專(zhuān)利名稱(chēng)：具有半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的分接開(kāi)關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在可調(diào)式變壓器的線圈抽頭之間無(wú)中斷地轉(zhuǎn)換的具有半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的分接開(kāi)關(guān)。為此本發(fā)明涉及一種根據(jù)負(fù)載選擇器原理的分接開(kāi)關(guān)。
背景技術(shù)：
分接開(kāi)關(guān)以各種實(shí)施形式而公知；它們?cè)砩弦杂糜跓o(wú)功選擇應(yīng)轉(zhuǎn)換到的新線圈抽頭的負(fù)載選擇器和具有分開(kāi)的選擇器的設(shè)備以及用于隨后進(jìn)行實(shí)際轉(zhuǎn)換的單獨(dú)的負(fù)載轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)來(lái)區(qū)分。公開(kāi)文獻(xiàn)“Axel Kr3mer :0n-Load Tap-Changers for Power Transformers",MR-Publikation 2000提供了對(duì)于各種結(jié)構(gòu)的很好的概述。在其中第7f頁(yè)上介紹了特別之處。不管是什么結(jié)構(gòu)，所有分接開(kāi)關(guān)都具有一個(gè)公共的負(fù)載旁路，其與分接開(kāi)關(guān)的當(dāng)前位置無(wú)關(guān)地產(chǎn)生與變壓器(通常是主線圈)的連接。例如W099/60588公開(kāi)了一種分接開(kāi)關(guān)，其如現(xiàn)有技術(shù)中一般通常的那樣包含這樣的唯一一個(gè)負(fù)載旁路。在這個(gè)已知的方案中，這個(gè)負(fù)載旁路被構(gòu)造為導(dǎo)電的旁路環(huán)，其同心地包圍柱形開(kāi)關(guān)裝置。接觸橋形接片的一部分在旁路環(huán)上滑動(dòng)，該接觸橋形接片的另一部分電接觸相應(yīng)的固定的分接觸點(diǎn)。DE 38 33 126 Al已經(jīng)公開(kāi)了一種分接開(kāi)關(guān)的完全類(lèi)似的結(jié)構(gòu)。尤其地，其中的圖 4示出了不中斷的旁路，在那里以示意性的線性圖示示出。對(duì)于具有機(jī)械觸點(diǎn)或者還具有真空開(kāi)關(guān)室作為開(kāi)關(guān)裝置的分解開(kāi)關(guān)，這個(gè)不中斷的旁路環(huán)是無(wú)問(wèn)題的，或者對(duì)于分接開(kāi)關(guān)的線性操作，旁路軌也是無(wú)問(wèn)題的；它們使得能夠?qū)崿F(xiàn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的構(gòu)造。但是，對(duì)于具有半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的分接開(kāi)關(guān)就產(chǎn)生各種缺點(diǎn)。由于持久地施加工作電壓以及雷電沖擊電壓對(duì)功率電子元件負(fù)荷，要求大的隔離間隔，這是不希望的。此外， 由于變壓器壁，需要成本高昂的高壓導(dǎo)管?？傊?，已知的負(fù)載旁路導(dǎo)致功率電子元件的持久的加載。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)任務(wù)在于克服這些缺陷以及提供一種具有半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的分接開(kāi)關(guān)，其避免了這些開(kāi)關(guān)元件的高負(fù)荷并且在穩(wěn)態(tài)工作時(shí)確保分接開(kāi)關(guān)與變壓器線圈的電流隔離。該任務(wù)通過(guò)具有權(quán)利要求1的特征的這類(lèi)分接開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)。從屬權(quán)利要求提供了本發(fā)明的有利擴(kuò)展方案。根據(jù)本發(fā)明的方案的特別的優(yōu)點(diǎn)在于，在穩(wěn)態(tài)工作中，功率電子元件的所有連接線與變壓器線圈電流隔離。因此，功率電子元件可靠地與雷電沖擊電壓以及與工作電壓的持久負(fù)荷隔離開(kāi)。只有在轉(zhuǎn)換階段、即實(shí)際的負(fù)載轉(zhuǎn)接期間才存在與變壓器線圈的電流連接。


以下借助于實(shí)施例更詳細(xì)地介紹本發(fā)明。在附圖中圖1以示意圖示出了根據(jù)本發(fā)明的分接開(kāi)關(guān)；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的分接開(kāi)關(guān)的另一實(shí)施形式；圖3示出了在變壓器的異常布線中根據(jù)本發(fā)明的分接開(kāi)關(guān)。
