高压电隔离装置与方法与流程

本公开涉及电子电力技术领域，具体而言，涉及一种高压电隔离装置与方法。

背景技术：

在进行设备维护时，为避免不期望的设备启动或者危险能量对维护人员造成伤害,危险能量的隔离和上锁挂牌(loto)是保障人员和设备安全工作的重要手段。

采用断路器等隔离元件可隔离危险能量，但其体积较大且成本较高。即使随着发展，隔离元件的尺寸有所减小，但仍无法满足工业环境对设备小型化提出的越来越高的要求。并且隔离元件远距离操作的不便性也限制了loto方案的发展。

在大功率电力变换系统和储能系统中，在同一个系统中常存在多路危险能量源，例如多个蓄电池串通过直流变换模块并联在一起，每一电路回路均存在较高的电压。因此，当需要实现高压电隔离和上锁挂牌时，需要较多的开关元件和上锁挂牌元件，以断开并隔离所有电路，这使得系统的复杂性、成本以及管理难度大大提高。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现要素：

本公开的目的在于提供一种高压电隔离装置与方法，用于至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或多个问题。

根据本公开的一个方面，提供一种高压电隔离装置，包括至少一功率模块以及一壳体，每一所述功率模块后面板上设置有第一连接部，前面板上设置有第一锁扣件；所述壳体包括至少一模块插槽，每一所述模块插槽用于容置每一所述功率模块，每一所述模块插槽的后端设置有第二连接部，前端设置有第二锁扣件；其中，在第一状态，所述第一连接部与所述第二连接部配合连接，所述第一锁扣件与所述第二锁扣件远离；在第二状态，所述第一连接部与所述第二连接部断开，所述第一锁扣件与所述第二锁扣件配合，并通过一挂锁连接在一起。

在本公开的一种示例性实施例中，每一所述功率模块的前面板上设置有一滑动槽，所述第一锁扣件沿所述滑动槽上下滑动实现与所述第二锁扣件的配合或远离。

在本公开的一种示例性实施例中，每一所述第一锁扣件上设置有一伸出部，所述伸出部穿出所述滑动槽至所述功率模块的前面板外侧，通过控制所述伸出部沿所述滑动槽上下滑动，实现所述第一锁扣件与所述第二锁扣件的配合或远离。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第一锁扣件上设置有第一锁孔，所述第二锁扣件上设置有第二锁孔，所述挂锁穿过所述第一锁孔和所述第二锁孔以实现所述第一锁扣件与所述第二锁扣件的连接。

在本公开的一种示例性实施例中，每一所述功率模块的前面板设置有止锁部件，通过所述止锁部件与所述壳体配合以固定所述功率模块。

在本公开的一种示例性实施例中，每一所述功率模块的前面板上设置有状态标志，在所述第一状态，所述状态标志指示第一标志；在所述第二状态，所述状态标志指示第二标志。

在本公开的一种示例性实施例中，每一所述功率模块的前面板上均设置有把手，用于控制所述功率模块在所述模块插槽内移动。

在本公开的一种示例性实施例中，所述把手设置在每一所述功率模块前面板的中间部位。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第一连接部为连接端子公头，所述第二连接部为连接端子母头。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第一连接部与所述第二连接部间具有浮动量，以实现所述第一连接部与所述第二连接部可靠对接。

在本公开的一种示例性实施例中，在所述第二状态，所述第一连接部与所述第二连接部之间的距离大于安规距离。

在本公开的一种示例性实施例中，每一所述模块插槽内设置有导向部件，所述功率模块沿所述导向部件移动。

在本公开的一种示例性实施例中，所述导向部件为滑轨。

在本公开的一种示例性实施例中，在所述第二状态，在配合的所述第一锁扣件与所述第二锁扣件上设置有一警示牌，与所述挂锁配合实现上锁挂牌。

根据本公开的另一个方面，提供一种高压电隔离方法，包括提供至少一功率模块，每一所述功率模块后面板上设置有第一连接部，前面板上设置有第一锁扣件；以及提供一壳体，所述壳体包括至少一模块插槽，每一所述模块插槽用于容置每一所述功率模块，每一所述模块插槽的后端设置有第二连接部，前端设置有第二锁扣件；其中，在第一状态，将所述第一连接部与所述第二连接部配合连接，使所述第一锁扣件与所述第二锁扣件远离；在第二状态，将所述第一连接部与所述第二连接部断开，使所述第一锁扣件与所述第二锁扣件配合，并通过一挂锁连接在一起。

