BR112018007390B1

BR112018007390B1 - Aparelho, dispositivo de interrupção de circuito e dispositivo interruptor

Info

Publication number: BR112018007390B1
Application number: BR112018007390-3A
Authority: BR
Inventors: Geraldo Nojima
Original assignee: Eaton Intelligent Power Limited
Priority date: 2015-10-12
Filing date: 2016-10-12
Publication date: 2023-04-25
Also published as: US20170104327A1; CA3001684C; EP3363086B1; CA3001684A1; EP3363086A1; US10770887B2; BR112018007390A2; ES2948917T3; WO2017066233A1

Abstract

DISPOSITIVOS DE INTERRUPÇÃO DE CIRCUITO DE SEMICONDUTOR USANDO FILTRAÇÃO DE CORRENTE PARA MELHORAR A COORDENAÇÃO DO DISPOSITIVO. Um aparelho inclui um comutador de semicondutor (S1, S2) configurado para interromper uma corrente entre uma fonte de energia e uma carga, um indutor (L1, L2) acoplado em série com o comutador de semicondutor e um capacitor (C) acoplado a um nó entre o indutor e a carga. O aparelho inclui ainda um sensor de corrente (CS) configurado para detectar uma corrente fornecida à carga e um circuito de controle (110) acoplado ao sensor de corrente e configurado para controlar o comutador de semicondutor responsivo à corrente detectada.

Description

FUNDAMENTOS

[0001] Os disjuntores eletromecânicos normalmente requerem vários ciclos de linha para abrir por uma corrente de falha, portanto as soluções convencionais de coordenação de falhas usadas para disjuntores eletromecânicos têm uma grande quantidade de tempo para funcionar. Tais soluções podem não ser viáveis em sistemas que usam disjuntores estáticos, que normalmente são muito mais rápidos e podem interromper correntes de falha em menos de um milissegundo.

[0002] Embora os disjuntores estáticos possam ser mais rápidos, eles tipicamente não podem abrir por corrente de falha tendo uma amplitude de várias vezes a corrente de operação nominal do disjuntor. Por conseguinte, é desejável que um disjuntor estático opere rapidamente. Um disjuntor estático típico inclui comutadores de semicondutor de potência, como transistores bipolares de porta isolada (IGBTs) ou tirristores comutados por porta integrados (IGCTs) que são configurados para condução uni- ou bidirecional. Para lidar com as limitações térmicas desses dispositivos, um disjuntor sólido pode interromper a corrente antes que atinja 200 por cento da corrente operacional nominal.

SUMÁRIO

[0003] Algumas modalidades da matéria inventiva fornece um aparelho incluindo um comutador de semicondutor configurado para interromper uma corrente entre uma fonte de energia e uma carga, um indutor acoplado em série com o comutador de semicondutor e um capacitor acoplado a um nó entre o indutor e a carga. O aparelho inclui ainda um sensor de corrente configurado para detectar uma corrente fornecida à carga e um circuito de controle acoplado ao sensor de corrente e configurado para controlar o comutador de semicondutor responsivo à corrente detectada.

[0004] Em algumas modalidades, o sensor de corrente pode incluir um primeiro sensor de corrente acoplado entre o indutor e a carga e um segundo sensor de corrente acoplado entre a fonte de energia e o indutor. O circuito de controle pode ser acoplado ao primeiro e ao segundo sensores de corrente e está configurado para controlar o comutador de semicondutor responsivo à primeira e à segunda correntes detectadas pelo primeiro e pelo segundo sensores de corrente.

[0005] Em outras modalidades, o circuito de controle pode ser configurado para determinar uma taxa de mudança da corrente detectada e para controlar de modo responsivo o comutador de semicondutor. O circuito de controle pode ser configurado para abrir o comutador de semicondutor responsivo à taxa de mudança determinada excedendo um limiar de taxa de mudança. Em algumas modalidades, o circuito de controle pode ser configurado para determinar o limiar da taxa de mudança que responde a uma voltagem aplicada pela fonte de energia. Em algumas modalidades, o circuito de controle pode ser configurado para ajustar a taxa do limiar de mudança responsivo à corrente detectada.

