CN1011656B - 不中断供电系统的静态转换器及其电源模件 - Google Patents

Abstract

不中断供电系统的静态转换器及其电源模件，所述的静态转流器包括多个模件，每个模件有带良导热金属材料制成的，充当电子组件95的支撑物的基板88的散热装置，法兰92，94侧面固定在基板88的两相对边上，后板88用以与能与固定连接基面的螺栓合作的内拉接触器100相连接。错误预防装置，由销钉102和开口78构成，以防止任何模件连接错误。内拉接触器由能插入连接板98的六个孔76中的喇叭爪或夹扣实现。

Description

本发明涉及一种静态转换器，它包括多个电子电源模件，每个模件装备有一个带一个热耗散基板的散热器，基板由传热性好的金属材料制成，包括一个支撑电子电源组件的支撑面，和备有冷却叶片的背面。

一般来说，现有技术的模件需要复杂的引线与转换器各个电子组件连接，并与并置模件或负载电路相连。这就使每个模件的部热器的外罩尺寸很大。

本发明的目的在于减小电子电源模件尺寸，并实现与转换器型号无关的小巧的标准模件。

本发明的每个电子模件的特点表现在：散热基板包括一对侧面固定在基板两面对边，与支撑面方向垂直的平行法兰，以及一个带有内拉接触器，与电子组件电连的连接板;模件布置在平行六面体框架中框架能通过将用绝缘材料制成的接触板拉入一固定的连接底板上的螺杆的方法按平移方式与该底板结合;模件的每个法兰装备有一个纵向凹槽，以在内拉时通过在一固接在连接基面上的滑道上滑动来导引框架。

金属法兰与基板的热接触良好，并与叶片一起耗散电子组件发出的热。

这种将组件装在框架中的布置使（将模件）内拉与连接基面的接 变变得容易，并且省去了所需的容纳系统的特殊机壳。为进行内拉和抽出操作只须简单地在模件前面板上加一抽出手柄即可。

采用错误预防装置消除任何连接错误，该装置包括分布在框架连接板与连接基面上的一系列销钉和孔洞，其分布方式是这样的，用连接基面上排列的螺栓能使模件接触板的预设连接编码停止。

框架在模件移动全过程中由底板的两条滑道平移导引。当内拉接触器插入连接基面的固定螺栓时，连接板被进一步精确定心。

模件连接板的内拉接触器由喇叭爪接触器或夹具适宜地构成。

固定连接基面包括至少一个内拉螺栓的支撑板，所述由绝缘材料制成的支撑板固定在由构成所述滑道的两条直臂延展的两根垂直支架之间，在框架被拉入时，所述滑道与法兰的导引槽在滑动中协作。

相应的支柴一滑道组合通过加一单T形绝缘部件来实现，支柴有用夹扣部件，提供连接基面的标准组件装配。

电子组件可因在散热基板全长上伸展的数条平行槽的存在而固定在散热基板上任何位置。

组件靠旋入槽内的自攻丝螺钉固定。

静态变压器模件的冷却靠在容纳模件的机壳内提供鼓风流动的通风装置实现。通风装置包括一个风扇，它有一个面对前面板的主排气孔，用以在位于模件和前面板之间的空间中的空气被加压后，建立第一条冷却气通路F1;以及一个位于主排气口背面的第二排气口，用以产生第二条通向变压器的冷却气通路，第二排气口比主排气口小。

风扇和变压器由一支撑件支撑，该支撑件被一个空气经由其中抽入所述进气口的空间与机壳底部分开。两条冷却气路相互独立，在两个排气口和出口之间平行排列，出口位于模件上方，邻近机壳顶面 板。

两条冷却气路意味着机壳内的温度可保持均匀，并能提供对构成静态电源的所有组件的有效冷却。

从下面对反作为非限制性例子，在附图中表示出的本发明的一个示意实施方案的描述，本发明的其它优点与特性将变得更清楚。附图包括：

图1是一不可中断的供电系统的单线电路图;

