具有用于电力电子元件的故障检查系统及旁通电路的故障电流限制器技术方案

一种故障电流限制器可包括：电流限制支路，传输第一电流；以及控制支路，与所述电流限制支路并联，所述控制支路传输第二电流。所述控制支路可包括：多个电力电子模块，相互电串联地排列；以及旁通电力电子模块，与所述多个电力电子模块电串联地排列。所述控制支路可进一步包括：多个电流监测器，与所述多个电力电子模块及所述旁通电力电子模块电串联地排列；以及至少一个触发电路，其中所述多个电流监测器电耦合到所述至少一个触发电路，且其中所述至少一个触发电路耦合到以下中的至少一者：所述多个电力电子模块、及所述旁通电力电子模块。

Fault Current Limiter with Fault Checking System and Bypass Circuit for Power Electronic Components

A fault current limiter may include a current limiting branch, which transmits a first current, and a control branch, which is parallel to the current limiting branch, which transmits a second current. The control branch can include: a plurality of power electronic modules arranged in series with each other; and by-pass power electronic modules arranged in series with the plurality of power electronic modules. The control branch may further include: a plurality of current monitors arranged in series with the plurality of power electronic modules and the bypass power electronic modules; and at least one trigger circuit, wherein the plurality of current monitors are electrically coupled to the at least one trigger circuit, and the at least one trigger circuit is coupled to at least one of the following: The power electronic module and the bypass power electronic module are described.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有用于电力电子元件的故障检查系统及旁通电路的故障电流限制器
本实施例涉及电流限制装置，且更具体来说涉及固态故障电流限制器。
技术介绍
目前，固态故障电流限制器(SSFCL)用于经由通常传输几千安培的电流的传输线来调节电流。固态故障电流限制器系统被设计成防止在故障条件的事件中出现过量电流。在固态故障电流限制器的一个设计中，耦合电抗器被配置成将负载电流分解到控制支路与限制支路中。控制支路可包括电力电子开关且可被设计成在电力电子开关的额定值范围内良好地传输电流，例如几百安培。限制支路可被设计成传输几千安培且可进一步设计有适度的自感以将预期故障电流限制至期望的安全水平。在正常条件下，电流在控制支路及限制支路中流动，其中电抗器在这种情形下被设计成具有低损耗。提供电路或相似的组件来监测控制支路的控制电流并在超过电流阈值(或其他触发机制)时断开电力电子开关，以使得耦合电抗器变得不平衡，且限制支路的自感会接着将在限制支路中流动的电流降低至安全水平。在固态开关未能将电路短路时会出现与上述设计有关的一个问题。由于这一电路只是在故障状态下断开固态开关，因此固态开关的任何故障在需要故障保护时将是明显的。故障电流限制器可包括熔丝以防止固态开关出现故障或其他组件出现故障。与熔丝设计有关的一个问题是在总电流增大时，用于使控制支路中的熔丝熔断的能量可能不足以保护网络免受破坏性的第一峰值故障(例如，在近似10ms处)的影响。