CN115798948B - 一种脉冲大电流回路通断转换装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种脉冲大电流回路通断转换装置，特别涉及500kA至3MA的脉冲大电流回路通断转换装置。该装置主要包含大电流输入端、大电流回路通断转换机构、大电流输出端。大电流回路通断转换机构由驱动部件驱动阳极跨接块与大电流输入端阳极和大电流输出端阳极接触或分离；同时，驱动部件驱动阴极跨接块与大电流输入端阴极和大电流输出端阴接触或分离；大电流回路通断转换机构具有驱动大电流回路通或断的能力，即脉冲大电流回路通断转换装置具有大电流回路通或断的能力，实现大电流输入端和大电流输出端连通或断开，即脉冲大电流的通或断。
Description
技术领域
本发明属于大电流放电的转换开关装置领域，具体涉及一种脉冲大电流回路通断转换装置。
背景技术
脉冲大电流放电过程中，电源系统作为储能系统，经过调制后输出MA级脉冲大电流，对负载进行供电。根据不同负载组合条件下的通流需求，需要对相应的负载通路进行通或断。目前采用拆装电缆的方式达到上述目的，固定电缆的相关接口经过多次拆装后，易损坏，且拆装一次电缆，耗费时间较长。为满足上述工况，需采用一种脉冲大电流回路通断转换装置，实现相应负载通路的通或断。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种脉冲大电流回路通断转换装置，主要应用于脉冲放电领域的大电流回路通断转换装置，特别是针对脉冲大电流放电不同负载组合的回路通或断的需求。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种脉冲大电流回路通断转换装置，包括大电流输入端、大电流回路通断转换机构和大电流输出端；所述大电流回路通断转换机构包括阳极跨接块、阴极跨接块和驱动部件，所述阳极跨接块位于驱动部件的上部并与驱动部件连接，所述阴极跨接块位于驱动部件的下部并与驱动部件连接，所述驱动部件能够同时驱动阳极跨接块和阴极跨接块沿垂直方向进行上升和下降；
在大电流回路通断转换机构的一侧布置有大电流输入端；大电流输入端包含大电流输入端阳极、大电流输入端阴极、输入端绝缘件；大电流输入端阳极位于大电流回路通断转换机构的阳极跨接块的上部，大电流输入端阴极位于大电流回路通断转换机构的阴极跨接块的下部；输入端绝缘件位于大电流输入端阳极和大电流输入端阴极之间，对大电流输入端阳极和大电流输入端阴极进行绝缘；
在大电流回路通断转换机构的另一侧布置大电流输出端；所述大电流输出端包括大电流输出端阳极、大电流输出端阴极、输出端绝缘件；大电流输出端阳极位于阳极跨接块的上部，与大电流输入端阳极等高，并与大电流输入端阳极之间存在绝缘间距；大电流输出端阴极位于大电流回路通断转换机构的阴极跨接块的下部，与大电流输入端阴极等高，并与大电流输入端阴极之间存在绝缘间距；大电流输出端绝缘件位于大电流输出端阳极和大电流输出端阴极之间，对大电流输出端阳极和大电流输出端阴极(7)进行绝缘；
第一绝缘件位于大电流输入端阳极和大电流输出端阳极上部，连接大电流输入端阳极和大电流输出端阳极；第二绝缘件位于大电流输入端阴极和大电流输出端阴极的下部，连接大电流输入端阴极和大电流输出端阴极；在第一绝缘件和第二绝缘件之间施加压紧力，使大电流输入端和大电流输出端结合为一体。
进一步地，当脉冲电流需要流经转换装置时，大电流回路通断转换机构通过驱动部件驱动阳极跨接件与大电流输入端阳极、大电流输出端阳极接触，且对于流过的大电流，阳极跨接件与大电流输入端阳极、大电流输出端阳极之间有足够的接触面积和接触压力；驱动部件驱动阴极跨接件与大电流输入端阴极、大电流输出端阴极接触，且有足够的接触面积和接触压力，保证大电流可靠通过；当脉冲电流不需要流经转换装置时，驱动部件驱动阳极跨接件与大电流输入端阳极、大电流输出端阳极分离；驱动部件驱动阴极跨接件与大电流输入端阴极、大电流输出端阴极分离，大电流不能通过。
进一步地，根据负载回路对脉冲大电流回路导通或断开的需求，大电流回路通断转换机构通过驱动部件的动作，实现大电流回路通断转换机构的阳极跨接块和阴极跨接块分别与大电流输入端阳极、大电流输出端阳极和大电流输入端阴极、大电流输出端阴极短接或分离，且短接条件下接触面具有高压力。
进一步地，根据放电过程电流最高幅值与通流时间，计算阳极跨接块和阴极跨接块与大电流输入端阳极、大电流输入端阴极、大电流输出端阳极和大电流输出端阴极的接触面积和所需要的压力，设计阳极跨接块与大电流输入端阳极和大电流输出端阳极以及阴极跨接块与大电流输入端阴极和大电流输出端阴极的接触面积；驱动部件保证各接触面间具有高压力，从而保证MA级大电流通流正常。
有益效果：
采用本发明的脉冲大电流回路通断转换装置可以短时间内实现相应负载通路的接通和断开，不再采用拆装电缆的方式达到上述目的，节省了人力和时间成本。
附图说明
图1为本发明的脉冲大电流回路通断转换装置的断开状态示意图；
图2为本发明的脉冲大电流回路通断转换装置的闭合状态示意图；
图3为本发明的脉冲大电流回路通断转换装置通过的脉冲大电流的波形示意图。
附图标记如下：
1-第一绝缘件；
2-大电流输入端阳极；
3-输入端绝缘件；
4-大电流输入端阴极；
5-第二绝缘件；
6-大电流输出端阳极；
7、大电流输出端阴极；
8-阳极跨接块；
9-阴极跨接块；
10-大电流输出端绝缘件；
11-驱动部件；
12-大电流输出端；
13-大电流输入端；
14-大电流回路通断转换机构。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1、2所示，本发明的脉冲大电流回路通断转换装置，包括大电流输入端13、大电流回路通断转换机构14、大电流输出端12三大部分。
所述大电流回路通断转换机构14包括阳极跨接块8、阴极跨接块9和驱动部件11。驱动组件11竖直状态布置；阳极跨接块8位于驱动部件11的上部并与驱动部件11连接，阳极跨接块8处于水平状态；阴极跨接块9位于驱动部件11的下部并与驱动部件11连接，阴极跨接块9处于水平状态；驱动部件11可以同时驱动阳极跨接块8和阴极跨接块9沿垂直方向进行上升和下降。
如图1、2所示，在大电流回路通断转换机构14的左侧布置有大电流输入端13；大电流输入端13包含大电流输入端阳极2、大电流输入端阴极4、输入端绝缘件3；大电流输入端阳极2位于大电流回路通断转换机构14的阳极跨接块8的上部，大电流输入端阴极4位于大电流回路通断转换机构14的阴极跨接块9的下部；输入端绝缘件3位于大电流输入端阳极2和大电流输入端阴极4之间，对大电流输入端阳极2和大电流输入端阴极4进行绝缘。
如图1、2所示，在大电流回路通断转换机构14的右侧布置大电流输出端12。所述大电流输出端12包括大电流输出端阳极6、大电流输出端阴极7、输出端绝缘件10。大电流输出端阳极6位于阳极跨接块8的上部，与大电流输入端阳极2等高，并与大电流输入端阳极2之间存在足够的绝缘间距；大电流输出端阴极7位于大电流回路通断转换机构14的阴极跨接块9的下部，与大电流输入端阴极4等高，并与大电流输入端阴极4之间存在足够的绝缘间距；大电流输出端绝缘件10位于大电流输出端阳极6和大电流输出端阴极7之间，对大电流输出端阳极6和大电流输出端阴极7进行绝缘。
