CN217334577U - 一种消弧型直流插头套件 - Google Patents

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王晓东
倪喜军
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Abstract

本实用新型属于变流器技术领域，涉及一种消弧型直流插头套件。所述底座包含4个孔，其中2个方孔和2个圆孔；方孔表示正极性，圆孔表示负极性；大方孔用作主电源的孔，小方孔用作辅助电源的孔；在方孔内设置铜结构压片，沿方孔内四个内壁的方向垂直并列设置4个压片；各压片分别与主电源正、负母线，以及辅助电源+15V母线相连；在圆孔内垂直并列设置2个压片；插头包含4个铜柱，其中2个方柱，2个圆柱；方柱对应正极性，圆柱对应负极性；粗方柱用于主电源，细方柱用于辅助电源；圆柱包括粗圆柱和细圆柱；粗方柱和主电源的正母线相连，粗圆柱和主电源的负母线相连，细方柱与辅助电源的15V+相连，细圆柱与辅助电源的15V0相连。

Description

一种消弧型直流插头套件
技术领域
本实用新型属于变流器技术领域，涉及一种消弧型直流插头套件。
背景技术
直流配电网在能源路由器、微电网、电动汽车、轨道牵引以及未来城市配网方面有着广泛的应用前景。与交流相比，直流由于没有自然过零点，直流故障时故障电流上升速度快、幅值大，因此直流开断的要求更高、其实现也更加困难。此外，现代家庭负载使用电力电子转换器的频率越来越大，以及各种新能源不断接入家庭，以直流为主的家庭供电网络已成为研究热点。因此，从直流实际通用性需求出发，研发满足直流的接插套件已成为当前急需解决的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对上述不足之处，提供一种消弧型直流插头套件，利用电力电子技术和专门的机械设计，实现插头拉开时无电弧，保障用户的安全，提高直流插头的寿命；同时，通过内嵌电流传感测量和自动限流设计，实现短路电流自动保护。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
一种消弧型直流插头套件，包括底座和插头；
所述底座包含4个孔，其中2个方孔和2个圆孔；方孔表示正极性，圆孔表示负极性；
2个方孔分别是大方孔和小方孔，大方孔用作主电源的孔，小方孔用作辅助电源的孔；在方孔内设置铜结构压片，沿方孔内四个内壁的方向垂直并列设置4个压片；各压片分别与主电源正、负母线，以及辅助电源+15V母线相连；在圆孔内垂直并列设置2个压片；
所述插头包含4个铜柱，其中2个方柱，2个圆柱；方柱对应正极性，圆柱对应负极性；所述方柱包括粗方柱和细方柱，粗方柱用于主电源，细方柱用于辅助电源；所述圆柱包括粗圆柱和细圆柱；粗方柱和主电源的正母线相连，粗圆柱和主电源的负母线相连，细方柱与辅助电源的15V+相连，细圆柱与辅助电源的15V0相连。
所述方孔的尺寸与对应方柱的外圈尺寸相匹配，便于方柱插入方孔内；圆孔的尺寸与对应圆柱的外圈尺寸相匹配，便于圆柱插入圆孔内。
所述底座内设有一个模块电源，模块电源的输入端连接主电源正、负母线，模块电源的输出端连接辅助电源+15V母线。所述模块电源采用市售的模块电源。
所述插头包含一个IGBT（MOSFET、集成门极换流晶闸管IGCT、电流控制自关断双极型器件GTO、三极管）及其驱动电路、一个与门、一个电流传感器以及过流比较电路。所述IGBT采用市售的绝缘栅双极型晶体管。所述插头的正极性方柱连接IGBT的集电极，IGBT的发射极连接电流传感器功率脚的一端，电流传感器功率脚的另一端连接插头的输出正极，插头的输出负极与负极性的圆柱相通。在插头的后部还设有正、负2个输出端子。
所述插头内与门的输入分别为过流比较电路输出和15V电源，与门的输出为驱动电路的输入，驱动电路的输出直接驱动IGBT。
所述插头内电流传感器的输出端连接比较器的负输入，电流传感器的比较器的正输入连接参考电压，参考电压由+15V母线通过2个电阻分压获得。
有益效果：本实用新型套件在插拔时无直流电弧，不会产生危害；由于插头内部包含电流传感器，采用自动限流设计，实现短路电流自动保护，保护快速且成本较低；套件正、负极采用不同的形状，不容易插反，可靠性高。
附图说明
下面将结合附图对本实用新型作进一步说明：
图1为本实用新型消弧型直流插头套件的结构示意图。
图2为本实用新型的消弧型直流底座截面图。
图3为本实用新型的消弧型直流底座内部模块电源的连接原理图。
图4为本实用新型的消弧型直流插头截面图。
图5为本实用新型的消弧型直流插头的电路原理图。
图中，1、底座，2、大方孔，3、小方孔，4、圆孔，5、粗方柱，6、细方柱，7、粗圆柱，8、细圆柱，9、插头，10、输出端子。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型做详细说明。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
参见附图1~4，本实用新型提供一种消弧型直流插头套件，包括底座1和插头9。
