CN103518299A - 用以清除单输出多负载配置中的保险丝的方法和设备 - Google Patents

用以清除单输出多负载配置中的保险丝的方法和设备 Download PDF

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Abstract

本文描述一种控制电路以及一种用于对控制电路(1)进行控制的方法。所述控制电路(1)连接到至少两个并联连接的电力负载(2、3、4)。电熔断金属保险丝(5、6、7)与各电力负载串联连接。所述方法包括以下步骤:监控供至所述电力负载(2、3、4)的总电流;以及如果在正常运行中控制电路(1)中的总电流超过标称预设电流限制,则提供以下项中的一者:在预设第一时间段内以高于所述标称预设电流限制的电流供至负载(2、3、4)的第一电脉冲(15),以及在预设第二时间段内供至负载(2、3、4)的第二电脉冲(16),其中所述第二电脉冲(16)中的电流高于所述第一电脉冲(15)中的电流,并且其中所述第二时间段短于所述第一时间段。

Description

用以清除单输出多负载配置中的保险丝的方法和设备
技术领域
本发明涉及配电架构,在该架构中,具有多个输出通道的半导体可控功率分配器,通过其多个专用输出端中的一个来向负载提供功率,该负载本身由若干单独的负载构成,其中每个单独的负载均具备其自己的熔断保险丝。更确切地说,本发明涉及用于断开此类单输出多负载配置中的故障负载的方法和设备。
背景技术
本发明背景技术涉及配电架构,在该架构中,具有多个输出通道的半导体可控功率分配器,可通过其多个专用输出端中的一个来提供功率给负载,所述负载本身由若干单独的负载构成,并且为了保护和安全性,所有所述负载均配备有它们自己的整体式电熔断装置,例如,通常供应并用于电器产品的通用封闭熔断金属保险丝。
可控功率分配器的所需运行特性是电压和电流,并且可针对它们的运行水平来进行选择和监控。根据现有技术,在电压和电流超过预定限制及设置限制的情况下,其中该限制被认为适用于端点负载的连续安全运行,可控功率分配器经布置用于断开与负载相连的输出端。可控功率分配器可关闭供至负载的功率的速度远超过典型的熔断金属保险丝的清除速度。并联连接的任一负载均可出现故障情况,由此,它的正常运行负载电流将增大至可清除连接至负载的熔断保险丝的电平。然而,负载发生故障时产生的高负载电流可导致可控功率分配器超过它的预设限制,而可控功率分配器通过将功率转移至常用馈电线处来作出响应,从而在连接至故障负载的保险丝清除之前关闭连接至可控功率分配器的所有负载。
在至少一些负载的运行对较大系统的运行至关重要的情况下,希望通过将可控功率分配器与故障负载断开,这样仅隔离故障负载,从而使与故障负载并联连接的其他负载可继续运行。
发明内容
本发明的目标是提供一种方法和设备,该方法和设备从将控功率分配器与故障负载断开,同时并联连接至故障负载的其他负载仍供有电功率。
本发明的另一个目标是提供一种方法和设备以清除与若干其他负载并联连接至可控功率分配器的故障负载的熔断保险丝。
这些目标中的至少一者具有根据独立权利要求所述的方法和设备。
从以下详细描述中将明白本发明的其他优点具有从属权利要求的特征。
根据本发明的第一方面,提供一种方法,用于对控制电路进行控制,该控制电路包括可控功率分配器,该可控功率分配器连接到至少两个并联连接的电力负载。可控功率分配器经布置用于向电力负载提供电功率,其中电熔断金属保险丝与各电力负载串联连接。该方法包括以下步骤:对供至电力负载的总电流进行监控;以及在正常运行中的控制电路中总电流超过标称预设电流限制时,提供以下第一电脉冲和第二电脉冲中的一个:在预设第一时间段内向所述负载提供第一电脉冲,所述第一电脉冲位于清除电流的界限,该清除电流的界限高于标称预设电流限制,该第一电脉冲用于清除连接至故障负载的保险丝;在预设第二时间段内向负载提供第二电脉冲,所述第二电脉冲用于清除串联连接至故障负载的保险丝,其中第二电脉冲中的电流高于第一电脉冲中的清除电流限制,并且其中第二时间段短于第一时间段。
