[发明专利]用于保护DC应用的无源电子熔丝

说明书

一种用于在故障情况下保护DC应用(5)的无源电子熔丝(1)。该电子熔丝包括第一支路(10)和第二支路(12)，第一支路(10)包括互感器(14)的第一绕组(20)和开关器件，第一绕组(20)和开关器件串联连接，第二支路(12)包括互感器(14)的第二绕组(24)。第一支路和第二支路并联连接，并且第二绕组的自感小于第一绕组的自感。第二支路还包括与互感器的第二绕组串联连接的电容器(26)，开关器件是晶闸管(22)或者具有晶闸管开关特性的开关器件。

技术领域

本发明涉及一种用于在故障情况下保护DC应用的无源电子熔丝。该电子熔丝是无源电路，因为其依赖于电路器件的物理特性，而不依赖于用于在故障情况下保护DC应用的测量结果和控制手段。DC应用例如是DC断路器、电力系统(诸如用于混合动力车辆或纯电动车辆的充电单元)和电能存储系统(诸如用于数据中心的电能存储系统)。

电子熔丝包括第一支路和第二支路，第一支路包括串联连接的互感器的第一绕组和开关器件，第二支路包括互感器的第二绕组。第一支路和第二支路并联连接，并且第二绕组的自感形成为小于第一绕组的自感。

本发明还涉及其中包括本发明的无源电子熔丝的用于混合动力车辆或纯电动车辆的电力系统以及用于存储电能的电能存储系统。

背景技术

传统上，常见的熔丝已经被用于在故障情况下保护设备免受过大的电流。这些熔丝是包括金属丝的牺牲设备，该金属丝被配置成在经受对应于故障的电流时而熔断。

使用物理熔丝的问题是，在故障后DC应用可以工作之前，熔丝必须由操作者手动更换。然而这可能是费时的。此外，由于使用DC应用的系统的不可用，更换熔丝以人员成本和生产损失的方式增加了DC应用的成本。

作为物理熔丝的替代品，可以使用电子熔丝。这些电子熔丝依赖用于测量电流的装置、用于确定所测量电流是否对应于故障情况的逻辑装置以及用于切断到DC应用电流的控制装置。

电子熔丝的问题是，熔丝消耗相对较长的时间来中断电流。这可能导致操作者遭受有害电击或对DC应用造成损坏。此外，在不太可能发生的例如用于测量电流的装置或逻辑装置发生故障的情况下，熔丝可能不能够中断电流。

WO2014032692公开了一种用于处理固态断路器和混合断路器的电流换向的设备。为此，该设备包括换向升压器(commutation booster)，该换向升压器包括两个耦合的电感器，其中第一电感器被布置在与机械开关串联的第一支路中，并且第二电感器被布置在与半导体器件串联的第二支路中。

US2014177120公开了用于故障保护的系统和方法。该系统包括控制模块、开关和电感设备。控制模块被用于基于来自检测设备的信号提供控制信号和开关信号。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于DC应用的改进的无源电子熔丝。本发明的第一目的是提供一种无源电子熔丝，其在故障情况下基于电路器件的物理特性来中断电流。本发明的第二目的是提供一种可以简单方式被重置的无源电子熔丝。本发明的第三目的是提供一种以快速和可靠方式中断电流的无源电子熔丝。

该目的通过如权利要求1所述的用于DC应用的无源电子熔丝而获得。该无源电子熔丝的特征在于，第二支路还包括与互感器的第二绕组串联连接的电容器，其中开关器件是晶闸管或者具有晶闸管开关特性的开关器件。

无源电子熔丝在快速电流上升(dI/dt)时被激活，而不是如传统熔丝那样以电流的绝对值(|I|)被激活。这通过以下方式获得：互感器的第一绕组和第二绕组被布置成使得第二绕组具有比第一绕组低的电感，以及第一支路中晶闸管的特性和第二支路中电容器的特性。