[发明专利]直流电力系统中的断路开关

说明书

技术领域

本公开涉及直流电力系统中的断路开关。

背景技术

本部分提供涉及本公开的背景信息，其不一定是现有技术。

断路开关通常用在电路中用于中断和/或阻止电源和电负载之间的电流流动。例如，如图1所示，具有一对触点的断路开关S1通常耦接在提供直流电力的光伏（PV）电源和将直流电力转换到交流电力的太阳能逆变器之间。通过打开断路开关S1，逆变器可以与光伏电源电隔离（例如，用于维护逆变器等）。

然而，当逆变器中有硬故障时，比如跨过它的输入端子的短路（内部或外部），PV电源也被短路。如果在来自PV电源的短路电流流动时打开断路开关S1，则跨过开关可以产生大的电压。该跨过开关的大电压与任何布线电感L1耦接可以导致跨过开关触点的延伸电弧。

对于具有直流6A的短路电流和直流450V的开路电压的PV电源，这样的一个具体示例在图2中示出。在t0时刻，当断路开关S1开始打开时，跨过开关的电压Vsw从0跳到更高的电压V0，比如直流250V。由于延伸电弧，电流Isw继续流经开关约250msec，同时跨过开关的电压Vsw上升。在t1时刻，延伸电弧结束，电流Isw停止流动，并且跨过开关的电压Vsw上升到开路电压Voc（该示例中为直流450V）。

从t0时刻到t1时刻的延伸电弧可以在开关中产生大量热量，这缩短了开关的寿命。它还可以永久地焊接开关的触点，从而阻止了开关如预期的进行工作。

如图3所示，还知道使用具有串联连接的几对开关触点的断路开关S1（例如，三刀单掷开关）。这减少了跨过每一对触点的电压的量以减少电弧。然而，使用多对开关触点增加了断路开关的物理尺寸和成本。

发明内容

该部分提供了本发明的总体概括，并不是它的全部范围或它的所有特征的全面公开。

根据本公开的一个方面，系统包括：软直流（DC）电源，具有输出端子；直流负载；断路开关，具有连接在软直流电源的输出端子和直流负载之间的电源侧和负载侧；以及电容器，耦接在断路开关的电源侧和参考电势之间。当断路开关打开时，电容器抑制跨过断路开关的电压的上升，从而抑制开关中的电弧。

根据本公开的另一方面，直流断路开关组件包括：一对输入端子，用于耦接到直流电源；一对输出端子，用于耦接到直流负载；断路开关，耦接在输入端之一和输出端之一之间；以及电容器，耦接在该对输入端子之间。

从本文提供的描述中另外的方面和适用范围将会更变得明显。应当理解，本公开的各个方面可以单独实施或与一个或更多个其他方面结合实施。还应当理解，本文的描述和具体示例只是用于说明的目的，并不意在限制本公开的范围。

附图说明

本文描述的附图只用于所选实施方式的说明目的，而不是所有可能的实施，并且不意在限制本公开的范围。

图1是根据现有技术的光伏（PV）电源和太阳能逆变器之间使用断路开关的系统的框图。

图2示出了当图1中的断路开关打开时开关中可以产生的延伸电弧。

图3是使用具有多个串联连接的触点对以减少电弧的断路开关的另一个现有技术系统的框图。

图4是根据本公开的一个示例实施例的包括断路开关的系统的框图。

图5是图4的系统的框图，但是具有与断路开关的输入侧上的电容器串联耦接的电阻器。

图6是图5的系统的一个示例实施的框图，其中，DC电源是光伏（PV）电源，DC负载是耦接到电网的逆变器。

图7是示出了当图6中的断路开关在它的负载侧上的短路状况下打开时断路开关的电压和电流波形的曲线图。

图8是根据本公开的另一个实施方式的DC断路开关组件的框图。

遍及附图的若干视图中相应的参考标号表示相应的部分。

具体实施方式

现在将参照附图将更全面地描述示例实施例。

提供示例实施例以使得本公开完整，并且向本技术领域的技术人员全面传达范围。阐述许多具体细节比如具体部件、装置和方法的示例，以提供本公开的实施方式的全面理解。对本领域的技术人员而言明显的是，不必须使用具体细节，示例实施例可以以许多不同的形式体现，每一个都不应该被解释为对本公开的范围的限制。在一些示例实施例中，不详细描述公知的处理、公知的装置结构和公知的技术。