本发明专利技术涉及高压直流系统中控制直流电弧的高压电子开关及其操作方法。提供了高压直流系统，其包括一个或多个插座(115)以及与一个或多个插座关联的电子限流器电路。该电子限流器电路配置成：在与一个或多个插座关联的直流总线被通电的情况下，当连接器(195、197)被插入和/或拔离一个或多个插座时，限制电流涌入从而不损坏连接器；和/或隔离连接到一个或多个插座的负载中的直流故障和/或过度电流汲取，从而保护该系统不关闭。
【技术实现步骤摘要】
【专利说明】高压直流系统中控制直流电弧的高压电子开关及其操作方 法 本申请是中国专利申请CN201180041905.8的分案申请，原申请的申请日为2011 年8月30日，优先权日为2010年8月31日，专利技术名称为"高压直流系统中控制直流电弧的 高压电子开关及其操作方法"。 优先权主张 本申请主张申请日为2010年8月31日的美国临时专利申请No. 61/378,672的优 先权，该美国临时专利申请的公开内容通过引用结合于此，如同在此阐述了其全文。
本专利技术主题总体上涉及高压直流分配和方法，更具体地涉及用于控制直流电弧的 高压电子开关和相关方法。
技术介绍
与更常见的交流（AC)系统相反，高压直流（HVDC)电力传输系统使用直流大容量 传输电力。HVDC系统可以提供以比AC系统更低的资本成本和更低的损耗远距离传输大量 电力的能力。因而，HDVC系统可以允许远离负载中心高效地利用能源。然而，HVDC系统会 出现AC系统中不出现的问题。比如，不同于AC系统，HVDC系统电路断路器可能难以建立， 因为通常某些机构必须包括在电路断路器中以迫使电流为零，否则电弧放电和接触磨损将 太大而不允许可靠切换。
技术实现思路
本专利技术构思的一些实施例提供高压直流系统，其包括至少一个插座（outlet);以 及与所述至少一个插座关联的电子限流器电路。电子限流器电路配置成：在与所述至少 一个插座关联的直流总线被通电的情况下，当连接器被插入和/或拔离所述至少一个插座 时，限制电流涌入以便不损坏连接器；和/或隔离连接到所述至少一个插座的负载中的直 流故障和/或过度电流汲取，从而保护该系统不关闭。 在另外实施例中，提供了 一种配电单元，其包括所述至少一个插座。在某些实施例 中，所述至少一个插座可以是两个或更多个插座，每个插座具有关联的电子限流器电路。 在再另外实施例中，电子限流器电路可包括在直流源和负载之间与电感器串联 的金属氧化物半导体场效应晶体管（M0SFET)。在某些实施例中，响应于检测到直流故障， M0SFET可以配置成被关断（switchoff)并且电感器可以配置成被短路，使得由消除直流 故障造成的负载中断时间可以减小。响应于直流故障已被消除的指示，M0SFET可以配置成 被接通（switchon)并且可以使电感器不短路。 在一些实施例中，M0SFET可以配置成是接通的，直至故障被检测到，并且可以配置 成通过将连接器拔离并且将连接器重新插入所述至少一个插座而被复位。 在另外实施例中，M0SFET可以配置成在第一电流量阈值被关断以及在低于第一电 流量阈值的第二电流量阈值被通电，从而将峰值电流限制为容许直流。在某些实施例中，MOSFET可以配置成针对去饱和而被监测以及在故障被用信号发出之前转变到切换模式持 续预定时间段。 在再另外实施例中，MOSFET可以配置成周期性地被关断以迫使电流为零。在某些 实施例中，MOSFET可以配置成大约每隔0. 1ys被关断大约10. 0ys。 在一些实施例中，MOSFET可以配置成保持关断，直至连接器在所述至少一个插座 被检测到。 在另外实施例中，MOSFET可以配置成周期性地被监测以确定MOSFET是否故障。在 某些实施例中，MOSFET可以配置成大约每隔10. 0秒至大约每隔1. 0分钟被周期性地监测。 在再另外实施例中，该系统可以进一步包括直流额定继电器。当MOSFET的故障被 检测到时，负载可以利用直流额定继电器被断电。在某些实施例中，该系统可以进一步包括 至少一个直流额定熔断器。所述至少一个直流额定熔断器可以与MOSFET串联布置。所述 至少一个直流额定熔断器可以是与每对所述至少一个插座/电子限流器电路关联的一对 直流额定熔断器。 在一些实施例中，MOSFET可以配置成将电流保持在所述至少一个直流额定熔断器 的曲线内，从而在MOSFET工作时防止直流熔断器断路（open)。 