两极直流动力电源用极性纠正插接组件及其操作方法与流程

本发明涉及配用电技术领域，具体涉及一种两极直流动力电源用极性纠正插接组件及其操作方法。

背景技术：

近些年，光伏发电、电动汽车等直流发用电设备接入电网的规模和容量正逐步地增长，配电网直流环节的快速增加一方面体现了新能源的蓬勃发展，同时也反映了社会对减少环境污染的迫切愿望。随着这些直流设备数量和容量的增加，直流配电将扮演越来越重要的角色，未来直流入户将成为必然，除电动汽车外直流家电(省去整流电路，成本更低)也会出现并直接接入直流电网以消纳分布式电源产生的电力，从而达到提高新能源的使用效率同时降低用电设备制造成本的目的。

直流入户意味着未来用户利用直流用电设备将像目前使用交流电器那样从家庭房间或办公室的专门插座或插线板上可靠取电，在满足功率要求的基础上还要确保与已有的交流插头、插座完全不兼容以免误接引发危险，然而目前并没有相应的插接方法和设计方案。同时，对直流电器设备来说——特别是含直流电机和蓄电池的直流设备，它们对直流电压的极性非常敏感，一旦极性接反就无法正常工作，导致电机反转、电池无法充电，并可能引发破坏性结果。

为了解决直流入户后用电设备通过直流电源面板可靠、安全取电，并避免交、直流插接设备误混差接的问题，急需提出一种具有极性纠正功能的两极直流动力电源用插接单元或方法。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供的一种两极直流动力电源用极性纠正插接组件及其操作方法，有效避免了交、直流设备的混插接；直流接入时也不必再核对各接线的极性。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种两极直流动力电源用极性纠正插接组件，所述组件包括位于直流电源侧的插接线面板和位于直流电器侧且与所述插接线面板配合使用的用电插头；

所述插接线面板用直流电压极性纠正单元连接至直流动力电线；

所述用电插头与直流电器电源线连接。

优选的，所述用电插头包括插头本体和从插头本体的工作端伸出的两个导电插片；

两个导电插片相互垂直设置，且其二者的垂线与两个所述导电插片的横截面的几何中心连线重合；

两个所述导电插片的底面均与所述插头本体的工作端的端面平行；

所述插头本体的连接端与所述直流电器电源线连接；

优选的，所述两个导电插片之间的几何中心距离为国标交流两相插片之间的几何中心距离的1.3-1.8倍。

优选的，所述插接线面板包括与矩形面板及设置在所述矩形面板的连接端的矩形槽；

所述矩形槽中设有直流电压极性纠正单元；所述直流电压极性纠正单元连接至所述直流动力电线；

所述矩形面板的工作端设有与所述用电插头配合使用的插孔；

所述插接线面板设置在面板盒上，所述面板盒安装在墙壁或地面上。

优选的，所述直流电压极性纠正单元包括直流输入端、固定极性输出端、电磁开关，以及依次连接的第一同轴转盘、电磁驱动单元和第二同轴转盘；所述直流输入端包括第一输入端子和第二输入端子，所述固定极性输出端包括正极输出接口和负极输出接口；

所述第一输入端与电磁驱动单元的输出端连接；

所述第二输入端的一条支路接入限压电阻R1后与电磁驱动单元的输入端连接，一条支路接入所述限压电阻R1后与第一同轴转盘滑动连接，一条支路与第二同轴转盘滑动连接；

所述固定极性输出端与第二同轴转盘滑动连接；

所述限压电阻R1与电磁驱动单元的输入端之间的连接导线上设有所述电磁开关的定触片，当电磁开关的动触片与所述定触片闭合后，所述连接导线上电连通；

所述电磁驱动单元包括设置在固定磁场中的线圈；所述线圈的输入端通过同轴连接器与所述第一同轴转盘的中轴连接，输出端也通过同轴连接器与所述第二同轴转盘的中轴连接；

所述第一同轴转盘和第二同轴转盘上均设置有导电部件；所述导电部件，用于与所述第二输入端滑动连接。

优选的，所述正极输出接口与所述第二同轴转盘滑动连接后，一条支路与所述电磁开关的输入端连接，另一条支路输出正极性电压；

所述负极输出接口与第二同轴转盘滑动连接后，一条支路与所述电磁开关的输入端连接，另一条支路输出负极性电压。

优选的，所述正极输出接口与第二同轴转盘连接的一侧包括第一端子和第二端子；所述负极输出接口与第二同轴转盘连接的一侧包括第三端子；所述第二同轴转盘包括两个定触头；

所述两个定触头的间距、第一端子与第三端子的间距，以及第二端子与第三端子的间距均相等，从而保证第二同轴转盘翻转后所述定触头分别与第一端子和第三端子连接，或者所述定触头分别与第二端子和第三端子连接。

优选的，所述正极输出接口与电磁开关之间连接有限压电阻R2；所述负极输出接口与电磁开关之间连接有二极管，所述二极管的阳极与负极输出接口连接，阴极与电磁开关连接。

一种两极直流动力电源用极性纠正插接组件的操作方法，所述方法包括如下步骤：

步骤1.将直流电源的正负两极接到直流电压极性纠正单元的输入端子上，在所述直流电压极性纠正单元的输出端口输出固定极性次序的电压；

步骤2.将所述直流电压极性纠正单元的输出固定电压极性的直流两极分别接入直流插线面板上对应的插口端子，并通过与所述插口端子相连的插接弹簧片输出直流电压；所述直流插线面板与用电插头配合使用；所述用电插头的两个导电插片相互垂直设置，且其二者的垂线与两个所述导电插片的横截面的几何中心连线重合；两个所述导电插片的底面均与所述插头本体的工作端的端面平行；

步骤3.所述用电插头的两极所述导电插片通过插入所述直流面板的所述插孔实现与所述直流面板内的插接弹簧片连接，并将直流两极电压按固定次序引入所述导电插片；

步骤4.所述用电插头的两极所述导电插片按固定连接次序分别与直流负荷的直流电源引线的两极连接，将直流电源接入直流负荷。

从上述的技术方案可以看出，本发明提供了一种两极直流动力电源用极性纠正插接组件及其操作方法，组件包括直流电源侧的插接线面板和直流电器侧且与插接线面板配合使用的用电插头；插接线面板用直流电压极性纠正单元连接至直流动力电线。本发明适合面向直流动力电源插线面取电的方式，形式简洁；便于备用，不易积灰，不易脱落，易于维护；同时与现有国标交流插、接端口完全不兼容，有效避免了错误的将交、直流设备混插接；两极间距安全合理，能够满足400V(±200V)的直流电压的空气绝缘要求；能够确保直流输出的极性次序、不受系统直流极性反转影响，直流接入时也不必再核对各接线的极性，且其设计易于实现，可大大节约生产的技术成本和原料成本。

一种与最接近的现有技术比，本发明提供的技术方案具有以下优异效果：

1、本发明所提供的技术方案中，适合面向直流动力电源插线面取电的方式，充分 利用了现有国标交流两相插接方式的优点，便于备用，不易积灰，不易脱落，易于维护。

2、本发明所提供的技术方案，与现有国标交流插、接端口完全不兼容，有效避免了错误的将交、直流设备混插接。

3、本发明所提供的技术方案，新型插板与插头的插接方式简洁，既避免正负极反接，且形式优美。

4、本发明所提供的技术方案，两极间距安全合理，能够满足400V(±200V)的直流电压的空气绝缘要求。

5、本发明所提供的技术方案，基于现有国标产品的设计更易于实现，可大大节约生产的技术成本和原料成本。

6、本发明所提供的技术方案，直流电压极性纠正单元的设置，能够确保直流输出的极性次序、不受系统直流极性反转影响，直流接入时也不必再核对各接线的极性；无待机功耗，极性控制输出规定的极性次序后，控制回路会自动断电退出，不会继续消耗电能；避免了继电器直接控制负荷回路，降低了继电器的容量与耐压要求，有利于降低单元化的制造成本

