故障清除电路制造技术

本发明专利技术公开了一种故障清除电路系统(10)，其包括电能存储装置(12)、能连接在所述电能存储装置(12)与至少一个电力线路(16；16'、16”、16”')之间的至少一个可控开关(14)，以及控制电路(18)，所述控制电路(18)配置成监测所述至少一个电力线路(16)是否有故障，并且如果检测到故障则闭合所述至少一个开关(14)，其中，所述电能存储装置(12；12')设置为储存一定量的电能，所述电能的大小设定成足以释放一个或多个断路器或清除所述至少一个电力线路(16、16'、16”、16”')中的一个或多个熔丝，以便清除所述故障，并且其中，所述控制电路(18；18')配置成如果检测到故障则闭合所述至少一个开关(14；14'、14”、14”')，使得对存储在所述电能存储装置(12；12')中的所述电能的放电引起在所述至少一个电力线路(16、16'、16”、16”')中注入电流脉冲，使得在有限时间跨度内引发所述至少一个电力线路(16、16'、16”、16”')中较高的电流，其中所述有限时间的较高电流能释放所述至少一个电力线路(16、16'、16”、16”')中的所述一个或多个断路器或清除所述至少一个电力线路(16、16'、16”、16”')中的一个或多个熔丝。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】故障清除电路
本说明书涉及尤其应用于电力逆变器中的故障清除电路系统。
技术介绍
例如在不间断电源(UPS)系统中或在电网中应用的电力逆变器可能能够通过在有限时间段内供应比标称电流高的电流以便通过过电流断开电熔丝或断路器来清除例如短路或接地故障的故障。逆变器的故障清除能力，即较高电流，通常为正常电流的约2-3倍。然而，在许多情况下，这可能不足以用于断开配电用熔丝或断路器。为了克服这一问题，可能将逆变器的大小设定为过大以具有更高的故障清除能力并且在发生故障的情况下供应高得多的电流。然而，这需要逆变器尺寸过大，并且因此需要比对逆变器的正常操作所需要的更多的技术资源。欧洲专利申请EP2290774A1公开了一种网络保护装置，其设置为保护EPDN(电力配线网络)免受电流故障的影响。EPDN包括多个安全装置，其适于在通过安全装置的电流超出预定激活阈值时，电隔离一部分EPDN。所述网络保护装置包括：缓冲器，其配置成并联耦合到由电容器形成的EPDN并且存储电能；检测器，其检测EPDN中的电压；以及控制器，其耦合到缓冲器和检测器。控制器配置成在通过检测器检测到表示EPDN中的短路条件的EPDN中电压骤降时，控制缓冲器将其所存储电能的至少一部分放电到EPDN中，同时产生至少高达能激活EPDN中具有最高激活阈值的安全装置的放电电流。当已经检测到电压骤降并且电容器将其所存储电能的至少一部分放电到EPDN中时，由控制器控制半导体开关，以产生具有在检测到电压骤降之前就存在的EPDN中的频率、相位和振幅的电压。
技术实现思路
本说明书描述一种故障清除电路系统，所述故障清除电路系统可应用于电力逆变器中，并且可消除对用于故障清除的电力逆变器的尺寸设计过大的需要。根据本说明书的一方面，公开了一种故障清除电路系统。电路系统包括电能存储装置、可连接在电能存储装置与至少一个电力线路之间的至少一个可控开关，以及控制电路，所述控制电路配置成监测至少一个电力线路是否有故障，并且如果检测到故障则闭合至少一个开关。电能存储装置设置为用于存储一定量的电能，所述电能的大小可设定成足以用于释放至少一个电力线路中的一个或多个断路器或清除至少一个电力线路中的一个或多个熔丝，以便清除故障。控制电路配置成如果检测到故障则闭合至少一个开关，使得对存储在电能存储装置中的电能的放电引起在至少一个电力线路中注入电流脉冲，使得在有限时间跨度内引发所述至少一个电力线路中较高的电流，其中所述有限时间的较高电流可释放至少一个电力线路中的一个或多个断路器或清除至少一个电力线路中的一个或多个熔丝。例如，当对至少一个电力线路的监测检测到例如短路的故障时，控制电路可闭合至少一个可控开关，使得可以释放所存储的电能。这种释放以受控的方式产生电流脉冲，所述电流脉冲可能特别短但特别大。因此，随后可通过此脉冲激活可设置为用于至少一个电力线路中的电路保护的断路器或熔丝。