图2是除去前面板后机壳的表示意立面图;

图3给出根据图2中Ⅲ-Ⅲ线的断面图;

图4是与一个可移动内拉框架相联系的固定连接基面的透视图。

图5到8给出连续框架组如操作的透视图。

图9是一完全配备的框架的部件分解图。

图10A，10B，10C给出一个框架的连接板后面的主面图分别相应于一个转换器模件叠，一个整流充电器模件，和一个静态接触器标准备用模件。

图11和12显示在一个框架的散热基板上的电子电源主件的两个可能的组合。

图13给出连接基面的一个零件的透视图。

图14显示连接基面的一个未装备板的透视图。

图15给出插入连接基面时的框架后面的放大了部分透视图。

图16给出相应图2中的机壳-可选实施方案。

图1是一静态不可中断供电系统10的单线电路图，它包括一连接在一第一电源系统1整流充电器CH，一个用作交流/直流转换的变压器M和作为缓冲器的电池组B。电池组构成一个在转换器M输入 端的永久可用电源。一个固定在转换器M与负载之间的标准/备用转换装置安装有一个静态接触器CS，以保证从第一供电系统1到第二供电系统不中断的自动转换。这种供电操作在本行业中是常见的，只要记住以下几点就足够了，当第一供电系统提供电压时，向负载的供电是通过执行交流/直流转换的整流充电器CH进行的，当第一供电系统不能供电压时，向转换器M的供电立刻从整流充电器转换到电池B进行而不对负载上产生任何影响。

电池B在其能供电极限内向转换器M提供必要的功率。在电压转回由第一供电系统1提供时，整流充电器CH接着向变压器M供电，并给电池B充电。

在负载侧出现过载或供电故障的情况下，负载输入元件立即通过带有静态接触器CS的转换开关N/S接到第二供电系统，并且不受任何干扰。过载结束，对转换器M的操作自动恢复。

静态供电系统10的两条供电干线1和2可接到一个低供电电压转换开关柜的单相或三相变压器T，变压器T的开关设备未画出。

静态供电系统10装在一个具有直平行六面体形状的金属框架的机壳（图2和3）中。框架14的前部包括四个T形装配托架16，这些托架能在每个拐角处卡入相对平行的上、下横梁构件18，20和相对的垂直板22，24垂直板22，24垂直于所述的横梁构件18、20。框架14的后部包括一个作为顶面板28的支撑物的上横构件26，和一个支撑与变换器M的操作系统相联的变压器32的下板30，低横构件20构成支撑通风装置36的水平板34的一部分。30，34两板共面，被空间38垂直地与机壳12的基板37分开。

后框架的上横构件26包括一个装有通气格栅40的出口39，机壳12的上部空间就是通过格栅40与大气相通。后面板42将上横构件26与下板30相连接，并平行于机壳12前面板44延展。

前面板44的左方装有一个能通到静态供电系统10的各种电子组件，包括转换器M的堆叠模件M1，M2，M3，整流充电器模件CH，和带有静态接触器CS正常备用开关模件的门，右方装有另一个能通向电保护和绝缘开关设备46，包括若干切断开关，开关或断路器的门。带有监视和控制印刷电路PC板的框架48位于静态接触器构件CS之下，与转换器M的一相相联的底堆叠件M3的旁边。

垂直中间框架50（见图2）将各个电子组件与电开关部件46分开。每个垂直轴的门由两个平镶在位于框架14前部同一侧两个组装托件16中的合页（未示出）支撑。

通风装置36装在机壳12的下部空间，左边门一侧，它包括在板34上并列排置的一对风扇36a和36b通风空气被风扇36a和36b通过一入气口51从下游空间38吸入，并被沿两条内冷气路F1和F2（图3）压送到出气口39。第一气路F的气流由风扇36a和36b从排气口52排出，并使机壳12的位于电子组件的和前面板44之间的前空间增压。因此产生一股在机壳深度范围内的水平气流，从而有效地冷却构成电子组件的各个模件M1，M2，M3，CH，和CS，以及PC板框架48水平气流因固定在模件后部的紊流格栅56的存在而增强。每个格栅56都稍向下倾斜，并突出到空间54，截住来自主排气口52的上升气流。

