CN2521103Y - 双路电源自动切换固态控制器 - Google Patents

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CN2521103Y
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吕钢
李金武
李福祥
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FENGTAI HYDROELECTRIC DEPARTMENT BEIJING RAILWAY SUB-ADMINISTRATION
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FENGTAI HYDROELECTRIC DEPARTMENT BEIJING RAILWAY SUB-ADMINISTRATION
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Abstract

双路电源自动切换固态控制器，其特征是：它包括主路和备路输入电路、2路整流吸收电路、2路直流激励电路、2路受控功率开关电路和切换控制电路。本实用新型能够满足信号设备电源小于150ms切换时间的要求，避免信号闪红和锁闭等事故，满足铁路自动闭塞长期带电的特殊要求，保证正常的行车秩序。

Description

双路电源自动切换固态控制器
一、技术领域
本实用新型属于铁路信号自动闭塞，特别是涉及双路电源自动切换固态控制器。
二、背景技术
为确保自动闭塞信号的不间断供电，自动闭塞电源低压系统对每个信号点实行“主路供给，副路热备，自动切换”的方式供电。低压电源切换器件多年来一直采用工业交流接触器。交流接触器是用来开启和断开工业电器的，很难满足信号设备电源小于150ms切换时间的要求，切换中经常造成区间信号闪红和站内信号锁闭等事故，并且其设计性能不适合于铁路自动闭塞长期带电的特殊技术要求，运行中经常出现线圈烧毁、触点粘结、机械卡壳等故障，造成信号点断电事故，严重干扰了正常的行车秩序。
近年来的事故统计证明，自动闭塞低压类故障停电多半是由接触器故障，使备路电源无法正常投入引起(据统计我单位自96年1月1日至97年5月31日已发生低压类自动闭塞延时12起，其中9起为环线箱切换故障引起)，我们曾多次改进外围接线方式，但是，这种被动改造无法彻底解决问题。
三、发明内容
本实用新型需要解决的技术问题是：满足信号设备电源小于150ms切换时间的要求，避免信号闪红和锁闭等事故，满足铁路自动闭塞长期带电的特殊要求，保证正常的行车秩序。
本实用新型的技术方案是：双路电源自动切换固态控制器，它包括主路和备路输入电路、2路整流吸收电路、2路直流激励电路、2路受控功率开关电路和切换控制电路。
本实用新型与现有技术相比具有如下优点：1)安全可靠，寿命长。本实用新型双路电源自动切换固态控制器优于交流电磁式低压联络箱，可以保证信号点供电的高效可靠，减少事故延时。2)操作方便。本实用新型双路电源自动切换控制器由于其时间特性稳定可靠，可确保信号设备小于150ms切换时间的技术要求，所以倒闸作业时无须进行并相操作，简化作业程度，消除并相环流，延长高压设备使用寿命。外围设置专用检修作业装置，实现信号点供电同时进行盘面的不带电维修作业，保证作业时人身与设备安全。另外，双路电源自动切换控制器具有良好的用户界面，接线方式一目了然，故障指示功能完善，便于及时发现问题。3)功能扩展性好。固态继电器直流激励功率小，可与TTL、HTL、逻辑电路兼容，合理设计电路可达到多种保护功能，如过流、过欠压固态保护，动作计数等。4)经济性好。双职工路电源自动切换固态控制器由于其高可靠性，寿命长及器件免维护成本低廉等特点，大大延长了维护周期，减少设备的单位时间费用。
本实用新型全部由固体元件、半导体元件及集成电路构成，无任何机械动作零件和触点，具有完全不同于原有触点电磁式低压联络装置的切换原理，特性对比如下：
技术特性        本实用新型                电磁式
激励功率 总驱动功率＜2W CJO-10型(1个)：起动功率80W，吸持功率14W。
切换时间 控制可调，综合考虑设计为：主路切至备路30ms；备路切至主路20ms。 在50-300ms之间不能满足信号对电源切换时间小于150ms的要求。
输出特性 输出压降1.0-1.5V，输出压降均匀一致，稳定。输出端一旦被击穿，仍能保证输出正常的电源电压，无断路可能，确保信号设备的不间断供电。单只SSR关断时，输出引出端间的输出漏电流一般小于1mA，电路设计每两只SSR同时关断，大大减小漏电流。 接触压降一般在1.0-3.0V，由于触点受火花、表面氧化膜及机械磨损的影响，输出接触电阻稳定性差。机械活动部分在振动及重力因素下，长期处于吸合状态，所以经常发生接触不良或卡壳故障，造成切换失灵，信号设备停电。绝缘电阻达5MΩ。
对环境系统的影响 无任何机械碰撞，无噪音，无电弧火花，实现了切换过程零压接通、零流关断。 存在不同程度的机械碰撞和噪音，由于接点电弧火花会引发严重的EMI和FRI。同时，随机切换时产生反电势高达几百到几千伏，危及信号设备，更难以与微电路信号设备接口。
