用于在高功率模块化不间断电源和相关设备中安全地连接/断开模块的电力的系统的制作方法

本发明涉及高功率模块化不间断电源设备，更具体地涉及这种设备的电力模块的电耦合。

模块化设备是指可以容纳电气抽屉或模块的设备。

背景技术：

在利用模块化不间断电源(d'alimentationsansinterruption,asi)设备的许多应用中，在维护或增加功率的情况下减少设备的停机时间(称为“平均修复时间”(meantimetorepair,mttr))是一个关键参数。

这些模块化不间断电源设备的占地面积和体积是用户的重要标准。通常，市场上现有的电力连接器的尺寸仍然太大。

另外，与为低电功率配置的模块相比，为高电功率配置的模块具有不同的缺点：它们通常更大且更重；在高功率连接和断开的过程中，它们存在产生电弧的风险；电弧的潜在风险给操作人员和设备带来了风险。

一些低功率模块化不间断电源设备具有“热”连接/断开系统，即，允许在设备通电时连接或断开模块的系统。该装置允许执行维护操作以及增加或减少设备功率的操作，而不会中断向负载供电。对于低功率设备，其机械和电气限制(contraintes)与在高功率设备的框架内要考虑的机械和电气限制不同。这种差异使得他们不能利用相似的技术。

已知的用于高功率的连接/断开系统通常以“冷”模式运行，也就是说，设备必须在进行连接或断开之前断电。因此，这些以“冷”模式运行的系统具有较高的mttr，也就是说，它们会造成大量的设备的停机时间。此外，市场上没有紧凑型连接器可用于高功率(特别是对于高于100kw的模块)的通电断开连接。

在现有技术的状态下，从文献ep1022757已知一种电连接系统，该电连接系统的抽屉不可移动，并且需要合适的工具来建立连接并将抽屉移入或移出设备的壳体。

从文献fr2744347和fr2990620已知的一种机械提升系统，从文献us8007301已知的一种类似的电力连接夹，从文献us8546689已知的一种高功率设备的快速连接，用于设备维护的情况。

技术实现要素：

本发明旨在减少高功率不间断电源设备的mttr，即减少设备的停机时间，该高功率不间断电源设备具有模块化元件(例如，可移动的模块或抽屉)并且配置为在不中断设备对负载供电的情况下实现电力和控制连接，对于操作人员以及设备完全安全。

在本发明的一个目的中，提出了一种用于在高功率模块化不间断电源设备中连接/断开电力模块的电力连接/断开系统，该系统包括：

-框架，

-刚性支撑件，其沿第一方向延伸，

-连接器组，其安装在所述支撑件上，并且包括：用于连接到地的接地连接器和用于向模块和负载供电的电力连接器，连接器沿着第一方向相继地对齐并且每个连接器都成形为沿着与所述第一方向正交的第二方向与设备的电力接线箱的接地条和电力条电连接；以及

-用于平移支撑件的装置，其配置为利用致动器在所述第二方向上移动支撑件。

根据本发明的一般特征，电力模块的连接器组的接地连接器沿第二方向延伸得比电力连接器更高(换言之更进一步)，所述接地连接器用于电连接到电力接线箱的接地条。

换句话说，当连接/断开系统的连接器组远离接线箱的电力条和接地条时，模块的接地连接器与接线箱的接地条沿第二方向分开的距离始终小于模块的电力连接器与接线箱的电力条沿第二方向分开的距离。

高功率不间断电源设备是根据低功率原理实现的，即“模块化”类型的设备。主要区别在于模块的尺寸、他们的处理方式以及所产生的电应力和电磁应力。主要的复杂性在于用于在设备中连接模块的“热”电连接系统。根据本发明的连接/断开系统使得在不中断对负载供电的情况下，能够对操作人员和设备提供完全安全的电力和控制连接。

