插頭連接器、光電逆變器和光電設備的製作方法
2023-06-14 15:05:41 1
插頭連接器、光電逆變器和光電設備的製作方法
【專利摘要】本實用新型提供了插頭連接器、光電逆變器和光電設備。一種插頭連接器（10），其包括主觸頭（20）、輔助觸頭（30）和相應的反向觸頭（50、60）。主觸頭（20）與輔助觸頭（30）並聯連接，並且被構造為在拔出過程中在輔助觸頭（30）從相應的反向觸頭（50）分離前從相應的反向觸頭（60）分離。半導體開關（40）與輔助觸頭（30）串聯連接，並且被構造為至少在拔出過程中被進行周期性地計時，從而至少部分地抑制觸頭上的電弧。插頭連接器（10）可構成逆變器（90）的一部分或光電（PV）設備的一部分，其中插頭連接器將PV發電機與逆變器進行連接。
【專利說明】插頭連接器、光電逆變器和光電設備
【技術領域】
[0001]本申請涉及插頭連接器，特別是用於光電(PV)設備中的插頭連接器。
【背景技術】
[0002]在由於在插頭連接器分離時形成的電弧導致的負載下，傳統的承載直流電的插頭連接器不能被拔出。電弧會導致觸頭磨損或損壞，還會引起人身危險。因此，接觸單元通常很大，並且必須要採取另外的措施，如通過適當的傳感器對電弧進行檢測並且通過包含晶閘管等的並聯電流路徑使負載電流路徑暫時短路，從而通過消除電弧節上的電壓降來消除電弧。選擇性地，可通過另外的開關來抑制電弧電流，如與電弧觸頭串聯的半導體開關。通過將另外的開關斷開，由於負載電流的下降從而消除電弧。但是，在這種情況下，在正常操作期間會引起由於另外開關上的電壓降導致的損耗。
實用新型內容
[0003]在本申請的一個方面，提供了一種插頭連接器，其包括主觸頭、輔助觸頭和相應的反向觸頭。主觸頭與輔助觸頭並聯連接，並且被構造為在拔出過程中在輔助觸頭從相應的反向觸頭分離前從相應的反向觸頭分離。半導體開關與輔助觸頭串聯連接，並且被構造為至少在拔出過程中被進行周期性地計時，從而至少部分地抑制觸頭上的電弧。半導體開關可與脈衝發生器連接，並且可以被構造為在不依賴於各觸頭與相應的反向觸頭是否電連接的情況下被計時。
[0004]一種電壓限制元件，特別是電阻器或齊納二極體，可與半導體開關並聯連接。這樣，避免了半導體開關遭受由於分離過程中出現的負載電流路徑的固有電感導致的潛在破壞性的浪湧電壓。
[0005]主觸頭和輔助觸頭可包含於一個單獨的插頭外殼中或者兩個分離的插頭外殼中，而半導體開關可包含於反向插頭外殼中。在兩個分離的插頭外殼的情況下，主觸頭的插頭外殼還可包含如環狀構件的安全元件，該安全元件覆蓋輔助觸頭的插頭外殼，從而阻止輔助觸頭的分離，除非主觸頭被分離。於是，安全元件確定了觸頭分離的順序。
[0006]主觸頭和輔助觸頭可布置為相對於彼此具有固定的定向。具體地，主觸頭可比輔助觸頭短，從而確定觸頭分離的順序。選擇性地，主觸頭與輔助觸頭可彼此相對移動，其中該相對移動被配置為確保分離過程中主觸頭的分離在輔助觸頭的分離之前。
[0007]在一個優選的實施例中，主觸頭被構造為公插頭，輔助觸頭被構造為母插座。
[0008]所述插頭連接器可包含於PV設備中並可用於將PV發電機與逆變器進行連接。插頭連接器可優選地構成逆變器的一部分。相應地，插頭連接器允許在沒有電弧或幾乎沒有電弧的負載下將逆變器與PV發電機斷開。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]參照附圖對本申請進行更詳細的說明。[0010]圖1展示了根據本申請的插頭連接器的電路圖；
[0011]圖2展示了根據本申請的插頭連接器的觸頭的配置；
[0012]圖3a至圖3d以4個單獨的步驟示出了分離過程；
[0013]圖4展示了根據本申請的具有插頭連接器的PV設備；以及
[0014]圖5展示了根據本申請的插頭連接器的變型體。
【具體實施方式】
[0015]圖1的插頭連接器10包括主觸頭20、輔助觸頭30和半導體開關40，如雙極電晶體、場效應電晶體或晶閘管。輔助觸頭30與半導體開關40串聯連接，並且二者結合起來與主觸頭20並聯連接。為了簡明，本圖中省略了相應的反向觸頭。選擇性的電壓限制元件45與半導體開關40並聯連接，用於防止半導體開關40在插頭連接器分離過程中發生浪湧電壓。在這種情況下，電壓限制元件45配置為電阻器。
[0016]圖2中展示了插頭連接器10的一種優選的觸頭布置，其中，反向觸頭50、60分別設置給輔助觸頭30和主觸頭20。反向觸頭50、60可相對於主觸頭20和輔助觸頭30沿著箭頭所示的方向滑動。輔助觸頭30配置為從動觸頭(trailing contact),即當反向觸頭滑出插頭連接器10時，主觸頭20與其相應的反向觸頭60之間的電接觸在輔助觸頭30與其相應的反向觸頭50之間的電接觸分離之前分離。這是通過輔助觸頭30相對於主觸頭20在向外方向上延伸更多來實現的。相應地，主觸頭20比輔助觸頭30短。
[0017]為了示出插頭連接器10分離過程的順序並對抑制電弧的效果進行說明，圖3a至圖3d展示了四個不同的、連續的時刻的接觸狀態。分離過程可以是手動牽引或者其它手動實施的分離動作，但是也可以是自動化進程，例如機動化的動作。
[0018]在圖3a中，所有觸頭和開關都是閉合的。流過插頭連接器的負載電流會流經主觸頭20或串聯連接的輔助觸頭30與半導體開關40，但是會主要流經主觸頭20，這是由於半導體開關40更高的固有電阻。
[0019]在圖3b中，作為導向觸頭(leading contact),主觸頭20首先斷開。相應地,負載電流將會轉向至串聯連接的輔助觸頭30與半導體開關40，主觸頭20上將不會形成電弧。
[0020]在圖3c中，半導體開關40斷開，而輔助觸頭30仍然閉合。這會防止斷開輔助觸頭30時出現負載電流的突變(di/dt)，而由於負載電流路徑的固有電感L，該負載電流的突變將會提供局部形成電弧所需要的電壓降(U=L*di/dt)。相反，通過在斷開輔助觸頭30前將半導體開關40斷開，可將負載電流降至零或接近零。相應地，當如圖3d所示斷開輔助觸頭30時不會形成任何電弧或者任何穩定的電弧。為了防止半導體開關40遭受由於負載電流路徑的固有電感引起的過度的電壓降，可使用圖1的電壓限制元件45。選擇性地，可對半導體開關40的轉換過渡時間進行選擇從而對該電壓降進行適當地限制。
[0021]如圖4所示，插頭連接器10可用於將PV發電機100連接到PV設備120中的逆變器90。脈衝發生器70對半導體開關40進行計時。輔助觸頭30分離前，脈衝發生器70向半導體開關40的柵極提供斷開信號。在一個優選的實施例中，這是通過至少在分離過程中對半導體開關40進行周期性地計時來實現的。周期性地計時消除了半導體開關40的轉換與輔助觸頭30的分離之間的同步的需要。該計時也可在該時間窗口外執行，從而進一步簡化了對分離過程的控制。通過周期性計時的方式，可將輔助觸頭30上的電壓降進行周期性地減小或消除，從而在電弧形成過程中可靠地阻止或消滅電弧。在該實施例中，使用齊納二極體作為電壓限制元件45。運行脈衝發生器70的電力可至少部分地來自輔助觸頭30上的電壓降。為了該目的，可將脈衝發生器70連接到輔助觸頭30和相應的反向觸頭50。選擇性地或額外地，在該應用中，可通過與逆變器90連接的PV發電機100或電網來給脈衝發生器70供電。
[0022]插頭連接器10可集成在逆變器90的外殼80中，並可用於將PV發電機100的一個端子(例如，負極端)連接到逆變器90。其它端子可直接與逆變器90連接。
[0023]在圖5中所示的一個優選的實施例中，將主觸頭20和輔助觸頭30構造為分離的插頭外殼，並包含用於主觸頭20的公插頭和用於輔助觸頭30的母插座。在主觸頭20上固定一個安全元件110，該安全元件110被構造為只要主觸頭20仍然處於適當位置上就防止輔助觸頭30分離。出於該目的，構造為環狀構件的安全元件110覆蓋了輔助觸頭外殼並且阻礙其分離，除非主觸頭20被分離。反向觸頭50、60都固定在逆變器外殼80上，因此相對於彼此具有固定的定向。選擇性地，主觸頭20和輔助觸頭30也可包含於一個單獨的外殼中，從而獲得固定的定向。
[0024]參考編號
[0025]10 插頭連接器
[0026]20 主觸頭
[0027]30 輔助觸頭
[0028]40 半導體開關
[0029]50 反向觸頭
[0030]60 反向觸頭
[0031]70 脈衝發生器
[0032]80 外殼
[0033]90 逆變器
[0034]100 PV 發電機
[0035]110 安全元件
[0036]120 PV 設備
【權利要求】
1.一種插頭連接器(10)，其包括主觸頭(20)、輔助觸頭(30)和相應的反向觸頭(50、60)，其特徵在於， -主觸頭(20 )與輔助觸頭(30 )並聯連接，並且被構造為在拔出過程中在輔助觸頭(30 )從相應的反向觸頭(50)分離前從相應的反向觸頭(60)分離，以及 -半導體開關(40)與輔助觸頭(30)串聯連接，並且被構造為至少在拔出過程中被進行周期性地計時，從而至少部分地抑制觸頭上的電弧。
2.如權利要求1所述的插頭連接器(10)，其特徵在於，半導體開關(40)與脈衝發生器(70)連接。
3.如權利要求2所述的插頭連接器(10)，其特徵在於，半導體開關(40)被構造為在不依賴於主觸頭(20 )和輔助觸頭(30 )與相應反向觸頭(50、60 )是否電連接的情況下被計時。
4.如權利要求1所述的插頭連接器(10)，其特徵在於，電壓限制元件(45)與半導體開關(40)並聯連接。
5.如權利要求4所述的插頭連接器(10)，其特徵在於，電壓限制元件(45)是電阻器或齊納二極體。
6.如權利要求1所述的插頭連接器(10)，其特徵在於，主觸頭(20)和輔助觸頭(30)包含於一個單獨的插頭外殼中或者兩個分離的插頭外殼中，而半導體開關(40)包含於反向觸頭外殼中。
7.如權利要求6所述的插頭連接器(10)，其特徵在於，主觸頭(20)和輔助觸頭(30)包含於兩個分離的插頭外殼中，主觸頭(20)的插頭外殼還包含安全元件(110)，該安全元件(110)覆蓋輔助觸頭(30)的插頭外殼，從而確定觸頭分離的順序。
8.如權利要求7所述的插頭連接器(10)，其特徵在於，安全元件(110)是環狀構件。
9.如權利要求1所述的插頭連接器(10)，其特徵在於，主觸頭(20)和輔助觸頭(30)布置為相對於彼此具有固定的定向，其中，主觸頭(20)比輔助觸頭(30)短。
10.如權利要求1所述的插頭連接器(10)，其特徵在於，主觸頭(20)被構造為公插頭，而輔助觸頭(30)被構造為母插座。
11.一種光電逆變器，其包括權利要求1至10中任意一項所述的插頭連接器(10)。
12.—種光電設備,其包括光電發電機(100)和逆變器(90),其特徵在於,該光電設備包括權利要求1至10中任意一項所述的插頭連接器(10)，該插頭連接器(10)將光電發電機(100)與逆變器(90)進行連接。
【文檔編號】H01R13/02GK203521787SQ201320558214
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年9月9日 優先權日:2013年9月9日
【發明者】約阿希姆·拉斯欽斯基 申請人:艾思瑪太陽能技術股份公司