环境适应性 对于铁路沿线震动、潮湿等复杂、恶劣环境适应性好。对温升和自身温度较敏感，通过功率元件的降额使用和加装散热片改善。工作环境温度：-40～85℃具有一定的抗干扰能力，但在输出端尖峰电压超过规定的“瞬态电压”，“浪涌电流超过负载能力时，都可能引起误导通或SSR的永久性损伤。电路设计采用快速熔断器及氧化锌压敏电阻进行保护，确保SSR安全可靠的运行。外界磁场对其特性无影响。 耐振动耐潮湿能力差。允许满额使用，对温度及温升不太敏感，但温度高时线圈绝缘可能被破坏。工作环境温度：-25～65℃超过规定的尖峰电压，浪涌电流会使触点击穿烧损或粘结，从而使装置误动作或丧失功能，造成断电事故。由于本身属于电磁元件，外界磁场对其有严重影响。
寿命和可靠性 属于半永久性装置，开关寿命达108～1012次，试验可靠性达1×10-8次 切换元件属磨损器件，开关电气寿命为104-107次，可靠性达1×10-5～10-6次。
维护周期 器件免维护，周期长。 更换及维护周期短。
四、附图说明
图1为本实用新型双路电源自动切换固态控制器总体结构图；
图2为本实用新型双路电源自动切换固态控制器总体方案框图；
五、具体实施方式(一)基本原理：
1)当主路电源正常时，主路电压经降压整流稳压后，输出一个12V直
流控制电压(DC-SSR用来改善性能)此电压通过主路功率集成开关
IC3激励主路SSR1、SSR2导通。同时也使光电耦合器IC5输出端饱
和导通，钳制备路功率集成开关IC4控制端电压小于开启电压，使
其截止输出端由主路电源供给。
2)当主路电源失压(故障或作业)后，主路控制电压为0，主路SSR1、
SSR2失去激励，过零截止。同时，光电耦合器输出端也截止，备路功
率集成开关因控制端电位提升，迅速饱和导通，备路12V控制电压激
励备路SSR3、SSR4导通，输出端由备路电源供给。
2)当主路电源恢复后，原理同1)，不在赘述。(二)整流吸收电路
直流工作电压12V，经二极管进行整流，又经阻容电路对电路中的浪
涌电流与尖峰谐波进行吸收，变为较平稳的直流工作电路。(三)直流激励电路
12V直流工作电压，经阻容稳压管的激励作用，在主路电源失压(停
电或故障)后，主路控制电压输出为零，主路SSR1和SSR2失去激励，
过零截止，同时光电耦合器输出端也截止。备路功率集成开关IC4因
控制端电压升高，迅速饱和。(四)受控功率开关电路
当被激励的受控功率开关IC1开启，导通SSR1和SSR2。(五)切换控制电路
激励切换控制电路的光电耦合器IC5输出端饱和导通，使备路功率集成开关IC4(常闭开关)控制端电压小于开启电压使其截止(SSR3和SSR4不能导通)输出端由主路电源供给。
双路电源自动切换固态控制器，它包括主路和备路输入电路、2路整流吸收电路、2路直流激励电路、2路受控功率开关电路和切换控制电路。所述的主路和备路输入电路由变压器组成；所述的一路整流吸收电路包括C1、C2、R1、R2、另一路整流吸收电路包括C6、C7；所述的一路直流激励电路包括C3、C4、IC3、R4、V6、另一路直流激励电路包括C5、IC4；所述的一路受控功率开关电路包括IC1、DC-SSR、另一路受控功率开关电路包括IC2；所述的切换控制电路包括IC5和R7。它还包括固态继电器SSR1、SSR2、SSR3、SSR4、压敏电阻RV1、RV2、RV3、RV4和发光二极管R8、R9、LED1、LED2。
主要技术参数：
    技术参数   最小值   典型值   最大值 单位   备注
    工作电压   198   220   266 Va.c.
    输出电流   0.25   10   20 Aa.c.
  转换时间   主至备   20.0   30.0   40.0 ms   可调
  备至主   10.0   20.0   30.0 ms   可调
过负载   100 Aa.c.
瞬态电压   800 Va.c.
开关寿命   108   1012 次
绝缘电阻   100 MΩ   500Vd.c./min
介质耐压 2500 Va.c.   1min.＜1mAa.c
箱体体积                  350×450×200 mm3
工作温度   -40    85 ℃

Claims (3)

1、双路电源自动切换固态控制器，其特征是：它包括主路和备路输入电路、2路整流吸收电路、2路直流激励电路、2路受控功率开关电路和切换控制电路。
2、根据权利要求1所述的固态控制器，其特征是：所述的主路和备路输入电路由变压器组成；所述的一路整流吸收电路包括(C1、C2、R1、R2)、另一路整流吸收电路包括(C6、C7)；所述的一路直流激励电路包括(C3、C4、IC3、R4、V6)、另一路直流激励电路包括(C5、IC4)；所述的一路受控功率开关电路包括(IC1、DC-SSR)、另一路受控功率开关电路包括(IC2)；所述的切换控制电路包括(IC5和R7)。
3、根据权利要求2所述的固态控制器，其特征是：它还包括固态继电器(SSR1、SSR2、SSR3、SSR4)、压敏电阻(RV1、RV2、RV3、RV4)和发光二极管(R8、R9、LED1、LED2)。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100361361C (zh) * 2003-04-02 2008-01-09 宁波宝鑫铁路信号设备制造有限公司 智能化铁路信号电源切换模块

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