插头连接器、光电逆变器和光电设备的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了插头连接器、光电逆变器和光电设备。一种插头连接器（10），其包括主触头（20）、辅助触头（30）和相应的反向触头（50、60）。主触头（20）与辅助触头（30）并联连接，并且被构造为在拔出过程中在辅助触头（30）从相应的反向触头（50）分离前从相应的反向触头（60）分离。半导体开关（40）与辅助触头（30）串联连接，并且被构造为至少在拔出过程中被进行周期性地计时，从而至少部分地抑制触头上的电弧。插头连接器（10）可构成逆变器（90）的一部分或光电（PV）设备的一部分，其中插头连接器将PV发电机与逆变器进行连接。
【专利说明】插头连接器、光电逆变器和光电设备
【技术领域】
[0001]本申请涉及插头连接器，特别是用于光电(PV)设备中的插头连接器。
【背景技术】
[0002]在由于在插头连接器分离时形成的电弧导致的负载下，传统的承载直流电的插头连接器不能被拔出。电弧会导致触头磨损或损坏，还会引起人身危险。因此，接触单元通常很大，并且必须要采取另外的措施，如通过适当的传感器对电弧进行检测并且通过包含晶闸管等的并联电流路径使负载电流路径暂时短路，从而通过消除电弧节上的电压降来消除电弧。选择性地，可通过另外的开关来抑制电弧电流，如与电弧触头串联的半导体开关。通过将另外的开关断开，由于负载电流的下降从而消除电弧。但是，在这种情况下，在正常操作期间会引起由于另外开关上的电压降导致的损耗。
实用新型内容
[0003]在本申请的一个方面，提供了一种插头连接器，其包括主触头、辅助触头和相应的反向触头。主触头与辅助触头并联连接，并且被构造为在拔出过程中在辅助触头从相应的反向触头分离前从相应的反向触头分离。半导体开关与辅助触头串联连接，并且被构造为至少在拔出过程中被进行周期性地计时，从而至少部分地抑制触头上的电弧。半导体开关可与脉冲发生器连接，并且可以被构造为在不依赖于各触头与相应的反向触头是否电连接的情况下被计时。
[0004]一种电压限制元件，特别是电阻器或齐纳二极管，可与半导体开关并联连接。这样，避免了半导体开关遭受由于分离过程中出现的负载电流路径的固有电感导致的潜在破坏性的浪涌电压。
[0005]主触头和辅助触头可包含于一个单独的插头外壳中或者两个分离的插头外壳中，而半导体开关可包含于反向插头外壳中。在两个分离的插头外壳的情况下，主触头的插头外壳还可包含如环状构件的安全元件，该安全元件覆盖辅助触头的插头外壳，从而阻止辅助触头的分离，除非主触头被分离。于是，安全元件确定了触头分离的顺序。
[0006]主触头和辅助触头可布置为相对于彼此具有固定的定向。具体地，主触头可比辅助触头短，从而确定触头分离的顺序。选择性地，主触头与辅助触头可彼此相对移动，其中该相对移动被配置为确保分离过程中主触头的分离在辅助触头的分离之前。
[0007]在一个优选的实施例中，主触头被构造为公插头，辅助触头被构造为母插座。
[0008]所述插头连接器可包含于PV设备中并可用于将PV发电机与逆变器进行连接。插头连接器可优选地构成逆变器的一部分。相应地，插头连接器允许在没有电弧或几乎没有电弧的负载下将逆变器与PV发电机断开。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]参照附图对本申请进行更详细的说明。[0010]图1展示了根据本申请的插头连接器的电路图；
[0011]图2展示了根据本申请的插头连接器的触头的配置；
[0012]图3a至图3d以4个单独的步骤示出了分离过程；
[0013]图4展示了根据本申请的具有插头连接器的PV设备；以及
[0014]图5展示了根据本申请的插头连接器的变型体。
【具体实施方式】
[0015]图1的插头连接器10包括主触头20、辅助触头30和半导体开关40，如双极晶体管、场效应晶体管或晶闸管。辅助触头30与半导体开关40串联连接，并且二者结合起来与主触头20并联连接。为了简明，本图中省略了相应的反向触头。选择性的电压限制元件45与半导体开关40并联连接，用于防止半导体开关40在插头连接器分离过程中发生浪涌电压。在这种情况下，电压限制元件45配置为电阻器。
[0016]图2中展示了插头连接器10的一种优选的触头布置，其中，反向触头50、60分别设置给辅助触头30和主触头20。反向触头50、60可相对于主触头20和辅助触头30沿着箭头所示的方向滑动。辅助触头30配置为从动触头(trailing contact),即当反向触头滑出插头连接器10时，主触头20与其相应的反向触头60之间的电接触在辅助触头30与其相应的反向触头50之间的电接触分离之前分离。这是通过辅助触头30相对于主触头20在向外方向上延伸更多来实现的。相应地，主触头20比辅助触头30短。
[0017]为了示出插头连接器10分离过程的顺序并对抑制电弧的效果进行说明，图3a至图3d展示了四个不同的、连续的时刻的接触状态。分离过程可以是手动牵引或者其它手动实施的分离动作，但是也可以是自动化进程，例如机动化的动作。
[0018]在图3a中，所有触头和开关都是闭合的。流过插头连接器的负载电流会流经主触头20或串联连接的辅助触头30与半导体开关40，但是会主要流经主触头20，这是由于半导体开关40更高的固有电阻。
[0019]在图3b中，作为导向触头(leading contact),主触头20首先断开。相应地,负载电流将会转向至串联连接的辅助触头30与半导体开关40，主触头20上将不会形成电弧。
[0020]在图3c中，半导体开关40断开，而辅助触头30仍然闭合。这会防止断开辅助触头30时出现负载电流的突变(di/dt)，而由于负载电流路径的固有电感L，该负载电流的突变将会提供局部形成电弧所需要的电压降(U=L*di/dt)。相反，通过在断开辅助触头30前将半导体开关40断开，可将负载电流降至零或接近零。相应地，当如图3d所示断开辅助触头30时不会形成任何电弧或者任何稳定的电弧。为了防止半导体开关40遭受由于负载电流路径的固有电感引起的过度的电压降，可使用图1的电压限制元件45。选择性地，可对半导体开关40的转换过渡时间进行选择从而对该电压降进行适当地限制。
[0021]如图4所示，插头连接器10可用于将PV发电机100连接到PV设备120中的逆变器90。脉冲发生器70对半导体开关40进行计时。辅助触头30分离前，脉冲发生器70向半导体开关40的栅极提供断开信号。在一个优选的实施例中，这是通过至少在分离过程中对半导体开关40进行周期性地计时来实现的。周期性地计时消除了半导体开关40的转换与辅助触头30的分离之间的同步的需要。该计时也可在该时间窗口外执行，从而进一步简化了对分离过程的控制。通过周期性计时的方式，可将辅助触头30上的电压降进行周期性地减小或消除，从而在电弧形成过程中可靠地阻止或消灭电弧。在该实施例中，使用齐纳二极管作为电压限制元件45。运行脉冲发生器70的电力可至少部分地来自辅助触头30上的电压降。为了该目的，可将脉冲发生器70连接到辅助触头30和相应的反向触头50。选择性地或额外地，在该应用中，可通过与逆变器90连接的PV发电机100或电网来给脉冲发生器70供电。
[0022]插头连接器10可集成在逆变器90的外壳80中，并可用于将PV发电机100的一个端子(例如，负极端)连接到逆变器90。其它端子可直接与逆变器90连接。
[0023]在图5中所示的一个优选的实施例中，将主触头20和辅助触头30构造为分离的插头外壳，并包含用于主触头20的公插头和用于辅助触头30的母插座。在主触头20上固定一个安全元件110，该安全元件110被构造为只要主触头20仍然处于适当位置上就防止辅助触头30分离。出于该目的，构造为环状构件的安全元件110覆盖了辅助触头外壳并且阻碍其分离，除非主触头20被分离。反向触头50、60都固定在逆变器外壳80上，因此相对于彼此具有固定的定向。选择性地，主触头20和辅助触头30也可包含于一个单独的外壳中，从而获得固定的定向。
[0024]参考编号
[0025]10 插头连接器
[0026]20 主触头
[0027]30 辅助触头
[0028]40 半导体开关
[0029]50 反向触头
[0030]60 反向触头
[0031]70 脉冲发生器
[0032]80 外壳
[0033]90 逆变器
[0034]100 PV 发电机
[0035]110 安全元件
[0036]120 PV 设备
【权利要求】
1.一种插头连接器(10)，其包括主触头(20)、辅助触头(30)和相应的反向触头(50、60)，其特征在于， -主触头(20 )与辅助触头(30 )并联连接，并且被构造为在拔出过程中在辅助触头(30 )从相应的反向触头(50)分离前从相应的反向触头(60)分离，以及 -半导体开关(40)与辅助触头(30)串联连接，并且被构造为至少在拔出过程中被进行周期性地计时，从而至少部分地抑制触头上的电弧。
2.如权利要求1所述的插头连接器(10)，其特征在于，半导体开关(40)与脉冲发生器(70)连接。
3.如权利要求2所述的插头连接器(10)，其特征在于，半导体开关(40)被构造为在不依赖于主触头(20 )和辅助触头(30 )与相应反向触头(50、60 )是否电连接的情况下被计时。
4.如权利要求1所述的插头连接器(10)，其特征在于，电压限制元件(45)与半导体开关(40)并联连接。
5.如权利要求4所述的插头连接器(10)，其特征在于，电压限制元件(45)是电阻器或齐纳二极管。
6.如权利要求1所述的插头连接器(10)，其特征在于，主触头(20)和辅助触头(30)包含于一个单独的插头外壳中或者两个分离的插头外壳中，而半导体开关(40)包含于反向触头外壳中。
7.如权利要求6所述的插头连接器(10)，其特征在于，主触头(20)和辅助触头(30)包含于两个分离的插头外壳中，主触头(20)的插头外壳还包含安全元件(110)，该安全元件(110)覆盖辅助触头(30)的插头外壳，从而确定触头分离的顺序。
8.如权利要求7所述的插头连接器(10)，其特征在于，安全元件(110)是环状构件。
9.如权利要求1所述的插头连接器(10)，其特征在于，主触头(20)和辅助触头(30)布置为相对于彼此具有固定的定向，其中，主触头(20)比辅助触头(30)短。
10.如权利要求1所述的插头连接器(10)，其特征在于，主触头(20)被构造为公插头，而辅助触头(30)被构造为母插座。
11.一种光电逆变器，其包括权利要求1至10中任意一项所述的插头连接器(10)。
12.—种光电设备,其包括光电发电机(100)和逆变器(90),其特征在于,该光电设备包括权利要求1至10中任意一项所述的插头连接器(10)，该插头连接器(10)将光电发电机(100)与逆变器(90)进行连接。
【文档编号】H01R13/02GK203521787SQ201320558214
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年9月9日 优先权日:2013年9月9日
【发明者】约阿希姆·拉斯钦斯基 申请人:艾思玛太阳能技术股份公司