本发明专利技术涉及能够断开具有电感特性的DC线路的DC电流中断系统，包括：第一机械断路器（S0），第二机械断路器（S1）以及包括至少一个晶体管的电子过电压保护电路（B1，B2）。本发明专利技术的DC电流中断系统进一步包括电子开路系统（72，76），所述电子开路系统（72，76）包括无源电路，所述无源电路能够在所述第一机械断路器断开的情况下对所述电子过保护电路进行自动偏置，以便触发所述至少一个晶体管（M1，M2，IG1）的切换从而使得可以限制DC线路中的电压和电流，通过随后断开所述第二机械断路器（S1）获得所述DC线路的完全中断。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】能够断开具有电感特性的DC线路的DC电流中断系统
本专利技术涉及一种能够断开具有电感特性的直流(DC)线路的DC电流中断系统。更一般地，本专利技术的领域为DC断路器领域。
技术介绍
DC断路器广泛地使用在各种工业、航空和汽车应用中或用于能量分配。DC断路器使得可以获得长距离的DC线路或总线上的满负荷，因而其具有电感特性，以便将能量源与网络或负荷进行隔离。已知的是，在高功率的情况下，DC线路的断开产生由储存在电力网络中的能量引起的强电弧。为了中断这些电弧，现有技术中已知的是各种基于成本高且复杂的机械断路器的解决方案。已经提出实现了基于半导体的电子部分和机械部分的混合解决方案。出版在期干丨J IEEE Transactions on Components and Packaging Technologies第31卷第2期上，于2008年6月2日出版的由J.Swinger和J.Mcbride提出的，题为“Micro-Arcing and Arc Erosion Minimization Using a DC Hybrid Switching Device(利用直流混合开关装置使微电弧和电弧侵蚀最小化)”的论文中提出了一种混合断路器，该混合断路器包括一系列的三个机械断路器以及阻止电弧效应的MOSEFT型的场效应晶体管。为了正确工作，在该解决方案中必须根据精确的顺序来执行机械断路器的启动，这是一种工作限制。另外，这种解决方案仅适用于40伏(V)左右的电压和2.5安(A)左右的电流，因此，不适用于具有较高电压的直流线路的应用。正如光电应用之类的多种应用需要600伏左右的电压和30安左右的电流。期望的是，克服现有技术的缺点，并且获得简化的且尤其能用于高电压领域的DC机械断路器。
技术实现思路
为此，本专利技术的目的在于提供能够断开具有电感特性的DC线路的DC电流中断系统，包括:第一机械断路器，第二机械断路器以及包括至少一个晶体管的电子过电压保护电路。所述DC电流中断系统的特征在于其进一步包括电子开路系统，所述电子开路系统包括无源电路，所述无源电路能够在所述第一机械断路器断开的情况下对所述电子过保护电路进行自动偏置，以便触发所述至少一个晶体管的切换从而使得可以限制DC线路中的电压和电流，通过之后断开所述第二机械断路器来获得所述DC线路的完全中断。有利地，所述电子开路系统负责所述第一机械断路器，并允许所述保护电路的延迟的自偏置，该保护电路能够吸收由电源瞬时释放的能量，使得可以执行中断的同时仍避免任何电弧。所述保护电路可以充分地限制电流的强度，因而第二机械断路器的启动不需要与第一机械断路器的启动同步，因此在断路器的排序上没有强烈的约束。在根据本专利技术的电流中断系统中，简单的且低成本的机械断路器足以满足需要。根据本专利技术的DC电流中断系统可具有以下特征中的一个或多个:-所述电子保护电路包括并联安装的多个场效应晶体管，所述场效应晶体管能够在所述第一断路器的断开之后的第一步骤中切换到电阻模式，随后在电压达到预定值时的第二步骤中切换到击穿模式；-所述电子保护电路进一步包括击穿平衡系统，所述击穿平衡系统可以使所述多个场效应晶体管准同步地在击穿模式下工作；-所述击穿平衡系统包括分别与场效应晶体管串联安装的电阻器；-所述电子保护电路包括能够限制所述电压的第一方框以及能够限制电流的第二方框，所述第一方框包括至少一个第一类型的晶体管，所述第二方框包括至少一个第二类型的晶体管；-所述第二方框包括:对于每个第二类型晶体管而言，与该晶体管串联安装的电阻器；-所述DC电流中断系统包括两个电子开路系统，即所述两个电子开路系统能够启动所述第一方框的具有快速自偏置的第一电子开路系统和能够启动所述的具有缓慢自偏置的第二电子开路系统，以使得在所述第一机械断路器断开的情况下，在通过所述第一方框来限制电压之后继以通过所述第二方框来限制电流；-在所述第一机械断路器的断开的情况下，按顺序执行以下阶段:-通过所述具有快速自偏置的电子开路系统来使所述第一方框生效，所述至少一个第一类型的晶体管运行在电阻模式；-通过所述具有缓慢自偏置的电子开路系统来使所述第二方框生效，所述至少一个第一类型的晶体管处于非接通模式；-当所述电压达到预定值时使所述第一方框生效，所述至少一个第一类型的晶体管工作在击穿模式中；-所述第一类型的晶体管为MOSFET晶体管，并且所述第二类型的晶体管为IGBT晶体管；-所述电子开路系统包括至少一个无源电路，所述无源电路包括与电容器串联安装的二极管以及与所述电容器并联安装的电阻器；-根据所述DC线路的电压、电流和电感限制来确定并联安装在所述保护电路中的晶体管的数量。