[发明专利]电子分级开关

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于调节电压的分级开关，该分级开关具有半导体开关元件。

背景技术

DE2248166A已描述了一种具有半导体开关元件的可调节的变压器。在此，次级绕组由确定数目的调节绕组部件构成，所述调节绕组部件组合成一定数目的串联连接的绕组分组，其中每个绕组分组包含两个或三个并联连接的调节绕组部件。在此，每个调节绕组部件设置有无触头的开关元件。在该文献中，也描述了另一种变型方案，其中变压器的次级绕组由一组串联连接的调节绕组部件构成，其中每个调节绕组部件包含四个无触头的开关元件。该装置构造为在调节绕组部件的端子上的电压的方向可反向以及整个调节绕组部件也可选择性地被跨接。

在DE2508013A中公开了另一种用于分级地切换变压器的次级电压的设备。在此，次级绕组也分组成数个子绕组，其中同样可以设置半导体开关元件来切换。

DE19747712C2描述了类似类型的分级开关在构造为自耦变压器的分级变压器上的布置。在此，同样设置单独的绕组部件，其能够单独地并且彼此独立地接线。除了调节绕组的固定抽头之外，在该布置中附加地可以接上或接入独立的绕组部件。

在WO95/27931中公开了另一种用于无中断地负载切换的分级开关的不同实施形式，其中晶闸管同样用作开关元件。借助反并联连接的晶闸管对在此可以接入或关断作为相应的分级变压器的次级绕组的部分的分级绕组的不同的绕组部件。为了实现在有限数目的现有绕组抽头的情况下尽可能精细分级的电压调节，在该文献中还提出了一种称作“离散圆调制（discrete circle modulation）”的方法，其中晶闸管被激励使得形成次级电压的中间值。

在现有技术中已知的解决方案中，半导体开关元件实际上承担了在经典机械分级开关中的机械选择臂的功能。借助半导体开关元件可以接入或关断调节绕组本身的各绕组抽头。也可能的是，将调节绕组划分成子绕组，所述子绕组可以独立地接入。

现有技术的缺点是高电路开销和需要对半导体开关元件进行具体匹配。

现有技术的另一缺点在于，在各半导体开关元件故障时不再可能调节或者至少不再可能有满意的调节。

发明内容

本发明的任务是提出一种具有半导体开关元件的分级开关，其简单地构造。此外，该分级开关要具有模块化的、可扩展的结构。最后，根据本发明的分级开关要能够在各开关元件故障（近似作为应急运行）的情况下也实现高调节安全性和调节精确性。

该任务通过具有第一权利要求的特征的分级开关来解决。从属权利要求涉及本发明的特别有利的改进方案。

有创造性的总体构思在于，要模块化地构建分级开关并且有目的地接通或断开调节绕组的不同子绕组。

根据本发明的分级开关包括两个并联开关支路，其分别具有串联连接的半导体开关单元。第一负载支路的各半导体开关单元和第二负载支路的各半导体开关单元分别成对地对置。在这两个负载支路之间、分别在每个负载支路的两个半导体开关单元之间并联地设置调节绕组的电学子绕组。电学子绕组分别与调节绕组磁耦合，即施加在相应的变压器腿上。

通过在两个负载支路中半导体开关单元的相应的开关状态可以任意地接入或者断开电学子绕组。

特别有利地，不同地设计电学子绕组。如果第一子绕组具有确定数目的线圈，其他电子绕组具有数倍的匝数。

在本发明的范畴中，可能的是，各个半导体开关单元以及电学子绕组的数目变化，这些子绕组整体上形成根据本发明的分级开关。

在根据本发明的分级开关中，可以仅仅利用用于有目的地接入或断开各子绕组的一些部件可以实现大数目的电压分级。在根据本发明的分级调节器中还可以实现冗余产生各分电压，在实际运行中决不能排除的各个开关元件故障的情况下还基本上可以进行调节。

附图说明

以下借助附图示例性地更为详细地阐述了本发明。其中：

图1示出了根据本发明的分级开关的第一实施形式

图2示出了第一半导体开关单元

图3示出了第二半导体开关单元

图4示出了第三半导体开关单元

图5示出了根据本发明的分级开关的第二实施形式

图6示出了图1示出的分级开关的特别的设计

图7示出了图5示出的分级开关的特别的设计。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的第一分级开关。