CH713237A2

CH713237A2 - Schalter für Gleichstrom.

Info

Publication number: CH713237A2
Application number: CH01663/16A
Authority: CH
Inventors: Jehle Andreas; Biela Jürgen
Original assignee: Eth Zuerich
Priority date: 2016-12-15
Filing date: 2016-12-15
Publication date: 2018-06-15

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schalter für Gleichstrom, der Folgendes aufweist: einen ersten Leitungsanschluss (A) und einen zweiten Leitungsanschluss (B), ein mechanisches Schaltelement (100) mit einem ersten und einem zweiten Anschluss (101, 102) zum Schalten eines zwischen dem ersten Leitungsanschluss (A) und dem zweiten Leitungsanschluss (B) durch einen ersten Strompfad zwischen dem ersten Anschluss (101) des mechanischen Schalters und dem zweiten Leitungsanschluss (B) und durch einen zweiten Strompfad zwischen dem zweiten Anschluss (102) des mechanischen Schalters und dem ersten Leitungsanschluss (A) fliessenden Stromes, eine Injektionsschaltung (200, 206, 207, 300, 303) mit einem ersten und einem zweiten Anschluss (201, 301), aufweisend eine Serienschaltung aus mindestens einer Kapazität (200), optional mindestens einer Induktivität (206), optional mindestens eines Widerstands (207), und von einem oder mehreren elektronischen Schaltelementen (300). Die Injektionsschaltung (200, 206, 207, 300, 303) und das mechanische Schaltelement (100) bilden einen Stromkreis, und parallel zu jedem der einen oder mehreren elektronischen Schaltelemente (300) der Injektionsschaltung ist jeweils ein Varistor (303) geschaltet. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Öffnen eines Schalters.

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Schalter für elektrische Systeme, und insbesondere auf Schalter für Gleichstrom gemäss dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Stand der Technik [0002] In der Energieübertragung kommt es zum Beispiel durch Fehler oder Blitzeinschlägen zu Kurzschlüssen zwischen den Übertragungsleitungen oder zwischen Übertragungsleitung und Erde, wodurch hohe Kurzschlussströme entstehen können. Die angrenzenden Netzbereiche können durch diese Ströme destabilisiert und Komponenten beschädigt werden. Um diese Kurzschlussströme abzuschalten, werden in der Energieübertragung Leistungsschalter verwendet. Da in Wechselspannungsnetzen der Kurzschlussstrom durch die relativ hohen Systeminduktivitäten nur langsam steigt und regelmässig ein Stromnulldurchgang auftritt, können rein mechanische Schalter verwendet werden. In Gleichspannungsnetzen hingegen besitzen die Netze nur eine relativ geringere Induktivität, wodurch Kurzschlussströme schneller ansteigen. Auch sind die Komponenten anfälliger bezüglich hoher Fehlerströme, insbesondere trifft dies auf Halbleiter in Konvertern zu. Weiterhin existiert kein natürlicher Stromnulldurchgang, wodurch in einem mechanischen Schalter der Lichtbogen nicht von allein erlischt.

[0003] Derzeit existieren drei Möglichkeiten um diese Kurzschlussströme abzuschalten. Die erste Möglichkeit sind schnelle mechanische Schalter mit Resonanzkreis, um einen Stromnulldurchgang zu generieren (EP 0 758 137 A1). Die zweite Lösung ist ein Leistungsschalter nur auf Basis von Halbleitern (WO 2016 007 489 A1). Da die erste Möglichkeit in der Regel relativ langsam ist und die zweite Möglichkeit hohe Leitverluste während des Normalbetriebs erzeugt, wird zurzeit eine dritte Möglichkeit untersucht, die den mechanischen Schalter für den Normalbetrieb und Halbleiter zum Abschalten der Kurzschlussströme kombiniert. Diese hybriden Gleichspannungsschalter zum Abschalten von Kurzschlussströmen basieren zurzeit hauptsächlich auf einer von zwei Möglichkeiten. Die erste Möglichkeit ist das Einbringen eines Elements, oft eines abschaltbaren Halbleiterelements, welches eine Abkommutierung des Stromes von einem mechanischen Schalter in parallele Leistungshalbleiter ermöglicht, dafür jedoch zusätzliche Verluste im Normalbetrieb erzeugt. Anschliessend wird der mechanische Schalter stromlos geöffnet und die parallel geschalteten Halbleiter abgeschaltet (WO 2011 057 657 A1). Eine zweite Möglichkeit ist die Injektion eines Stromes in den mechanischen Schalter entgegen der Flussrichtung des Kurzschlussstroms mit gleicher oder höherer Amplitude, so dass der Lichtbogen im sich öffnenden mechanischen Schalter erlischt und der mechanische Schalter sperrt. In beiden Fällen werden anschliessend Varistoren verwendet, um die Leitungsinduktivitäten zu entladen.

[0004] Ein hybrider Gleichspannungsschalter mit Strominjektion kann auf verschiedene Arten realisiert werden. Die Grundfunktion ist mit wenigen Elementen mit der Topologie aus WO 2012 100 831 A1 in Abb. 1 realisierbar. Ein hybrider Gleichspannungsschalter mit Strominjektion besitzt einen mechanischen Schalter 100 als stromtragendes Element. Dabei ist ein Anschluss 101 des mechanischen Schalters 100 mit einem Leitungsanschluss B verbunden und ein zweiter Anschluss 102 des mechanischen Schalters 100 ist mit einem Leitungsanschluss A verbunden. Ein Schaltkreis 2, um einen Strompuls zu erzeugen, befindet sich parallel dazu. Er besteht aus einer Kapazität 201, einem Thyristor 202 und einer Induktivität 206. Die Kapazität 200 ist mit positiver Polarität an einem Anschluss 201 geladen, welcher mit dem Anschluss 101 des mechanischen Schalters 100 verbunden ist. Eine Anode 203 des Thyristors 202 ist mit dem Anschluss 102 des mechanischen Schalters 100 verbunden. Eine Kathode 204 des Thyristors 202 ist über die Induktivität 206 mit einem Anschluss 205 der Kapazität 200 verbunden. Parallel zu dem mechanischen Schalter 100 befindet sich ein Varistor 500 und parallel zu der Kapazität 200 befindet sich eine Ladeschaltung 600, welche verwendet wird um die Kapazität 200 zu laden.

