直流开关装置及其应用制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于中断沿着中压或者高压电流路径(12)流动的直流电流(I)的直流开关装置(10)，具有电路布置(14)，所述电路布置具有至少一个能够连接在中压或者高压电流路径(12)中的机械开关设备(16,54)以及用于在连接在中压或者高压电流路径(12)中的机械开关设备(16,54)中强制产生电流过零点的至少一个电路单元(18,50)。设置为，至少一个电路单元(18,50)具有多个电容组件(20,22)和开关部件(34)，所述开关部件连接在电路单元(18)中，使得电容组件(22,24)‑在所述开关部件(34)的第一开关状态下并联连接，以经由中压或者高压电流路径(12)对其进行相应的充电，并且‑在所述开关部件(34)的第二开关状态下串联连接，以产生强制产生电流过零点的电流脉冲。本发明专利技术还涉及这种直流开关装置(10)的应用，用于中断沿着中压或者高压电流路径(12)流动的直流电流(I)。

DC switch device and its application

The present invention relates to a DC switching device (10) for interrupting a current (I) current (12) flowing along a medium voltage or high voltage current path (12), having a circuit arrangement (14) arranged with at least one mechanical switch device (16,54) connected to a medium voltage or a high voltage current path (12), and for connecting in a medium voltage or a medium voltage or a middle voltage or a high voltage current path (12). At least one circuit unit (18,50) is forced to generate zero crossing point in the mechanical switching device (16,54) of the high voltage current path (12). At least one circuit unit (18,50) has a plurality of capacitive components (20,22) and switching components (34) connected to the circuit unit (18) so that the capacitance component (22,24) is connected in parallel in a first switch state of the switch part (34) to correspond to it via a medium voltage or a high voltage current path (12). The charge is connected in series with the second switch state of the switch component (34) to generate a current pulse forcing the zero crossing point of the current. The invention also relates to the application of the DC switch device (10) for interrupting the direct current (I) flowing along the medium voltage or high voltage current path (12).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】直流开关装置及其应用
本专利技术涉及一种用于中断沿着中压或者高压电流路径流动的直流电流I的直流开关装置，具有电路布置，该电路布置具有至少一个能够连接在中压或者高压电流路径中的机械开关设备和至少一个电路单元，该电路单元用于在连接在中压或者高压电流路径中的机械开关设备中强制产生电流过零点。
技术介绍