实际上，当耦合电抗器(例如，由于高峰值故障电流降低限制)被设计成使比正常电流小的故障电流经过时，熔丝保护系统将不工作。有鉴于这些及其他考虑，提供本公开内容。专利技术内容在一个实施例中，一种故障电流限制器包括：电流限制支路，传输第一电流；及控制支路，与所述电流限制支路并联，其中所述控制支路可传输第二电流。所述控制支路可包括：多个电力电子模块，相互电串联地排列；及旁通电力电子模块，与所述多个电力电子模块电并联地排列。所述控制支路可进一步包括：多个电流监测器，与所述多个电力电子模块及所述旁通电力电子模块电串联地排列；以及至少一个触发电路，其中所述多个电流监测器电耦合到所述至少一个触发电路，且其中所述至少一个触发电路耦合到以下中的至少一者：所述多个电力电子模块、及所述旁通电力电子模块。在另一个实施例中，一种故障电流限制器包括：电流限制支路，传输第一电流；及控制支路，与所述电流限制支路并联，其中所述控制支路可传输第二电流。所述控制支路可包括故障检查系统，所述故障检查系统具有：第一电力电子模块及第二电力电子模块，相互电串联地排列；以及旁通电力电子模块，与所述第一电力电子模块及所述第二电力电子模块电并联。所述故障检查系统可进一步包括：多个电流监测器，与所述多个电力电子模块及所述旁通电力电子模块电串联地排列。所述故障检查系统可进一步包括：第一触发电路、第二触发电路及第三触发电路，所述第一触发电路与所述第一电力电子模块进行通信，所述第二触发电路与所述第二电力电子模块进行通信，所述第三触发电路与所述旁通电力电子模块进行通信。所述故障检查系统可进一步包括测试及监管(T/S)电路，所述测试及监管电路电耦合到所述第一电力电子模块、所述第二电力电子模块、及所述旁通电力电子模块，其中所述测试及监管电路接收来自所述多个电流监测器的输出以对所述第一电力电子模块、所述第二电力电子模块、及所述旁通电力电子模块的操作进行存取。在再一个实施例中，一种方法包括：提供用于传输第一电流的电流限制支路；以及提供与所述电流限制支路并联的控制支路，所述控制支路传输第二电流，所述控制支路包括故障检查系统。所述故障检查系统可包括：第一电力电子模块及第二电力电子模块，相互电串联地排列；旁通电力电子模块，与所述第一电力电子模块及所述第二电力电子模块电并联；多个电流监测器，与所述多个电力电子模块及所述旁通电力电子模块电串联地排列；第一触发电路，与所述第一电力电子模块进行通信；第二触发电路，与所述第二电力电子模块进行通信；第三触发电路，与所述旁通电力电子模块进行通信。所述方法可进一步包括：监测经过旁通电路的电流，以判断所述旁通电路及所述旁通电力电子模块是否正确发挥功能；以及监测经过所述第一电力电子模块及所述第二电力电子模块中的至少一个的电流，以判断所述第一电力电子模块及所述第二电力电子模块所述至少一个是否正确发挥功能。附图说明图1显示根据本公开内容实施例的示例性故障电流限制器；图2显示根据本公开内容其他实施例的示例性过程流程；图3至图4显示根据本公开内容其他实施例的示例性过程流程。所述附图未必按比例绘制。所述附图仅为示意图，并非旨在描绘本公开内容的具体参数。所述附图旨在示出本公开内容的示例性实施例，且因此不应被视为对范围进行限制。在所述附图中，相同的编号表示相同的元件。具体实施方式在下文中，现将参照附图来更充分地阐述本公开内容实施例，所述附图示出某些实施例。本公开内容的主题可实施为许多不同的形式且不应被视为仅限于本文所述实施例。提供这些实施例是为了使本公开内容将透彻及完整，并将向所属领域中的技术人员充分传达所述主题的范围。在所述附图中，相同的编号自始至终指代相同的元件。除非另外指明，否则本文所用的以单数形式进行描述且前面带有词″一″或″一个″的元件或操作被理解为也可能包括多个元件或多个操作。另外，提及本公开内容的″一个实施例″或″某些实施例″可被解释为包括也含有所述特征的其他实施例的存在。本实施例涉及用于改善故障电流保护的设备、系统及方法。各种实施例通过以下方式来解决与在需要故障保护时出现故障有关的问题：提供电路系统架构及技术以便于对包括检测电路及电力电子元件在内的故障电流限制器的组件进行检查。各种实施例提供故障电流限制器的控制支路，所述控制支路包括相互电串联地排列的多个电力电子模块、以及与所述多个电子模块电并联地排列的旁通电力电子模块。在各种实施例中，提供控制支路的新颖配置来控制及测试所述多个电力电子模块及旁通电力电子模块。在某些实施例中，如以下在本文中所详述，可将多个触发电路耦合到所述多个电力电子模块。