第二气路F2由用扇36a，36b的指向位于机壳12后下方的变换器M的变压器的第二排气口58产生。第二排气口58比第一 排气口52小，两条气路F1，F2相互独立，平行安置在风扇36a，36b的排气口52，58与机壳12的出口39之间。

第二气路F2的通风气流不仅冷却变压器32，也冷却供电系统的其他组件，特别是固定在机壳12中部，出气口39和变压器32之间的滤波器电容60。

变换器M的不同模件M1，M2，M3，整流充电器CH，和带有静电接触器CS的正常/备用开关由可插入一个固定连接基面64（见图3和4）若干并置的单元框架62组成。基面64包括一系列数目与框架62的数目相同的内拉支撑板66，以及可移动框架62在内拉平移时的导引装置67。导引装置67装有若干垂直于内拉支撑板66的安装面，伸向机壳12的前面板25的直臂形平行滑道68。滑道68由夹扣托件70支撑，夹扣托件之间插有不同的内拉支撑板66。一条滑道68与其相应的托架70由用模制绝缘材料制成的单个标准T形部件72。在（图13中详细示出）适宜地构成。把各种托架72和内拉支撑板夹扣在一起的初级标准件组装使根据静电供电系统10的内拉框架62的数目延伸连接基面64的操作容易实现。模件基面64的最后组装由包括不同托架70的铆接的操作执行。

装在连接基面64的中间垂面中的若干叠置滑道68的前端由一接地导体74（图2及4）连在一起，接地导体74能将在框架62内拉位置的不同电子组件的散热器相互连接。这个接地导体74构成为1986年11月5日由申请人申请的法国专利申请第86    15620号的主题的内接地系统的一部分。

连接基面64的每个单元支撑板66有一个用绝缘材料制成的矩 形构件，（见图14），其上有六个六角孔，三孔一行叠置排列，还有六个园孔，其中四个分布在板66上沿，两个在其两底角。孔76用以接纳用绝缘材料制成的销钉或螺栓（图4中的80），而孔78可由从支撑板66的平面伸出的凸或销钉状错误预防装置82塞住。每个支撑板66的中间区还包括一个可移动框架62的中心套筒84。

内拉框架62的构造由图5到图9给出。每个框架62包括一个良导热材料制成的基块86，其上有一带冷却叶片90的散热基板88，以及垂直固定在基板88相对两侧的两个侧法兰92，94。散热基板88的顶面是平的，用作电子电源组件95，尤其是晶体管或可控硅的支撑物。冷却叶片90排列在散热器88的底面，平行于法兰92，94向下伸展。框架62的每个法兰的外侧装有纵向定位槽96，用来在内拉时与连接基面64的相应滑道配合。

每个框架62的后面装有带喇叭爪型接触器100的板98;板98的结构与固定基面64的支撑板66（图14）相似，包括六个角孔76以接纳喇叭爪接触器100，和六个园孔78以接纳错误预防装置102。带接触器100的板98的中心区还包括一个插入式定位部件104，部位104能在喇叭爪接触器100被拉入连接基面64的相应螺栓80时，插入相邻的板66的中心套筒。喇叭爪接触器100由一个位于基板88上方的框架内的连接部件（未示出）连接到电子半导体组件95上。

一个控制半导体组件95的印刷电路板106通过四个定位杆108固定在侧法兰92，94之上，充当框架62的益子。框架62的前面板包括一安装板，其上装有通风紊流格栅56，和一个操 纵内拉框架平移的手柄112。每个喇叭爪接触器100都由一个喇叭爪盖101来保护。