第一绝缘件1位于大电流输入端阳极2和大电流输出端阳极6上部，连接大电流输入端阳极2和大电流输出端阳极6；第二绝缘件5位于大电流输入端阴极4和大电流输出端阴极7的下部，连接大电流输入端阴极4和大电流输出端阴极7。在第一绝缘件1和第二绝缘件5之间施加压紧力，可以使大电流输入端13和大电流输出端12结合为一体。
如图2所示，当驱动部件11驱动阳极跨接块8上升到最高点时，阳极跨接块8能与大电流输入端阳极2和大电流输出端阳极6充分接触并施加足够压紧力，当驱动部件11驱动阴极跨接块9下降到最低点，阴极跨接块9能与大电流输入端阴极4和大电流输出端阴极7之间充分接触并施加足够的压紧力。如图1所示，当驱动部件11驱动阳极跨接块8到达最低点时，阳极跨接块8与大电流输入端阳极2和大电流输出端阳极6分离，阳极跨接块8与大电流输入端阳极2和大电流输出端阳极6留有5mm以上的间距，避免高电压击穿；当驱动部件11驱动阴极跨接块9到达到最高点，阴极跨接块9能与大电流输入端阴极4和大电流输出端阴极7分离，阴极跨接块9能与大电流输入端阴极4和大电流输出端阴极7之间留有5mm以上的间距，避免高电压击穿。
阳极跨接块8、阴极跨接块9、大电流输入端阳极2、大电流输出端阳极6、大电流输入端阴极4以及大电流输出端阴极7采用导电性能良好、强度高的金属，如铜合金及其他金属等。
当不需要大电流经过时，大电流回路需要断开，通过大电流回路通断转换机构14中的驱动部件11将阳极跨接块8与大电流输入端阳极2和大电流输出端阳极6分离；驱动部件11将阴极跨接9与大电流输入端阴极4和大电流输出端阴极7分离，即达到大电流回路断开的目的，即图1所示的断开状态，大电流不导通。
当需要大电流经过时，大电流回路需要闭合，通过大电流回路通断转换机构14中的驱动部件11驱动阳极跨接块8与大电流输入端阳极2和大电流输出端阳极6接触，并保证接触面有足够压力；驱动部件11驱动阴极跨接块9与大电流输入端阴极4和大电流输出端阴极7接触，并保证接触面有足够压力，即达到大电流回路闭合的目的，即图2所示的闭合状态，大电流导通。
放电过程中，驱动电流为MA级脉冲大电流，如附图3所示，幅值约为500kA～3MA，维持时间可达十几毫秒，但不需要在放电过程中对其通路进行开通或闭合，只需要在放电前根据负载需求，进行大电流回路通或断的转换。若需要大电流回路导通，流过脉冲大电流，则通过大电流回路通断转换机构中的驱动部件11，将阴极跨接块9与大电流输入端阴极4和大电流输出端阴极7接触，将阳极跨接块8与大电流输入端阳极2和大电流输出端阳极6接触，并保证足够的接触面积和接触压紧力，大电流回路导通，通过脉冲大电流；若需要该大电流回路断开，则通过大电流回路通断转换机构中的驱动部件11，将阴极跨接块9与大电流输入端阴极4和大电流输出端阴极7分离，将阳极跨接块8与大电流输入端阳极2和大电流输出端阳极6分离，大电流回路断开。
以上对本发明实施例进行了说明，但本发明不受上述实施例的限制，可以在权利要求的范围内改动，如果本发明技术方案的启发下做的改变，替代，组合，简化，而并非实质性的改变，只要符合本发明的目的，不背离本发明的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种脉冲大电流回路通断转换装置，其特征在于：包括大电流输入端（13）、大电流回路通断转换机构（14）和大电流输出端（12）；所述大电流回路通断转换机构（14）包括阳极跨接块（8）、阴极跨接块（9）和驱动部件（11），所述阳极跨接块（8）位于驱动部件（11）的上部并与驱动部件（11）连接，所述阴极跨接块（9）位于驱动部件（11）的下部并与驱动部件（11）连接，所述驱动部件（11）能够同时驱动阳极跨接块(8)和阴极跨接块（9）沿垂直方向进行上升和下降；
