电路及防止过电流条件的方法技术

本发明专利技术提供一种电路及防止过电流条件的方法，所述方法包含：响应于过电流条件超过预定义阈值，控制固态开关使之关断，来防止沿第一电流路径的电流流动；响应于所述固态开关的关断来沿着并联到所述第一电流路径的第二电流路径选择性地传输电流；以及使用所述第一电流路径和所述第二电流路径上游的过电流检测装置来至少部分通过所述第二电流路径检测所述过电流条件是否对应于所述电流路径下游的预定义故障条件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及对分支电路的保护，且更具体来说涉及对具有内联式固态开关的分支电路的过电流保护，尤其是一种。
技术介绍
现代建筑规范(例如《2008年国家电气法规》)要求在一个家庭中的众多分支电路上使用电弧故障断路器(AFCI)装置。AFCI装置可经操作以响应预示发弧和点火的检测到的电流特征而断开分支电路的电源。然而，AFCI装置的响应时间很慢，足以使得在AFCI 装置能够断开其相关分支电路的电源前，下游固态控制装置遭到破坏。
技术实现思路
本专利技术提供一种电路，所述电路包含至少一个第一电流路径，其包括负载和开关，所述开关可操作以控制到该负载的电流流动；第二电流路径，其并联到所述至少一个第一电流路径，所述第二电流路径包括瞬态电压抑制TVS装置；以及过电流检测装置，其位于所述电流路径的上游，其中所述开关可操作以响应超过预定义阈值的过电流条件而关断， 来防止电流流过所述第一电流路径，以使得所述过电流检测装置可操作以至少部分通过所述第二电流路径来检测所述过电流条件是否对应于预定义故障条件。本专利技术提供又一种电路，所述电路包含过电流检测装置；固态开关，其位于所述过电流检测装置的下游，形成第一电流路径；机电开关，其形成并联到所述第一电流路径的第二电流路径；以及负载，其位于所述电流路径的下游，其中如果到所述负载的电流流动超过预定义阈值，那么所述固态开关关断并且所述机电开关开启以保护所述固态开关免受过电流条件，从而启用所述过电流检测装置以通过所述第二电流路径来检测到所述负载的所述电流流动是否对应于预定义故障条件。本专利技术还提供一种预防过电流条件的方法响应于过电流条件超过预定义阈值， 控制固态开关使之关断，来防止沿第一电流路径的电流流动；响应于所述固态开关的关断来沿着并联到所述第一电流路径的第二电流路径选择性地传输电流；以及使用所述第一电流路径和所述第二电流路径上游的过电流检测装置来至少部分通过所述第二电流路径检测所述过电流条件是否对应于所述电流路径下游的预定义故障条件。利用本专利技术提供的技术方案，能够克服现有技术的缺陷，实现了对内联式固态开关的分支电路的过电流保护。附图说明图1以图解形式说明了具有过电流保护的实例分支电路。图2以图解形式说明了具有过电流保护的另一实例分支电路。图3以图解形式说明了图1和图2的分支电路的实例无线开关应用。具体实施例方式本专利技术的这些特征和其它特征可根据以下说明书和附图得到最好的理解，附图在下文进行了简要描述。图1以图解形式说明了实例分支电路10。分支电路10包括第一电流路径12和并联连接到第一电流路径12的第二电流路径14。第一电流路径12包括固态开关16，其可操作以控制沿着第一电流路径12到负载18的电流流动。在一项实例中，开关16包括一个或一个以上的金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。在一项实例中，负载18包括照明负载，并且开关16可操作以对照明负载执行调光功能。当然，也可使用其他开关16和负载 18。电流和能量感应模块20可操作来确定通过电流路径12的电流流动是否超过预定义电流阈值和预定义能量阈值(如超过，则表明出现过电流条件)。如果通过电流路径12 的电流流动超过预定义电流阈值和预定义能量阈值(例如，电流超过预定义电流阈值达一定时间，以致电流流动超过预定义能量阈值)，则电流和能量感应模块20将命令开关控制器22关断开关16，以使得沿着路径12的电流流动中断。