用于对电能存储器放电的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于对电能存储器(210)放电的方法，所述电能存储器借助第一电导体(606)和第二电导体(608)与电子电路(612)连接。在此，设置用于对能量存储器(210)放电的晶闸管(616)。在所述方法中，由于在电子电路(612)中发生故障，能量存储器(210)的放电电流(630)开始从能量存储器(210)经由第一电导体(606)流到电子电路(612)，并且经由第二电导体(608)流回能量存储器(210)。由于放电电流(630)，围绕第一电导体(606)和第二电导体(608)产生随着时间变化的磁场(1010)，磁场穿过晶闸管(616)的半导体材料(1006)。随着时间变化的磁场(1010)在晶闸管(616)的半导体材料(1006)中感应出电流(1018)，并且感应电流(1018)使晶闸管导通(616)。

A Method for Discharging Electric Memory

The invention relates to a method for discharging an electric energy memory (210), which is connected to an electronic circuit (612) by means of a first conductor (606) and a second conductor (608). Here, a thyristor (616) for discharging an energy memory (210) is provided. In the method, due to a fault in the electronic circuit (612), the discharge current (630) of the energy memory (210) begins to flow from the energy memory (210) to the electronic circuit (612) via the first conductor (606) and back to the energy memory (210) via the second conductor (608). Due to the discharge current (630), a time-varying magnetic field (1010) is generated around the first conductor (606) and the second conductor (608), which passes through the semiconductor material (1006) of the thyristor (616). The time-varying magnetic field (1010) induces a current (1018) in the semiconductor material (1006) of the thyristor (616), and the induced current (1018) turns the thyristor on (616).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于对电能存储器放电的方法本专利技术涉及一种用于对电能存储器放电的方法。在电能存储器中(例如在电容器中)可以存储大量的能量。这些大量的能量在故障情况下可能难以被掌控，因为能量在故障情况下可能不受控制地突然释放，随后可能转换为其它能量形式。然后，连接到电能存储器的电子电路或者部件(例如功率半导体)经常不能吸收和控制这些释放的能量。这可能导致电子电路在故障情况下例如由于爆炸而完全损坏。此外，在电子电路损坏时，可能产生对相邻的运行装置的间接损害。这种间接损害的原因例如可能是电弧、大的磁场应力或者还有由于所提到的爆炸引起的重度污染。从国际专利申请WO2013/044961A1中已知一种用于模块化多级变流器的子模块的短路电流放电装置。在此，晶闸管与电容器并联连接，以便在故障情况下以受控的方式通过晶闸管导出电容器的放电电流，并且保护连接到电容器的电子电路。这种已知的短路电流放电装置具有电子分析电路，该电子分析电路识别是否存在故障，并且在存在故障的情况下在晶闸管的栅极连接端中引入栅极电流，使得晶闸管导通/点火。实现这种分析电路需要附加的电子组件，并且分析电路需要一定的持续时间来识别故障并且为晶闸管提供栅极电流。