固态断路器制造技术

本实用新型专利技术涉及电器检测技术领域，公开了一种用于机电式接触器和电动机起动器电寿命试验的固态断路器。它包括中心处理系统、电流采样装置、电压采样装置、过压保护装置、电力电子器件组。本实用新型专利技术采用基于全控型电力电子器件的断路器作为无触点开关电器，替代了现用的接触器与断路器组合，使得关断更加迅速、可靠。本实用新型专利技术具有过压保护、选相关合、电压调节的功能；避免了接触器在分断大电流时产生的电弧烧损，延长了断路器的使用寿命，克服了接触器做陪试品而造成的陪试品损耗严重，对实验室环境造成毒气、噪声污染等问题；由于本实用新型专利技术同时具有选相、调压功能，取代了传统试验回路的多个元件的组合，试验成本大为降低。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术涉及电器检测
，公开了一种用于机电式接触器和电动机起动器电寿命试验的固态断路器。它包括中心处理系统、电流采样装置、电压采样装置、过压保护装置、电力电子器件组。本技术采用基于全控型电力电子器件的断路器作为无触点开关电器，替代了现用的接触器与断路器组合，使得关断更加迅速、可靠。本技术具有过压保护、选相关合、电压调节的功能；避免了接触器在分断大电流时产生的电弧烧损，延长了断路器的使用寿命，克服了接触器做陪试品而造成的陪试品损耗严重，对实验室环境造成毒气、噪声污染等问题；由于本技术同时具有选相、调压功能，取代了传统试验回路的多个元件的组合，试验成本大为降低。【专利说明】固态断路器
本技术涉及电器检测
，尤其涉及一种用于机电式接触器和电动机起动器电寿命试验的固态断路器。
技术介绍
电器试验是对电器在正常工作和故障情况下所应具备的各种性能的验证。机电式接触器和电动机起动器的电寿命(AC-3)试验传统的试验回路采用接触器为电源的切换装置(俗称陪试品)，其缺点是陪试品的分断容量相当于试验品的20倍以上。然而近年来交流接触器发展很快，在容量和操作频率上有了很大的提高。以两台400V 630A的接触器的试验为例，有的厂商将AC-3的频率提高到1200次/小时。目前的交流接触器的约定操作试验也不足万次。对于一个AC-3的寿命试验有的要进行60万次(250A及以上)，有的要进行150万次(250A以下)。以60万次的寿命为例:根据目前的情况每进行2万次左右试验更换一台接触器，加上维修保养可以适当减少损耗，但一次试验要消耗接触器20-30台。如果以每只接触器为1500元计，一项AC-3寿命试验要消耗的接触器折合约4万元人民币。上述AC-3试验，存在以下几个方面的问题:1、陪试品接触器损耗太大，更换接触器带来很大的工作量，试验成本昂贵；2、接触器的触头在分断时产生的银氧化镉等有毒气体、味道难闻且对人体有很大的伤害；3、高频动作的接触器的噪音使污染试验工作环境；4、选相用检测设备主要采用的技术是通过机械式开关，靠人工操作来实现。传统的机械式开关无法实现任意开通角度和输出波形的控制。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种固态断路器，以解决在接触器和起动器的电寿命试验中，陪试品损耗严重，试验成本高昂，选相控制功能使用机械式开关人工操作，容易污染实验室环境，给操作人员带来安全隐患的问题。为解决上述技术问题，本技术所采取的技术方案如下:一种固态断路器，它包括中心处理系统、电流采样装置、电压采样装置、过压保护装置，它还包括电力电子器件组，所述中心处理系统的一个输入端与电力电子器件组的一个输出端相连接，所述电力电子器件组的另一个输出端与所述电流采样装置的输入端相连接，所述电力电子器件组的输入端与电源相连接；所述中心处理系统的另一个输入端与电压采样A/D转换器的输出端相连接，所述电压采样A/D转换器的输入端与所述电压采样装置的一个输出端相连接，所述电压采样装置的另一个输出端与所述电流采样装置的输入端相连接；所述过压保护装置的输出端与所述电流采样的输入端相连接，所述电流采样装置的输出端与电流采样A/D转换器的输入端相连接，所述电流采样A/D转换器的输出端与所述中心处理系统的一端相连接，所述电流采样装置的另一个输出端与负载相连接。作为本技术的更进一步改进，所述电力电子器件组包括门极驱动模块、功率二极管、全控型电力电子器件FCD，第一功率二极管Dl的阳极与第一全控型电力电子器件FCDl的阴极串联，第二功率二极管D2的阳极与第二全控型电力电子器件FCD2的阴极串联，第三功率二极管D3的阴极与第三全控型电力电子器件FCD3的阳极串联，第一功率二极管D4的阴极与第四全控型电力电子器件FCD4的阳极串联，上述四组串联电路并联后再与所述门极驱动模块相连接，所述门极驱动模块与所述中心处理系统相连接。