BR102016008589A2 - interruptores de circuito de corrente contínua e método para operar um interruptor - Google Patents
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Abstract
trata-se de um interruptor de circuito de corrente contínua que inclui circuito principal para portar uma corrente de trajetória principal e um circuito transiente para portar uma corrente de trajetória transiente. o circuito principal inclui um primeiro comutador de estado sólido e um contator principal. o primeiro comutador de estado sólido é acoplado em série com o contator principal. o circuito transiente é acoplado em paralelo com o circuito principal. o circuito transiente inclui um contator auxiliar acoplado em série com um segundo comutador de estado sólido. o segundo comutador de estado sólido se fecha quando a corrente de trajetória principal excede um primeiro limite. o primeiro comutador de estado sólido, então, se abre. o contator principal se abre quando a corrente de trajetória principal cair abaixo de um segundo limite. então, o segundo comutador de estado sólido se abre. o contator auxiliar se abre quando a corrente de trajetória transiente cair abaixo do segundo limite e após o segundo comutador de estado sólido se abrir.
Description
“INTERRUPTORES DE CIRCUITO DE CORRENTE CONTÍNUA E MÉTODO PARA OPERAR UM INTERRUPTOR” Antecedentes [001] O campo da revelação refere-se, em geral, a sistemas de proteção de circuito de corrente contínua (CC) e, mais particularmente, a um interruptor de circuito de CC e um método de uso do mesmo.
[002] Muitos circuitos de potência conhecidos utilizam interruptores de circuito para detectar sobrecorrentes e interromper o circuito em resposta. Os interruptores de circuito conhecidos utilizam um contator mecânico para fazer e interromper o circuito entre um lado de linha e um lado de carga. Quando interrompido por um contator mecânico, o interruptor de circuito fornece isolamento galvânico entre o lado de linha e o lado de carga por uma separação física da trajetória condutiva. A separação física é entre contatos do contator mecânico e ocorre dentro de um meio, tal como ar, por exemplo, ou outro material dielétrico. Os interruptores de circuito conhecidos também utilizam comutadores de estado sólido, embora comutadores de estado sólido não forneçam o isolamento galvânico fornecido por contatores mecânicos. Consequentemente, a corrente pode vazar através de um comutador de estado sólido aberto. Por essa razão, entre outras, os comutadores de estado sólido sozinhos normalmente não satisfazem alguns padrões de segurança elétrica.
[003] Ao interromper um circuito sob carga, que é interromper o circuito enquanto porta uma corrente diferente de zero, um arco pode ocorrer através dos contatos do contator mecânico. Os arcos também podem ocorrer ao fazer o circuito sob carga. A prevenção e supressão de arco são aspectos importantes de projeto de interruptor de circuito. O arco por si só é uma trajetória condutiva de baixa impedância formada através do meio através de ionização devido, em parte, ao campo elétrico. Os arcos têm alta energia e podem ser prejudiciais a componentes, especialmente, às superfícies de contato de interruptor. Os arcos podem ser perigosos para pessoas próximas ao arco, e também àquelas que confiam na desconexão do circuito, porque o arco atrasa a interrupção do circuito. Arcos também podem criar questões de interferência eletromagnética que apresentam questões de segurança adicionais.
[004] Uma abordagem conhecida de prevenção de arco é remover a carga e, desse modo, a corrente antes de interromper ou realizar o circuito. Os interruptores de circuito conhecidos são projetados para atuar o contator mecânico com velocidade e força suficientes para interromper o arco. Em circuitos de corrente alternada (CA), a velocidade e força necessárias para interromper o arco é baixa porque a corrente alterna a direção e passa através de zero a cada ciclo. Em contraste, os interruptores de circuito de CC devem interromper uma corrente diferente de zero, que torna os arcos significativamente mais prováveis e exige maior velocidade e força. A probabilidade de arcos em interruptores de circuito de CC faz seus custos subirem e, geralmente, reduz a vida útil dos mesmos.
Breve Descrição [005] Em um aspecto, um interruptor de circuito de corrente contínua inclui um circuito principal e um circuito transiente. O circuito principal é configurado para portar uma corrente de trajetória principal e o circuito transiente é configurado para portar uma corrente de trajetória transiente. O circuito principal inclui um primeiro comutador de estado sólido e um contator principal. O primeiro comutador de estado sólido é acoplado em série com o contator principal. O circuito transiente é acoplado em paralelo com o circuito principal. O circuito transiente inclui um contator auxiliar acoplado em série com um segundo comutador de estado sólido. O segundo comutador de estado sólido é configurado para se fechar quando a corrente de trajetória principal excede um primeiro limite. O primeiro comutador de estado sólido é configurado para se abrir quando a corrente de trajetória principal excede o primeiro limite e após o segundo comutador de estado sólido ser fechado. O contator principal é configurado para se abrir quando a corrente de trajetória principal cair abaixo de um segundo limite e após o primeiro comutador de estado sólido se abrir. O segundo comutador de estado sólido é configurado para se abrir após o contator principal se abrir. O contator auxiliar é configurado para se abrir quando a corrente de trajetória transiente cair abaixo do segundo limite e após o segundo comutador de estado sólido se abrir.
[006] Em outro aspecto, um método para operar um interruptor de circuito de corrente contínua inclui fechar, mediante detecção de uma corrente de trajetória principal através de um primeiro comutador de estado sólido que excede um primeiro limite, um segundo comutador de estado sólido em um transiente. O método inclui adicionalmente abrir um primeiro comutador de estado sólido após fechar o segundo comutador de estado sólido, desviando, desse modo, a corrente de trajetória principal para o circuito transiente. O método inclui adicionalmente abrir um contator principal quando a corrente de trajetória principal cair abaixo de um segundo limite e quando o primeiro comutador de estado sólido estiver aberto. O método inclui adicionalmente abrir o segundo comutador de estado sólido após abrir o contator principal. O método inclui adicionalmente abrir um contator auxiliar, no circuito transiente, quando uma corrente de trajetória transiente cair abaixo do segundo limite e quando o segundo comutador de estado sólido estiver aberto.
[007] Em ainda outro aspecto, um interruptor de circuito de corrente contínua inclui um terminal de linha, um terminal de carga, um contator, um sensor de corrente e um acionador. O contator é acoplado entre o terminal de linha e o terminal de carga. O contator inclui um circuito principal e um circuito transiente acoplado entre o terminal de linha e o terminal de carga. O circuito principal e circuito transiente são acoplados adicionalmente em paralelo. O circuito principal inclui um contator principal e um comutador transistor de efeito de campo Metal-óxido-Semicondutor (MOSFET). O sensor de corrente é configurado para medir uma corrente através do contator. O acionador é acoplado ao contator e o sensor de corrente. O acionador é configurado para fechar o circuito transiente quando a corrente excede um primeiro limite. O acionador é configurado adicionalmente para abrir o comutador MOSFET e, subsequentemente, o contator principal após o circuito transiente ser fechado. O acionador é configurado adicionalmente para abrir o circuito transiente após o contator principal se abrir.
Figuras [008] Esses e outros recursos, aspectos e vantagens da presente revelação se tornarão mais bem entendidos quando a descrição detalhada a seguir for lida com referência aos desenhos anexos em que caracteres similares representam partes similares ao longo dos desenhos, em que: A Figura 1 é um diagrama de blocos de um circuito de corrente contínua (DC) exemplificativo; A Figura 2 é um diagrama de blocos de um interruptor de circuito de CC exemplificativo para uso no circuito de CC mostrado na Figura 1; A Figura 3 é um diagrama esquemático de um interruptor de circuito de CC exemplificativo para uso no circuito de CC mostrado na Figura 1; A Figura 4 é um diagrama esquemático de outro interruptor de circuito de CC exemplificativo para uso no circuito de CC mostrado na Figura 1; A Figura 5 é um diagrama esquemático de um circuito de CC exemplificativo, tal como o circuito de CC mostrado na Figura 1; e A Figura 6 é um fluxograma de um método exemplificativo para operar um interruptor de circuito de CC, tais como os interruptores de circuito de CC mostrados nas Figuras 1 a 5.
[009] A menos que indicado de outra maneira, os desenhos fornecidos no presente documento são destinados a ilustrar recursos de realizações desta revelação. Acredita-se que esses recursos sejam aplicáveis em uma ampla variedade de sistemas que compreendem uma ou mais realizações desta revelação. Como tal, os desenhos não são destinados a incluir todos os recursos convencionais conhecidos por aqueles de habilidade comum na técnica por serem exigidos para a prática das realizações reveladas no presente documento.
Descrição Detalhada [010] No relatório descritivo a seguir e nas reivindicações, uma variedade de termos são referidos os quais têm os significados a seguir.
[011] As formas singulares “um”, “uma” e “o/a” incluem referências plurais a menos que o contexto dite claramente de outra maneira.
[012] “Opcional” ou “opcionalmente” significa que a circunstância ou evento subsequentemente descrito pode ou não ocorrer, e que a descrição inclui casos em que o evento ocorre e casos em que não ocorre.
[013] Linguagem aproximada, conforme usada no presente documento ao longo do relatório descritivo e reivindicações, pode ser aplicada para modificar qualquer representação quantitativa que possa variar de modo permissível sem resultar em uma mudança na função básica a qual a mesma está relacionada. Assim, um valor modificado por um termo ou termos, tal como “cerca de”, “aproximadamente”, e “substancialmente”, não devem ser limitados ao valor preciso especificado. Em pelo menos alguns casos, a linguagem aproximada pode corresponder à precisão de um instrumento para medir o valor. Aqui e ao longo do relatório descritivo e reivindicações, limitações de faixa podem ser combinadas e/ou intercambiadas, tais faixas são identificadas e incluem todas as subfaixas contidas nas mesmas a menos que o contexto ou linguagem indicar de outra maneira.
[014] As realizações da presente revelação se referem a sistemas de proteção de circuito de corrente contínua (DC). Os interruptores de circuito de CC descritos no presente documento fornecem interrupção de corrente sem arco e isolamento galvânico entre linha e carga. Mais especificamente, os interruptores de circuito de CC descritos no presente documento incluem um contator mecânico principal em série com um comutador de estado sólido e um circuito de retenção de alta impedância paralelo. Mediante detecção de uma sobrecorrente, o circuito de retenção de alta impedância paralelo desvia corrente do circuito principal através de operação de comutadores de estado sólido. O contator mecânico principal pode, então, se abrir sob condições de corrente substancialmente menores e sem arco. Os interruptores de circuito de CC descritos no presente documento facilitam a interrupção de corrente de CC sem arco, aperfeiçoando, desse modo, a vida útil e custo dos interruptores de circuito de CC. Ademais, os interruptores de circuito de CC descritos no presente documento fornecem isolamento galvânico em concordância com padrões de segurança elétrica.
[015] A Figura 1 é um diagrama de blocos de um circuito de CC 100 exemplificativo. O circuito de CC 100 inclui uma fonte de alimentação de CC 110, um interruptor de circuito de CC 120 e uma carga 130. A carga 130 é uma carga elétrica que pode incluir, por exemplo e sem limitação, cargas eletrônicas de CC, motores, compressores, baterias, e conversores CC para CA para aparelhos de corrente alternada (CA) e outras cargas de CA. A fonte de alimentação de CC 110 inclui quaisquer componentes adequados para fornecer corrente contínua a uma tensão apropriada para carga 130. Em determinadas realizações, a fonte de alimentação de CC 110 inclui uma batería. Em realizações alternativas, a fonte de alimentação de CC 110 inclui um gerador de CA e um conversor de CA para CC.
[016] O interruptor de circuito de CC 120 é um dispositivo de proteção de circuito de CC para interromper a corrente contínua suprida pela fonte de alimentação de CC 110 para a carga 130 mediante detecção de uma sobrecorrente. As sobrecorrentes ocorrem como resultado de um curto-circuito ou falha, por exemplo, e também pode resultar de uma carga superdimensionada.
[017] A Figura 2 é um diagrama de blocos de um interruptor de circuito de CC exemplificativo 200 para uso em circuito de CC 100 (mostrado na Figura 1). O interruptor de circuito de CC 200 inclui um contator 210 que realiza e interrompe uma conexão entre um terminal de linha 220 e um terminal de carga 230. O interruptor de circuito de CC 200 inclui um sensor de corrente 240 que detecta níveis de corrente sendo conduzida através de contator 210. O sensor de corrente 240 transmite um sinal de corrente captada para um acionador 250. O acionador 250 inclui componentes que recebem o sinal de corrente captada e geram um ou mais sinais de controle para o contator 210. Os sinais de controle incluem, por exemplo e sem limitação, um sinal para energizar uma bobina de um relé e outro sinal para acionar uma porta de um transistor. Em determinadas realizações, o acionador 250 inclui, por exemplo e sem limitação, um circuito de controle configurado para disparar determinados sinais de controle em determinados níveis de corrente.
[018] A Figura 3 é um diagrama esquemático de um interruptor de circuito de CC 300 exemplificativo para uso em circuito de CC 100 (mostrado na Figura 1). O interruptor de circuito de CC 300 inclui um circuito principal 302 entre um terminal de linha 304 e um terminal de carga 306, e um circuito transiente 308, também entre o terminal de linha 304 e o terminal de carga 306. O interruptor de circuito de CC 300 é configurado para realizar e interromper um circuito entre o terminal de linha 304 e o terminal de carga 306 e, mais especificamente, interromper fluxo de corrente contínua entre o terminal de linha 304 e o terminal de carga 306 sem arco. Em determinadas realizações, o interruptor de circuito de CC 300 pode interromper o circuito entre o terminal de linha 304 e o terminal de carga 306 dentro de 1 milissegundo de uma ocorrência de uma falha. O interruptor de circuito de CC 300 é configurado adicionalmente para fornecer isolamento galvânico entre o terminal de linha 304 e o terminal de carga 306 quando no estado aberto.
[019] O circuito principal 302 inclui um contator principal 310 acoplado em série com comutadores de estado sólido 312, todos acoplados entre o terminal de linha 304 e o terminal de carga 306. O contator principal 310 é um contator mecânico e fornece o isolamento galvânico quando no estado aberto. Os comutadores de estado sólido 312 são dispositivos semicondutores, tais como, por exemplo e sem limitação, transistores de efeito de campo Metal-óxido-Semicondutor de baixa tensão (MOSFETs).
[020] O circuito transiente 308 é acoplado em paralelo com circuito principal 302 entre o terminal de linha 304 e o terminal de carga 306. O circuito transiente 308 inclui um contator auxiliar 314 que acopla e desacopla o circuito transiente 308 ao terminal de linha 304. O circuito transiente 308 também inclui comutadores de estado sólido acoplados de modo serial 316 acoplados em paralelo a um dispositivo de grampeamento de tensão 318. O dispositivo de grampeamento de tensão 318 é acoplado adicionalmente em paralelo a um capacitor 320. Os comutadores de estado sólido 316 incluem, por exemplo e sem limitação, transistores bipolares de porta isolada de alta tensão (IGBTs), MOSFETs de potência, e transistores de junção bipolar (BJTs). O dispositivo de grampeamento de tensão 318 inclui, por exemplo, e sem limitação, qualquer dispositivo de supressão adequado, incluindo, por exemplo, e sem limitação, um varistor de óxido metálico (MOV), um diodo de supressão de tensão transiente e um supressor de tubo de gás.
[021] O interruptor de circuito de CC 300 também inclui um comutador semicondutor de alta tensão 322 acoplado entre o terminal de carga 306 e terra. O comutador semicondutor de alta tensão 322 inclui, por exemplo e sem limitação, transistores bipolares de porta isolada de alta tensão (IGBTs), MOSFETs de potência, e transistores de junção bipolar (BJTs). O comutador semicondutor de alta tensão 322 é normalmente aberto e permanece aberto durante operação normal. Portanto, durante a operação normal, o comutador semicondutor de alta tensão 322 recebe a tensão de linha total aplicada ao terminal de carga 306. Durante uma condição de falha e, mais especificamente, durante uma falha de alta impedância, o comutador semicondutor de alta tensão 322 se fecha, desviando a corrente do circuito principal 302 para a terra. As falhas de alta impedância ocorrem, por exemplo, e sem limitação, quando um humano cria uma trajetória de linha para a terra. Alta impedância se refere à impedância de um humano em relação a uma falha de baixa impedância, tal como, por exemplo, e sem limitação, uma falha de equipamento. O comutador semicondutor de alta tensão 322 facilita, desse modo, uma interrupção rápida suficiente para proteção contra falha humana.
[022] Os comutadores de estado sólido de baixa tensão e comutadores de alta tensão são classificados como tais em relação à classificação de tensão geral para interruptor de circuito de CC 300. Os limites de classificação para distinguir entre alta tensão e baixa tensão variam por realização. Por exemplo, uma realização de interruptor de circuito de CC 300 é classificada a 600 Volts, que é denominada alta tensão para a uma realização. Desse modo, um comutador de estado sólido de alta tensão para a uma realização é um classificado a 600 Volts ou mais. Dada a classificação de alta tensão de 600 Volt, um comutador de estado sólido de baixa tensão para a uma realização é um classificado a 100 Volts ou menos. Em outra realização, por exemplo, o interruptor de circuito de CC 300 é classificado a 100 Volts, que é denominado alta tensão para aquela realização. Desse modo, um comutador de estado sólido de alta tensão para aquela realização é um classificado a 100 Volts ou mais. Dada a classificação de alta tensão de 100 Volt, um comutador de estado sólido de baixa tensão para aquela realização é um classificado a 20 Volts ou menos.
[023] Em interruptor de circuito de CC 300, quando no estado fechado, o contator principal 310, os comutadores de estado sólido 312, e contator auxiliar 314 estão fechados, e os comutadores de estado sólido 316 estão abertos. Quando no estado fechado, o circuito principal 302 é uma trajetória de baixa impedância em relação ao circuito transiente 308. Quando no estado aberto, o contator principal 310 e o contator auxiliar 314 estão abertos, fornecendo isolamento galvânico entre o terminal de linha 304 e o terminal de carga 306.
[024] Em circuito principal 302, o contator principal 310 e comutadores de estado sólido 312 são controlados por respectivos sinais de controle de um acionador, tal como acionador 250 (mostrado na Figura 2). Em circuito transiente 308, o contator auxiliar 314 e comutadores de estado sólido 316 também são controlados por respectivos sinais de controle do acionador.
[025] Presumindo-se que o interruptor de circuito de CC 300 está no estado fechado e sob carga, quando a corrente que flui através do circuito principal 302 excede um primeiro limite, conforme captado por um sensor de corrente, tal como, por exemplo, sensor de corrente 240 (mostrado na Figura 2), os comutadores de estado sólido 316 estão fechados e os comutadores de estado sólido 312 estão abertos. O primeiro limite é, por exemplo, o nível de corrente de disparo para o interruptor de circuito de CC 300. O fechamento e abertura de comutadores de estado sólido 316 e 312 são alcançados sem arco, porque o circuito transiente 308 fornece uma trajetória de baixa impedância para a corrente. O circuito principal 302 se torna alta impedância em relação ao circuito transiente 308, então, a corrente é desviada do circuito principal 302 para o circuito transiente 308. Dentro do circuito transiente 308, a trajetória de baixa impedância é através de comutadores de estado sólido 316 e o contator auxiliar 314, através dos quais a corrente flui.
[026] Tendo aberto os comutadores de estado sólido 312 e desviado a corrente através do circuito transiente 308, a corrente através do contator principal 310 é idealmente zero. Os comutadores de estado sólido 312 podem permitir uma pequena corrente de vazamento; entretanto, corrente através do contator principal é substancialmente zero. Quando a corrente através do contator principal 310 cai abaixo de um segundo limite, o contator principal 310 é aberto sem arco. O segundo limite é, por exemplo, um nível de corrente ao qual formação de centelha é improvável durante interrupção de corrente no meio de contator principal 310.
[027] Uma vez que o contator principal 310 estiver aberto, os comutadores de estado sólido 316 são abertos, novamente desviando a corrente, dessa vez através do dispositivo de grampeamento de tensão 318. O dispositivo de grampeamento de tensão 318 amortece a corrente e protege o circuito principal 302 de pontos de tensão. Quando os comutadores de estado sólido 316 são abertos e a corrente é desviada para o dispositivo de grampeamento de tensão 318, o capacitor 320 fornece proteção adicional ao circuito principal 302 contra pontos de tensão.
[028] Uma vez que os comutadores de estado sólido 316 estiverem abertos, a corrente através do dispositivo de grampeamento de tensão 318 cai para zero dentro de um determinado tempo. Quando a corrente através do circuito transiente 308 e contator auxiliar 314 caírem abaixo do segundo limite, o contator auxiliar 314 é aberto sem arco. Quando o contator auxiliar 314 e o contator principal 310 estiverem abertos, o terminal de linha 304 é isolado de modo galvânico do terminal de carga 306.
[029] A Figura 4 é um diagrama esquemático de outro interruptor de circuito de CC exemplificativo 400 para uso em circuito de CC 100 (mostrado na Figura 1). O interruptor de circuito de CC 400 inclui um circuito principal 402 entre o terminal de linha 304 e o terminal de carga 306, e um circuito transiente 404, também entre o terminal de linha 304 e o terminal de carga 306. O interruptor de circuito de CC 400 é configurado para realizar e interromper um circuito entre o terminal de linha 304 e o terminal de carga 306 e, mais especificamente, interromper o fluxo de corrente contínua entre o terminal de linha 304 e o terminal de carga 306 sem arco. O interruptor de circuito de CC 400 é configurado adicionalmente para fornecer isolamento galvânico entre o terminal de linha 304 e o terminal de carga 306 quando no estado aberto.
[030] O circuito principal 402 inclui um contator de três polos integrado 406 acoplado em série com comutadores de estado sólido 312, todos acoplados entre o terminal de linha 304 e o terminal de carga 306. O contator de três polos integrado 406 inclui um contato comum C, um contato principal M, e um contato auxiliar A. O contator de três polos integrado 406 é um contator mecânico e fornece o isolamento galvânico entre o contato comum Ceo contato principal M, e entre o contato comum Ceo contato auxiliar A, quando no estado aberto. O circuito principal 402 inclui o circuito entre o contato comum Ceo contato principal Μ. O circuito entre o contato comum Ceo contato principal M é aberto e fechado por uma bobina de controle principal (não mostrada). Quando a bobina de controle principal é energizada, o circuito entre o contato comum Ceo contato principal M é fechado por um contator principal 408.
[031] O circuito transiente 404 é acoplado em paralelo com o circuito principal 402 entre o terminal de linha 304 e o terminal de carga 306. O circuito transiente 404 inclui o contator de três polos integrado 406 e, mais especificamente, inclui o circuito entre o contato comum Ceo contato auxiliar A. O circuito entre o contato comum Ceo contato auxiliar A é aberto e fechado por uma bobina auxiliar (não mostrada). Quando a bobina auxiliar é energizada, o circuito entre o contato comum Ceo contato auxiliar A é fechado por um contator auxiliar 410. O circuito transiente 404 também inclui comutadores de estado sólido acoplados de modo serial 316 acoplados em paralelo ao dispositivo de grampeamento de tensão 318, e acoplado adicionalmente em paralelo a um capacitor 320.
[032] O interruptor de circuito de CC 400 também inclui comutador semicondutor de alta tensão 322 acoplado entre o terminal de carga 306 e a terra. O comutador semicondutor de alta tensão 322 inclui, por exemplo e sem limitação, transistores bipolares de porta isolada de alta tensão (IGBTs), MOSFETs de potência, e transistores de junção bipolar (BJTs). O comutador semicondutor de alta tensão 322 é normalmente aberto e permanece aberto durante operação normal. Portanto, durante a operação normal, o comutador semicondutor de alta tensão 322 recebe a tensão de linha total aplicada ao terminal de carga 306. Durante uma condição de falha e, mais especificamente, durante uma falha de alta impedância, o comutador semicondutor de alta tensão 322 se fecha, desviando a corrente do circuito principal 402 para a terra. As falhas de alta impedância ocorrem, por exemplo, e sem limitação, quando um humano cria uma trajetória de linha para a terra. Alta impedância se refere à impedância de um humano em relação a uma falha de baixa impedância, tal como, por exemplo, e sem limitação, uma falha de equipamento. O comutador semicondutor de alta tensão 322 facilita, desse modo, uma rápida interrupção suficiente para proteção contra falha humana.
[033] Em interruptor de circuito de CC 400, quando no estado fechado, o contator principal 408, o contator auxiliar 410, e os comutadores de estado sólido 312 estão fechados, e os comutadores de estado sólido 316 estão abertos. Quando no estado fechado, o circuito principal 402 é uma trajetória de baixa impedância em relação ao circuito transiente 404. Quando no estado aberto, tanto a bobina de controle principal como a bobina de controle auxiliar são desenergizadas, que abre o contator principal 408 e o contator auxiliar 410. Quando aberto, o contator de três polos integrado 406 fornece isolamento galvânico entre o terminal de linha 304 e o terminal de carga 306.
[034] Em circuito principal 402, a bobina de controle principal e os comutadores de estado sólido 312 são controlados por respectivos sinais de controle de um acionador, tal como acionador 250 (mostrado na Figura 2). Em circuito transiente 404, a bobina de controle auxiliar e os comutadores de estado sólido 316 também são controlados por respectivos sinais de controle do acionador.
[035] Presumindo-se que o interruptor de circuito de CC 400 está no estado fechado e sob carga, quando a corrente que flui através do circuito principal 402 excede um primeiro limite, conforme captado por um sensor de corrente, tal como, por exemplo, sensor de corrente 240 (mostrado na Figura 2), os comutadores de estado sólido 316 estão fechados e os comutadores de estado sólido 312 estão abertos. O primeiro limite é, por exemplo, o nível de corrente de disparo para interruptor de circuito de CC 400. O fechamento e abertura de comutadores de estado sólido 316 e 312 são alcançados sem arco, porque o circuito transiente 404 fornece uma trajetória de baixa impedância para a corrente. O circuito principal 402 se torna alta impedância em relação ao circuito transiente 404, então, a corrente é desviada do circuito principal 402 para o circuito transiente 404. Dentro do circuito transiente 404, a trajetória de baixa impedância é através de comutadores de estado sólido 316, contato comum C, e contato auxiliar A, através dos quais a corrente flui.
[036] Tendo aberto os comutadores de estado sólido 312 e desviado a corrente através do circuito transiente 404, a corrente através do contato comum C e contato principal M é idealmente zero. Os comutadores de estado sólido 312 podem permitir uma pequena corrente de vazamento; entretanto, corrente através de contato comum C e contato principal M é substancialmente zero. Quando a corrente através de circuito principal 402 cair abaixo de um segundo limite, a bobina de controle principal é desenergizada e o contator principal 408 é aberto sem arco. O segundo limite é, por exemplo, um nível de corrente ao qual formação de centelha é improvável durante interrupção de corrente no meio de contator de três polos integrado 406.
[037] Uma vez que o contator principal 408 estiver aberto, os comutadores de estado sólido 316 são abertos, novamente desviando a corrente, dessa vez através de dispositivo de grampeamento de tensão 318. O dispositivo de grampeamento de tensão 318 amortece a corrente e protege o circuito principal 402 de pontas de tensão. Quando os comutadores de estado sólido 316 estão abertos e a corrente é desviada para o dispositivo de grampeamento de tensão 318, o capacitor 320 fornece adicionalmente proteção para o circuito principal 402 contra pontas de tensão.
[038] Uma vez que os comutadores de estado sólido 316 estiverem abertos, a corrente através do dispositivo de grampeamento de tensão 318 cai para zero dentro de um determinado tempo. Quando a corrente através do circuito transiente 404, contato comum C, e contato auxiliar A cair abaixo do segundo limite, a bobina de controle auxiliar é desenergizada e o contator auxiliar 410 é aberto sem arco. Quando o contator auxiliar 410 e o contator principal 408 estiverem abertos, o terminal de linha 304 é isolado de modo galvânico do terminal de carga 306.
[039] A Figura 5 é um diagrama esquemático de um circuito de CC exemplificativo 500. O circuito de CC 500 inclui um gerador 502, um retificador 504, um interruptor de circuito de CC 506, um inversor 508, e uma carga 510. O inversor 508 e a carga 510 são acoplados para interruptor de circuito de CC 506 por um barramento de CC positivo 512 e um barramento de CC negativo 514. O inversor 508 é tipicamente próximo à carga 510, enquanto o retificador 504, e o interruptor de circuito de CC 506 são remotos da carga 510 e próximos ao gerador 502. O barramento de CC positivo 512 e o barramento de CC negativo 514 são, portanto, geralmente percursos de fio ou cabo longos. O barramento de CC positivo 512 e o barramento de CC negativo 514 são acoplados de modo capacitivo à terra através de capacitores 516 localizados ao lado de gerador e ao lado de carga. O acoplamento capacitivo, em determinadas realizações, é integrado dentro do retificador 504 e do inversor 508.
[040] O gerador 502 é acoplado ao retificador 504 por um primeiro barramento de CA 518, que inclui uma ou mais fases. O retificador 504 converte uma saída de CA de gerador 502 para uma saída de CC positiva 520 e uma saída de CC negativa 522 que acopla, cada um ao interruptor de circuito de CC 506.
[041] A carga 510 é acoplada ao inversor 508 por um segundo barramento de CA 524, que inclui uma ou mais fases. O inversor recebe uma entrada de CC positiva 526 do barramento de CC positivo 512 e uma entrada de CC negativa 528 do barramento de CC negativo 514, e gera potência de CA para a carga 510.
[042] O interruptor de circuito de CC 506 é acoplado de modo alinhado com o barramento de CC positivo 512 e o barramento de CC negativo 514, e inclui circuitos principais 530 e circuitos transientes 532. Os circuitos principais 530 são acoplados em paralelo com circuitos transientes 532. O interruptor de circuito de CC 506 também inclui comutadores semicondutores 534. Os comutadores semicondutores 534 são acoplados entre o barramento de CC positivo 512 e a terra, e entre o barramento de CC negativo 514 e a terra. O interruptor de circuito de CC 506 opera conforme os interruptores de circuito de CC 300 e 400 (mostrados na Figuras 3 e 4).
[043] A Figura 6 é um fluxograma de um método exemplificativo 600 para operar o interruptor de circuito de CC 300 (mostrado na Figura 3). Referindo-se agora às Figuras 3 e 5, o método começa em uma etapa inicial 610. Em uma etapa de detecção de sobrecorrente 620, o segundo comutador de estado sólido 316 é fechado mediante detecção de corrente de trajetória principal que excede um primeiro limite. Em uma primeira etapa de desvio de corrente 630, o primeiro comutador de estado sólido 312 é aberto após o comutador de estado sólido 316 ser fechado. Em uma etapa de interrupção de trajetória principal 640, o contator principal 310 é aberto quando a corrente de trajetória principal cai abaixo de um segundo limite e quando o primeiro comutador de estado sólido 312 está aberto. Em uma segunda etapa de desvio de corrente 650, o segundo comutador de estado sólido 316 é aberto após o contator principal 310 ser aberto. Quando a corrente de trajetória transiente cai abaixo do segundo limite e o segundo comutador de estado sólido 316 é aberto, o contator auxiliar 314 é aberto em uma etapa de interrupção de trajetória transiente 660. O método termina em uma etapa final 670.
[044] Em determinadas realizações, o interruptor de circuito de CC 300 inclui o comutador semicondutor de alta tensão 322 acoplado entre o terminal de carga 306 e a terra. Durante uma falha de alta impedância, o método 600 inclui adicionalmente fechar o comutador semicondutor de alta tensão 322, que desvia a corrente do circuito principal 302 para a terra. Falhas de alta impedância ocorrem, por exemplo, e sem limitação, quando um humano cria uma trajetória de linha para a terra. Alta impedância se refere à impedância de um humano em relação a uma falha de baixa impedância, tal como, por exemplo, e sem limitação, uma falha de equipamento. O método continua com a etapa de interrupção de trajetória principal 640, em que o contator principal 310 é aberto. O comutador semicondutor de alta tensão 322 facilita, desse modo, uma rápida interrupção suficiente para proteção contra falha humana.
[045] Os interruptores de circuito de CC descritos acima fornecem interrupção de corrente sem arco e isolamento galvânico entre linha e carga. Mais especificamente, os interruptores de circuito de CC descritos no presente documento incluem um contator mecânico principal em série com um comutador de estado sólido e um circuito de retenção de alta impedância paralelo. Mediante detecção de uma sobrecorrente, o circuito de retenção de alta impedância paralelo desvia a corrente do circuito principal através da operação de comutadores de estado sólido. O contator mecânico principal pode, então, abrir sob condições de corrente substancialmente menores e sem arco. Os interruptores de circuito de CC descritos no presente documento facilitam interrupção de corrente de CC sem arco, aperfeiçoando, desse modo, a vida útil e custo dos interruptores de circuito de CC. Ademais, os interruptores de circuito de CC descritos no presente documento fornecem isolamento galvânico em concordância com padrões de segurança elétrica.
[046] Um efeito técnico exemplificativo dos métodos, sistemas e aparelho descritos no presente documento inclui pelo menos um dentre: (a) isolamento galvânico aperfeiçoado em interruptores de circuito de CC enquanto aberto; (b) interrupção de CC livre de arco devido à combinação em série de contator mecânico e comutadores de estado sólido; (c) vida útil aperfeiçoada de interruptores de circuito de CC devido à ocorrência menos frequente de formação de centelha; (d) proteção aperfeiçoada contra falha de alta impedância no evento de uma falha humana; (e) tempos de comutação de CC abaixo de 10 milissegundos e na ordem de 1 milissegundo; (f) custo de fabricação reduzido devido à facilidade de especificações direcionadas à supressão de arco; e (g) despesa de capital reduzida como resultado de aperfeiçoamentos de vida útil e custo de fabricação.
[047] As realizações exemplificativas de métodos, sistemas e aparelho para interruptores de circuito de CC não são limitadas às realizações específicas descritas no presente documento, mas, em vez disso, componentes de sistemas e/ou etapas dos métodos podem ser utilizados de modo independente e separado de outros componentes e/ou etapas descritas no presente documento. Por exemplo, os métodos também podem ser usados em combinação com outros sistemas de proteção de circuito de CC não convencionais, e não são limitados à prática com apenas os sistemas e métodos conforme descrito no presente documento. Em vez disso, a realização exemplificativa pode ser implantada e utilizada em conexão com muitas outras aplicações, equipamento e sistemas que podem se beneficiar de eficiência aumentada, custo operacional reduzido, e despesa de capital reduzida.
[048] Embora os recursos específicos de várias realizações da revelação possam ser mostrados nos mesmos desenhos e não em outros, isso é por questão de conveniência apenas. De acordo com os princípios da revelação, qualquer recurso de um desenho pode ser referido e/ou reivindicado em combinação com qualquer recurso de qualquer outro desenho.
[049] Esta descrição escrita usa exemplos para revelar as realizações, incluindo o melhor modo, e também para possibilitar que qualquer pessoa versada na técnica pratique as realizações, incluindo produzir e usar quaisquer dispositivos ou sistemas e realizar quaisquer métodos incorporados. O escopo patenteável da revelação é definido pelas reivindicações, e pode incluir outros exemplos que ocorram àqueles versados na técnica. Tais outros exemplos são destinados a estar dentro do escopo das reivindicações se os mesmos tiverem elementos estruturais que não difiram da linguagem literal das reivindicações, ou se os mesmos incluírem elementos estruturais equivalentes com diferenças insubstanciais da linguagem literal das reivindicações.
Reivindicações
Claims (26)
1. INTERRUPTOR DE CIRCUITO DE CORRENTE CONTÍNUA (CC), caracterizado pelo fato de que compreende: um circuito principal configurado para portar uma corrente de trajetória principal, sendo que o dito circuito principal compreende: um primeiro comutador de estado sólido configurado para se abrir quando a corrente de trajetória principal excede um primeiro limite; um contator principal acoplado de modo serial ao dito primeiro comutador de estado sólido, sendo que o dito contator principal é configurado para se abrir quando o dito primeiro comutador de estado sólido está aberto e a corrente de trajetória principal c abaixo de um segundo limite; e um circuito transiente acoplado em paralelo ao dito circuito principal e configurado para portar uma corrente de trajetória transiente, sendo que o dito circuito transiente compreende: um segundo comutador de estado sólido configurado para: fechar quando a corrente de trajetória principal excede o primeiro limite e antes que o dito primeiro comutador de estado sólido seja aberto; e abrir após o dito contator principal se abrir; e um contator auxiliar acoplado de modo serial ao dito segundo comutador de estado sólido, sendo que o dito contator auxiliar é configurado para abrir quando o dito segundo comutador de estado sólido estiver aberto e a corrente de trajetória transiente cair abaixo do segundo limite.
2. INTERRUPTOR DE CIRCUITO, de cc, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito contator principal é um contator mecânico.
3. INTERRUPTOR DE CIRCUITO, de cc, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito primeiro comutador de estado sólido é um comutador transistor de efeito de campo Metal-óxido- Semicondutor de baixa tensão (MOSFET).
4. INTERRUPTOR DE CIRCUITO, de cc, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito segundo comutador de estado sólido compreende um transistor bipolar de porta isolada de alta tensão (IGBT).
5. INTERRUPTOR DE CIRCUITO, de cc, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito circuito transiente compreende adicionalmente um dispositivo de grampeamento de tensão acoplado em paralelo ao dito segundo comutador de estado sólido.
6. INTERRUPTOR DE CIRCUITO, de cc, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o dito circuito transiente compreende adicionalmente um capacitor acoplado em paralelo ao dito segundo comutador de estado sólido e o dito dispositivo de grampeamento de tensão.
7. INTERRUPTOR DE CIRCUITO, de cc, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito contator principal e o dito contator auxiliar são integrados como um único contator mecânico de três polos, sendo que o dito único contator mecânico de três polos compreende: uma bobina de controle principal; uma bobina de controle auxiliar; um contato comum; um contato principal configurado para ser acoplado ao dito contato comum mediante energização da dita bobina de controle principal; e um contato auxiliar configurado para ser acoplado ao dito contato comum mediante energização da dita bobina de controle auxiliar.
8. INTERRUPTOR DE CIRCUITO, de cc, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um comutador semicondutor de alta tensão acoplado entre o dito circuito principal e o solo, sendo que o dito comutador semicondutor é configurado para permanecer aberto durante operação normal e é configurado adicionalmente para fechar mediante detecção de uma falha de alta impedância.
9. INTERRUPTOR DE CIRCUITO, de cc de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, para fechar o dito circuito principal: o dito contator auxiliar é configurado adicionalmente para fechar mediante um comando; o dito segundo comutador de estado sólido é configurado adicionalmente para fechar após o dito contator auxiliar ser fechado, fechando, desse modo, o dito circuito transiente; o dito contator principal é configurado adicionalmente para fechar quando o dito primeiro comutador de estado sólido estiver aberto e após o dito contator auxiliar e o dito segundo comutador de estado sólido serem fechados; o dito primeiro comutador de estado sólido é configurado adicionalmente para fechar após o dito contator principal ser fechado, fechando, desse modo, o dito circuito principal; e o dito segundo comutador de estado sólido é configurado adicionalmente para se abrir após o dito circuito principal ser fechado, abrindo, desse modo, o dito circuito transiente.
10. MÉTODO PARA OPERAR UM INTERRUPTOR, de circuito de corrente contínua (CC), caracterizado pelo fato de que o dito método compreende: fechar, mediante detecção de uma corrente de trajetória principal através de um primeiro comutador de estado sólido que excede um primeiro limite, um segundo comutador de estado sólido em um circuito transiente; abrir o primeiro comutador de estado sólido após fechar o segundo comutador de estado sólido, desviando desse modo, a corrente de trajetória principal para o circuito transiente; abrir um contator principal quando a corrente de trajetória principal cair abaixo de um segundo limite e o primeiro comutador de estado sólido estiver aberto; abrir o segundo comutador de estado sólido após abrir o contator principal; e abrir um contator auxiliar, no circuito transiente, quando uma corrente de trajetória transiente cair abaixo do segundo limite e o segundo comutador de estado sólido estiver aberto.
11. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que abrir o primeiro comutador de estado sólido compreende desviar a corrente de trajetória principal de um circuito principal através do contator principal para um circuito transiente através do contator auxiliar, conduzindo, desse modo, a corrente de trajetória transiente.
12. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que abrir o segundo comutador de estado sólido compreende desviar a corrente de trajetória transiente do segundo comutador de estado sólido para um varistor de óxido metálico acoplado de modo paralelo (MOV).
13. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que desviar a corrente de trajetória transiente para o MOV acoplado de modo paralelo compreende amortecer a corrente de trajetória transiente para facilitar a proteção do primeiro comutador de estado sólido de uma condição de sobretensão.
14. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que desviar a corrente de trajetória transiente do segundo comutador de estado sólido compreende adicionalmente aplicar uma tensão de trajetória transiente a um capacitor acoplado de modo paralelo para facilitar a proteção do primeiro comutador de estado sólido de uma condição de sobretensão.
15. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o segundo limite é substancialmente zero amperes.
16. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente acoplar o primeiro comutador de estado sólido à terra mediante detecção de uma falha de alta impedância, causando curto-circuito, desse modo, da corrente de trajetória principal para a terra.
17. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: fechar, mediante recebimento de um comando para fechar o interruptor de circuito de CC, o contator auxiliar; fechar o segundo comutador de estado sólido após fechar o contator auxiliar, fechando, desse modo, o circuito transiente; fechar o contator principal após fechar o segundo comutador de estado sólido; fechar o primeiro comutador de estado sólido após fechar o contator principal, fechando, desse modo, um circuito principal; e abrir o segundo comutador de estado sólido após fechar o circuito principal, abrindo, desse modo, o circuito transiente.
18. INTERRUPTOR DE CIRCUITO DE CORRENTE CONTÍNUA (CC), caracterizado pelo fato de que compreende: um terminal de linha; um terminal de carga; um contator acoplado entre o dito terminal de linha e o dito terminal de carga, sendo que o dito contator compreende: um circuito principal que compreende um contator principal e um comutador de transistor de efeito de campo Metal-óxido-Semicondutor (MOSFET); e um circuito transiente acoplado em paralelo ao dito circuito principal; um sensor de corrente configurado para medir uma corrente através do dito contator; e um acionador acoplado ao dito contator e o dito sensor de corrente, sendo que o dito acionador é configurado para: fechar o dito circuito transiente quando a corrente excede um primeiro limite; abrir o dito comutador MOSFET e, subsequentemente, o dito contator principal após o dito circuito transiente ser fechado; e abrir o dito circuito transiente após o dito contator principal se abrir.
19. INTERRUPTOR DE CIRCUITO, de cc de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que o dito circuito principal compreende adicionalmente o dito contator principal acoplado de modo serial com o dito comutador MOSFET.
20. INTERRUPTOR DE CIRCUITO, de cc de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que o dito acionador é configurado adicionalmente para abrir o dito contator principal quando a corrente cair abaixo de um segundo limite.
21. INTERRUPTOR DE CIRCUITO, de cc de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que o dito circuito transiente compreende: um contator auxiliar; e um comutador transistor bipolar de porta isolada de alta tensão (IGBT) acoplado de modo serial ao dito contator auxiliar.
22. INTERRUPTOR DE CIRCUITO, de cc de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que o dito circuito transiente compreende adicionalmente um varistor de óxido metálico (MOV) acoplado em paralelo ao dito comutador IGBT de alta tensão, sendo que o dito MOV é acoplado adicionalmente em série com dito contator auxiliar.
23. INTERRUPTOR DE CIRCUITO, de cc de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que o dito circuito transiente compreende adicionalmente um capacitor acoplado em paralelo ao dito comutador IGBT de alta tensão, sendo que o dito capacitor é acoplado adicionalmente em série com o dito contator auxiliar.
24. INTERRUPTOR DE CIRCUITO, de cc de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que o dito acionador é configurado adicionalmente para: fechar o dito comutador IGBT de alta tensão quando a corrente excede o primeiro limite; abrir o dito comutador IGBT de alta tensão após o dito contator principal se abrir; e abrir o dito contator auxiliar após o dito comutador IGBT de alta tensão se abrir e quando a corrente cair abaixo do segundo limite.
25. INTERRUPTOR DE CIRCUITO, de cc de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um comutador semicondutor acoplado entre o dito terminal de carga e a terra, sendo que o dito comutador semicondutor é configurado para permanecer aberto durante operação normal e é configurado adicionalmente para fechar mediante detecção de uma falha de alta impedância.
26. INTERRUPTOR DE CIRCUITO, de cc de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que o dito contator é configurado para abrir o dito circuito principal e o dito circuito transiente dentro de 1 milissegundo de uma detecção de falha.
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Families Citing this family (33)
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|---|---|---|---|---|
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| JP2017022798A (ja) * | 2015-07-07 | 2017-01-26 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 電力変換装置および駆動装置 |
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| CN105680409B (zh) * | 2016-04-19 | 2018-03-30 | 南京南瑞继保电气有限公司 | 一种桥式电路、直流电流分断装置及其控制方法 |
| JP2018107494A (ja) * | 2016-12-22 | 2018-07-05 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置及びインバータシステム |
| DE102017122218A1 (de) * | 2017-09-26 | 2019-03-28 | Eaton Industries (Austria) Gmbh | Niederspannungs-Schutzschaltgerät |
| DE102018101312A1 (de) * | 2018-01-22 | 2019-07-25 | Eaton Intelligent Power Limited | Elektrische Schutzschaltungsanordnung |
| DE102018101311A1 (de) * | 2018-01-22 | 2019-07-25 | Eaton Intelligent Power Limited | Elektrische Schutzschaltanordnung |
| GB2574038A (en) * | 2018-05-24 | 2019-11-27 | Entrust Microgrid Llp | Two-stage switching mechanism for use in a DC circuit |