在本公开的一种示例性实施例中，所述高压电隔离方法还包括在所述第一状态，解开并摘下所述挂锁，使所述第一锁扣件与所述第二锁扣件远离；以及将所述功率模块推入所述模块插槽内，使所述第一连接部与所述第二连接部配合连接。

在本公开的一种示例性实施例中，所述高压电隔离方法还包括在所述第二状态，将所述功率模块拉出所述模块插槽，使所述功率模块前面板突出于所述模块插槽，以断开所述第一连接部与所述第二连接部；以及将所述第一锁扣件与所述第二锁扣件配合，挂上并锁定所述挂锁。

在本公开的一种示例性实施例中，所述高压电隔离方法还包括控制所述第一锁扣件沿设置在所述功率模块前面板上的滑动槽上下滑动，使所述第一锁扣件与所述第二锁扣件配合或远离。

在本公开的一种示例性实施例中，所述高压电隔离方法还包括控制设置在所述第一锁扣件上并穿出所述滑动槽至所述功率模块前面板外侧的一伸出部沿所述滑动槽上下滑动，使所述第一锁扣件与所述第二锁扣件配合或远离。

在本公开的一种示例性实施例中，所述高压电隔离方法还包括将所述挂锁穿过设置在所述第一锁扣件上的第一锁孔和设置在所述第二锁扣件上的第二锁孔，以实现所述第一锁扣件与所述第二锁扣件的连接。

在本公开的一种示例性实施例中，所述高压电隔离方法还包括将设置于所述功率模块前面板上的止锁部件与所述壳体配合，实现所述功率模块的固定。

在本公开的一种示例性实施例中，所述高压电隔离方法还包括在每一所述功率模块的前面板上设置状态标志，在所述第一状态时，使所述状态标志指示第一标志；在所述第二状态时，使所述状态标志指示第二标志。

在本公开的一种示例性实施例中，所述高压电隔离方法还包括通过拉或推设置在所述功率模块前面板上的把手，实现所述功率模块在所述模块插槽内的移动。

在本公开的一种示例性实施例中，所述高压电隔离方法还包括将所述第一连接部设置为连接端子公头，所述第二连接部设置为连接端子母头，通过控制所述连接端子公头的插入或拔出实现所述第一连接部与所述第二连接部的连接或断开。

在本公开的一种示例性实施例中，所述高压电隔离方法还包括将所述功率模块沿设置在所述模块插槽内的导向部件移动，实现所述功率模块在所述模块插槽内的移动。

在本公开的一种示例性实施例中，所述高压电隔离方法还包括在所述第二状态，在配合的所述第一锁扣件与所述第二锁扣件上设置一警示牌，与所述挂锁配合实现上锁挂牌。

本公开实施例通过将功率模块作为隔离元件，并通过隔离元件上快速接插件的通断完成电气回路的连接与分断隔离，无需额外的电气隔离设备即可实现安全快速的高压电隔离，机械结构简单，装置体积小，成本低；此外，由于操作开关与状态标志均设置在功率模块前面板上，可操作性强；同时，通过设置loto结构固定隔离后的功率模块与壳体，并设置醒目的警示牌，以确保操作人员的安全。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为根据本公开实施例的高压电隔离装置的电力原理图；