[0006] Outras modalidades da matéria inventiva proporcionam um dispositivo de interrupção de circuito incluindo uma porta de entrada configurada para ser acoplada a uma fonte de energia, uma porta de saída configurada para ser acoplada a uma carga, um comutador de semicondutor configurado para interromper uma corrente entre a porta de entrada e a porta de saída, um indutor acoplado em série com o comutador de semicondutor e um capacitor acoplado a um nó entre o indutor e a porta de saída. O dispositivo de interrupção de circuito inclui ainda um sensor de corrente configurado para detectar uma corrente fornecida à porta de saída e um circuito de controle acoplado ao sensor de corrente e configurado para fazer a transição do comutador de semicondutor para um estado não condutor responsivo à corrente detectada.

[0007] Ainda outras modalidades da matéria inventiva proporcionam um dispositivo de interrupção do circuito incluindo uma porta de entrada configurada para ser acoplada a uma fonte de energia, uma porta de saída configurada para ser acoplada a uma carga, um comutador de semicondutor configurado para interromper uma corrente entre a porta de entrada e a porta de saída e um filtro de passa-baixa acoplado em série ao comutador de semicondutor. O dispositivo e interrupção de circuito ainda inclui um sensor de corrente configurado para detectar uma corrente fornecida à porta de saída e um circuito de controle acoplado ao sensor de corrente e configurado para controlar o comutador de semicondutor responsivo à corrente detectada.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0008] A FIG. 1 é um diagrama esquemático que ilustra um aparelho de interrupção de circuito de acordo com algumas modalidades da matéria inventiva.

[0009] A FIG. 2 é um diagrama esquemático ilustrando comutadores do aparelho de interrupção de circuito da FIG. 1

[0010] A FIG. 3 é um diagrama esquemático que ilustra um dispositivo de interrupção de circuito com uma configuração de circuito diferente de acordo com outras modalidades da matéria inventiva.

[0011] A FIG. 4 é um diagrama esquemático que ilustra um dispositivo de interrupção de circuito com múltiplos sensores de corrente de acordo com algumas modalidades da matéria inventiva.

[0012] A FIG. 5 ilustra um sistema de distribuição de energia incluindo dispositivos de interrupção de circuito de acordo com outras modalidades da matéria inventiva.

[0013] A FIG. 6 ilustra operações de interrupção corrente de acordo com algumas modalidades da matéria inventiva.

[0014] A FIG. 7 é um fluxograma que ilustra operações de um aparelho de interrupção de circuito de acordo com algumas modalidades da matéria inventiva.

[0015] A FIG. 8 é um fluxograma ilustrando operações de aparelhos de interrupção de circuito de acordo com outras modalidades da matéria inventiva.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0016] As modalidades exemplificativas específicas da matéria inventiva serão agora descritas com referência aos desenhos anexos. Esta matéria inventiva pode, no entanto, ser incorporada em muitas formas diferentes e não deve ser interpretada como limitada às modalidades aqui estabelecidas; em vez disso, estas modalidades são proporcionadas de modo que esta divulgação seja completa e total e transmita completamente o escopo da matéria inventiva para os versados na técnica. Nos desenhos, números semelhantes se referem a elementos semelhantes. Será entendido que quando um elemento é denominado como sendo "conectado" ou "acoplado" a outro elemento, ele pode ser diretamente conectado ou acoplado ao outro elemento ou elementos intervenientes podem estar presentes. Como aqui utilizado, o termo "e/ou" inclui todas e quaisquer combinações de um ou mais dos itens listados associados.