7、本发明提供的技术方案，应用广泛，具有显著的社会效益和经济效益。

附图说明

图1是本发明的一种两极直流动力电源用极性纠正插接组件的结构图；

图2是本发明的插接组件的用电插头的结构示意图；

图3是本发明的插接组件的用电插头的插片之间的距离示意图；

图4是本发明的插接组件中的直流电压极性纠正单元的结构示意图；

图5是本发明的插接组件中的直流电压极性纠正单元的操作方法的流程示意图；

图6是本发明的插接组件的操作方法的流程示意图。

其中，101-第一输入端；102-第二输入端；103-第一输出端插接弹簧片；104-第二输出端插接弹簧片；2-限压电阻R1；3-电磁驱动单元；401-第一同轴转盘；402-第二同轴转盘；501-电磁开关的动触片；502-电磁开关的定触片；601-第一端子；602-第二端子；603-第三端子；604-限压电阻R2；605-二极管；7-导线；8-插接线面板、9-用电插头、11-电压极性纠正单元、12-直流动力电线、13-直流电器电源线、14-插头本体、15-导电插片、16-矩形面板、17-矩形槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供一种两极直流动力电源用极性纠正插接组件，组件包括位于直流电源侧的插接线面板8和位于直流电器侧且与插接线面板8配合使用的用电插头9；

插接线面板8用直流电压极性纠正单元11连接至直流动力电线12；

用电插头9与直流电器电源线13连接。

如图2和3所示，用电插头9包括插头本体14和从插头本体14的工作端伸出的两个导电插片15；

两个导电插片15相互垂直设置，且其二者的垂线与两个导电插片15的横截面的几何中心连线重合；

两个导电插片15的底面均与插头本体14的工作端的端面平行；

插头本体14的连接端与直流电器电源线13连接；

两个导电插片15之间的几何中心距离为国标交流两相插片之间的几何中心距离的1.3-1.8倍。

插接线面板8包括与矩形面板16及设置在矩形面板16的连接端的矩形槽17；

矩形槽17中设有直流电压极性纠正单元11；直流电压极性纠正单元11连接至直流动力电线12；

矩形面板16的工作端设有与用电插头9配合使用的插孔；

插接线面板8设置在面板盒上，面板盒安装在墙壁或地面上。

如图4所示，直流电压极性纠正单元11的实施例具体为：

直流电压极性纠正单元11包括直流输入端、固定极性输出端、电磁开关、第一同轴转盘401、电磁驱动单元3和第二同轴转盘402，第一同轴转盘401、电磁驱动单元3和第二同轴转盘402依次连接。

1、直流输入端

包括第一输入端101子和第二输入端102子。其中，

①：第一输入端101与电磁驱动单元3的输出端连接；

②：第二输入端102的一条支路接入限压电阻R12后与电磁驱动单元3的输入端连接，一条支路接入限压电阻R12后与第一同轴转盘401滑动连接，一条支路与第二同轴转盘402滑动连接。

限压电阻R12与电磁驱动单元3的输入端之间的连接导线7上设有电磁开关的定触片502，当电磁开关的动触片501与定触片闭合后，连接导线7上电连通。

第一同轴转盘401和第二同轴转盘402上均设置有导电部件，用于与第二输入端102滑动连接。

2、固定极性输出端

固定极性输出端与第二同轴转盘402滑动连接，包括正极输出接口和负极输出接口。

①：正极输出接口

正极输出接口与第二同轴转盘402滑动连接后，一条支路与电磁开关的输入端连接，另一条支路输出正极性电压。其中，

正极输出接口与第二同轴转盘402连接的一侧包括第一端子601和第二端子602，正极输出接口与电磁开关之间连接有限压电阻R2604。

②：负极输出接口

负极输出接口与第二同轴转盘402滑动连接后，一条支路与电磁开关的输入端连接，另一条支路输出负极性电压。其中，

负极输出接口与第二同轴转盘402连接的一侧包括第三端子603，负极输出接口与电磁开关之间连接有二极管605，二极管605的阳极与负极输出接口连接，阴极与电磁开关连接。

第二同轴转盘402包括两个定触头，两个定触头的间距、第一端子601与第三端子603的间距，以及第二端子602与第三端子603的间距均相等，从而保证第二同轴转盘402翻转后定触头分别与第一端子601和第三端子603连接，或者定触头分别与第二端子602和第三端子603连接。

3、电磁驱动单元3

电磁驱动单元3包括设置在固定磁场的线圈；线圈的输入端通过同轴连接器与第一同轴转盘401的中轴连接，输出端也通过同轴连接器与第二同轴转盘402的中轴连接。

本实施例中，电磁驱动单元3采用直流电机。

如图5所示，本发明实施例中直流电压极性纠正单元11的操作流程具体为：

1、将直流配电网接入直流电压极性纠正单元11的直流输入端，直流负荷接入固定极性输出端。

2、分析固定极性输出端与第二同轴转盘402是否连接：

(1)若连接，则判断直流配电网接入直流输入端的直流极性与固定极性输出端的期望直流极性是否相同：

若直流极性与期望直流极性相同，则第一输入端101与电磁驱动单元3的输出端连接，以及第二输入端102与第二同轴转盘402滑动连接，向直流负荷供电。

若直流极性与期望直流极性不同，则固定极性输出端中与负极输出接口连接的二极管605导通，电磁开关闭合；在电磁开关闭合后，限压电阻R12与电磁驱动单元3的输入端之间的连接导线7上电连通，电磁驱动单元3驱动第二同轴转盘402翻转，使得直流输入端的直流极性反转。

当电磁驱动单元3驱动第二同轴转盘402翻转，使得直流输入端的直流极性反转后二极管605断开，电磁开关也断开，从而第一输入端101与电磁驱动单元3的输出端连接，以及第二输入端102与第二同轴转盘402滑动连接，向直流负荷供电。

(2)若不连接，则直流输入端的第一输入端101、电磁驱动单元3、第一同轴转盘401、限压电阻R12述直流输入端的第二输入端102构成供电回路，电磁驱动单元3的线圈依据直流输入端的极性发生偏转，从而使得固定极性输出端与第二同轴转盘402连接；

在线圈发生偏转后，第一同轴转盘401的导电部件与连接导线7上的导电划片脱离，供电回路断开；连接导线7为限压电阻R12与电磁驱动单元3的输入端之间的连接导线7；第一输入端101与电磁驱动单元3的输出端连接，以及第二输入端102与第二同轴转盘402滑动连接，固定极性输出端输出期望的极性顺序，即第一输入端101与导线7，以及第二输入端102与导线7向第二同轴转盘402供电，使得固定极性输出端输出期望的极性顺序，向直流负荷供电。

如图6所示，本发明提供一种两极直流动力电源用极性纠正插接组件的操作方法，方法包括如下步骤：

步骤1.将直流电源的正负两极接到直流电压极性纠正单元11的输入端子上，在直流电压极性纠正单元11的输出端口输出固定极性次序的电压；

步骤2.将直流电压极性纠正单元11的输出固定电压极性的直流两极分别接入直流插线面板上对应的插口端子，并通过与插口端子相连的插接弹簧片103或104输出直流电压；直流插线面板与用电插头9配合使用；用电插头9的两个导电插片15相互垂直设置，且其二者的垂线与两个导电插片15的横截面的几何中心连线重合；两个导电插 片15的底面均与插头本体14的工作端的端面平行；

步骤3.用电插头9的两极导电插片15通过插入直流面板的插孔实现与直流面板内的插接弹簧片103或104连接，并将直流两极电压按固定次序引入导电插片15；

步骤4.用电插头9的两极导电插片15按固定连接次序分别与直流负荷的直流电源引线的两极连接，将直流电源接入直流负荷。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。