图2为根据本公开实施例的高压电隔离装置的示意图；

图3a为根据本公开实施例的高压电隔离装置在第一状态时功率模块的前面板示意图；

图3b为根据本公开实施例的高压电隔离装置在第一状态时的示意图；

图4a为根据本公开实施例的高压电隔离装置在第二状态时功率模块的前面板示意图；

图4b为根据本公开实施例的高压电隔离装置在第二状态时的示意图；

图5a为根据本公开实施例的功率模块的前端示意图；

图5b为根据本公开实施例的功率模块的后端示意图；

图6a为根据本公开实施例的壳体的前端示意图；

图6b为根据本公开实施例的壳体的后端示意图。

附图标记说明：

1—高压电隔离装置；

11—功率模块；

110—功率电路；

111—前面板；

112—第一连接部；

113—第一锁扣件；

1131—伸出部；

1132—第一锁孔；

114—滑动槽；

115—止锁部件；

116—状态标志；

117—把手；

12—壳体；

121—模块插槽；

122—第二连接部；

123—第二锁扣件；

1232—第二锁孔；

124—导向部件。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知技术方案以避免喧宾夺主而使得本公开的各方面变得模糊。

此外，附图仅为本公开的示意性图解，图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。

下面结合附图对本公开示例实施方式进行详细说明。

图1示出根据本公开实施例的高压电隔离装置的电力原理图。参考图1，功率电路110设置于高压电源a与蓄电池b之间，实现电源a与蓄电池b之间的能量转换。当需要高压电隔离时，将功率电路110整体作为一个隔离元件从电路中移出，则电源回路被分割为三个部分，即电源部分a、功率电路110(隔离元件部分)以及蓄电池部分c，从而隔离危险能量，以进行设备维护等；当需要高压电连接时，将功率电路110重新接入电路，电气回路接通，系统正常工作。如此，无需额外的电气隔离设备即可实现安全快速的高压电隔离，机械结构简单，装置体积小且成本低。

应当知道，这里电源a、功率电路110以及蓄电池b的电路拓扑仅是一种示例性实施例，本公开并不以此为限。在任何其它需高压电隔离的应用中，只要将电气回路中的一部分电路整体作为隔离元件，将电气回路分割为输入部分、隔离元件部分以及输出部分，即可实现危险能量的隔离。

图2示出根据本公开实施例的高压电隔离装置的示意图；图3a示出根据本公开实施例的高压电隔离装置在第一状态时功率模块的前面板示意图；图3b示出根据本公开实施例的高压电隔离装置在第一状态时的示意图；图4a示出根据本公开实施例的高压电隔离装置在第二状态时功率模块的前面板示意图；图4b示出根据本公开实施例的高压电隔离装置在第二状态时的示意图。

参考图2-4b，高压电隔离装置1包括至少一功率模块11以及一壳体12，壳体12包括至少一模块插槽121，每一模块插槽121用于容置每一功率模块11。其中，功率模块11内部可以包括一个或多个功率电路，或者包括一个或多个电气回路中的一部分，这里不对功率模块内部所包含电路的种类和数量做限制。此外，这里不对功率模块11以及模块插槽121的数量做限制，可以为一个或多个。

每一功率模块11后面板上设置有第一连接部112，前面板111上设置有第一锁扣件113，其中，第一连接部112连接功率模块11中电路的输入以及输出。每一模块插槽121的后端设置有第二连接部122，前端设置有第二锁扣件123，其中，第二连接部122连接电气回路的输入以及输出。如图3a-3b所示，在第一状态，即可以为高压电连接状态，第一连接部112与第二连接部122配合连接，第一锁扣件113与第二锁扣件123远离，电气回路接通，系统正常运行；如图4a-4b所示，在第二状态，即可以为高压电断开隔离状态，第一连接部112与第二连接部122断开脱离，第一锁扣件113与第二锁扣件123配合，并通过一挂锁2连接在一起，实现危险能量的隔离，系统处于维护状态。

值得说明的是，这里的第一连接部112与第二连接部122可以为相互配合的接插件。将功率模块11整体作为一个隔离元件，通过第一连接部112与第二连接部122的快速接入或断开实现电气回路的连接或分断隔离。此外，这里不对挂锁2的形式做限定，只要其能实现第一锁扣件113与第二锁扣件123的连接限位。

在一些实施例中，如图3a-4b所示，功率模块11的前面板111上设置有一滑动槽114，第一锁扣件113沿滑动槽114上下滑动实现与第二锁扣件123的配合或远离。

在一些实施例中，可以在第一锁扣件113上设置一伸出部1131，伸出部1131穿出滑动槽114至功率模块11前面板111的外侧，通过控制伸出部1131沿滑动槽114上下滑动，实现第一锁扣件113与第二锁扣件123的配合或远离。

