[发明专利]电功率开关和用于驱动电功率开关的方法

说明书

技术领域

本发明涉及根据权利要求1所述的功率开关和根据权利要求8所述的用于驱动功率开关的方法。

背景技术

电功率开关是已知的。同样已知的是，它们具有机械上可移动的和固定的元件，这些元件经受机械应力。也已知的是，该机械应力会导致电功率开关故障。由于电功率开关的故障，影响了关联的电网的能量供给和工作可靠性。

发明内容

相应地，本发明所基于的问题是，提出一种用于确定电功率开关的机械状态的装置和方法，使得可以检测并且分析功率开关的各元件的机械特性。

本发明所基于的问题通过根据权利要求1所述的电功率开关以及根据权利要求9所述的用于驱动电功率开关的方法来解决。有利的改进方案在从属权利要求中说明。对于本发明重要的特征此外在下面的描述中以及在附图中，其中所述特征可以单独地和以不同组合地对于本发明而言是重要的。

有利的是，电功率开关包括两个传感器，它们分别产生测量信号并且间隔地共同设置在相同的元件上。由此，它们彼此独立地反映元件的机械特性并且由此反映功率开关的机械特性。通过测量信号的结合，可以确定功率开关的机械状态或者功率开关的元件的机械状态。由此，可以得到关于如下情况的确切说明：功率开关何时达到了机械状态的临界水平或者将来何时达到机械状态的临界水平。

在确定例如对于功率开关的功能重要的元件断裂的情况下，可以立即关断功率开关并且相应地冗余连接的功率开关可以投入工作。如果轴例如具有在两个传感器之间的断裂部，则转动运动改变，并且该改变可以通过相应地设置在断裂部两侧的两个传感器以及对测量信号的相应分析来确定。

在另一方面，借助对机械状态的判断同样可以确定何时应当或者必须维护功率开关，以便维持工作能力。此外，附加地可以确定必须更换哪个元件，由此可以有利地计划对所需材料的使用。由此，对于驱动的电网的工作可靠性和故障可靠性得到明显的优点，并且由此得到关于维护方面的明显的成本优点。

在功率开关的一个有利的实施形式中设计了检测单元和处理单元。传感器的测量信号中央地在检测单元中聚集。由此，一方面可以在一点截取测量信号用于进一步处理，并且另一方面可以协调测量信号的记录。处理单元负责将测量信号变换为另一数据表示或者由测量信号导出其他的数据或者信号。

在功率开关的另一有利的实施形式中，设计了结合单元。结合单元建立在与测量信号关联的信号或者测量信号本身与另外的信号之间的结合。通过结合单元，由此反映机械状态，通过这种方式可以判断机械状态的改变或者劣化。

在功率开关的另一有利的实施形式中，与结合单元关联有储存单元用于保存其他的信号。这些其他信号被输送给结合单元。储存单元能够有利地实现的是，可以保存以前时刻的测量信号以及来自仿真、实验测量的信号。由此，储存单元能够有利地实现多种结合可能性，从中例如可以确定机械状态的将来趋势。

在所述装置的另一有利的实施形式中，设计了决定单元。决定单元判断通过结合单元确定的状态信号或者其他信号。该判断可以涉及由决定单元所发起的相应措施。对此的例子是已经提及的关断功率开关、计划使用维护或者显示可能的故障，以便采取相应的措施。

在所述方法的一个有利的实施形式中，将第一传感器的测量信号与另外的信号结合，其中所述另外的信号与第一传感器关联。例如，所述另外的信号可以源自较早的时刻，并且可以从结合的结果有利地确定机械状态劣化的步骤。

在所述方法的一个有利的实施形式中，将第一传感器的测量信号与第二传感器的信号结合。例如，在将几乎同时接收的两个信号结合以及将相应的传感器安装在相同元件上的情况中，可以确定元件的断裂，因为信号具有不同的特征。

在所述方法的一个有利的实施形式中，从实验性的研究或者仿真中确定用于与测量信号结合的信号。通过实验性的研究以及通过仿真，限定了对于确定机械状态的预期值。该确定的状态可以对应于理想的、劣化的或者有缺陷的机械状态。如果功率开关并不满足在机械状态的过早劣化意义上的该预期值时，可以有利地执行相应的措施来维持工作能力。如果功率开关超过预期值，即其并未如所预期的那样强地发生机械状态的劣化，则功率开关可以有利地没有相应措施并且由此暂时没有附加维护成本地继续工作。由此，并不执行多余的维护工作而是仅仅在确定的要求情况下执行。由此降低了维护的成本并且同时提高了工作可靠性。

在所述方法的一个有利的实施形式中，为了确定机械状态使用外部激励的、阻尼的弹簧—质量模型。弹簧—质量模型有利地检测振动或者移动并且将其相应地反映在比较参数或者比较参数曲线中。