中压和高压技术的机械开关设备、例如真空开关管为了中断电流需要电流过零点。这种电流过零点在目前流行的借助交流电流产生、传输以及分配电能的技术中自然总是存在。目前在电能的产生、传输以及分配领域中的发展的目标是更多地使用利用直流电流的系统，从而需要对应的直流开关装置。然而，在直流电流的情况下，没有所需要的电流过零点，因此在使用机械开关设备时必须人为地产生电流过零点。从文献US2013/0070492A1中已知一种开头提及的类型的直流开关装置。该文献示出了一种用于中断沿着高压直流电流路径流动的直流电流的直流开关装置，具有电路布置，该电路布置具有能够连接在高压直流电流路径中的机械断电器(Unterbrecher)以及用于在连接在中压或者高压电流路径中的机械开关设备中强制产生电流过零点的电路单元。此外，该电路单元具有用于形成经由断电器闭合的有源振荡回路的、具有至少一个电感组件和至少一个电容组件的LC电路，以及用于产生激励该振荡回路的激励频率的可开关的半导体元件。该半导体元件是关断型的半导体元件，其在直流电流路径中与机械断电器串联连接。通过以与有源振荡回路匹配的频率开关半导体元件，对直流电流调制激励振荡回路振荡的交流电流。如果该振荡回路的振荡的电流幅值大于直流电流，或者其至少具有相同的大小，则形成希望的电流过零点。DE102011079723A1示出了具有两个断电器和替换地工作的用于强制产生电流过零点的电路单元的另一种直流开关装置。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，给出一种替换地构建的用于中压和高压应用的直流开关装置。上述技术问题通过独立权利要求的特征来解决。在从属权利要求中给出有利构造。在根据本专利技术的直流开关装置中设置，至少一个电路单元具有开关装置和多个电容组件。电容组件和开关装置在此连接在电路装置中，使得电容组件依据开关装置的开关状态，(a)并联连接，以经由中压或者高压电流路径对其进行相应的充电，或者(b)串联连接，以产生强制产生电流过零点的电流脉冲。与在已知的具有振荡回路的直流开关装置中不同，通过具有合适的大小的(单个)电流脉冲实现电流过零点。该电流脉冲通过电路单元的保持通过电流路径本身充电的电容组件的串联连接产生。根据本专利技术的一个优选构造，至少一个电路单元构造为H形的桥式电路或者具有至少一个这种H形的桥式电路。在此，电容组件和开关部件布置在该H形的桥式电路中。根据本专利技术的另一个优选构造设置，电路单元还具有多个电感组件和/或多个电阻组件。在此，特别地设置，H形的桥式电路或者H形的桥式电路中的至少一个-具有从中压或者高压电流路径引出的第一电流支路，电容组件中的至少一个、电感组件中的至少一个和电阻组件中的至少一个串联地布置在第一电流支路中，-具有从中压或者高压电流路径引出的第二电流支路，电容组件中的至少一个、电感组件中的至少一个和电阻组件中的至少一个串联地布置在第二电流支路中，并且-具有将第一电流支路与第二电流支路连接的横向电流路径，开关部件布置在横向电流路径中。特别地设置，两个电流支路分别将中压或者高压电流路径与共同的参考电势连接。该参考电势优选为地电势。根据本专利技术的又一个优选实施方式设置，第一电流支路的电容组件在第一电流支路中布置在中压或者高压电流路径和横向电流路径之间，并且第二电流支路的电容组件布置在第二电流支路的、相对于横向电流路径远离中压或者高压电流路径的一侧。在另一个有利的构造中设置为，机械开关设备中的至少一个构造为真空开关管。特别有利的是，所有机械开关设备都构造为真空开关管。根据本专利技术的另一个优选实施方式，电路布置(分别)具有与(相应的)机械开关设备并联连接的过电压放电器。最后，优选设置，直流开关装置还具有控制和/或调节装置，用于协调地控制至少一个机械开关设备和至少一个开关部件。本专利技术还涉及一种前面提及的直流开关装置的应用，用于中断沿着中压或者高压电流路径流动的直流电流I。附图说明下面，在附图中示意性地示出并且随后详细地描述本专利技术的实施例。附图中：图1示出了根据本专利技术的第一优选实施方式的直流开关装置，图2示出了直流开关装置中的各个电流的时间曲线，图3示出了根据本专利技术的第二优选实施方式的直流开关装置，以及图4示出了根据本专利技术的第三优选实施方式的直流开关装置。具体实施方式图1示出了用于中断沿着中压或者高压电流路径12流动的电流I的直流开关装置10和对应的电流路径12。直流开关装置10具有电路布置14，电路布置14在其方面具有能够连接/连接在中压或者高压电流路径12中的机械开关设备16以及用于在连接在中压或者高压电流路径12中的该机械开关设备16中强制产生电流过零点的电路单元18。该电路单元18在此在直流电流I的电流方向上布置在机械开关设备16后面(由I处的箭头表示)。电路布置14的电路单元18设计为具有两个电容组件22,24、两个电感组件26,28、两个电阻组件30,32和构造为开关部件34的其它组件的H形的桥式电路20。