在另外实施例中，该系统可以进一步配置成：监测MOSFET的漏极-源极电压；当 漏极-源极电压超过小于去饱和点的预定水平时，估计MOSFET中的电流水平；基于估计的 电流水平，响应于所检测的过载，使MOSFET去饱和；触发电流限制突发（burst)持续预定时 间，该电流限制突发配置成使得与所述至少一个插座关联的直流熔断器不断路；如果达到 该预定时间则关断MOSFET;以及响应于关断MOSFET将故障用信号发出。 在再另外实施例中，该电感器可以为大约2. 0yH至大约40yH。在某些实施例中， 电感器可以配置成被短路，并且MOSFET可以配置成在故障被检测到时断路大约1. 0至大约 4. 0ys以使电弧淬灭。 在一些实施例中，连接器可以配置成由所述至少一个插座接收，并且可包括受保 护的接触，从而在连接器被插入和/或拔离所述至少一个插座时减小对所述接触的损坏。 另外实施例提供高压直流系统，其包括具有正和负引线的直流源；以及耦合到直 流源的正和/或负引线的电子限流器电路。电子限流器电路包括至少一个开关和至少一个 控制电路。电子限流器电路配置成，在与直流源关联的直流总线被通电的情况下，当连接器 被插入和/或拔离至少一个插座时，限制电流涌入从而不损坏连接器；和/或隔离连接到所 述至少一个插座的负载中的直流故障和/或过度电流汲取，从而保护该系统不关闭。 在再另外实施例中，所述至少一个开关可包括第一和第二开关，并且所述至少一 个控制电路可包括第一和第二控制电路。第一开关和第一控制电路可以耦合到直流源的正 引线。第二开关和第二控制电路可以耦合到直流源的负引线。 在一些实施例中，该系统包括与负载串联的至少两个器件。 本专利技术主题的另外实施例提供控制直流高压系统中的电弧的方法。该方法包括： 在与插座关联的直流总线被通电的情况下，当器件被插入和/或拔离插座时，限制电流涌 入从而不损坏关联的连接器；和/或隔离连接到插座的负载中的直流故障和/或过度电流 汲取，从而保护该系统不关闭。【附图说明】 图1为示出依据本专利技术主题的一些实施例的配电单元（PDU)的顶部部分的图示。 图2为示出依据本专利技术主题的一些实施例的用于电源架的安装组件的图示。 图3为示出依据一些实施例的配电单元（PDU)的缆线端部的图示。 图4为示出依据一些实施例附连到电源架的PDU的缆线端部的图示。 图5为示出依据一些实施例的电子限流器电路的电路图。 图6为示出依据一些实施例的电子限流器电路的更详细电路图。 图7和8为示出依据一些实施例的直流的错误中断的条件的图示。 图9为示出依据一些实施例的电子限流器电路的电路图。 图10A至10C为示出依据一些实施例的正常电流和电弧故障电流的示例的曲线 图。 图11为示出依据一些实施例的前置放大器电路的电路图。 图12示出这样的电路图，其示出依据一些实施例具有包络检测的2.0kHz和 8. 0kHz滤波器。 图13的框图示出据本专利技术构思的一些实施例，在DC源的正和负引线上都具有控 制电路的一些实施例。 图14-16为示出依据一些实施例的高压直流系统的各种操作的流程图。【具体实施方式】 现在参考附图描述本专利技术主题的特定实施例。然而本专利技术主题当然可以按照许多 不同形式实施并且不应解读为限于此处列举的实施例；相反，这些实施例被本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高压直流系统，包括：至少一个插座；以及与所述至少一个插座关联的电子限流器电路，该电子限流器电路配置成：在与所述至少一个插座关联的直流总线被通电的情况下，当连接器被插入和/或拔离所述至少一个插座时，限制电流涌入以便不损坏连接器；和/或隔离连接到所述至少一个插座的负载中的直流故障和/或过度电流汲取，从而保护该系统不关闭，其中所述电子限流器电路包括开关装置；其中所述开关装置在直流源和所述负载之间与电感器串联；以及其中所述开关装置配置为被周期性地监测以确定所述开关装置是否故障。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：R·W·小约翰逊，
申请(专利权)人：伊顿公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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