ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ, ИМЕЮЩИЕ ЭЛЕКТРОННЫЕ МОДУЛИ ПИТАНИЯ, И СПОСОБЫ ИХ ЗАМЕНЫ
POWER SOURCES, HAVING ELECTRONIC POWER SUPPLY MODULES, AND METHODS OF THEIR REPLACEMENT

Область техники
[0001] Настоящее изобретение в целом относится к источникам питания, а более конкретно к источникам питания, имеющим один или более электронных модулей питания.
Предшествующий уровень техники
[0002] Источники питания могут быть сконструированы с одним или более электронными модулями питания, которые обеспечивают выходное напряжение источника питания. Каждый электронный модуль питания может иметь несколько соединений питания, сконфигурированных для электрического соединения, например, с трансформатором, другим электронным модулем питания и/или с внешней нагрузкой источника питания. Нагрузка может быть, например, двигателем переменного тока (АС). Если один или более электронных модулей питания выходят из строя, некоторые источники питания могут продолжать работать при пониженном напряжении. Однако замена вышедшего из строя электронного модуля питания обычно требует выключения источника питания, чтобы избежать возможного риска травмы или смерти от случайного контакта с соединением питания под напряжением. Выключение источника питания может быть очень разрушительным и/или дорогостоящим во многих промышленных применениях. Соответственно, существует потребность обеспечить источник питания, который может продолжать работать, в то время как электронные модули питания безопасным образом заменяются.
Сущность изобретения
[0003] Согласно одному аспекту предложен улучшенный источник питания. Источник питания включает в себя отсек, сконфигурированный для размещения в нем электронных модулей питания, причем отсек включает в себя множество стенок, полностью окружающих отсек, причем каждая из множества стенок имеет электрически заземленную или изолированную внутреннюю поверхность, и одна из множества стенок содержит электрически заземленную или изолированную дверцу, обеспечивающую доступ  внутрь отсека, множество стационарных электрических разъемов, изолированный затвор, имеющий первое положение, сконфигурированное для запрета электрического контакта с множеством стационарных электрических разъемов, и второе положение, сконфигурированное для обеспечения возможности электрического контакта с множеством стационарных электрических разъемов, и реечный механизм, сконфигурированный для перемещения электронного модуля питания в электрический контакт и/или из электрического контакта со стационарными электрическими разъемами.
[0004] Согласно другому аспекту предложен второй усовершенствованный источник питания. Источник питания включает в себя трансформатор, множество электронных модулей питания, каждый из которых электрически соединен с трансформатором и каждый из которых сконфигурирован, чтобы обеспечивать выходное напряжение, и множество отсеков, каждый из которых вмещает соответствующий один из множества электронных модулей питания и каждый из которых содержит: множество стационарных электрических разъемов, электрически соединенных с соответствующим одним из множества электронных модулей питания, и затвор, имеющий первое положение, запрещающее электрический контакт с множеством стационарных электрических разъемов, и второе положение, обеспечивающее возможность электрического контакта с множеством стационарных электрических разъемов, причем по меньшей мере один из множества электронных модулей питания сконфигурирован для отвода и электрического отсоединения от соответствующего одного из множества стационарных электрических разъемов, в то время как по меньшей мере один другой из множества электронных модулей питания обеспечивает выходное напряжение, и затвор сконфигурирован для перемещения в первое положение в ответ на отведение по меньшей мере одного из множества электронных модулей питания и электрическое отсоединение от соответствующего одного из множества стационарных электрических разъемов.
[0005] Согласно еще одному аспекту предложен способ замены электронного модуля питания в источнике питания. Способ включает в себя подачу питания на источник питания для вывода напряжения, перемещение первого электронного модуля питания, чтобы электрически отсоединять первый электронный модуль питания от множества стационарных электрических разъемов, в то время как источник питания выводит напряжение, открывание дверцы в отсеке, вмещающем первый электронный модуль питания, чтобы удалить первый электронный модуль питания из отсека, в то время как источник питания выводит напряжение, закрывание дверцы после того, как второй электронный модуль питания был помещен в отсек, в то время как источник питания выводит напряжение, и перемещение второго электронного модуля питания, чтобы электрически соединять второй электронный модуль питания с множеством стационарных электрических разъемов, в то время как источник питания выводит напряжение.
[0006] Другие аспекты, признаки и преимущества настоящего изобретения могут быть очевидными из следующего подробного описания, в котором ряд примерных вариантов осуществления и реализаций описаны и проиллюстрированы, в том числе наилучший режим, предполагаемый для осуществления изобретения. Изобретение также может быть воплощено в других и различных вариантах осуществления, и его некоторые детали могут быть модифицированы в разных отношениях без отклонения от объема настоящего изобретения. Соответственно, чертежи и описание должны рассматриваться как пояснительные по характеру, а не как ограничивающие. Чертежи не обязательно выполнены в масштабе. Изобретение охватывает все модификации, эквиваленты и альтернативы, попадающие в объем настоящего изобретения.
Краткое описание чертежей
[0007] Фиг. 1 иллюстрирует блок-схему источника питания, имеющего электронные модули питания в соответствии с предшествующим уровнем техники.
[0008] Фиг. 2 иллюстрирует блок-схему части источника питания, имеющего схемы шунтирования для электронных модулей питания в соответствии с предшествующим уровнем техники.
[0009] Фиг. 3А, 3В и 3С иллюстрируют виды сверху, сбоку и сзади соответственно электронного модуля питания, сконфигурированного в соответствии с вариантами осуществления.
[0010] Фиг. 4 показывает вид сбоку в поперечном сечении отсека источника питания, сконфигурированного, чтобы вмещать один электронный модуль питания в соответствии с вариантами осуществления.
