直流电断路器制造技术

本发明专利技术涉及一种直流电断路器(1)，其具有第一电流路径(2)和第二电流路径(5)，其中在第一电流路径(2)中布置机械的旁路开关(8)，其中旁路开关(8)具有至少一个旁路开关励磁线圈(21)，其中直流电断路器(1)的第一半导体电路装置(11)与旁路开关(8)并联连接，其中直流电断路器(1)的电子控制单元(13)设计成用于控制第一半导体电路装置(11)，其中直流电断路器(1)具有由控制单元(13)控制的第二半导体电路装置(22)，并且第二半导体电路装置(22)与旁路开关励磁线圈(21)电路连接，直流电断路器(1)设置成使得第二半导体电路装置(22)的至少一个接口直接电路连接到第二电源接口(6)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】直流电断路器
本专利技术涉及一种根据权利要求1的前序部分的直流电断路器。
技术介绍
已知用于直流电应用的所谓的混合断路器。这种断路器具有所谓的旁路开关作为中心组件或功能上必需的组件。在安全方面的关断过程中，此旁路开关应特别快地断开，以使电流在通过开关装置的电流上升过多之前先换流到功率半导体上，然后功率半导体会关断相关电流。旁路开关是具有机械开关触点的继电器。为了操作该继电器，这种混合断路器具有从断路器的电源单元供电的驱动器电路。所需的特别快的旁路开关触点的断开需要相应量的电能，该电能必须快速可用，或必须快速传输到驱动器电路。这需要相应强大的电源单元和能量存储设备，尤其是电解电容器，以对相应的驱动器电路供电。然而，这种类型的电源单元和电容器需要相当大的空间，并且明显地促使这种断路器的空间增大。此外，电源单元消耗静态电流，从而除了断路器内所需的空间外，还存在相当大的功率损耗，必须通过适当的冷却表面来散发该功率损耗。电容器还必须不断充电，否则它们会随着时间的流逝而失去电荷。由此产生的损耗导致断路器内的温度升高，这会降低断路器的与安全相关的半导体的使用寿命。使用具有大匝数的旁路开关驱动器会减少所需的电流，但是由于这种绕组线圈的电感较高，由此还导致较大的时间常数并因此导致旁路开关的断开较慢。由于危险的电气条件，断路器通常仅执行很少的断开过程。因此，在大多数时间中，不需要强大的电源单元和相应的电容器，因为不要求可以输出的最大功率，而缺点在于要不断散发的功率损耗。为了能够以合理的空间要求和散发的功率损耗来切断短路，已知的开关装置在电路中具有阻流圈(也称为“节时电感”)，其自然地仅影响电流的变化，且在短路时电流的增加率减小。然而，阻流圈也需要大量空间和欧姆损耗。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种开头所述类型的直流电断路器，利用该直流电断路器可以避免上述缺点，该直流电断路器体积小且结构简单，并且可以迅速地切断短路。根据本专利技术，上述目的通过权利要求1的特征来实现。因此，可以产生一种直流电断路器，该直流电断路器具有小体积或小安装空间要求，并且结构简单。尽管这种直流电断路器置具有电源单元，但是该直流电断路器比具有还必须提供能量用于紧急关断致动旁路开关的电源单元的断路器小得多。同时，所讨论的直流电断路器比具有相应性能的电源单元的常规断路器可以更快地断开旁路开关。已显示出，在某些工作环境中，可以实现旁路开关的特别快速的断开，因为相关的直流电断路器的电源单元没有被用于这种特别快速的断开。实际上可以减小电源单元的尺寸，而不是通过不断增加电源单元来增加直流电断路器内的能量输送能力，因为不再需要特别快速地断开旁路开关，但仅用于向直流电断路器的其他组件供电。尽管这种断路器优选地仍然具有用于对电子部件供电的电源单元，但是该电源单元不必须提供能量以在短路切断的情况下断开旁路开关。替代地，提供一种断路器，用于与整流器一起操作，并且使用存在于整流器的输出端的平滑电容或至少一个滤波电容器作为驱动旁路开关的能量源。由于该电容器上的电压明显高于电子电路的内部工作电压，并且这种滤波电容器的电容通常比用于支持常规的直流电断路器的内部电源所具有的电容高几个数量级，与常规的混合直流电断路器相比，本专利技术的直流电断路器具有多个电荷或能量可用于驱动旁路开关。因此，可以以较少的匝数来驱动旁路开关，由此可以将时间常数较低地保持，由此可以进一步减小旁路开关的断开时间。由于更快地断开旁路开关，可以减小可能存在的阻流圈的电感。从属权利要求涉及本专利技术的其他有利的改进方案。在此明确引用的权利要求的措词，因此，权利要求在此通过引用而被插入说明书中，并被认为是逐字复制的。附图说明参考附图更详细地描述本专利技术，在附图中仅以示例的方式示出了优选实施例。其中显示：图1是本专利技术的直流电断路器的第一实施例以及包括电源、负载和故障的电气环境的示意图；图2是本专利技术的直流电断路器的第二实施例以及包括电源、负载和故障的电气环境的示意图；图3是本专利技术的直流电断路器的第三实施例以及包括电源、负载和故障的电气环境的示意图；以及图4是本专利技术的直流电断路器的第四实施例的仅一部分的示意图。