框架62的板98的喇叭爪接触器100可自然地由内拉接触夹扣代替。

基面64和框架62各自的板66和98上的孔76和开口78的均匀分布使我们能根据构成静态供电系统10的模件的型号和功率建立精确的连接编码。图10A，10B和10C表示备有每种模件的可移动框架62的连接与错误预防系统，能够与图4中的连接基面64共同操作的板98的组装。在涉及变换器M一相的叠置模件M1，M2，M3的图10A中，板98的三个喇叭爪接触器100能与位于基面64（图4）的左列中的三个叠置板66中位一个的邻近螺栓啮合。板98的两个错误预防装置102能插入上述板66中余下的孔78，板66的四个错误预防装置82又能反过来插入板98中余下的四个开口78。

在涉及整流充电器模件CH的图10B中，板98的五个喇叭爪接触器100能插入位于图4中的基面64的右上方的板66上相应的五个螺栓。

在涉及带有静态接触器CS的正常/备用变换模件的图10C中，板98的六个喇叭爪接触器100能插入位于图4中的基面64的右下方的板66上六个相应的螺栓。在不同组件装入机壳12中时（见图15），板66，98上错误预防装置82，102的互易操作能防止任何连接错误。错误防止装置82，102由销钉构成。

每个基块86的散热基板88的顶面上刻有数条按法兰92，94的方向平行延伸的纵向槽116。电子电源组件通过能在任何 位置咬入槽116的自攻丝螺钉118固定在基板88上。组件95可以在基板88上纵向放置（图11），也可横向放置（图12）。槽116的这种组态使得基块86对所有模件标准化，并可避免再专门钻孔，以及除去钻孔带的毛刺等表面操作。槽116在制造铝合金基板88时就自动形成。

电流探测器可装配给一些模件，它固定在连接基面64的后表面，错误预防销钉82的反面。电流探测器的电连接靠能装入板66的导电螺栓80中的导电套筒122实现。电流探测器可以是电流互感器或霍耳效应元件。外引电源线124可固定在每个套管122的后端。

不同模件M1，M2，M3，CH，CS在连接基面上的分布可根据供电系统的型号及功率自然调整。图16给出一个这样的可选实施方案，其中变换器M的三个堆叠组件分别位于整流充电器模件CH静态接触气模件CS，和印刷电路板框架48之上。

Claims (10)

1、一种用于不可中断的供电系统静态转换器内的电源模件，其特征在于每个模件包括：

一个带有热耗散基板(88)的散热装置，它由良导热金属材料制成，包括一个用作电子电源组件(95)的支撑物的支撑面，和装有冷却叶片(90)的反面；

一对平行法兰(92，94)，垂直于支撑面侧向固定在基板(88)的两相对边上；

一个具有与电子组件(95)电连接的内拉接触器(100)的连接板(98)，模件安置在平行六面体框架中，框架能通过将用绝缘材料制成的连接基面(64)上相应螺栓与固定连接基面(64)合作进行平移。

模件的每个法兰(92，94)装有一条纵向槽(96)，以在框架沿固接在连接基面(64)的滑道(68)滑动引起内拉时导引框架。

2、根据权利要求1的电源模件，其特征在于，其中有错误预防装置布置在所述板（98）的间隙中，以避免任何连接错误，所述带内拉接触器（100）的连接板（98）在两法兰（92，94）之间延展，构成模件的后表面。

3、根据权利要求2的电源模件，其特征在于，

布置在框架连接板（98）和基面（64）上的一系列销钉（102，82）和开口（78），以设计成能利用基面（64）上排列的螺栓（80）建立模件接触器（100）的预设连接编码的所述错误预防装置。

以及一个固定在带内拉接触器（100）的连接板（98）的中心区的定位装置（104），以插入与基面（64）相联的中心套筒（84）。

4、根据权利要求2的电源模件，其特征在于，其中模件连接板（98）包括：

在板（98）上布置着叠置起来的两组平行的六个孔（76），用以接纳由剌叭爪或夹扣构成的内拉接触器（100）;

六个容纳错误预防销钉（102）的孔（78），其中四个位于矩形板（98）的四角。

5、根据权利要求1的电源模件，其特征在于，

一个用以控制固定在两法兰（92，94）的上边沿，并平行于散热装置基板（88）的支撑面伸展的电源组件（95）的印刷电路板（106）。

一个装有固定在框架前面板上的操纵手柄（112）的安装板（110）。

包括至少一个内拉螺栓（80）的支撑板（66）的固定连接基面（64），由绝缘材料制成的所述支撑板（66）插在由构成所述滑道（68）的直臂延伸的两个竖直托架（70）之间，所述滑道（68）在框架被用手柄（112）内拉时与法兰（92，94）的导引槽（96）在滑动中合作。

6、根据权利要求5的电源模件，其特征在于，托架（70）与相应滑道的组装通过铸造-T形绝缘部件来实现。托架（70）具有夹扣部件，触实现连接基面（64）的标准件组装，连接基面（64）的后表面对着错误预防销钉（82），充当由导电套筒（122）与相应螺栓（80）电连接的电流探测器（120）的支撑物。

7、根据权利要求1的电源模件，其特征在于，散热基板（88）的支撑面上设有沿平行于法兰（92，94）方向，在全块长度上延伸的交错槽（116），槽的设置方式能使任何型式的电子组件（95）靠自攻丝螺钉（118）固定。

8、一个用于不可中断的供电系统的静态转换器，它有多个装在平行六面体机壳（12）中的内拉电子组件，包括：

一个输入端接至一交流供电系统的整流-充电器（CH）;

一个用于直流/交流转换，接在整流-充电器的输出端的变换器M;

一个安排作缓冲器的电池组（B），用以在变换器（M）的输入端构成一个永久可用的电源;

一个机壳（12）的金属框架（14），与两两平行，以划定一个前面板界限的断路墙，一个后面板，以及在机壳深度方向延伸的两个相对侧面板;

一个通风装置，用来提供机壳内模件的冷却空气的加压流通;

一个入气口（51），用来吸新鲜空气到机壳中;

一个出口气口（39），用来将受热空气排出;

其特征在于：

位于至少包括一个风扇（36a，36b），的通风装置（36）上方，能通过前面板的门接近的内拉模件（M1，M2，M3，CHCS）模件与风扇的组装按以下方式在机壳（12）的深度方向部分区域伸展，它能安排一后室（59），容纳控制变换器（M）的变压器（32）;

一个指向前面板的风扇（36a，36b）主排气口（52），用以在位于模件与前面板（44）之间空间（54）里的空气被加压后，建立第一条内冷气路（F1）;

一个与主排气孔（52）反向的风扇（36a，36b）第二排气口（58），用以产生通向变压器（32）的第二条内冷气路（F2），第二排气口（58）尺寸比主排气口（52）的小。

9、根据权利要求8的静态转换器，其特征在于：

一个支撑件（30），其上固定着风扇（36a，36b）和变压器（32）;

一个布置在支撑件（30）和机壳（12）底部之间的空间（38），用以建立对来自入气口（51）的空气的抽气通道;

两条冷却气路（F1，F2）相互独立，平行布置在风扇排气口（52，58）与机壳出气口（39）之间;

出气口（39）位于机壳（12）后面板中的顶面板（28）附近;

一个通风格栅（40），固定在机壳（12）上部空间的出气口（39）上，能与外界空相通。

10、根据权利要求8的静态转流器，其特征在于，框架（14）的前部包括四个T形组装托架，能在每个角部卡入上，下横梁构件（18）、（20），与相对的垂直板（22，24）中，通向模件的门由两个平镶在框架（14）同侧放置的组装托架（16）中的合页支撑，每个模件（M1，M2，M3，CH，CS）还包括按如下方式伸入后空间（54）的紊流格栅（56），它与来自主排气口（52）的上升空气出口协作，产生沿模件及深度方向的通向出气口（39）的水平气流。

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