[0005] Um einen Strom von dem Leitungsanschluss A zu dem Leitungsanschluss B zu unterbrechen, wird die Topologie aus WO 2012 100 831 A1 wie folgt genutzt. Der mechanische Schalter 100 wird geöffnet. Dabei entsteht durch den Strom ein Lichtbogen. Um nach dem vollständigen Öffnen des mechanischen Schalters 100 den Lichtbogen erlöschen zu lassen, wird der Thyristor 202 eingeschaltet, wodurch ein Strompuls durch den mechanischen Schalter 100 erzeugt wird. Wenn der Strompuls gleich gross ist wie der Strom von dem Leitungsanschluss A zu dem Leitungsanschluss B, also der Strom im mechanischen Schalter 100 null ist, erlischt der Lichtbogen und der mechanische Schalter 100 sperrt. Der Strom von dem Leitungsanschluss A zu dem Leitungsanschluss B kommutiert dann zunächst in den Schaltkreis 2 bis die Kapazität 200 so weit geladen ist, dass der Varistor 500 zu leiten beginnt. Dieser ist so ausgelegt, dass der Strom von dem Leitungsanschluss A zu dem Leitungsanschluss B sinkt.

[0006] In WO 2014 117 807 A1, dargestellt in Abb. 2 werden drei mögliche Erweiterungen der Grundstruktur aus dem mechanischen Schalter 100, dem Schaltkreis 2 und dem Varistor 500 präsentiert. Eine erste Erweiterung ist ein Widerstand 503 Er ist verbunden mit der Kathode 204 des Thyristors 202 und einem Rückleiter C, dem Rückleiter des Stromes von Leitungsanschluss A nach Leitungsanschluss B, welcher ein niedrigeres Potential als Leitungsanschluss B hat. Eine zweite Erweiterung stellt ein Thyristor 601 dar. Eine Kathode 602 des Thyristors 601 ist mit dem Anschluss 201 der Kapazität 200 verbunden und eine Anode 603 des Thyristors 601 ist mit dem Kathode 204 des Thyristors 202 verbunden. Eine dritte Erweiterung stellt eine Diode 400 dar. Eine Anode 401 der Diode 400 ist mit Anschluss 101 des mechanischen Schalters 100 verbunden und eine Kathode 402 der Diode 400 ist mit Anschluss 102 des mechanischen Schalters 100 verbunden.

[0007] Der Nutzen und die Funktionsweise der drei Erweiterungen von WO 2014 117 807 A1 werden im Folgenden erläutert. Die erste Erweiterung mit dem Widerstand 503 erlaubt über die Kapazität 200, die Induktivität 206 und Widerstand

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503 einen Stromfluss von dem Leitungsanschluss B zu dem Rückleiter C, der so die Kapazität 200 auflädt. Da der Widerstand 503 relativ gross ist, hat er keinen Einfluss auf das Schaltverhalten des hybriden Gleichspannungsschalters. Eine Ladeschaltung wie in WO 2012 100 831 A1 ist somit nicht nötig. Die zweite Erweiterung mit dem Thyristor 601 erlaubt es die Polarität der Kapazität 200 umzukehren. Hierfür wird der Thyristor 601 eingeschaltet. Ein Strom durch die Induktivität 206 und die Kapazität 200 kehrt die Polarität um. Die dritte Erweiterung mit der Diode 400 erlaubt es einen Strompuls zu verwenden, der auch deutlich höher sein kann als der Strom von dem Leitungsanschluss A zu dem Leitungsanschluss B. Der Strompuls kommutiert dann nach dem Löschen des Lichtbogens auf die Diode 400. Erst nachdem der Strompuls kleiner ist als der Strom von dem Leitungsanschluss A zu dem Leitungsanschluss B, sperren sowohl der mechanische Schalter 100 als auch die Diode 400. Der Vorteil der Erweiterung ist, dass der Strompuls nicht an den Strom von dem Leitungsanschluss A zu dem Leitungsanschluss B angepasst sein muss. Es reicht wenn der Strompuls gross genug ist, um den maximal möglichen Strom von dem Leitungsanschluss A zu dem Leitungsanschluss B abzuschalten. Des Weiteren liegt nach dem Erlöschen des Lichtbogens eine kurze Zeit keine Spannung über den mechanischen Schalter 100 an, wodurch ein Wiederzünden des Lichtbogens unwahrscheinlicher wird.

[0008] US 2014 376 140 A1, dargestellt in Abb. 3 verwendet ebenfalls den mechanischen Schalter 100 und den Varistor 500. Als Schaltkreis, um den Strompuls zu erzeugen, wird jedoch eine Reihenschaltung 7 aus einem Thyristor 700, einer Kapazität 703, einer Induktivität 706 und einem Thyristor 707 verwendet. Eine Anode 701 des Thyristors ist mit dem Anschluss 102 des mechanischen Schalters verbunden und eine Kathode 702 des Thyristors 700 mit dem Anschluss 704 der Kapazität 703. Eine Kathode 709 des Thyristors 707 ist mit dem Anschluss 101 des mechanischen Schalters 100 verbunden und eine Anode 708 des Thyristors 707 über Induktivität 706 mit einem Anschluss 705 der Kapazität 703. Die Kapazität 703 ist mit positiver Polarität an dem Anschluss 705 geladen. Weiterhin ist eine Kathode 801 eines Thyristors 800 mit dem Anschluss 705 der Kapazität 703 verbunden und eine Anode 802 des Thyristors 800 über eine Induktivität 803 mit dem Anschluss 102 des mechanischen Schalters 100. Eine Anode 902 eines vierten Thyristors 900 ist mit der Kathode

702 des Thyristors 700 und eine Kathode 901 des Thyristors 900 ist mit Anschluss 101 des mechanischen Schalter 100 verbunden.

[0009] Um einen Strom von dem Leitungsanschluss A zu dem Leitungsanschluss B zu unterbrechen, werden der Thyristor 700 und der Thyristor 707 eingeschaltet. Es entsteht ein Strompuls durch Reihenschaltung 7 und den mechanischen Schalter 100, wodurch der Lichtbogen im mechanischen Schalter 100 erlischt. Nachdem sich die Polarität der Kapazität

703 umgekehrt hat, wird der Thyristor 800 eingeschaltet, wodurch der Strom in dem Thyristor 700 sinkt und der Thyristor 700 sperrt. Anschliessend wird der Thyristor 900 eingeschaltet, wodurch der Strom in dem Thyristor 707 sinkt und der Thyristor 707 sperrt. Der Strom von dem Leitungsanschluss A zu dem Leitungsanschluss B lädt anschliessend die Kapazität 703 mit der ursprünglichen Polarität wieder auf, bevor der Varistor 500 zu leiten beginnt und der Strom sinkt.

