具有固态互锁机构的固态电路中断器制造技术

一种系统包括：第一断路器(10B

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有固态互锁机构的固态电路中断器

技术介绍


[0001]本专利技术所公开的概念整体涉及电路中断器，尤其是涉及具有固态互锁机构的电路中断器。
[0002]背景信息
[0003]电路中断器(例如但不限于断路器)通常用于保护电路不受过电流状况的损害，诸如过载状况、短路或其他故障状况，例如电弧故障或接地故障。固态电路中断器使用固态部件，例如半导体器件，以接通和切断从电源流到负载的电流。固态电路中断器可以提供优于常规机械电路中断器的优点，例如，中断更快、尺寸更小或可靠性更好。
[0004]UL 489I是用于固态塑壳式断路器的调查要求纲要。它与UL 489结合使用，该UL 489是用于塑壳式断路器、塑壳式开关和断路器壳体的安全标准。UL 489I的范围覆盖额定电压高达1000Vac和1500Vdc的固态塑壳式断路器，其使用半导体进行切换并且具有整体式气隙以提供隔离。已知所使用的半导体器件具有漏电流，因此仍然需要气隙来为负载提供电流隔离。机械接触通常用于产生这种气隙。
[0005]固态断路器优于传统断路器的一个优点在于此气隙的大小。固态断路器可以使用小得多的气隙，并且不需要使用电弧斜槽，因为能量在半导体器件本身内耗散。断路器的可靠性基于半导体在产生气隙之前中断电流的能力。
[0006]然而，固态部件(例如，半导体器件)的故障模式之一是短路。当发生此类短路故障时，固态断路器将无法断开。断路器的这种跳闸故障可能对固态断路器、包括发生故障的固态电路的电路中断系统和负载有害。
[0007]固态断路器和包括固态断路器的系统还存在改进的余地。

技术实现思路

[0008]通过所公开概念的实施方案来满足这些需求和其他需求，其中故障模式下的固态断路器请求上游断路器中断流向其的电流，使得该固态断路器可以断开其机械接触。
[0009]根据本专利技术所公开的概念的一个方面，一种系统包括：第一断路器，该第一断路器包括第一固态开关、第一机械接触和电流传感器，该电流传感器被构造成感测流经该第一断路器的电流；以及第二断路器，该第二断路器电耦合到该第一断路器并且被构造成中断流向该第一断路器的电流，其中该第一断路器被构造成在检测到故障模式时向该第二断路器发送请求，并且其中该第二断路器被构造成响应于接收到该请求，中断流向该第一断路器的电流，并且该第一断路器被进一步构造成当流经该第一断路器的电流降至预定水平时，断开该第一机械接触。
[0010]根据本专利技术所公开的概念的另一方面，固态断路器包括：固态开关，该固态开关被构造成断开以中断流经该固态断路器的电流；机械接触，该机械接触被构造成断开以提供电流隔离；电流传感器，该电流传感器被构造成感测流经该固态断路器的电流；以及电子跳
闸单元，该电子跳闸单元被构造成控制该固态开关以断开或闭合并且控制该机械接触断开，其中该固态断路器被构造成检测该固态开关的故障模式，并且作为响应地向上游断路器发送请求以中断流向该固态断路器的电流。
[0011]根据本专利技术所公开的概念的另一方面，一种方法包括：由第一断路器检测故障模式，该故障模式包括断开该第一断路器的第一固态开关失败；由该第一断路器向第二断路器发送请求；由该第二断路器接收该请求；响应于接收到该请求，由该第二断路器中断流向该第一断路器的电流；检测到流经该第一断路器的电流已降至预定水平；以及响应于检测到流经该第一断路器的该电流已降至该预定水平，由该第一断路器断开机械接触。
附图说明
[0012]当结合附图阅读时，可以从以下优选的实施方案描述中获得对本专利技术所公开的概念的完整理解，其中：
[0013]图1是根据本专利技术所公开的概念的示例性实施方案的固态断路器的示意图；
[0014]图2是根据本专利技术所公开的概念的示例性实施方案的系统的另一示意图；
[0015]图3示出了根据本专利技术所公开的概念的示例性实施方案的流经断路器的电流的波形；
[0016]图4是根据本专利技术所公开的概念的示例性实施方案的固态互锁的方法的流程图；并且
[0017]图5是根据本专利技术所公开的概念的示例性实施方案的固态互锁的方法的另一流程图。
具体实施方式
[0018]本文使用的方向短语，诸如例如左、右、前、后、顶部、底部、以及它们的衍生词，涉及附图中所示的元件的取向，并且并不限制权利要求书，除非在其中明确地表述。
[0019]如本文所用，两个或更多个零件“联接”在一起的表述应当意为这些零件直接接合在一起或通过一个或多个中间零件接合在一起。
[0020]图1是根据本专利技术所公开的概念的示例性实施方案的固态断路器10的示意图。固态断路器10可以是较大型系统的一部分，包括附加断路器、固态断路器和/或机械断路器，诸如图2所示的系统。
[0021]固态断路器10被构造成经由线路2和负载导体4电连接在电源和负载12之间。上游断路器可以设置在电源与固态断路器10之间。固态断路器10被构造成在故障状况(例如，但不限于过电流状况)的情况下跳闸断开或开关断开以中断流向负载12的电流，以保护负载12、与负载12相关联的电路以及固态断路器10内的部件。
[0022]固态断路器10包括固态开关100、电子跳闸单元200、操作机构300、传感器400和机械接触500。固态开关100包括固态开关元件(例如，但不限于金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、绝缘栅双极晶体管(IGBT))，其被构造成接通和关断(即，断开和闭合)以允许或中断流向负载12的电流。固态开关100电耦合到负载12和电子跳闸单元200。
[0023]电子跳闸单元200被构造成基于来自传感器400的信号控制固态开关100断开和闭合，并且还控制操作机构300跳闸断开机械接触500。电子跳闸单元200可以包括处理单元，
该处理单元可以包括处理器和存储器。处理器可以是例如但不限于微处理器、微控制器，或者一些其他合适的处理设备或电路。存储器可以是各种类型的内部和/或外部存储介质中的一种或多种中的任何一种，该各种类型的内部和/或外部存储介质为诸如但不限于RAM、ROM、EPROM、EEPROM、FLASH等，它们提供存储寄存器(即，机器可读介质)以用于进行数据存储，诸如以计算机的内部存储区域的方式进行数据存储，并且可以是易失性存储器或非易失性存储器。存储器可以存储用于固态互锁(SSI)的固件解决方案，其中第一固态断路器(例如，下游断路器)例如由于其中的固态开关的短路而无法断开其固态开关。SSI由第一固态断路器和第二断路器执行，例如，到该第一固态断路器的上游断路器。第二断路器可以是或可以不是固态断路器。支持SSI的下游断路器电路和支持SSI的上游断路器可以一起监测并响应其功率半导体的中断能力。参考图2进一步讨论SSI。
[0024]电子跳闸单元200被构造成确定故障状况(例如，但不限于过电流故障)并且响应于该故障状况控制固态开关100断开。断开固态开关100中断流向负载12的电流。
[0025]操作机构300被构造成响应于来自电子跳闸单本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种系统，包括：第一断路器，所述第一断路器包括第一固态开关、第一机械接触和电流传感器，所述电流传感器被构造成感测流经所述第一断路器的电流；和第二断路器，所述第二断路器电耦合到所述第一断路器并且被构造成中断流向所述第一断路器的电流，其中所述第一断路器被构造成在检测到故障模式时向所述第二断路器发送请求，并且其中所述第二断路器被构造成响应于接收到所述请求而中断流向所述第一断路器的电流，并且所述第一断路器被进一步构造成当流经所述第一断路器的所述电流降至预定水平时断开所述第一机械接触。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述第二断路器包括第二固态开关，并且其中所述第二断路器被构造成响应于接收到来自所述第一断路器的所述请求，断开所述第二固态开关以中断流向所述第一断路器的电流。3.根据权利要求2所述的系统，其中所述第一断路器被进一步构造成当所述第一机械接触已断开时，向所述第二断路器发送明确请求，并且其中所述第二断路器被构造成响应于接收到来自所述第一断路器的所述明确请求，闭合所述第二固态开关以停止中断流向所述第一断路器的电流。4.根据权利要求1所述的系统，其中所述第二断路器包括第二机械接触，并且其中所述第二断路器被构造成响应于接收到来自所述第一断路器的所述请求，断开所述第二机械接触以中断流向所述第一断路器的电流，并且其中所述第一断路器被进一步构造成当所述第一机械接触已断开时，向所述第二断路器发送明确请求，并且其中所述第二断路器被构造成响应于接收到来自所述第一断路器的所述明确请求，闭合所述第二机械接触以停止中断流向所述第一断路器的电流。5.根据权利要求1所述的系统，其中所述预定电流水平包括允许所述第一断路器安全断开所述第一机械接触的电流值。6.根据权利要求1所述的系统，其中所述第二断路器被构造成在中断流向所述第一断路器的电流之后的预定时间内停止中断流向所述第一断路器的电流。7.根据权利要求1所述的系统，其中所述第二断路器设置在所述第一断路器的上游，并且其中所述系统进一步包括设置在所述第二断路器下游的第三断路器。8.根据权利要求1所述的系统，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：伊顿智能动力有限公司，
类型：发明
国别省市：