底座1上开有四个孔，其中2个方孔，2个圆孔4，方孔表示正极性，圆孔4表示负极性；2个方孔分别是大方孔2和小方孔3，大方孔2用作主电源的孔，小方孔3用作辅助电源的孔；在方孔内设置铜结构压片，沿方孔内四个内壁的方向垂直并列设置4个压片；各压片分别与主电源正、负母线，以及辅助电源+15V母线相连；在圆孔内垂直并列设置2个压片。
底座1中设有一个隔离的模块电源，模块电源的输入为主电源正负母线（Vdc+和Vdc-），输出连接辅助电源+15V母线（15V+和15V0）。
所述插头9包含4个铜柱，其中2个方柱，2个圆柱；方柱对应正极性，圆柱对应负极性；所述方柱包括粗方柱5和细方柱6，粗方柱5用于主电源，细方柱6用于辅助电源；所述圆柱包括粗圆柱7和细圆柱8；粗方柱5和主电源的正母线相连，粗圆柱8和主电源的负母线相连，细方柱6与辅助电源的15V+相连，细圆柱8与辅助电源的15V0相连。
参照图5，插头9内装有一个IGBT（MOSFET、IGCT、GTO、三极管）及其驱动电路、一个与门、一个电流传感器以及过流比较电路。插头9的正极性方柱连接IGBT的集电极，IGBT的发射极连接电流传感器功率脚的一端，电流传感器功率脚的另一端连接插头的输出正极，插头的输出负极直接于负极性圆柱。电流传感器信号脚输出CT-O信号，连接电阻R14的一端，电阻R14的另一端连接电流传感器的比较器的负输入端；电流传感器的比较器的正输入连接参考电压，参考电压由+15V母线通过电组R11和R12分压获得，R12并联电容器C3，两者的一端接15V0，两者另一端与R10的一端接比较器的正输入，R10的另一端连接15V+；比较器的输出连接R10和R13的一端，以及D3的阴极，R13的另一端连接比较器的负输入端，R10的另一端连接15V+。驱动IC的输出连接R1一端，R1另一端连接Q1的栅极，R2连接Q1的栅极和发射极，驱动IC的输入为R4一端，R4的另一端连接R3和C1一端，以及D1的阳极，C1的另一端接15V0，R3的另一端连接D1的阴极，并连接至与门的输出。与门的输入有2个，其中一路连接R9一端，R9另一端连接R8一端和D3阳极，R8另一端连接15V+；另一路输入连接R7一端，R7的另一端连接R6和C6一端，以及D6的阳极，C6的另一端接15V0，R6的另一端、D2的阴极和R5的一端连接15V+，R5的另一端连接15V0。
R6，C2和D2组成电路实现上电延时充电，断电瞬时放电的功能；R3，C1和D1组成电路也有类似功能，但是R6，C2和D2组成电路的延时为2s，R3，C1和D1组成电路延时为1ms，后者主要实现滤波功能。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，以及增加底座的位数等，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种消弧型直流插头套件，包括底座和插头，其特征在于：所述底座包含4个孔，其中2个方孔和2个圆孔；方孔表示正极性，圆孔表示负极性；
2个方孔分别是大方孔和小方孔，大方孔用作主电源的孔，小方孔用作辅助电源的孔；在方孔内设置铜结构压片，沿方孔内四个内壁的方向垂直并列设置4个压片；各压片分别与主电源正、负母线，以及辅助电源+15V母线相连；在圆孔内垂直并列设置2个压片；
所述插头包含4个铜柱，其中2个方柱，2个圆柱；方柱对应正极性，圆柱对应负极性；所述方柱包括粗方柱和细方柱，粗方柱用于主电源，细方柱用于辅助电源；所述圆柱包括粗圆柱和细圆柱；粗方柱和主电源的正母线相连，粗圆柱和主电源的负母线相连，细方柱与辅助电源的15V+相连，细圆柱与辅助电源的15V0相连。
2.根据权利要求1所述的消弧型直流插头套件，其特征在于：所述方孔的尺寸与对应方柱的外圈尺寸相匹配；圆孔的尺寸与对应圆柱的外圈尺寸相匹配。
3.根据权利要求1所述的消弧型直流插头套件，其特征在于：所述底座内设有一个模块电源，模块电源的输入端连接主电源正、负母线，模块电源的输出端连接辅助电源+15V母线；所述模块电源采用市售的模块电源。
4.根据权利要求1所述的消弧型直流插头套件，其特征在于：所述插头包含一个IGBT及其驱动电路、一个与门、一个电流传感器以及过流比较电路；
所述IGBT采用市售的绝缘栅双极型晶体管；所述插头的正极性方柱连接IGBT的集电极，IGBT的发射极连接电流传感器功率脚的一端，电流传感器功率脚的另一端连接插头的输出正极，插头的输出负极与负极性的圆柱相通。
5.根据权利要求4所述的消弧型直流插头套件，其特征在于：在插头的后部还设有正、负2个输出端子。
6.根据权利要求4所述的消弧型直流插头套件，其特征在于：所述插头内与门的输入分别为过流比较电路输出和15V电源，与门的输出为驱动电路的输入，驱动电路的输出直接驱动IGBT。
7.根据权利要求4所述的消弧型直流插头套件，其特征在于：所述插头内电流传感器的输出端连接比较器的负输入，电流传感器的比较器的正输入连接参考电压，参考电压由+15V母线通过2个电阻分压获得。
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