[0017] A terminologia utilizada aqui tem o propósito de descrever apenas modalidades particulares e não se destina a ser limitativa da matéria inventiva. Como aqui utilizado, as formas singulares "um", "uma" e "o/a" pretendem incluir as formas no plural também, a menos que o contexto indique claramente o contrário. Será ainda compreendido que os termos "inclui", “compreende”, "incluindo" e/ou “compreendendo”, quando usados neste relatório descritivo, especificam a presença de características, inteiros, etapas, operações, elementos e/ou componentes declarados, mas não impossibilitam a presença ou adição de uma ou mais outras características, inteiros, etapas, operações, elementos, componentes e/ou grupos dos mesmos.

[0018] A menos que definido em contrário, todos os termos (incluindo termos técnicos e científicos) aqui utilizados têm o mesmo significado que o entendido normalmente por um versado na técnica à qual esta matéria inventiva pertence. Será entendido ainda que termos, tais como aqueles definidos em dicionários vulgarmente utilizados, devem ser interpretados como tendo um significado que é consistente com seu significado no contexto do relatório descritivo e da técnica relevante e não serão interpretados num sentido idealizado ou excessivamente formal, a menos que expressamente assim definido aqui.

[0019] Os disjuntores estáticos contam com comutadores de semicondutor de potência de comutação relativamente rápida para interromper a corrente de falha antes de se tornar um múltiplo da corrente nominal do disjuntor. Esta rápida comutação é desejável para aplicações de disjuntores de circuito aberto, mas a velocidade muito rápida de comutação impõe um desafio quando dois ou mais disjuntores estáticos são conectados em série em um sistema de distribuição. Em particular, é desejável que o disjuntor apropriado, isto é, o mais próximo da falha, seja acionado, deixando que os disjuntores a montante continuem fornecendo energia às suas cargas.

[0020] Algumas modalidades da matéria inventiva utilizam uma topologia de circuito que pode proporcionar uma melhor coordenação de falhas de uma cadeia de disjuntores estáticos ou outros dispositivos de interrupção de circuito semicondutor. Em algumas modalidades, um indutor é fornecido em série com o(s) comutador(es) de semicondutor(es) para limitar uma taxa de mudança da corrente de falha. Ao fornecer a indutância, a taxa de mudança atual de um dispositivo a montante pode ser reduzida, permitindo a coordenação do disjuntor sem exigir sinalização entre dispositivos ou outros controles complexos.

[0021] Um problema em potencial com o uso de tais indutâncias sozinho é que a coordenação adequada pode exigir grandes indutores, o que pode aumentar as perdas, tamanho e custo. Em algumas modalidades, um capacitor pode ser colocado entre o indutor e a saída do disjuntor para separar efetivamente a entrada e a saída do disjuntor entre o momento da falha e a abertura do comutador de semicondutor. O indutor e o capacitor utilizados em tal combinação podem ser cada um relativamente pequenos, o que pode reduzir perdas, tamanho e custo. Quando ocorre uma falha na saída do disjuntor estático, o indutor pode limitar a taxa de mudança da corrente vista pela fonte lateral de entrada, enquanto o capacitor pode fornecer energia à falha para auxiliar no acionamento do disjuntor. Desta maneira, o acionamento do disjuntor a montante pode, portanto, ser evitado. Embora tais técnicas possam ser particularmente úteis em sistemas de distribuição CC nos quais a interrupção de circuito rápido é desejada, eles também podem ser usados para dispositivos de interrupção de circuito CA.

[0022] A FIG. 1 ilustra um aparelho 100 de acordo com algumas modalidades da matéria inventiva. O aparelho 100 inclui uma porta de entrada 101, que está configurada para ser acoplada a uma fonte de energia, e uma porta de saída 102, que está configurada para ser acoplada a uma carga. O aparelho inclui ainda comutadores de semicondutor S1, S2, que são configurados para interromper uma corrente entre a porta de entrada 101 e a porta de saída 102. Como ilustrado na FIG. 2, uma estrutura de comutador de semicondutor 200 que pode ser utilizada para cada um dos comutadores de semicondutor S1, S2 pode incluir transístores bipolares de porta isolada ligados em série (IGBTs) Q1, Q2, cada um com diodos acompanhantes D1, D2 e circuitos de amortecimento incluindo resistores R1, R2 e capacitores C1, C2. Será apreciado que a estrutura de comutação mostrada na FIG. 2 é fornecida como um exemplo, e que outras disposições de comutador de semicondutor (tais como aqueles que usam outros tipos de dispositivos, tais como IGCTs) podem ser usadas em algumas modalidades da matéria inventiva.

[0023] Referindo novamente a FIG. 1, os indutores L1, L2 são fornecidos entre os respectivos comutadores S1, S2 e respectivos terminais da porta de entrada 101. Um capacitor C é acoplado através da porta de saída 102. Um sensor de corrente CS é configurado para detectar uma corrente fornecida à porta de saída 102 a partir de um ponto entre o capacitor C e a porta de saída 102. Um circuito de controle 110 controla os comutadores S1, S2 responsivos à corrente detectada pelo sensor de corrente CS.

[0024] Uma aplicação exemplificativa para o aparelho 100 é em dispositivos de interrupção de circuito (por exemplo, disjuntores) usados em aplicações de distribuição de energia CC e/ou CA. Em tais aplicações, por exemplo, o circuito de controle 110 pode ser configurado para abrir os comutadores S1, S2 quando a corrente detectada pelo sensor de corrente CS satisfaz um critério predeterminado, por exemplo, excede um limiar predeterminado e/ou outros critérios. Em tais aplicações, os indutores L1, L2 e o capacitor C podem reduzir a probabilidade de acionamento de um dispositivo de interrupção de circuito a montante similar. Em particular, quando ocorre uma falha a jusante da porta de saída 102, os indutores L2 podem momentaneamente impedir o fluxo de corrente da porta de entrada 101, enquanto o capacitor C descarrega na falha para ajudar a manter um nível de corrente suficiente para fazer com que o circuito de controle abra os comutadores S1, S2 e, assim, isole a falha. Isso pode permitir o isolamento da falha antes da corrente em um dispositivo de interrupção do circuito a montante atingir um nível suficiente para acionar a abertura do dispositivo a montante. Dessa maneira, as falhas podem ser isoladas no nível apropriado do sistema de distribuição de energia.

[0025] Será apreciado que outras modalidades podem usar disposições de circuito diferentes da ilustrada na FIG. 1 Por exemplo, a FIG. 3 ilustra um aparelho 300 incluindo os comutadores de semicondutor S1, S2 acoplando uma porta de entrada 301 aos respectivos indutores L1, L2. Um capacitor é acoplado entre os indutores L1, L2. Um sensor de corrente CS monitora uma corrente fornecida à porta de saída 302. Um circuito de controle 310 opera os comutadores S1, S2 responsivos à corrente detectada pelo sensor de corrente CS. Semelhante ao aparelho 100 da FIG. 1, os comutadores S1, S2 podem utilizar uma disposição de circuito ao longo das linhas discutidas acima com referência à FIG. 2, e a configuração do circuito ilustrada na FIG. 3 pode fornecer as características operacionais descritas acima com referência às FIGs. 1 e 2. Será ainda entendido que outras modalidades podem usar ainda outras configurações de circuito. Por exemplo, algumas modalidades podem usar outras disposições de filtro (por exemplo, filtros de ordem superior compreendendo outras disposições de indutores e capacitores) para proporcionar operações semelhantes.