【附图说明】出于例示的目的而绝非意在限制，本专利技术的其它特征和优点将参照附图呈现在下文提供的描述中，附图为:图1为DC电流中断系统的框图；图2示出了根据本专利技术的DC电流中断系统的第一实施例；图3至图6示出了图2的DC电流中断系统的工作；图7示出了根据本专利技术的DC电流中断系统的第二实施例；图8示出了根据本专利技术的DC电流中断系统的第三实施例；图9示出了根据本专利技术的DC电流中断系统的第四实施例；图10为包括曲线的图表，所述曲线示出了基于针对20伏/2.5安线路的第四实施例的DC电流中断系统的启动的电流和电压的变化。图11示出了根据本专利技术的DC电流中断系统的第五实施例。【具体实施方式】将在下文中进行描述具有MOSFET (“金属氧化物半导体场效应晶体管”)类型的场效应晶体管的DC电流中断系统。然而，本专利技术可应用任一类型的半导体元件，并且尤其可应用任意类型的场效应晶体管。这里考虑的优选应用为:将本专利技术的DC电流中断系统用于光伏电流的产生构架中，从而生成总线电流或600伏/30安的高压直流线路。然而，本专利技术的应用通常具有大范围的DC总线限制，所述范围为从20伏到900伏的电压范围(目前MOSFET元件的最大电压)，而电流大小与并联连接的半导体元件的数量有关。根据DC总线的限制，可相对于目标应用来限定各个元件的大小。图1所示的DC电流中断系统10 (下文简称为中断系统)能够断开电源S与负荷C之间的DC线路12。该系统包括两个机械断路器S0，S1，以及具有无源电路的电子开路系统14，所述电子开路系统对过电压保护电路B起具有延迟的电子断路器的作用，所述过电压保护电路B包括至少一个半导体元件或晶体管。当启动第一断路器SO时，电流流进电子开路系统14，所述电子开路系统14经由自偏置晶体管开关或快速到达其饱和状态的保护电路B的晶体管来启动，这触发其断路并可以阻止任何电弧。另外，保护电路B将电流限制到几乎为零的值，于是允许第二断路器SI的断开用于全部中断。由于电子开路系统14，因此不需要电子保护电路的额外的控制器件，并且避免了电弧。图2示出了具有MOSFET类型的晶体管的DC电流中断系统20的第一实施例。在该图的示例中，电子开路系统14包括无源电路22，所述无源电路22包括与电容器C2串联安装的二极管Dl以及与电容器C2并联安装的电阻器R4。电阻器R3与无源电路22串联安装。图2中所示的电子开路系统14进一步包括电阻器R5。中断系统20进一步包括与电阻器R5并联安装的齐纳二极管ZD2。该二极管为选配的，并且具有防止晶本文档来自技高网...
【技术保护点】
能够断开具有电感特性的DC线路的DC电流中断系统，包括：第一机械断路器（S0），第二机械断路器（S1）以及电子过电压保护电路（B，B1，B2），所述电子过电压保护电流（B，B1，B2）包括至少一个晶体管，其特征在于，所述DC电流中断系统进一步包括：电子开路系统（14，72，76），所述电子开路系统（14，72，76）包括无源电路（22，74，78），所述无源电路（22，74，78）能够在所述第一机械断路器（S0）断开的情况下对所述电子过电压保护电路（B，B1，B2）进行自动偏置，以便触发所述至少一个晶体管（M1，M2，IG1，IG2）的切换从而使得可以限制所述DC线路中的电压和电流，通过之后断开所述第二机械断路器（S1）来获得所述DC线路的完全中断。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.07.04 FR 11560201.能够断开具有电感特性的DC线路的DC电流中断系统，包括:第一机械断路器(S0)，第二机械断路器(SI)以及电子过电压保护电路(B，BI, B2)，所述电子过电压保护电流(B，BI，B2)包括至少一个晶体管， 其特征在于，所述DC电流中断系统进一步包括:电子开路系统(14，72，76)，所述电子开路系统(14，72，76)包括无源电路(22，74，78)，所述无源电路(22，74，78)能够在所述第一机械断路器(SO)断开的情况下对所述电子过电压保护电路(B，B1，B2)进行自动偏置，以便触发所述至少一个晶体管(Ml，M2，IGl, IG2)的切换从而使得可以限制所述DC线路中的电压和电流，通过之后断开所述第二机械断路器(SI)来获得所述DC线路的完全中断。2.根据权利要求1所述的DC电流中断系统，其特征在于，所述电子保护电路(B)包括:并联安装的多个场效应晶体管(Ml，M2)，所述多个场效应晶体管能够在所述第一断路器的断开之后的第一步骤中切换到电阻模式，随后在电压达到预定值(Vbr)时的第二步骤中切换到击穿模式。3.根据权利要求2所述的DC电流中断系统，其特征在于，所述电子保护电路(B，BI)进一步包括:击穿平衡系统(24，79)，所述击穿平衡系统(24，79)可以使所述多个场效应晶体管准同步地在击穿模式下工作。4.根据权利要求3所述的DC电流中断系统，其特征在于，所述击穿平衡系统(24，79)包括电阻器(R1，R2)，所述电阻器(R1，R2)分别与场效应晶体管(M1，M2)串联安装。5.根据权利要求1至4中任一项所述的DC电流中断系统，其特征在于，所述电子保护电路包括能够限制电压的第一方框(BI)以及能够限制电流的第二方框(B2)，所述第一方框(BI)包括至少一 个第一类型的晶体管(M1，M2)，所述第二方框(B2)包括至少一个第二类型的晶体管(IG1，IG2)。6.根据权利要求5所述的DC电流中断系统，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：F·撒鲁斯，弗洛伦特·巴尔博尼，多米尼克·图尼耶，
申请(专利权)人：梅森法国SB公司，
类型：
国别省市：
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