在一些实施例中，第一锁扣件113上设置有第一锁孔1132，第二锁扣件123上设置有第二锁孔1232，挂锁2穿过第一锁孔1132和第二锁孔1232以实现第一锁扣件113与第二锁扣件123的连接。

在一些实施例中，可在功率模块11的前面板111上设置止锁部件115，在功率模块11从模块插槽121拉出后，通过止锁部件115与壳体12配合以固定功率模块11，防止功率模块11滑动。止锁部件115可以为卡销结构，可实现快速固定。

在一些实施例中，功率模块11的前面板111上还可以设置有状态标志116，在第一状态，状态标志116指示第一标志“unlock”；在第二状态，状态标志116指示第二标志“locked”。应当知道，本公开中第一标志与第二标志不限于采用文字“unlock”与“locked”表示，还可以采用其它文字、图案或灯光等，只要能将两状态指示区分开即可。

在一些实施例中，为了使功率模块11在模块插槽121内移动，功率模块11的前面板111上还可以设置有把手117，通过把手117将功率模块11拉出或推入模块插槽121。

在一些实施例中，为使功率模块11快速且稳定的拉出或推入模块插槽121，可以将把手116设置于每一功率模块11前面板111的中间部位，以尽量节省拉力或推力。

图5a示出根据本公开实施例的功率模块的前端示意图；图5b示出根据本公开实施例的功率模块的后端示意图；图6a示出根据本公开实施例的壳体的前端示意图；图6b示出根据本公开实施例的壳体的后端示意图。

参考图5a-图6b，在一些实施例中，配合连接的第一连接部112可以为连接端子公头，第二连接部122可以为连接端子母头，这样，相当于连接端子母头固定，通过连接端子公头插入或拔出实现电路的连接或断开，更加安全可靠。在其它一些实施例中，第一连接部112也可以为连接端子母头，第二连接部122可以为连接端子公头，本领域技术人员可以根据实际情况自行设置连接端子的种类，本公开对此不作特殊限定。

在一些实施例中，为实现第一连接部112与第二连接部122可靠对接，第一连接部112和第二连接部122可以具有浮动量。

在一些实施例中，如图4b所示，为保障有效的高压电隔离，在第二状态，第一连接部112与第二连接部122之间的距离d大于安规距离。

在一些实施例中，如图6a所示，模块插槽121内可以设置有导向部件124，以方便功率模块11沿导向部件124在模块插槽121内移动。导向部件124例如可以为滑轨等。

在一些实施例中，如图4a-图4b所示，在第二状态，可以在配合的第一锁扣件113与第二锁扣件123上设置警示牌3，与挂锁2配合实现上锁挂牌。不仅可以避免不必要的设备启动，还可以警示相关人员，避免危险的发生。

本公开实施例的功率模块一端安装有快速接插件的公端，电源的输入端、输出端均连接到快速接插件的母端。通过对快速接插件的插拔可以迅速完成电气回路的导通和分断隔离。例如，系统处于运行状态时，可以使公母接插件连接；系统处于维护状态时，可以使公母接插件断开，

快速实现高压电隔离。同时，配置loto结构(图3b所示的第一锁扣件113与第二锁扣件123)与挂锁，可以固定功率模块，在挂锁旁边配置警示挂牌，可以确保维护人员的工作安全。

本公开实施例通过将高压电功率模块封装为隔离元件，并使用隔离元件上的快速接插件的通断完成电气回路的连接与分断隔离，无需额外的电气隔离设备即可实现安全快速的高压电隔离，机械结构简单，装置体积小，成本低，且由于操作开关与运行状态均在模块前面板上，可操作性强。同时，通过设置loto结构固定隔离后的功率模块与壳体，并设置醒目的警示牌，可以确保操作人员的安全操作。

