容错固态电力控制器制造技术

本公开的发明专利技术名称是“容错固态电力控制器”。提供一种用于将电力递送到负载的固态电力控制器。所述固态电力控制器包括区段的集合，其中每一区段包括至少一个电力切换块。所述固态电力控制器在每一区段中进一步包括保护电路。所述保护电路被配置成防止出现在一个电力切换块中的故障传播到其它区段、其它电力切换块或所述负载。切换块或所述负载。切换块或所述负载。

【技术实现步骤摘要】
容错固态电力控制器


[0001]本专利技术涉及固态电力控制器(SSPC)。更具体地说，本专利技术涉及容错SSPC。

技术介绍

[0002]配电系统通常包括一个或多个配电单元(EPDU)，其将电力从一个或多个源(例如发电机和/或电池)传送到负载电路。举例来说，典型的EPDU包括高电力传送部件，所述高电力传送部件可动态地改变其配置，从而允许EPDU部件和负载电路适应改变的情况。
[0003]这些EPDU还可动态地变更其配置以便当所需电力超过可供使用的供应时根据最必需的负载将电力区分优先级。此外，EPDU防御危险条件，例如归因于负载或配电布线中的故障的过度电力流，其另外可造成重大情形，包括电气火灾。
[0004]已开发SSPC以仿真典型EPDU所需以及用于提供例如出于诊断目的监测电力流的额外功能性的主要的继电器和断路器功能。起初，半导体技术的局限性，具体地说是半导体电力切换装置的局限性，将SSPC限定到高达约30A的电流电平下的较低电压(例如，28V DC或115V AC)。
[0005]仿真切换高电流所需的接触器所需的较高电流SSPC可通过并行化大量电力切换部件来建构。然而，部件的增加以可靠性为代价。此外，这些部件的常见故障模式中的一些可对上游和/或下游装置造成损坏且甚至可能造成电气火灾。