通过关断开关16，开关16得到保护以免受过电流条件的潜在损害。第二电流路径14包括瞬态电压抑制(TVQ装置M。在一项实例中，TVS装置为齐纳二极管或金属氧化物变阻器(MOV)。当然，也可使用其他TVS装置M。在正常的无故障条件下，TVS不导电，以使得没有电流沿着第二电流路径14流动，并且电流只可通过电流路径12 (取决于开关16的状态)。分支电路也包括过电流检测装置沈和电感器观，这两者都位于电流路径12、14的上游。在一项实例中，过电流检测装置沈包括电弧故障断路器 (AFCI)装置，其可操作以检测过电流条件是否对应于电弧故障条件。在一项实例中，过电流检测装置沈包括接地故障断路器(GFCI)装置，其可操作以检测过电流条件是否对应于接地故障条件。在一项实例中，过电流检测装置沈包括标准断路器，其可操作以检测过电流条件是否对应于电流超过特定的最大允许电流阈值。当然，也可使用其他过电流保护装置。在路径12、14下游(如节点30处)发生过电流条件的情况下，开关16关断，以停止通过第一电流路径12的电流流动。如下文所论述，此电流流动突变将导致电感器观以电压尖峰的形式释放能量。如果该电压尖峰大小足够，那么TVS装置M将开始导电，而过电流检测装置沈可至少部分通过第二电流路径14检测过电流条件是否对应于预定义故障条件。在检测到预定义故障条件(如电弧故障条件)时，过电流检测装置26 (如AFCI装置) 关断以避免电流流动通过电流路径12或14。现在对此流程进行更加详细的描述。如上所述，如果电流和能量感应模块20检测到超过预定义电流和能量阈值的电流尖峰，则命令开关16关断。在一项实例中，电流阈值可在50-75安培的范围内。在一项实例中，能量阈值可在100-300毫焦的范围内。当然，也可以使用其他电流和能量阈值。从检测到过电流条件到开关16关断的时间可大概为若干微秒，以使得开关16迅速关断而受到保护。然而，过电流检测装置26可需要更多时间(如若干毫秒)才能检测到预定义故障条件。因此，开关16的快速关断时间阻碍过电流检测装置沈通过第一电流路径12检测故障条件。一旦开关16关断以中断沿着电流路径12电流流动，电感器观就以电流的形式释放其储存的能量。由于在开关16关断后的时间段(Δ I)内的电流突变(At)，TVS装置M上以电压尖峰的形式产生电压。电感器观产生的电压的大小可使用下文等式#1表示，而电感器观中存储的能量的大小可使用下文等式#2表示。Γ = Z*^等式 #1Ar五=去*1*/2等式#2其中V为电感器观产生的电压；I为开关16开始关断之前通过电感器观的电流流动；L为电感器观的电感系数；且E为电感器28中存储的能量。如果产生的电压V大于TVS的断电电压，则电感器28中存储的能量会通过TVS装置M释放。可对电感器28的电感系数和TVS装置M的断电电压进行选择，以使得此能量释放足够引起TVS装置M开始沿着第二电流路径14导电。在一项实例中，为TVS装置M 选择了比固态开关16额定值低10-20伏特的导电阈值。然而这些仅为实例值，应理解，可使用其他导电阈值。当TVS装置M导电时，电感器28会通过TVS装置M释放能量。由于释放的电流与引起开关16打开的下游故障条件类似，所以通过分析释放的电流，过电流检测装置沈能确定过电流条件是否对应于预定义故障条件(如节点30处)。如上所述，预定义故障条件可包括(举例而言)电弧故障断路器或接地故障断路器。如果导致开关16关断的过电流条件对应于电弧故障条件，则过电流检测装置26将能够跳闸以保护电路10，而不管可能造成的沿着第一电流路径12的电流流动过早终止。在一项实例中，过电流检测装置沈会专门通过第二电流路径14分析下游过电流条件。然而，过电流检测装置沈可能部分通过第一电流路径12 (在开关16关断之前)并部分通过第二电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：徐建，J·G·芬奇，
申请(专利权)人：马斯科公司，
类型：发明
国别省市：