[0011] Фиг. 5 иллюстрирует вид в перспективе множества отсеков источника питания в соответствии с вариантами осуществления.
[0012] Фиг. 6 иллюстрирует вид сбоку в поперечном сечении отсека и электронного модуля питания источника питания в отсоединенном режиме в соответствии с вариантами осуществления.
[0013] Фиг. 7 иллюстрирует вид сбоку в поперечном сечении отсека и альтернативного электронного модуля питания источника питания в отсоединенном режиме в соответствии с вариантами осуществления.
[0014] Фиг. 8 иллюстрирует вид сбоку в поперечном сечении отсека и электронного модуля питания источника питания в режиме перед соединением/после отсоединения в соответствии с вариантами осуществления.
[0015] Фиг. 9 иллюстрирует  вид сбоку в поперечном сечении отсека и электронного модуля питания источника питания в соединенном режиме в соответствии с вариантами осуществления.
[0016] Фиг. 10 иллюстрирует блок-схему последовательности операций способа замены электронного модуля питания источника питания в соответствии с вариантами осуществления.
Подробное описание
[0017] Далее представлено подробное описание примерных вариантов осуществления настоящего раскрытия, которые проиллюстрированы на прилагаемых чертежах. Везде, где возможно, одни и те же ссылочные позиции будут использоваться на всех чертежах для обозначения одинаковых или подобных частей.
[0018] Вышеуказанная проблема обеспечения источников питания, которые могут продолжать работать, в то время как один или более электронных модулей питания в источнике питания безопасно заменяются, может быть преодолена одним или более вариантами осуществления изобретения. В одном аспекте каждый электронный модуль питания может быть заключен в свой собственный отсек. Отсек может иметь электрически заземленные и/или изолированные внутренние поверхности и множество стационарных электрических разъединителей. Стационарные электрические разъединители могут включать в себя множество соединений питания, в том числе, например, выходы из трансформатора источника питания и/или входы в другие электронные модули питания и/или внешнюю нагрузку, приводимую в действие источником питания. Электронный модуль питания, соединенный со стационарными электрическими разъемами, может быть перемещен внутри отсека от стационарных электрических разъемов, чтобы электрически отсоединяться от них, в то время как источник питания может продолжать работать. Затвор может запрещать контакт со стационарными электрическими разъемами в ответ на отсоединение электронного модуля питания от стационарных электрических разъемов. Дверца в отсек может быть затем открыта для удаления электронного модуля питания из отсека, в то время как источник питания может продолжать работать. После помещения нового электронного модуля питания в отсек дверца может быть закрыта, затвор может быть отведен, чтобы обеспечить возможность контакта со стационарными электрическими разъемами, и новый электронный модуль питания может быть перемещен в пределах отсека к стационарным электрическим разъемам, чтобы электрически соединиться с ними, в то время как источник питания может продолжать работать. Источник питания, таким образом, может быть возвращен в полностью рабочий режим без необходимости отключения источника питания, когда один или более электронных модулей питания заменяются. Эта функциональная возможность может упоминаться как "горячая замена". В других аспекта, предложены способы замены электронного модуля питания в источнике питания, как будет объяснено более подробно ниже со ссылкой на фиг. 1 -10.
[0019] Фиг. 1 иллюстрирует пример известного источника 100 питания. Входной источник 102 питания (например, трехфазный АС вход) может быть соединен с источником 100 питания. В некоторых вариантах осуществления источник 100 питания может быть источником питания среднего напряжения, в котором входной источник 102 питания может обеспечивать, например, от около 277 вольт АС до 14000 вольт АС. Источник 100 питания может обеспечивать напряжение переменной частоты и может быть соединен с нагрузкой 104, которая может быть двигателем, например, трехфазным АС двигателем. В качестве альтернативы, источник 100 питания может быть другим подходящим типом источника питания, обеспечивающим другие напряжения, и/или может быть соединен с другими подходящими источниками входной мощности и/или другими подходящими нагрузками.
[0020] Источник 100 питания может включать в себя трансформатор 106, который может понижать входное напряжение. Трансформатор 106 может включать в себя первичную обмотку 108 и множество вторичных обмоток 110. Первичная обмотка может быть, например, сконфигурирована как схема соединения звездой (как показано) или схема ячеистой конфигурации. Вторичные обмотки 110 могут в некоторых вариантах осуществления быть сконфигурированы как ячеистая схема (как показано), что может включать в себя некоторые схемы, сконфигурированные треугольником, и/или некоторые схемы, сконфигурированные как расширенный треугольник. В других вариантах осуществления вторичные обмотки 110 могут быть сконфигурированы звездообразно, что может включать в себя некоторые звездообразно сконфигурированные схемы и/или некоторые зигзагообразно сконфигурированные схемы. Вторичные обмотки 110 могут выводить трехфазную мощность или однофазную мощность. Трансформатор 106 альтернативно может иметь другие соответственно сконфигурированные схемы.
[0021] Источник 100 питания может также включать в себя множество электронных модулей 112 питания, которые могут быть идентичны друг другу. Каждая вторичная обмотка 110 может питать соответствующий электронный модуль 112 питания. В некоторых вариантах осуществления электронный модуль 112 питания может быть приводом переменной частоты, который может использовать широтно-импульсную модуляцию (PWM). В некоторых вариантах осуществления электронный модуль 112 питания может включать в себя входной AC-DC-выпрямитель, сглаживающий фильтр и выходной DC-AC-преобразователь. В одном или более вариантах осуществления электронные модули 112 питания могут быть сконфигурированы в трех группах, где выходы каждого электронного модуля 112 питания в каждой группе соединены последовательно, чтобы генерировать напряжение для одной фазы (например, A, B или C) мощности в нагрузку 104. Например, как показано на фиг. 1, источник 100 питания может включать в себя 12 электронных модулей питания, сконфигурированных в трех группах по четыре последовательно соединенных модуля. В других вариантах осуществления источник 100 питания может включать в себя, например, 24 электронных модуля питания, сконфигурированных в три группы по восемь последовательно соединенных модулей. Источник 100 питания может иметь другие подходящие числа электронных модулей питания, которые для многофазной мощности могут быть в кратном количестве выходных фаз. Выходное напряжение, обеспечиваемое каждым электронным модулем 112 питания в последовательно связанной группе, может суммироваться с выходным напряжением других электронных модулей питания этой группы, чтобы обеспечить выходное напряжение, которое может быть выше, чем входное напряжение, полученное от источника 100 питания. В некоторых вариантах осуществления множество электронных модулей 112 питания могут обеспечивать выходные напряжения источника питания от 2300 вольт АС до 14000 вольт АС. В качестве альтернативы, множество электронных модулей 112 питания могут иметь другие подходящие конфигурации и могут обеспечивать другие подходящие выходные напряжения и/или диапазоны выходных напряжений.
[0022] Пример источника 100 питания и схемы для электронных модулей 112 питания может быть описан в патенте США № 5625545, который включен в данное описание посредством ссылки.
[0023] Источник 100 питания может иметь то преимущество, что если один или более электронных модулей 112 выходят из строя, то неисправные электронные модули 112 могут быть электрически шунтированы таким образом, что источник 100 питания может продолжать работать, хотя при пониженной емкости, как описано далее в связи с фиг. 2.
[0024] На фиг. 2 показана часть известного источника 200 питания, который имеет возможность электрического шунтирования одного или более электронных модулей питания. Источник 200 питания может иметь множество электронных модулей питания, из которых показаны только два соединенных последовательно электронных модуля 212-A2 и 212-А3 питания. Вторичные обмотки 210-A2 и 210-А3 могут обеспечивать трехфазную мощность на электронные модули 212-A2 и 212-А3 питания соответственно. Электронный модуль 212-A2 питания может быть связан с переключателем 214-A2 шунтирования, и электронный модуль 212-A3 питания может быть связан с переключателем 214-A3 шунтирования. (Для целей иллюстрации переключатель 214-А2 шунтирования показан в режиме шунтирования, в то время как переключатель 214-А3 шунтирования показан в нормальном рабочем режиме.) Переключатель 214-A2 шунтирования может включать в себя переключатель 216-A2, и переключатель 214-A3 шунтирования может включать в себя переключатель 216-A3. Переключатели 216-A2 и 216-A3 могут управляться, каждый, соответствующим соленоидом 218. Электронный модуль 212-A2 питания может принимать выходное напряжение от электронного модуля 212-A1 питания (не показан) на входном выводе 213-A2 через переключатель 214-A2 шунтирования. Электронный модуль 212-A2 питания может выводить напряжение, которое может аддитивно включать в себя напряжение, принятое от электронного модуля 212-A1 питания, на выходном выводе 215-A2. Аналогично электронный модуль 212-А3 питания может принять выходное напряжение от электронного модуля 212-A2 питания на входном выводе 213-А3 через переключатель 214-A3 шунтирования. Электронный модуль 212-А3 питания может выводить напряжение, которое может аддитивно включать в себя напряжение, принятое от электронного модуля 212-A2 питания, на выходном выводе 215-A3. Выходное напряжение от электронного модуля 212-A3 питания может быть подано через переключатель 214-A3 шунтирования на электронный модуль 214-A4 питания (не показан). Этот процесс может продолжаться для других последовательно соединенных электронных модулей питания этой группы.
[0025] Источник 200 питания может продолжать работать, если один или более электронных модулей питания отказывают (например, электронный модуль питания не выводит напряжение). Например, если электронный модуль 212-A2 питания вышел из строя, схемы управления в источнике 200 питания могут вызвать переключение переключателя 216-А2 в переключателе 214-A2 шунтирования для перехода в режим шунтирования, как показано на фиг. 2. Выходное напряжение от электронного модуля 212-A1 питания затем шунтировало бы неисправный электронный модуль 212-A2 питания и принималось бы вместо этого электронным модулем 212-A3 питания через переключатель 214-А3 шунтирования, в котором переключатель 216-А3 установлен в нормальный рабочий режим, как показано на фиг. 2. Поэтому источник 200 питания может продолжать работу, хотя и с уменьшенной емкостью (т.е. минус вклад напряжения от электронного модуля 212-A2 питания).
[0026] Пример источника 200 питания, имеющего схемы шунтирования и управления, способные шунтировать один или более неисправных электронных модулей питания, может быть описан в патенте США № 5986909, который включен в данное описание посредством ссылки.
[0027] Однако может потребоваться, чтобы источник 200 питания выключался для того, чтобы безопасно удалить и/или заменить электронный модуль питания. Как показано на фиг. 2, каждый электронный модуль питания может иметь множество питающих соединений. Например, электронный модуль 212-A2 питания может иметь четыре входных питающих соединения 211a, 211b, 211c и 213-A2 и одно выходное питающее соединение 215-A2. Электронные модули питания могут также иметь одно или более соединений управляющего сигнала (не показано). Эти соединения могут создаваться вручную и с помощью ручных инструментов (например, отвертки, плоскогубцев, гаечного ключа, кусачек и т.д.). Соответственно, существует возможный риск травмы или смерти, если контакт происходит с питающим соединением, находящимся под напряжением. Таким образом, источник 200 питания может быть отключен, чтобы обесточить питающие соединения для того, чтобы безопасно удалить и/или заменить электронный модуль питания.
[0028] Фиг. 3А-3С иллюстрируют электронный модуль 312 питания, который может быть безопасно удален и/или заменен, в то время как источник питания может продолжать работать в соответствии с одним или более вариантами осуществления. Электронный модуль 312 питания может иметь множество электрических разъемов, расположенных на задней поверхности 317. Электрические разъемы могут включать в себя как входные, так и выходные питающие соединения. Например, электронный модуль 312 питания может включать в себя электрические разъемы 311а, 311b, 311c, 313 и 315, из которых электрические разъемы 311а, 311b, 311c и 313 могут быть входными питающими соединениями, и электрический разъем 315 может быть выходным питающим соединением. Хотя показано пять питающих соединений, число питающих соединений в других вариантах осуществления может быть большим или меньшим, чем пять. Электрические разъемы 311а, 311b, 311c, 313 и 315 могут быть скользящими разъемами и могут соединяться без ручных инструментов и могут быть, например, разъемами с металлическими плоскими (ножевыми) контактами, как показано, рассчитанными в соответствии с величиной тока, который они должны проводить. В других вариантах осуществления электрические разъемы 311а, 311b, 311c, 313 и 315 могут иметь другие конфигурации разъемов, которые не требуют ручных инструментов для соединения, такие как, например, конфигурация штырь-гнездо и/или любая другая подходящая конфигурации разъемного типа. Электрические разъемы 311a, 311b, 311с, 313 и 315 могут быть соединителями охватываемого или охватывающего типа и могут быть выполнены из любого подходящего электропроводного материала. Электрические разъемы для сигналов управления (не показаны) могут в некоторых вариантах осуществления также быть расположены на задней поверхности 317, а также могут соединяться без ручных инструментов. Разъемы для сигналов управления могут иметь аналогичные или идентичные соединители, как разъемы питания, и/или могут использовать другие подходящие технологии сигнализации, такие как инфракрасная сигнализация.
[0029] Фиг. 4 иллюстрирует отсек 400 источника питания, который может быть сконфигурирован для вмещения одного электронного модуля питания в соответствии с одним или более вариантами осуществления. Отсек 400 может иметь прямоугольную форму, но, в качестве альтернативы, может иметь другие подходящие формы. Отсек 400 может включать в себя множество стенок, таких как, например, верхняя стенка 420, нижняя стенка 422, задняя стенка 424, пара боковых стенок 426 (из которых показана только одна) и передняя стенка 428, включающая в себя дверцу 430 (которая представлена на фиг. 4 пунктирной линией, чтобы указать, что дверца 430 открыта и, соответственно, обеспечивает доступ внутрь отсека 400). Каждая из стенок 420, 422, 424, 426 и 428 и дверца 430 и, в частности, внутренние поверхности 421, 423, 425, 427, 429 и 431 могут быть изготовлены из электрически заземленного металла и/или, в некоторых вариантах осуществления, таких как те, которые используются в низковольтных применениях, изготовлены из или покрыты соответствующим изоляционным материалом. Любой подходящий электрически заземленный металл, такой как, например, листовой металл 11-го размера, и/или любой подходящий изоляционный материал, такой как, например, подходящий пластик, могут быть использованы для конструирования отсека 400. Следует отметить, что в некоторых вариантах осуществления конструкция отсека 400 с изолированными материалами может только быть подходящей для низковольтных применений.
[0030] Отсек 400 может также включать в себя множество стационарных электрических разъемов 432, проходящих сквозь или связанных с задней стенкой 424. Стационарные электрические разъемы 432 могут быть сконфигурированы для приема и электрического соединения с некоторыми или всеми электрическими разъемами электронного модуля питания, такого как, например, электрические разъемы 311a, 311b, 311с, 313 и 315 электронного модуля 312 питания (как описано более подробно ниже со ссылкой на фиг. 6-10). В некоторых вариантах осуществления стационарные электрические разъемы 432 могут быть сконфигурированы, как показано на фиг. 4, чтобы принимать электрические разъемы с металлическими плоскими контактами. Стационарные электрические разъемы 432 и электрические разъемы электронного модуля 312 питания могут также иметь другую подходящую конфигурацию разъемного типа, включая, например, подходящую конфигурацию штырь-гнездо. В некоторых вариантах осуществления стационарные электрические разъемы 432 могут быть разъемом любого подходящего скользящего типа и/или комбинацией охватывающего и охватываемого соединителей, сконфигурированных для электрического соединения без ручных инструментов с совместимыми и/или соответствующими охватываемыми и/или охватывающими соединителями, соответственно, электронного модуля 312 питания. Электрические соединения вне отсека 400 могут быть выполнены со стационарными электрическими разъемами 432 через электрические проводники 434, которые могут быть, например, шинами или кабелями.