具體實(shí)施例方式在圖1中示出了一種分接開(kāi)關(guān)，其包括功率電子的負(fù)載轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)1。其中設(shè)置兩個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)2和3，它們各自包括一個(gè)電氣輸入端4或5以及一個(gè)公共的電氣輸出端6。負(fù)載轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)1因此由兩個(gè)分別由半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)2或3實(shí)現(xiàn)的路徑構(gòu)成一個(gè)用于進(jìn)行切斷的側(cè)，一個(gè)用于進(jìn)行接受的側(cè)。電氣輸入端4、5及電氣輸出端6借助于套管7引入到機(jī)械接觸系統(tǒng)8中。機(jī)械接觸系統(tǒng)8包括接觸滑塊9，接觸滑塊9在圖中只以虛線勾畫(huà)出。接觸滑塊 9包括接觸橋形接片10、11、12、13，它們固定設(shè)置在接觸滑塊9上。接觸橋形接片10至13 是導(dǎo)電的，但是相互隔離；它們?cè)谄涠瞬烤哂性趫D中僅勾畫(huà)出的公知的接觸滾珠、滑動(dòng)裝置或類(lèi)似裝置。對(duì)于接觸橋形接片10至13以及附加鉸接的另一接觸滾珠14，后面還將詳細(xì)介紹。圖1中所示的每一個(gè)分接觸點(diǎn)15對(duì)應(yīng)于可調(diào)式變壓器的調(diào)節(jié)線圈的一個(gè)線圈抽頭
η、n+1. . . ο此外，在機(jī)械接觸系統(tǒng)中還設(shè)置有三個(gè)接觸軌16、17、18，它們各自是導(dǎo)電的并且分別與半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)2、3的電氣輸入端4或電氣輸入端5或電氣輸出端6電氣連接。根據(jù)本發(fā)明，負(fù)載旁路被分擔(dān)，即不存在現(xiàn)有技術(shù)中已知的連貫的旁路軌或類(lèi)似裝置。代替旁路軌，這里設(shè)置各個(gè)旁路觸點(diǎn)19. 1,19. 2、19. 3、19. 4、19. 5，它們?cè)谄浞秶袕慕佑|滑塊9的運(yùn)動(dòng)方向看對(duì)應(yīng)于固定的分接觸點(diǎn)15。換言之旁路觸點(diǎn)19. 1至19. 5的位置和大小在另一水平面中對(duì)應(yīng)于固定的分接觸點(diǎn)15的位置和大小。對(duì)于這里所示的實(shí)施形式，接觸軌16至18和各個(gè)旁路觸點(diǎn)19. 1至19. 5相互并行地延伸；在這種情況下，接觸滑塊9進(jìn)行直線平移運(yùn)動(dòng)以進(jìn)行接觸。各個(gè)旁路觸點(diǎn)19. 1 至19. 5經(jīng)由電氣連接(導(dǎo)線20)相互連接，并且引導(dǎo)到主線圈21。導(dǎo)線連接20既可以在分接開(kāi)關(guān)內(nèi)也可以在分接開(kāi)關(guān)之外進(jìn)行。第一接觸橋形接片10可以在其一自由端連接分接開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)15，以其另一自由端在接觸軌16上移動(dòng)，接觸軌16與第一半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)2的輸入端4電氣連接。第二接觸橋形接片11可以在其一自由端同樣連接固定的分接開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)15，以其另一自由端在另一接觸軌17上移動(dòng)，接觸軌17與第二半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的輸入端5電氣連接。第三接觸橋形接片12以其一自由端在接觸軌18上移動(dòng)，接觸軌18與功率電子的功率開(kāi)關(guān)的公共電氣輸出端6電氣連接。其另一自由端對(duì)應(yīng)于旁路觸點(diǎn)19. 1至19. 5。空間地在兩個(gè)接觸橋形接片10和 11之間設(shè)置另一接觸橋形接片13，接觸橋形接片13可以在其一自由端與固定的分接開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)15接觸，并且可以以其另一端與旁路觸點(diǎn)19. 1至19. 5接觸。與所述接觸橋形接片12 對(duì)稱(chēng)地還設(shè)置滑輪接點(diǎn)14，滑輪接點(diǎn)與接觸橋形接片12和13電氣連接并且同樣可以連接旁路觸點(diǎn)19. 1至19. 5?？梢钥闯觯鶕?jù)開(kāi)關(guān)滑塊9的位置不同，不僅接觸橋形接片12、并且因此功率電子的負(fù)載轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的公共輸出端6可以與旁路觸點(diǎn)19. 1至19. 