻R2和第二放電電阻R3；

第一放電電阻R2的一端連接在第一熔斷器FU1和第一電流傳感器TA1之間，第一放電電阻R2的另一端與第三接觸器KM13連接；

第二放電電阻R3的一端連接在第二熔斷器FU2和第二電流傳感器TA2之間，第二放電電阻R3的另一端與第三接觸器KM13連接。

具體的，第一中間接線點(diǎn)M1和第二中間接線點(diǎn)M2之間設(shè)置有濾波電路。

需要說(shuō)明的是，設(shè)置濾波電路可以防止電路中波動(dòng)較大的電壓對(duì)用電設(shè)備或支撐電容的使用產(chǎn)生影響，保證電路中為平穩(wěn)地直流電壓。

具體的，濾波電路可包括串聯(lián)連接的電感L11和二極管VD11。

需要說(shuō)明的是，電感L11具有濾波作用，二極管VD11具有防止電流逆流的作用，兩者同時(shí)作用，可以保證電路中的電流為穩(wěn)定的、具有單一方向的直流電。

具體的，第三接觸器KM13的兩端分別連接有第一放電接線點(diǎn)FA和第二放電接線點(diǎn)FB，第一放電接線點(diǎn)FA和第二放電接線點(diǎn)FB之間可手動(dòng)接通。

需要說(shuō)明的是，為防止第三接觸器KM13發(fā)生故障，從而無(wú)法閉合，導(dǎo)致支撐電容中剩余電量無(wú)法消耗。此時(shí)，通過(guò)手動(dòng)接通第一放電接線點(diǎn)FA和第二放電接線點(diǎn)FB達(dá)到閉合放電電路的作用，完成支撐電容剩余電量的消耗。

在該開(kāi)關(guān)模塊電路中還包括控制信號(hào)線接口32(圖1中未示出)，該控制信號(hào)線接口32屬于多芯連接器，分別于第一接觸器KM11、第二接觸器KM12、第三接觸器KM13、電壓傳感器TV和電流傳感器電連接，通過(guò)電壓傳感器TV和電流傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電路中的輸入電壓值和輸出電流值，作為輔助控制手段，從外部控制各接觸器的閉合與斷開(kāi)。

本發(fā)明實(shí)施例一提供一種開(kāi)關(guān)模塊電路，通過(guò)設(shè)置充電電路、放電電路和主工作回路，實(shí)現(xiàn)了控制主工作回路的通斷，并且同時(shí)具備預(yù)充電和放電的功能。進(jìn)一步地，通過(guò)在其中設(shè)置電壓傳感器TV、電流傳感器和熔斷器，檢測(cè)電路的輸入電壓和輸出電流，而且具備過(guò)流及短路的保護(hù)功能。該開(kāi)關(guān)模塊電路和開(kāi)關(guān)模塊集成度高，裝配簡(jiǎn)單，占用空間較小，并且便于后期檢修維護(hù)，靈活性和通用性較高。

本發(fā)明實(shí)施例二提供一種開(kāi)關(guān)模塊，本實(shí)施例在前述實(shí)施例一所提供的開(kāi)關(guān)模塊電路的基礎(chǔ)上，提供了開(kāi)關(guān)模塊的具體結(jié)構(gòu)。如圖2-5所示，開(kāi)關(guān)模塊包括實(shí)施例一提供的開(kāi)關(guān)模塊電路。

本發(fā)明實(shí)施例二提供一種開(kāi)關(guān)模塊，通過(guò)設(shè)置充電電路、放電電路和主工作回路，實(shí)現(xiàn)了控制主工作回路的通斷，并且同時(shí)具備預(yù)充電和放電的功能。進(jìn)一步地，通過(guò)在其中設(shè)置電壓傳感器TV、電流傳感器和熔斷器，檢測(cè)電路的輸入電壓和輸出電流，而且具備過(guò)流及短路的保護(hù)功能。該開(kāi)關(guān)模塊電路和開(kāi)關(guān)模塊集成度高，裝配簡(jiǎn)單，占用空間較小，并且便于后期檢修維護(hù)，靈活性和通用性較高。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上各實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)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(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)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(shí)施例技術(shù)方案的范圍。