專利名稱：智能化鐵路信號(hào)電源切換模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鐵路交通管理，保證鐵路交通安全的技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及鐵路信號(hào)雙路電源的自動(dòng)切換技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鐵道電氣集中供電的智能電源屏是用于分別向信號(hào)機(jī)閃光電源、軌道電路、電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)、調(diào)度集中、微機(jī)聯(lián)鎖、繼電器及控制臺(tái)和表示盤提供交直流電的電源，為確保鐵路運(yùn)輸安全，其外接電網(wǎng)電源必須是二路電源供電，因此就需要有二路電源切換裝置，用于當(dāng)一路電源出現(xiàn)故障時(shí)或例行檢修某路供電電源時(shí)，在極短時(shí)間內(nèi)切換到另一路電源以保證智能電源屏的正常供電，鐵道部制定的標(biāo)準(zhǔn)切換時(shí)間為150ms，而理想狀態(tài)應(yīng)當(dāng)是零時(shí)間切換；現(xiàn)有的二路電源切換大多是由機(jī)械觸點(diǎn)的接觸器實(shí)現(xiàn)切換的，機(jī)械接觸器一方面很難實(shí)現(xiàn)切換時(shí)間小于40ms的切換，另一方面因其在運(yùn)行過程中經(jīng)常出現(xiàn)線圈燒毀、觸點(diǎn)粘結(jié)、機(jī)械卡殼等故障，造成信號(hào)點(diǎn)斷電事故，嚴(yán)重干擾了正常的行車秩序；為解決上述問題，我國(guó)實(shí)用新型專利公開了一種“雙路電源自動(dòng)切換固態(tài)控制器”(專利號(hào)02204997.5)它由主路和備路輸入電路、整流吸收電路、直流激勵(lì)電路、受控功率開關(guān)電路和切換控制電路組成，其切換時(shí)間為20-30ms，雖能滿足鐵道部對(duì)切換時(shí)間小于150ms規(guī)定的要求，但與理想狀態(tài)的零時(shí)間切換還存在較大差距。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種在一路電源呈現(xiàn)故障時(shí)切換到另一路電源的時(shí)間小于2ms，例行檢修電源的切換時(shí)間小于50μS的智能化鐵路信號(hào)電源切換模塊，以有效降低因切換時(shí)間過長(zhǎng)造成的事故率，提高鐵路運(yùn)行的安全可靠性。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種智能化鐵路信號(hào)電源切換模塊，主要由1)主回路、2)過壓、欠壓及斷相檢測(cè)電路、3)切換電路、和4)驅(qū)動(dòng)電路四部分組成，其中主回路的二路輸入電源為電源I(三相A1、B1、C1)和電源II(三相A2、B2、C2)，經(jīng)用串聯(lián)或并聯(lián)的IGBT管組成的開關(guān)電路，輸出為三相A、B、C；過壓、欠壓及斷相檢測(cè)電路負(fù)責(zé)對(duì)二路輸入電源(電源I和II)的過壓、欠壓及斷相進(jìn)行快速診斷，特別是斷相檢測(cè)，既要在極短的時(shí)間內(nèi)檢測(cè)斷相又要將斷相與交流電壓過零點(diǎn)附近的低電壓帶進(jìn)行區(qū)分，以避免將電壓過零當(dāng)作斷相產(chǎn)生誤動(dòng)作，該過壓、欠壓及斷相檢測(cè)電路由電阻、光耦器件、和后續(xù)電路所組成，分別對(duì)兩路電源輸入的電壓經(jīng)降壓、及輸入的電流，通過線性光耦等器件采樣，與比