用于电力供应单元的DC供电单元制造技术

本发明专利技术提出了一种用于在DC供电网络中使用的电力供应单元的DC供电单元(9-1)。该DC供电单元包括第一电流阻断设备(17)，该第一电流阻断设备(17)被布置为允许电流以第一方向(19-1)流通通过该第一电流阻断设备(17)并且阻断在与第一方向(19-1)相反的第二方向(19-2)中流动的电流。在这种环境中，第一方向是电流在该DC供电网络的正常操作期间的流动方向。该DC供电单元(9-1)进一步包括第一开关单元(21)，该第一开关单元(21)被布置为与该第一电流阻断设备(17)反并联连接，其中该第一开关单元(21)可被控制以在其开启状态有选择地允许反向电流在该DC供电网络的正常操作期间以第二方向(19-2)流过该第一开关单元(21)从而旁路第一电流阻断单元(17)，并且在该DC供电网络中发生故障时以关断状态阻止第二方向(19-2)中的电流。还提出了一种包括这样的DC供电单元的电力供应单元。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于电力供应单元的DC供电单元
本公开总体上涉及电力系统，尤其涉及用于在DC供电网络环境中使用的电力供应单元的DC供电单元。
技术介绍
电力系统通常包括多个组件，诸如一个或多个发电源、驱动和能量存储模块。这些组件通常利用汇流排系统进行互联，电流能够在该汇流排系统中进行流动以便向连接至该电力系统的一个或多个负载提供功率。 诸如短路的一些故障点将不可避免地会出现在电力系统中，出现在汇流排系统中，出现在该系统的组件之一中或者出现在负载之中。在故障的情况下，重要的是将故障与系统的健康部分进行隔离而使得能够利用健康部分继续进行正常电力供应，并且是为了保护健康部分免于损坏。为此，电力系统中通常包括保护系统。 被布置为对电力系统中的故障进行处理的保护系统通常包括被布置为对电力系统中诸如电流的电气参数进行监控的监控设备，以及由该监控设备所控制的电路断路器。该电路断路器以能够在故障的情况下在电力系统中实现有选择的故障隔离的方式进行布置。 现有的保护系统能够得到一些应用，然而它们是昂贵且占用空间的。
技术实现思路
直流(DC)电路断路器特别庞大，这是因为与交变电流(AC)电路断路器相反，它们无法依赖于过零点。因此，DC电路断路器需要更大的气隙以确保适当保护。结果，DC电路断路器通常占用大量空间，并且它们的制造是昂贵的。 考虑到以上问题，本公开的总体目标是提供一种DC供电单元，其使得能够创建能够有选择地对处理故障的没有电路断路器的DC供电网络。 因此，根据本公开的第一方面，提供了一种DC供电单元，其在一端被布置为连接至DC供电网络并且在另一端被布置为连接至电力供应单元的内部母线，其中该DC供电单元包括:第一电流阻断设备和第一开关单元，第一电流阻断设备被布置为允许电流以第一方向通过该第一电流阻断设备，该第一方向是电流在该DC供电网络的正常操作期间的流动方向，并且阻断以与第一方向相反的第二方向中流动的电流，第一开关单兀以与该第一电流阻断设备的反并联连接的方式进行布置，其中该第一开关单元可被控制以在其开启状态有选择地允许反向电流在该DC供电网络的正常操作期间以第二方向流过该第一开关单元从而旁路第一电流阻断单元，并且在该DC供电网络中发生故障时以关断状态阻止第二方向中的电流。 通过利用根据本公开的一个或多个DC供电单元，能够创建一种在不使用电路断路器的情况下有选择地对故障进行处理的DC供电网络。为此，电流能够在DC供电网络的正常操作期间流过DC供电单元而使得功率能够从DC供电网络提供至电力供应单元。此外，正常操作期间的反向电流由于第一开关单元处于其开启状态也能够通过第一开关单元而流过DC供电单元。此外，当DC供电网络中发生故障时，第一开关单元被设置为其关断状态，由此阻止电流流过第一开关单元，因此防止电力供应单元向故障提供电流。 