一种交流断路器，具有被布置为控制第一电流隔离开关(SW2)和第二电流隔离开关(SW3)、旁路开关(SW1)以及半导体开关元件(IGBT)的处理单元。提供了供电单元，其连接至带电供电接线端子(L输入)和中性供电接线端子(N输入)并且连接至处理单元以及交流断路器的其他组件，用于提供电运行功率。供电单元包括功率备用单元，该功率备用单元被布置为在干线电源的电压降低到最小运行电压以下之后在至少最小时间段内向供电单元提供运行功率。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种交流断路器，其包括：用于将交流负载连接至干线电源的位于带电供电接线端子L输入和带电负载接线端子L输出之间的火线以及位于中性供电接线端子N输入和中性负载接线端子N输出之间的中性线；位于火线上的第一电流隔离开关SW2和旁路开关SW1以及位于中性线上的第二电流隔离开关SW3；并联连接至旁路开关SW1的半导体开关元件IGBT；以及被布置为控制第一电流隔离开关SW2和第二电流隔离开关SW3，旁路开关SW1以及半导体开关元件IGBT的处理单元。
技术介绍
国际专利公开WO2012/040750公开了一种漏电工作装置，包括不依赖于系统电压的第一跳闸电路，以及依赖于系统电压的第二跳闸电路。国际专利公开WO2006/060830公开了一种具有电源电压依赖的漏电流触发的主断开装置。该装置包括电子存储和/或放大器电路，该电路连接至求和电流互感器和用于控制触头组的机械致动器的机电继电器或晶闸管。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种断路器，当负载连接至该断路器时，断路器的接地故障和过电流保护在任何情况下都仍然起作用，其是现有的(电压依赖型)断路器的改进形式。根据本专利技术，提供了根据上述前文限定的交流断路器，该交流断路器还包括供电单元，该供电单元连接至带电供电接线端子L输入和中性供电接线端子N输入，并且连接至处理单元以及交流断路器的其他组件，用于向其提供电运行功率，其中供电单元具有预定值(例如50V)的最小运行电压且包括功率备用单元，该功率备用单元被布置为在干线电源的电压降低到最小运行电压以下之后在至少第一(最小)时间段内向供电单元提供运行功率。最小的第一时间段例如是500ms，允许断路器组件即使是在干线电源电压降低到某一电压电平以下时也有足够时间来保持运行。这增强了这种断路器使用的安全性和稳健性。附图说明下面将利用多个示例性实施例参考所附的附图更加详细地讨论本专利技术，其中图1示出根据本专利技术实施例的交流断路器的实施例的框图；以及图2示出有关本专利技术断路器的运行的时序图。具体实施方式在电气设备中，微型断路器(MCB)被用作安全装置。在其他应用中还使用漏电装置(RCD)。本专利技术的交流断路器的实施例涉及这两类的市售装置。技术现状是存在电压独立型(VI)MCB和RCD，即，这些装置独立于它们用于的电路中的供电电压工作。另外，电压依赖型(VD)RCD也有市售。在市场上，没有常用的电压依赖型(VD)MCB。根据RCD的标准(漏电断路器的标准IEC/EN61008-1和具有过电流保护的漏电断路器的标准IEC/EN61009-1)中的定义，RCD在功能上依赖于线电压(VD)，“为此，检测、评估或中断的功能依赖于线电压”。通常的做法是，在低至例如85V或50V(50VAC＝SELV＝安全特低电压)VDRCD仍然工作。低于这一电压，保护功能不可用，因为电子设备不再运行。对于MCB，在标准IEC/EN60898中没有VD类别。不允许有电压依赖的过电流保护。注意，低于85V或50VAC，也可能存在会导致过热甚至起火的过电流。电压独立型MCB和RCD已经使用了许多年。这些装置通常具有简单且廉价的结构，但是具有缺点，且更重要的是，功能有限、不灵活且不智能。如下将参考附图进行讨论的以及如所附的权利要求限定的，本专利技术涉及一种新型的交流断路器(MCB和RCD两种类型)，其可被分类为半电压依赖型断路器。在图1中示出根据本专利技术的断路器的实施例的框图。交流断路器包括：用于将交流负载连接至干线电源AC的位于带电供电接线端子L输入和带电负载接线端子L输出之间的火线以及位于中性供电接线端子N输入和中性负载接线端子N输出之间的中性线。断路器包括位于火线上的第一电流隔离开关SW2和旁路开关SW1、位于中性线上的第二电流隔离开关SW3、并联连接至旁路开关SW1的半导体开关元件IGBT，以及被布置为控制第一电流隔离开关SW2和第二电流隔离开关SW3、旁路开关SW1以及半导体开关元件的处理单元。交流断路器还包括供电单元(图1中的供电和电压测量块的部分)，该供电单元连接至带电供电接线端子(L输入)和中性供电接线端子(N输入)，并且连接至处理单元以及进而连接到交流断路器的其他组件，以用于为其提供工作功率。供电单元具有预定值的最小运行电压，例如50V，且包括功率备用单元，该电力备用单元被布置为在干线电源的电压降低到最小运行电压以下之后在至少第一(最小)时间段(T3)内向供电单元提供运行功率。在图1所示的实施例中，半导体开关元件包括整流桥D1-D4和绝缘栅双极型晶体管IGBT的组合。整流桥D1-D4的交流端子并联连接至旁路开关SW1，且整流桥D1-D4的直流端子连接至绝缘栅双极型晶体管IGBT的发射极端子和集电极端子。处理单元连接至布置在火线上的电流测量单元，且被布置为在检测到短路状态的情况下控制旁路开关SW1、第一电流隔离开关SW2和第二电流隔离开关SW3以及绝缘栅双极型晶体管IGBT的导通状态。利用如在图1的框图中所示的连接至处理单元的各个继电器驱动器，实现通过处理单元断开和闭合旁路开关SW1、第一电流隔离开关SW2和第二电流隔离开关SW3的控制。整流桥D1-D4是必要的，因为IGBT仅在一个方向上导通(晶体管)。它必须承载与IGBT相同的电流，短路也是同样如此。另一个方案是将IGBT与串联二极管“反向并联”使用(以承载IGBT关断状态下的反向电压)，但是这将使得整个电路更复杂和昂贵。鉴于技术现状，没有可行的其他半导体方案。FET具有非常低的沟道电阻，但是它们不可同时用作高电压/高电流类型。不能使用双向可控硅(triac)和晶闸管(thyristor)，因为它们仅能够在过零点关断，而这会花费过多的时间。在短路情况下，它们不容易受迫关断，最终会发生爆炸。GTO(门极可关断晶闸管)和IGCT(集成门极换流晶闸管)需要大量能量以使得它们保持在导通状态和关断。而且驱动器电路会复杂得多。处理单元被布置为适配测量输入、计算软件以及输出信号逻辑和驱动器。通过EPLD或逻辑端口可以实现大多数的时间严格进程，但是大部分功能可以集成在μP(微处理器)中。在必要时处理单元中包括且下文将更详细解释的主要功能有：-干线电压测量(通过电源和电压测量块)。-干线电流测量和计算过电流特性(用于代替双金属过电流保护)。-电源电压和电流同步。-MCB中不同组件(例如IGBT和分流电阻R1)的温度测量。-继电器驱动器的驱动逻辑(包括储能电容器的能量监测)。-与IGBT驱动器单元、用户接口和通信接口通信。-用于对(过)电流特性和校准过程进行编程的编程/预置接口。-在电力中断情况下数据的内部存储(例如接触状态、过电流保护的干线电流历史)。通过分流器进行电流测量。在一个实施例中，电流测量单元包括位于火线上的分流电阻R1以及布置为测量分流电阻R1两端的电压的短路和过电流检测单元。对本申请来说，分流器是最逻辑选择，因为精确度和线性度要优于其他组件。而且体积小、价格/可用性合理。另一种选择是罗氏(Rogowski)线圈，罗氏线圈在很宽的范围内和高电流应用中也是精确的。缺点是罗氏线圈更大并且输出信号更低，这使得用于短路保护和(小)电流/能量测量的集成/本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种交流断路器，包括：‑用于将交流负载连接至干线电源的位于带电供电接线端子(L输入)和带电负载接线端子(L输出)之间的火线以及位于中性供电接线端子(N输入)和中性负载接线端子(N输出)之间的中性线，‑位于所述火线上的第一电流隔离开关(SW2)和旁路开关(SW1)，位于所述中性线上的第二电流隔离开关(SW3)，以及‑并联连接至所述旁路开关(SW1)的半导体开关元件(IGBT)，‑被布置为控制所述第一电流隔离开关(SW2)和第二电流隔离开关(SW3)、所述旁路开关(SW1)以及所述半导体开关元件(IGBT)的处理单元，所述交流断路器还包括：‑供电单元，其连接至所述带电供电接线端子(L输入)和所述中性供电接线端子(N输入)，并且连接至所述处理单元以及所述交流断路器的其他组件，用于提供电运行功率，其中所述供电单元具有预定值的最小运行电压且包括功率备用单元，所述功率备用单元被布置为在所述干线电源的电压降低到所述最小运行电压以下之后在至少第一时间段内向所述供电单元提供运行功率。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.04 GB 1321399.61.一种交流断路器，包括：-用于将交流负载连接至干线电源的位于带电供电接线端子(L输入)和带电负载接线端子(L输出)之间的火线以及位于中性供电接线端子(N输入)和中性负载接线端子(N输出)之间的中性线，-位于所述火线上的第一电流隔离开关(SW2)和旁路开关(SW1)，位于所述中性线上的第二电流隔离开关(SW3)，以及-并联连接至所述旁路开关(SW1)的半导体开关元件(IGBT)，-被布置为控制所述第一电流隔离开关(SW2)和第二电流隔离开关(SW3)、所述旁路开关(SW1)以及所述半导体开关元件(IGBT)的处理单元，所述交流断路器还包括：-供电单元，其连接至所述带电供电接线端子(L输入)和所述中性供电接线端子(N输入)，并且连接至所述处理单元以及所述交流断路器的其他组件，用于提供电运行功率，其中所述供电单元具有预定值的最小运行电压且包括功率备用单元，所述功率备用单元被布置为在所述干线电源的电压降低到所述最小运行电压以下之后在至少第一时间段内向所述供电单元提供运行功率。2.根据权利要求1所述的交流断路器，其中所述功率备用单元包括一个或多个具有最小存储容量的电容器。3.根据权利要求1或2所述的交流断路器，其中所述处理单元被布置为在所述干线电源的供电电压低于所述最小运行电压时判定为欠压情况，以及在欠压情况下关断所述交流断路器。4.根据权利要求1-3中任一项所述的交流断路器，其中所述处理单元还包括非易失性存储器，用...
【专利技术属性】
技术研发人员：R·尼霍夫，
申请(专利权)人：伊顿工业荷兰有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL
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