| JP7080744B2 (ja) * | 2018-06-22 | 2022-06-06 | 株式会社東芝 | 蓄電池装置 |
| DE102018116032B4 (de) * | 2018-07-03 | 2023-07-27 | Danfoss Power Electronics A/S | Leistungselektronikeinrichtung |
| JP7115127B2 (ja) * | 2018-08-06 | 2022-08-09 | 富士電機株式会社 | スイッチ装置 |
| GB2612232B (en) | 2018-08-27 | 2023-07-19 | Gigavac Llc | Passive triggering mechanisms for use with switching devices incorporating pyrotechnic features |
| CN113678222A (zh) | 2018-11-21 | 2021-11-19 | Abb瑞士股份有限公司 | 用于固态断路器的电压钳位电路 |
| CN109713651B (zh) * | 2018-12-24 | 2024-01-16 | 西安交通大学 | 一种双向分断的直流断路器 |
| US11270854B2 (en) | 2018-12-26 | 2022-03-08 | Eaton Intelligent Power Limited | Circuit protection devices, systems and methods for explosive environment compliance |
| CN113455106A (zh) | 2019-02-20 | 2021-09-28 | 昕诺飞控股有限公司 | 用于替换高强度放电灯的led照明单元的led驱动器 |
| GB2581992A (en) | 2019-03-06 | 2020-09-09 | Eaton Intelligent Power Ltd | Circuit breaker |
| CN110021495B (zh) * | 2019-04-23 | 2020-11-06 | 西安交通大学 | 用于直流开断的液体灭弧室、直流断路器及其方法 |
| DE102019205801A1 (de) * | 2019-04-23 | 2020-10-29 | Robert Bosch Gmbh | Trennschalter |
| US11170964B2 (en) | 2019-05-18 | 2021-11-09 | Amber Solutions, Inc. | Intelligent circuit breakers with detection circuitry configured to detect fault conditions |
| US11011908B2 (en) * | 2019-08-06 | 2021-05-18 | Hamilton Sunstrand Corporation | System and method for adding a high voltage DC source to a power bus |
| US11563433B2 (en) | 2019-10-10 | 2023-01-24 | C&C Power, Inc. | Direct current circuit switch |
| CN111313380A (zh) * | 2020-01-07 | 2020-06-19 | 全球能源互联网研究院有限公司 | 一种混合式直流断路器开断方法及装置 |
| US11251598B2 (en) * | 2020-01-10 | 2022-02-15 | General Electric Technology Gmbh | Gas discharge tube DC circuit breaker |
| US11133672B1 (en) * | 2020-03-06 | 2021-09-28 | Hamilton Sundstrand Corporation | System and method for adding a high voltage DC source to a power bus |
| CN113726136B (zh) * | 2020-05-26 | 2023-11-03 | 台达电子企业管理（上海）有限公司 | 变换装置 |
| CN113726137B (zh) | 2020-05-26 | 2023-11-03 | 台达电子企业管理（上海）有限公司 | 变换装置 |
| US11070045B1 (en) * | 2020-06-15 | 2021-07-20 | Hong Kong Applied Science and Technology Research Institute Company Limited | Electrical protective device for low-voltage direct current (LVDC) network |
| DE102020208401A1 (de) | 2020-07-03 | 2022-01-05 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Verfahren zur Absicherung insbesondere sicherheitsrelevanter Verbraucher in einem Kraftfahrzeug |
| US11641103B2 (en) | 2020-11-06 | 2023-05-02 | Abb Schweiz Ag | Power semiconductor switch clamping circuit |
| CN114629098B (zh) * | 2022-02-23 | 2022-11-11 | 中国科学院电工研究所 | 基于分段式无间隙避雷器的固态开关及其利用率提升方法 |
| US11509233B1 (en) * | 2022-04-25 | 2022-11-22 | Resilient Power Systems, Inc. | Surge voltage protection for a power conversion system |
Family Cites Families (29)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4618906A (en) * | 1984-07-16 | 1986-10-21 | Westinghouse Electric Corp. | Hybrid solid state/mechanical switch with failure protection |
| JPH0514690Y2 (pt) * | 1985-06-29 | 1993-04-19 | ||
| JP3703862B2 (ja) * | 1994-04-25 | 2005-10-05 | 富士電機機器制御株式会社 | ハイブリッドスイッチ |
| US6046899A (en) * | 1997-08-12 | 2000-04-04 | General Electric Company | Hybrid protective relay having enhanced contact response time |
| FR2772975B1 (fr) | 1997-12-23 | 2003-01-31 | Crouzet Automatismes | Relais hybride de puissance |
| JP2003007178A (ja) * | 2001-06-19 | 2003-01-10 | Mitsubishi Electric Corp | 直流遮断器 |
| KR100434153B1 (ko) * | 2002-04-12 | 2004-06-04 | 엘지산전 주식회사 | 하이브리드 직류 전자 접촉기 |
| AU2003247484A1 (en) | 2002-06-04 | 2003-12-19 | Sure Power Corporation | Load break dc power disconnect |
| US7057311B1 (en) | 2003-03-21 | 2006-06-06 | Eaton Corporation | Isolation contactor assembly having independently controllable contactors |
| DE50302112D1 (de) | 2003-05-23 | 2006-03-30 | Elpro Bahnstromanlagen Gmbh | Verfahren zur Abschaltung von Gleichströmen und Gleichstrom-Schnellschalteinrichtung für Bahnstromversorgungen |
| US7092262B2 (en) | 2003-10-28 | 2006-08-15 | Capstone Turbine Corporation | System and method for pre-charging the DC bus of a utility connected power converter |
| ATE319177T1 (de) | 2003-12-05 | 2006-03-15 | Technicatome | Hybrid-leistungsschalter |
| US7538990B2 (en) | 2006-12-14 | 2009-05-26 | Hamilton Sundstrand Corporation | High voltage DC contactor hybrid without a DC arc break |
| JP4913761B2 (ja) * | 2007-02-07 | 2012-04-11 | 株式会社ワイ・ワイ・エル | 限流遮断器 |
| KR100888147B1 (ko) * | 2007-08-20 | 2009-03-13 | 한국전력공사 | 하이브리드 초전도 한류기 |
| US8174801B2 (en) * | 2009-04-01 | 2012-05-08 | Honeywell International, Inc. | Controlling arc energy in a hybrid high voltage DC contactor |
| US8614866B2 (en) | 2009-09-14 | 2013-12-24 | Electronic Systems Protection, Inc. | Hybrid switch circuit |
| JP5628184B2 (ja) * | 2009-09-16 | 2014-11-19 | 株式会社ワイ・ワイ・エル | スイッチ |
| US8717716B2 (en) * | 2009-11-16 | 2014-05-06 | Abb Technology Ag | Device and method to break the current of a power transmission or distribution line and current limiting arrangement |
| US8350414B2 (en) | 2010-08-11 | 2013-01-08 | Xantrex Technology Inc. | Semiconductor assisted DC load break contactor |
| EP2523204B1 (en) * | 2011-05-12 | 2019-09-04 | ABB Schweiz AG | Circuit arrangement and method for interrupting a current flow in a DC current path |
| DE102011082568A1 (de) * | 2011-09-13 | 2013-03-14 | Siemens Aktiengesellschaft | Gleichspannungs-Leitungsschutzschalter |
| US8638531B2 (en) | 2011-12-14 | 2014-01-28 | Eaton Corporation | Hybrid bi-directional DC contactor and method of controlling thereof |
| CN102593787B (zh) * | 2012-02-22 | 2013-07-17 | 西安交通大学 | 一种直流配电系统用的小电流分断装置及其分断方法 |
| US9197056B2 (en) | 2012-06-11 | 2015-11-24 | Honeywell International Inc. | Solid state power control system for aircraft high voltage DC power distribution |
| CN103178486B (zh) * | 2013-02-27 | 2016-12-28 | 国网智能电网研究院 | 一种直流断路器及其开断方法 |
| JP6109649B2 (ja) * | 2013-05-31 | 2017-04-05 | 株式会社東芝 | 直流電流遮断装置 |
| KR101521545B1 (ko) | 2013-10-07 | 2015-05-19 | 한국전기연구원 | 고압 직류 전류 차단 장치 및 방법 |
| CN103646805B (zh) * | 2013-12-04 | 2016-03-02 | 中国科学院电工研究所 | 一种直流断路器拓扑 |
-
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