具体实施方式图1至图3示出了直流电断路器1，该直流电断路器1具有从直流电断路器1的第一电源接口3到直流电断路器1的第一负载接口4的、具有第一电气极性的第一电流路径2，并具有从直流电断路器1的第二电源接口6到直流电断路器1的第二负载接口7的、具有第二电电气极性的第二电流路径5，其中在第一电流路径2或第二电流路径5中布置机械旁路开关8，其中旁路开关8具有至少有一个旁路开关励磁线圈21，其中直流电断路器1的第一半导体电路装置11与旁路开关8并联连接，直流电断路器1的电子控制单元13设计成控制第一半导体电路装置11，直流电断路器1具有第二半导体电路装置22，该第二半导体电路装置22由控制单元13控制，该第二半导体电路装置22与旁路开关励磁线圈21电路连接以驱动旁路开关励磁线圈21，其中第二半导体电路装置22的至少一个接口直接与第二电源接口6电路连接。图4示出了这种直流电断路器1的一部分。因此，可以产生一种直流电断路器1，该直流电断路器具有小体积或小安装空间要求，并且结构简单。这样的直流电断路器1优选具有电源单元19，但是该直流电断路器1比具有必须提供能量用于紧急关断致动旁路开关8的电源单元19的断路器小得多。同时，本专利技术的直流电断路器1可以比具有相应性能的电源单元的常规断路器更快地打开旁路开关8。已显示出，在某些工作环境中，可以实现旁路开关8的特别快速的断开，因为相关的直流电断路器1的电源单元没有用于这种特别快速的断开。实际上可以减小电源单元19的尺寸，而不是通过不断增加电源单元19来增加直流电断路器1内的能量输送能力，因为不再需要特别快速地断开旁路开关8，但仅用于向直流电断路器1的其他组件供电。尽管这种直流电断路器1优选地仍然具有用于对电子部件供电的电源单元19，但是该电源单元19不必须提供能量以在短路切断的情况下断开旁路开关8。替代地，提供一种直流电断路器1，用于与整流器17一起操作，并且使用存在于整流器17的输出端的平滑电容或至少一个滤波电容器18作为驱动旁路开关8的能量源。由于该电容器18上的电压明显高于电子电路的内部工作电压，并且这种滤波电容器18的电容通常比用于支持常规的直流电断路器1所具有的电容高几个数量级，与常规的混合直流电断路器相比，本专利技术的直流电断路器1具有多个电荷或能量可用于驱动旁路开关8。例如，已知的断路器的旁路开关8的驱动由电容器15供电，电容器15的电压为60V，电容为100μF。相比之下，用于外部导体电压为400VAC的三相电流的专业整流器应用通常具有650至770VDC的电压，并且电容通常在2.5和4mF之间。因此，在本专利技术的直流电断路器1的情况下，可用电荷量是在常规断路器的情况下的大约250倍至500倍之间。因此，可以以较少的匝数来驱动旁本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种直流电断路器(1)，其具有从直流电断路器(1)的第一电源接口(3)到直流电断路器(1)的第一负载接口(4)的、具有第一电气极性的第一电流路径(2)，以及从直流电断路器(1)的第二电源接口(6)到直流电断路器(1)的第二负载接口(7)的、具有第二电气极性的第二电流路径(5)，其中在所述第一电流路径(2)或所述第二电流路径(5)中布置机械的旁路开关(8)，其中所述旁路开关(8)具有至少一个旁路开关励磁线圈(21)，其中所述直流电断路器(1)的第一半导体电路装置(11)与所述旁路开关(8)并联连接，其中所述直流电断路器(1)的电子控制单元(13)设计成用于控制所述第一半导体电路装置(11)，其中所述直流电断路器(1)具有第二半导体电路装置(22)，所述第二半导体电路装置(22)由所述控制单元(13)控制，并且所述第二半导体电路装置(22)与所述旁路开关励磁线圈(21)电路连接以操作所述旁路开关励磁线圈(21)，其特征在于，所述第二半导体电路装置(22)的至少一个接口直接电路连接到第二电源接口(6)。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种直流电断路器(1)，其具有从直流电断路器(1)的第一电源接口(3)到直流电断路器(1)的第一负载接口(4)的、具有第一电气极性的第一电流路径(2)，以及从直流电断路器(1)的第二电源接口(6)到直流电断路器(1)的第二负载接口(7)的、具有第二电气极性的第二电流路径(5)，其中在所述第一电流路径(2)或所述第二电流路径(5)中布置机械的旁路开关(8)，其中所述旁路开关(8)具有至少一个旁路开关励磁线圈(21)，其中所述直流电断路器(1)的第一半导体电路装置(11)与所述旁路开关(8)并联连接，其中所述直流电断路器(1)的电子控制单元(13)设计成用于控制所述第一半导体电路装置(11)，其中所述直流电断路器(1)具有第二半导体电路装置(22)，所述第二半导体电路装置(22)由所述控制单元(13)控制，并且所述第二半导体电路装置(22)与所述旁路开关励磁线圈(21)电路连接以操作所述旁路开关励磁线圈(21)，其特征在于，所述第二半导体电路装置(22)的至少一个接口直接电路连接到第二电源接口(6)。


2.根据权利要求1所述的直流电断路器(1)，其特征在于，包括所述第二半导体电路装置(22)和所述旁路开关励磁线圈(21)的电流路径，特别地经由串联电阻(28)，与所述第一电源接口(3)电路连接。


3.根据权利要求1或2所述的直流电断路器(1)，其特征在于，所述直流电断路器(1)具有至少向所述电子控制单元(13)提供能量的电源单元(19)，并且所述第二半导体电路装置(22)绕过所述电源单元(19)直接电路连接到所述第二电源接口(...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·阿斯坎，M·鲍尔图内克，M·卡岑施泰内尔，
申请(专利权)人：伊顿智能动力有限公司，
类型：发明
国别省市：爱尔兰;IE