[0031] Отсек 400 может дополнительно включать в себя стационарный затвор 436 и подвижный затвор 438, расположенные перед стационарными электрическими разъемами 432. В некоторых вариантах осуществления стационарный затвор 436 может быть опциональным. Затворы 436 и 438 могут, каждый, быть изготовлены из изоляционного материала и могут иметь, каждый, комбинацию прорезей и/или отверстий 437 и 439, чтобы позволить электрическим разъемам электронного модуля 312 питания проходить через них и электрически соединяться со стационарными электрическими разъемами 432. Подвижный затвор 438 может иметь первое положение 440, как показано на фиг. 4, сконфигурированное для запрета электрического контакта со стационарными электрическими разъемами 432. То есть комбинация прорезей и/или отверстий 439 подвижного затвора 438 может не совпадать с комбинацией прорезей и/или отверстий 437 стационарного затвора 436 и/или стационарных электрических разъемов 432. Это может предотвратить случайный контакт со стационарными электрическими разъемами 432, что может обеспечить более безопасную среду для установки и удаления электронного модуля питания в отсеке 400. Подвижный затвор 438 может быть в первом положении 440, когда стационарные электрические разъемы 432 не соединены с электронным модулем 312 питания. Подвижный затвор 438 может также иметь второе положение, сконфигурированное, чтобы разрешить электрический контакт со стационарными электрическими разъемами 432. То есть комбинация прорезей и/или отверстий 439 подвижного затвора 438 может выравниваться с комбинацией прорезей и/или отверстий 437 стационарного затвора 436 и/или стационарных электрических разъемов 432, как описано ниже в связи с фиг. 8 и 9.
[0032] Отсек 400 может также включать в себя реечный механизм 442, который может быть сконфигурирован, чтобы перемещать электронный модуль 312 питания в отсек 400 к стационарным электрическим разъемам 432 для электрического соединения электронного модуля 312 питания со стационарными электрическими разъемами 432. Реечный механизм 442 может также быть сконфигурирован для перемещения электронного модуля 312 питания от стационарных электрических разъемов 432 для отсоединения электронного модуля 312 питания от стационарных электрических разъемов 432. Реечный механизм 442 может включать в себя пару подвижных направляющих 443a и 443b, которые могут быть сконфигурированы, чтобы перемещать электронный модуль 312 назад и вперед вдоль нижней стенки 422. То есть подвижная направляющая 443a может перемещать электронный модуль 312 питания к стационарным электрическим разъемам 432, когда подвижные направляющие 443a и 443b перемещаются к задней стенке 424, и подвижная направляющая 443b может перемещать электронный модуль 312 питания от стационарных электрических разъемов 432, когда подвижные направляющие 443a и 443b перемещаются к передней стенке 428 и дверце 430. Реечный механизм 442 может быть альтернативно выполнен с возможностью перемещения электронного модуля 312 питания любым другим подходящим способом, что может включать в себя, например, любой подходящий тип возвратно-поступательного движения конвейерной ленты, непрерывную систему транспортировки, подвижную платформу и/или другой механизм.
[0033] Фиг. 5 иллюстрирует множество отсеков 400 (три из которых отмечены на фиг. 5 как 400-A3, 400-А4 и 400-В4), которые могут образовать корпус 500 источника питания в соответствии с одним или более вариантами осуществления. Каждый из отсеков 400 может быть идентичным или, по существу, идентичным друг другу. Корпус 500 может включать в себя все электронные модули питания (другие компоненты питания, такие, например, как трансформатор, и/или системы управления, которые не показаны на фиг. 5). Каждый отсек 400 может быть сконфигурирован, чтобы вмещать один электронный модуль питания, который может быть, например, электронным модулем 312 питания. Корпус 500 может включать в себя, как показано, двенадцать отсеков 400, которые могут быть расположены в три ряда 501А, 501В и 501С из четырех отсеков 400 каждый. Каждый из рядов 501А, 501В и 501С может содержать, например, группу из последовательно соединенных электронных модулей питания для генерации напряжения для одной фазы мощности, таких как компоновка электронных модулей 112 питания источника 100 питания. Кроме того, корпус 500 может иметь другие количества и компоновки отсеков 400.
[0034] В некоторых вариантах осуществления корпус 500 может быть выполнен таким образом, что верхняя стенка одного отсека 400 может формировать нижнюю стенку смежного отсека 400 выше, и нижняя стенка одного отсека 400 может образовывать верхнюю стенку другого смежного отсека 400 ниже. Например, нижняя стенка 422-A4 отсека 400-A4 также может быть верхней стенкой 420-В4 отсека 400-B4 ниже. Аналогично правая боковая стенка одного отсека 400 может формировать левую боковую стенку смежного отсека 400, и наоборот. Например, правая боковая стенка 426-А3 отсека 400-A3 также может быть левой боковой стенкой 426-А4 отсека 400-A4. Альтернативно, корпус 500 может быть выполнен таким образом, что никакие стенки или только некоторые стенки смежных отсеков 400 не являются общими.
[0035] Каждый отсек 400 корпуса 500 может включать в себя рукоятку 544, которая может быть расположена вне отсека на передней стенке 428. Рукоятка 544 может быть выполнена из заземленного металлического или изолирующего материала и может быть сконфигурирована для приведения в действие реечного механизма 442, как описано ниже со ссылкой на фиг. 6-10. В некоторых вариантах осуществления рукоятка 544 может работать в качестве рычага, способного двигаться по дуге, например, 180 градусов, которая может быть откалибрована, чтобы обусловить перемещение реечным механизмом 442 электронного модуля 312 питания на максимальную длину хода в одном направлении в отсеке 400 (например, по отношению к стационарным электрическим разъемам 432). Обратное движение рукоятки 544 по той же самой дуге может обусловить перемещение реечным механизмом электронного модуля 312 питания на ту же самую максимальную длину перемещения в противоположном направлении в отсеке 400. Рукоятка 544 может альтернативно приводить в действие реечный механизм 442 по дугам других подходящих градусов или иным подходящим способом. В некоторых вариантах осуществления рукоятка 544 может быть механически соединена с реечным механизмом 442 через конфигурацию реечной передачи. Например, рукоятка 544 может быть механически соединена с зубчатым валом, который, в свою очередь, может быть механически соединен с рейкой. Рейка может быть частью реечного механизма 442 и/или может быть сконфигурирована, чтобы иначе перемещать, например, подвижные направляющие 443а и 443b в каждом из двух направлений (т.е. к стационарным электрическим разъемам 432 и от них). Могут быть использованы другие подходящие механизмы реечной передачи. Альтернативно, рукоятка 544 может быть операционно соединена механически, электронным или иным образом с реечным механизмом 442 любым подходящим способом, который позволяет реечному механизму 442 обеспечивать возвратно-поступательное линейное перемещение, управляемое рукояткой 544. В некоторых вариантах осуществления, в дополнение к рукоятке 544, каждый отсек 400 корпуса 500 может включать в себя поворотное гнездо, которое может обеспечить возможность подсоединения моторизованного реечного устройства.
[0036] Каждый отсек 400 корпуса 500 может также включать в себя дверную защелку 546 дверцы 430. Дверная защелка 546 может быть оперативно связана и/или может быть частью механизма 547 блокировки, который может предотвращать открывание или разблокирование дверцы 430 до тех пор, пока электронный модуль 312 питания не будет отсоединен от стационарных электрических проводников 432 этого отсека 400. Механизм 547 блокировки может также предотвращать открывание или разблокирование дверцы 430 до тех пор, пока подвижный затвор 438 этого отсека 400 не окажется в первом положении 440, которое может запрещать электрический контакт со стационарными электрическими разъемами 432. В некоторых вариантах осуществления механизм 547 блокировки может также предотвращать перемещение подвижного затвора 438 во второе положение, которое может позволить электрический контакт со стационарными электрическими разъемами 432, если только дверца 430 не закрыта и заперта. В некоторых вариантах осуществления механизм 547 блокировки может дополнительно предотвращать задействование рукоятки 544 и/или реечного механизма 442 до тех пор, пока дверца 430 не будет закрыта и заперта, и/или подвижный затвор 438 будет находиться во втором положении. Механизм 547 блокировки может обеспечивать другие подходящие функции блокировки и может быть сконфигурирован механически, электронным или иным любым подходящим способом с дверной защелкой 546, реечным механизмом 442 и подвижным затвором 438.
[0037] Фиг. 6-9 иллюстрируют последовательность событий, которые могут позволить установку электронного модуля 312 в отсеке 400 источника питания, в то время как источник питания может продолжать работать в соответствии с одним или более вариантами осуществления. Представленная последовательность может быть изменена, чтобы удалить электронный модуль 312 из отсека 400 источника питания, в то время как источник питания может продолжать работать в соответствии с одним или более вариантами осуществления. В некоторых вариантах осуществления электронный модуль 312 питания может включать в себя переключатели шунтирования, такие как, например, переключатели 214-A2 и 214-А3 шунтирования, которые должны быть установлены в режим шунтирования, прежде чем электронный модуль 312 питания может быть перемещен для соединения и/или отсоединения электронного модуля 312 питания с/от стационарных электрических разъемов 432.
[0038] Фиг. 6 иллюстрирует отсек 400 и электронный модуль 312 питания в отсоединенном режиме 600 в соответствии с одним или более вариантами осуществления. Электронный модуль 312 питания может быть помещен в отсек 400 между подвижными направляющими 443a и 443b реечного механизма 442. В некоторых вариантах осуществления отсек 400 и/или реечный механизм 442 могут включать в себя ползунок 648, расположенный с возможностью скольжения на или рядом с нижней стенкой 422 между направляющими 443a и 443b. В некоторых вариантах осуществления направляющие 443a и 443b могут толкать ползунок 648 вперед и назад соответственно вдоль нижней стенки 422, причем поверхности ползунка 648, которые могут контактировать с внутренней поверхностью 423 нижней стенки 422, могут иметь соответствующую электрически надежную смазку, применяемую для уменьшения любого трения скольжения, которое может возникнуть между ними. В других вариантах осуществления ползунок 648 может быть установлен с возможностью скольжения в отсеке 400 любым подходящим способом, включая, например, посредством введения внешних боковых кромок ползунка 648 в или на соответствующие канавки или выступы (не показаны), сформированные в или на внутренних поверхностях 427 боковых стенок 426. В альтернативных вариантах осуществления ползунок 648 может быть прикреплен к одной или более частям реечного механизма 442, таким как, например, ремень или направляющая. Ползунок 648 может быть выполнен из одного куска подходящего пластика или другого непроводящего материала.
[0039] Когда электронный модуль 312 питания помещен в отсек 400 и введен в зацепление с реечным механизмом 442, дверца 430 отсека может быть закрыта и заперта. Электрические разъемы 311а, 311b, 311c, 313 и 315 электронного модуля 312 питания (из которых только электрические разъемы 311с и 313 показаны на фиг. 6) могут быть выравнены со стационарными электрическими разъемами 432, но еще не могут входить во взаимодействие со стационарными электрическими разъемами 432, потому что подвижный затвор 438 может быть в первом положении 440, которое может запрещать электрический контакт со стационарными электрическими разъемами 432. То есть комбинация прорезей и/или отверстий 439 подвижного затвора 438 может не выравниваться с комбинацией прорезей и/или отверстий 437 стационарного затвора 436 и/или стационарных электрических разъемов 432. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления механизм 547 блокировки может предотвращать перемещение реечным механизмом 442 электронного модуля 312 питания, в то время как подвижный затвор 438 находится в первом положении 440.
[0040] Фиг. 7 иллюстрирует отсек 400 и электронный модуль 712 питания в отсоединенном режиме 700 в соответствии с одним или более вариантами осуществления. В некоторых вариантах осуществления электронный модуль 712 питания может включать в себя переключатели шунтирования, такие как, например, переключатели 214-A2 и 214-А3 шунтирования, которые должны быть установлены в режим шунтирования, прежде чем электронный модуль 712 питания может быть перемещен для соединения и/или отсоединения электронного модуля 712 питания к/от стационарных электрических разъемов 432. В некоторых вариантах осуществления электронный модуль 712 питания может быть оснащен одним или более роликами или другими подобными деталями, которые позволяют перемещать, т.е. катить электронный модуль питания. Например, электронный модуль 712 питания может быть оснащен четырьмя колесиками 748, сконфигурированными для качения вдоль нижней стенки 422, когда электронный модуль 712 питания толкается одной из подвижных направляющих 443a и 443b реечного механизма 442. Колесики 748 могут быть выполнены, например, из резины или другого подходящего непроводящего материала. В дополнение к роликам, колесикам и т.п., электронные модули питания могут альтернативно иметь другие части или механизмы, которые позволяют перемещать электронные модули питания, такие как, например, непрерывный или бесконечный ременной механизм, аналогичный тем, которые используются в строительном оборудовании, таком как бульдозеры. Могут быть использованы прерывистые направляющие.
[0041] Подобно электронному модулю 312 питания в отсоединенном режиме 600, электронный модуль 712 питания может иметь множество электрических разъемов (из которых показаны только электрические разъемы 711с и 713), которые могут быть выравнены со стационарными электрическими разъемами 432, но еще могут не взаимодействовать со стационарными электрическими разъемами 432, потому что подвижный затвор 438 может быть в первом положении 440, которое может запрещать электрический контакт со стационарными электрическими разъемами 432. Электрические разъемы электронного модуля 712 питания могут быть идентичными или по существу аналогичными электрическим разъемам электронного модуля 312 питания. Как и в отсоединенном режиме 600, механизм 547 блокировки может в некоторых вариантах осуществления отсоединенного режима 700 запрещать реечному механизму 442 перемещать электронный модуль 712 питания, в то время как подвижный затвор 438 находится в положении 440.
[0042] Фиг. 8 иллюстрирует отсек 400 электронного модуля 712 питания в режиме 800 перед соединением/после отсоединения в соответствии с одним или более вариантами осуществления. После того как электронный модуль 712 питания (или в других вариантах мощности электронный модуль 312 питания) помещен в отсек 400 и дверца 430 закрыта и заперта, оператор может начать двигать рукоятку 544. Это начальное движение рукоятки 544 может вызвать перемещение подвижного затвора 438 во второе положение 850, которое может позволить электрическим разъемам электронного модуля 712 питания пройти через подвижный затвор 438 и электрически соединиться со стационарными электрическими разъемами 432. То есть комбинация прорезей и/или отверстий 439 подвижного затвора 438 может выравниваться с комбинацией прорезей и/или отверстий 437 стационарного затвора 436 и/или стационарными электрическими разъемами 432. Рукоятка 544 может быть оперативно соединена с подвижным затвором 438 любым подходящим способом, который вызывает перемещение подвижного затвора 438 из первого положения 440 во второе положение 850 в ответ на первоначальное движение рукоятки 544 в первом направлении. В некоторых вариантах осуществления механизм 547 блокировки может препятствовать перемещению рукоятки 544 и/или может препятствовать перемещению подвижного затвора 438 из первого положения 440 во второе положение 850, если только дверца 430 не закрыта и заперта.
[0043] Фиг. 9 иллюстрирует отсек 400 электронного модуля 712 питания в соединенном режиме 900 в соответствии с одним или более вариантами осуществления. В ответ на продолжение оператором перемещения рукоятки 544 в первом направлении подвижная направляющая 443a реечного механизм 442 может толкать электронный модуль 712 питания к задней стенке 424 и стационарным электрическим разъемам 432. По мере того как электронный модуль 712 питания движется в сторону стационарных электрических разъемов 432, электрические разъемы электронного модуля 712, в том числе разъемы 711с и 713, могут проходить через затворы 438 и 436 и могут взаимодействовать со стационарными электрическими разъемами 432, чтобы электрически соединяться с ними. Перемещение рукоятки 544 на ее полный диапазон перемещения в первом направлении и максимальную длину хода к задней стенке 424, обеспечиваемого реечным механизмом 442, может быть спроектировано и/или откалибровано, чтобы обеспечить то, что электронный модуль 712 питания перемещается достаточно далеко, чтобы надежно взаимодействовать и электрически соединяться со стационарными электрическими разъемами 432. В некоторых вариантах осуществления подвижная направляющая 443b может действовать в качестве упора, когда подвижная направляющая 443b контактирует с подвижным затвором 438. Механизм 547 блокировки может в некоторых вариантах осуществления запрещать реечному механизму 442 перемещать электронный модуль 712 питания, если только подвижный затвор 438 не находится во втором положении 850. В некоторых вариантах осуществления схемы (не показаны) для ограничения пускового тока в электронный модуль 712 питания могут быть предусмотрены в отсеке 400 и могут быть соединены, например, со стационарными электрическими разъемами 432.
[0044] Фиг. 10 иллюстрирует способ замены электронного модуля питания в источнике питания в соответствии с одним или более вариантами осуществления. В блоке 1002 процесса способ 1000 может включать в себя включение источника питания для вывода напряжения. Источник питания может включать в себя трансформатор, такой как, например, трансформатор 106. Источник питания может также включать в себя множество электронных модулей питания, каждый из которых заключен в соответствующий отсек 400. Электронные модули питания могут быть, например, электронными модулями 312 и/или 712 питания и могут быть выполнены, как показано на фиг. 1, для электронных модулей 112 питания источника 100 питания. Источник питания может дополнительно включать в себя схему шунтирования, как показано на фиг. 2. Источник питания может быть, например, источником питания среднего напряжения, запитываемым для вывода напряжения в диапазоне, например, от примерно 2300 вольт до примерно 14000 вольт. Альтернативно, другие источники питания, имеющие схемы шунтирования и электронные модули 312 и/или 712 питания, заключенные в соответствующие отсеки 400, могут запитываться для обеспечения других подходящих выходных напряжений или диапазонов выходных напряжений.