5之一電氣連接，而且接觸橋形接片13可以與旁路觸點(diǎn)19. 1至19. 5之一電氣連接。在穩(wěn)態(tài)工作中，接觸橋形接片13 承擔(dān)相應(yīng)連接的分接開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)15和相應(yīng)旁路觸點(diǎn)之間的直接電氣連接；根據(jù)開(kāi)關(guān)位置的不同，這個(gè)相應(yīng)旁路觸點(diǎn)是旁路觸點(diǎn)19. 1至19. 5中的一個(gè)。而引導(dǎo)到功率電子的負(fù)載轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)1的輸入端的接觸橋形接片10和11不連接；半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)2和3被釋放。在負(fù)載轉(zhuǎn)換時(shí)，接觸滑塊9向左或右運(yùn)動(dòng)，這取決于應(yīng)向“更高”還是“更低”方向上轉(zhuǎn)換。然后，兩個(gè)接觸橋形接片之一 10或11撞上要新連接的分接開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)15并且因此產(chǎn)生與相應(yīng)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)2或3的相應(yīng)輸入端4或5的電氣連接。同時(shí)，接觸橋形接片13還產(chǎn)生與一個(gè)固定的分接開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)15的接觸。如果接觸滑塊9移動(dòng)到使得接觸橋形接片10和11 二者又實(shí)現(xiàn)嚙合并且接觸橋形接片13又已經(jīng)承擔(dān)持續(xù)電流引導(dǎo)，則轉(zhuǎn)換結(jié)束。圖2示出了具有圓形布局的本發(fā)明的另一實(shí)施方式。這里也設(shè)置有半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)2 和3，它們各自具有一個(gè)單獨(dú)的電氣輸入端4或5和一個(gè)公共的電氣輸出端6。在此，設(shè)置有接觸滾輪22、23、對(duì)，它們分別在接觸環(huán)25、26、27上運(yùn)動(dòng)。這些接觸環(huán)25至27在功能方面對(duì)應(yīng)于圖1中的接觸軌16至18。在這里，在一個(gè)同心圓上設(shè)置有固定的分接開(kāi)關(guān)觸點(diǎn) 15。示出了中心的開(kāi)關(guān)軸觀。此外，這里還示出了旁路觸點(diǎn)19. 1至19. 3。這些旁路觸點(diǎn) 19. 1至19. 3設(shè)置在與固定的分接開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)14不同的水平面中。但是，它們具有與固定的分接開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)15相同的觸點(diǎn)形狀以及垂直布局。此外還設(shè)置有由絕緣材料制成的僅由虛線勾畫(huà)出的開(kāi)關(guān)段四，它能繞開(kāi)關(guān)軸觀旋轉(zhuǎn)一角度以進(jìn)行負(fù)載轉(zhuǎn)換，該角度對(duì)應(yīng)于兩個(gè)固定的分接開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)14或兩個(gè)旁路觸點(diǎn) 19. 1... 19. 3之間的距離。在開(kāi)關(guān)段四上在第一水平面上設(shè)置有接觸滾輪30、31、32，它們能與固定的分接開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)15接觸。此外，在第二水平面中設(shè)置有其他接觸滾輪33、34、35， 它們根據(jù)開(kāi)關(guān)段的位置而能與旁路觸點(diǎn)19. 1至19. 3中的一個(gè)接觸。接觸滾輪30經(jīng)由接觸環(huán)25與第一半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)2的輸入端4電氣連接。接觸滾輪32經(jīng)由接觸環(huán)沈與第二半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)3的輸入端4電氣連接。下面的接觸滾輪33和35 二者經(jīng)由接觸環(huán)27與這兩個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)2和3的公共輸出端6連接。上面的接觸滾輪31和下面的接觸滾輪34最終具有導(dǎo)電連接36，使得空間地設(shè)置在接觸滾輪30和32之間的接觸滾輪31可以直接經(jīng)由下面的接觸滾輪34根據(jù)位置而與旁路觸點(diǎn)19. 1到19. 3中的一個(gè)連接。