[0026] A FIG. 4 ilustra um aparelho de interrupção de circuito 400 de acordo com outras modalidades. Semelhante ao aparelho 100 da FIG. 1, o aparelho 400 inclui os comutadores S1, S2, os indutores L1, L2 e um capacitor C. Um primeiro sensor de corrente CS1 está configurado para monitorar uma corrente fornecida numa porta de saída 402 e um segundo sensor de corrente está configurado para monitorar uma corrente em uma porta de entrada 401. Um circuito de controle 410 é configurado para controlar os comutadores S1, S2 responsivos às correntes detectadas pelo primeiro e pelo segundo sensores de corrente CS1, CS2. Por exemplo, o circuito de controle 410 pode ser configurado para monitorar uma diferença entre a corrente detectada e, quando a diferença indica uma falha de linha na porta de saída 402, o circuito de controle 410 pode abrir os comutadores S1, S2. A disposição de sensor ilustrado na FIG. 4 pode ser vantajosa na detecção de tais falhas, pois um curto-circuito apresentado à porta de saída 402 levará a uma diferença temporária entre as correntes de entrada e saída devido ao efeito de filtragem de passa-baixa dos indutores L1, L2 e do capacitor C. Esta disposição do sensor também pode ser vantajosa para a detecção de falhas intermitentes (por exemplo, falhas de arco, deterioração do isolamento, curto-circuitos intermitentes, etc.).

[0027] A FIG. 5 ilustra um exemplo de uma aplicação de um aparelho de interrupção de circuito num sistema de distribuição de energia. Os disjuntores de semicondutor 520a, 520b podem ter entradas acopladas em paralelo a um disjuntor a montante 510 e proteger os respectivos circuitos ramificados 530a, 530b. Os disjuntores 510, 520a, 520b podem ser configurados como descrito acima com referência à FIG. 1 Como discutido acima, o uso de indutores de filtragem L1, L2 e capacitor C nos disjuntores 510, 520a, 520b pode auxiliar na coordenação da operação dos disjuntores 510, 520a, 520b, de tal forma que, quando uma falha ocorre em um dos circuitos derivados 530a, 530b, o correspondente dos disjuntores 520a, 520b aciona deixando o disjuntor a montante 510 não acionado.

[0028] [0015] Como um exemplo, indutores como os indutores L1, L2 da FIG. 1 podem ser dimensionados para limitar a corrente de falha a uma taxa máxima designada. O valor máximo da corrente de falha pode ser idealmente cerca de 150% da corrente nominal de um disjuntor de estado sólido no momento em que os comutadores S1, S2 estão completamente desligados. Pode ser desejável que a corrente de falha através dos comutadores S1, S2 não exceda 200% da corrente nominal, de modo a não comprometer a área de operação segura de polarização reversa (RBSOA), bem como limitar as tensões térmicas e magnéticas que de outra forma reduziriam a vida útil do comutador de semicondutor.

[0029] Referindo-se à FIG. 1 e à FIG. 6, o circuito de controle 110 pode enviar um sinal para desligar os comutadores S1, S2 ao detectar uma sobrecorrente que esteja abaixo de 150% (por exemplo, cerca de 130%) da corrente nominal do disjuntor. Como os comutadores de semicondutor de potência normalmente têm um tempo de retardo de alguns microssegundos, a corrente de falha pode continuar a subir para cerca de 150% da corrente nominal antes dos comutadores de semicondutor S1 e S2 realmente se abrirem.

[0030] A taxa de aumento da corrente de falha é limitada pela indutância total do trajeto da falha, que inclui os indutores L1, L2. A maior di/dt pode ocorrer quando um curto-circuito ocorre imediatamente na saída do disjuntor, caso em que os indutores L1, L2 serão os meios predominantes de limitação da corrente de falha di/dt. As seguintes fórmulas se aplicam:

, onde L1 e L2 são os indutores instalados no disjuntor, Vsource é a voltagem do sistema de distribuição, dtigbt é o tempo de retardo e queda do comutador de semicondutor (por especificação, na pior das hipóteses, temperatura e considerando que o tempo de resposta dos controles é insignificante), e dimax é calculado a partir do Imax desejado (150%, por exemplo) menos o Itrip (nível de detecção de sobrecorrente - 130%, por exemplo). As perdas em L1 e L2 - P(L1 + L2_power_losses) - em uma distribuição CC será principalmente devido à sua resistência ôhmica - R(L1 + L2) - e a corrente de distribuição - valor Idistr - :

[0031] Diretrizes para dimensionamento do capacitor de derivação C podem incluir: a) posicionar o capacitor após o comutador de semicondutor de tal modo que sua corrente de descarga, durante uma falha, não passe através dos comutadores de semicondutor; b) o capacitor é conectado após os indutores L1 e L2; c) é desejável que o valor do capacitor seja avaliado para ressonância durante perturbações de distribuição e harmônicos presentes; e d) a capacitância é desejavelmente grande o suficiente para fornecer corrente de falha suficiente para acionar o disjuntor, mesmo quando a corrente de carga está próxima de zero.

