用于保护布置在直流电网中的耗电器的过流保护设备制造技术

本发明专利技术涉及一种用于保护布置在直流电网(1)中的耗电器(11，12；13，14)的过流保护设备，其中，在直流电网(1)中，耗电器(11，12；13，14)经由过流保护设备(11S，13S)与供电母线(10V)耦合，该供电母线连接或能够连接到直流电网(1)的供电电位。过流保护设备(11S，13S)被构建为，基于流经过流保护设备(11S，13S)的电流(I

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于保护布置在直流电网中的耗电器的过流保护设备


[0001]本专利技术涉及一种用于保护布置在直流电网中的耗电器的过流保护设备、一种直流电网以及一种用于运行过流保护设备和直流电网的方法。

技术介绍

[0002]由直流电网(DC电网)供电的负载装置尤其用于工业领域。从直流电网向负载装置供电的优势在于，能够通过智能电网控制和所集成的存储器以灵活和鲁棒的方式对波动的电网质量和能量供应做出反应。尤其是可再生能量发电机、例如电池存储器和/或光伏设备可以很容易地集成到直流电网中。在此，可以防止从交流电压到直流电压的转换损耗。通过能够缓冲(例如来自发电机运行的驱动器的)制动能量的可能性，得到了能量节省。
[0003]直流电网中的能量分配与迄今使用的交流电网中的能量分配相似地进行。在树状直流电网中，从能量源或供电母线出发，电流强度以及所需的电缆横截面从馈电器到耗电器逐步减小。随着导线横截面的每次变化，即在每次分支之后，通常设置可控的过流保护设备，该过流保护设备在后续导线支路中检测到过流的情况下迅速关断。导线支路中的过流不仅在导线支路出现故障的情况下出现，而且还在不同导线支路中的耗电器差别很大的情况下出现，例如，当耗电器中的一个进入发电机运行并暂时将电流馈入另外的导线支路时。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是，提供一种用于在直流电网中运行的过流保护设备和方法，其在功能上和/或在结构上在其保护功能方面得到改善。此外，本专利技术要解决的技术问题是，提供一种具有这种过流保护设备的直流电网以及一种用于运行该直流电网的方法，其在功能上和/或在结构上得到改善。
[0005]上述技术问题通过根据权利要求1的特征的过流保护设备、根据权利要求8的特征的直流电网、根据权利要求12的特征的用于运行过流保护设备的方法、根据权利要求13的特征的计算机程序产品、根据权利要求14的特征的用于运行直流电网的方法以及根据权利要求16的特征的计算机程序产品来解决。有利的设计方案由从属权利要求得出。
[0006]根据本专利技术的第一方面，提出了一种用于保护布置在直流电网中的耗电器的过流保护设备。耗电器尤其是一个或多个容性耗电器。这种容性耗电器例如是逆变器，其从由直流电网提供的电压为负载(例如电动机)产生三相电压或至少一个交流电压。除了数个开关元件之外，这种逆变器通常具有一个或多个用于其运行的电容。
[0007]在直流电网中，耗电器经由过流保护设备与供电母线耦合，该供电母线连接或可以连接到直流电网的供电电位。因此，供电母线可以直接、即无需另外的电子部件的中间连接地与供电电位连接。替换地，供电母线可以经由另外的电子部件、尤其是可控的开关元件连接到供电电位。在供电母线与供电电位之间设置可控的开关元件，使得可以将供电母线与供电电位分离。
[0008]过流保护设备是可控的过流保护设备，其可以在发生过流的情况下将耗电器与供
电母线分离。为此目的，过流保护设备可以包括可控的开关元件，尤其是电力电子部件。为了检测过流，过流保护设备优选地具有能够检测电流值的装置。
[0009]过流保护设备被构建为用于基于流经过流保护设备的电流的检测值以及基于与耗电器相关联的电流相关的触发特性曲线来确定当前触发值。当前的触发值是计算值，其根据代表当前流经过流保护设备的电流的检测值和电流相关的触发特性曲线来确定。因此，当前的触发值代表针对与流经过流保护设备并由此流经待保护的耗电器的电流相关的系统的热负载的量度。
[0010]当前的触发值与先前确定的阈值进行比较。先前确定的阈值代表触发判别式。然后过流保护设备依据比较的结果触发或不触发。例如，如果计算确定的当前的触发值随着流过过流保护设备的电流的增加而增加，则过流保护设备在超过先前确定的阈值时触发，由此耗电器与供电母线电气分离。只要当前的触发值不超过先前确定的阈值，过流保护设备就不会触发。先前确定的阈值例如可以通过试验或通过数值确定来确定。在此，可以将先前确定的阈值永久地存储在过流保护设备的存储器中。先前确定的阈值例如被选择为，使得该先前确定的阈值是在额定电流下产生的触发值之上的预先给定的百分比值。
[0011]在此，在触发特性曲线中，依据电流方向，电流与第一或与第二系数一起被考虑、即被处理。对电流的依据方向的考虑能够借助第一和第二系数进行加权并因此能够更好地映射过流保护设备中的热过程。由此，与迄今使用的安全熔断器相比，在相同保护级别下具有更高的可用性。
[0012]通过依据电流方向将电流在触发特性曲线中与第一或第二系数一起考虑，依据电流方向产生不同的当前的触发值。由此，例如可以可靠地考虑由电流方向引起的对耗电器的冷却效果。例如通过试验或模拟来确定第一系数和第二系数。第一和第二系数通常是不同的。
[0013]根据适宜的设计方案，过流保护设备包括可控的开关元件和与其串联连接的电流测量装置。电流测量装置在可控的开关元件的接通阶段期间检测流过可控的开关元件的电流的大小并且提供所述大小作为检测值。根据该设计方案，过流保护设备本身包括电流测量装置，其确定并提供对于确定当前的触发值所需的检测值。在另外的设计方案中，电流值和检测值也可以由过流保护设备外部的电流测量装置提供。为了能够正确检测流经耗电器的电流方向，电流测量装置可以包括基于霍尔原理的传感器。
[0014]另外的适宜的设计方案规定，第一和/或第二系数依据待保护的耗电器被参数化或者可以被参数化。可以依据耗电器的种类和/或类型和/或功率等级为与所述耗电器相关联的电流相关的触发特性曲线确定第一和/或第二系数。通常，第一和第二系数具有不同的绝对值。然而，在某些情况下，第一和第二系数也可以具有相同的绝对值，由此，无论电流流经耗电器的方向如何，当前的触发值都没有差异。
[0015]另外的适宜的设计方案规定，第一和/或第二系数依据触发特性曲线的走向被参数化或者可以被参数化。例如，可以依据种类和/或类型和/或额定功率来选择为相应的耗电器单独确定的触发特性曲线。例如，触发特性曲线可以依据对流经耗电器的电流的线性或二次考虑。例如，一些耗电器具有与流过其的电流呈二次方依赖关系的触发特性曲线，而其他耗电器具有考虑了对电流的线性依赖关系的触发特性曲线。
[0016]此外适宜的是，先前确定的阈值依据待保护的耗电器被参数化或者可以被参数
化。如以上所描述的，通过先前确定的阈值，可以确定在何种条件下触发或不触发过流保护设备，该条件通常取决于温度。
[0017]当本说明书中提到对不同参数的参数化或可参数化时，对此应当理解，针对每个耗电器或每个过流保护设备，对应的参数存储在执行方法的计算单元的存储器中。这可能在过流保护设备交付或初次投入使用时发生一次。替换地，也可以规定在持续运行中对参数化进行改变。
[0018]特别地，触发特性曲线代表对待保护的耗电器的发热的建模。
[0019]根据第二方面，提出了一种直流电网，该直流电网包括供电母线和包括至少一个耗电器的负载装置，该供电母线连接或可以连接到直流电网的供电电位。耗电器中的每本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于保护布置在直流电网(1)中的耗电器(11，12；13，14)的过流保护设备，其中，在所述直流电网(1)中，所述耗电器(11，12；13，14)经由所述过流保护设备(11S，13S)与供电母线(10V)耦合，所述供电母线连接或能够连接到直流电网(1)的供电电位，其中，所述过流保护设备(11S，13S)被构建为，
‑
基于流经所述过流保护设备(11S，13S)的电流(I
11
，I
13
)的检测值以及基于与耗电器(11，12；13，14)相关联的电流相关的触发特性曲线，确定当前的触发值；
‑
将当前的触发值与先前确定的阈值进行比较；以及
‑
依据比较的结果触发或不触发所述过流保护设备；
‑
其中，在所述触发特性曲线中，依据电流方向，电流与第一或第二系数一起被考虑。2.根据权利要求1所述的过流保护设备，其特征在于，所述过流保护设备包括可控的开关元件(15，17)和与所述可控的开关元件串联连接的电流测量装置(16，18)，其中，所述电流测量装置(16，18)在所述可控的开关元件(15，17)的接通阶段期间检测流过可控的开关元件(15，17)的电流的大小并且提供所述大小作为检测值(SI11，SI13)。3.根据权利要求2所述的过流保护设备，其特征在于，所述电流测量装置(16，18)包括基于霍尔原理的传感器。4.根据上述权利要求中任一项所述的过流保护设备，其特征在于，第一和/或第二系数依据待保护的耗电器(11，12；13，14)被参数化或者能够被参数化。5.根据上述权利要求中任一项所述的过流保护设备，其特征在于，第一和/或第二系数依据触发特性曲线的走向被参数化或者能够被参数化。6.根据上述权利要求中任一项所述的过流保护设备，其特征在于，先前确定的阈值依据待保护的耗电器(11，12；13，14)被参数化或者能够被参数化。7.根据上述权利要求中任一项所述的过流保护设备，其特征在于，所述触发特性曲线代表对待保护的耗电器(11，12；13，14)的发热的建模。8.一种直流电网，包括：
‑
供电母线(10V)，所述供电母线连接或能够连接到直流电网(1)的供电电位；
‑
包括至少一个耗电器(11，12；13，14)的负载装置(10)，其中，耗电器(11，12；13，14)中的每一个都经由相关联的可控的过流保护设备(11S，13S)与供电母线(10V)耦合，并且其中，电流相关的触发特性曲线与耗电器(11，12；13，14)中的每一个相关联；其特征在于，所述过流保护设备(11S，13S)根据上述权利要求中任一项来构建。9.根据权利要求8所述的直流电网，其特征在于，所述供电母线(10V)经由根据上述权利要求中任一项所述的过流保护设备连接或能够连接到直流电网(1)的供电电位，其中所述过流保护设备(11S，13S)被构建为用于处理与负载装置相关联的电流相关的触发特性曲线。10.根据权利要求8或9所述的直流电网，其特征在于，在多个耗电器(11，12；13，14)的情况下，每个耗电...

【专利技术属性】
技术研发人员：P卡卢扎，K贝林格，W费尔，M迈尔，J伯格，T贝尔，A莱迈尔，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：