[发明专利]电子直流断路器

说明书

技术领域

本发明涉及一种连接和断开直流电源并作为快断保险丝的设备。

更特别地，本发明涉及一种电子直流断路器(E-DCB)，该电子直流断路器包括一个大功率绝缘栅双极晶体管(IGBT晶体管)，其用于连接和断开直流电源，并作为一个快断电流保险丝。本发明的设备主要是用在具有几个马达驱动器的钻井平台上，这几个马达驱动器通过共同的直流电源供电。

背景技术

用于断开直流的电流断路器已经在市面上有销售。这些商用的直流断路器通常被设计出来用于处理大约1.5千瓦的最大功率。这些电流断路器运用在机械部件上，有些只适合在小型器件上，如家用电子产品上。另一组商用的直流断路器使用爆炸物来断开电路，这就需要更换和维修零件。

美国专利申请第6,738,246B1号揭露了一种保护小的过流和大的过流的电气线路断路器。该发明的工作电压范围为100V至1KV。一个微型继电器开关与一个用于限制短路电流的元件连接一起。该微型继电器开关是一种机械式开关且开关小的过流，以及该用于限制短路电流的元件切断大的过流。该用于限制短路电流的元件的使用破坏了该微型继电器开关。

专利申请号为WO 2007/022744的专利申请揭示了一种限流开关，该限流开关包含一个机械式开关单元。

专利申请号WO2007/020539的这篇专利提供了一个电池充电电路的电流限制器电路配置。这种电路结构快速探测并限制通过门控开关装置的任何电流变化。该发明的目的是要在便携设备和移动设备上使用。

德国专利第199 55 682A1号公开了高压电流限制装置。该发明使用爆炸物打开电流路径。使用爆炸物意味着需要更换部件，以恢复设备的操作和系统维护。维修需要时间和备用零件。在维修过程中的时间系统无法完全运作。

美国专利第2005/0002152A1号公开了一种故障电流限制系统和方法，该系统和方法是基于联合的快速开关和平行的电熔丝的使用。检测到故障后，快速开关在很短的时间内打开且和将电流传输到保险丝，这样会爆裂，从而中断了短路电流。一种自动系统以一种新的保险丝取代这种爆裂保险丝。一个爆炸盒可以用来代替一个快速开关。

发明人G·沃克出版了名为“电动车电池组的直流断路器”书籍公开了一种静态的直流断路器，该静态的直流断路器使用一个金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。这种技术方案处理的电压范围为成千上万伏。

其他已知的技术方案的范例是由德国专利第4108049号公开了，该专利描述了交流系统的保护系统，因而不适合直流(DC)应用。美国专利第2002/0030532号解释说明了一个解决方案，该解决方案避免了由高温导致了具有绝缘栅双极晶体管(IGBT)安装在一电路板的半导体开关产生故障，众所周知，该欧洲专利第1811 665号描述了一种门控制开关，和由克斯蒂克·S等人撰写的名称为“先进船舶动力系统的电路断路器”的文章也描述了在船舶上使用的基于绝缘栅双极晶体管(IGBT)和集成门极换流晶闸管(Integrated GateCommutated Thyristor，简称IGCT)的快速电路开关，该文章来自于2007年的电动船技术研讨会，ESTS apos；07.IEEE 2007年五月21-23日，第201-208页。

发明目的

本发明的目的是提供一种用于连接和断开直流电源的电子装置。本发明是基于发现了一种改进的电子直流断路器，该电子直流断路器可处理高电压且充当一种快断保险丝，它可在钻井平台，船舶马达驱动器和工业设备上使用，这并不需要更换零件能够在断电后重新运行。

本发明的上述提到的这些目的可以在附属的权利要求中得到。

发明内容

解决本发明的上述目的是通过以下技术方案来实现的：提供一种名称为电子直流断路器的设备(E-DCB)，该电子直流断路器处理大功率绝缘栅双极晶体管(IGBT晶体管)。该设备充当一个快断电流保险丝，以致于在一个晶体管的内部短路上，在同一直流分布上没有其他的晶体管受到影响。并且，根据目前的技术方案，该设备不需要更换或维修零部件，该设备主要是为了应用在比较大的装置上，如具有几个共同的直流连接的马达驱动器钻井平台，船舶马达驱动器以及具有几个在同一直流分布上的马达驱动器的工业设备。