一种三选一负荷切换开关模块制造技术

一种三选一负荷切换开关模块，所述模块由CPU及驱动电路（6）、开关器件J1和J2，对应于开关器件J1的位置检测电路（1），对应于开关器件J2的位置检测电路（2），开关器件J3及其位置检测电路（3），可控硅（4），电阻R及电容C，通讯接口（8）、电压检测电路（7）和负载（5）构成。所述开关器件J1和开关器件J2均为双稳态磁保持一转换开关；所述开关器件J3为双稳态磁保持开关器件或单稳态常闭开关器件。本实用新型专利技术切换容量大，使用寿命长，在全温范围内、额定负荷下至少能保证10万次的寿命。本实用新型专利技术由于采用磁保持结构，自身功耗低，体积小。本实用新型专利技术采用的J1、J2、J3的连接方式，可以保证用户电源在任何时候都不会发生短路。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种三选一负荷切换开关模块，属电力电子开关

技术介绍
在电力系统及工业控制领域，经常需要把单相负荷随时切换到A、B、C三相中的某一相，公开号CN 103545826公开的一种低压电力负荷智能分配系统及其分配方法所涉及的三相负荷不平衡治理，就需要这种开关模块。为了提高单相用电设备电源的可靠性，可能需要多个电源作为备用，其中也需要用到该类的开关模块。在变压器调压设备中，为了能使用电负荷电源电压稳定，需要不断调整电源抽头，其中也需要该类开关。对于负荷切换开关，其技术条件必须满足:1、换相过程中，停电时间尽可能短，最好低于20ms，使用电设备在电源切换时不会重启动；2、任何时候都不会发生短路及失压现象；3、使用寿命长，在全温范围内、额定负荷下至少要保证10万次的寿命；4、切换容量大；5、自身功耗低，体积小。能满足上述苛刻要求的开关，国内外尙未见过报道或产品运用。显然，研制三选一负荷切换开关模块，对于工业控制领域意义非常重大。
技术实现思路
本技术的目的是，根据现有电力设备的需求，公开一种三选一负荷切换开关模块。实现本技术的技术方案是:本技术一种三选一负荷切换开关模块，由CPU及驱动电路、开关器件J1、开关器件J2，对应于开关器件Jl和开关器件J2的位置检测电路I和位置检测电路2，开关器件J3及其位置检测电路3，可控硅，电阻R及电容C、通讯接口，电压检测电路和负载构成。位置检测电路I连接到CPU及驱动电路的Wl端，位置检测电路2连接到CPU及驱动电路的W2端，位置检测电路3连接到CPU及驱动电路的W3端。开关器件Jl的线圈Lll、L12分别连接到CPU及驱动电路的J11、J12端，开关器件J2的线圈L21、L22分别连接到CPU及驱动电路的J21、J22端；开关器件J3的线圈L31连接到CPU及驱动电路的J31端。开关器件Jl的Zl端连接J2的Y2端，开关器件J2的Z2端连接开关器件J3的X3端；负载两端分别连接Z3和零线UN ;电阻R和电容C串联后与可控硅并联于Z3与X3之间，可控硅的控制端连接到CPU及驱动电路的Gl端；电压检测电路分别连接负载和CPU及驱动电路的YJ端。所述的CPU及驱动电路是本技术的计算机芯片，用于检测、计算、控制。所述开关器件Jl是双稳态磁保持一转换开关，所述开关器件J2是双稳态磁保持一转换开关，JI和J2是本技术实现负荷切换的磁保持转换开关器件；开关器件J3是双稳态磁保持开关器件或单稳态常闭开关器件。所述的位置检测电路1、位置检测电路2、位置检测电路3是同步反映J1、J2和J3当前所在位置的检测电路。所述开关器件J3与可控硅一起构成复合开关，且与J2形成级联，能保证开关器件Jl和开关器件J2在执行切换动作时，在无负荷或低负荷状态下工作。所述的电阻R及电容C是用于在复合开关动作时，消除由于感性负载断电瞬间产生高电压的消弧电路。所述电压检测是用于检测负载是否带电的电路，它可以保证在正常工作状态下，负载不会失电。所述通讯接口是本技术三选一负荷切换开关模块与外部的通讯接口，用于执行外部设备给本模块下达的命令。本技术所使用的切换开关器件Jl和开关器件J2是磁保持的双稳态一转换开关，其特点是:任何时候都有一对接点且只有一对接点是接通的，即:不是Z-X接通就是Z-Y接通，没有中间状态。在没有外界电源加到其上的线圈Lll或L12、L21 L22时，它一直保持在这个状态，且Lll或L12、L21 L22不需要励磁，也即不需要能源，从而保证了本技术在正常工作时功耗很小。从附图中可以看出，不论与Jl和J2的控制电路发生什么样的变化，或者说出了什么故障，开关器件Jl与开关器件J2级联的连接方式决定了开关器件J2的Z2只能与UA或UB或UC中的一个接通且一定有一个接通，这种结构保证了三选一开关选择的唯一性。