[發明專利]一種電力機車高壓隔離保護裝置

在審

• 申請號: 202110249887.8
• 申請日: 2021-03-08
• 公開（公告）號: CN113036916A
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 楊旭;翟啟斌;張學文
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: H02J13/00
• 分類號: H02J13/00;H02H7/22
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 張惠玲

1.一種電力機車高壓隔離保護裝置，串接入高壓隔離萬轉開關與高壓隔離開關線圈之間，其特征在于，包括：

電源模塊、第一-第九電壓采集模塊、主控模塊、第一繼電器模塊和第二繼電器模塊；

其中，電源模塊由機車DC110V供電，負責為裝置內其余模塊供電；

第一電壓采集模塊用于采集機車AC100V～150V網壓，第二電壓采集模塊用于采集高壓隔離萬轉開關SA81的第四管腳(1467)的DC110V電壓；第三電壓采集模塊用于采集高壓隔離萬轉開關SA82的第四管腳(1469)的DC110V電壓；第四-第九電壓采集模塊用于采集高壓隔離開關及主斷路器輔助觸點斷開與閉合，以判斷開關狀態；

主控模塊連接各電壓采集模塊、繼電器模塊及電源模塊，用于裝置的邏輯控制；

第一繼電器模塊用于控制高壓隔離開關SA81的第四管腳(1467)的閉合與斷開，第二繼電器模塊用于高壓隔離開關SA82的第四管腳(1469)的閉合與斷開。

2.根據權利要求1所述的電力機車高壓隔離保護裝置，其特征在于，主控模塊由STM32F103單片機及其外圍電路組成，STM32F103單片機使用高性能的ARMCortex-M3 32位的RISC內核，工作頻率為72MHz，內置高速存儲器，具有豐富的增強I/O端口和聯接到兩條APB總線的外設；包含12位的ADC、16位定時器和PWM定時器，還包含標準和先進的通信接口：I2C接口和SPI接口、USART接口、CAN接口。

3.根據權利要求1所述的電力機車高壓隔離保護裝置，其特征在于，電源模塊采用鐵路車載電子設備專用電源模塊，具有超寬電壓輸入40-160VDC，效率高達86％，滿足3000VDC1500VAC加強絕緣等級隔離電壓，允許工作溫度-40℃～+85℃，具有輸入欠壓保護，輸出短路、過流、過壓保護，滿足加強絕緣等級，配合外圍電路具有較好的EMC特性。

4.根據權利要求1所述的電力機車高壓隔離保護裝置，其特征在于，繼電器模塊是由繼電器及其驅動電路組成，繼電器采用歐姆龍G5RL-1A-E DC12V低噪音型繼電器，其耐沖擊電壓高達10KV,具有-45℃～80℃的寬溫工作范圍，100萬次以上的開關壽命，通過了UL、CSA、VDE等多種國際認證，完全符合高壓隔離保護裝置中的應用。

5.根據權利要求4所述的電力機車高壓隔離保護裝置，其特征在于，繼電器采用常開型繼電器K10、K11，當高隔萬轉開關SA81旋轉至隔離位且控制器采集到網壓小于安全電壓時，將閉合繼電器K10，控制高隔開關1旋轉至接地位，保證合理接地；同理當高隔萬轉開關SA82旋轉至隔離位且控制器采集到網壓小于安全電壓時，將閉合繼電器K11，控制高隔開關2旋轉至接地位，保證合理接地。

6.根據權利要求5所述的電力機車高壓隔離保護裝置，其特征在于，在兩個繼電器模塊的觸點兩端并聯船型開關S10、S11，當主控模塊出現故障時，閉合對應繼電器模塊的船型開關，應急使用將高壓正常隔離；當繼電器K10損壞失去作用，則可以將船型開關S10閉合，可保證高壓正常隔離；同理，當繼電器K11損壞失去作用，則可以將船型開關S11閉合，可保證高壓正常隔離。

7.根據權利要求1所述的電力機車高壓隔離保護裝置，其特征在于，電壓采集模塊是由電壓互感器和信號調理電路組成，電壓互感器采用精密電流型電壓互感器，原、副邊隔離電壓2500V，有效隔絕機車AC100～150V電壓與高壓隔離保護裝置，避免相互之間的影響，同時其具有-40℃+85℃寬工作溫度范圍及小于0.5％的線性度，精確采集機車內電壓；信號調理電路用于將電壓互感器采集到的信號進行調理變成合理及穩定的信號，其可以保證MCU采集到的信號的合理且穩定，可以有效提高采集準確度及精度。