CN103682994A - 电力电子装置、电力电子系统及功率单元的热插拔方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电力电子装置、电力电子系统以及功率单元的热插拔方法。电力电子装置包括功率单元、与功率单元匹配的安装格；安装格设有供功率单元推入和抽出的导轨及进出口，并设有电源和控制输出端和信号输出端。功率单元设置有一微动开关及分别与电源和控制输出端、信号输出端配合连接的电源和控制输入端、信号输入端。当功率单元需接入时，功率单元沿导轨插入安装格，电源和控制输入端与电源和控制输出端先接触形成电气连接后，功率单元的信号输入端与信号输出端再接通，闭合微动开关启动功率单元。需拔出功率单元时则顺序相反。本发明在电力电子系统整机带电情况下，能够实现功率单元相对于安装格的热插入或热拔出，极大提高了整机系统的工作效率。

Description

电力电子装置、电力电子系统及功率单元的热插拔方法

技术领域

本发明涉及一种电力电子装置、电力电子系统以及功率单元的热插拔方法。

背景技术

传统的电力电子系统中，作为功率部分的主要组成部分的多个IGBT、电感、电容、电阻等元器件都单独安装到机柜上，功率部分没有实现模块化。只有个别的电力电子系统中，将多个IGBT或者多个电感、电容、电阻等元器件集成为一个电力电子装置，即功率部分实现了模块化。通常一个电力电子系统中会包含若干个电力电子装置。

如图1所示，目前的电力电子系统中，每个电力电子装置包括功率单元1和多个导电端子10、多个接线端子13。连接于电网的电源线14，用螺丝20锁紧的方式连接到导电端子10上，导电端子10与功率单元1连接，从而实现了电源线14与功率单元1的电气连接；信号线15通过接线端子13与功率单元1电气连接。由于电源线14、信号线15均直接连接到功率单元1，所以限制了功率单元1的移动范围，导致电力电子装置相对于机柜不能自由插拔。如果电力电子系统中的某一个电力电子装置出现故障，只能关闭整个电力电子系统，再进行维修或更换，从而严重影响了电力电子系统的工作效率。

因此，传统的电力电子系统中，无法实现电力电子装置相对于机柜的自由插拔功能，更无法实现在其他电力电子装置带电正常工作情况下，维修或更换其中某个故障电力电子装置，即电力电子装置不能实现热插拔功能。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种能够热插拔于机柜的电力电子装置；

本发明的另一个目的在于提供一种工作效率高的电力电子系统；

本发明的再一个目的在于提供一种功率单元的热插拔方法。

本发明的电力电子装置，包括功率单元、与功率单元匹配的安装格。安装格设有导轨、进出口，以供功率单元推入和抽出。在安装格远离其进出口的一面设置有电源和控制输出端及信号输出端。功率单元与电源和控制输出端、信号输出端接触的面设置有电源和控制输入端、信号输入端。功率单元设置有一微动开关。信号输出端距信号输入端的距离大于电源和控制输出端距电源和控制输入端的距离。当功率单元需接入时，功率单元沿导轨插入安装格，功率单元的电源和控制输入端与电源和控制输出端先接触形成电气连接后，随着功率单元继续插入安装格，功率单元的信号输入端与信号输出端接通，闭合微动开关启动功率单元。当正在工作的功率单元需拔出时，先断开微动开关停止功率单元，功率单元沿导轨向进出口方向移动，功率单元先与信号输出端断开连接，然后功率单元与电源和控制输出端断开连接。

根据本发明的一实施方式，功率单元为长方体型，安装格为与功率单元尺寸匹配的长方体形。

根据本发明的一实施方式，导轨为一对导轨，设置于安装格同一面相平行的两条棱的位置。

根据本发明的一实施方式，电源和控制输出端为与电源线连接的电源和控制插头，电源和控制插头安装于安装格远离进出口的一面。电源和控制输入端为电源插座，电源插座安装在功率单元靠近电源和控制插头的一面。

根据本发明的一实施方式，信号输出端为一行程开关的机械控制触头，行程开关具有第一端子和第二端子，行程开关的第一端子和第二端子均与外界信号线连接且固定于安装格。当机械控制触头与信号输入端接触时，信号线中信号经由第一端子和机械控制触头进入信号输入端。