实际上，本发明使得确保在建立任何其他的电连接之前与地连接，并且在断开任何其他的电连接之后与地断开连接。这使得能够为用户提高设备的安全性。

该模块是自支撑的，配备有四个脚轮，因此使得无需工具也能够移动。该模块的上部配备有“热”连接系统。

平移装置通过曲柄或电机致动。由致动器产生的旋转运动通过蜗杆螺钉转变为平移运动。平移运动使得接地连接器和电力连接器所在的支撑件升高。

根据电力连接/断开系统的第一方面，该连接器组还可以包括与电力连接器一样在第二方向上延伸的控制连接器。

根据电力连接/断开系统的第二方面，平移装置还可以包括：机械地连接到致动器的蜗杆螺钉以及由可移动托架和支架形成的至少一个组件；所述可移动托架机械地连接到蜗杆螺钉，所述支架包括第一部分和第二部分，第一部分和第二部分在每个部分的中心处通过销钉组装在一起，所述第一部分包括紧固到可移动托架的第一端部和与刚性支撑件配合的第二端部，所述第二部分包括固定并紧固到框架的第一端部和与刚性支撑件配合的第二端部；致动器驱动蜗杆螺钉绕其轴线旋转，蜗杆螺钉的旋转引起可移动托架沿第一方向朝向或远离第二部分的第一端部的平移，其结果是展开或折叠支架，从而使刚性支撑件沿第二方向移动。

在本发明的另一个目的中，提出了一种可移动的电力模块，其用于连接到包括电力条和接地条的高功率模块化不间断电源设备，该电力模块包括能够通过设备的电力条向电力负载供电的电力构件。

根据本发明的一般特征，该设备包括用于连接/断开如上定义的电力模块的电力连接/断开系统。

根据可移动的电力模块的第一方面，该模块还可以包括用于进入所述电力连接/断开系统的检修口和用于检测所述检修口的打开和关闭的传感器。

根据可移动的电力模块的第二方面，该模块还可以包括高位止动传感器，该高位止动传感器配置为检测连接/断开系统在连接/断开系统的所有连接器与设备的接线箱的相应元件连接的位置的定位。

在本发明的另一个目的中，提出了一种高功率模块化不间断电源设备，其包括限定用于容纳可移动的电力模块的壳体的结构，每个壳体均配备有用于引导可移动的电力模块的装置以及电力接线箱。

根据本发明的一般特征，该设备包括至少一个如上所述的可移动的电力模块。

根据高功率模块化不间断电源设备的第一方面，电力模块可以包括安装在模块上的脚轮，以与用于引导设备的壳体的装置配合。

在本发明的另一个目的中，提供了一种用于在如上定义的高功率模块化不间断电源设备中电连接电力模块的方法，该设备被通电。

根据本发明的一般特征，该方法包括：用于平移连接器组的装置的致动，在致动期间相继地引起模块的接地连接器与接线箱的接地条的连接，然后是模块的电力连接器与接线箱的电力条的连接。

根据用于电连接电力模块的方法的第一方面，该方法还可以包括：在平移装置的所述制动期间，在模块的电力连接器与接线箱的电力条的连接之后，是模块的控制连接器与接线箱的控制端子的连接。

根据用于电连接电力模块的方法的第二方面，该方法还可以包括：平移装置的行程终点的检测，然后是通过设备向电力模块的控制单元发送唯一标识符。

根据用于电连接电力模块的方法的第三方面，致动器可以由用户手动控制，并且该方法还可以包括用于进入连接/断开系统的检修口的打开的检测，设备通过控制连接器向电力模块的控制单元发送信号，该信号只要用于进入连接/断开系统的检修口打开，就阻止电力模块的电力构件启动。

根据用于电连接电力模块的方法的第四方面，该方法还可以包括：在对平移装置的行程终点的检测之后，是对用于进入连接/断开系统的检修口的关闭的检测，然后是在授权开始向电力模块供电之前的用于电力模块的测试周期的命令，所述测试周期包括输入电压的值的检查、传感器的连接的检查、与设备的其他电力模块的通信质量的检查。

根据用于电连接电力模块的方法的第五方面，该方法还可以包括：根据测试周期的结果，闭合接触器以启动电力构件的命令，以及将电力构件连接到电力连接器的命令。

在本发明的另一个目的中，提出了一种用于在如上定义的高功率模块化不间断电源设备中电断开电力模块的方法，该设备被通电。

根据本发明的一般特征，该方法包括连接器平移装置的致动，在致动期间相继地引起电力连接器与具有电力模块的电力条的设备的断开，然后是接地连接器与具有接线箱的接地条的设备的断开。