技术实现思路

[0006]在给定前述不足的情况下，需要提供包括大量部件且特征在于高度并行化且不损害可靠性及隔离故障的能力的SSPC电路。本文中特征化的实例帮助解决或缓解这些问题以及所属领域中已知的其它问题。
[0007]以高达约50A的持续电流为额定电流的典型的SSPC用于许多应用中，包括飞机配电，已证明所述典型的SSPC相比于例如断路器和继电器的等效机电替代方案提供许多熟知益处。然而，此类应用还需要较高电流电力控制器来控制来自例如飞机发电机的源的电力且传送所述电力。
[0008]本文中所公开的实例提供高电流SSPC，其可自动隔离有故障的电力切换块，从而允许SSPC继续提供其主要功能性，但性能等级会从SSPC最高性能降低。尽管如此，在典型应用中，例如在飞机飞行中，此性能降低不会阻止飞机继续其使命。
[0009]各个方面将部件的故障限制在其中出现所述故障的具体电力切换块，从而不允许SSPC失去其功能。举例来说，当出现故障时，会防止未出故障的部件遭受过度电应力，从而保持其完整性。其它方面隔离出故障的元件，使得将总体SSPC功能保持在SSPC可仍然在使用中(维持至少短时间)且具有最小性能降低的程度。此外，可以最小复杂性且因此以最小成本实现本专利技术的有利方面。
[0010]一个示范性方面提供一种用于将电力递送到负载的固态电力控制器。所述固态电力控制器包括区段的集合，其中每一区段包括至少一个电力切换块。所述固态电力控制器
在每一区段中进一步包括保护电路。所述保护电路被配置成防止出现在一个电力切换块中的故障传播到其它区段、其它电力切换块或负载。
[0011]另一示范性方面提供一种用于将电力递送到负载的固态电力控制器。所述固态电力控制器包括电力切换元件和第一保护电路、第二保护电路和第三保护电路的集合。所述第一保护电路被配置成隔离出现在电力切换元件的第一集合的电力线上的第一故障以免到达电力切换元件的第二集合。此外，所述第二保护电路被配置成隔离出现在负载中的第二故障以免到达电力切换元件的集合。且所述第三保护电路被配置成隔离出现在包括在一个集合中的电力切换元件中的第三故障以免到达电力切换元件的另一集合。
[0012]另一示范性方面提供一种用于将电力递送到负载的固态电力控制器。所述固态电力控制器包括电力切换块，所述电力切换块包括电力切换元件的集合。所述固态电力控制器进一步包括保护电路，所述保护电路被配置成防止出现在电力切换元件的集合中的电力切换元件中的故障传播到电力切换元件的集合中的其它电力切换元件。
[0013]技术方案1.一种用于将电力递送到负载的固态电力控制器，其包括：
[0014]区段的集合，其中每一区段包括至少一个电力切换块；
[0015]每一区段中的保护电路，其中所述保护电路被配置成防止出现在一个电力切换块中的故障传播到其它区段、其它电力切换块、或所述负载。
[0016]技术方案2.根据技术方案1所述的固态电力控制器，其中：所述故障是短路。
[0017]技术方案3.根据技术方案1或2中任一技术方案所述的固态电力控制器，其中：所述故障的特征为所述固态电力控制器的电流超过预定阈值。
[0018]技术方案4.根据技术方案3所述的固态电力控制器，其中：所述电流流动经过所述电力切换块和所述负载中的至少一个。
[0019]技术方案5.根据任一前述技术方案所述的固态电力控制器，其中：所述保护电路包括至少一个保险丝。
[0020]技术方案6.根据任一前述技术方案所述的固态电力控制器，其中：所述电力切换块包括电力切换元件的集合。
[0021]技术方案7.根据技术方案6所述的固态电力控制器，其中：来自电力切换元件的所述集合的电力切换元件是从由下列各物组成的群组中选出：金属氧化物半导体场效应晶体管、结型场效应晶体管、双极结型晶体管、绝缘栅双极结型晶体管、双向三端晶闸管和闸流晶体管。
[0022]技术方案8.一种用于将电力递送到负载的固态电力控制器，其包括：
[0023]电力切换元件的集合；及
[0024]第一保护电路、第二保护电路和第三保护电路；
[0025]其中所述第一保护电路被配置成隔离出现在电力切换元件的第一集合的电力线上的第一故障以免到达电力切换元件的第二集合；且
[0026]其中所述第二保护电路被配置成隔离出现在所述负载中的第二故障以免到达电力切换元件的所述集合。
[0027]技术方案9.根据技术方案8所述的固态电力控制器，其中：所述第三保护电路被配置成隔离出现在包括在一个集合中的电力切换元件中的第三故障以免到达电力切换元件的另一集合。
[0028]技术方案10.根据技术方案9所述的固态电力控制器，其中：所述第一故障、第二故障和第三故障各自是短路。
[0029]技术方案11.根据技术方案9或10中任一技术方案所述的固态电力控制器，其中：所述第一故障、第二故障和第三故障各自是所述固态电力控制器的电流超过预定阈值。
[0030]技术方案12.根据技术方案11所述的固态电力控制器，其中：所述电流通过传播经过所述固态电力控制器电路，而流动经过电力切换元件的所述集合中的至少一个集合、电力切换元件和所述负载。
[0031]技术方案13.根据技术方案12所述的固态电力控制器，其中：所述电力切换元件是从由下列各物组成的群组中选出：金属氧化物半导体场效应晶体管、结型场效应晶体管、双极结型晶体管、绝缘栅双极结型晶体管、双向三端晶闸管和闸流晶体管。
[0032]技术方案14.一种用于将电力递送到负载的固态电力控制器，其包括：
[0033]电力切换块，其包括电力本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于将电力递送到负载的固态电力控制器，其包括：区段的集合，其中每一区段包括：至少一个电力切换块，其中每个电力切换块包括电力切换元件的集合，以及多个栅极电路，每个栅极电路被安置在对应电力切换元件的栅极处，每个栅极电路包括 (i) 栅极到源极电阻器以及 (ii) 串联连接的第一保险丝和栅极电阻器，其中所述栅极电阻器和所述栅极到源极电阻器都直接连接到所述栅极，且其中在每个区段中，所述栅极电路的第一保险丝连接在一起；以及保护电路，其中所述保护电路被配置成防止出现在一个电力切换块中的故障传播到其它区段、到其它电力切换块、或到所述负载，其中所述保护电路包括所述多个栅极电路和多个第二保险丝，每个第二保险丝对应于区段的所述集合中的一个区段，并且每个第二保险丝被连接到电力切换元件的所述集合的源极并被配置成在该区段中发生接地的短路时，将该区段和所述至少一个电力切换块与所述负载和其它区段隔离。2.根据权利要求1所述的固态电力控制器，其特征在于：所述故障是短路。3.根据权利要求1或2中任一权利要求所述的固态电力控制器， 其特征在于：所述故障的特征为所述固态电力控制器的电流超过预定阈值。4.根据权利要求3所述的固态电力控制器，其特征在于：所述电流流动经过所述电力切换块和所述负载中的至少一个。5.根据权利要求1所述的固态电力控制器，其特征在于：来自电力切换元件的所述集合的电力切换元件是从由下列各物组成的群组中选出：金属氧化物半导体场效应晶体管、结型场效应晶体管、双极结型晶体管、绝缘栅双极结型晶体管、双向三端晶闸管和闸流晶体管。6.一种用于将电力递送到负载的固态电力控制器，其包括：区段的集合，其中每一区段包括:电力切换元件的集合；以及第一保护电路、第二保护电路和第三保护电路以及多个栅极电路，每个保护电路包括所述多个栅极电路中的一个栅极电路，每个栅极电路被安置在对应电力切换元件的栅极处，每个栅极电路包括 (i) 栅极到源极电阻器和 (ii) 串联连接的第一保险丝和栅极电阻器，其中所述栅极电阻器和所述栅极到源极电阻器都直接连接到所述栅极，且其中所述栅极电路的第一保险丝连接在一起；其中所述第一保护电路被配置成隔离出现在电力切换元件的第一集合的电力线上的第一故障以免到达电力切换元件的第二集合；其中所述第二保护电路被配置成隔离出现在所述负载中的第二故障以免到达电力切换元件的所述第一集合以及电力切换元件的第三集合，以及其中所述第一、第二和第三保护电路还包括多个第二保险丝，每个第二保险丝对应于区段的所述集合中的一个区段，并且每个第二保险丝被连接到该区段的电力切换元件的集合的源极并被配置成在该区段中发生接地的短路时，将该区段的电力切换元件的集合与所述负载和...

【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：通用电气航空系统有限公司，
类型：发明
国别省市：