[0010] Ein erstes Problem der Topologien ist, dass die Spannung über den mechanischen Schalter 100 nicht kontrolliert werden kann, nachdem der mechanische Schalter 100 sperrt. Mit der Diode 400 aus WO 2014 117 807 A1, beziehungsweise dem Strom über die Induktivität 803, den Thyristor 800, der Induktivität 706 und den Thyristor 707 existiert lediglich ein gewisser Zeitraum, in weichem keine grosse Spannung über den mechanischen Schalter 100 anliegt. Der Spannungsanstieg wird anschliessend jedoch genau wie in WO 2012 100 831 A1 durch die Kapazitäten der Topologien bestimmt. Die Nutzung der maximal möglichen Spannung über den mechanischen Schalter 100 zu jedem Zeitpunkt während des Schaltprozesses ist jedoch massgebend für die Leistungsfähigkeit des Gleichspannungsschalters.

[0011] Ein zweites Problem ist die Existenz eines induktiven Spannungsteilers nach dem Abschalten des mechanischen Schalters 100. Solange der mechanische Schalter 100 eingeschaltet bleibt liegt die gesamte Netzspannung an den Leitungsinduktivitäten. Wenn der mechanische Schalter 100 sperrt, wird die Stromsteilheit des Stromes von dem Leitungsanschluss A zu dem Leitungsanschluss B zusätzlich bestimmt durch die Induktivität 206, beziehungsweise durch die Induktivitäten 706 und 803. Dieser induktive Spannungsteiler erzeugt einen Spannungssprung an dem mechanischen Schalter 100.

[0012] Ein drittes Problem der Topologien ist das Laden von Kapazitäten. Die Ladeschaltung 600 von WO 2012 100831 A1 bedeutet ein zusätzlicher Aufwand, insbesondere da sie auf dem Potential der Leitung an dem Leitungsanschluss B liegt. WO 2014 117 807 A1 nutzt Widerstand 503 um den Kondensator zu Laden. Dies ist jedoch nur möglich wenn der mechanischen Schalter 100 eingeschaltet ist. Die Möglichkeit den Gleichspannungsschalter unmittelbar nach dem Einschalten wieder abzuschalten ist daher nicht gegeben. US 2014 376 140 A1 lädt die Kapazität beim Ausschaltprozess für den nächsten Ausschaltprozess. Ein Problem bleibt hier, dass die Kapazität 703 nicht nachgeladen wird, also die parasitären Verluste nicht kompensiert werden. Ausserdem ist für die beiden letztgenannten Topologien das Nachladen der Kapazität 200, beziehungsweise der Kapazität 703, nach einem fehlgeschlagenen Löschvorgang des Lichtbogens je nach Zeitpunkt des Wiederzündens schwierig oder unmöglich. WO 2012 100 831 A1 brauchte hierfür eine schnelle und aufwändige Ladeschaltung 600.

[0013] Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, einen Schalter für Gleichstrom der eingangs genannten Art zu schaffen, welcher die oben genannten Nachteile behebt.

[0014] Diese Aufgabe löst ein Schalter für Gleichstrom mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.

[0015] Dieser Schalter für Gleichstrom weist also auf:

CH 713 237 A2 einen ersten Leitungsanschluss und einen zweiten Leitungsanschluss, einen mechanischen Schalter mit einem ersten und einem zweiten Anschluss, zum Schalten eines zwischen dem ersten Leitungsanschluss und dem zweiten Leitungsanschluss durch einen ersten Strompfad zwischen dem ersten Anschluss des mechanischen Schalters und dem zweiten Leitungsanschluss und durch einen zweiten Strompfad zwischen dem zweiten Anschluss des mechanischen Schalters und dem ersten Leitungsanschluss fliessenden Stromes, eine Injektionsschaltung mit einem ersten und einem zweiten Anschluss, aufweisend eine Serienschaltung aus mindestens einer Kapazität, optional mindestens einer Induktivität, optional mindestens eines Widerstands, und von einem oder mehreren Schaltern, wobei die Injektionsschaltung und der mechanische Schalter einen Stromkreis bilden, wobei parallel zu jedem der einen oder mehreren Schalter der Injektionsschaltung jeweils ein Varistor geschaltet ist.

[0016] Durch den Stromkreis aus der Injektionsschaltung und dem mechanischen Schalter kann also ein Strom fliessen, wenn der mechanische Schalter geschlossen ist oder geöffnet wurde und noch nicht die volle Sperrfähigkeit erreicht hat.

[0017] Das Verfahren zum Öffnen eines Schalters, ausgehend von einem geschlossenen Zustand des mechanischen Schalters, weist die folgenden Schritte auf:

- Öffnen des mechanischen Schalters;

- Einschalten von einem oder mehreren der Schalter, wodurch ein Strom durch den mechanischen Schalter, die mindestens eine Kapazität, die einen oder mehreren Schalter, die mindestens eine Induktivität und den mindestens einen Widerstand fliesst.

[0018] Mit anderen Worten: dieser Strom fliesst durch den Stromkreis, der durch die Injektionsschaltung und den mechanische Schalter gebildet ist.

[0019] Im Folgenden wird der Erfindungsgegenstand anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen, welche in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt sind, näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:

Abb. 1-3

Abb. 4

Abb. 5

Abb. 6

Abb. 7

Abb. 8

Abb. 9-11

Abb. 12-13

Abb. 14-18

Abb. 19

Abb. 20

Schalter für Gleichstrom gemäss dem Stand der Technik;

die Anordnung eines verallgemeinerten Schalters zwischen zwei Leitungen; einen Schalter mit Strominjektion mit teilweise steuerbarer Spannung; zeitliche Verläufe von Spannungen und Strömen in der Schaltung gemäss Abb. 5; eine Variante der Schaltung gemäss Abb. 5;

zeitliche Verläufe von Spannungen und Strömen in der Schaltung gemäss Abb. 7; weitere Varianten der Schaltung gemäss Abb. 5;

Varianten der Schaltung mit einer Entmagnetisierungsschaltung;

Varianten der Schaltung zur Vorladung einer Injektionskapazität;

zeitliche Verläufe von Spannungen und Strömen in der Schaltung gemäss Abb. 18;

eine beispielhafte Kombination von verschiedenen Varianten.

Wege zur Ausführung der Erfindung

Ausschaltbare Schalter [0020] Die Erfindung bezieht sich auf ein Schalter für Gleichstrom. Wie in Abb. 4 dargestellt wird der Schalter zwischen zwei Leitungen an einem Leitungsanschluss A und einem Leitungsanschluss B verwendet. Der Schalter kann auch eine Verbindung zu einem Rückleiter C beinhalten, auf welchem der Rückstrom eines Stromes von dem Leitungsanschluss A zu dem Leitungsanschluss B fliesst. Die Aufgabe des Schalters ist es einen Strom von dem Leitungsanschluss A zu

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Leitungsanschluss B zu unterbrechen und die Zuleitungsinduktivitäten, in Abb. 4 mit L1, L2 L3 und L4 gekennzeichnet, zu entmagnetisieren. Dies beinhaltet insbesondere das Abschalten von Kurzschlussströmen.