根据用于电断开电力模块的方法的第一方面，该方法还可以包括：在平移装置的致动之前，是用于进入连接/断开系统的检修口的打开的检测，随后是停止电力构件的命令以及通过接触器的打开使电力构件与电力模块的电力连接器断开的命令。

附图说明

参考附图，通过阅读以下指示性但非限制性的内容，将更好地理解本发明，在附图中：

[图1]图1表示根据本发明一个实施方案的高功率模块化不间断电源设备的示意性立体图。

[图2]图2示出了图1的模块化设备的壳体和电力模块。

[图3]图3示出了插入图1的设备的壳体中的电力模块。

[图4]图4示意性地呈现了图1的设备的电力连接/断开系统的立体图。

[图5]图5表示用于平移图2的连接/断开系统的支撑件的装置的立体图。

[图6]图6呈现了在电断开位置处的图1的设备的连接/断开系统和电力模块的示意图。

[图7]图7呈现了在仅接地的中间位置处的图1的设备的连接/断开系统和电力模块的示意图。

[图8]图8呈现了在电连接位置处的图1的设备的连接/断开系统和电力模块的示意图。

[图9]图9呈现了用于在通电的高功率模块化不间断电源设备中电连接电力模块的方法的流程图。

[图10]图10示出了用于在通电的高功率模块化不间断电源设备中电断开电力模块的方法的流程图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明一个实施方案的高功率模块化不间断电源设备。

模块化不间断电源设备1包括机架2，机架2限定多个壳体3，壳体3配置为容纳可移动电力模块4。

图2示出了图1的设备1的一部分，其具体示出了壳体3以及包括电力构件的电力模块4。

模块4包括安装在脚轮6上的底架5，脚轮6允许模块4移动，尤其是使模块4更容易地插入壳体3中或从壳体3中抽出。

对于每个容纳壳体3，机架2包括沿着机架2的高度延伸的立柱20和在与立柱20正交的平面延伸的横向构件22。机架2的高度在与放置模块4的脚轮6的平面正交的方向上延伸。每个壳体3具有上端部30和下端部32，下端部32用于与放置机架2的地板接触。对于每个壳体3，机架2包括布置在壳体3的上端部30处的电接线箱7。每个模块4用于插入到在壳体3的立柱20之间以及在壳体3的下端部32与接线箱7之间限定的空间中。

如图3所示，其示出了插入到设备1的壳体3中的电力模块4，每个模块4配备有电力连接/断开系统8，该电力连接/断开系统8配置为使模块4与(模块4所插入的)设备1的壳体3的接线箱7电连接或者电断开。

设备1的每个模块4包括用于进入电力连接/断开系统的检修口(trappe)9，该检修口9允许将曲柄10引入到孔口中，该孔口形成在连接/断开系统中并且成形为与曲柄10配合。设备1的模块4还包括用于检测检修口9的打开和关闭的传感器11。

电力连接箱7包括用于连接到电力模块4的电力构件的电力条12，以及用于将电力模块4的接地与地连接的接地条13。

图4示意性地示出了图1的设备1的电力连接/断开系统8的立体图。

连接/断开系统8包括：框架14、刚性支撑件15、连接器组16以及用于使刚性支撑件15平移的装置17。

连接器组16布置在模块4的上部，以在将模块插入壳体3中时面对接线箱7定位。连接器组16包括：电力连接器160、接地连接器165以及控制连接器168，所述电力连接器160用于连接到接线箱7的电力条12以向模块4和负载供电；所述接地连接器165用于连接到接地条13。

刚性支撑件15沿第一方向x延伸，并且连接器组16的连接器160和165沿该第一方向x安装在支撑件15上。每个连接器160和165包括用于容纳电力连接箱7的电连接条12或13的狭槽162，以实现不同的电连接。从而每个连接器160和165形成电连接夹，该电连接夹连接到用于接纳电缆的接线片108。

图5呈现了用于平移图4的连接/断开系统7的支撑件15的装置17的立体图。

平移装置17配置为在第二方向y上移动支撑件15，该第二方向y与第一方向x正交并且与这样的方向平行，在该方向上，接地连接器165和电力连接器160与接地条13和电力条12组装在一起，以实现不同的电连接。

