CN109103039B - 一种大功率低频电缆程控轮动矩阵开关变换系统 - Google Patents

Abstract

一种大功率低频电缆程控轮动矩阵开关变换系统，包括：轮动矩阵开关母头、轮动矩阵开关公头、程控驱动器(5)、上位机；轮动矩阵开关母头包括N个绝缘转动盘(4)、排式底座(6)，每个绝缘转动盘(4)圆心处安装程控驱动器(5)，上位机依据输入的接点关系驱动程控驱动器(5)，程控驱动器(5)控制绝缘轮动盘(4)旋转至相应的角度与位置后，上位机控制轮动矩阵开关公头与轮动矩阵开关母头对接锁紧，构成N级功率通路。本发明通过程控式轮动结构选通任意芯线，实现低频电缆通路批量处理和测试点扩展的能力，突破传统继电器、集成器件等类型开关的功率容量限制。

Description

一种大功率低频电缆程控轮动矩阵开关变换系统

技术领域

本发明涉及一种开关变换系统。

背景技术

低频电缆矩阵开关在航空、航天以及配电工业自动化占有重要的位置，具有信息交换枢纽的作用。地面检测设备的激励信号通过矩阵开关控制系统能够自动切换到被测对象的任意输入端口；矩阵开关能够提高评测系统的自动化程度，从而极大的缩短测试时间、减少测试过程中的人为错误。因此，研制自动化程度高、通用性好、性价比高的矩阵开关是实现自动测试的重要环节。

大功率低频电缆机械式矩阵开关是解决当今工业检测与科学试验通盘自动化发展瓶颈的关键部件，实现不同电连接器间多点对多点的大功率、高可靠的自定义程控搭接，主要可解决单机接口的静态测试、低频电缆加工的正确性检查、供配电链路状态切换。实现供配电链路状态的程控化搭接是工业检测与科学试验全盘自动化的关键环节。

当前低频电缆矩阵开关主要基于传统继电器或其它集成器件类型，但存在以下缺陷：因电器件固有属性受限于传输功率容量的限制；因内阻效应与不同被测条件下发生较大程度的精度漂移。因此大功率低频电缆机械式矩阵开关是成为当前工业评测自动化的瓶颈技术。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种大功率低频电缆程控轮动矩阵开关变换系统，通过程控式轮动结构选通任意芯线，实现低频电缆通路批量处理和测试点扩展的能力，突破传统继电器、集成器件等类型开关的功率容量限制。

本发明所采用的技术方案是：一种大功率低频电缆程控轮动矩阵开关变换系统，包括：轮动矩阵开关母头、轮动矩阵开关公头、程控驱动器、上位机；轮动矩阵开关母头包括N个绝缘转动盘、排式底座，各绝缘轮动盘平行排列在排式底座上，各绝缘轮动盘通过中心轴与排式底座的连接并能够绕中心轴旋转；每个绝缘转动盘圆心处安装程控驱动器，上位机依据输入的接点关系驱动程控驱动器，程控驱动器控制绝缘轮动盘旋转至相应的角度与位置后，上位机控制轮动矩阵开关公头与轮动矩阵开关母头对接锁紧，构成N级功率通路；N为正整数。

所述绝缘转动盘包括导通锁紧片、绝缘衬底盘；每个绝缘衬底盘圆周边缘沿周向均匀开有半圆形豁口；导通锁紧片为条状结构，一端为圆环形，导通锁紧片的圆环端卡入半圆形豁口内，另一端安装在绝缘衬底盘圆心处。

所述轮动矩阵开关公头包括若干导通柱、绝缘板，各导通柱一端沿绝缘板周向与绝缘板连接，每条导通柱上安装有自动锁紧装置；当轮动矩阵开关公头与轮动矩阵开关母头对接锁紧时，各导通柱分别插入旋转到相应位置处的导通锁紧片端部的圆环内，并通过上位机控制自动锁紧装置实现导通柱与导通锁紧片的锁紧和断开。

所述各导通柱与绝缘板垂直。

所述导通柱的个数与单个绝缘衬底盘圆盘边缘的半圆形豁口数目相同。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明具有高可靠性，采用机械式结构取代传统电路结构，突破传统矩阵开关的功率容量限制。

(2)随着矩阵开关级数的增加，本发明的系统集约成本成准线性关系上升，而传统继电器拓扑结构的集约成本与矩阵开关级数上升呈平方关系增加，因此轮动式矩阵开关相比传统结构具有低成本、小型化与易拓展的技术优势。

附图说明

图1为程控轮动矩阵开关公头；

图2为程控轮动矩阵开关母头；

图3为程控轮动矩阵开关对接前的结构图；

图4为程控轮动矩阵开关对接后的结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步说明。

如图1～图4所示，一种大功率低频电缆程控轮动矩阵开关变换系统，包括：轮动矩阵开关母头、轮动矩阵开关公头、程控驱动器5、上位机；

轮动矩阵开关母头包括若干绝缘转动盘4、排式底座6，绝缘转动盘4包括导通锁紧片3、绝缘衬底盘，将金属的导通锁紧片3固定在绝缘衬底盘上构成排式轮动装置的基本结构——绝缘轮动盘4，对于N级矩阵开关需要N个绝缘轮动盘4，N个绝缘轮动盘4平行排列在排式底座6上，排式底座6起支撑作用；每个绝缘衬底盘圆周边缘沿周向均匀开有M个半圆形豁口；导通锁紧片3为条状结构，一端为圆环形，导通锁紧片3的圆环端卡入半圆形豁口内，另一端安装在绝缘衬底盘圆心处，导通锁紧片3可与轮动矩阵开关公头的导通柱1程控锁紧，形成稳定可靠的功率通路，在绝缘转动盘4中心处安置程控驱动器5，可依据需求程控导通锁紧片3旋转角度；N、M为正整数；

轮动矩阵开关公头包括若干导通柱1、绝缘板2，导通柱1的个数与单个绝缘衬底盘圆盘边缘的半圆形豁口数目相同，各导通柱1端部沿绝缘板2周向与绝缘板2连接，各导通柱1与绝缘板2垂直；轮动矩阵开关公头与轮动矩阵开关母头进行对接锁紧，构成N级功率通路，对接时，导通柱1插入旋转到相应位置的导通锁紧片3末端的圆环内。每条导通柱1末端安装自动锁紧装置，能够与轮动矩阵开关母头上固定的导通锁紧片3进行程控式锁紧与断开；

程控驱动器5及上位机系统，用于矩阵开关功率链路状态的控制变换。每个绝缘转动盘4圆心处安置程控驱动器5控制绝缘轮动盘4旋转，上位机依据输入的接点关系驱动程控驱动器5，程控驱动器5控制绝缘轮动盘4旋转至对应的角度与位置，而后轮动矩阵开关公头与绝缘轮动盘4对接锁紧，完成功率链路的建立。

安装过程：

(1)依据矩阵开关级数N，将排式轮动盘装置、伸缩接线轴模块进行装配。

(2)向上位机输入N级矩阵开关导通关系，上位机程控程控驱动器5驱动绝缘轮动盘4旋转，使得绝缘轮动盘4上固定的导通锁紧片3旋转至对应角度，完成对接前轮动控制。

(3)轮动完成后，上位机程控轮动矩阵开关公头使之与轮动矩阵开关母头对接导通。

本发明未详细说明部分属于本领域技术人员公知技术。

Claims (5)

1.一种大功率低频电缆程控轮动矩阵开关变换系统，其特征在于，包括：轮动矩阵开关母头、轮动矩阵开关公头、程控驱动器(5)、上位机；轮动矩阵开关母头包括N个绝缘轮动盘(4)、排式底座(6)，各绝缘轮动盘(4)平行排列在排式底座(6)上，各绝缘轮动盘(4)通过中心轴与排式底座(6)连接并能够绕中心轴旋转；每个绝缘轮动盘(4)圆心处安装程控驱动器(5)，上位机依据输入的接点关系驱动程控驱动器(5)，程控驱动器(5)控制绝缘轮动盘(4)旋转至相应的角度与位置后，上位机控制轮动矩阵开关公头与轮动矩阵开关母头对接锁紧，构成N级功率通路；N为正整数。

2.根据权利要求1所述的一种大功率低频电缆程控轮动矩阵开关变换系统，其特征在于，所述绝缘轮动盘(4)包括导通锁紧片(3)、绝缘衬底盘；每个绝缘衬底盘圆周边缘沿周向均匀开有半圆形豁口；导通锁紧片(3)为条状结构，一端为圆环形，导通锁紧片(3)的圆环端卡入半圆形豁口内，另一端安装在绝缘衬底盘圆心处。

3.根据权利要求2所述的一种大功率低频电缆程控轮动矩阵开关变换系统，其特征在于，所述轮动矩阵开关公头包括若干导通柱(1)、绝缘板(2)，各导通柱(1)一端沿绝缘板(2)周向与绝缘板(2)连接，每条导通柱(1)上安装有自动锁紧装置；当轮动矩阵开关公头与轮动矩阵开关母头对接锁紧时，各导通柱(1)分别插入旋转到相应位置处的导通锁紧片(3)端部的圆环内，并通过上位机控制自动锁紧装置实现导通柱(1)与导通锁紧片(3)的锁紧和断开。

4.根据权利要求3所述的一种大功率低频电缆程控轮动矩阵开关变换系统，其特征在于，所述各导通柱(1)与绝缘板(2)垂直。

5.根据权利要求3或4所述的一种大功率低频电缆程控轮动矩阵开关变换系统，其特征在于，所述导通柱(1)的个数与单个绝缘衬底盘圆盘边缘的半圆形豁口数目相同。