固态断路器及操作其的方法以及固态断路器的控制装置制造方法及图纸

本申请涉及固态断路器(PD

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】固态断路器及操作其的方法以及固态断路器的控制装置


[0001]本申请涉及电路控制领域。具体地，本申请涉及固态断路器及操作其的方法以及固态断路器的控制装置。

技术介绍

[0002]固态断路器被应用在直流电源系统中，具有对电路中的故障快速响应的优势。然而，电路中的故障电流可能具有快速的电流值增长速度，为基于固态断路器的电路保护方案带来挑战。
[0003]固态断路器具有最大分断电流的阈值，通过固态断路器的电流是受限的。如果故障电流超过了最大分断电流的阈值，会造成固态断路器损坏。例如，在固态断路器的一个信号采样周期内，流过固态断路器的电流超过该阈值，则会损坏固态断路器。此外，如果希望实现电路的选择性保护，需要上游电路的断路器等待一段时间后再断开电路，若在此时间内，故障电流大于电路中的半导体器件能够承受的电流，会造成半导体器件的损坏。
[0004]此外，在发生故障时，电流可能在短时间内迅速增大到超过固态断路器的最大分断电流的阈值，这段时间甚至短于固态断路器的一个采样周期，固态断路器无法及时断开电路，造成固态断路器损坏。

