[发明专利]用于直流电流电气中断的分离开关

说明书

本发明涉及一种分离设备(1)，用于在直流电流源(2)与电装置(3)之间进行直流电流中断，该分离设备具有引导电流的机械开关(5)和与该机械开关相连的功率电子器件(6)以及具有蓄能器(C9)，其充电借助于在开关(5)断开时在该开关上由于电弧(LB)而产生的电弧电压来实现，其中，设置有与所述蓄能器(6)连接的脉冲发生器(7)，其以如下方式驱控功率电子器件(6)的至少一个半导体开关(T1、T2)，即，使得该功率电子器件将开关(5)短接以使电弧(LB)熄灭。

技术领域

本发明涉及一种用于在直流电流源与电装置之间进行直流电流中断的分离设备，分离设备具有引导电流的机械开关和与机械开关相连的功率电子器件以及具有蓄能器，蓄能器的充电借助于在开关断开时在开关上由于电弧而产生的电弧电压来实现。在这种情况下，直流电流源尤其被理解为光伏发电机(PV发电机、太阳能设备)，而电装置尤其被理解为逆变器。

背景技术

根据DE 20 2008 010 312 U1公知有一种具有所谓的光伏发电机的光伏设备(PV设备)或者太阳能设备，光伏发电机就其而言由成组地组成子发电机的太阳能模块组成，太阳能模块就它们而言是串联的或者存在于并行的支路中，其中，光伏发电机的直流功率通过逆变器馈入到交流电网中。因为PV设备由系统决定地一方面持续地提供工作电流和在180V(DC)与1500V(DC)之间的范围内的工作电压，而另一方面例如为了安装、装配或者服务目的以及尤其是也为了一般的人员保护而希望使电部件或者电装置与起到直流电流源作用的光伏设备可靠地分离，所以相应的分离设备必须能够在负载的情况下、也就是说在事先不切断直流电流源的情况下执行中断。

为了负载分离，可以在有如下优点的情况下使用机械开关(开关接触部)，在实现接触部断开时建立了电装置(逆变器)与直流电流源(光伏设备)的电气分离。如果与此相应地将高效的半导体开关用于负载分离，那么在正常运行时在半导体上也出现不可避免的功率损耗。此外，在这样的功率半导体的情况下无法确保电气分离并且因此无法确保可靠的人员保护。

根据DE 102 25 259 B3公知有一种构造为负载分离器的电插塞连接器，该电插塞连接器根据混合开关的类型具有以例如在逆变器的壳体中的晶闸管的形式的半导体开关元件以及具有与光伏模块连接的主接触部和辅助接触部。在拔出过程中在前的主接触部与在后的并且与半导体开关元件串联的辅助接触部并联。在此，为了避免电弧或熄灭电弧，半导体开关元件以使其周期性地接通和关断的方式被驱控。

为了进行直流电流中断，也可以设置混合式电磁直流电流开关(DE 103 15 982A2)，混合式电磁直流电流开关具有以电磁方式操纵的主接触部并且具有作为半导体开关的IGBT(insulated gate bipolar transistor，绝缘栅双极晶体管)。然而，这样的混合开关具有用于使具有半导体开关的功率电子器件运行的外部能量源。

根据WO 2010/108565 A1公知有一种混合式分离开关，混合式分离开关具有机械开关或者分离元件以及与机械开关并联的半导体电子器件，半导体电子器件基本上包括至少一个半导体开关、优选IGBT。半导体电子器件不具有附加的能量源，而且在机械开关闭合时阻断电流、也就是说实际上是无电流且无电压的。半导体电子器件从分离设备、也就是说从分离开关系统本身获得半导体电子器件运行所需的能量，对此使用在机械开关断开时形成的电弧的能量。在这种情况下，半导体电子器件在驱控侧以如下方式与机械开关相连，即，使得在开关断开时，在开关的开关接触部上由于电弧而导致的电弧电压将半导体电子器件切换为传导电流的。

一旦半导体电子器件切换为传导电流的，电弧电流就开始从机械开关转换到半导体电子器件上。在这种情况下，相应的电弧电压或电弧电流给电容器形式的蓄能器充电，电容器在产生用于无电弧地切断半导体电子器件的控制电压的情况下有针对性地放电。预先给定的时长或时间常数和因此蓄能器或电容器的充电时长确定电弧时长。紧接充电过程之后开始一个时间环节，在该时间环节期间，以无电弧且阻断电流的方式来控制半导体电子器件。在此，时间环节的时长针对安全的灭弧来设定。

发明内容