在大电流回路通断转换机构（14）的一侧布置有大电流输入端（13）；大电流输入端（13）包含大电流输入端阳极（2）、大电流输入端阴极（4）、输入端绝缘件（3）；大电流输入端阳极（2）位于大电流回路通断转换机构（14）的阳极跨接块（8）的上部，大电流输入端阴极（4）位于大电流回路通断转换机构（14）的阴极跨接块（9）的下部；输入端绝缘件（3）位于大电流输入端阳极（2）和大电流输入端阴极（4）之间，对大电流输入端阳极（2）和大电流输入端阴极（4）进行绝缘；
在大电流回路通断转换机构（14）的另一侧布置大电流输出端（12）；所述大电流输出端（12）包括大电流输出端阳极（6）、大电流输出端阴极（7）、大电流输出端绝缘件（10）；大电流输出端阳极（6）位于阳极跨接块（8）的上部，与大电流输入端阳极（2）等高，并与大电流输入端阳极（2）之间存在绝缘间距；大电流输出端阴极（7）位于大电流回路通断转换机构（14）的阴极跨接块（9）的下部，与大电流输入端阴极（4）等高，并与大电流输入端阴极（4）之间存在绝缘间距；大电流输出端绝缘件（10）位于大电流输出端阳极（6）和大电流输出端阴极（7）之间，对大电流输出端阳极（6）和大电流输出端阴极（7）进行绝缘；
第一绝缘件（1）位于大电流输入端阳极（2）和大电流输出端阳极（6）上部，连接大电流输入端阳极（2）和大电流输出端阳极（6）；第二绝缘件（5）位于大电流输入端阴极（4）和大电流输出端阴极（7）的下部，连接大电流输入端阴极（4）和大电流输出端阴极（7）；在第一绝缘件（1）和第二绝缘件（5）之间施加压紧力，使大电流输入端（13）和大电流输出端（12）结合为一体；
当脉冲电流需要流经转换装置时，大电流回路通断转换机构（14）通过驱动部件（11）驱动阳极跨接块（8）与大电流输入端阳极（2）、大电流输出端阳极（6）接触，且对于流过的大电流，阳极跨接块（8）与大电流输入端阳极（2）、大电流输出端阳极（6）之间有足够的接触面积和接触压力；驱动部件（11）驱动阴极跨接块（9）与大电流输入端阴极（4）、大电流输出端阴极（7）接触，且有足够的接触面积和接触压力，保证大电流可靠通过；当脉冲电流不需要流经转换装置时，驱动部件（11）驱动阳极跨接块（8）与大电流输入端阳极（2）、大电流输出端阳极（6）分离；驱动部件（11）驱动阴极跨接块（9）与大电流输入端阴极（4）、大电流输出端阴极（7）分离，大电流不能通过。
2.根据权利要求1所述的脉冲大电流回路通断转换装置，其特征在于，根据负载回路对脉冲大电流回路导通或断开的需求，大电流回路通断转换机构（14）通过驱动部件（11）的动作，实现大电流回路通断转换机构（14）的阳极跨接块（8）和阴极跨接块（9）分别与大电流输入端阳极（2）、大电流输出端阳极（6）和大电流输入端阴极（4）、大电流输出端阴极（7）短接或分离，且短接条件下接触面具有高压力。
3.根据权利要求1所述的脉冲大电流回路通断转换装置，其特征在于，根据放电过程电流最高幅值与通流时间，计算阳极跨接块（8）和阴极跨接块（9）与大电流输入端阳极（2）、大电流输入端阴极（4）、大电流输出端阳极（6）和大电流输出端阴极（7）的接触面积和所需要的压力，设计阳极跨接块（8）与大电流输入端阳极（2）和大电流输出端阳极（6）以及阴极跨接块（9）与大电流输入端阴极（4）和大电流输出端阴极（7）的接触面积；驱动部件（11）保证各接触面间具有高压力，从而保证MA级大电流通流正常。
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