[0021] In Abb. 5 ist eine Ausführungsform der Topologie des hybriden Gleichspannungsschalters mit Strominjektion mit teilweise steuerbarer Spannung dargestellt. Der Gleichspannungsschalter wird zwischen dem Leitungsanschluss A und dem Leitungsanschluss B von zwei Leitungen verwendet. Die Topologie besitzt einen mechanischen Schalter 100 zwischen dem Leitungsanschluss A und dem Leitungsanschluss B. Dabei ist ein erster Anschluss 101 des mechanischen Schalters 100 mit dem Leitungsanschluss B verbunden und ein zweiter Anschluss 102 des mechanischen Schalters 100 mit dem Leitungsanschluss A verbunden. Ein erster Anschluss 201 einer Kapazität 200, auch Injektionskapazität genannt, mit positiver Polarität an diesem ersten Anschluss 201 geladen, ist mit dem ersten Anschluss 101 des mechanischen Schalters 100 verbunden. Ein oder mehrere in Reihe geschaltete abschaltbare Schalter 300, z.B. IGBTs, werden an dem zweiten Anschluss 102 des mechanischen Schalters 100 angeschlossen. Dabei ist ein Kollektor oder erster Anschluss 301 der Schalter 300 mit dem zweiten Anschluss 102 des mechanischen Schalters 100 verbunden. Zwischen einem emitterseitigen zweiten Anschluss 302 der Schalter 300 und einem zweiten Anschluss 205 der Kapazität 200 (mit negativer Polarität) befindet sich eine Serienschaltung aus einer Induktivität 206 und einem Widerstand 207. Parallel zu jedem einzelnen oder mehreren Schaltern 300 ist jeweils ein Varistor 303 geschaltet. Des Weiteren ist ein Varistor 600 zwischen dem ersten Anschluss 201 der Kapazität 200 und dem zweiten Anschluss 302 der Schalter 300 geschaltet. Die Positionierung der Induktivität 206 und des Widerstands 207 ist in der Reihenschaltung aus der Kapazität 200, der Induktivität 206 und des Widerstand 207 von Abb. 5 beliebig veränderbar. Eine oder mehrere Strommessungen 106 können bei Bedarf hinzugefügt werden. So kann sich eine Strommessung zwischen Leitungsanschluss A und dem zweiten Anschluss 102 des mechanischen Schalters 100 oderzwischen dem ersten Anschluss 301 der Schalter300 und dem zweiten Anschluss 102 des mechanischen Schalters 100 befinden.

[0022] Der mechanische Schalter 100 wird verwendet, um im Normalbetrieb die Verluste gering zu halten. Die Kapazität 200 ist vorgeladen. Eine schematische Darstellung des Ausschaltprozesses respektive den auftretenden Spannungen und Strömen ist in Abb. 6 zu sehen. Um einen Strom von Leitungsanschluss A nach Leitungsanschluss B abzuschalten, wird zuerst der mechanische Schalter 100 geöffnet (t1).

[0023] Sobald der mechanische Schalter 100 geöffnet ist (t2), werden alle oder ein Teil der Schalter 300 eingeschaltet, so dass ein Pulsstrom durch den mechanischen Schalter 100, die Kapazität 200, die Schalter 300, die Induktivität 206 und den Widerstand 207 erzeugt wird. Sobald der Pulsstrom gleich gross wie der Kurzschlussstrom ist, erlischt der Lichtbogen im dem mechanischen Schalter 100 und der mechanische Schalter 100 sperrt (t3). Die Induktivität 206 und der Widerstand 207 werden verwendet, um die Form des Strompulses zu definieren. Sie können dabei auch weggelassen oder durch die parasitäre Induktivität oder den parasitären Widerstand des Pulsstromkreises realisiert werden. Wenn nur ein Teil der Schalter 300 eingeschaltet werden, ist ein Stromfluss über die Varistoren 303 möglich, wodurch ebenfalls die Form des Pulsstromes beeinflusst werden kann.

[0024] Sobald der mechanische Schalter 100 nicht mehr leitet, kommutiert der Kurzschlussstrom auf den Pfad durch die Kapazität 200, die Schalter 300, die Induktivität 206 und den Widerstand 207. Durch den Kurzschlussstrom wird dabei die Kapazität 200 mit umgekehrter Polarität geladen. Die Spannung zwischen den Anschlüssen 101 und 102 des mechanischen Schalters 100 wird dabei bestimmt durch die Spannung über die Kapazität 200, die Schalter 300, die Induktivität 206 und den Widerstand 207. Durch das gezielte Ausschalten einer oder mehrerer Schalter 300 kommutiert der Kurzschlussstrom auf die parallelen Varistoren 303. Hiermit ist es möglich die Spannung zwischen den Anschlüssen 301 und 302 der Schalter 300 zu kontrollieren und so die Spannung über den mechanischen Schalter 100 teilweise zu steuern, was ein bei den bisher verwendeten Topologien mit Strominjektion ein erstes Problem ist, da bei diesen zeitweilig die Spannung über den mechanischen Schalter 100 nur von passiven Komponenten abhängig ist. Damit kann die maximale Sperrspannung des mechanischen Schalters 100 ausgenutzt werden und ein schnellerer Abfall des Kurzschlussstromes wird erreicht. In Abb. 6 ist ein Einschalten und anschliessendes Ausschalten eines Teils der Schalter 300 dargestellt. Sobald die Kapazität 200 vollständig geladen ist, kommutiert der Strom auf den Varistor 600. Nach dem Erreichen der maximalen Spannung über dem mechanischen Schalter 100 (t4) wird nur noch die Energie in den Leitungsinduktivitäten in den Varistoren 303 und 600 abgebaut bis der Kurzschlussstrom zu null wird (t5). Die Varistoren 303 und 600 werden ausserdem genutzt, um die maximale Spannung über den einzelnen Schaltern 300 und der Kapazität 200 zu begrenzen und so ihre Zerstörung durch Überspannung zu vermeiden.

Komplette Spannungskontrolle [0025] Eine vorteilhafte Erweiterung der Erfindung von Abb. 5 stellt das Ersetzen des Varistors 600 mit einer Diode 601 dar, auch Kommutierungsdiode genannt. Eine Anode 603 der Diode 601 ist mit dem Anschluss 302 der Schalter 300 verbunden und eine Kathode 602 der Diode 601 ist mit dem Anschluss 201 der Kapazität 200 verbunden. Die Erweiterung ist dargestellt in Abb. 7. Eine schematische Darstellung des Ausschaltprozesses respektive den auftretenden Spannungen und Strömen ist in Abb. 8 zu sehen.