技术实现思路

[0005]本申请实施例提供了固态断路器及操作其的方法以及固态断路器的控制装置，以至少解决现有技术中不能在电路中发生故障时有效保护固态断路器和电路中的元件的问题。
[0006]根据本申请实施例的一个方面，提供了操作固态断路器的方法，包括：获取关于固态断路器的采样时间段的信息，该固态断路器在一个或多个该采样时间段内检测通过该固态断路器的电流的电流值；获取关于该固态断路器的最大分断电流值的信息；获取在当前采样时间段内检测的当前电流值和在该当前采样时间段前的前一采样时间段内检测的先前电流值；根据该当前电流值、该先前电流值和该采样时间段的时间长度确定在该当前采样时间段后的下一采样时间段内的预测电流值；判断该预测电流值是否大于该固态断路器的该最大分断电流值；如果该预测电流值大于该最大分断电流值，则使该固态断路器断开该固态断路器所在的电路。
[0007]以这样的方式，能够在超过最大分断电流值的电流到达固态断路器之前进行预测，使固态断路器及时断开电路，从而保护固态断路器不被故障电流损坏。
[0008]根据本申请的一个实施例，确定在该当前采样时间段后的下一采样时间段内的预测电流值包括：根据该当前电流值、该先前电流值和该采样时间段的时间长度确定电流值在该下一采样时间段内的改变量；根据该当前电流值和该改变量确定该预测电流值。
[0009]以这样的方式，根据固态断路器对电流的检测预测将到来的电流的预测值。
[0010]根据本申请的一个实施例，根据该当前电流值的一阶导数和该采样时间段的时间
长度的乘积确定电流值在该下一采样时间段内的改变量。
[0011]以这样的方式，具体计算将到来的电流的电流值相对于当前的电流的电流值改变的量。
[0012]根据本申请的一个实施例，通过以下公式确定该下一采样时间段内的预测电流值：i预测＝i(t
n
)+i
’
(t
n
)
×△
T，其中，i预测表示该预测电流值，i(t
n
)表示在该当前采样时间段内检测的当前电流值，i
’
(t
n
)表示该当前电流值的一阶导数，
△
T表示该采样时间段，i
’
(t
n
)
×△
T表示电流值在该下一采样时间段内的改变量。
[0013]以这样的方式，具体计算将到来的电流的电流值的大小，从而确定将通过固态断路器的电流是否超过最大分断电流。
[0014]根据本申请的一个实施例，通过以下公式确定该当前电流值的一阶导数：i
’
(t
n
)＝(i(t
n
)
‑
i(t
n
‑1))/
△
T，其中，i(t
n
‑1)表示在该前一采样时间段内检测的先前电流值。
[0015]以这样的方式，根据固态断路器已经采样得到的电流值预测电流的变化趋势。
[0016]根据本申请实施例的另一方面，还提供了固态断路器的控制装置，包括：采样时间段接收单元，被配置为获取关于固态断路器的采样时间段的信息，该固态断路器在一个或多个该采样时间段内检测通过该固态断路器的电流的电流值；阈值接收单元，被配置为获取关于该固态断路器的最大分断电流值的信息；电流检测单元，被配置为获取在当前采样时间段内检测的当前电流值和在该当前采样时间段前的前一采样时间段内检测的先前电流值；预测单元，被配置为根据该当前电流值、该先前电流值和该采样时间段的时间长度确定在该当前采样时间段后的下一采样时间段内的预测电流值；判断单元，被配置为判断该预测电流值是否大于该固态断路器的该最大分断电流值；分断单元，被配置为如果该预测电流值大于该最大分断电流值，则使该固态断路器断开该固态断路器所在的电路。
[0017]以这样的方式，能够在超过最大分断电流值的电流到达固态断路器之前进行预测，使固态断路器及时断开电路，从而保护固态断路器不被故障电流损坏。
[0018]根据本申请实施例的另一方面，还提供了固态断路器，该固态断路器包括控制装置，该控制装置包括：采样时间段接收单元，被配置为获取关于固态断路器的采样时间段的信息，该固态断路器在一个或多个该采样时间段内检测通过该固态断路器的电流的电流值；阈值接收单元，被配置为获取关于该固态断路器的最大分断电流值的信息；电流检测单元，被配置为获取在当前采样时间段内检测的当前电流值和在该当前采样时间段前的前一采样时间段内检测的先前电流值；预测单元，被配置为根据该当前电流值、该先前电流值和该采样时间段的时间长度确定在该当前采样时间段后的下一采样时间段内的预测电流值；判断单元，被配置为判断该预测电流值是否大于该固态断路器的该最大分断电流值；分断单元，被配置为如果该预测电流值大于该最大分断电流值，则使该固态断路器断开该固态断路器所在的电路。
[0019]以这样的方式，能够在超过最大分断电流值的电流到达固态断路器之前进行预测，使固态断路器及时断开电路，从而保护固态断路器不被故障电流损坏。
[0020]根据本申请的一个实施例，固态断路器还包括：限流元件，被配置为限制通过该固态断路器的电流的电流值的提升速率。
[0021]以这样的方式，限制电流的变化速率从而避免损坏固态断路器。
[0022]根据本申请的一个实施例，该限流元件包括：铁芯；以及沿该铁芯的轴线缠绕在该
铁芯上的第一电感和第二电感，其中，该第一电感和第二电感中的电流方向相反。
[0023]以这样的方式，使限流元件即使在大直流电流的情况下不会磁场饱和，提高限流效果。
[0024]在本申请实施例中，提供了对通过固态电路器的电流采样并预测即将到达固态断路器的电流的预测电流值是否超过阈值，并在预测电流值超过阈值的情本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.操作固态断路器的方法，其特征在于，包括：获取关于固态断路器的采样时间段的信息，所述固态断路器在一个或多个所述采样时间段内检测通过所述固态断路器的电流的电流值；获取关于所述固态断路器的最大分断电流值的信息；获取在当前采样时间段内检测的当前电流值和在所述当前采样时间段前的前一采样时间段内检测的先前电流值；根据所述当前电流值、所述先前电流值和所述采样时间段的时间长度确定在所述当前采样时间段后的下一采样时间段内的预测电流值；判断所述预测电流值是否大于所述固态断路器的所述最大分断电流值；如果所述预测电流值大于所述最大分断电流值，则使所述固态断路器断开所述固态断路器所在的电路。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定在所述当前采样时间段后的下一采样时间段内的预测电流值包括：根据所述当前电流值、所述先前电流值和所述采样时间段的时间长度确定电流值在所述下一采样时间段内的改变量；根据所述当前电流值和所述改变量确定所述预测电流值。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述当前电流值的一阶导数和所述采样时间段的时间长度的乘积确定电流值在所述下一采样时间段内的改变量。4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，通过以下公式确定所述下一采样时间段内的预测电流值：i
预测
＝i(t
n
)+i
’
(t
n
)
×△
T，其中，i
预测
表示所述预测电流值，i(t
n
)表示在所述当前采样时间段内检测的当前电流值，i
’
(t
n
)表示所述当前电流值的一阶导数，
△
T表示所述采样时间段，i
’
(t
n
)
×△
T表示电流值在所述下一采样时间段内的改变量。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，通过以下公式确定所述当前电流值的一阶导数：i
’
(t
n
)＝(i(t
n
)
‑
i(t

【专利技术属性】
技术研发人员：杜峰，陈维刚，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：