如所述的那樣，在本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施形式中，開(kāi)關(guān)段四和接觸滾輪30至35在每次負(fù)載轉(zhuǎn)換時(shí)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。但是功能原理是相同的在穩(wěn)態(tài)工作中，相應(yīng)接通的固定的分接開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)15經(jīng)由接觸滾輪34直接與旁路觸點(diǎn)19. 1至19. 3中的一個(gè)電氣連接，而半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)2和3不僅被釋放而且還與變壓器線圈電流隔離。只有在轉(zhuǎn)換時(shí)才根據(jù)旋轉(zhuǎn)方向，借助于對(duì)應(yīng)的接觸滾輪30或32將功率電子的負(fù)載轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的兩個(gè)輸入端之一 4或5短暫地與應(yīng)轉(zhuǎn)換到的相應(yīng)的固定的分接開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)15連接。同時(shí)，于是、即僅在轉(zhuǎn)換期間，根據(jù)旋轉(zhuǎn)方向，接觸滾輪33 或35承擔(dān)與旁路觸點(diǎn)19. 1至19. 3中一個(gè)的電氣連接。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的分接開(kāi)關(guān)連接到變壓器的一種改變后的連接。這里，在變壓器中還設(shè)置有公知的進(jìn)行無(wú)功開(kāi)關(guān)的轉(zhuǎn)換器37。借助于該轉(zhuǎn)換器37，變壓器的線圈部分38和39可以不同地連接以提高電壓級(jí)可供使用的總數(shù)量。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，所述的根據(jù)本發(fā)明的分接開(kāi)關(guān)在所有實(shí)施方式中都具有很大的優(yōu)點(diǎn)到或來(lái)自功率電子的負(fù)載轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的所有連接線與變壓器線圈電流隔離。各個(gè)接觸橋形接片和各個(gè)接觸件之間的油路徑在此承擔(dān)這些元件之間的隔離。因此在本發(fā)明中，功率電子的負(fù)載轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)既分隔雷電沖擊電壓，又分隔工作電壓的持久負(fù)荷。只有在實(shí)際的負(fù)載轉(zhuǎn)換期間，在大約IOOms時(shí)間范圍中的轉(zhuǎn)換階段期間，才存在與變壓器線圈的電流連接，并且因此施加工作電壓。與現(xiàn)有技術(shù)相比，套管7的隔離以及空氣中的隔離間距可以相應(yīng)地實(shí)現(xiàn)得更小。
權(quán)利要求
1.一種具有半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的分接開(kāi)關(guān)，用于在與可調(diào)式變壓器的線圈抽頭電氣連接的固定的分接開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)(15)之間進(jìn)行無(wú)中斷的轉(zhuǎn)換，所述固定的分接開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)(1 沿著一軌道設(shè)置，接觸滑塊(9)能沿著所述軌道移動(dòng)，在所述接觸滑塊(9)上設(shè)置有導(dǎo)電的相互隔離的接觸橋形接片(10，11，12，13，14)，通過(guò)所述接觸橋形接片，選擇性地在穩(wěn)態(tài)工作中所述固定的分接開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)(1 中的一個(gè)能直接與負(fù)載旁路00)連接，在轉(zhuǎn)換期間所述固定的分接開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)(1 中的一個(gè)能短暫地通過(guò)所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)(2，3)之一的輸入端(4，5)以及相應(yīng)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)(2，3)的輸出端(6) 與所述負(fù)載旁路00)連接，并且所述負(fù)載旁路OO)具有固定的分開(kāi)的旁路接觸件(19. 1,...,19.幻，使得所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件(2，3)在穩(wěn)態(tài)工作中與所述負(fù)載旁路OO)電流隔離，并且因此與變壓器線圈電流隔1 °
