專利名稱：一種直流開(kāi)關(guān)試驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種直流開(kāi)關(guān)試驗(yàn)裝置
(一) 技術(shù)領(lǐng)域
本實(shí)用新型涉及一種試驗(yàn)裝置，特別是一種直流開(kāi)關(guān)試驗(yàn)裝置。
(二) 背景技術(shù)
根據(jù)國(guó)家發(fā)改委與輕軌研究中心提供的規(guī)劃資料，2020年中國(guó)將有超過(guò) 550公里的地鐵線，2050年包括輕軌和地鐵線路將達(dá)到2000公里。直流開(kāi)關(guān) 是城市軌道交通中直流牽引網(wǎng)短路保護(hù)的主要設(shè)備，需定期測(cè)試以保證輕軌 牽引供電系統(tǒng)的安全。目前國(guó)內(nèi)地鐵和輕軌牽引供電系統(tǒng)選用的進(jìn)口直流開(kāi) 關(guān)缺少相關(guān)大電流測(cè)試設(shè)備，無(wú)法進(jìn)行檢測(cè)。引進(jìn)的國(guó)外大電流發(fā)生系統(tǒng)投 資大，體積龐大，機(jī)械式結(jié)構(gòu)，為手動(dòng)操作模式，設(shè)備維護(hù)難，國(guó)內(nèi)沒(méi)有相關(guān) 產(chǎn)品。直流開(kāi)關(guān)檢測(cè)系統(tǒng)是直流開(kāi)關(guān)的性能測(cè)試系統(tǒng)，其難點(diǎn)在于產(chǎn)生可控 大電流，精確測(cè)試短路保護(hù)直流開(kāi)關(guān)動(dòng)態(tài)工作特性參數(shù)以判斷直流開(kāi)關(guān)是否 動(dòng)作準(zhǔn)確可靠。
(三) 實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種直流開(kāi)關(guān)試驗(yàn)裝置，它可以克服現(xiàn)有技 術(shù)的不足，是一種操作方便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)備維護(hù)簡(jiǎn)單的直流開(kāi)關(guān)試驗(yàn)裝置。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案 一種直流開(kāi)關(guān)試驗(yàn)裝置，其特征在于它是由控 制單元和輸出單元兩部分組成；其中，所說(shuō)的控制單元包括控制器模塊和高 壓整流及逆變模塊，且控制器模塊和高壓整流及逆變模塊之間為雙向連接； 所說(shuō)的控制器模塊和高壓整流及逆變模塊的輸入端與外部電源連接；所說(shuō)的 輸出單元包括整流電路模塊和電流檢測(cè)及控制保護(hù)模塊，且整流電路的輸入 端與控制單元中的高壓整流及逆變模塊的輸出端連接，其輸出端與電流檢測(cè)
及控制保護(hù)模塊的輸入端連接；所說(shuō)的電流檢測(cè)及控制保護(hù)模塊的輸入端與 整流電路模塊的輸出端連接，其輸出端分別與高壓整流及逆變模塊和整流電 路的輸入端連接。
上述所說(shuō)的控制器模塊由嵌入式工業(yè)計(jì)算機(jī)、DSP控制器和I/0控制器組 成；所說(shuō)的嵌入式工業(yè)計(jì)算機(jī)、DSP控制器和I/0控制器相互之間為雙向連接, 且DSP控制器和I/0控制器與高壓整流及逆變模塊之間也為雙向連接。
上述所說(shuō)的高壓整流及逆變模塊由三相橋式整流濾波及PWM控制電路和至少三相單向橋式逆變電路組成；所說(shuō)的三相橋式整流濾波及PWM控制電路 的輸入端與電流檢測(cè)及控制保護(hù)模塊的輸出端連接，其輸出端與每一路單向 橋式逆變電路連接，同時(shí)與DSP控制器和I/0控制器之間呈雙向連接。
上述所說(shuō)的整流電路模塊是由高頻高電降壓回路和低壓整流輸出回路組 成；所說(shuō)的高頻高電降壓回路的輸入端與單相橋式逆變電路的輸出端連接， 其輸出端與低壓整流輸出回路的輸入端連接；所說(shuō)的低壓整流輸出回路與電 流檢測(cè)及控制保護(hù)模塊呈雙向連接。
上述所說(shuō)的高頻高電降壓回路中含有至少一個(gè)高頻降壓變壓器，所說(shuō)的 低壓整流輸出回路含有至少一個(gè)單相全波整流電路；其中，所說(shuō)的高頻降壓 變壓器的輸入端與單相逆變組輸出電路的輸出端連接，其輸出端與單相全波 整流電路的輸入端連接；所說(shuō)的單相全波整流電路的輸出端輸出直流大電流; 且所說(shuō)的高頻降壓變壓器的數(shù)量與單相全波整流電路的數(shù)量相同。
上述所說(shuō)的電流檢測(cè)及控制保護(hù)模塊是由輸出電流檢測(cè)回路和電流保護(hù) 回路構(gòu)成；所說(shuō)的輸出電流檢測(cè)回路的輸入端連接輸出單元的輸出端檢測(cè)輸 出的電流大小，其輸出端與電流保護(hù)回路的輸入端連接；所說(shuō)的電流保護(hù)的 輸出端與橋式整流濾波及PWM控制電路的輸入端連接。
上述所說(shuō)的電流檢測(cè)及控制保護(hù)模塊中的輸出電流檢測(cè)回路由模擬信號(hào) 隔離及濾波電路、開(kāi)關(guān)控制信號(hào)隔離處理電路、至少一個(gè)電流檢測(cè)及處理電 路、至少三個(gè)單相橋式逆變電路驅(qū)動(dòng)控制電路和至少一個(gè)電流調(diào)節(jié)控制電路 組成；所說(shuō)的電流檢測(cè)及控制保護(hù)模塊中的電流保護(hù)回路由輸出過(guò)流保護(hù)電 路、過(guò)時(shí)保護(hù)電路電路和高壓直流過(guò)流保護(hù)電路電路組成；其中，所說(shuō)的模 擬信號(hào)隔離及濾波電路和開(kāi)關(guān)控制信號(hào)隔離處理電路和I/O控制器之間呈雙 向連接；所說(shuō)的電流調(diào)節(jié)控制電路的輸入端分別與電流檢測(cè)及處理電路和單 相橋式逆變電路驅(qū)動(dòng)控制電路的輸出端庫(kù)接，其輸出端與單相橋式逆變電路 驅(qū)動(dòng)控制電路的輸入端連接；所說(shuō)的單相橋式逆變電路驅(qū)動(dòng)控制電路的輸入 端與輸出過(guò)流保護(hù)電路和過(guò)時(shí)保護(hù)電路的輸出端連接，其輸出端與輸出過(guò)流 保護(hù)電路、過(guò)時(shí)保護(hù)電路的輸入端連接；所說(shuō)的輸出過(guò)流保護(hù)電路、過(guò)時(shí)保 護(hù)電路的輸入、輸出端分別與高壓直流過(guò)流保護(hù)電路單元的輸出、輸入端連 接。
本實(shí)用新型的工作方法為①控制單元中的控制器模塊將電信號(hào)及控制 信號(hào)量傳遞至DSP處理單元，通過(guò)DSP對(duì)接受到的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較、計(jì)算，并 通過(guò)I/O控制單元發(fā)出I/O控制信號(hào)；②三相橋式整流濾波及PWM控制電路接受到控制信號(hào)后對(duì)三相電壓進(jìn)行整流、濾波，使得接觸器接通電路，逆變電
路將對(duì)其進(jìn)行高頻逆變，并有PWM電路控制其信號(hào)的輸出；③輸出后的電壓 在高頻高電降壓回路進(jìn)行高頻高電降壓升流處理；④升流后的信號(hào)進(jìn)行單向 全波電流整流，多路信號(hào)并聯(lián)輸出；⑤電流檢測(cè)裝置對(duì)輸出電流進(jìn)行檢測(cè)、比 較，并將結(jié)果告知電流保護(hù)回路，保護(hù)電路將電流檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行處理后反饋 給控制保護(hù)電路，進(jìn)行相應(yīng)的保護(hù)動(dòng)作。
本實(shí)用新型的優(yōu)越性在于1、操作智能化、輸出電流在顯示器上以圖形 方式顯示，可方便計(jì)算、顯示直流開(kāi)關(guān)的動(dòng)作時(shí)間，并能存儲(chǔ)、打印測(cè)量結(jié) 果；2、采用高速大功率電力電子器件,提高了效率，減小了體積和重量；3、 具備多種輸出波形選擇；4、輸出信號(hào)精度高，按預(yù)先設(shè)定的波形參數(shù)輸出， 綜合誤差只有2%; 5、測(cè)量及計(jì)時(shí)精度高，輸出電流、開(kāi)關(guān)接點(diǎn)動(dòng)作狀態(tài)通 過(guò)測(cè)量回路測(cè)量并以圖形方式在顯示器上顯示，準(zhǔn)確計(jì)算有關(guān)參數(shù)，電流測(cè) 量精度為2%，時(shí)間測(cè)量精度為lmS; 6、保護(hù)電路完善；模塊化設(shè)計(jì)，方便維
護(hù)和使用，可根據(jù)用戶的需求增加功能。


圖l為本實(shí)用新型所涉一種直流開(kāi)關(guān)試驗(yàn)裝置的總體結(jié)構(gòu)框圖。
圖2為本實(shí)用新型所涉一種直流開(kāi)關(guān)試驗(yàn)裝置中高頻高電降壓回路的結(jié)
構(gòu)框圖。
圖3為本實(shí)用新型所涉一種直流開(kāi)關(guān)試驗(yàn)裝置中電流檢測(cè)及控制保護(hù)模
塊的結(jié)構(gòu)框圖。 具體實(shí)施方式
一種直流開(kāi)關(guān)試驗(yàn)裝置(見(jiàn)圖l)，其特征在于它是由控制單元和輸出單
元兩部分組成；其中，所說(shuō)的控制單元包括控制器模塊和高壓整流及逆變模 塊，且控制器模塊和高壓整流及逆變模塊之間為雙向連接；所說(shuō)的控制器模 塊和高壓整流及逆變模塊的輸入端與外部電源連接；所說(shuō)的輸出單元包括整 流電路模塊和電流檢測(cè)及控制保護(hù)模塊，且整流電路的輸入端與控制單元中 的高壓整流及逆變模塊的輸出端連接，其輸出端與電流檢測(cè)及控制保護(hù)模塊 的輸入端連接；所說(shuō)的電流檢測(cè)及控制保護(hù)模塊的輸入端與整流電路模塊的 輸出端連接，其輸出端分別與高壓整流及逆變模塊和整流電路的輸入端連接。 上述所說(shuō)的控制器模塊(見(jiàn)圖l)由嵌入式工業(yè)計(jì)算機(jī)、DSP控制器和I/0 控制器組成；所說(shuō)的嵌入式工業(yè)計(jì)算機(jī)、DSP控制器和I/0控制器相互之間為 雙向連接，且DSP控制器和I/0控制器與高壓整流及逆變模塊之間也為雙向連接。
上述所說(shuō)的高壓整流及逆變模塊(見(jiàn)圖l)由三相橋式整流濾波及PWM 控制電路和至少三相單向橋式逆變電路組成；所說(shuō)的三相橋式整流濾波及 PWM控制電路的輸入端與電流檢測(cè)及控制保護(hù)模塊的輸出端連接，其輸出端 與每一路單向橋式逆變電路連接，同時(shí)與DSP控制器和I/0控制器之間呈雙向 連接。
上述所說(shuō)的整流電路模塊(見(jiàn)圖l)是由高頻高電降壓回路和低壓整流輸 出回路組成；所說(shuō)的高頻高電降壓回路的輸入端與單相橋式逆變電路的輸出 端連接，其輸出端與低壓整流輸出回路的輸入端連接；所說(shuō)的低壓整流輸出 回路與電流檢測(cè)及控制保護(hù)模塊呈雙向連接。
上述所說(shuō)的高頻高電降壓回路中含有至少一個(gè)高頻降壓變壓器，所說(shuō)的 低壓整流輸出回路含有至少一個(gè)單相全波整流電路；其中，所說(shuō)的髙頻降壓 變壓器的輸入端與單相逆變組輸出電路的輸出端連接，其輸出端與單相全波 整流電路的輸入端連接；所說(shuō)的單相全波整流電路的輸出端輸出直流大電流； 且所說(shuō)的高頻降壓變壓器的數(shù)量與單相全波整流電路的數(shù)量相同。(見(jiàn)圖2)
上述所說(shuō)的電流檢測(cè)及控制保護(hù)模塊(見(jiàn)圖O是由輸出電流檢測(cè)回路和 電流保護(hù)回路構(gòu)成；所說(shuō)的輸出電流檢測(cè)回路的輸入端連接輸出單元的輸出 端檢測(cè)輸出的電流大小，其輸出端與電流保護(hù)回路的輸入端連接；所說(shuō)的電 流保護(hù)的輸出端與橋式整流濾波及PWM控制電路的輸入端連接。
上述所說(shuō)的電流檢測(cè)及控制保護(hù)模塊(見(jiàn)圖3)中的輸出電流檢測(cè)回路 由模擬信號(hào)隔離及濾波電路、開(kāi)關(guān)控制信號(hào)隔離處理電路、至少一個(gè)龜流檢 測(cè)及處理電路、至少三個(gè)單相橋式逆變電路驅(qū)動(dòng)控制電路和至少一個(gè)龜流調(diào) 節(jié)控制電路組成；所說(shuō)的電流檢測(cè)及控制保護(hù)模塊中的電流保護(hù)回路由輸出 過(guò)流保護(hù)電路、過(guò)時(shí)保護(hù)電路電路和高壓直流過(guò)流保護(hù)電路電路組成；其中， 所說(shuō)的模擬信號(hào)隔離及濾波電路和開(kāi)關(guān)控制信號(hào)隔離處理電路和I/O控制器 之間呈雙向連接；所說(shuō)的電流調(diào)節(jié)控制電路的輸入端分別與電流檢測(cè)及處理 電路和單相橋式逆變電路驅(qū)動(dòng)控制電路的輸出端連接，其輸出端與單相橋式 逆變電路驅(qū)動(dòng)控制電路的輸入端連接；所說(shuō)的單相橋式逆變電路驅(qū)動(dòng)控制電 路的輸入端與輸出過(guò)流保護(hù)電路和過(guò)時(shí)保護(hù)電路的輸出端連接，其輸出端與 輸出過(guò)流保護(hù)電路、過(guò)時(shí)保護(hù)電路的輸入端連接；所說(shuō)的輸出過(guò)流保護(hù)電路、 過(guò)時(shí)保護(hù)電路的輸入、輸出端分別與高壓直流過(guò)流保護(hù)電路單元的輸出、輸 入端連接。
權(quán)利要求1、一種直流開(kāi)關(guān)試驗(yàn)裝置，其特征在于它是由控制單元和輸出單元兩部分組成；其中，所說(shuō)的控制單元包括控制器模塊和高壓整流及逆變模塊，且控制器模塊和高壓整流及逆變模塊之間為雙向連接；所說(shuō)的控制器模塊和高壓整流及逆變模塊的輸入端與外部電源連接；所說(shuō)的輸出單元包括整流電路模塊和電流檢測(cè)及控制保護(hù)模塊，且整流電路的輸入端與控制單元中的高壓整流及逆變模塊的輸出端連接，其輸出端與電流檢測(cè)及控制保護(hù)模塊的輸入端連接；所說(shuō)的電流檢測(cè)及控制保護(hù)模塊的輸入端與整流電路模塊的輸出端連接，其輸出端分別與高壓整流及逆變模塊和整流電路的輸入端連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種直流開(kāi)關(guān)試驗(yàn)裝置，其特征在于所說(shuō)的控 制器模塊由嵌入式工業(yè)計(jì)算機(jī)、DSP控制器和I/0控制器組成;所說(shuō)的嵌入式 工業(yè)計(jì)算機(jī)、DSP控制器和I/0控制器相互之間為雙向連接，且DSP控制器和 1/0控制器與高壓整流及逆變模塊之間也為雙向連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種直流開(kāi)關(guān)試驗(yàn)裝置，其特征在于所說(shuō)的高 壓整流及逆變模塊由三相橋式整流濾波及PWM控制電路和至少三相單向橋 式逆變電路組成；所說(shuō)的三相橋式整流濾波及PWM控制電路的輸入端與電 流檢測(cè)及控制保護(hù)模塊的輸出端連接，其輸出端與每一路單向橋式逆變電路 連接，同時(shí)與DSP控制器和I/0控制器之間呈雙向連接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種直流開(kāi)關(guān)試驗(yàn)裝置，其特征在于所說(shuō)的整 流電路模塊是由高頻高電降壓回路和低壓整流輸出回路組成；所說(shuō)的高頻高 電降壓回路的輸入端與單相橋式逆變電路的輸出端連接，其輸出端與低壓整 流輸出回路的輸入端連接；所說(shuō)的低壓整流輸出回路與電流檢測(cè)及控制保護(hù) 模塊呈雙向連接。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種直流開(kāi)關(guān)試驗(yàn)裝置，其特征在于所說(shuō)的高頻高電降壓回路中含有至少一個(gè)高頻降壓變壓器，所說(shuō)的低壓整流輸出回路 含有至少一個(gè)單相全波整流電路；其中，所說(shuō)的高頻降壓變壓器的輸入端與單相逆變組輸出電路的輸出端連接，其輸出端與單相全波整流電路的輸入端 連接；所說(shuō)的單相全波整流電路的輸出端輸出直流大電流；且所說(shuō)的高頻降 壓變壓器的數(shù)量與單相全波整流電路的數(shù)量相同。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種直流開(kāi)關(guān)試驗(yàn)裝置，其特征在于所說(shuō)的電流檢測(cè)及控制保護(hù)模塊是由輸出電流檢測(cè)回路和電流保護(hù)回路構(gòu)成；所說(shuō)的 輸出電流檢測(cè)回路的輸入端連接輸出單元的輸出端檢測(cè)輸出的電流大小，其 輸出端與電流保護(hù)回路的輸入端連接；所說(shuō)的電流保護(hù)的輸出端與橋式整流 濾波及PWM控制電路的輸入端連接。
7、根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種直流開(kāi)關(guān)試驗(yàn)裝置，其特征在于所說(shuō)的 電流檢測(cè)及控制保護(hù)模塊中的輸出電流檢測(cè)回路由模擬信號(hào)隔離及濾波電 路、開(kāi)關(guān)控制信號(hào)隔離處理電路、至少一個(gè)電流檢測(cè)及處理電路、至少三個(gè) 單相橋式逆變電路驅(qū)動(dòng)控制電路和至少一個(gè)電流調(diào)節(jié)控制電路組成；所說(shuō)的 電流檢測(cè)及控制保護(hù)模塊中的電流保護(hù)回路由輸出過(guò)流保護(hù)電路、過(guò)時(shí)保護(hù) 電路電路和高壓直流過(guò)流保護(hù)電路電路組成；其中，所說(shuō)的模擬信號(hào)隔離及 濾波電路和開(kāi)關(guān)控制信號(hào)隔離處理電路和I/O控制器之間呈雙向連接；所說(shuō) 的電流調(diào)節(jié)控制電路的輸入端分別與電流檢測(cè)及處理電路和單相橋式逆變 電路驅(qū)動(dòng)控制電路的輸出端連接，其輸出端與單相橋式逆變電路驅(qū)動(dòng)控制電 路的輸入端連接；所說(shuō)的單相橋式逆變電路驅(qū)動(dòng)控制電路的輸入端與輸出過(guò) 流保護(hù)電路和過(guò)時(shí)保護(hù)電路的輸出端連接，其輸出端與輸出過(guò)流保護(hù)電路、 過(guò)時(shí)保護(hù)電路的輸入端連接；所說(shuō)的輸出過(guò)流保護(hù)電路、過(guò)時(shí)保護(hù)電路的輸 入、輸出端分別與高壓直流過(guò)流保護(hù)電路單元的輸出、輸入端連接。
專利摘要一種直流開(kāi)關(guān)試驗(yàn)裝置，其特征在于它是由控制單元和輸出單元兩部分組成；其中，所說(shuō)的控制單元包括控制器模塊和高壓整流及逆變模塊，所說(shuō)的輸出單元包括整流電路模塊和電流檢測(cè)及控制保護(hù)模塊；其優(yōu)越性為①操作智能化、輸出電流在顯示器上以圖形方式顯示，可方便計(jì)算、顯示直流開(kāi)關(guān)的動(dòng)作時(shí)間，并能存儲(chǔ)、打印測(cè)量結(jié)果；②提高了效率，減小了體積和重量；具備多種輸出波形選擇；輸出信號(hào)精度高，按預(yù)先設(shè)定的波形參數(shù)輸出，綜合誤差只有2％；③測(cè)量及計(jì)時(shí)精度高；④保護(hù)電路完善；模塊化設(shè)計(jì)，方便維護(hù)和使用，可根據(jù)用戶的需求增加功能。
文檔編號(hào)G01R31/327GK201145733SQ200720099539
公開(kāi)日2008年11月5日 申請(qǐng)日期2007年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月28日
發(fā)明者何榆林, 剛 張, 張忠杰, 偉 王, 蔡登明 申請(qǐng)人:天津新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)凱發(fā)電氣成套設(shè)備有限公司