对应于上述高压电隔离装置实施例，本公开还提供一种高压电隔离方法。

在一些实施例中，参考图2-图4b，提供一种高压电隔离方法，包括提供至少一功率模块11，每一功率模块11后面板上设置有第一连接部112，前面板111上设置有第一锁扣件113；以及提供一壳体12，壳体12包括至少一模块插槽121，每一模块插槽121用于容置每一功率模块11，每一模块插槽121的后端设置有第二连接部122，前端设置有第二锁扣件123；其中，在第一状态，即可以为高压电连接状态，将第一连接部112与第二连接部122配合连接，使第一锁扣件113与第二锁扣件123远离，电气回路接通，系统正常运行；在第二状态，即可以为高压电断开隔离状态，将第一连接部112与第二连接部122断开，使第一锁扣件113与第二锁扣件123配合，并通过一挂锁2连接在一起，实现危险能量的隔离，便于系统维护。

在一些实施例中，当高压电隔离装置1处于高压电隔离状态且需要高压电连接时，可通过解开并摘下挂锁2，使第一锁扣件113与第二锁扣件123远离；再将功率模块11推入模块插槽121内，使第一连接部112与第二连接部122配合连接，使其处于第一状态。

在一些实施例中，当高压电隔离装置1处于高压电连接状态且需要高压电隔离时，可通过将功率模块11拉出模块插槽121，使功率模块11前面板111突出于模块插槽121，以断开第一连接部112与第二连接部122；再将第一锁扣件113与第二锁扣件123配合，挂上并锁定挂锁2，使其处于第二状态。

在一些实施例中，可在功率模块11前面板111上设置滑动槽114，通过控制第一锁扣件113沿滑动槽114上下滑动，使第一锁扣件113与第二锁扣件123配合或远离。

在一些实施例中，可在第一锁扣件113上设置一伸出部1131，使其穿出滑动槽114至功率模块11前面板111外侧，通过控制伸出部1131沿滑动槽114上下滑动，使第一锁扣件113与第二锁扣件123配合或远离。具体而言，控制伸出部1131沿滑动槽114向上滑动，带动第一锁扣件113与第二锁扣件123靠近并配合，再挂上挂锁2，实现锁定；解开挂锁2，控制伸出部1131沿滑动槽114向下滑动，带动第一锁扣件113与第二锁扣件123远离，实现解锁。

在一些实施例中，为方便设置挂锁，可在第一锁扣件113上设置第一锁孔1132，在第二锁扣件123上设置第二锁孔1232，通过将挂锁2穿过第一锁孔1132以及第二锁孔1232，使第一锁扣件113与第二锁扣件123连接在一起。

在一些实施例中，可在功率模块11前面板111上设置止锁部件115，将功率模块11拉出模块插槽121后，将止锁部件115与壳体12配合，以实现功率模块11的固定。

在一些实施例中，为显示系统工作状态，可在每一功率模块11的前面板111上设置状态标志116，在所述第一状态时，使所述状态标志116指示第一标志；在所述第二状态时，使所述状态标志116指示第二标志。

在一些实施例中，为方便拉出或推入功率模块11，可在功率模块11前面板111上设置把手117，通过拉或推把手117实现功率模块11在模块插槽121内的移动。

在一些实施例中，为实现功率模块11与模块插槽121之间的快速可靠连接或断开，可将第一连接部112设置为连接端子公头，第二连接部122设置为连接端子母头，通过控制连接端子公头插入或拔出连接端子母头，实现第一连接部112与第二连接部122的连接或断开。

在一些实施例中，如图6a所示，可在模块插槽121内设置导向部件124，功率模块11沿导向部件124实现在模块插槽121内的移动，更加方便、稳定且省力。

在一些实施例中，如图4a图-4b所示，在第二状态，即高压电隔离状态，在配合的第一锁扣件113与第二锁扣件123上设置一警示牌3，与挂锁2配合实现上锁挂牌。

本公开实施例通过将高压电功率模块封装为隔离元件，并通过隔离元件上的快速接插件的插拔完成电气回路的连接与分断隔离，无需额外的电气隔离设备即可实现安全快速的高压电隔离，机械结构简单，装置体积小，成本低；此外，由于操作开关与运行状态均在模块前面板上，可操作性强；同时，通过设置loto结构固定隔离后的功率模块与壳体，并设置醒目的警示牌，可以确保操作人员的安全操作。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和构思由权利要求指出。