在电气元件的意义上，电容组件22,24在此作为电容器示出，电感组件26,28在此作为线圈示出，并且电阻组件30,32在此作为欧姆电阻示出。然而，各个组件22,24,26,28,30,32,34不一定必须作为相应的元件存在，而是也可能一个元件形成多个不同的组件或者单个组件由多个元件形成。例如，通常实际的线圈形成电感组件26,28和电阻(子)组件30,32。原则上，开关部件34可以设计为机械开关部件，然而例如作为半导体开关部件、作为触发火花隙或者类似的快速接通开关的其它设计也是可以的。所提及的组件22,24,26,28,30,32,34连接在构造为H形的桥式电路20的电路单元18中，使得电容组件22,24依据开关部件的开关状态，(a)在第一开关状态下并联连接，以经由中压或者高压电流路径12对其进行相应的充电，并且(b)在第二开关状态下串联连接，以产生在开关设备16中强制产生电流过零点的电流脉冲。在该示例中，第一开关状态对应于开关部件34的断开开关状态，而第二开关状态对应于开关部件34的闭合开关状态。在所示出的示例中，H形的桥式电路20具有：(i)从中压或者高压电流路径12引出的第一电流支路36，其中，电容组件中的电容组件22、电感组件中的电感组件26和电阻组件中的电阻组件30(作为第一RLC连接)串联地布置；(ii)从中压或者高压电流路径12引出的第二电流支路38，其中，电容组件中的另一个电容组件24、电感组件中的另一个电感组件28和电阻组件中的另一个电阻组件32(作为第二RLC连接)串联地布置；以及(iii)将第一电流支路36与第二电流支路38连接的横向电流路径40，开关部件32布置在横向电流路径40中。两个电流支路36,38在此分别将中压或者高压电流路径12与共同的参考电势连接，参考电势在此在该示例中为地电势E。在此，第一电流支路36的电容组件22在该第一电流支路36中布置在中压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于中断沿着中压或者高压电流路径(12)流动的直流电流(I)的直流开关装置(10)，具有电路布置(14)，所述电路布置具有至少一个能够连接在中压或者高压电流路径(12)中的机械开关设备(16,54)以及用于在连接在中压或者高压电流路径(12)中的机械开关设备(16,54)中强制产生电流过零点的至少一个电路单元(18,50)，其特征在于，至少一个电路单元(18,50)具有多个电容组件(20,22)和开关部件(34)，所述开关部件连接在电路单元(18)中，使得电容组件(22,24)‑在所述开关部件(34)的第一开关状态下并联连接，以经由中压或者高压电流路径(12)对其进行相应的充电，并且‑在所述开关部件(34)的第二开关状态下串联连接，以产生强制产生电流过零点的电流脉冲。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.15 DE 102015217578.21.一种用于中断沿着中压或者高压电流路径(12)流动的直流电流(I)的直流开关装置(10)，具有电路布置(14)，所述电路布置具有至少一个能够连接在中压或者高压电流路径(12)中的机械开关设备(16,54)以及用于在连接在中压或者高压电流路径(12)中的机械开关设备(16,54)中强制产生电流过零点的至少一个电路单元(18,50)，其特征在于，至少一个电路单元(18,50)具有多个电容组件(20,22)和开关部件(34)，所述开关部件连接在电路单元(18)中，使得电容组件(22,24)-在所述开关部件(34)的第一开关状态下并联连接，以经由中压或者高压电流路径(12)对其进行相应的充电，并且-在所述开关部件(34)的第二开关状态下串联连接，以产生强制产生电流过零点的电流脉冲。2.根据权利要求1所述的直流开关装置，其特征在于，至少一个电路单元(18,50)构造为H形的桥式电路(20,52)或者具有至少一个这种H形的桥式电路(20)，其中，所述电容组件(22,24)和所述开关部件(34)布置在该H形的桥式电路(20)中。3.根据权利要求1或2所述的直流开关装置，其特征在于，电路单元(18)还具有多个电感组件(26,28)和/或多个电阻组件(30,32)。4.根据权利要求3所述的直流开关装置，其特征在于，H形的桥式电路(20)或者H形的桥式电路(20,52)中的至少一个-具有从中压或者高压电流路径(12)引出的第一电流支路(36)，电容组件中的至少一个(22)、电感组件中的至少一个...

【专利技术属性】
技术研发人员：T海因茨，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE