用于通断直流导线内的直流电流的设备制造技术

本实用新型专利技术涉及一种用于通断直流导线内的直流电流的设备，所述设备包括：可连续地嵌入到直流导线的直流导体内的带有可控的开关(21)的运行电流支路；和双极电流脉冲单元(30)，所述双极电流脉冲单元带有由电容性能量存储器和与之并联的具有电感和可控脉冲开关的串联电路构成的并联振荡回路，其中通过脉冲开关的通断可产生脉冲电流，所述脉冲电流逆着待通断的直流电流流动，且导致在可控开关内的电流过零。本实用新型专利技术的其特征在于，电流脉冲单元布置在桥接支路中，其构成了与可控开关并联的电流路径并且与直流导线的直流返回导体的电势解耦，其中脉冲电流在由运行电流支路和并联的电流路径所形成的网孔中流动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于通断直流导线内的直流电流的设备
本技术涉及用于通断直流导线内的直流电流的设备，所述设备包括可串联地嵌入到直流导线的直流导体内的带有可控的开关的运行电流支路和双极电流脉冲单元，所述双极电流脉冲单元带有由电容性能量存储器和与之并联的具有电感和可控脉冲开关的串联电路构成的并联振荡回路，其中通过脉冲开关的通断可产生脉冲电流，所述脉冲电流逆着待通断的直流电流流动且导致在可控开关内的电流过零。
技术介绍
直流功率开关特别地应用于高压直流输电网络(网络)中。在此处直流功率开关用于通断运行电流和故障电流。前述类型的设备在文献WO2012/069468A2中描述。从WO2012/069468A2中已知的设备在图1中示意性地图示。已知的设备1构造为双向设备，即能够与电流方向无关地通断直流电流。已知的设备1具有两个嵌入到直流导体4内的可控开关2、3。双极电流脉冲单元5以其第一极连接到开关2、3之间的电势点上。电流脉冲单元5包括并联振荡回路，所述并联振荡回路由能量存储器6以及带有脉冲开关7和电感8的串联电路构成。电流脉冲单元5的第二极直接与在此通过接地连接形成的直流返回导体9连接。此外，已知的设备1具有布置在直流导体4和直流返回导体9之间的两个衰减支路10、11。对于设备1的另外的细节，参考WO2012/069468A2的公开。为通断其电流方向以箭头12所指示的直流电流，控制可控开关3断开。在此，通常在开关3内点燃电弧，使得直流电流暂时继续流过开关3。脉冲开关7被接通，使得通过电感8导致能量存储器6的换极。换极的能量存储器6产生脉冲电流，所述脉冲电流流过脉冲单元5和衰减支路11，且在开关3内在与待关断的直流电流相反的方向上流动。在此将开关3内的电弧熄灭。然后，由于系统电感进一步流动的待关断的直流电流分到两个电流路径或两个电路上。第一电流路径在直流导体4内(在图1中根据箭头12从左到右)经过可控开关2或与之并联的二极管直至开关2、3之间的节点13、脉冲单元5以及到节点14处通过直流返回导体9。另一个电流路径经过直流返回导体9(在图1中从右向左)直至节点15，通过衰减支路11且通过节点16通过直流导体4。流过脉冲单元5的直流电流将能量存储器6换极，使得能量存储器6获得原来的极性。文献WO2014/117807A1公开了带有串联地嵌入到直流导线内的机械开关的另外的直流功率开关。并联支路与机械开关并联地布置，所述并联支路具有由电容器、电感以及晶闸管构成的串联电路。电容器在此被充电，使得在晶闸管点火时产生脉冲电流，所述脉冲电流通过机械开关和并联支路所限定的网络逆着待关断的直流电流流动，其中电容器被换极。以此方式能够熄灭在机械开关断开时出现的电弧。为使得直流功率开关能够转到其开始构造中，使换极半导体开关与包括电容器和电感的串联电路并联。在关断过程结束后，换极半导体开关能够接通，以此再一次将电容器换极。因此，已知的两个设备基于不同的功能原理。应注意到的是从WO2014/117807A1中已知的设备的能量存储器在关断过程前的极性与WO2012/069468A2的设备的能量存储器的极性必须不同。
技术实现思路
本技术的任务是建议此类设备，所述设备实现了直流电流的尽可能可靠地通断。此任务在此类设备的情况中通过如下方式解决，即将电流脉冲单元布置在与直流导线的直流返回导体的电势解耦的桥接支路中，所述桥接支路形成了与可控开关并联的电流路径，其中脉冲电流在由运行电流支路和并联的电流路径所形成的网孔中流动。在此，桥接支路和直流返回导体中的电势的解耦应理解为在其间不存在直接的连接，使得在关断过程其间整个桥接支路和直流返回导体至少暂时地、合适地处在不同的电势上。在本技术的范围内，直流返回导体能够例如通过构造为双极的直流导线的负导体或也通过接地导体或接地连接给出。根据本技术的设备的优点在于能够避免将待关断的直流电流如上所述分到两个电路上。在可控开关内的电弧熄灭之后，在根据本技术的设备中待关断的直流电流即在与直流返回导体的电势解耦的桥接支路中继续流动。换言之，在关断瞬间电路的拓扑不改变。在此方面，关断电压也称为纵向电压。因此，根据本技术的设备允许对于待关断的直流电流和通过开关过程可能出现的网络反作用的更好的控制。根据本技术的设备此外具有相对于从WO2014/117807A1已知的直流功率开关的如下优点，即能够省去附加的换极半导体开关，因为待关断的直流电流自身将能量存储器换极。优选地，设备此外包括过压防护放电器，其构造了与包括能量存储器以及电流脉冲单元电阻的串联电路并联的电路。过压防护放电器的功能是限制在能量存储器上最大降落的电压，且在关断期间吸收在直流导线中电感性地存储的能量。在此，过压防护放电器能够具有相对于零电压的非对称的特征曲线，使得在能量存储器的不同的极化下的最大电压不同。此外，过压防护放电器能够将待关断的直流电流转换为热，使得直流电流在流过过压防护放电器时能够被降低且最终能够被关断。通过电流脉冲单元电阻附加地调节了在能量存储器上最大降落的电压。根据优选的实施形式，设备此外包括电阻性构件，所述构件布置在桥接支路内，使得待关断的直流电流能够被引导通过所述电阻性构件。例如，电阻性构件能够与电流脉冲单元串联布置。电阻性构件优选地是非线性电阻元件，例如如金属氧化物变阻器的变阻器。如果待关断的直流电流流过电阻性构件，则存储在直流电流内的能量能够降低，使得最终关断直流电流。根据本技术的另一实施形式，设备进一步具有预充电单元，其中能量存储器能够通过预充电单元充电。预充电单元能够例如包括能量源或电压源。但所述预充电单元也能够使用存在于直流导线内的电压。能量存储器在根据本技术的设备中以与待关断的直流电流的电流方向无关的极性被预充电。能量存储器上的电压的极性因此仅通过直流导体和直流返回导体的电势确定。换言之：如果预充电的能量存储器与直流导体电连接，则不单独根据直流导体内的直流电流进行能量存储器的换极。优选地，预充电单元包括布置在电流脉冲单元和直流返回导体之间的预充电电阻。预充电电阻例如构造为高欧姆电阻且其电阻值在100kΩ至2MΩ之间，优选地在300kΩ和700kΩ之间。为将能量存储器预充电，能够使电流在直流导体和直流返回导体之间通过能量存储器和预充电电阻流动，其中能量存储器被充电。优选地，可控开关是机械开关，优选地是真空开关。机械开关是特别简单且廉价的。通过使用从现有技术中已知的真空开关管，能够进一步降低设备的成本。可控开关能够并联接有逆着待关断的直流电流的电流方向可导通的半导体二极管。优选地，设备包括多个串联连接的带有并联连接的半导体二极管的可控开关。以此方式能够将单独的可控开关的耐压性选择为更低，这是成本有利的。优选地，设备构造为使得通过设备能够与直流电流的电流方向无关地通断所述直流电流。在此情况中，也称为双向开关设备。相应地，根据实施形式的设备包括处在运行电流支路内的另外的可控开关，其中在另外的可控开关上并联连接了在待关断的直流电流的电流方向上可导通的另外的半导体二极管，且其中提供了另外的桥接支路，所述桥接支路构造了将另外的可控开关桥接的电流路径，其中电流脉冲单元布置在另外的桥接支路内。这能够特别地意味着桥接支路本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于通断直流导线内的直流电流的设备(20、201至206)，所述设备包括：‑能够串联地嵌入到直流导线的直流导体(22)内的带有可控的开关(21)的运行电流支路，‑双极电流脉冲单元(30)，所述双极电流脉冲单元带有由电容性能量存储器(31)和与之并联的具有电感(32)和可控脉冲开关(33)的串联电路构成的并联振荡回路，其中通过脉冲开关(33)的通断能够产生脉冲电流，所述脉冲电流逆着待通断的直流电流流动，且导致在可控开关(21)内的电流过零，其特征在于，电流脉冲单元(5)布置在与直流导线的直流返回导体(29)的电势解耦的桥接支路(25)中，所述桥接支路形成了与可控开关(21)并联的电流路径，其中脉冲电流在由运行电流支路和并联的电流路径所形成的网孔中流动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于通断直流导线内的直流电流的设备(20、201至206)，所述设备包括：-能够串联地嵌入到直流导线的直流导体(22)内的带有可控的开关(21)的运行电流支路，-双极电流脉冲单元(30)，所述双极电流脉冲单元带有由电容性能量存储器(31)和与之并联的具有电感(32)和可控脉冲开关(33)的串联电路构成的并联振荡回路，其中通过脉冲开关(33)的通断能够产生脉冲电流，所述脉冲电流逆着待通断的直流电流流动，且导致在可控开关(21)内的电流过零，其特征在于，电流脉冲单元(5)布置在与直流导线的直流返回导体(29)的电势解耦的桥接支路(25)中，所述桥接支路形成了与可控开关(21)并联的电流路径，其中脉冲电流在由运行电流支路和并联的电流路径所形成的网孔中流动。2.根据权利要求1所述的用于通断直流导线内的直流电流的设备(20)，其特征在于，在与包括了能量存储器(31)以及电流脉冲单元电阻(34)的串联电路并联的电路中提供过压防护放电器。3.根据权利要求1所述的用于通断直流导线内的直流电流的设备(20)，其特征在于，提供了电阻性构件(38)，所述构件布置在桥接支路(25)内，使得待关断的直流电流能够被引导通过所述电阻性构件(38)。4.根据权利要求1所述的用于通断直流导线内的直流电流的设备(20)，其特征在于，设备(20)进一步具有预充电单元，其中能量存储器能够通过所述预充电单元被充电。5.根据权利要求4所述的用于通断直流导线内的直流电流的设备(20)，其特征在于，所述预充电单元包括布置在电流脉冲单元(30)和直流返回导体(9)之间的预充电电阻(3...

【专利技术属性】
技术研发人员：D埃尔金，H甘巴赫，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：新型
国别省市：德国,DE