2.如權(quán)利要求1所述的分接開(kāi)關(guān)，其特征在于，所述固定的分開(kāi)的旁路接觸件 (19. 1,...,19. 5)以與所述固定的分接開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)相同的空間和形狀模式設(shè)置在與所述固定的分接開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)(15)的軌道平行的另一軌道中。
3.如權(quán)利要求1或2所述的分接開(kāi)關(guān)，其特征在于，所述固定的分接開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)(15)和所述固定的旁路接觸件(19. 1, ...,19. 5)分別沿著一個(gè)水平的軌道設(shè)置，并且所述接觸滑塊(9)能直線移動(dòng)。
4.如權(quán)利要求1或2所述的分接開(kāi)關(guān)，其特征在于，所述固定的分接開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)(15)和所述固定的旁路接觸件(19. 1,...,19. 5)分別設(shè)置在圍繞能旋轉(zhuǎn)的所述接觸滑塊(9)的旋轉(zhuǎn)點(diǎn)同心的圓形軌道上。
5.如權(quán)利要求1至4之一所述的分接開(kāi)關(guān)，其特征在于，所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件(2，3)是 IGBT。
6.如權(quán)利要求1至5之一所述的分接開(kāi)關(guān)，其特征在于，這兩個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件(2，3) 分別具有一個(gè)單獨(dú)的電氣輸入端G，5)以及一個(gè)公共的電氣輸出端(6)。
7.如權(quán)利要求1至6之一所述的分接開(kāi)關(guān)，其特征在于，與所述固定的分接開(kāi)關(guān)觸點(diǎn) (15)的軌道平行地設(shè)置導(dǎo)電的但是相互隔離的接觸軌(16，17，18;25，26，27)，這些接觸軌分別與所述電氣輸入端G，5)之一或與所述電氣輸出端(6)電氣連接。
8.如權(quán)利要求7所述的分接開(kāi)關(guān)，其特征在于，與所述接觸軌(16，17，18;25二6，27) 并行、又相對(duì)于所述接觸軌電隔離地設(shè)置所述旁路接觸件(19. 1，...，19. 5)的軌道，所述旁路接觸件與所述負(fù)載旁路OO)電氣連接。
9.如權(quán)利要求1至8之一所述的分接開(kāi)關(guān)，其特征在于，所述接觸橋形接片(10，11， 12，13，14)被尺寸確定且空間地設(shè)置在所述接觸滑塊(9)上，使得所述接觸橋形接片對(duì)應(yīng)于所述接觸軌(16，17，18 ;25 二6，27)或?qū)?yīng)于所述旁路接觸件(19. 1，...，19. 5)之一，并且通過(guò)所述接觸橋形接片根據(jù)開(kāi)關(guān)能夠選擇性地在所述固定的分接開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)(1 之一與所述旁路接觸件(19. 1，...，19. 5)之一之間建立直接電氣連接，或者能夠在所述固定的分接開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)(1 之一與所述電氣輸入端(4，幻之一之間建立電氣連接并且附加地能夠在所述電氣輸出端(6)與所述旁路接觸件(19. 1,...,19. 5)之一之間建立另一電氣連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的分接開(kāi)關(guān)，用于與可調(diào)式變壓器的線圈抽頭電氣連接的固定的分接開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)之間無(wú)中斷的轉(zhuǎn)換。其中每個(gè)固定的分接開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)能直接地或者能在轉(zhuǎn)換期間經(jīng)由中間連接的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件與負(fù)載旁路連接。根據(jù)本發(fā)明，負(fù)載旁路具有固定的分開(kāi)的旁路接觸件，因此半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件在穩(wěn)態(tài)工作中與變壓器線圈電流隔離。
文檔編號(hào)H01H9/00GK102356443SQ201080007826
公開(kāi)日2012年2月15日 申請(qǐng)日期2010年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月9日
發(fā)明者D·多納爾, H-H·萊克曼-米斯克, O·布呂克爾 申請(qǐng)人:賴(lài)茵豪森機(jī)械制造公司