[0026] Die Erweiterung hat auf die Erzeugung des Pulsstroms keine Auswirkung bis der mechanische Schalter 100 sperrt (t3). Dann wird die Diode 601 leitend und die Spannung über dem mechanischen Schalter 100 wird nur durch die Anzahl der abgeschalteten Schalter 300 bestimmt, beziehungsweise ihrer parallelen Varistoren 303. Der Kurzschlussstrom kommutiert während des weiteren Ausschaltvorgangs von der Kapazität 200 zu der Diode 601. Damit ist die Spannung

CH 713 237 A2 komplett steuerbar ohne einen Einfluss der Kapazität 200, der Induktivität 206 oder des Widerstand 207. Damit wird zum einen das erste Problem bisheriger Topologien gelöst. Die Spannung über dem mechanischen Schalter 100 ist somit jederzeit einstellbar ist. Die Erweiterung löst ausserdem ein zweites Problem bisheriger Topologien mit einer Induktivität bei der Pulserzeugung. Da die Induktivität 206 komplett überbrückt wird sobald der mechanische Schalter 100 sperrt, ist ein Spannungssprung am mechanischen Schalter 100 durch die Bildung eines induktiven Spannungsteilers von der Induktivität 206 mit den Leitungsinduktivitäten nicht mehr möglich. Des Weiteren kann die Kapazität 200 für kleinere Spannungen ausgelegt werden, beziehungsweise auch mit kleinerer Kapazität realisiert werden.

[0027] Ein weiterer Vorteil der Erweiterung stellt die Möglichkeit dar, mit den Schaltern 300 und der Diode 601, die Leitung bereits zu Laden ohne den mechanischen Schalter 100 einschalten zu müssen. Ein Vorteil ist, dass dies ermöglicht im Falle eines Kurzschlusses nach dem Einschalten der Schalter 300 den Leitungsanschluss A und den Leitungsanschluss B schnell zu trennen. Ein zweiter Vorteil ist, die dadurch entstehende Möglichkeit den mechanischen Schalter 100 spannungslos einzuschalten.

Erweiterung zum Begrenzen des Stromanstiegs mit einer Induktivität [0028] Eine mögliche Erweiterung der Topologie von Abb. 5 ist eine Induktivität 105, auch Stromanstiegsbegrenzungsinduktivität genannt, zwischen dem Anschluss 201 der Kapazität 200 und dem Leitungsanschluss B, wie in Abb. 9 dargestellt. Alternativ möglich wäre auch eine Induktivität zwischen dem Leitungsanschluss A und dem Anschluss 102 des mechanischen Schalters 100 oder sowohl eine Induktivität, auch Teil-Stromanstiegsbegrenzungsinduktivität genannt, zwischen dem Leitungsanschluss A und dem Anschluss 102 des mechanischen Schalters 100 als auch zwischen dem Leitungsanschluss B und dem Anschluss 201 der Kapazität 200. Die Induktivität 105 begrenzt den maximalen Stromanstieg des Kurzschlussstroms. Die Erweiterung ist auch auf die Topologie aus Abb. 7 und alle folgenden Erweiterungen anwendbar.

Erweiterung mit sättigender Induktivität [0029] Bei den verschiedenen Ausführungen der Erfindung ist es möglich eine sättigende Induktivität 103, wie dargestellt in Abb. 10, hinzuzufügen. Die sättigende Induktivität 103, die bereits bei kleinen Strömen sättigt, ist zwischen dem ersten Anschluss 101 des mechanischen Schalters 100 und dem ersten Anschluss 201 der Kapazität 200 angeschlossen. Auf das Prinzip der Funktionsweise des hybriden Gleichspannungsschalters mit Strominjektion hat die sättigende Induktivität 103 keinen Einfluss. Bei niedrigen Strömen ist die sättigende Induktivität 103 jedoch nicht gesättigt und begrenzt so die Stromsteilheit während des Stromnulldurchgangs in dem mechanischen Schalter 100, womit ein erneutes Zünden des Lichtbogens unwahrscheinlicher wird. Die Erweiterung ist auch auf die Topologie aus Abb. 7 und alle folgenden Erweiterungen anwendbar.

Erweiterung mit paralleler Diode zu dem mechanischen Schalter 100 [0030] Bei den verschiedenen Ausführungen der Erfindung ist es möglich eine Diode 400, auch Parallel-Diode genannt, parallel zu dem mechanischen Schalter 100 zu verwenden. Die Erweiterung der Topologie von Abb. 5 ist in Abb. 11 dargestellt. Eine Anode 401 der Diode 400 ist mit dem ersten Anschluss 101 des mechanischen Schalters 100 verbunden und eine Kathode 402 der Diode 400 ist mit dem zweiten Anschluss 102 des mechanischen Schalters 100 verbunden. Durch die Verwendung der Diode 400 können auch höhere Pulsströme als der Kurzschlussstrom verwendet werden. Der Pulsstrom kommutiert dann beim Nulldurchgang von dem mechanischen Schalter 100 in die Diode 400 bis der Pulsstrom wieder kleiner ist als der Kurzschlussstrom. Sobald weder der mechanische Schalter 100 noch die Diode 400 leiten, wird der Ausschaltprozess des hybriden Gleichspannungsschalters mit Strominjektion wie bisher beschrieben fortgesetzt. Die Erweiterung ist auch auf die Topologie aus Abb. 7 und alle folgenden Erweiterungen anwendbar.

Erweiterungen zum Entmagnetisieren der Leitungsinduktivitäten [0031] Nach dem Unterbrechen des Stromes im mechanischen Schalter 100 muss die gespeicherte Energie in den Leitungsinduktivitäten abgebaut werden. Dies wird mit den Varistoren 303 und, falls vorhanden, mit dem Varistor 600 ausgeführt. Da kein alternativer Pfad für den Strom von dem Leitungsanschluss A zu dem Leitungsanschluss B vorhanden ist, werden die Leitungsinduktivitäten von Leitungsanschluss A gleich schnell entladen wie die Leitungsinduktivitäten von Leitungsanschluss B und die Spannung des mechanischen Schalters 100 teilt sich dementsprechend auf.

Erweiterung zum Entmagnetisieren der Leitungsinduktivitäten mit einer Diode und einem Widerstand [0032] Eine mögliche Erweiterung der Schaltung ist eine erste Entmagnetisierungsschaltung mit einer Diode 900, auch Entmagnetisierungsdiode genannt, und einem Widerstand 903, auch Entmagnetisierungswiderstand genannt, dargestellt in Abb. 12. Eine Kathode 901 von der Diode 900 ist über den Widerstand 903 mit dem Anschluss 201 der Kapazität 200 verbunden und eine Anode 902 der Diode 900 ist mit dem Rückleiter C verbunden.

[0033] Hier und allgemein gilt: Der Rückleiter C ist dazu vorgesehen, einen Rückstrom eines zwischen dem ersten Leitungsanschluss A und dem zweiten Leitungsanschluss B fliessenden Stromes zu führen.

[0034] Die Erweiterung hat zur Folge, dass nach dem Sperren des mechanischen Schalters 100 und, falls vorhanden, der Diode 400, der Strom von Leitungsanschluss A nach Leitungsanschluss B nicht gleich bleiben muss. Der Strom in Lei6

CH 713 237 A2 tungsanschluss B kann auch langsamer sinken als der Strom in Leitungsanschluss A, da der Strom in Leitungsanschluss B auch über Diode 900 und den Widerstand 903 fliessen kann. Dabei wird durch den Widerstand 903 die Spannung zum Entladen der Induktivitäten von Leitungsanschluss B definiert und durch die Spannung über dem mechanischen Schalter 100 die Spannung zum Entladen der Induktivitäten von Leitungsanschluss A. Durch entsprechendes Auslegen des Widerstands 903 kann somit der Strom in Leitungsanschluss A schneller gesenkt werden und so die Energie, die über Leitungsanschluss A bezogen wird, gesenkt werden. Die Erweiterung ist auch auf die Topologie aus Abb. 7 und alle folgenden Erweiterungen anwendbar.

Erweiterung zum Entmagnetisieren der Leitungsinduktivitäten mit einer Diode und Schaltern mit parallelen Varistoren [0035] Eine mögliche Erweiterung der Schaltung ist eine zweite Entmagnetisierungsschaltung mit einer Diode 900, auch Entmagnetisierungsdiode genannt, und einem oder mehrere Schaltern 904 mit jeweils parallelem Varistor 907, auch Entmagnetisierungsschalter respektive -Varistoren genannt. Die erweiterte Topologie ist in Abb. 13 dargestellt. Eine Kathode 901 von der Diode 900 ist über die Reihenschaltung Schalter 904, beispielsweise IGBT, mit dem Anschluss 201 der Kapazität 200 verbunden und eine Anode 902 der Diode 900 ist mit dem Rückleiter C verbunden. Ein Emitter 905 des Schalter 904 ist mit dem Anschluss 201 der Kapazität 200 verbunden und ein Kollektor 906 des Schalter 904 mit der Kathode 901 der Diode 900. Parallel zu allen oder jedem einzelnen Schalter 904 ist dabei ein Varistor 907.

[0036] Die Erweiterung hat zur Folge, dass nach dem Sperren des mechanischen Schalters 100 und, falls vorhanden, der Diode 400 der Strom von Leitungsanschluss A nach Leitungsanschluss B nicht gleich bleiben muss. Der Strom in Leitungsanschluss B kann auch langsamer sinken als der Strom in Leitungsanschluss A, da der Strom in Leitungsanschluss B auch über Diode 900 und die IGBT 904 oder die Varistoren 907 fliessen kann. Nach dem Sperren des mechanischen Schalter 100 und, falls vorhanden, der Diode 400 muss der IGBT 904 eingeschaltet sein. Wie in der Erweiterung von Abb. 12 sinkt damit der Strom in Leitungsanschluss A schneller als in Leitungsanschluss B. Durch den IGBT 904 wird beinahe die gesamte Spannung über dem mechanischen Schalter 100 zum Senken des Stromes in Leitungsanschluss A verwendet. Nachdem der Strom in Leitungsanschluss A auf null gesunken ist wird der IGBT 904 ausgeschaltet und der Varistor 907 zum Senken des Stromes in Leitungsanschluss B verwendet. Durch die Erweiterung lässt sich der Strom durch Leitungsanschluss A schneller senken, wodurch die Energie, die über Leitungsanschluss A bezogen wird, gesenkt wird. Die Erweiterung ist auch auf die Topologie aus Abb. 7 und alle folgenden Erweiterungen anwendbar.

Erweiterungen zum Laden der Kapazität 200

Erweiterung zum Laden der Kapazität mit einer Diode und einem Widerstand [0037] Das Laden der Kapazität 200 kann mit unterschiedlichen Methoden durchgeführt werden. Bei einer Erweiterung ist dies mit einer Verbindung des Anschluss 302 der Schalter 300 zu dem Rückleiter C, welcher ein niedrigeres Potential als Leitungsanschluss B hat, möglich. Die Verbindung besteht aus einer Diode 500, auch Ladediode genannt, und einem Widerstand 503, auch Ladewiderstand genannt. Eine Anode 501 der Diode 500 ist mit Anschluss 302 der Schalter 300 verbunden und eine Kathode 502 der Diode 500 ist über den Widerstandes 503 mit Rückleiter C verbunden. Durch diese Ladeschaltung fliesst ein Strom von Leitungsanschluss B zu dem Rückleiter C, der die Kapazität 200 auflädt. Der Widerstand 503 wird zur Begrenzung des maximalen Ladestromes verwendet. Die erweiterte Topologie ist in Abb. 14 dargestellt. Falls das Nachladen gesteuert ausgeführt werden soll kann auch ein Thyristor oder ein anderer Schalter, allgemein auch Ladeschalter 500' genannt, statt einer Diode verwendet werden, wie in Abb. 15 dargestellt. Soll die Kapazität 200 auf eine Spannung kleiner als die Spannung zwischen dem Leiteranschluss B und dem Rückleiter C geladen werden, können als Ladeschalter Schalter verwendet werden, die einen Strom ausschalten können, wie beispielsweise IGBTs, wie in Abb. 16 dargestellt. In diesem Fall kann parallel zu jedem Ladeschalter 500' respektive IGBT auch ein Varistor 504, auch Ladevaristor genannt, verwendet werden. Die Erweiterung ist auch auf die Topologie aus Abb. 7 und alle folgenden Erweiterungen anwendbar.

Erweiterung mit Diode und stromanstiegsbegrenzender Induktivität [0038] Eine Erweiterung zum Laden der Kapazität 200 stellt eine Diode 700, auch weitere Ladediode genannt, in Abb. 17 dar. Für die Erweiterung ist die Induktivität 105 oder Stromanstiegsbegrenzungsinduktivität in einem ersten Strompfad zwischen dem ersten Anschluss 201 der Kapazität und dem Leiteranschluss B nötig. Eine Anode 702 der Diode 700 ist mit dem zweiten Anschluss 205 der Kapazität 200 verbunden und eine Kathode 701 der Diode 700 ist mit dem Leitungsanschluss B verbunden.