此外，分析电路使保护元件、即短路电流放电装置的可靠性降低。本专利技术要解决的技术问题是，提供一种用于对电能存储器放电的方法和装置，其中不需要附加的分析电路。根据本专利技术，该技术问题通过根据独立权利要求的方法和装置来解决。在从属权利要求中给出了所述方法和装置的有利的实施方式。公开了一种用于对电能存储器放电的方法，电能存储器借助第一电导体和第二电导体与电子电路连接，其中，设置(在故障情况下)用于对能量存储器放电的晶闸管，其中，在所述方法中，-由于在电子电路中发生的故障(特别是由于在电子电路中发生的短路)，能量存储器的放电电流开始从能量存储器经由第一电导体流到电子电路，并且经由第二电导体流回能量存储器，-由于(增长的)放电电流，围绕第一电导体和第二电导体产生随着时间变化的磁场，磁场穿过晶闸管的半导体材料，-随着时间变化的磁场在晶闸管的半导体材料中感应出(施加)电流(涡流)，以及-(仅)该感应电流使晶闸管导通(由此能量存储器的放电电流流过导通的晶闸管，由此绕过电子电路)。也就是说，导通的晶闸管接收能量存储器的放电电流(至少能量存储器的放电电流的主要部分)，即导通的晶闸管导出能量存储器的放电电流。能量存储器例如可以是电容器类型的能量存储器，例如电容器、电池或者蓄电池。感应电流可以在晶闸管中作为栅极电流或者作为点火电流(Zündstrom)起作用。栅极电流是流过晶闸管的栅极半导体结构并且使晶闸管导通的电流；点火电流是在晶闸管中在晶闸管的栅极半导体结构外部流动并且使晶闸管导通的电流。换言之，通过感应电流(涡流)使晶闸管导通。由此，能量存储器的放电电流在绕过电子电路的情况下流过导通的晶闸管。在此，晶闸管可以在空间上与第一电导体和/或第二电导体相邻地布置。在这种方法中，特别有利的是，直接使用随着时间变化的磁场(其由于能量存储器的增长的放电电流而形成)来使晶闸管导通(也就是说，将晶闸管点燃)。为此，不需要另外的组件，并且也不需要另外的分析电路。由此，这种方法可以非常简单、低成本且可靠地实现。此外，避免了晶闸管导通时的时间延迟。(由附加的电子组件构成的分析电路必然带来这种延迟。)因此，其是没有由于附加的分析电路中的附加的检测或点火电子设备而引起的附加的开关延迟时间的自点火的晶闸管(晶闸管的点火延迟时间在此保持不变：晶闸管的点火延迟时间通常处于几μs的范围内，一般为1-3μs)。由于不存在附加的组件和附加的分析电路，因此也不出现附加的电气损耗。特别是在存在非常多的电能存储器的电力电子设备中(例如在模块化多电平变流器中)，由此可以明显减少电气损耗。由此可以改善设备的能效。在所描述的方法中，仅由于晶闸管的漏电流而引起很小的电气损耗；该漏电流通常非常小。因此，所描述的方法由于避免了附加的电子组件或者由于避免了附加的电子分析电路而可以实现大的成本节省以及故障率(FIT-rate(FIT率)，FIT＝failureintime(故障时间))的降低。由于不存在的组件不会损坏，因此出现故障的概率显著降低。所述方法可以如下进行：当磁场随着时间的变化超过阈值时，通过感应电流使晶闸管导通。晶闸管相对于第一电导体和/或第二电导体的空间布置的选择可能显著地影响该阈值。例如，晶闸管与第一电导体或者第二电导体之间的距离越大，则放电电流随着时间的变化必须越大，以产生足够强以使晶闸管导通的磁场随着时间的变化。换言之，所述方法可以如下进行：当放电电流随着时间的变化超过阈值时，通过感应电流使晶闸管导通。所述方法可以被设计为，使得电子电路具有至少两个(可导通、可关断的)电子开关元件，其以半桥电路布置(其中，该半桥电路与能量存储器并联连接)。这种电子电路例如包含在模块化多电平变流器的所谓的半桥子模块中。所述方法还可以被设计为，使得电子电路具有两个电子开关元件和两个另外的(可导通、可关断的)电子开关元件，其中，两个电子开关元件和两个另外的电子开关元件以全桥电路布置。这种电子电路例如包含在模块化多电平变流器的所谓的全桥子模块中。此外，公开了一种具有电子电路和电能存储器的装置，电能存储器借助第一电导体和第二电导体与电子电路连接，并且所述装置具有(在故障情况下)用于对能量存储器放电的晶闸管，其中，晶闸管在空间上与第一电导体和/或第二导电体相邻地布置，使得由于随着时间变化的磁场，在晶闸管的半导体材料中感应出(施加)电流(涡流)，(当磁场随着时间的变化超过阈值时)该电流使晶闸管导通，其中，磁场由于流过至少一个电导体(例如由于流过第一电导体和/或第二电导体)的能量存储器的放电电流而形成，并且磁场穿过晶闸管的半导体材料。在此，能量存储器例如可以是电容器类型的能量存储器，例如电容器、电池或蓄电池。感应电流可以在晶闸管中作为栅极电流或者作为点火电流起作用。这种布置具有与上面结合方法给出的优点相同的优点。所述装置还可以被设计为，使得晶闸管布置在第一电导体和第二电导体之间的间隙中。