选用了 2个采用级联方式连接的磁保持双稳态一转换开关器件Jl和开关器件J2，在硬件上保证了三个输入端与一个输出端之间，一定有且只有一个输入端与输出端导通，任何时候都不会产生短路也不会使负荷无电源。开关器件Jl和开关器件J2选用了磁保持结构，开关器件J3可以采用双稳态磁保持结构，也可以采用单稳态常闭结构，使整机在正常运行时功耗最小。开关器件J3是双稳态磁保持开关器件或单稳态常闭开关器件，在正常情况下处于常闭状态，即:开关器件J3在无电源状态时，Z3-X3就处于接通状态，且不需要电源，无运行功耗，这既降低功耗，又保证了与开关器件J3有关的控制电路在个别元件失效时，Z3-X3仍然处于接通状态，从而保证了负载上可以得到稳定的电源供应。所述开关器件J3的单稳态常闭开关器件是指其线圈在没有励磁时，开关处于接通或者说是常闭状态，当令其线圈励磁时，该开关变为断开状态，其特点是只有一个线圈且没有磁保持结构。所述开关器件J3的双稳态磁保持开关器件有2个线圈，当令其中第一个线圈励磁时，该开关变为一种状态，比如说X-Z接通，在第一个线圈不励磁时，该开关仍然保持X-Z处于接通状态；当令第二个线圈励磁时，该开关变为一种状态，比如说Y-Z接通，在第二个线圈不励磁时，该开关仍然保持Y-Z处于接通状态。位置检测电路1、位置检测电路2和位置检测电路3同步检测各个开关器件的状态，并把信息通过接点Wl、W2和W3告诉CPU及驱动电路6。选用了与开关器件J1、开关器件J2和开关器件J3状态同步的位置检测及其电路，使CPU及驱动电路在任何时候都能知道当前的开关状态，从而可以保证用户的电源在任何时候都能可靠供给。电压检测电路是用于检测负载是否带电的电路，当CPU及驱动电路通过YJ检测到电压检测失压时，立即启动开关器件J3的强制性、反复性的投切，直到负载上有电源。三相电压UA、UB、UC之间的电压可能比较高，在三相四线的低压线路中，这个电压有可能达到500V。为了使开关器件Jl和开关器件J2在切换同等容量情况下的体积及造价做到最小，就必须使Zl与X1、Yl之间的距离及Z2与X2Y2的距离做到最小，但过小的距离有可能在切换时，由于甩开的负载会在接点上产生电弧，而新接入的负载在l-2ms内又接通，这很可能会发生由于电弧的粘连造成相间短路的严重后果。为了解决这个严重问题，就应该让开关器件Jl和开关器件J2在无负荷或轻负荷的环境中进行切换，也即无弧切换。本技术设计了一个J3与可控硅4构成的复合开关，在开关器件Jl与开关器件J2切换前，先断开开关器件J3与可控硅4构成的复合开关，然后开关器件Jl与开关器件J2进行切换，从而保证了在任何一次切换都不会由于电弧粘连产生短路。本技术的有益效果是，与现有技术比较本技术组成的三选一负荷切换开关模块在电路切换过程中停电时间短，用电设备在电源切换时不会重启动；本技术切换容量大，使用寿命长，在全温范围内、额定负荷下至少能保证10万次的寿命；本技术由于所有开关都采用磁保持结构，自身功耗低，体积小。本技术采用的Jl、J2、J3的连接方式，可以保证用户电源在任何时候都不会发生短路及失压现象。【附图说明】图1为本技术三选一负荷切换开关模块结构示意图；图中，I为位置检测电路I ;2为位置检测电路2 ；3为位置检测电路3 ；4为可控硅；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三选一负荷切换开关模块，其特征在于，所述模块由CPU及驱动电路、开关器件J1和开关器件J2，对应于开关器件J1的位置检测电路1，对应于开关器件J2的位置检测电路2，开关器件J3及其位置检测电路3，可控硅，电阻R及电容C，通讯接口、电压检测电路和负载构成；所述位置检测电路1连接CPU及驱动电路的W1端，所述位置检测电路2连接CPU及驱动电路的W2端，所述位置检测电路3连接CPU及驱动电路的W3端；开关器件J1的线圈L11、L12分别连接CPU及驱动电路的J11、J12端，开关器件J2的线圈L21、L22分别连接CPU及驱动电路的J21、J22端；开关器件J3的线圈L31连接CPU及驱动电路的J31端；开关器件J1的Z1端连接开关器件J2的Y2端，开关器件J2的Z2端连接开关器件J3的X3端；负载两端分别连接Z3和零线UN；电阻R和电容C串联后与可控硅并联于Z3与X3之间，可控硅的控制端连接CPU及驱动电路的G1端；电压检测电路分别连接负载和CPU及驱动电路的YJ端；所述开关器件J1为双稳态磁保持一转换开关；所述开关器件J2为双稳态磁保持一转换开关；所述开关器件J3为双稳态磁保持开关器件或单稳态常闭开关器件。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘友仁，
申请(专利权)人：刘友仁，
类型：新型
国别省市：江西;36