一种三路互锁高压电路保护控制装置及保护电路的制作方法

1.本实用新型属于电力设备测试技术领域，涉及一种三路互锁高压电路保护控制装置及保护电路。


背景技术：

2.测试系统平台中，经常根据被测件的测试标准的不同，更换适应性测试设备，如直流充电桩测试系统后端负载接直流可编程电子负载、直流阻性负载、直流电源；dc/dc变换器测试系统后端负载连接可编程电子负载、直流阻性负载、电池模拟器；在测试项目前，将三种负载先接入系统中，在更换测试标准时需要切换成相应的负载设备时，使用三路互锁保护电路控制装置实现安全、便捷电路切换。三路互锁保证每个支路有且只有一路导通状态，避免因为误操作引起的直流源输出电压与负载设备电压不匹配造成设备短路损坏。
3.常规的保护电路控制装置的控制器多采用电子芯片电路，电路中大量使用三极管、二极管、电阻等电子元件，在电磁干扰较强的外界环境中使用存在信号接收能力弱、元器件可靠性弱、控制一致性差，无法保证只导通一路，失去互锁意义。
4.常规的保护电路控制装置，从控制方式上无论是远程控制或是本地控制，都存在因为控制程序崩溃宕机、人工误操作的风险，导致两路或三路控制开关同时导通，从而导致两路或三路互通，造成电源和负载短路故障，甚至烧毁电源和负载等电气设备。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于如何设计一种三路互锁高压电路保护控制装置及保护电路，以解决现有技术的控制装置因为电磁干扰、控制程序崩溃宕机或者人工误操作造成的负载短路故障的问题。
6.本实用新型是通过以下技术方案解决上述技术问题的：
7.一种三路互锁高压电路保护控制装置，包括：壳体(10)、直流负载接线端子(11)、大功率直流电源输入端子(12)、插座(13)、按钮开关s1、按钮开关s2、按钮开关s3、指示灯led1、指示灯led2、指示灯led3；所述的壳体(10)的一端安装有直流负载接线端子(11)，壳体(10)的另一端安装有大功率直流电源输入端子(12)；壳体(10)的内部安装有接触器主电路、继电器控制电路以及辅助电源ds1，辅助电源ds1的输出端分别与接触器主电路以及继电器控制电路连接，继电器控制电路与接触器主电路之间进行互锁连接，接触器主电路的输入端与大功率直流电源输入端子(12)连接，接触器主电路的输出端与直流负载接线端子(11)对应连接；壳体(10)的一侧安装有插座(13)，插座(13)与辅助电源ds1的输入端连接；所述的按钮开关s1、按钮开关s2、按钮开关s3、指示灯led1、指示灯led2、指示灯led3安装在壳体(10)的上盖板，所述的按钮开关s1、按钮开关s2、按钮开关s3分别与继电器控制电路连接，所述的指示灯led1、指示灯led2、指示灯led3分别与接触器主电路连接。
8.本实用新型的技术方案采用接触器和继电器互锁互通连接，实现多路高压电路的互锁互通控制，减少了电子芯片在装置中的应用，大大提高了控制装置的抗干扰能力，当其
中一路导通时，即使控制程序崩溃宕机或人为误操作激活多路按钮，继电器控制电路仍保持当前接触器主电路的通断状态，始终保持同时有且只有一路处于导通状态，或全部断开状态，装置设计安全简洁，操作方便，结构简单，成本低。
9.进一步地，所述的接触器主电路包括：直流接触器km1、直流接触器km2、直流接触器km3；直流接触器km1、直流接触器km2、直流接触器km3的a1触点以及a3触点与大功率直流电源输入端子(12)连接；直流负载接线端子(11)分别对应与直流接触器km1、直流接触器km2、直流接触器km3的a2触点、a4触点连接；直流接触器km1、直流接触器km2、直流接触器km3的3#引脚均与辅助电源ds1的输出端负极连接。
10.进一步地，所述的继电器控制电路包括：直流继电器ka1、直流继电器ka2、直流继电器ka3、直流继电器ka4；直流接触器km1、直流接触器km2、直流接触器km3的4#引脚分别对应与直流继电器ka1、直流继电器ka2、直流继电器ka3的5#触点连接；直流继电器ka1、直流继电器ka2、直流继电器ka3的9#触点分别接辅助电源ds1的输出端正极；直流继电器ka1、直流继电器ka2、直流继电器ka3的1#触点均悬空；直流继电器ka1的4#触点与直流继电器ka2的14#引脚连接在一起，直流继电器ka1的8#触点、直流继电器ka4的14#引脚、直流继电器ka2的8#触点连接在一起，直流继电器ka1的12#触点、直流继电器ka2的12#触点、直流继电器ka3的4#触点连接在一起，直流继电器ka1的14#引脚与直流继电器ka2的4#触点连接在一起，直流继电器ka3的8#触点悬空，直流继电器ka3的12#触点接辅助电源ds1的输出端正极，直流继电器ka3的14#引脚与直流继电器ka4的4#触点连接在一起，直流继电器ka4的1#触点、5#触点、8#触点、9#触点均悬空，直流继电器ka4的12#触点接辅助电源ds1的输出端，直流继电器ka4的13#引脚接辅助电源ds1的输出端负极。
11.进一步地，所述的指示灯led1、指示灯led2、指示灯led3的一端均与辅助电源ds1的输出端正极连接，指示灯led1、指示灯led2、指示灯led3的另一端分别对应与直流接触器km1、直流接触器km2、直流接触器km3的1#触点连接，直流接触器km1、直流接触器km2、直流接触器km3的2#触点均与辅助电源ds1的输出端负极连接。
12.进一步地，所述的按钮开关s1、按钮开关s2、按钮开关s3的一端均与辅助电源ds1的输出端负极连接，按钮开关s1、按钮开关s2、按钮开关s3的另一端均分别对应与直流继电器ka1、直流继电器ka2、直流继电器ka3的13#引脚连接。
13.一种应用于所述的三路互锁高压电路保护控制装置的保护电路，包括：接触器主电路、继电器控制电路以及辅助电源ds1，辅助电源ds1的输出端分别与接触器主电路以及继电器控制电路连接，继电器控制电路与接触器主电路之间进行互锁连接。
14.进一步地，所述的接触器主电路包括：直流接触器km1、直流接触器km2、直流接触器km3；直流接触器km1、直流接触器km2、直流接触器km3的a1触点以及a3触点与大功率直流电源输入端子(12)连接；直流负载接线端子(11)分别对应与直流接触器km1、直流接触器km2、直流接触器km3的a2触点、a4触点连接；直流接触器km1、直流接触器km2、直流接触器km3的3#引脚均与辅助电源ds1的输出端负极连接。
15.进一步地，所述的继电器控制电路包括：直流继电器ka1、直流继电器ka2、直流继电器ka3、直流继电器ka4；直流接触器km1、直流接触器km2、直流接触器km3的4#引脚分别对应与直流继电器ka1、直流继电器ka2、直流继电器ka3的5#触点连接；直流继电器ka1、直流继电器ka2、直流继电器ka3的9#触点分别接辅助电源ds1的输出端正极；直流继电器ka1、直
流继电器ka2、直流继电器ka3的1#触点均悬空；直流继电器ka1的4#触点与直流继电器ka2的14#引脚连接在一起，直流继电器ka1的8#触点、直流继电器ka4的14#引脚、直流继电器ka2的8#触点连接在一起，直流继电器ka1的12#触点、直流继电器ka2的12#触点、直流继电器ka3的4#触点连接在一起，直流继电器ka1的14#引脚与直流继电器ka2的4#触点连接在一起，直流继电器ka3的8#触点悬空，直流继电器ka3的12#触点接辅助电源ds1的输出端正极，直流继电器ka3的14#引脚与直流继电器ka4的4#触点连接在一起，直流继电器ka4的1#触点、5#触点、8#触点、9#触点均悬空，直流继电器ka4的12#触点接辅助电源ds1的输出端，直流继电器ka4的13#引脚接辅助电源ds1的输出端负极。
16.进一步地，所述的指示灯led1、指示灯led2、指示灯led3的一端均与辅助电源ds1的输出端正极连接，指示灯led1、指示灯led2、指示灯led3的另一端分别对应与直流接触器km1、直流接触器km2、直流接触器km3的1#触点连接，直流接触器km1、直流接触器km2、直流接触器km3的2#触点均与辅助电源ds1的输出端负极连接。
17.进一步地，所述的按钮开关s1、按钮开关s2、按钮开关s3的一端均与辅助电源ds1的输出端负极连接，按钮开关s1、按钮开关s2、按钮开关s3的另一端均分别对应与直流继电器ka1、直流继电器ka2、直流继电器ka3的13#引脚连接。
18.本实用新型的优点在于：
19.本实用新型通过搭建直流接触器和直流继电器之间的逻辑连接，实现三路高压电路的互锁互通控制，当其中一路导通时，即使控制程序崩溃宕机，人为误操作激活多路按钮，互锁电路仍保持当前电路接触器的通断状态，始终保持三个电路同时有且只有一路处于导通状态，或全部断开状态，解决掉因短路造成电气损坏的问题。其次，减少电子芯片在装置中的应用，大大提高控制装置的抗干扰能力，提高控制装置的稳定性和操作一致性；电路拓扑控制设计安全简洁，操作方便，结构简单，成本低，电气器件选型很常见均为常规物料，且主接触器可根据实际电路电压需求更换为电压要求更高规格的接触器，硬件互锁安全系数高，可灵活应用在相关需要切换互锁的电路中。
附图说明
20.图1是本实用新型实施例的三路互锁高压电路保护控制装置的前主视图；
21.图2是本实用新型实施例的三路互锁高压电路保护控制装置的后主视图；
22.图3是本实用新型实施例的三路互锁高压电路保护控制装置的保护电路原理图；
23.图4是本实用新型实施例的三路互锁高压电路保护控制装置的直流继电器的内部接线原理图；
24.图5是本实用新型实施例的三路互锁高压电路保护控制装置的直流接触器的内部接线原理图。
具体实施方式
25.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型
保护的范围。
26.下面结合说明书附图以及具体的实施例对本实用新型的技术方案作进一步描述：
27.实施例一
28.如图1和图2所示，一种三路互锁高压电路保护控制装置，包括：壳体10、直流负载接线端子11、大功率直流电源输入端子12、插座13、按钮开关s1、按钮开关s2、按钮开关s3、指示灯led1、指示灯led2、指示灯led3；
29.所述的壳体10的一端安装有6个直流负载接线端子11，6个直流负载接线端子11分为三组，每组两个，作为装置的三路负载输出端；壳体10的另一端安装有2个大功率直流电源输入端子12，用于连接大功率直流电源；壳体10的内部安装有直流继电器ka1、直流继电器ka2、直流继电器ka3、直流继电器ka4、直流接触器km1、直流接触器km2、直流接触器km3、辅助电源ds1；壳体10的一侧安装有插座13，插座13用于接市电，给辅助电源ds1供电，辅助电源ds1采用输出为+24v的开关电源；所述的按钮开关s1、按钮开关s2、按钮开关s3、指示灯led1、指示灯led2、指示灯led3安装在壳体10的上盖板。