例如，在过电流条件下可释放磁性过电流断路器，所述过电流条件通常由最小时间跨度内的最小过电流限定。因此，当将电能存储装置的大小设定成使得所存储的能量可满足此磁性过电流断路器的过电流释放的要求时，故障清除电路系统可通过用以受控方式产生的脉冲安全且快速地释放断路器而保护耦合到至少一个电力线路的电路。或者，熔丝将因为过电流或短路而起作用，以便断开或清除过电流或短路。在一些实施方案中，所述故障清除电路系统可包括充电电路系统，用于从至少一个电力线路中的一个或多个电力线路对电能存储装置充电。例如，充电电路系统可包括二极管和电阻器的串联连接，其中二极管和电阻器的串联连接的一个端子连接到至少一个电力线路中的一个电力线路，并且另一端子连接到电能存储装置的充电端子。在一些实施方案中，故障清除电路系统可包括连接在电能存储装置与至少一个开关之间的电流上升限幅器。例如，限幅器可以是大小设定成使得能保护至少一个可控开关免受过电流影响的电感器。在一些实施方案中，故障清除电路系统可包括二极管，所述二极管并联连接到电能存储装置并且设置为保护电能存储装置免受反极性的影响。在故障清除电路系统的一些实施方案中，电能存储装置可以是电容器和/或至少一个可控开关可以是可控半导体开关，尤其是可控硅整流器或闸流晶体管。在实施方案中，至少一个电气开关可包括至少一个可控硅整流器，其中阳极连接电能存储装置并且阴极可连接到至少一个电力线路。这允许将来自电能存储装置的正电流脉冲注入到至少一个电力线路中。或者或另外，在实施方案中，至少一个电气开关可包括可控硅整流器，其中阴极连接电能存储装置并且阳极可连接到至少一个电力线路。通过此实施方案，可以将来自电能存储装置的负电流脉冲注入到至少一个电力线路中。可以组合这两个实施方案，以便允许从电能存储装置到至少一个电力线路中的正和/或负电流脉冲。本说明书的另一方面涉及一种电气布置，所述电气布置包括用于传输电力的至少一个电力线路，以及本说明书中所公开的且连接在电力线路中的至少一个与中性线之间或连接在电力线路中的至少一个与电力线路中的至少另一个之间的故障清除电路系统，其中控制电路配置成监测电力线路中的至少一个是否有故障，并且如果检测到故障则闭合故障清除电路系统的至少一个开关。本说明书的另一方面涉及一种具有故障清除能力的电力逆变器，其包括用于将直流电转换成交流电的电子逆变器电路以及本说明书中所公开的故障清除电路系统。在一些实施方案中，电力逆变器可以是双电平、三电平或多电平逆变器。在电力逆变器的一些实施方案中，至少一个部件可由电子逆变器电路以及由故障清除电路系统使用。在附图和下文的描述中阐述一个或多个实施例的细节。其它特征和优点从描述和图式以及从权利要求书来看是显而易见的。附图说明图1示出用于单相的故障清除电路系统的实例；图2示出用于三相的故障清除电路系统的实例；图3示出用于单相的故障清除电路系统的试验性布置的实例；图4为示波器捕获，示出在无故障清除电路系统的系统中发生故障时的电压和电流；图5为示波器捕获，示出当配备有故障清除电路系统的系统中在系统正弦输出电压的良性循环期间发生故障时的电压和电流；图6示出用于单相的故障清除电路系统的第二实例；图7示出用于单相的故障清除电路系统的第三实例；图8示出具有用于单相的故障清除能力的三电平电力逆变器的实例。具体实施方式在下文中，功能上类似或相同的元件可具有相同的附图标记。下文中的绝对值仅作为实例说明，而不应解释为限制性的。图1示出用于单相电力线路16的故障清除电路系统10。电路系统10可例如应用于单相UPS系统，以用于监测UPS输出的故障条件，例如短路，并且通过在过电流条件的情况下递送足以断开断路器的电流脉冲来辅助从UPS输出快速地断开故障。电路系统10包括：用于由电容器12实施的电能存储装置、由可控硅整流器(SCR)14实施的可控开关、控制和驱动电路18、用于对由二极管20和电阻器22的串联连接实施的电容器12充电的充电电路系统、由电感器30实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种故障清除电路系统(10；10')，其包括/n-电能存储装置(12；12')，/n-至少一个可控开关(14；14'、14”、14”')，其能连接在所述电能存储装置(12；12')与至少一个电力线路(16；16'、16”、16”')之间，以及/n-控制电路(18；18')，其配置成监测所述至少一个电力线路(16；16'、16”、16”')是否有故障，并且如果检测到故障则闭合所述至少一个开关(14；14'、14”、14”')，/n-其中，所述电能存储装置(12；12')设置为存储一定量的电能，所述电能的大小设定成足以用于释放一个或多个断路器或清除所述至少一个电力线路(16、16'、16”、16”')中的一个或多个熔丝，以便清除所述故障，并且/n-其中，所述控制电路(18；18')配置成如果检测到故障则闭合所述至少一个开关(14；14'、14”、14”')，使得对存储在所述电能存储装置(12；12')中的所述电能的放电引起在所述至少一个电力线路(16、16'、16”、16”')中注入电流脉冲，使得在有限时间跨度内引发所述至少一个电力线路(16、16'、16”、16”')中较高的电流，其中所述有限时间的较高电流能释放所述至少一个电力线路(16，16'、16”、16”')中的所述一个或多个断路器或清除所述至少一个电力线路(16，16'、16”、16”')中的所述一个或多个熔丝。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171211 GB 1720578.21.一种故障清除电路系统(10；10')，其包括
-电能存储装置(12；12')，
-至少一个可控开关(14；14'、14”、14”')，其能连接在所述电能存储装置(12；12')与至少一个电力线路(16；16'、16”、16”')之间，以及
-控制电路(18；18')，其配置成监测所述至少一个电力线路(16；16'、16”、16”')是否有故障，并且如果检测到故障则闭合所述至少一个开关(14；14'、14”、14”')，
-其中，所述电能存储装置(12；12')设置为存储一定量的电能，所述电能的大小设定成足以用于释放一个或多个断路器或清除所述至少一个电力线路(16、16'、16”、16”')中的一个或多个熔丝，以便清除所述故障，并且
-其中，所述控制电路(18；18')配置成如果检测到故障则闭合所述至少一个开关(14；14'、14”、14”')，使得对存储在所述电能存储装置(12；12')中的所述电能的放电引起在所述至少一个电力线路(16、16'、16”、16”')中注入电流脉冲，使得在有限时间跨度内引发所述至少一个电力线路(16、16'、16”、16”')中较高的电流，其中所述有限时间的较高电流能释放所述至少一个电力线路(16，16'、16”、16”')中的所述一个或多个断路器或清除所述至少一个电力线路(16，16'、16”、16”')中的所述一个或多个熔丝。


2.根据权利要求1所述的故障清除电路系统，其包括充电电路系统(20，22；20'，22')，用于从所述至少一个电力线路中的一个或多个电力线路(16；16')对所述电能存储装置(12；12')充电。


3.根据权利要求2所述的故障清除电路系统，其中，所述充电电路系统包括二极管(20；20')和电阻器(22；22')的串联连接，其中所述二极管(20；20')和电阻器(22；22')的所述串联连接的一个端子(24；24')连接到所述至少一个电力线路中的所述一个电力线路(16；16')，并且另一端子(26；26')连接到所述电能存储装置(12；12')的充电端子(28；28')。


4.根据权利要求1、2或3所述的故障清除电路系统，其包括连接在所述电能存储装置(12；12')与所述至少一个开关(14；14'、14”、14”')之间的电流上升限幅器(30；30')。


5.根据权利要求4所述的故障清除电路系统，其中，所述限幅器是大小设定成使得能保护所述至少一个可控开关(14；14'、14”、14”')免受过电流影响的电感器(30；30')。


6.根据前述权利要求中任一项所述的故障清除电路系统，其包括二极管(32)，所述二极管并联连...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·科斯塔玛科伊，J·A·S·乌西塔洛，
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