根据本发明的一实施方式，功率单元上设置有一控制锁，控制锁设置有一锁舌。安装格对应于锁舌设置有供锁舌插入或拔出的锁孔。

根据本发明的一实施方式，功率单元上设置有一控制锁，控制锁的锁紧或解锁动作控制微动开关闭合或断开。

根据本发明的一实施方式，安装格对应于控制锁设置有一锁孔，功率单元设置有一滑动槽，控制锁设置有一机械滑动键和一机械锁本体。机械锁本体的一端凸出有一锁舌，机械锁本体连接于机械滑动键，机械滑动键卡接于滑动槽。操作机械滑动键沿滑动槽移动从而带动锁舌插入安装格锁孔或拔出安装格锁孔。

根据本发明的一实施方式，微动开关设置有一微动弹片。滑动槽设置于功率单元插入安装格时通过进出口曝露出的一面，微动开关设置于功率单元内靠近机械滑动键的位置。机械滑动键滑动使得控制锁锁紧或者解锁的同时压缩或者释放微动开关的微动弹片。

根据本发明的一实施方式，功率单元设置有控制锁的一面设置有两相互平行的把手。

根据本发明的一实施方式，功率单元为电能质量补偿器或静态无功补偿器，信号输出端为采样电流信号输出端。

本发明的电力电子系统，包括一柜体和至少一功率单元。柜体包括若干安装格。安装格设有导轨、进出口，以供功率单元推入和抽出。安装格远离安装格的进出口的一面设置有电源和控制输出端及信号输出端；功率单元与电源和控制输出端及信号输出端接触的面设置有电源和控制输入端及信号输入端。功率单元设置有一微动开关。信号输出端距信号输入端的距离大于电源和控制输出端距电源和控制输入端的距离。当功率单元需接入时，功率单元沿导轨插入安装格，功率单元的电源和控制输入端与电源和控制输出端先接触形成电气连接后，随着功率单元继续插入安装格，功率单元的信号输入端与信号输出端接通，闭合微动开关启动功率单元。当正在工作的功率单元需拔出时，先断开微动开关停止功率单元，功率单元沿导轨向进出口方向移动，功率单元先与信号输出端断开连接，然后功率单元与电源和控制输出端断开连接。

根据本发明的一实施方式，若干安装格呈阵列排列。

根据本发明的一实施方式，信号输出端为一行程开关的机械控制触头。行程开关具有第一端子和第二端子，行程开关的第一端子与信号线连接。当机械控制触头与信号输入端接触时，信号线中信号经由第一端子和机械控制触头进入信号输入端。

根据本发明的一实施方式，电源和控制输出端为与电源线连接的电源和控制插头，电源和控制插头安装于安装格远离进出口的一面。电源和控制输入端为电源插座，电源插座安装在功率单元靠近电源和控制插头的一面。

本发明的功率单元的热插拔方法，包括功率单元热插入一安装格步骤和/或功率单元热拔出安装格的步骤。其中，安装格装配有电源和控制输出端和信号输出端，对应地功率单元装配有电源和控制输入端和信号输入端。功率单元的电源和控制输入端距安装格的电源和控制输出端小于功率单元的信号输入端距安装格的信号输出端的距离。热插入步骤包括：将功率单元插入安装格；继续将功率单元插入安装格，使功率单元的电源和控制输入端与安装格的电源和控制输出端形成电气连接；再进一步将功率单元插入安装格，使功率单元的信号输入端与安装格的信号输出端形成电气连接；操作功率单元上装配的一微动开关，启动功率单元工作。热拔出步骤包括：操作功率单元上装配的微动开关，使功率单元处于停止工作状态；拔出功率单元使功率单元的信号输入端与安装格的信号输出端之间的电气连接断开；再进一步拔出功率单元使功率单元的电源和控制输入端与安装格的电源和控制输出端之间的电气连接断开。

根据本发明的一实施方式，热插入或热拔出步骤中，操作微动开关是通过一安装在功率单元的控制锁的锁紧和解锁动作控制微动开关。

根据本发明的一实施方式，安装格设置有对应于控制锁的锁孔，将控制锁插入或拔出锁孔对应于控制锁的锁紧和解锁状态。

根据本发明的一实施方式，安装格的信号输出端采用一行程开关的机械控制触头作为安装格的信号输出端，将行程开关的第一端子与一外界信号线固定连接，且固定于安装格。

根据本发明的一实施方式，电源和控制输出端为一与电源线连接的电源和控制插头，将电源和控制插头安装于安装格；电源和控制输入端为一电源插座，将电源插座安装在功率单元。

由上述技术方案可知，本发明的优点和积极效果在于：

本发明的电力电子装置中，安装格内设有导轨，且具有进出口；安装格上设有与外界电源线电连接的电源和控制输出端和与信号线电连接的信号输出端，功率单元上设有与电源和控制输出端和信号输出端匹配的电源和控制输入端和信号输入端；因此，本发明的电力电子装置中，功率单元能够在导轨上自由进、出安装格，而不会受到外界电源线或信号线的牵绊。当功率单元被推入安装格内，电源和控制输出端与电源和控制输入端、信号输出端与信号输入端分别形成电气连接，即可实现功率单元与外界电源线、信号线的电气连接；当向外拔出功率单元时，即可断开功率单元与外界电源线及信号线之间的电气连接，再配合功率单元的微动开关，本发明的电力电子装置即可带电正常工作或停止工作。因此，本发明的电力电子装置能实现相对于安装格的热插拔功能，电力电子装置装拆、维护容易，操作安全、简单、快捷。

本发明的电力电子系统，包含具有若干个安装格的柜体和多个功率单元，每个安装格内都可以安装一个功率单元，当其中一个电力电子装置因故障等原因需要维修或更换时，可以在断开该功率单元的微动开关使其断电后，直接从安装格中拔出来，而不需要电源功率系统整机断电，亦不影响其它功率单元的正常工作；同时亦可以在电源功率系统带电情况下，热插入维修好的功率单元，因此本发明的电源功率系统能大幅度提高工作效率。

本发明的功率单元的热插拔方法，包括热插入步骤和/或热拔出步骤，热插入步骤依次包括：电源和控制输出端与电源和控制输入端先形成电气连接，信号输出端与信号输入端再形成电气连接，闭合微动开关步骤；而热拔出步骤的顺序恰与热插入步骤相反，依次包括断开微动开关，断开信号输出端与信号输入端之间的电气连接，断开电源和控制输出端与电源和控制输入端的电气连接。如此，能够可靠实现电力电子装置热插拔功能，避免热插拔操作过程对电源功率系统整机及其它电力电子装置的影响。

附图说明

图1是传统电力电子装置的结构示意图；

图2A是本发明的电力电子装置中的柜体的立体结构示意俯视图；

图2B是本发明的电力电子装置的俯视图，表示电源和控制输出端与电源和控制输入端之间具有一定距离时的状态；

图3是本发明的电力电子装置的立体结构示意图，表示电源和控制输出端与电源和控制输入端已接触，但控制抵触端与信号输出端尚未接触时的状态；

图4A是本发明的电力电子装置的俯视图，表示电源和控制输出端与电源和控制输入端已连接，且控制抵触端与信号输出端已连接，控制锁尚未锁紧时的状态；

图4B是本发明的电力电子装置的立体结构示意图，表示电源和控制输出端与电源和控制输入端已连接，且控制抵触端与信号输出端已连接，控制锁尚未锁紧时的状态；

图5A是本发明的电力电子装置的俯视图，表示电源和控制输出端与电源和控制输入端已连接，且控制抵触端与信号输出端已连接，控制锁已锁紧时的状态；

图5B是本发明的电力电子装置的立体结构示意图，表示电源和控制输出端与电源和控制输入端已连接，且控制抵触端与信号输出端已连接，控制锁已锁紧时的状态；

图6是本发明的电力电子装置的另一角度的立体结构示意图，其中拆除了行程开关；

图7A是图4A的仰视图，表示控制锁尚未锁紧状态下与面板上的滑动槽之间的关系；

图7B是图5A的仰视图，表示控制锁已锁紧状态下与面板上的滑动槽之间的关系；

图8A是本发明的电力电子装置中的控制锁的立体结构示意图；

图8B表示本发明的电力电子装置中的控制锁与柜体尚未锁紧状态下的立体结构示意图；

图8C表示本发明的电力电子装置中的控制锁与柜体已锁紧状态下的立体结构示意图。

其中，主要元件符号说明如下：

100、机柜

110、左导轨

120、右导轨

121、第一锁孔

122、第二锁孔

130、进出口

131、滑动槽

1、功率单元

11、左侧板

12、右侧板

13、面板

2、电源和控制输出端

21、功率触点

3、电源和控制输入端

4、行程开关

41、行程开关本体

42、第一端子

43、第二端子

45、行程开关触点

5、微动开关

51、微动开关本体

52、输出端子

54、微动弹片

6、控制锁

60、机械滑动键

61、第一本体

62、第二本体

63、锁舌

64、握持部

7、安装横梁

8、把手

9、信号输入端

具体实施方式

有关本发明的前述及其它技术内容、特点与效果，在以下参考附图对较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。

本发明的技术构思是：以电力电子装置为基础核心，配合固定于安装格的电源和控制输出端及信号输出端、固定于功率单元的电源和控制输入端及信号输入端，以及供功率单元滑移的导轨。功率单元在导轨上滑移使外部电流与功率单元连通或断开，实现电力电子装置的热插拔功能。

电力电子装置

参见图2A至图7B。在此介绍的电力电子装置，包括安装格100和热插拔于安装格100的功率单元1以及微动开关5。

安装格100的形状与功率单元1相匹配，优选为长方体状，当然不以此为限。安装格100的一面（该实施例中定义为前面）设有供功率单元1进、出安装格100的进出口130，安装格100的远离进出口130的一面即后面固定有安装横梁7，安装格100的一面（例如与安装格100前面垂直的底面）相平行的两条棱位置分别安装有左导轨110和右导轨120，左导轨110和右导轨120用于支撑功率单元1，并引导功率单元1在安装格100内前、后滑移，使功率单元1能被推入和抽出安装格100。导轨也可以安装到安装格100底部或安装格100内的其它位置，并且，导轨的数目不限于两条，还可以是一条、三条等。

安装格100的安装横梁7上安装有电源和控制输出端和信号输出端，信号输出端可以是采样电流信号输出端。优选地，电源和控制输出端为电源和控制插头2，该电源和控制插头与外界的电源线和控制线电连接。电源和控制输出端也可分两成两个插头：电源插头和控制插头，电源插头与外界的电源线连接，控制插头与控制线连接。因此，插头的数目可以根据实际可制作的插头进行选择，也可根据插头实际所需连接外界信号的多少去选择和设计，不局限于在此例举的例子。

安装格100的安装横梁7上安装有信号输出端，信号输出端优选为一行程开关4的机械控制触头45。行程开关4包括一本体41、设于本体41的一第一端子42和一第二端子43，以及一端固定于本体41的一机械控制触头45。其中，第一端子42和第二端子43分别与信号线电连接，信号线优选为电流信号线，当然其也可以是电压信号线等。以信号线为采样电流信号线为例，当行程开关4在非工作状态时，第一端子42和第二端子43为闭合状态（电连接状态），信号采样电流信号线、第一端子42和第二端子43的电流形成回路，采样电流信号不经过功率单元1；当行程开关4在工作状态时，例如功率单元1与机械控制触头45接触时，第一端子42和第二端子43为断开状态，采样电流信号经过第一端子42、功率单元1和机械控制触头45，因此采样电流信号通过与机械控制触头45的接触点而进入功率单元1。

功率单元为电能质量补偿器或静态无功补偿器等，功率单元1为长方体状，当然不以此为限。在功率单元1后面（即朝向安装格100的安装横梁7的一面）对应于电源和控制输出端电气连接位置设有电源和控制插座3。电源和控制插座3为与电源和控制插头2相匹配的电源和控制插座3，电源和控制插头2与电源和控制插座3结合或分离即可实现电源和控制插座3与电源和控制插头2形成电气连接或断开电气连接，并同时完成了功率单元1与外界的电源线和控制线形成电气连接或断开电气连接。若在其他实施例中，电源和控制插头分成两个插头：电源插头和控制插头，对应地，电源和控制插座可分成分别与电源插头和控制插头匹配的电源插座和控制插座。

功率单元1后面对应于信号输出端电气连接位置还设有信号输入端9。信号输入端9与信号输出端配合工作，即与行程开关4的机械控制触头45配合工作，也就是说，信号输入端9与机械控制触头45的接触或分离控制行程开关4的第一端子42与第二端子43断开或闭合，进而控制功率单元1的信号输入端9与信号线形成电气连接或断开电气连接。由于行程开关的种类千差万别，行程开关4的结构并不限于在此例举的结构和形状。只要功率单元1与任何其他类型的行程开关的相对距离的变化能控制行程开关开与断而实现信号与功率单元1的通与断即可，均可应用于本发明。

另外，电力电子装置的其他实施例中的行程开关也不必然安装于安装格100的后面，对于某些现有结构的行程开关，也可以安装于安装格100的侧面，相应地与之配合工作的信号输入端9也设于功率单元1的侧面。

在安装格100没有设置安装横梁7情况下，电源和控制插头2、行程开关4也可安装于安装格100后面的其他位置，只要能与功率单元1后面的电源和控制插座3、信号输入端9接触配合形成电气连接即可。

在功率单元1与外界的电源线、控制线和信号线形成电气连接之前，无论停留在安装格100内的任何位置，电源和控制插座3与电源和控制插头2实现电气连接的距离小于信号输入端9与信号输出端实现电气连接的距离。参见图2B，信号输出端为行程开关4的机械控制触头45，电源和控制插座3与电源和控制插头2实现电气连接的距离即为功率触点21与电源插座3之间的距离L1；信号输入端9与行程开关4的机械控制触头45实现电气连接的距离即为信号输入端9与行程开关触点45之间的距离L2，由图2B可看出，L1＜L2。如此设计是为了确保在形成电气连接过程中，电源和控制插座3与电源和控制插头2之间先于信号输入端9与行程开关4之间形成电气连接；同时使断开电气连接过程中，信号输入端9与行程开关4之间先于电源和控制插座3与电源和控制插头2之间断开电气连接。

在此介绍的电力电子装置中微动开关5安装于功率单元1上，用于停止或启动功率单元1。优选地，微动开关5包括微动开关本体51、设置在微动开关本体51上的一输出端子52和一微动弹片54。输出端子52与功率单元1电连接，微动开关5断开或闭合的电气信号通过输出端子52传递至功率单元1。微动弹片54被压缩或释放状态分别对应于微动开关5闭合或断开两种状态。需要说明的是：前面实施例中例举的微动开关5中，“闭合”对应于启动功率单元时微动开关的状态，“断开”对应于停止功率单元时微动开关的状态。然而，在其它实施例中，微动开关5闭合和断开状态对应于功率单元停止和启动工作。微动开关的结构不局限于此例举的实施例，能够使功率单元1启动或停止工作的任何现有其他类型的微动开关均适用。

电力电子装置还进一步包括一控制锁6。当微动开关5启动功率单元1工作时，控制锁6将功率单元1相对安装格的位置固定，防止功率单元1被误拔出或者防范其他意外情况发生。在此处介绍的控制锁6并非仅具有单一的锁具功能，该控制锁6可控制微动开关5断开或闭合。功率单元1还包括一左侧板11、一右侧板12和一面板13，左侧板11和右侧板12分别自功率单元1左、右两侧向前延伸，面板13固定于左侧板11和右侧板12的前端部。面板13上设有沿左右方向（与导轨垂直的方向）延伸的滑动槽131。如果功率单元1上不设置面板13，滑动槽131也可设置于功率单元插入安装格时通过进出口曝露出的一面。

在此例举了一种控制锁6的具体结构，请参见图8A。该控制锁6包括机械锁本体和与其相连的机械滑动键60。机械锁本体呈“L”形，包括互相垂直的第一本体61和第二本体62。机械滑动键60固定于第一本体61。结合图6至图7B，第一本体61贴合于面板13的内侧，面板13对应于机械滑动键设置有滑动槽131，供机械滑动键60带动机械锁本体滑动。第二本体62的一侧凸出有锁舌63，请参阅图6，为了配合锁舌63，在安装格100的右侧开设第一锁孔121，在功率单元1的右侧板12上开设第二锁孔122，当功率单元1插入到位时，第一锁孔121与第二锁孔122对正，机械滑动键60沿滑动槽131左右移动，可带动锁舌63插入或拨出安装格100上开设的第一锁孔121。为了让此控制锁6将安装格100和功率单元1锁住或解锁的同时，实现对功率单元1中微动开关5的控制，请参阅图5B，微动开关5设置于功率单元1内靠近机械滑动键60的位置。机械滑动键60的一端被控制滑动时，机械滑动键60的另一端压缩或者释放微动开关5的微动弹片54控制微动开关5闭合或断开。为了方便移动机械滑动键60，可以在机械滑动键60伸出滑动槽131的外端设置握持部64。以上所述，是控制锁6控制闭合微动开关5的同时锁紧功率单元1或者在断开微动开关5的同时使功率单元1解锁同步进行情况，在其它实施例中，控制锁6的锁紧或解锁动作与微动开关5的断开或闭合动作也可以是各自独立、互不干涉的。

在此介绍的电力电子装置中，功率单元1的面板13上安装有两个相互平行的把手8，以方便手动将功率单元1推入或抽出安装格100。为了省力，也可以设计驱动装置或使用现有的驱动装置移动功率单元1。电力电子系统

在此介绍的电力电子系统，包括柜体和至少两个功率单元。其中，柜体具有若干个安装格。该若干个安装格呈阵列排列，例如呈1×N阵列排列、M×N阵列排列（M、N均为自然数）或者呈同心环形阵列等。可根据实际柜体的形成来设计安装格。安装格的数目可以与电力电子装置数目相同，也可以多于功率单元的数目。

安装格设有导轨、进出口，以供功率单元推入和抽出。安装格远离进出口的一面设置有电源和控制输出端和信号输出端。功率单元与电源和控制输出端和信号输出端接触的面设置有电源和控制输入端和信号输入端，功率单元设置有一微动开关。信号输出端距信号输入端的距离大于电源和控制输出端距电源和控制输入端的距离。当功率单元需接入时，功率单元沿导轨插入安装格，功率单元的电源和控制输入端与电源和控制输出端先接触形成电气连接后，随着功率单元继续插入安装格，功率单元的信号输入端与信号输出端接通，闭合微动开关启动功率单元。当正在工作的功率单元需拔出时，先断开微动开关停止功率单元，功率单元沿导轨向进出口方向移动，功率单元先与信号输出端断开连接，然后功率单元与电源和控制输出端断开连接。因此，柜体的每个安装格内都可以安装一个功率单元，因此，在此介绍的电力电子系统中安装格与可插入和拔出安装格的功率单元的其它结构与上述描述的电力电子装置相同，这里不再赘述。

在此介绍的电力电子系统中，各个功率单元的工作是独立的，互不干涉，其中一个功率单元的停电更换或维修不影响其它功率单元的正常工作。因此，电力电子系统，可以实现在电力电子系统整机不断电情况下，热拔出故障的功率单元或者热插入维修好的功率单元或者选择性拔出或插入目标功率单元，极大提高了电力电子系统的作业效率。功率单元的热插拔方法

在此介绍的功率单元的热插拔方法，包括功率单元热插入一安装格步骤和/或功率单元热拔出安装格的步骤。其中，安装格装配有电源和控制输出端和信号输出端，对应地功率单元装配有电源和控制输入端和信号输入端；功率单元的电源和控制输入端距安装格的电源和控制输出端小于功率单元的信号输入端距安装格的信号输出端的距离。热插入步骤依次包括：将功率单元插入安装格；继续将功率单元插入安装格，使功率单元的电源和控制输入端与安装格的电源和控制输出端形成电气连接；再进一步将功率单元插入安装格，使功率单元的信号输入端与安装格的信号输出端形成电气连接；闭合功率单元上装配的一微动开关，启动功率单元工作。热拔出步骤与热插入步骤顺序相反，依次包括：断开功率单元上装配的微动开关，使功率单元处于停止工作状态；拔出功率单元使功率单元的信号输入端与安装格的信号输出端之间的电气连接断开；再进一步拔出功率单元使功率单元的电源和控制输入端与安装格的电源和控制输出端之间的电气连接断开。下面结合上述内容介绍的电力电子装置或电力电子系统，进一步详细说明。

热插入步骤包括：

首先，参见图2B和图3，握持把手8向安装格100内推动功率单元1，使功率单元1穿过安装格100的进出口朝向电源和控制插头2方向移动，直到电源和控制插座3与电源和控制插头2接触形成电气连接而实现功率单元1与外界的电源线形成电气连接，此时微动开关5为断开状态。当电源和控制插头2朝向电源和控制插座3时，电源和控制插头2的插脚与电源和控制插座3或者设于电源和控制插座3内的插槽接触，即可使电源和控制接插件形成电气连接，进而使功率单元1与外界电源线、控制线形成电气连接。

然后，参见图4A，继续推动功率单元1沿原方向移动，直到行程开关4的机械控制触头与功率单元1的信号输入端9接触，而使外界信号线与功率单元1形成电气连接。行程开关4具有行程开关本体41、第一端子42、第二端子43、机械控制触头45，功率单元1移动与机械控制触头45接触时，外界信号流经第一端子42、功率单元1、第二端子43，即功率单元1与外界信号电流接通。

最后，参见图5A，闭合功率单元的微动开关，启动功率单元1进入正常工作状态。

热拔出步骤包括：

首先，参见图4A和图5A，当准备从安装格100拔出功率单元1时，先断开微动开关5，功率单元1断电停止工作。

然后，参见图3，由安装格100的进出口向外（远离电源和控制插头方向）拔出功率单元1，行程开关4的机械控制触头与功率单元1的信号输入端9脱离开，断开了外界信号线与功率单元1的电气连接。

最后，参见图2B，功率单元1继续朝远离电源和控制插头2方向移动，直到电源插座3与电源和控制插头2分离，而使电源插座3与电源和控制插头2断开电气连接。

在上述热插入或热拔出步骤中，可通过一控制锁控制微动开关断开和闭合。在一实施例中，控制锁6包括机械锁本体和与之连接的机械滑动键60，机械滑动键60左右移动，与微动开关5的微动弹片54的接触或分离而压缩或释放微动弹片54，由此控制微动开关5断开或闭合。为使机械滑动键60左右移动的方向确定不偏移，可以在安装格100的面板13上设置一滑动槽131，机械滑动键60的外端由该滑动槽131伸出，以起到移动导向作用。另外，可以在机械滑动键60的该外端设置握持部64，以方便握持。机械锁本体的一侧凸出有锁舌63，此时，在安装格100上，例如在安装格100的右侧设置第一锁孔121，在功率单元1上，例如在功率单元1的右侧板12上设置第二锁孔122，控制锁6在闭合微动开关5的同时能将功率单元1锁紧到安装格100，以防止功率单元1在带电工作时意外从安装格100脱出。具体操作过程为：沿着滑动槽131向右推动握持部64，机械滑动键60随之向右移动，当机械滑动键60的内端部压缩微动开关5的微动弹片54时，即使微动开关5闭合，微动开关5闭合的电气信号通过其输出端子52传递至功率单元1，功率单元1启动进入工作状态；与此同时，设置于锁板的锁舌63随之一起向右移动，当握持部64向右移动至断开微动开关5位置（启动功率单元1位置）时，锁舌63通过第二锁孔122插入第一锁孔121，从而将功率单元1锁紧到安装格100上，避免了功率单元1在带电情况下意外从安装格100脱落。反之，沿着滑动槽131向左推动握持部64至微动开关5断开时，功率单元1也同时从安装格100上解锁。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即凡依本发明权利要求书范围及发明说明内容所作的简单变化与修饰，皆仍属本发明保护的范围内。

Claims (20)

1.一种电力电子装置，其特征在于：包括功率单元、与所述功率单元匹配的安装格；所述安装格设有导轨、进出口，以供所述功率单元推入和抽出，所述安装格远离所述安装格的进出口的一面设置有电源和控制输出端及信号输出端；所述功率单元与所述电源和控制输出端及所述信号输出端接触的面设置有电源和控制输入端及信号输入端，所述功率单元设置有一微动开关；所述信号输出端距所述信号输入端的距离大于所述电源和控制输出端距所述电源和控制输入端的距离；当所述功率单元需接入时，所述功率单元沿导轨插入所述安装格，所述功率单元的电源和控制输入端与所述电源和控制输出端先接触形成电气连接后，随着所述功率单元继续插入所述安装格，所述功率单元的信号输入端与所述信号输出端接通，闭合所述微动开关启动所述功率单元；当正在工作的所述功率单元需拔出时，先断开所述微动开关停止所述功率单元，所述功率单元沿导轨向进出口方向移动，所述功率单元先与所述信号输出端断开连接，然后所述功率单元与所述电源和控制输出端断开连接。

2.根据权利要求1所述的电力电子装置，其特征在于：所述功率单元为长方体型，所述安装格为与所述功率单元尺寸匹配的长方体形。

3.根据权利要求2所述的电力电子装置，其特征在于：所述导轨为一对导轨，设置于所述安装格同一面相平行的两条棱的位置。

4.根据权利要求1所述的电力电子装置，其特征在于：所述电源和控制输出端为与电源线连接的电源和控制插头，所述电源和控制插头安装于所述安装格远离所述进出口的一面；所述电源和控制输入端为电源插座，所述电源插座安装在所述功率单元靠近所述电源和控制插头的一面。

5.根据权利要求1所述的电力电子装置，其特征在于：所述信号输出端为一行程开关的机械控制触头，所述行程开关具有第一端子和第二端子，所述行程开关的第一端子和第二端子均与外界信号线连接且固定于所述安装格；当所述机械控制触头与所述信号输入端接触时，所述信号线中信号经由所述第一端子和机械控制触头进入所述信号输入端。

6.根据权利要求1所述的电力电子装置，其特征在于：所述功率单元上设置有一控制锁，所述控制锁设置有一锁舌，所述安装格对应于所述锁舌设置有供锁舌插入或拔出的锁孔。

7.根据权利要求1所述的电力电子装置，其特征在于：所述功率单元上设置有一控制锁，所述控制锁的锁紧或解锁动作控制所述微动开关闭合或断开。

8.根据权利要求7所述的电力电子装置，其特征在于：所述安装格对应于所述控制锁设置有一锁孔，所述功率单元设置有一滑动槽，所述控制锁设置有一机械滑动键和一机械锁本体；所述机械锁本体的一端凸出有一锁舌，所述机械锁本体连接于所述机械滑动键，所述机械滑动键卡接于所述滑动槽；操作所述机械滑动键沿所述滑动槽移动从而带动所述锁舌插入所述安装格锁孔或拔出所述安装格锁孔。

9.根据权利要求8所述的电力电子装置，其特征在于：所述微动开关设置有一微动弹片；所述滑动槽设置于所述功率单元插入所述安装格时通过所述进出口曝露出的一面，所述微动开关设置于所述功率单元内靠近所述机械滑动键的位置；所述机械滑动键滑动，使得控制锁锁紧或者解锁的同时压缩或者释放所述微动开关的微动弹片。

10.根据远离要求6、7、8或9所述的电力电子装置，其特征在于：所述功率单元设置有所述控制锁的一面设置有两相互平行的把手。

11.根据权利要求1所述的电力电子装置，其特征在于：所述功率单元为电能质量补偿器或静态无功补偿器，所述信号输出端为采样电流信号输出端。

12.一种电力电子系统，其特征在于：包括一柜体和至少一功率单元，所述柜体包括若干安装格；所述安装格设有导轨、进出口，以供所述功率单元推入和抽出，所述安装格远离所述安装格的进出口的一面设置有电源和控制输出端及信号输出端；所述功率单元与所述电源和控制输出端及所述信号输出端接触的面设置有电源和控制输入端及信号输入端，所述功率单元设置有一微动开关；所述信号输出端距所述信号输入端的距离大于所述电源和控制输出端距所述电源和控制输入端的距离；当所述功率单元需接入时，所述功率单元沿导轨插入所述安装格，所述功率单元的电源和控制输入端与所述电源和控制输出端先接触形成电气连接后，随着所述功率单元继续插入所述安装格，所述功率单元的信号输入端与所述信号输出端接通，闭合所述微动开关启动所述功率单元；当正在工作的所述功率单元需拔出时，先断开所述微动开关停止所述功率单元，所述功率单元沿导轨向进出口方向移动，所述功率单元先与所述信号输出端断开连接，然后所述功率单元与所述电源和控制输出端断开连接。

13.根据权利要求12所述的电力电子系统，其特征在于：所述若干安装格呈阵列排列。

14.根据权利要求12所述的电力电子系统，其特征在于：所述信号输出端为一行程开关的机械控制触头，所述行程开关具有第一端子和第二端子，所述行程开关的第一端子与信号线连接；当所述机械控制触头与所述信号输入端接触时，所述信号线中信号经由所述第一端子和机械控制触头进入所述信号输入端。

15.根据权利要求12所述的电力电子系统，其特征在于：所述电源和控制输出端为与电源线连接的电源和控制插头，所述电源和控制插头安装于所述安装格远离所述进出口的一面；所述电源和控制输入端为电源插座，所述电源插座安装在所述功率单元靠近所述电源和控制插头的一面。

16.一种功率单元的热插拔方法，其特征在于：包括功率单元热插入一安装格步骤和/或功率单元热拔出安装格的步骤，其中，安装格装配有电源和控制输出端和信号输出端，对应地功率单元装配有电源和控制输入端和信号输入端；所述功率单元的电源和控制输入端距所述安装格的电源和控制输出端小于所述功率单元的信号输入端距所述安装格的信号输出端的距离；

所述热插入步骤包括：

将所述功率单元插入所述安装格；

继续将所述功率单元插入所述安装格，使所述功率单元的电源和控制输入端与所述安装格的电源和控制输出端形成电气连接；

再进一步将所述功率单元插入所述安装格，使所述功率单元的信号输入端与所述安装格的信号输出端形成电气连接；

操作所述功率单元上装配的一微动开关，启动所述功率单元工作；

所述热拔出步骤包括：

操作功率单元上装配的微动开关，使功率单元处于停止工作状态；

拔出功率单元使所述功率单元的信号输入端与所述安装格的信号输出端之间的电气连接断开；

再进一步拔出功率单元使所述功率单元的电源和控制输入端与所述安装格的电源和控制输出端之间的电气连接断开。

17.根据权利要求16所述的功率单元的热插拨方法，其特征在于：所述热插入或热拔出步骤中，操作所述微动开关是通过一安装在功率单元的控制锁的锁紧和解锁动作控制所述微动开关。

18.根据权利要求17所述的功率单元的热插拔方法，其特征在于：所述安装格设置有对应于所述控制锁的锁孔，将控制锁插入或拔出锁孔对应于控制锁的锁紧和解锁状态。

19.根据权利要求16所述的功率单元的热插拔方法，其特征在于：所述安装格的信号输出端采用一行程开关的机械控制触头作为所述安装格的信号输出端，将所述行程开关的第一端子与一外界信号线固定连接，且固定于所述安装格。

20.根据权利要求16所述的功率单元的热插拔方法，其特征在于：所述电源和控制输出端为一与电源线连接的电源和控制插头，将所述电源和控制插头安装于所述安装格；所述电源和控制输入端为一电源插座，将所述电源插座安装在所述功率单元。

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