較器連接，經(jīng)放大后連至或非門，控制IGBT管；切換電路負(fù)責(zé)對(duì)故障檢測(cè)電路送來的信號(hào)進(jìn)行邏輯運(yùn)算，判斷出電源故障，然后發(fā)信號(hào)給驅(qū)動(dòng)電路關(guān)斷故障電源三相的電子開關(guān)、導(dǎo)通正常電源三相的電子開關(guān)，從而實(shí)現(xiàn)一路電源出現(xiàn)故障時(shí)在極短時(shí)間內(nèi)(小于2ms)切換到另一路電源，切換電路中還設(shè)計(jì)了防止同時(shí)導(dǎo)通二路電源電子開關(guān)的電路，避免了二路電源直接短路帶來的災(zāi)難，該切換電路是通過或非門電路與過壓、欠壓及斷相檢測(cè)電路連接，將過壓、欠壓及斷相檢測(cè)電路檢測(cè)到的信號(hào)，經(jīng)或非門接至觸發(fā)器、反向器，通過光耦組控制驅(qū)動(dòng)電路；驅(qū)動(dòng)電路的作用是將切換電路送來的信號(hào)通過隔離放大準(zhǔn)確地送到每一路電源每一相的電子開關(guān)的觸發(fā)極，如電子開關(guān)為IGBT，就送到IGBT的GE極。
本發(fā)明的智能化鐵路信號(hào)電源切換模塊的工作過程如下當(dāng)A、B、C的輸出來自電源I的A1、B1、C1，如一切正常，此時(shí)切換電路中三極管J1導(dǎo)通，EXBI(6個(gè)串接的EXB841輸入端)有10～25mA的電流流過，通過驅(qū)動(dòng)電路使電源I的三相IGBT可靠導(dǎo)通，電源I工作。而三極管J2是關(guān)斷的，EXBII無電流流過，電源II的三相IGBT為關(guān)斷。一旦電源I出現(xiàn)了過壓、欠壓或斷相故障，故障檢測(cè)電路送給切換電路的相應(yīng)的過壓、欠壓或斷相信號(hào)將從高電平變?yōu)榈碗娖?，改變的門電路輸出狀態(tài)會(huì)使J1關(guān)斷，電源I的三相IGBT會(huì)迅速關(guān)斷，如電源II正常J2將導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)電路也將迅速使電源II的三相IGBT導(dǎo)通，A、B、C的輸出將來自電源II的A2、B2、C2，這樣就實(shí)現(xiàn)了二路電源的快速切換。同理，當(dāng)剛開始工作的是電源II，出現(xiàn)故障時(shí)同樣也會(huì)快速地切換到無故障的電源I。
由于采用了上述技術(shù)方案，利用可快速通斷的電力電子器件如IGBT、IGCT或GTO等構(gòu)成的雙向?qū)ǖ碾娮娱_關(guān)，代替動(dòng)作時(shí)間長(zhǎng)的機(jī)械接觸器，對(duì)輸入電源進(jìn)行過壓、欠壓及斷相的快速診斷及瞬時(shí)切換，實(shí)現(xiàn)了當(dāng)一路電源呈現(xiàn)故障時(shí)切換到另一路電源的時(shí)間小于2ms，例行檢修電源的切換時(shí)間小于50μs。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
圖1為本發(fā)明的電路框圖。
圖2為本發(fā)明的主回路圖。
圖3為本發(fā)明斷相檢測(cè)電路圖。
圖4為本發(fā)明的切換電路圖。
具體實(shí)施例方式
參照?qǐng)D1，本發(fā)明的一種智能化鐵路信號(hào)電源切換模塊，主要由1)主回路、2)過壓、欠壓及斷相檢測(cè)電路、3)切換電路、和4)驅(qū)動(dòng)電路四部分組成；參照?qǐng)D2一圖4，所說的主回路，由二路輸入電源，即電源I(三相A1、B1、C1)和電源II(三相A2、B2、C2)，經(jīng)用串聯(lián)或并聯(lián)的IGBT管組成的開關(guān)電路，輸出為三相A、B、C；所說的過壓、欠壓及斷相檢測(cè)電路，由電阻、光耦器件、和后續(xù)電路所組成，分別對(duì)兩路電源輸入的電壓及輸入的電流，通過線性光耦等器件采樣，與比較器連接，經(jīng)放大后連至或非門，控制IGBT管；所說的切換電路是通過或非門電路與過壓、欠壓及斷相檢測(cè)電路連接，分別將二路電源的過壓、欠壓及斷相檢測(cè)電路檢測(cè)到的信號(hào)，經(jīng)或非門接至觸發(fā)器、反向器，通過光耦組控制驅(qū)動(dòng)電路，此光耦組由EXBI、EXBII、三極管J1、J2及電阻、電容、穩(wěn)壓二極管連接而成；驅(qū)動(dòng)電路的作用是將切換電路送來的信號(hào)通過隔離放大準(zhǔn)確地送到每一路電源每一相的電子開關(guān)的觸發(fā)極，如電子開關(guān)為IGBT，就送到IGBT的GE極。
權(quán)利要求
1.一種智能化鐵路信號(hào)電源切換模塊，其特征是它主要由1)主回路、2)過壓、欠壓及斷相檢測(cè)電路、3)切換電路、和4)驅(qū)動(dòng)電路四部分組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能化鐵路信號(hào)電源切換模塊，其特征是所說的主回路，由二路輸入電源，即電源I(三相A1、B1、C1)和電源II(三相A2、B2、C2)，經(jīng)用串聯(lián)或并聯(lián)的IGBT管組成的開關(guān)電路，輸出為三相A、B、C；所說的斷相檢測(cè)電路，由電阻、光耦器件、和后續(xù)電路所組成，分別對(duì)兩路電源輸入的電壓及輸入的電流，通過線性光耦等器件采樣，與比較器連接，經(jīng)放大后連至或非門，控制IGBT管；所說的切換電路是通過或非門電路與過壓、欠壓及斷相檢測(cè)電路連接，分別將二路電源的過壓、欠壓及斷相檢測(cè)電路檢測(cè)到的信號(hào)，經(jīng)或非門接至觸發(fā)器、反向器，通過光耦組控制驅(qū)動(dòng)電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種智能化鐵路信號(hào)電源切換模塊，其特征是所說的光耦組由EXBI、EXBII、三極管J1、J2及電阻、電容、穩(wěn)壓二極管連接而成。
全文摘要
一種智能化鐵路信號(hào)電源切換模塊，用于鐵路信號(hào)雙路電源的自動(dòng)切換；由主回路、過壓、欠壓及斷相檢測(cè)電路、切換電路和驅(qū)動(dòng)電路四部分組成；其主回路，由二路輸入電源，經(jīng)用串聯(lián)或并聯(lián)的IGBT管組成的開關(guān)電路輸出；當(dāng)某一路輸入電源出現(xiàn)了過壓、欠壓或斷相故障，故障檢測(cè)電路送給切換電路的相應(yīng)的信號(hào)將從高電平變?yōu)榈碗娖?，改變門電路的輸出狀態(tài)，使IGBT管關(guān)斷，并迅速導(dǎo)通另一電源的IGBT管，實(shí)現(xiàn)了二路電源的快速切換；由于采用了可快速通斷的IGBT管構(gòu)成的雙向?qū)ǖ碾娮娱_關(guān)，和對(duì)輸入電源進(jìn)行過壓、欠壓及斷相的快速診斷及瞬時(shí)切換，實(shí)現(xiàn)了當(dāng)一路電源呈現(xiàn)故障時(shí)切換到另一路電源的時(shí)間小于2ms，例行檢修電源的切換時(shí)間小于50μs。
文檔編號(hào)H02J3/00GK1534843SQ0311618
公開日2004年10月6日 申請(qǐng)日期2003年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月2日
發(fā)明者劉小寧, 陸文光 申請(qǐng)人:寧波寶鑫鐵路信號(hào)設(shè)備制造有限公司, 中國(guó)科學(xué)院等離子體物理研究所