在某些实施例中，所给出的触发电路可设置在专用触发电路板上。触发电路可配置有多个输入端以及比较器电路，所述多个输入端从所述多个电流监测器接收电流信号，所述比较器电路用于对从所述多个电流监测器接收的电流信号进行比较。触发电路可进一步包括用于进行如以下所详述的测试的电流源以及允许执行测试的开关。此外，触发电路可包括确保测试是在正确情形下执行的控制逻辑。另外，触发电路可包括用于运行自我测试的输入端以及用于发出完成自我测试的信号的输出端。在具有多个触发电路的各种实施例中，触发电路可进一步包括来自其他板的触发器输入以及向其他板发出的触发器输出。在各种实施例中，在故障电流限制器的控制支路中设置有新颖的测试及监管电路(在下文中称为″T/S电路″)，其中T/S电路可被配置用于在自我测试期间从固态开关进行反馈。举例来说，T/S电路可包括多个检测器，所述多个检测器光学耦合到所述多个电子模块。T/S电路可进一步包括多个电流输入端及多个比较器信号输入端，所述多个比较器信号输入端耦合到位于多个控制板上的比较器。T/S电路可进一步包括可编程测试计时器，所述可编程测试计时器控制自我测试的时序。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种故障电流限制器，包括：电流限制支路，传输第一电流；控制支路，与所述电流限制支路并联，所述控制支路传输第二电流，所述控制支路包括：多个电力电子模块，相互电串联地排列；旁通电力电子模块，与所述多个电力电子模块电并联地排列；多个电流监测器，与所述多个电力电子模块及所述旁通电力电子模块电串联地排列；以及至少一个触发电路，其中所述多个电流监测器电耦合到所述至少一个触发电路，且其中所述至少一个触发电路耦合到以下中的至少一者：所述多个电力电子模块、及所述旁通电力电子模块。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.16 US 15/155,4771.一种故障电流限制器，包括：电流限制支路，传输第一电流；控制支路，与所述电流限制支路并联，所述控制支路传输第二电流，所述控制支路包括：多个电力电子模块，相互电串联地排列；旁通电力电子模块，与所述多个电力电子模块电并联地排列；多个电流监测器，与所述多个电力电子模块及所述旁通电力电子模块电串联地排列；以及至少一个触发电路，其中所述多个电流监测器电耦合到所述至少一个触发电路，且其中所述至少一个触发电路耦合到以下中的至少一者：所述多个电力电子模块、及所述旁通电力电子模块。2.根据权利要求1所述的故障电流限制器，还包括沿旁通电路与所述旁通电力电子模块电串联地排列的断路器。3.根据权利要求1所述的故障电流限制器，还包括测试及监管电路(T/S)，电耦合到所述多个电力电子模块及所述至少一个触发电路。4.根据权利要求1所述的故障电流限制器，其中所述至少一个触发电路包括：第一触发电路，与所述多个电力电子模块中的第一电力电子模块进行通信；第二触发电路，与所述多个电力电子模块中的第二电力电子模块进行通信；以及第三触发电路，与所述旁通电力电子模块进行通信。5.根据权利要求4所述的故障电流限制器，还包括：第一电源，为所述第一电力电子模块及所述第一触发电路供电；第二电源，为所述第二电力电子模块及所述第二触发电路供电；以及旁通电源，为所述旁通电力电子模块及所述第三触发电路供电。6.根据权利要求1所述的故障电流限制器，其中所述多个电力电子模块及所述旁通电力电子模块包括两个或更多个绝缘栅极双极晶体管。7.根据权利要求2所述的故障电流限制器，其中所述多个电流监测器中的第一电流监测器在所述多个电力电子模块之间耦合到所述控制支路。8.根据权利要求7所述的故障电流限制器，其中所述多个电流监测器中的第二电流监测器在所述断路器与所述旁通电力电子模块之间耦合到所述旁通电路。9.一种方法，包括：提供用于传输第一电流的电流限制支路；提供与所述电流限制支路并联的控制支路，所述控制支路传输第二电流，所述控制支路包括故障检查系统，所述故障检查系统包括：第一电力电子模块及第二电力电子模块，相互电串联地排列；旁通电力电子模块，与所述第一电力电子模块及所述第二电力电子模块电并联；多个电流监测器，与所述第一电力电子模块、所述第二电力电子模块及所述旁通电力电子模块电串联地排列；第一触发电路、第二触发电路及第三...

【专利技术属性】
技术研发人员：亚德里安·威尔森，
申请(专利权)人：瓦里安半导体设备公司，
类型：发明
国别省市：美国,US