30.如图3所示，大功率直流电源的正极dc+端子分别对应与直流接触器km1、直流接触器km2、直流接触器km3的a1触点连接，大功率直流输入电源的负极dc-端子分别对应与直流接触器km1、直流接触器km2、直流接触器km3的a3触点连接；指示灯led1、指示灯led2、指示灯led3的一端分别接辅助电源ds1的+24v输出端，指示灯led1、指示灯led2、指示灯led3的另一端分别对应与直流接触器km1的1#触点、直流接触器km2的1#触点、直流接触器km3的1#触点连接；直流接触器km1的2#触点、直流接触器km2的2#触点、直流接触器km3的2#触点分别接辅助电源ds1的0v输出端；直流接触器km1的3#引脚、直流接触器km2的3#引脚、直流接触器km3的3#引脚分别接辅助电源ds1的0v输出端；直流接触器km1的a2触点与a4作为第一路负载的供电输出端，直流接触器km2的a2触点与a4作为第二路负载的供电输出端，直流接触器km3的a2触点与a4作为第三路负载的供电输出端；直流接触器km1的4#引脚、直流接触器km2的4#引脚、直流接触器km3的4#引脚分别对应与直流继电器ka1的5#触点、直流继电器ka2的5#触点、直流继电器ka3的5#触点连接；按钮开关s1、按钮开关s2、按钮开关s3的一端分别接辅助电源ds1的0v输出端，按钮开关s1、按钮开关s2、按钮开关s3的另一端分别对应与直流继电器ka1的13#引脚、直流继电器ka2的13#引脚、直流继电器ka3的13#引脚连接；直流继电器ka1的1#触点、直流继电器ka2的1#触点、直流继电器ka3的1#触点悬空；直流继电器ka1的9#触点、直流继电器ka2的9#触点、直流继电器ka3的9#触点分别接辅助电源ds1的+24v输出端；直流继电器ka1的4#触点与直流继电器ka2的14#引脚连接在一起，直流继电器ka1的8#触点、直流继电器ka4的14#引脚、直流继电器ka2的8#触点连接在一起，直流继电器ka1的12#触点、直流继电器ka2的12#触点、直流继电器ka3的4#触点连接在一起，直流继电器ka1的14#引脚与直流继电器ka2的4#触点连接在一起，直流继电器ka3的8#触点悬空，直流继电器ka3的12#触点接辅助电源ds1的+24v输出端，直流继电器ka3的14#引脚与直流继电器ka4的4#触点连接在一起，直流继电器ka4的1#触点、5#触点、8#触点、9#触点均悬空，直流继电器ka4的12#触点接辅助电源ds1的+24v输出端，直流继电器ka4的13#引脚接辅助电源ds1的0v输出端。
31.电路的工作原理
32.如图4所示，为直流继电器ka1、直流继电器ka2、直流继电器ka3、直流继电器ka4的
内部接线原理图，直流继电器具有两个同步的常闭开关和常开开关，9#触点、12#为公共端，当线圈的13#引脚与14#引脚未供电时：1#触点与9#触点接通，5#触点与9#触点断开，触点4#触点与12#触点接通，8#触点与12#触点断开；当线圈的13#引脚与14#引脚供电时：1#触点与9#触点断开，5#触点与9#触点接通，4#触点与12#触点断开，8#触点与12#触点接通；常闭开关和常开开关为互斥关系，即常闭开关接通时，常开开关必定为断开状态，此工作逻辑为实现联锁控制提供基础条件。
33.如图5所示，直流接触器km1、直流接触器km2、直流接触器km3的内部接线原理图，直流接触器的a1触点与a2触点为第一路开关，a3触点与a4触点为第二路开关，1#与2#为辅助开关，第一路开关、第二路开关、辅助开关的工作逻辑同步，即当线圈的3#引脚与4#引脚未供电时：第一路开关、第二路开关、辅助开关全部断开，当线圈的3#引脚与4#引脚供电时：第一路开关、第二路开关、辅助开关全部闭合。
34.继续参阅图3，初始状态按钮开关s1、s2、s3均为断开状态，直流继电器ka1、ka2、ka3的5#触点与9#触点均断开，对应的直流接触器km1、km2、km3未供电接通，此时三路负载均未接入供电回路。
35.1、需要第一路负载接入回路时，使按钮开关s1接通，闭合直流继电器ka1线圈供电回路，直流继电器ka1的5#触点与9#触点接通为直流接触器km1线圈提供+24v电源，直流接触器km1所有开关同时接通，指示灯led1常亮，第一路负载接入主回路；同时直流继电器ka1的4#触点与12#触点断开，切断直流继电器ka2的线圈正极供电回路，同时直流继电器ka18#触点与12#触点接通为直流继电器ka4线圈提供+24v电源，直流继电器ka4线圈供电后4#触点与12#触点断开，切断直流继电器ka3的线圈供电回路，即使此时使按钮开关s2、s3接通，直流继电器ka2、直流继电器ka3线圈供电回路也不完整，所以直流接触器km2、直流接触器km3无法接通，始终为断开状态，从而达到直流接触器km1接通时，直流接触器km2、直流接触器km3的供电回路均被切断，彻底避免出现三路负载同时接通的现象；
36.2、需要第二路负载接入回路时，将三个按钮开关s1、s2、s3均恢复初始断开状态，再使按钮开关s2接通，闭合直流继电器ka2线圈供电回路，直流继电器ka2的5#触点与9#触点接通为直流接触器km2线圈提供+24v电源，直流接触器km2所有开关同时接通，指示灯led2常亮，第二路负载接入主回路；同时直流继电器ka2的4#触点与12#触点断开，切断直流继电器ka1的线圈正极供电回路，同时直流继电器ka2的8#触点与12#触点接通为直流继电器ka4线圈提供+24v电源，直流继电器ka4线圈供电后4#触点与12#触点断开，切断直流继电器ka3的线圈供电回路，即使此时使按钮开关s1、s3接通，直流继电器ka1、直流继电器ka3线圈供电回路也不完整，则直流接触器km1、直流接触器km3无法接通，始终处于断开状态，从而达到直流接触器km2接通时，直流接触器km1、直流接触器km3的供电回路均被切断，彻底避免出现三路负载同时接通的现象；
37.3、需要第三路负载接入回路时，将三个按钮开关s1、s2、s3均恢复初始断开状态，再使按钮开关s3接通，闭合直流继电器ka3线圈供电回路，直流继电器ka3的5#触点与9#触点接通为直流接触器km3线圈提供+24v电源，直流接触器km3所有开关同时接通，指示灯led3常亮，第三路负载接入主回路；同时直流继电器ka3的4#触点与12#触点断开，切断直流继电器ka1、直流继电器ka2的线圈正极供电回路，即使此时使按钮开关s1、s2接通，直流继电器ka1、直流继电器ka2线圈供电回路也不完整，则直流接触器km1、直流接触器km2无法接
通始终处于断开状态，从而达到直流接触器km3接通时，直流接触器km1、直流接触器km2的供电回路均被切断，彻底避免出现三路负载同时接通的现象。
38.本实用新型通过搭建直流接触器和直流继电器之间的逻辑连接，实现三路高压电路的互锁互通控制，当其中一路导通时，即使控制程序崩溃宕机，人为误操作激活多路按钮，互锁电路仍保持当前电路接触器的通断状态，始终保持三个电路同时有且只有一路处于导通状态，或全部断开状态，解决掉因短路造成电气损坏的问题。其次，减少电子芯片在装置中的应用，大大提高控制装置的抗干扰能力，提高控制装置的稳定性和操作一致性；电路拓扑控制设计安全简洁，操作方便，结构简单，成本低，电气器件选型很常见均为常规物料，且主接触器可根据实际电路电压需求更换为电压要求更高规格的接触器，硬件互锁安全系数高，可灵活应用在相关需要切换互锁的电路中。
39.以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。