在这种布置中，第一电导体的磁场以及第二电导体的磁场特别好地穿过晶闸管。所述装置还可以被设计为，使得晶闸管的阳极(以导电的方式)与第一电导体连接，并且晶闸管的阴极(以导电的方式)与第二电导体连接。换言之，晶闸管可以直接连接在第一电导体和第二电导体之间。在此，有利地仅需要两个接触位置(阳极和第一电导体之间的接触位置，阴极和第二电导体之间的第二接触位置)。所述装置还可以被设计为，使得晶闸管以机械的方式夹在第一电导体和第二电导体之间。(第一电导体、晶闸管和第二电导体形成夹紧连结(Spannverband)。)通过机械夹紧，有利地确保第一电导体和晶闸管之间(更准确地说第一电导体和晶闸管的阳极之间)以及第二电导体和晶闸管之间(更确切地说第二电导体和晶体管的阴极之间)的良好的电接触。所述装置还可以被设计为，使得晶闸管具有圆盘单元壳体。这种具有圆盘单元壳体的晶闸管可以有利地特别容易地以机械方式夹在第一电导体和第二电导体之间。所述装置还可以被设计为，使得分别将第一电导体和/或第二电导体设计为汇流条。借助这种汇流条，一方面，也可以安本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于对电能存储器(210)放电的方法，所述电能存储器借助第一电导体(606)和第二电导体(608)与电子电路(612)连接，其中，设置用于对能量存储器(210)放电的晶闸管(616)，其中，在所述方法中，‑由于在电子电路(612)中发生故障，能量存储器(210)的放电电流(630)开始从能量存储器(210)经由第一电导体(606)流到电子电路(612)，并且经由第二电导体(608)流回能量存储器(210)，‑由于放电电流(630)，围绕第一电导体(606)和第二电导体(608)产生随着时间变化的磁场(1010)，所述磁场穿过晶闸管(616)的半导体材料(1006)，‑随着时间变化的磁场(1010)在晶闸管(616)的半导体材料(1006)中感应出电流(1018)，以及‑所述感应电流(1018)使晶闸管(616)导通。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于对电能存储器(210)放电的方法，所述电能存储器借助第一电导体(606)和第二电导体(608)与电子电路(612)连接，其中，设置用于对能量存储器(210)放电的晶闸管(616)，其中，在所述方法中，-由于在电子电路(612)中发生故障，能量存储器(210)的放电电流(630)开始从能量存储器(210)经由第一电导体(606)流到电子电路(612)，并且经由第二电导体(608)流回能量存储器(210)，-由于放电电流(630)，围绕第一电导体(606)和第二电导体(608)产生随着时间变化的磁场(1010)，所述磁场穿过晶闸管(616)的半导体材料(1006)，-随着时间变化的磁场(1010)在晶闸管(616)的半导体材料(1006)中感应出电流(1018)，以及-所述感应电流(1018)使晶闸管(616)导通。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，-电子电路(612)具有至少两个电子开关元件(202，206)，所述电子开关元件以半桥电路布置。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，-电子电路(712)具有两个电子开关元件(202，206)和两个另外的电子开关元件(302，306)，其中，两个电子开关元件(202，206)和两个另外的电子开关元件(302，306)以全桥电路布置。4.一种具有电子电路(612)和电能存储器(210)的装置(602)，所述电能存储器借助第一电导体(606)和第二电导体(608)与所述电子电路(612)连接，并且所述装置具有用于对能量存储器(210)放电的晶闸管(616)，其特征在于，所述晶闸管(616)在空间上与第一电导体(606)和/或第二导电体(608)相邻地布置，使得基于随着时间变化的磁场(1010)在晶闸管的半导体材料(1006)中感应出电流(1018)，所述电流使晶闸管导通，所述磁场由于流过第一电导体(606)和/或第二电导体(608)的能量存储器的放电电流(630)而形成，并且所述磁场穿过晶闸管(616)的半导体材料(1006)。5.根据权利要求4所述的装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：J多恩，D施密特，F施雷默，M瓦勒，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE