混合断路器制造技术

本公开的各实施例涉及混合断路器。在一个方面，提供了一种用于在故障期间对源与负载之间的故障电流进行电流限制的混合电路保护设备。混合电路保护设备包括：输入，被配置为耦合到源；输出，被配置为耦合到负载；回路，被配置为将源耦合到负载；主开关，被配置为选择性地将输入耦合到输出；开关网络，与主开关并联耦合；以及控制器。控制器被配置为响应于故障电流而确定主开关已经断开，其中故障电流具有初始值，并且在故障期间激活开关网络以对故障电流进行电流限制以使其小于初始值。流进行电流限制以使其小于初始值。流进行电流限制以使其小于初始值。

【技术实现步骤摘要】
混合断路器
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本专利技术在由能源部授予的合同号DE
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AC02
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06CH11357下在政府支持下进行。政府在本专利技术中拥有某些权利。

技术介绍

[0003]本公开的领域涉及断路器，更具体地涉及包括故障电流限制器的混合断路器。


[0004]断路器是在电路路径中实现以在故障期间保护分支电路上的下游负载的设备。在下游负载处的故障情况期间，断路器被设计为跳闸断开由断路器馈送的分支并且使其断电。然而，使分支断电还可能使分支上的其他负载断电，这尤其在直流(DC)配电系统中不合需要。
[0005]因此，期望改善断路器的操作和性能，更具体地，改善DC配电系统中使用的断路器的操作和性能。

技术实现思路

[0006]在一个方面，提供了一种用于在故障期间对源与负载之间的故障电流进行电流限制的混合电路保护设备。该混合电路保护设备包括输入，被配置为耦合到源；输出，被配置为耦合到负载；回路，被配置为将源耦合到负载；主开关，被配置为选择性地将输入耦合到输出；开关网络，与主开关并联耦合；以及控制器。控制器被配置为响应于故障电流而确定主开关已经被断开，其中故障电流具有初始值；并且激活开关网络，以在故障期间对故障电流进行电流限制以使其小于初始值。
[0007]在另一方面，提供了一种可由混合电路保护设备操作用于在故障期间对耦合到混合电路保护设备的输入的源与耦合到混合电路保护设备的输出的负载之间的故障电流进行电流限制的方法。该方法包括：确定通过主开关的故障电流的初始值是否大于阈值，其中主开关选择性地将输入与输出耦合；并且响应于确定故障电流的初始值大于阈值，断开主开关；并且激活与主开关并联耦合的开关网络，以在故障期间对故障电流进行电流限制以使其小于初始值。
[0008]在另一方面，提供了一种用于在故障期间对源与负载之间的故障电流进行电流限制的混合电路保护设备。混合电路保护设备包括第一输入端子和第二输入端子，被配置为耦合到源；第一输出端子和第二输出端子，被配置为耦合到负载；主开关，被配置为选择性地将第一输入端子与第一输出端子耦合；以及开关网络。开关网络包括与电感器串联的固态开关，与电感器串联的固态开关将第一输入端子与第一输出端子耦合。开关网络还包括形成从固态开关与电感器之间的结点到第二输入端子和第二输出端子的选择性导电路径的设备。混合电路保护设备还包括控制器，该控制器被配置为响应于故障电流确定主开关已经被断开，其中故障电流具有初始值；并且在故障期间修改固态开关的占空比以对故障
电流进行电流限制以使其小于初始值。
附图说明
[0009]当参考附图阅读以下具体实施方式时，本公开的这些和其他特征、方面和优点将变得更好理解，在所有附图中，相同的字符表示相同的部分，其中
[0010]图1描绘了示例实施例中的混合电路保护设备。
[0011]图2描绘了示例实施例中的另一混合电路保护设备。
[0012]图3描绘了示例实施例中的混合配电系统。
[0013]图4A、图4B和图4C描绘了故障期间的图3的配电系统中的模拟电流波形和电压波形。
[0014]图5描绘了示例实施例中的另一混合配电系统。
[0015]图6A和图6B描绘了故障期间的图5的配电系统中的模拟电流波形。
[0016]图7描绘了示例实施例中的另一混合配电系统。
[0017]图8描绘了故障期间的图7的配电系统中的模拟电压波形。
[0018]图9描绘了示例实施例中的另一混合配电系统。
[0019]图10是示例性实施例中用于在故障期间对源与负载之间的故障电流进行电流限制的方法的流程图。
[0020]除非另外指示，否则本文中所提供的附图旨在说明本公开的实施例的特征。这些特征被认为可应用于包括本公开的一个或多个实施例在内的广泛多种系统中。因此，附图并不意味着包括本领域普通技术人员已知的用于实践本文中所公开的实施例所需的所有常规特征。
具体实施方式
[0021]在以下说明书和权利要求书中，参考若干个术语，这些术语应被定义为具有以下含义。
[0022]除非上下文另有明确说明，否则单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数指代。
[0023]“可选的”或“可选地”是指随后描述的事件或情况可能发生或可能不发生，并且该描述包括事件发生的情况和事件不发生的情况。
[0024]在整个说明书和权利要求书中使用的近似语言可以用于修饰任何可准许变化而不导致与其有关的基本功能改变的定量表示。因此，由一个或多个术语(诸如“约”、“大约”和“基本上”)修饰的值不限于所指定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可以对应于用于测量该值的仪器的精度。在本文和整个说明书和权利要求书中，可以组合和/或互换范围限制，除非上下文或语言另有说明，否则这样的范围被标识并且包括其中包含的所有子范围。
[0025]如本文中所使用的，术语“处理器”和“计算机”以及相关术语(例如，“处理设备”、“计算设备”和“控制器”)不仅限于此项技术中被称为计算机的那些集成电路，而是广泛地是指微控制器、微型计算机、模拟计算机、可编程逻辑控制器(PLC)、专用集成电路(ASIC)和其他可编程电路，并且这些术语在本文中可互换地使用。在本文中所描述的实施例中，“存储器”可以包括但不限于诸如随机存取存储器(RAM)之类的计算机可读介质、诸如闪存之类
的计算机可读非易失性介质。可替代地，还可以使用软盘、压缩盘
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只读存储器(CD
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ROM)、磁光盘(MOD)和/或数字多功能盘(DVD)。此外，在本文中所描述的实施例中，附加输入通道可以是但不限于与诸如触摸屏、鼠标和键盘之类的操作员接口相关联的计算机外围设备。可替代地，还可以使用其他计算机外围设备，这些计算机外围设备可以包括例如但不限于扫描仪。更进一步地，在示例实施例中，附加输出通道可以包括但不限于操作员接口监视器或平视显示器。一些实施例涉及使用一个或多个电子或计算设备。这些设备通常包括处理器、处理设备或控制器，诸如通用中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、微控制器、精简指令集计算机(RISC)处理器、ASIC、可编程逻辑控制器(PLC)、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理(DSP)设备和/或能够执行本文中所描述的功能的任何其他电路或处理设备。本文中所描述的方法可以被编码为包含在计算机可读介质中的可执行指令，这些计算机可读介质包括但不限于存储设备和/或存储器设备。当由处理设备执行时，这样的指令使得处理设备执行本文中所描述的方法的至少一部分。以上示例不旨在以任何方式限制术语处理器和处理设备的定义和/或含义。
[0026]可再生能量源和能量存储在配电系统中变得越来越普遍。由于可再生能量源和能量存储器通常是直流(DC)，它们集成到DC配电中比集成在交流(AC)配电中更有效、更可靠和更便宜。因此，传统的纯AC配电系统可能演变成混合AC和DC配电系本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于在故障期间对源与负载之间的故障电流进行电流限制的混合电路保护设备，所述混合电路保护设备包括：输入，被配置为耦合到所述源；输出，被配置为耦合到所述负载；回路，被配置为将所述源耦合到所述负载；主开关，被配置为选择性地将所述输入耦合到所述输出；开关网络，与所述主开关并联耦合；以及控制器，被配置为：响应于所述故障电流，确定所述主开关已经被断开，其中所述故障电流具有初始值；以及激活所述开关网络，以在所述故障期间对所述故障电流进行电流限制以使所述故障电流小于所述初始值。2.根据权利要求1所述的混合电路保护设备，其中：所述开关网络包括：辅助开关，具有第二端子以及耦合到所述输入的第一端子；二极管，具有耦合到所述回路的阳极以及耦合到所述辅助开关的所述第二端子的阴极；以及电感器，具有耦合到所述二极管的所述阴极的第三端子以及耦合到所述输出的第四端子，并且所述控制器还被配置为修改所述辅助开关的占空比，以在所述故障期间对所述故障电流进行电流限制以使所述故障电流小于所述初始值。3.根据权利要求2所述的混合电路保护设备，还包括：至少一个机械切断器，为所述混合电路保护设备提供电隔离。4.根据权利要求1所述的混合电路保护设备，其中：所述主开关包括机械断路器，所述混合电路保护设备还包括固态断路器，所述固态断路器与所述机械断路器串联在所述输入与所述输出之间，并且所述控制器还被配置为响应于所述故障电流而断开所述固态断路器。5.根据权利要求1所述的混合电路保护设备，其中：所述控制器还被配置为：确定所述主开关已经闭合；以及停用所述开关网络，以禁用所述输入与所述输出之间通过所述开关网络的电流路径。6.根据权利要求1所述的混合电路保护设备，还包括：电流传感器，被配置为感测所述输入与所述输出之间的所述故障电流，其中所述控制器还被配置为：使用所述电流传感器测量所述故障电流；确定所述故障电流的所述初始值是否大于阈值；以及响应于确定所述初始值大于所述阈值而断开所述主开关。7.根据权利要求1所述的混合电路保护设备，其中：
所述开关网络包括：第一辅助开关，具有第二端子以及耦合到所述输入的第一端子；第二辅助开关，具有耦合到所述回路的第三端子以及耦合到所述第一辅助开关的所述第二端子的第四端子；以及电感器，具有第五端子，所述第五端子耦合到所述第一辅助开关的所述第二端子以及所述第二辅助开关的所述第四端子，所述电感器具有耦合到所述输出的第六端子，并且所述控制器还被配置为在所述故障期间修改所述第一辅助开关和所述第二辅助开关的占空比以对所述故障电流进行电流限制。8.一种能够由混合电路保护设备操作的用于在故障期间对耦合到所述混合电路保护设备的输入的源与耦合到所述混合电路保护设备...

【专利技术属性】
技术研发人员：亓丽，张玉治，江淘莎，
申请(专利权)人：ABB股份公司，
类型：发明
国别省市：