[0045] В блоке 1004 процесса способ 1000 может включать в себя перемещение первого электронного модуля питания, чтобы электрически отсоединять первый электронный модуль питания от множества неподвижных электрических разъемов, в то время как источник питания выводит напряжение. Например, первый электронный модуль питания, такой как, например, электронный модуль 712 питания на фиг. 9, может быть перемещен с использованием рукоятки 544 для приведения в действие реечного механизма 442. По мере того как рукоятка 544 может перемещаться в первом направлении, реечный механизм 442 может вызвать отвод электронного модуля 712 питания от стационарных электрических разъемов 432 и перемещение к передней стенке 428 и дверце 430. Это движение может вызвать то, что электрические разъемы электронного модуля 712 питания электрически отсоединяются от стационарных электрических разъемов 432, когда электронный модуль 712 питания переходит от соединенного режима 900 на фиг. 9 в режим 800 после отсоединения на фиг. 8. По мере того как рукоятка 544 перемещается полностью через свой полный диапазон перемещения в первом направлении, подвижный затвор 438 может перемещаться из второго положения 850 в первое положение 440. Электронный модуль 712 питания, следовательно, может перейти из режима 800 после отсоединения на фиг. 8 в отсоединенный режим 700 на фиг. 7.
[0046] В блоке 1006 процесса дверца отсека, вмещающего первый электронный модуль питания, может быть открыта, чтобы удалить первый электронный модуль питания из отсека, в то время как источник питания выводит напряжение. Это может произойти, когда первый электронный модуль питания находится в отсоединенном режиме 600 или 700, как показано на фиг. 6 и 7 для электронных модулей 312 и 712 соответственно. При нахождении подвижного затвора 438 в первом положении 440 и отведении электронного модуля питания от стационарных электрических разъемов 432 механизм 547 блокировки может затем позволить разблокировку и открывание дверцы 430.
[0047] В блоке 1008 процесса дверца в отсек может быть закрыта после того, как второй электронный модуль питания был помещен в отсек, в то время как источник питания выводит напряжение. Например, после того как второй электронный модуль питания, такой как электронный модуль 312 или 712 питания, размещен в отсеке 400, как показано на фиг. 6 или 7, дверца 430 может быть закрыта и заперта.
[0048] На этапе 1010 процесса способ 1000 может включать в себя перемещение второго электронного модуля питания для электрического соединения второго электронного модуля питания с множеством стационарных электрических разъемов, в то время как источник питания выдает напряжение. Например, как показано на фиг. 7-9, второй электронный модуль 712 питания может быть электрически соединен со стационарными электрическими разъемами 432 путем перемещения рукоятки 544 во втором направлении (которое может быть противоположным первому направлению). Начальное движение рукоятки 544 может вызвать перемещение подвижного затвора 438 из первого положения 440 во второе положение 850, как показано на фиг. 8. Продолжение движения рукоятки 544 через ее полный диапазон движения во втором направлении может вызвать перемещение реечным механизмом 442 электронного модуля 712 питания к стационарным электрическим разъемам 432, позволяя электрическим разъемам электронного модуля 712 питания пройти через затворы 438 и 436 и электрически взаимодействовать и соединяться со стационарными электрическими разъемами 432, как показано на фиг. 9.
[0049] Описанные выше блоки процессов способа 1000 могут исполняться или выполняться в порядке или последовательности, не ограниченной показанным и описанным порядком и последовательностью. Например, в некоторых вариантах осуществлени, блоки 1008 и 1010 процесса могут быть выполнены перед блоками 1004 и 1006 процессов (т.е. второй электронный модуль питания становится первым электронным модулем питания, и первый электронный модуль питания становится вторым электронным модулем). Кроме того, некоторые из блоков процессов способа 1000 могут исполняться или выполняться по существу одновременно или параллельно в случае необходимости или по желанию. Например, в некоторых вариантах осуществления блоки 1004 и 1006 процессов могут быть выполнены по существу одновременно или параллельно с блоками 1008 и 1010 процессов, где первый и второй электронные модули питания заключены в разные отсеки источника питания.
[0050] Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что описанному здесь изобретению свойственна полезность и применение в широком диапазоне. Многие варианты осуществления и адаптации изобретения иные, чем описанные здесь, а также многие варианты, модификации и эквивалентные конфигурации будут очевидны или обоснованно предполагаться изобретением и вышеприведенным его описанием без отклонения от сущности и объема изобретения. Например, хотя описание приведено для источников питания среднего напряжения, один или более вариантов осуществления изобретения могут быть использованы с другими типами источников питания и/или другими типами электрических устройств, имеющих электронные модули, где желательна замена, в то время как электрическое устройство остается под напряжением. Соответственно, хотя изобретение было описано здесь подробно в связи с конкретными вариантами осуществления, следует понимать, что данное раскрытие является лишь иллюстративным и представляет примеры изобретения и предоставлено только в целях обеспечения полного и достаточного для воспроизведения раскрытия изобретения. Это раскрытие не предназначено для ограничения изобретения конкретными описанными устройствами, приборами, узлами, системами или способами, но, напротив, изобретение должно охватывать все модификации, эквиваленты и альтернативы, попадающие в объем настоящего изобретения.