[0032] Uma fórmula para a capacitância é dada por:

onde C é o valor de capacitância, Imax é a corrente atingida quando os comutadores de semicondutor estão completamente desligados e dtctrl é o tempo de retardo da detecção de falha dos controles.

[0033] A solução mostrada na FIG. 1 permite a detecção da degradação do isolamento que causa a diminuição transitória da resistência do isolamento. Ele também pode detectar falhas de arco e tipo de contato incorreto. Ao adicionar um sensor de corrente antes do indutor e outro após o capacitor, o circuito do controlador pode ter informações suficientes para decidir se o circuito está em: a. operação normal (a corrente de entrada é igual ou maior que a corrente de saída); e) condição de falha (a corrente de entrada é menor que a corrente de saída enquanto o capacitor está descarregando e o ponto de disparo de sobrecorrente é alcançado); ou f) condição de falha intermitente (o ponto de acionamento de sobrecorrente não é alcançado, mas a corrente de entrada é menor que a corrente de saída). Na condição b), o disjuntor pode ser aberto, enquanto na condição c), o disjuntor pode permanecer fechado e um alarme ativado (por exemplo, uma mensagem de aviso para o operador indicando a detecção de uma anomalia).

[0034] Podem ser utilizados filtros de ordem superior, diferentes dos ilustrados. Acredita-se que, geralmente, até mesmo filtros de passa-baixa podem ser aplicáveis.

[0035] A FIG. 7 ilustra operações de um disjuntor de estado sólido de acordo com algumas modalidades. Uma corrente de saída do disjuntor é amostrada usando, por exemplo, um sensor de corrente CS como ilustrado na FIG. 1 ou FIG. 3 (bloco 710). Uma taxa de mudança na corrente pode então ser determinada, por exemplo, determinando uma mudança entre amostras de corrente sucessivas ou uma mudança de uma corrente média determinada a partir das amostras de corrente (bloco 720). Em algumas modalidades, uma taxa de mudança pode ser determinada comparando amostras de corrente contemporâneas de sensores de corrente de entrada e saída (por exemplo, os sensores CS1, CS2 da FIG. 4), como o indutor do disjuntor (por exemplo, L1 da FIG. 4) pode fornecer um retardo suficiente para essa medição indicar a taxa de mudança de corrente na saída do disjuntor.

[0036] Se a taxa de mudança de corrente exceder um certo valor limiar indicativo de uma falha, o disjuntor é aberto (blocos 730, 740). O limiar pode ser determinado, por exemplo, com base em uma voltagem de entrada aplicada ao disjuntor (que pode ser medida e/ou assumida como sendo uma determinada voltagem nominal) e a indutância conhecida do disjuntor (por exemplo, os indutores L1/L2 mostrado na FIG. 1). Em particular, para uma falha de terra forte em uma saída do disjuntor, um valor di/dt pode ser derivado da relação: V = L (di/dt). O limiar pode ser ajustado, por exemplo, em um valor que corresponde ao valor di/dt para uma falha grave na saída do disjuntor para a voltagem de entrada e indutância conhecidas, menos uma certa margem. Se a taxa de mudança da corrente de saída exceder esse limiar, é provável que uma falha esteja presente, necessitando, portanto, da abertura do disjuntor. Se a taxa de mudança determinada não exceder a taxa limiar de mudança, mas a corrente amostrada (ou um valor médio derivado dela) exceder um limiar de corrente predeterminado correspondente a uma sobrecarga, o disjuntor também pode ser aberto (blocos 750, 760) . Será entendido que após o disjuntor ser aberto, ele pode ser religado e novamente testado para determinar se uma falha persistente ou condição de sobrecarga está presente usando, por exemplo, as operações de monitoramento de corrente ilustradas na FIG. 7

