专利名称：智能化铁路信号电源切换模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及铁路交通管理，保证铁路交通安全的技术领域，尤其是涉及铁路信号双路电源的自动切换技术领域。
背景技术：
铁道电气集中供电的智能电源屏是用于分别向信号机闪光电源、轨道电路、电动转辙机、调度集中、微机联锁、继电器及控制台和表示盘提供交直流电的电源，为确保铁路运输安全，其外接电网电源必须是二路电源供电，因此就需要有二路电源切换装置，用于当一路电源出现故障时或例行检修某路供电电源时，在极短时间内切换到另一路电源以保证智能电源屏的正常供电，铁道部制定的标准切换时间为150ms，而理想状态应当是零时间切换；现有的二路电源切换大多是由机械触点的接触器实现切换的，机械接触器一方面很难实现切换时间小于40ms的切换，另一方面因其在运行过程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；为解决上述问题，我国实用新型专利公开了一种“双路电源自动切换固态控制器”(专利号02204997.5)它由主路和备路输入电路、整流吸收电路、直流激励电路、受控功率开关电路和切换控制电路组成，其切换时间为20-30ms，虽能满足铁道部对切换时间小于150ms规定的要求，但与理想状态的零时间切换还存在较大差距。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术之不足，提供一种在一路电源呈现故障时切换到另一路电源的时间小于2ms，例行检修电源的切换时间小于50μS的智能化铁路信号电源切换模块，以有效降低因切换时间过长造成的事故率，提高铁路运行的安全可靠性。
为实现上述目的，本发明的技术方案是一种智能化铁路信号电源切换模块，主要由1)主回路、2)过压、欠压及断相检测电路、3)切换电路、和4)驱动电路四部分组成，其中主回路的二路输入电源为电源I(三相A1、B1、C1)和电源II(三相A2、B2、C2)，经用串联或并联的IGBT管组成的开关电路，输出为三相A、B、C；过压、欠压及断相检测电路负责对二路输入电源(电源I和II)的过压、欠压及断相进行快速诊断，特别是断相检测，既要在极短的时间内检测断相又要将断相与交流电压过零点附近的低电压带进行区分，以避免将电压过零当作断相产生误动作，该过压、欠压及断相检测电路由电阻、光耦器件、和后续电路所组成，分别对两路电源输入的电压经降压、及输入的电流，通过线性光耦等器件采样，与比较器连接，经放大后连至或非门，控制IGBT管；切换电路负责对故障检测电路送来的信号进行逻辑运算，判断出电源故障，然后发信号给驱动电路关断故障电源三相的电子开关、导通正常电源三相的电子开关，从而实现一路电源出现故障时在极短时间内(小于2ms)切换到另一路电源，切换电路中还设计了防止同时导通二路电源电子开关的电路，避免了二路电源直接短路带来的灾难，该切换电路是通过或非门电路与过压、欠压及断相检测电路连接，将过压、欠压及断相检测电路检测到的信号，经或非门接至触发器、反向器，通过光耦组控制驱动电路；驱动电路的作用是将切换电路送来的信号通过隔离放大准确地送到每一路电源每一相的电子开关的触发极，如电子开关为IGBT，就送到IGBT的GE极。
本发明的智能化铁路信号电源切换模块的工作过程如下当A、B、C的输出来自电源I的A1、B1、C1，如一切正常，此时切换电路中三极管J1导通，EXBI(6个串接的EXB841输入端)有10～25mA的电流流过，通过驱动电路使电源I的三相IGBT可靠导通，电源I工作。而三极管J2是关断的，EXBII无电流流过，电源II的三相IGBT为关断。一旦电源I出现了过压、欠压或断相故障，故障检测电路送给切换电路的相应的过压、欠压或断相信号将从高电平变为低电平，改变的门电路输出状态会使J1关断，电源I的三相IGBT会迅速关断，如电源II正常J2将导通，驱动电路也将迅速使电源II的三相IGBT导通，A、B、C的输出将来自电源II的A2、B2、C2，这样就实现了二路电源的快速切换。同理，当刚开始工作的是电源II，出现故障时同样也会快速地切换到无故障的电源I。
由于采用了上述技术方案，利用可快速通断的电力电子器件如IGBT、IGCT或GTO等构成的双向导通的电子开关，代替动作时间长的机械接触器，对输入电源进行过压、欠压及断相的快速诊断及瞬时切换，实现了当一路电源呈现故障时切换到另一路电源的时间小于2ms，例行检修电源的切换时间小于50μs。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1为本发明的电路框图。
图2为本发明的主回路图。
图3为本发明断相检测电路图。
图4为本发明的切换电路图。
具体实施例方式
参照图1，本发明的一种智能化铁路信号电源切换模块，主要由1)主回路、2)过压、欠压及断相检测电路、3)切换电路、和4)驱动电路四部分组成；参照图2一图4，所说的主回路，由二路输入电源，即电源I(三相A1、B1、C1)和电源II(三相A2、B2、C2)，经用串联或并联的IGBT管组成的开关电路，输出为三相A、B、C；所说的过压、欠压及断相检测电路，由电阻、光耦器件、和后续电路所组成，分别对两路电源输入的电压及输入的电流，通过线性光耦等器件采样，与比较器连接，经放大后连至或非门，控制IGBT管；所说的切换电路是通过或非门电路与过压、欠压及断相检测电路连接，分别将二路电源的过压、欠压及断相检测电路检测到的信号，经或非门接至触发器、反向器，通过光耦组控制驱动电路，此光耦组由EXBI、EXBII、三极管J1、J2及电阻、电容、稳压二极管连接而成；驱动电路的作用是将切换电路送来的信号通过隔离放大准确地送到每一路电源每一相的电子开关的触发极，如电子开关为IGBT，就送到IGBT的GE极。
权利要求
1.一种智能化铁路信号电源切换模块，其特征是它主要由1)主回路、2)过压、欠压及断相检测电路、3)切换电路、和4)驱动电路四部分组成。
2.根据权利要求1所述的一种智能化铁路信号电源切换模块，其特征是所说的主回路，由二路输入电源，即电源I(三相A1、B1、C1)和电源II(三相A2、B2、C2)，经用串联或并联的IGBT管组成的开关电路，输出为三相A、B、C；所说的断相检测电路，由电阻、光耦器件、和后续电路所组成，分别对两路电源输入的电压及输入的电流，通过线性光耦等器件采样，与比较器连接，经放大后连至或非门，控制IGBT管；所说的切换电路是通过或非门电路与过压、欠压及断相检测电路连接，分别将二路电源的过压、欠压及断相检测电路检测到的信号，经或非门接至触发器、反向器，通过光耦组控制驱动电路。
3.根据权利要求2所述的一种智能化铁路信号电源切换模块，其特征是所说的光耦组由EXBI、EXBII、三极管J1、J2及电阻、电容、稳压二极管连接而成。
全文摘要
一种智能化铁路信号电源切换模块，用于铁路信号双路电源的自动切换；由主回路、过压、欠压及断相检测电路、切换电路和驱动电路四部分组成；其主回路，由二路输入电源，经用串联或并联的IGBT管组成的开关电路输出；当某一路输入电源出现了过压、欠压或断相故障，故障检测电路送给切换电路的相应的信号将从高电平变为低电平，改变门电路的输出状态，使IGBT管关断，并迅速导通另一电源的IGBT管，实现了二路电源的快速切换；由于采用了可快速通断的IGBT管构成的双向导通的电子开关，和对输入电源进行过压、欠压及断相的快速诊断及瞬时切换，实现了当一路电源呈现故障时切换到另一路电源的时间小于2ms，例行检修电源的切换时间小于50μs。
文档编号H02J3/00GK1534843SQ0311618
公开日2004年10月6日 申请日期2003年4月2日 优先权日2003年4月2日
发明者刘小宁, 陆文光 申请人:宁波宝鑫铁路信号设备制造有限公司, 中国科学院等离子体物理研究所