[发明专利]具有降低的击穿电压要求的断路器

说明书

一种具有降低的击穿电压要求的断路器(12)包括：输入端(17)，其将所述断路器(12)连接到电压源(1)；以及输出端(35)，其将所述断路器(12)连接到负载(9)。所述断路器(12)进一步包括连接到所述输入端(17)的开关电路(30)，和连接到所述开关电路(30)的分离开关单元。所述开关电路(30)包括变阻器装置(10)和可控开关组件(24)。所述变阻器装置(10)和所述可控开关组件(24)串联连接在所述开关电路(30)的第一电流路径(28)与第二电流路径(29)之间。

技术领域

本发明涉及具有降低的击穿电压要求的断路器，尤其用于断路器的开关电路的组件。

背景技术

为非线性电阻器的金属氧化物变阻器(MOV)可用于断路器中，例如混合断路器或固态断路器中，作为过电压保护装置。变阻器是在负载电流、故障电流和过电流中断期间最关键的组件。存储于线路中的能量和杂散电感被传递到变阻器。在加热时变阻器耗散将近其能量的99％并且增大其电压以阻止断路器中的电流。

变阻器的电流-电压(I-V)特性在断路器的开关电路中对具有适当击穿电压的适当半导体开关的尺寸设定和选择是重要的。即使在低电压下，如果能量高于变阻器的最大允许能量，那么(金属氧化物)变阻器可传导少量电流并面临热失控。为了避免漏电流在标称源电压下流动通过变阻器，应在最大环境(外壳)温度下选择具有适当钳位电压的(金属氧化物)变阻器。

由于(金属氧化物)变阻器的对数I-V特性，需要具有较大击穿电压的半导体开关。这会导致半导体开关的传导损耗、大小和成本的显著增加。

发明内容

本发明的一个目的是提供用于半导体开关的具有降低的击穿电压要求的断路器。

断路器的实施例在权利要求1中予以规定。

断路器允许通过主动从保护点连接和断开连接较低的电压钳位MOV来降低击穿电压要求。

附图说明

下文参看图式借助于示范性实施例更详细地解释本文中所描述的断路器。在个别图中相同的元件以相同附图标记指示。根据以下结合附图作出的详细描述将更充分地理解本公开，在附图中：

图1示出根据US 2016/0203932A1的包括变阻器作为过压保护装置的混合断路器的常规实施例；

图2说明变阻器装置的I-V特性；

图3示出在预期短路电流中断期间混合断路器的电流和电压波形；

图4示出标准变阻器的电流-电压特性；

图5说明具有断路器的可控开关单元的可控开关的降低的击穿电压要求的断路器的第一实施例；

图6示出具有断路器的可控开关单元的可控开关的降低的击穿电压要求的断路器的第二实施例；

图7示出具有断路器的可控开关单元的可控开关的降低的击穿电压要求的断路器的第三实施例；

图8说明具有断路器的可控开关单元的背靠背连接的可控开关的降低的击穿电压要求的断路器的实施例；

图9示出配置为具有断路器的可控开关单元的可控开关的降低的击穿电压要求的固态断路器的断路器的实施例；且

图10说明具有可控开关单元的可控开关的降低的击穿电压要求的在背靠背拓扑中的固态断路器的实施例。

具体实施方式

图1示出体现为混合断路器的常规断路器12的实施例。电压源1经由电阻器2和电感器3施加到断路器12。在其它图中，电压源还标记为1，且电阻器标记为2，且电感器标记为3。此外，在所有图中，附图标记9表示耦合到断路器的负载，例如R-L-C负载。附图标记8在所有图中指示故障。