平移装置17包括：曲柄10、蜗杆螺钉20、第一支架21和第二支架22以及第一和第二可移动托架23。

蜗杆螺钉20包括第一端部20a和第二端部20b。蜗杆螺钉20的第一端部20a机械地连接到曲柄10。曲柄10包括一个端部，该端部插入到连接/断开系统8的框架14的孔口中以装配到蜗杆螺钉20的第一端部20a。在图5所示的示例中，蜗杆螺钉20的第一端部20a具有六边形截面，该六边形截面用于与曲柄10的端部配合，该曲柄10的端部具有带有六边形基部的中空圆柱形截面，使得曲柄驱动蜗杆螺钉20旋转。

第一支架21包括第一部分210和第二部分212，第一部分210和第二部分212通过在每个部分210和212的中心处的销钉214组装在一起。第一支架21的第一部分210包括固定至第一可移动托架23的第一端部210a和与刚性支撑件15配合的第二端部210b。第一支架21的第二部分212包括通过角件24固定到框架14的第一端部212a和与刚性支撑件15配合的第二端部212b。第一支架21的第一部分210的第二端部210b和第二部分212的第二端部212b分别包括用于在刚性支撑件15的轮廓150的滑轨中移动的脚轮25。

刚性支撑件的轮廓150在与第一方向x正交的截面中具有矩形截面，该矩形截面在一侧部分地开口，该侧面向蜗杆螺钉20，从而形成彼此面对的两个滑轨或轨道。第一支架21的每个部分210和212具有第一面和与第一面相反的第二面。第一部分210的第一面朝向第二部分212，第二部分212的第一面朝向第一部分210。第一支架21的脚轮25固定在第一部分210和第二部分212的第二面上。

第一支架21通过轮廓150的开口插入到支撑件15的轮廓150中，并且两个脚轮25中的每一个在轮廓150的两个滑轨中的一个滑轨中移动。

第二支架22包括第一部分220和第二部分222，第一部分220和第二部分222通过在每个部分220和222的中心处的销钉214组装在一起。第二支架22的第一部分220包括固定至第二可移动托架23的第一端部220a和与刚性支撑件15配合的第二端部220b。第二支架22的第二部分222包括通过角件24固定至框架14的第一端部222a和与刚性支撑件15配合的第二端部222b。第二支架22的第一部分220的第二端部220b和第二部分222的第二端部222b分别包括用于在刚性支撑件15的轮廓150的滑轨中移动的脚轮25。

第二支架22的每个部分220和222具有第一面和与第一面相反的第二面。第一部分220的第一面朝向第二部分222，第二部分222的第一面朝向第一部分220。第二支架21的脚轮25固定在第一部分220和第二部分222的第二面上。

第二支架22通过轮廓150的开口插入到支撑件15的轮廓150中，并且两个脚轮25的每一个在轮廓150的两个滑轨中的一个滑轨中移动。

支撑件15的平移装置17包括板26，两个支架21和22的角件24固定在板26上。该板26包括两个引导槽260，每个引导槽260与第一和第二可移动托架23中的一个配合以允许可移动托架23沿第一方向x平移，每个可移动托架23包括在引导槽260内滑动的引导销230。

平移装置还包括固定板28，可移动托架23固定在固定板28上，使得可移动托架23(特别是与蜗杆螺钉20配合的可移动托架)的移位引起另一个可移动托架23的移位，从而使得两个支架21和22能够同时由相同的平移运动驱动。固定板28在这样的平面中延伸，该平面与使固定有角件24的板26延伸的平面平行，但是固定板28与所述板26不接触。

支撑件15的平移装置17还包括止挡(butée)27，止挡27固定在板26上并且布置在两个支架21和22之间。蜗杆螺钉20的第二端部20b以自由旋转的方式固定到止挡27，从而能够绕其轴线x’旋转而不在第一方向x或第二方向y上移动。在行程终点，第一支架21的第一可移动托架23靠在止挡27上。

曲柄10驱动蜗杆螺钉20绕其轴线x’旋转。蜗杆螺钉20的旋转引起第一可移动托架23沿第一方向x朝向或远离第一支架的第二部分212的第一端部212a平移，其结果是展开或折叠支架21，从而使刚性支撑件15沿第二方向y移动。