电力供应单元在本文被定义为如下单元，该单元式诸如能量存储单元的被布置为向DC供电网络提供反向电力的单元，或者是诸如驱动单元的被布置为向连接至DC供电网络的电机或类似电子设备提供电力的单元。 [0011 ] 一个实施例包括用于将DC供电单元连接至DC供电网络以及电力供应单元的第一导线和第二导线，其中第一电流阻断设备和第一开关单元中的每一个均具有连接至第二导线的相应输入端子和输出端子。 根据一个实施例，该第一电流阻断设备是无源电流阻断设备。 根据一个实施例，该第一电流阻断设备是二极管。 一个实施例包括连接至第二导线的电感器。因此，可以在故障期间提供电流受控的反向馈送，因此使得能够对包括电池或超级电容器进行馈送的DC-DC斩波器的电力供应单元进行保护。 根据一个实施例，该第一电流阻断设备以在第一方向流动的电流旁路该电感器的方式而与该第一开关单元和该电感器并联连接。 一个实施例包括与第一电流阻断设备并联连接的第二开关单元。 根据一个实施例，该第二开关单元是晶闸管。 一个实施例包括与第二开关单元并联连接的第三电流阻断设备，该第三电流阻断设备被布置为允许电流以第二方向进行流动通过该第三电流阻断设备，并且其中该第三电流阻断设备被布置为阻断以第一方向中流动的电流。 根据一个实施例，该第二开关单元以在第一方向流动的电流旁路该第三电流阻断设备的方式而被布置为与该第三电流阻断设备并联。 根据一个实施例，该第一开关单元包括绝缘栅双极晶体管。 [0021 ] 根据一个实施例,该电力供应单元是驱动单元。 根据一个实施例,该电力供应单元是能量存储单元。 根据本公开的第二方面，提供了一种包括根据本文所给出的第一方面的DC供电单元的电力供应单元。 总体而言，除非在这里以其它方式明确定义，否则权利要求中所使用的所有术语都要根据其在本
中的常规含义进行解释。除非以其它方式明确指出，否则对于“一个/ 一种/该”元件、设备、组件、装置等的所有引用都要被开放地解释为指代该元件、设备、组件、装置等的至少一个实例。 【附图说明】 现在将参考附图通过示例对本专利技术概念的具体实施例进行描述，其中: 图1是其中DC供电单元可以连同电力供应单元一起使用的DC供电网络的示意图； 图2a是DC供电单元的第一示例的示意图； 图2b是DC供电单元的第二示例的示意图； 图2c是DC供电单元的第三示例的示意图； 图3a示出了图2a中的DC供电单元可以如何在正常操作条件下进行操作的示例； 图3b示出了图2a中的DC供电单元可以如何在正常操作条件下进行操作的另一个示例； 图3c示出了图2a中的DC供电单元可以如何在DC供电网络与之连接的DC供电网络中的故障条件下进行操作的示例。 【具体实施方式】 现在将在下文中参考附图对本专利技术的概念进行更为全面地描述，附图中示出了示例性的实施例。然而，本专利技术的概念可以以许多不同形式来体现并且不应当被理解为限制于本文所给出的实施例；相反，这些实施例是作为示例而提供而使得本公开将是全面且完整的，并且将向本领域技术人员完全传递本专利技术概念的范围。同样的附图标记贯穿该描述指代同样的要素。 图1描绘了可以在其中利用根据本公开的DC供电单元的DC供电网络I的示例的示意图。DC供电网络I包括市电DC母线3，母线3具有可利用汇流条断路器5分离开来的第一汇流排3-1和第二汇流排3-2、第一发电单元P1、第二发电单元P2、第三发电单元P3、第四发电单元P4、能量存储单元E、第一驱动单元D、第二驱动单元D2以及DC供电单元9。 第一驱动单元Dl和第二驱动单元D2被布置为对电机或类似设备进行供电。这样的驱动单元的示例是意在利用50Hz或60Hz的AC电力为常规的AC消费者进行供电的单个驱动器、多个驱动器或静态频率转换器。 驱动单元D1、D2和能量存储单元E是在本公开中将被更一般地称之为电力供应单元的示例。 