作为本技术的更进一步改进，所述电力电子器件FCD上设置有散热器、温控传感器，所述散热器与所述温控传感器相连接。作为本技术的进一步改进，所述中心处理系统与通讯模块相连接，所述通讯模块与上位机相连接。本技术的工作原理为:将本技术接入电器试验回路中，电流采样装置所采集的电流信号通过电流采样A/D转换器传输到中心处理系统，所述中心处理系统根据所采得的电流波形的di/dt (电流变化率)结合试验电流做出是否过载或者短路的判断，如果有故障发生，中心处理系统发出关断信号给门极驱动模块，所述门极驱动模块控制电力电子器件组关断电路。由于采用了电力电子器件组，使得电路的关断更加迅捷、可靠。本技术采用了过压保护装置，能够吸收电器试验产生的尖峰脉冲，对试验回路及本技术以可靠的保护。本技术配备了电压采样装置、电压采样A/D转换器，可将电压采样信号传输到上位机，通过上位机判断实际电压相位波形，再结合试验要求的相位角度控制触发脉冲投入控制关合角度而达到选相合闸的目的，同时也能够根据相角控制实现电压/电流的调节。本技术同时具有断路器、选相开关的功能，而且电寿命长，所以成功取代了电器试回路中的断路器与接触器、选相开关的组合。在本技术中采用了电力电子器件组，所述电力电子器件组由功率二极管与电力电子器件的串联、并联组合构成，可根据实验需要采用不同的全控型电力电子器件，其中全控型电力电子器件可以为:IGCT(集成门极换流晶闸管)、GT0(门极可关断晶闸管)、GTR(电力晶体管)、M0SFET (电力场效应晶体管)、IGBT (绝缘栅双极晶体管)、MCT (M0S控制晶闸管)等多种不同型号。由于电力电子器件在工作时，会因功率损耗引起器件发热、升温，器件温度过高将缩短其寿命，甚至烧毁，因此为电力电子器件配备了温控传感器和散热器。本技术采用了通讯模块，可以通过通讯模块连接到上位机实现远程控制，由于通讯模块支持PR0FIBUS总线、MODBUS总线协议、DEVICENET总线等，使得本技术的远程控制更加灵活。本技术的有益效果为:由于本技术采用了基于全控型电力电子器件的断路器作为无触点开关电器，替代了现用的接触器与断路器组合，使得关断更加迅速、可靠。本技术具有过压保护、选相关合、电压调节的功能；避免了接触器在分断大电流时产生的电弧烧损，延长了断路器的使用寿命，克服了接触器做陪试品而造成的陪试品损耗严重，对实验室环境造成毒气、噪声污染等问题；由于本技术同时具有选相、调压功能，取代了传统试验回路的多个元件的组合，试验成本大为降低。【专利附图】【附图说明】图1是本技术的单相控制系统图；图2是电力电子器件组的连接示意图；图3是全控型电力电子器件的连接框图；图中:1、电流采样装置，2、电流采样A/D转换器，3、中心处理系统，4、通讯模块，5、散热器，6、电力电子器件组，7、门极驱动模块，8、温控传感器，9、电压采样A/D转换器，10、电压采样装置，11、过压保护装置，12、电源，13、功率二极管，14、全控型电力电子器件。【具体实施方式】下面结合附图对本技术作进一步详细的说明。如图1至图3所述的一种固态断路器，它包括中心处理系统3、电流采样装置1、电压采样装置10、过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固态断路器，它包括中心处理系统（3）、电流采样装置（1）、电压采样装置（10）、过压保护装置（11），其特征在于：它还包括电力电子器件组（6），所述中心处理系统（3）的一个输入端与所述电力电子器件组（6）的一个输出端相连接，所述电力电子器件组（6）的另一个输出端与所述电流采样装置（1）的输入端相连接，所述电力电子器件组（6）的输入端与电源（12）相连接；所述中心处理系统（3）的另一个输入端与电压采样A/D转换器（9）的输出端相连接，所述电压采样A/D转换器（9）的输入端与所述电压采样装置（10）的一个输出端相连接，所述电压采样装置（10）的另一个输出端与所述电流采样装置（1）的输入端相连接；所述过压保护装置（11）的输出端与所述电流采样（1）的输入端相连接，所述电流采样装置（1）的一个输出端与电流采样A/D转换器（2）的输入端相连接，所述电流采样A/D转换器（2）的输出端与所述中心处理系统（3）的一端相连接，所述电流采样装置（1）的另一个输出端与负载相连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李平，康志林，孙文宝，张如亮，林杰，任振军，
申请(专利权)人：甘肃电器科学研究院，
类型：实用新型
国别省市：