本发明专利技术名称为用于中断DC电流通路中电流流动的电路和方法。一种用于DC功率传送的DC电流通路(4)包括可开关元件(1)。电感(2)与可开关元件(1)串联连接。当检测到中断情形时，谐振电路(3)与可开关元件(1)和电感(2)的串联连接进行并联连接以便给谐振电路(3)的电容(32)充电。实现可开关元件(1)的打开状态，并且谐振电路(3)与可开关元件(1)并联连接。借助于此类装置和方法能实现非常有利、快速的中断时间。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高压(HV)直流(DC)传送，具体而言，涉及一种用于中断DC电流通路中电流流动的电路和方法。
技术介绍
由于各种原因，用于大规模地传送能量的高压直流传送再次受到关注。DC输电网(grid)的再次出现，与如何将功率驱动到DC输电网中的不同思路有密切联系。将来的DC输电网优选可由电压控制电源控制，也以电压源变换器(VSC)著称。在此类输电网中，在发生短路的情况下，故障电流会非常快地上升，结果会加重系统可靠性的负担。在传统的交流输电网中有短路的情况下，中断的思路可受益于输电网中交流电流的交变特性。当打开交流电流通路中相关联的断路器时，电弧可电连接此类断路器电极，并且可继续允许电弧电流穿过断路器。然而，由于交流驱动电源的性质，在交流电流通路中的此类正在进行的电弧电流也会振荡，并固有地可呈现零电流交叉。对于熄灭电弧和完全阻止电流流动穿过断路器，电流中的零交叉是符合需要的。然而，在DC输电网中没有此类零电流交叉作为驱动电源的副产物出现，但是当断路器实现成其打开状态时或之后，期望DC电流通路中的电流零通过其他方式产生。在一种途径中，通过将振荡反向电流注入DC电流通路中来造成电流零点。此类振荡反向电流可与电弧电流相抵消并且可最终造成至少一个临时电流零点出现在DC电流通路中，这又可被用来熄灭在断路器的电弧并且使DC电流通路中电流流动停止。引起振荡反向电流的优选方式是与断路器并联设置的谐振电路，在下文中该断路器更一般地表示为可开关元件或开关元件。然而，在将谐振电路与开关元件并联连接的情况下，在振荡反向电流的幅度达到足够补偿穿过开关元件的电弧电流之前需要经过一定的上升时间。此类上升时间可取决于电弧上的电压降和谐振电路中现存的电容。在鉴于短的振荡上升时间优选大电容值时，相关联的电容器成本很高。在W02009/149749A1中，公开了用于断开超过2500A的DC电流的装置。该装置包括与中断器并联连接的谐振电路。电涌放电器与谐振电路并联连接。谐振电路具有电容器和电感的串联连接。谐振电路的以μF为单位的电容和以μH为单位的电感之间的关系是>=I。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是以非常快的方式中断DC电流通路中的电流，以便保护DC电流通路的电路元件。该目的通过根据权利要求I的特征的电路装置来实现。该目标也可通过根据权利要求7的特征的方法来实现。根据本专利技术，如果检测到故障情形，则与DC电流通路的可开关元件串联连接的电感上的电压降被用于给谐振电路中的电容充电。此类充电电感可优选是故障电流限制电感。在此上下文中，要注意到，在本专利技术的本方面和所有其他方面中的术语“谐振电路”优选理解为包括电感和电容的LC电路，优选串联连接，其中电感可被实施为分开的元件或可被表示为谐振电路的线路的电感。术语“谐振电路”因此不需要表示闭合回路，而可以是如下电路，其在开关成闭合回路的情况下呈现谐振特性。响应于检测到DC电流通路的中断情形，谐振电路与可开关元件和电感的串联连接进行并联连接，用于从存储在电感中的能量中给谐振电路的电容充电。优选地，在给电容充电期间，可开关元件还没有实现为打开状态。谐振电路可优选借助于第一开关与可开关元件和电感的串联连接进行并联连接。本上下文中的开关可以是要可控地闭合并且在其触点之间提供电连接的装置。此类开关会可控地或不可避免地被重新打开。在一个实施例中，第一开关可以是承受期望电流的传统开关。在另一实施例中，第一开关可以是火花隙，其可通过开启其触点之间的火花隙来被主动 地(actively)触发进入闭合状态并且可在火花电流中断之后自动中断。在一些时间点，而且优选在电容充电到足够电平之后，DC电流通路中可开关元件可实现为打开状态。在此类打开状态中，穿过可开关元件的电流可能没有完全中断，因为旁路开关元件的打开的触点的电弧可持续允许电流在DC电流通路中流动。此类电流也被表示为电弧电流。开关元件的触发或实现为打开状态可优选地断开谐振电路与从其相关于可开关元件和电感的串联连接的并联连接是同步的，或在此类断开连接之后实现。在打开可开关元件时，或，优选地在可开关元件的此类打开之后，可将谐振电路与可开关元件并联连接，并且优选地只与开关元件并联连接，即不与电感并联连接。因此，“只”应特别指谐振电路与开关元件而不是电感相连接；“只”不需要排除除了目前的电感以外的元件。为了这样做，优选提供另一开关，例如以火花隙的形式。可以假设，当另一开关被触发闭合并将谐振电路并联连接到可开关元件时，先前用于将谐振电路与可开关元件和电感的串联连接进行并联连接的开关可处于重新打开的状态，以便电感不会短路。在将谐振电路与可开关元件相连接时，已充电电容可以被放电并且可引起其幅值足以用于补偿电弧电流并且用于产生至少一个临时电流零点的振荡反向电流。一般而言，在该申请通篇中，先前的开关或第一开关和另一开关或第二开关应是分开的装置。而且，一般而言，第一开关和第二开关应设置在不同的位置。特别是，第一开关应位于包括谐振电路和可开关元件和电感的串联连接的第一电路，并且第一开关应能够闭合和打开所述第一电路。并且特别是，第二开关应位于包括谐振电路和可开关元件但不包括电感的第二电路，并且第二开关应能够闭合和打开所述第二电路。结果，可以是故障电流限制(FCL)电感的电感被用于给谐振电路中的电容预充电。当在DC电流通路中或在连接的DC输电网中检测到故障电流时，给电容充电到相对高的电压电平，另一方面这需要仅在谐振电路中设置相对小的电容值。这样，电容仅承受大充电电压非常短的时间，例如几毫秒。不需要附加装置来给电容充电。不需要给电容持久地充电。不需要预充电电容。并且，由于不需要给电容持久地充电，所以不需要持久地监视电容的充电水平的部件。当DC电流通路中的标称电流或额定电流或工作电流转变为故障电流时，无源谐振电流被应用或切换到DC电流通路。在此类实施例中，能实现快速中断时间，例如，在自故障事件的起点开始或从检测到故障事件开始等于或小于10毫秒(ms)的范围内。从而，在本专利技术的第一方面，提供一种电路装置，用于中断DC电流通路中的电流流动。该电路装置包括与可开关元件串联连接的电感，该可开关元件设置在DC电流通路中，电路装置 还包括谐振电路，适配成借助于第一开关可与电感和可开关元件的串联连接进行并联连接，该谐振电路还适配成借助于另一开关或第二开关可与可开关元件而不是电感并联连接。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种方法，用于中断DC电流通路中的电流流动。对于包括可开关元件的DC电流通路检测中断情形。电感串联连接到可开关元件。响应于检测到中断情形，谐振电路与可开关元件和电感的串联连接进行并联连接来给谐振电路的电容充电。实现可开关元件的打开状态，并且谐振电路与可开关元件进行并联连接而不与电感并联连接。在从属权利要求中或权利要求组合中以及下面的说明书中列出了有利的实施例。描述的实施例类似地涉及电路装置和方法。可从这些实施例的不同组合中产生协同效果，但可能没有对它们进行详细描述。另外，应注意的是，涉及方法的本专利技术所有实施例可按照所描述的步骤顺序或按照任何其他顺序执行。本专利技术的公开内容和范围应包括步骤的任何顺序，而与权利要求中列出的顺序无关。附图说明根据下面对本专利技术的详细描述，将更好地理解本专利技术的实本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于中断DC电流通路(4)中电流流动的电路装置，所述电路装置包括：电感(2)，其与设置在所述DC电流通路(4)中的可开关元件(1)串联连接，谐振电路(3)，其适配成可借助于第一开关(34)与所述电感(2)和所述可开关元件(1)的所述串联连接进行并联连接，所述谐振电路(3)进一步适配成可借助于第二开关(33)与所述可开关元件(1)而不是所述电感(2)并联连接。
【技术特征摘要】
2011.05.12 EP 11165773.01.一种用于中断DC电流通路⑷中电流流动的电路装置，所述电路装置包括 电感(2)，其与设置在所述DC电流通路(4)中的可开关元件(I)串联连接， 谐振电路(3)，其适配成可借助于第一开关(34)与所述电感(2)和所述可开关元件(I)的所述串联连接进行并联连接， 所述谐振电路(3)进一步适配成可借助于第二开关(33)与所述可开关元件(I)而不是所述电感(2)并联连接。2.根据权利要求I的电路装置，其中所述谐振电路⑶包括串联连接的电容(32)和另 外的电感(31)，并且当所述第一开关(34)闭合时所述电感(2)用于给所述电容(32)充电。3.根据权利要求I或2的电路装置，其中所述电感⑵是故障电流限制电感(2)，和/或其中所述可开关元件(I)包括其电弧电压-过电流特性中具有负斜率的断路器。4.根据前述权利要求中任一项的电路装置，其中所述第一开关(34)和所述第二开关(33)是分开的装置，和/或所述第一开关(34)和所述第二开关(33)设置在不同位置，和/或所述第一开关(34)和所述第二开关(33)中的至少一个包括火花隙。5.根据前述权利要求中任一项的电路装置，其中所述电感(2)的电感值在80mH和120mH之间。6.根据前述权利要求2-5中任一项的电路装置，其中所述电容(32)的电容值小于20 μ F。7.用于中断DC电流通路(4)中电流流动的方法，特别是用于在前述权利要求中任一项所述的电路装置中实施的方法，所述方法包括 对于包括可开关元件(I)的所述DC电流通路(4)检测中断情形， 将谐振电路(3)与电感(2)和所述可开关元件(I)的串联连接进行并联连接，以便给所述谐振电路⑶的电容(32)充电， 实现所述可开关元件(I)的打开状态，和 将所述谐振电路(3)与所述可开关元件(I)而不与所述电感(2)并联连接。8.根据权利要求7的方法，包括为了检测中断情形，监视如下中的至少一个包括所述DC电流通路⑷的DC输电网⑶中的电流和所述电感⑵上的电压降。9.根据权利要求7或8的方法，其中在将所述谐振电路(3)与所述可开关元件(I)和所述电感(2)的串联连...
【专利技术属性】
技术研发人员：J·科斯托维奇，
申请(专利权)人：ABB技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。