DC供电网络I进一步包括与相应发电单元P1、P2、P3、P4相关联以便能够将发电单元PU P2、P3、P4从市电DC母线3断开连接的隔离器开关7，即隔离开关。因此，每个发电单元能够与例如市电DC母线3上的故障隔离开来，或者它们能够出于维护的目的而被隔离。 第一发电单元Pl被布置为对市电DC母线3进行馈送，并且可经由隔离器开关7连接至市电DC母本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种DC供电单元(9‑1；9‑2；9‑3)，所述DC供电单元在一端被布置为连接至DC供电网络并且在其另一端被布置为连接至电力供应单元的内部母线，其中所述DC供电单元(9‑1；9‑2；9‑3)包括：第一电流阻断设备(17)，所述第一电流阻断设备(17)被布置为允许电流以第一方向(19‑1)流动通过所述第一电流阻断设备(17)，并且被布置为阻断以与所述第一方向相反的第二方向(19‑2)流动的电流，所述第一方向(19‑1)是电流在所述DC供电网络(1)的正常操作期间的流动方向，以及第一开关单元(21)，所述第一开关单元(21)被布置为与所述第一电流阻断设备(17)反并联连接，其中所述第一开关单元(21)可被控制以在其接通状态有选择地允许反向电流在所述DC供电网络的正常操作期间以所述第二方向(19‑2)流过所述第一开关单元(21)，从而旁路所述第一电流阻断设备(17)，并且在所述DC供电网络中发生故障时以关断状态阻止所述第二方向(19‑2)中的电流。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.02.29 EP 12157480.01.一种DC供电单元(9-1 ；9-2 ；9-3)，所述DC供电单元在一端被布置为连接至DC供电网络并且在其另一端被布置为连接至电力供应单元的内部母线，其中所述DC供电单元(9-1 ；9-2 ；9-3)包括: 第一电流阻断设备(17)，所述第一电流阻断设备(17)被布置为允许电流以第一方向(19-1)流动通过所述第一电流阻断设备(17)，并且被布置为阻断以与所述第一方向相反的第二方向(19-2)流动的电流，所述第一方向(19-1)是电流在所述DC供电网络(I)的正常操作期间的流动方向，以及 第一开关单元(21)，所述第一开关单元(21)被布置为与所述第一电流阻断设备(17)反并联连接，其中所述第一开关单元(21)可被控制以在其接通状态有选择地允许反向电流在所述DC供电网络的正常操作期间以所述第二方向(19-2)流过所述第一开关单元(21)，从而旁路所述第一电流阻断设备(17)，并且在所述DC供电网络中发生故障时以关断状态阻止所述第二方向(19-2)中的电流。2.根据权利要求1所述的DC供电单元(9-1；9-2 ;9-3)，包括用于将所述DC供电单元(9-1 ；9-2 ；9-3)连接至所述DC供电网络(3)以及所述电力供应单元(D1 ；D2 ；E)的第一导线(16-1)和第二导线(16-2)，其中所述第一电流阻断设备(17)和所述第一开关单元(21)中的每一个均具有连接至所述第二导线(16-2)的相应输入端子(17-1 ；21-1)和输出端子(17-2 ；21-2)。3.根据之前任一项权利要求所述的DC供电单元(9-1；9-2 ;9-3)，其中所述第一电流阻断设备(17)是无源电流阻断设备。4.根据权利要求3所述的DC供电单元(9-1；9-2 ;9_3)，其中所述第一电流阻断设备(17)是二极...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·赫杰塔斯，
申请(专利权)人：ABB技术有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH