[发明专利]用于控制直流开关的方法、直流开关和直流电压系统

说明书

本发明涉及一种用于控制直流开关(1)的方法，尤其是故障电流开关或保护开关，其中，直流开关(1)具有第一可切断半导体开关(2a)和第二可切断半导体开关(2b)，其中，第一和第二可切断半导体开关(2a、2b)布置在第一端子(21)与第二端子(22)之间，使得能够将具有第一极性的电流(i)引导经过第一可切断半导体开关(2a)并且能够将具有相对于第一极性相反极性的电流(i)引导经过第二可切断半导体开关(2b)，其中，根据电流测量值切断可切断半导体开关(2a、2b)中的一个。本发明还涉及一种直流开关(1)，其具有第一和第二可切断半导体开关(2a、2b)和用于执行这种方法的本地控制设备(3)。此外，本发明涉及一种直流电压系统(50)，其具有含直流电压的至少一个能量源(5)以及具有直流电压端子的至少一个电负载(6)和至少一个这种直流开关(1)。

技术领域

本发明涉及一种用于控制直流开关的方法。本发明还涉及一种直流开关和一种直流电压系统。

背景技术

为了能够通断直流电流，需要直流开关。相对于交流电流开关的通断，该直流电流开关的结构明显地更复杂，因为在直流运行中，如其例如在直流电压网络中所存在的那样，电流不过零，在该过零处能够以简单的方式实现电流的熄灭。

因此，如今市场上的直流开关相对昂贵。此外，该直流开关通常不抗短路。此外，由于其工作方式，直流开关是大且重的进而仅在大的耗费下才能够集成到能量供应系统或驱动系统中。

保护开关用于在超过允许的电流或电压值的情况下切断电流回路、导体或各个负载。这例如涉及过载电流和故障电流。故障电流开关是如下开关：当去向电流和回向电流相差一确定的绝对值时，该开关关断。

发明内容

本发明所基于的目的是：改进直流开关以及对其的控制。

该目的通过一种用于控制直流开关来实现，其中，直流开关具有第一可切断半导体开关和第二可切断半导体开关，其中，第一和第二可切断半导体开关布置在第一端子和第二端子之间，使得能够引导具有第一极性的电流经过第一可切断半导体开关并且能够引导具有与第一极性相反极性的电流经过第二可切断半导体开关，其中，根据电流测量值切断可切断半导体开关中的一个。此外，该目的通过一种直流开关，其具有第一可切断半导体开关和第二可切断半导体开关以及用于执行这种方法的本地控制设备，其中，第一可切断半导体开关和第二可切断半导体开关布置在第一端子和第二端子之间，使得能够引导具有第一极性的电流经过第一可切断半导体开关并且能够引导具有与第一极性相反极性的电流经过第二可切断半导体开关，其中，能够借助于本地控制设备根据电流测量值通过切断可切断半导体开关中的一个来切断经过直流开关的电流。此外，该目的通过一种直流电压系统来实现，其具有：具有直流电压的至少一个能量源；具有直流电压端子的至少一个电负载和至少一个这种直流开关。

本发明基于如下的知识，由电子开关、优选晶体管来取代机械的直流开关。因为该电子开关必须切断电流，所以使用可切断的半导体开关。如果电流和/或电压方向反转，例如在恢复时，可切断的半导体通常设有反向并联的二极管，该二极管于是沿反方向引导电流。在该情况下，于是仅当第二可切断半导体开关与第一开关反向串联使用时才将电流与其电通流方向(也称作为极性)无关地切断。在本文中，反向串联表示：第二可切断半导体开关与第一可切断半导体开关串联布置，然而能够沿另外的方向、即沿相反的极性引导电流。该半导体开关也能够借助反向二极管运行，以便对这两个极性实现直流开关的运行。可替选地，也能够在反向并联电路中使用反向截止的IBGT。在此，两个反向截止的IBGT布置成并联电路并且定向为，使得第一可切断半导体开关能够引导具有第一极性的电流并且第二可切断半导体开关能够引导具有反向极性的电流。除了反向截止的IGBT之外，也能够将其他任意的反向截止的可切断半导体开关布置成反向并联电路。

可替选地，在反向串联的布置中，证实为有利的是：将反向并联的二极管集成到晶体管的芯片中。这种开关也称作为反向导通开关。此外可行的是：在MOSFET或JFET的情况下将通道(Kanal)沿两个电流方向运行(反向并联设置)。