[0037] A taxa de mudança na corrente (di/dt) através de um indutor é definida pelo indutor e a queda de voltagem através dele. A queda de voltagem no indutor é definida pela voltagem da fonte menos a voltagem de carga transitória. A voltagem de carga transitória é definida pela impedância de carga no momento em que a carga é ligada (por exemplo, no lado de saída do dispositivo de interrupção de circuito). Naquele momento, o indutor resistirá à mudança de corrente da fonte e, assim, a impedância da carga ligada reduzirá a voltagem lateral da carga depois que o capacitor de saída descarregar nela. Como a corrente de carga está abaixo do limiar máximo do disjuntor, a corrente nunca atinge o ponto de acionamento, mas a taxa de variação da corrente também é inferior à de uma condição de corrente de falha: di/dt = Vsource - Vload, onde: Vload = Vsource - Vinductor. O di/dt máximo é atingido quando Vload = 0, que é o caso quando há um curto- circuito. Portanto, um di/dt de acionamento pode ser calculado mesmo para casos em que o curto-circuito é parcial (isto é, Vload não é igual a zero) para diferenciar das cargas normais. A taxa de corrente de mudança pode ser usada como uma medição de antecipação para preparar o disjuntor para acionar antes que um nível de corrente máximo seja atingido.

[0038] De acordo com outras modalidades, uma taxa de corrente de limiar de mudança pode ser adaptativamente ajustado com base na voltagem de entrada e na carga de corrente. Referindo-se à FIG. 8, uma voltagem de entrada aplicada ao disjuntor pode ser amostrada e uma taxa de corrente de limiar de mudança determinada com base na voltagem amostrada (blocos 810, 820). A corrente na saída do disjuntor pode ser subsequentemente amostrada (bloco 830). Com base no nível de corrente amostrado (ou uma média derivada do mesmo), a taxa do limiar de mudança pode ser ajustada (bloco 840). Por exemplo, se o disjuntor estiver relativamente carregado, pode ser desejável definir a taxa de limiar de mudança mais baixa, já que a corrente pode subir mais rapidamente para níveis que podem ser prejudiciais ao(s) comutador(es) de semicondutor(es), tornando assim desejável se mover mais rapidamente para abrir o disjuntor. Isto pode aumentar a probabilidade de falsos acionamentos, mas esta situação pode ser resolvida com o religamento do disjuntor e o reteste de uma falha ou sobrecarga usando técnicas ao longo das linhas discutidas acima. Além disso, a probabilidade de ocorrência de acionamento espúrio pode ser reduzida pela filtragem ou pela média das medições de detecção de corrente e taxa de mudança de estimativas.

[0039] Se a taxa de mudança da corrente exceder o limiar, o(s) comutador(es) do disjuntor pode(m) ser aberto(s) (blocos 860, 870). Se a taxa de mudança não exceder a taxa de limiar de mudança, mas a corrente amostrada (ou uma média derivada dela) exceder um limite de corrente de sobrecarga, o(s) comutador(s) também pode(m) ser aberto(s) (blocos 880, 890).

[0040] Neste relatório descritivo, foram divulgadas modalidades da matéria inventiva e, embora termos específicos sejam empregados, são utilizados num sentido genérico e descritivo apenas e não para fins de limitação. As reivindicações a seguir são fornecidas para assegurar que o presente pedido atenda a todos os requisitos estatutários como uma aplicação prioritária em todas as jurisdições e não deve ser interpretado como limitando o escopo da matéria inventiva.

Claims

1. Aparelho, compreendendo: - um dispositivo interruptor compreendendo um comutador de semicondutor (S1, S2) configurado para interromper uma corrente entre uma fonte de energia e uma carga; - um indutor (L1, L2) acoplado em série com o comutador de semicondutor (S1, S2); - um capacitor (C) acoplado a um nó entre o indutor (L1, L2) e a carga; - um sensor de corrente (CS) configurado para detectar uma corrente fornecida à carga a partir do nó; sendo o aparelho caracterizado pelo fato de compreender: - um circuito de controle (110) acoplado ao sensor de corrente (CS) e configurado para determinar uma taxa de mudança da corrente detectada e para abrir o comutador de semicondutor (S1, S2) responsivo à taxa determinada de alteração da corrente detectada excedendo uma taxa de mudança limite.

2. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o circuito de controle (110) ser configurado para determinar uma taxa de mudança limite responsiva a uma voltagem aplicada por uma fonte de energia.

3. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o circuito de controle (110) ser configurado para ajustar a taxa de mudança limitada responsiva à corrente detectada.

4. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a fonte de energia compreender um outro dispositivo interruptor.

5. Dispositivo de interrupção de circuito, compreendendo: - uma porta de entrada (101, 301) configurada para ser acoplada a uma fonte de energia; - uma porta de saída (102, 302) configurada para ser acoplada a uma carga; - um comutador de semicondutor (S1, S2) configurado para interromper uma corrente entre a porta de entrada (101, 301), e a porta de saída (102, 302); - um indutor (L1, L2) acoplado em série com o comutador de semicondutor (S1, S2); - um capacitor (C) acoplado a um nó entre o indutor (L1, L2) e a porta de saída; - um sensor de corrente (CS) configurado para detectar uma corrente fornecida à porta de saída (102, 302) a partir do nó; sendo o dispositivo caracterizado pelo fato de compreender: - um circuito de controle (110) acoplado ao sensor de corrente e configurado para fazer a transição do comutador de semicondutor (S1, S2) para um estado não condutor responsivo à corrente detectada, indicando uma falha, sendo que o circuito de controle (110) é configurado para determinar uma taxa de mudança da corrente detectada e para abrir o comutador de semicondutor (S1, S2) responsivo para a taxa de mudança determinada da corrente detectada excedendo uma taxa de mudança limite.

6. Dispositivo de interrupção de circuito, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de o circuito de controle (110) ser configurado para determinar uma taxa de mudança limite responsiva à voltagem aplicada pela fonte de energia.

7. Dispositivo de interrupção de circuito, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de o circuito de controle (110) ser configurado para ajustar a taxa de mudança limite responsiva a uma corrente detectada.

8. Dispositivo de interrupção de circuito, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de fonte de energia compreender um dispositivo interruptor.

9. Dispositivo interruptor, compreendendo: - uma porta de entrada (101, 301) configurada para ser acoplada a uma fonte de energia; - uma porta de saída (102, 302) configurada para ser acoplada a uma carga; - um comutador de semicondutor (S1, S2) configurado para interromper uma corrente entre a porta de entrada (101, 301) e a porta de saída (102, 302); - um filtro passa baixa acoplado em série com o comutador de semicondutor (S1, S2); - um sensor de corrente (CS) configurado para detectar uma corrente fornecida à porta de saída (102, 302) a partir de um filtro passa baixa; sendo o dispositivo caracterizado pelo fato de compreender: - um circuito de controle (110, 310) acoplado ao sensor de corrente (CS) e configurado para controlar o comutador de semicondutor (S1, S2) responsivo à corrente detectada, indicando uma falha, sendo que o circuito de controle (110, 310) é configurado para determinar uma taxa de mudança da corrente detectada e para abrir o comutador de semicondutor (S1, S2) responsivo à taxa de mudança determinada da corrente detectada excedendo uma taxa de mudança limite.

10. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de o circuito de controle (110, 310) ser configurado para determinar uma taxa de mudança limite responsiva a uma voltagem aplicada pela fonte de energia.

11. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de o circuito de controle (110, 310) ser configurado para ajustar a taxa de mudança limite responsiva à corrente detectada.