固定在两个可移动托架23上的固定板28使得两个托架23能够同时移动，因此通过支架21和22使刚性支撑件15升高或降低。

如图3所示，接地连接器165沿第二方向y延伸得比连接器组16的电力连接器160更高，因此接地始终在电力连接器160之前连接，并在电力连接器160之后断开。

每个模块4还包括高位止动传感器(uncapteurdebutéehaute)，以检测连接/断开系统8的行程终点的到达。

图6至图8分别表示在电断开位置(图6)、仅接地的中间位置(图7)和电连接位置(图8)处，图3的设备1的连接/断开系统8和电力连接箱7的三个示意图。

并且图9呈现了用于在高功率模块化不间断电源设备1的通电的模块化容纳壳体3中电连接电力模块4的方法的流程图。

在将可移动的电力模块4插入设备1的用于容纳的壳体3中之后，在该方法的第一步骤700，打开用于进入连接/断开系统8的检修口9，并且通过专用传感器11来检测检修口9的打开，只要用于进入致动器的检修口9打开，专用传感器11就会不断地传送阻止模块4的电力构件启动的信号。在控制连接器168连接到壳体3的接线箱7的控制端子时，该信号将被传送至模块4的电子控制单元。

在随后的步骤705，将曲柄10连接到蜗杆螺钉20的第一端部20a，并且通过转动曲柄10来致动平移装置17。如图5所示，蜗杆螺钉20经由曲柄10的旋转使得经由固定板28，第一可移动托架23在第一方向x上朝向第一支架21的角件24位移，并且第二可移动托架23在第一方向x上朝向第二支架22的角件24位移，使支架21和22展开，从而使刚性支撑件15沿第二方向y移动。

在步骤710，刚性支撑件15朝向电力连接箱7升高将使得接地连接器165首先连接到接地条13，如图7所示。在该位置，仅接地被连接，电力连接器160仍远离电力条12。

通过继续转动曲柄10，平移装置17继续展开支架21和22，这使得在接下来的步骤715将所有的电力连接器160能够同时连接到接线箱7的电力条12，如图8所示。

在下一步骤725，通过继续转动曲柄10，平移装置17继续展开支架21和22，这使得控制连接器168能够连接到壳体3的接线箱7的控制连接器，在图4和图6中未示出。

在下一步骤730，刚性支撑件15止动在高位，并且利用行程终点传感器来检测平移装置17的行程终点，该行程终点传感器向电力模块4的电子控制单元发送设备1的唯一标识符。

在下一步骤735，移除曲柄10，并且关闭用于进入连接/断开系统8的检修口9。然后，用于检测检修口9的打开和关闭的传感器11向电子控制单元传送信号以关闭检修口9。

在接下来的步骤740，启动电力模块4的测试周期。测试阶段包括：通信总线上的卡的识别，软件版本的检查，参数的检查，电压的检查，行程终点触点的检查，化学电容器的预充电的启动，双转换逆变器的启动以及向负载供电的接触器的闭合。

在下一步骤745，模块4通过设备1壳体3的接线箱7的电力条12向负载供电。

图10呈现了用于在通电的高功率模块化不间断电源设备1中电断开电力模块4的方法的流程图。

在断开方法的第一步骤800，打开检修口9并且利用专用传感器11检测检修口9的打开。

在断开方法的第二步骤805，命令关闭电力模块4的电力构件。

在第三步骤810，命令打开电力模块4的输出隔离构件和输入隔离构件。

在第四步骤815，通过曲柄10致动连接/断开系统8，这使得在第五步骤820使模块4的控制连接器168与壳体3的接线箱7的控制端子电分离，然后，在第六步骤825，将电力连接器160与电力条12断开，然后在第六步骤825之后的第七步骤830，将接地连接器165与接地条13分离。

在第八步骤835，平移装置17进入连接/断开系统8的框架14的低位止挡，然后在第九步骤840，从设备1中取出可移动的电力模块4。

本发明可以免去具有诸如可移动模块的模块化元件的高功率不间断电源设备的停机时间，也就是说，该设备包括“模块”，并且配置为在不中断通过设备对负载供电的情况下，实现电力和控制连接，对于操作人员以及设备完全安全。