[0039] Die Erweiterung hat beim Ausschaltprozess zur Folge, dass die Kapazität 200 nicht dauerhaft vorgeladen sein muss, sondern durch den Anstieg eines Kurzschlussstromes geladen wird. Der Anstieg des Kurzschlussstromes in der Induktivität 105 benötigt eine Spannung über die Induktivität 105. Durch diese Spannung wird die Diode 700 leitend und die Kapazität 200 wird geladen. Erst die Spannung von der Kapazität 200 erlaubt einen Stromanstieg in der Induktivität 105. Sobald der Strom in der Induktivität 105 so hoch ist, dass die Induktivität 105 den vollen Kurzschlussstrom trägt, sperrt die Diode 700. Kapazität 200 wird somit durch den Stromanstieg geladen. Bei korrekter Auslegung der Kapazität 200 und der Induktivität 105 ist der Ladevorgang kürzer als die Zeit, die benötigt wird um den Kurzschluss zu erkennen und

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Gegenmassnahmen einzuleiten. Die Erzeugung des Strompulses mit den Schaltern 300, das Ausschalten des mechanischen Schalters 100 und die Spannungssteuerung über den mechanischen Schalter 100 mit den Schaltern 300 bleiben unverändert.

[0040] Ein Vorteil der Schaltung ist das passive Laden der Kapazität 200 während des Anstiegs des Kurzschlussstroms, wodurch die Kapazität 200 nur im Fehlerfall geladen ist und nicht während des gesamten Betriebs. Da dies automatisch während des Stromanstiegs geschieht, ist der Ausschaltvorgang mit Strominjektion nicht verzögert. Dies stellt auch ein Teil der Lösung eines dritten Problems dar, dass die Kapazität nach einem Wiederzünden des Lichtbogens erneut geladen werden muss, um den Ausschaltvorgang zu wiederholen. Da in diesem Fall der Kurzschlussstrom weiter steigt, ist es möglich mit dem Abschalten der Schalter 300 die Kapazität 200 erneut zu laden.

[0041] Anschliessend kann erneut ein Pulsstrom generiert werden, um im mechanischen Schalter 100 einen Stromnulldurchgang zu erzeugen. Die Erweiterung ist auch auf die Topologie aus Abb. 7 und alle folgenden Erweiterungen anwendbar.

Erweiterung zum Vorladen von Kapazität 200 vor Einschalten des mechanischen Schalters 100 via Rückleiter C [0042] Ein Nachteil der Schaltung in der Abb. 15 und 17 ist, dass die Kapazität 200 mittels der Diode 500 und dem Widerstand 503 nur geladen werden kann, wenn der mechanische Schalter 100 eingeschaltet ist.

[0043] Eine Erweiterung zum Laden umgeht dieses Problem durch Ersetzen der Diode 500 und dem Widerstand 503 mit einem Thyristor 800, einem Widerstand 803, einer Induktivität 804 und einer Diode 805. Die Erweiterung ist in Abb. 18 dargestellt. Ein anodenseitiger Anschluss 801 des Thyristors 800 ist mit Anschluss 205 der Kapazität 200 verbunden. Zwischen einem kathodenseitigem Anschluss 802 des Thyristors 800 und dem Rückleiter C befinden sich der Widerstand 803 und die Induktivität 804 in Serie. Ein kathodenseitiger Anschluss 806 der Diode 805 ist mit dem Anschluss 201 der Kapazität verbunden und ein anodenseitiger Anschluss 807 der Diode 805 ist mit dem Rückleiter C verbunden. Ein Widerstand 808 kann als weiteres Element zwischen dem Anschluss 801 des Thyristors 800 und dem Rückleiter C verwendet werden.

[0044] Der Ladevorgang vor Einschalten des mechanischen Schalters 100 ist in Abb. 19 dargestellt. Die Erweiterung zum Laden beginnt den Ladevorgang nach dem Laden der Leitung und vor dem Schliessen des mechanischen Schalters 100. Der Schalter 300 wird eingeschaltet. Sobald Thyristor 800 eingeschaltet wird (tO) liegt eine Spannung über Widerstand 803 und Induktivität 804 an und der Strom in der Induktivität 804 steigt an. Der maximale Strom wird durch Widerstand 803 begrenzt. Sobald der Strom in der Induktivität 804 einen gewissen Wert erreicht hat, werden die Schalter 300 abgeschaltet (t1) und der Strom kommutiert auf die Kapazität 200 und die Diode 805 und lädt die Kapazität 200 auf. Anschliessend sperren der Thyristor 800 und die Diode 805 (t2). Dieser Vorgang kann mehrfach wiederholt werden um die Kapazität 200 auf eine beliebige Spannung zu Laden. Die Erweiterung erlaubt das Laden der Kapazität 200 ohne den mechanischen Schalter 100 einzuschalten, wodurch der hybride Gleichspannungsschalter auch direkt nach dem Schliessen des mechanischen Schalters 100 wieder ausgeschaltet werden kann, was ein Teil des dritten Problems vieler Topologien mit Strominjektion zurzeit darstellt. Im eingeschalteten Zustand des Gleichspannungsschalters wird Kapazität 200 über Widerstand 808 aufgeladen, so dass parasitäre Verluste die Kapazität 200 über die Zeit nicht entladen. Die Erweiterung ist auch auf die Topologie aus Abb. 7 und alle folgenden Erweiterungen, ausser der Erweiterung zum Laden der Kapazität mit der Diode 500 und dem Widerstand 503 anwendbar, wobei die Schaltung bei Nutzung der Erweiterungen mit Diode 900 keine Diode 805 benötigt.

Kombination von Varianten [0045] Wie bereits bei den einzelnen Varianten erwähnt sind die Erweiterungen alle untereinander kombinierbar. Beispielhaft ist die Topologie aus Abb. 7 mit der Induktivität 105, der sättigenden Induktivität 103, der Diode 400, der Diode 700, der Ladeschaltung aus Thyristor 800, Widerstand 803, Induktivität 804 und Widerstand 808, und der Erweiterung zum Entmagnetisieren aus Diode 900, Schalter 904 und Varistor 907 in Abb. 20 dargestellt.

Claims

Patentansprüche

1. Schalter für Gleichstrom, aufweisend einen ersten Leitungsanschluss (A) und einen zweiten Leitungsanschluss (B), einen mechanischen Schalter (100) mit einem ersten und einem zweiten Anschluss (101,102), zum Schalten eines zwischen dem ersten Leitungsanschluss (A) und dem zweiten Leitungsanschluss (B) durch einen ersten Strompfad zwischen dem ersten Anschluss (101) des mechanischen Schalters und dem zweiten Leitungsanschluss (B) und durch einen zweiten Strompfad zwischen dem zweiten Anschluss (102) des mechanischen Schalters und dem ersten Leitungsanschluss (A)

CH 713 237 A2 fliessenden Stromes, eine Injektionsschaltung (200, 206, 207, 300, 303) mit einem ersten und einem zweiten Anschluss (201, 301), aufweisend eine Serienschaltung aus mindestens einer Kapazität (200), optional mindestens einer Induktivität (206), optional mindestens eines Widerstands (207), und von einem oder mehreren Schaltern (300), wobei die Injektionsschaltung (200, 206, 207, 300, 303) und der mechanische Schalter (100) einen Stromkreis bilden, wobei parallel zu jedem der einen oder mehreren Schalter (300) der Injektionsschaltung jeweils ein Varistor (303) geschaltet ist.
2. Schalter gemäss Anspruch 1, wobei die Injektionsschaltung ein Kommutierungselement aufweist, welches parallel zu einer Serienschaltung aus der mindestens einer Kapazität (200), der optionalen mindestens einen Induktivität (206) und des optionalen mindestens einen Widerstands (207) geschaltet ist, wobei das Kommutierungselement ein weiterer Varistor (600) oder eine Kommutierungsdiode (61) ist.
3. Schalter gemäss einem der vorangehenden Ansprüche, aufweisend eine Stromanstiegsbegrenzungsinduktivität (105), welche in den ersten oder in den zweiten Strompfad geschaltet ist, oder zwei Teil-Stromanstiegsbegrenzungsinduktivitäten, von denen eine in den ersten und eine in den zweiten Strompfad geschaltet ist.
4. Schalter gemäss einem der vorangehenden Ansprüche, aufweisend eine sättigende Induktivität (103), welche zwischen den ersten Anschluss (101) des mechanischen Schalters (100) und dem ersten Anschluss (201) der Injektionsschaltung (200, 206, 207, 300, 303) geschaltet ist.
5. Schalter gemäss einem der vorangehenden Ansprüche, aufweisend eine Diode (400), welche parallel zum mechanischen Schalter (100) geschaltet ist, wobei eine Anode (401) der Diode (400) mit dem ersten Anschluss (101) des mechanischen Schalters (100) verbunden ist und eine Kathode (402) der Diode (400) mit dem zweiten Anschluss (102) des mechanischen Schalters (100) verbunden ist.
6. Schalter gemäss einem der vorangehenden Ansprüche, aufweisend

- eine erste Entmagnetisierungsschaltung (900, 903) aus einer Serienschaltung einer Entmagnetisierungsdiode (900) und einem Entmagnetisierungswiderstand (903), welche zwischen den ersten Leitungsanschluss (A) und einem Rückleiter (C) geschaltet ist; oder

- eine zweite Entmagnetisierungsschaltung (900, 903) aus einer Serienschaltung einer Entmagnetisierungsdiode (900) und einem und einem oder mehreren Entmagnetisierungsschaltern (904) mit jeweils parallelem Entmagnetisierungsvaristor (907), welche zwischen den ersten Leitungsanschluss (A) und einem Rückleiter (C) geschaltet ist.
7. Schalter gemäss einem der vorangehenden Ansprüche, aufweisend eine Ladeschaltung zum Aufladen der Kapazität (200) der Injektionsschaltung, wobei die Ladeschaltung und die Kapazität (200) in einen Strompfad zwischen dem ersten Anschluss (101) des mechanischen Schalters (100) und einem Rückleiter (C) liegen, und die Ladeschaltung eine der folgenden Schaltungen ist:

- eine Serienschaltung eines Ladewiderstands (503) und einer Ladediode (500); oder

- eine Serienschaltung eines Ladewiderstands (503) und eines Ladeschalters (500'); oder

- eine Serienschaltung eines Ladewiderstands (503) und eines Ladeschalters (500') mit parallel zum Ladeschalter (500') geschaltetem Ladevaristor (504);

wobei, falls der vorliegende Anspruch von einem Anspruch abhängt, in welchem der Rückleiter (C) bereits erwähnt ist, der im vorliegenden Anspruch genannte Rückleiter (C) gleich dem bereits erwähnten Rückleiter (C) ist.
8. Schalter gemäss einem der vorangehenden Ansprüche in Abhängigkeit von Anspruch 3, wobei eine Stromanstiegsbegrenzungsinduktivität (105) in den ersten Strompfad zwischen dem zweiten Leitungsanschluss (B) und einem ersten Anschluss (201) der Kapazität (200) geschaltet ist und eine weitere Ladediode (700) mit einer Kathode (701) an den zweiten Leitungsanschluss (B) geschaltet ist und mit einer Anode (702) an einen zweiten Anschluss der Kapazität (200) geschaltet ist.
9. Schalter gemäss einem der Ansprüche 1 bis 7, aufweisend eine weitere Ladeschaltung zum Aufladen der Kapazität (200) der Injektionsschaltung, wobei die Kapazität (200) mit einem ersten Anschluss (201) an den ersten Anschluss (101) des mechanischen Schalters (100) geschaltet ist und die weitere Ladeschaltung einen ersten Zweig (800, 803, 804) und einen zweiten Zweig (805) aufweist, und wobei

- der erste Zweig (800, 803, 804) eine Serienschaltung eines weiteren Ladeschalters (800), eines weiteren Ladewiderstands (803) und einer Ladeinduktivität (804) aufweist, und diese Serienschaltung zwischen einem zweiten Anschluss (205) der Kapazität (200) und einem Rückleiter (C) geschaltet ist,

- der zweite Zweig (805) eine weitere Ladediode (805) aufweist, welche mit einer Anode (807) an den Rückleiter (C) und mit einer Kathode (806) an den ersten Anschluss (101) des mechanischen Schalters geschaltet ist, und

- wobei, falls der vorliegende Anspruch von einem Anspruch abhängt, in welchem der Rückleiter (C) bereits erwähnt ist, der im vorliegenden Anspruch genannte Rückleiter (C) gleich dem bereits erwähnten Rückleiter (C) ist.
10. Verfahren zum Öffnen eines Schalters gemäss einem der vorangehenden Ansprüche, aufweisend die Schritte, ausgehend von einem geschlossenen Zustand des mechanischen Schalters (100):

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-Öffnen des mechanischen Schalters (100);

- Einschalten von einem oder mehreren der Schalter (300), wodurch ein Strom durch den mechanischen Schalter (100), die mindestens eine Kapazität (200), die einen oder mehreren Schalter (300), die optionale mindestens eine Induktivität (206) und den optionalen mindestens einen Widerstand (207) fliesst.

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Abbildung 1

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Abbildung 2

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Abbildung 3

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Abbildung 4

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Abbildung 6

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Abbildung 7

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Abbildung 8

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Abbildung 9

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Abbildung 11

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Abbildung 12

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Abbildung 13

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Abbildung 17

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Abbildung 19

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Abbildung 20 en m

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