利用根据本发明所述的方法可清除故障负载的保险丝。通过清除保险丝,故障负载被断开。为了清除保险丝,必须提供足够量的能量来熔断该熔断保险丝。通常,关于保险丝的熔断特性是有规定的。即此时,保险丝在预定的运行条件下将开始熔断。这可表示为安培平方秒或A2t。这是保险丝中用来发生熔断所需的标称能量,并且是最终保险丝熔断(断开)阶段的前兆,该阶段也可用A2t值的形式来表示。第一和第二电脉冲中的至少一者可向故障负载提供足够能量以清除所述故障负载的保险丝。
保险丝特性可定义为保险丝清除能量(I2t)=保险丝熔断(I2t)+保险丝电弧放电(fuse arcing)(I2t),并且可定义在标称运行条件下用于清除或断开保险丝所需的能量,并且视为恒定值,并且因此不受保险丝遇到的运行温度或电压的影响。基于本专利的目的,只需知道,保险丝清除能量要求可用焦耳表示为A2t。正是此参数,用于计算用于清除连接至故障负载的保险丝所需的最小能量。
除了确保至少一个脉冲中的能量足够高以确保可清除具有最高的标称清除能量的保险丝外,确保控制电路中产生的能量不超过控制电路中各个部件的最大安全A2t能量额定值也是非常重要的。
本方法主要旨在用于根据电信安全电压(SELV)限制来使用半导体技术的控制电路,即使用电压<60V的直流电压。然而,本专利的方法也可适用于更高的运行电压。
控制电路可经布置用于测量负载的总阻抗,并且将此测量值与参考值比较以确定首先应用第一电脉冲和第二电脉冲中的哪一者。这样可首先发送出最适当的脉冲。
选择发送第一电脉冲还是第二电脉冲,可视为对两种不同的保险丝清除方法的选择。第一电脉冲对应的是高阻抗故障假设方法,即,适用于在负载仍然具有相对较高阻抗时清除保险丝的方法。此情形可对应于,例如,电扇中存在坏的轴承。第二电脉冲对应的是低阻抗故障假设方法,即,适用于在负载具有低阻抗时清除保险丝的方法。此情形可对应于,例如,电扇中存在短路。响应于负载故障的条件下,同一时间仅应用一种方法。
可发送出测量脉冲并且检测电流的上升时间以选择最佳方法。负载中电流的缓慢上升时间可解释为高阻抗故障,在此情况下,发送第一电脉冲。负载中电流的快速上升时间可解释为低阻抗故障,并且可使用第二电脉冲。
根据本发明,可提供第一电脉冲以响应于正常运行中的总电流超过标称预设电流限制。
本方法也可包括以下步骤:在第一电脉冲结束后对正常运行中的电流进行测量,以及在电流超过标称预设电流限制时,向负载提供第二电脉冲用以清除与故障负载串联连接的保险丝。通过添加该步骤,可在第一电脉冲后进行控制,无论故障负载中的保险丝是否被清除。如果保险丝未被清除,则发送第二电脉冲。另一方面,如果保险丝已被清除,则没必要发送第二电脉冲。这样可避免可由第二电脉冲引起的、对控制电路的不必要应力。
本方法可能还包括以下步骤:在第一电脉冲后的预设第二时间段内向负载提供第二电脉冲,其中第二电脉冲中的电流高于第一电脉冲中的电流,并且其中第二时间段短于第一时间段。因此,发送第二电脉冲,无论保险丝是否清除。这种解决方案的实施可能更加容易。
第二电脉冲可由保险丝清除电路提供,该保险丝清除电路为控制电路的一部分,但是与可控功率分配器是分离的。由于具有这样的保险丝清除电路,所以控制电路可被布置为现有技术中使用的标准控制电路,但添加了保险丝清除电路。
第一电脉冲可由向电力负载提供电功率的可控功率分配器来提供。这样,控制电路中提供第一电脉冲的部分可为现有技术中所使用的标准电路,只是用不同方式进行控制。可通过驱动可控功率分配器基本上以最大输出电流来提供第一电脉冲。
第一脉冲中的能量优选要足够高,使得连接至最高故障阻抗的保险丝具有最高保险丝清除能量,以便于被清除。可替代地或额外地,第二脉冲中的能量可足够高以使保险丝具有最高保险丝清除能量以便于被清除。脉冲中的能量必须足够高才能够清除任一保险丝。第一电脉冲和第二电脉冲中的至少一者必须能够向任一保险丝提供清除能量。这意味着至少一个电脉冲中的能量必须足够高以使保险丝具有最高保险丝清除能量以使得在其连接至预定最高故障阻抗时被清除。因此,定义为故障的最高阻抗是预定的。
第一脉冲的长度可为100-3000ms。对大部分保险丝来说,这是一个合适的时间长度,并且此长度是基于功率分配器的最大配电容量并且符合任一负载的串联保险丝的最高A2t。在一些情况下,第一脉冲的长度高于或低于上述区间可能更有利。
第二脉冲的长度可为30-150ms。对大部分保险丝来说,这是一个合适的时间长度,并且此长度是基于串联电阻器额定功率以及串联MOSFET的功率容量。在一些情况下,第二脉冲的长度高于或低于上述区间可能更有利。
根据本发明的第二方面,提供控制电路用于控制电力负载的运行,该电力负载彼此并联连接且与电熔断金属保险丝串联连接。控制电路包括可控功率分配器,用于在控制电路的正常运行中向负载提供电功率。控制电路的特征在于,所述控制电路经布置以监控供应至电力负载的总电流,以及在控制电路的正常运行中,总电流超过标称预设电流限制时,所述控制电路经布置以提供第一电脉冲和第二电脉冲的一者:在预设第一时间段内向所述负载提供第一电脉冲,所述第一电脉冲位于清除电流的界限,该清除电流的界限高于标称预设电流限制,该第一电脉冲用于清除连接至故障负载的保险丝;在预设第二时间段内向负载提供的第二电脉冲,所述第二电脉冲用于清除与故障负载串联连接的保险丝,其中第二电脉冲中的电流高于第一电脉冲中的电流,并且其中第二时间段短于第一时间段。
这样的控制电路可提供与本发明的第一方面所述的相同优点。
控制电路还可包括保险丝清除电路,该保险丝清除电路经布置用于向负载提供第二电脉冲用以清除与故障负载串联连接的保险丝。除了用于第二脉冲的单独电路之外,控制电路的其余部分可根据现有技术进行布置。
保险丝清除电路可包括可控半导体装置、电容器以及从多个半导体装置中选择出的一个半导体装置,所述半导体装置提供对可控半导体装置的控制,其中第二电脉冲中的能量由电容器放电提供。电容器具有电荷储存库的功能。可用不同部件,例如电池来替换电容器。然而,这可能需要额外的电路以实现电池支持。
可控半导体装置可从MOSFET、双极晶体管及J-FET中选择。指定的装置应仅视为实例。所属领域的技术人员将能发现等效部件。
电阻器可与可控半导体装置串联连接以限制源自所述可控半导体装置的最高电流。这是保护可控半导体的一种方式。
控制电路可经布置以测量负载的总阻抗,并且将此测量值与参考值比较以确定首先应用第一电脉冲和第二电脉冲中的哪一者。这样,控制电路可提供最适当的电脉冲。
控制电路可经布置用于提供第一电脉冲以响应于正常运行中的总电流超过标称预设电流限制。第一电脉冲是向控制电路施加最小应力的电脉冲,因此,以第一脉冲开始是有利的。
控制电路可经布置用于在第一电脉冲结束后对正常运行中的电流进行测量,以及在电流超过标称预设电流限制的情况下,向负载提供第二电脉冲用以清除与故障负载串联连接的保险丝。通过布置控制电路且总是以第一电脉冲开始,对可控半导体和负载上的应力可最小化。
控制电路可经布置用于在第一电脉冲后的预设第二时间段内向负载提供第二电脉冲,其中第二电脉冲中的电流高于第一电脉冲中的电流,并且其中第二时间段短于第一时间段。因此,无论保险丝是否清除,都可提供第二电脉冲。这样使控制电路的复杂性降低。
控制电路可经布置使得第一电脉冲由向电力负载提供电功率的可控功率分配器来提供。控制电路可经布置通过驱动可控功率分配器基本上以最大输出电流来提供第一电脉冲。与提供专用电路的情况相比,通过这种布置,控制电路可更容易实施。
控制电路可经布置使得第一电脉冲中的能量经布置为足够高以使保险丝具有最高保险丝清除能量以被清除。可替代地或额外地,第二电脉冲中的能量可设置为足够高以使保险丝具有最高保险丝清除能量以被清除。
控制电路可经布置以提供第一和第二电脉冲,其长度分别为100-3000ms和30-150ms。对大部分保险丝来说,这些是合适的时间长度。在一些情况下,第一和第二脉冲的长度高于或低于上述区间可能更有利。
附图说明
下文将参考附图来描述本发明的优选实施例,其中:
图1所示为根据本发明的控制电路,该控制电路连接至三个不同负载,这些负载彼此并联连接并且各自与保险丝串联连接。
图2所示为根据本发明的一项实施例的更详细的带有负载的控制电路,其中根据本发明的第一实施例的控制电路包括可控功率分配器和保险丝清除电路。
图3所示为根据本发明的第二实施例的控制电路的保险丝清除电路。
图4所示为保险丝清除电路的电容器放电与保险丝清除电路控制脉冲的接通时间之间的关系。
图5所示为用于清除故障负载的保险丝的保险丝清除序列。
图6所示为替代性电脉冲序列,由此来测量负载阻抗,并且基于此测定的阻抗来选择保险丝清除流程。
具体实施方式
在本发明的优选实施例的以下描述中,同类要素将用同样的参考数字表示。
图1所示为连接至编号2至4的负载的控制电路1。各负载与相应的保险丝5至7串联连接。负载2至4并联连接至控制电路1。
图2所示为根据本发明的一项实施例的更详细的带有负载的控制电路,其中根据本发明的第一实施例的控制电路包括可控功率分配器和保险丝清除电路。图2所示的负载及它们各自的保险丝是单独单元。控制电路包括可控功率分配器8,该可控功率分配器经布置用于在正常运行中向负载2至4提供电流。可控功率分配器8还经布置以提供第一电脉冲以清除连接至控制电路1的故障负载2至4的保险丝。控制电路1还包括保险丝清除电路7,该保险丝清除电路经布置以提供第二电脉冲以清除连接至控制电路1的故障负载2至4的保险丝。可控功率分配器8包括配电单元PDU,该PDU通过其控制输出端9以及电阻器R7对采取MOSFET Q4形式的可控半导体装置进行控制。PDU还经布置用于对各种运行属性进行测量。其中的一个测量就是由连接至其输出端的负载牵拉的电流。电流测量可通过对包围在PDU内的R8以及各自的接口电路的使用来实现。PDU的功能是向端点负载提供电压和电流,同时监控供应至所述负载的电流的电平并且由此将测定的电流与预设电平进行比较,其中该预设电平反映了负载中正常运行电流。
PDU设置有标称预设电流限制,该标称预设电流限制对应于正常运行中负载的最大总电流。当PDU检测出电流超过标称预设电流限制时,它将断开电流,并且在预定第一时间段内向负载发送第一电脉冲。PDU通过将它的电流限制重置为PDU最大额定值来将第一电脉冲中的电流设定为清除电流限制。随后,到负载的电流将最终受限于影响负载的故障阻抗和电压电源及电缆阻抗。然而,如果超过PDU的清除电流限制,那么电流被断开。这里所描述的流程称为最高阻抗保险丝清除流程。
当负载中存在的故障阻抗非常低从而引起最高阻抗保险丝清除流程中选定的最大电流设置点被超过时,PDU会通过控制MOSFET Q4断开从而断开供至负载的电流。随后控制电路使用保险丝清除电路17来继续进行低阻抗保险丝清除流程。在低阻抗保险丝清除流程中,通过使用串联低值欧姆电阻器R6,峰值脉冲电流可增加到更高的电流峰值电平。当负载为并联连接配置时,电脉冲的脉冲宽度可经调整以提供能量含量,所述能量含量的值等于任一负载的整体式熔断保险丝的最大A2t额定值,从而可清除任一故障负载的熔断保险丝。
现在将更详细地对保险丝清除电路进行描述。在正常运行中,在D1和R6的接合处的C1充电至相对电路的地线12的-48V电源电压。双极晶体管Q1和Q2以及它们的关联部件形成用于串联MOSFET开关Q3的高侧驱动电路。串联的-48V线电阻器R6限制了其运行中可源自电路的最大电流。稳压二极管D2限制Q3MOSFET开关的栅极到源级的最大电压差。在电路运行中,二极管D3和D1阻断C1电容器的放电。在电路的此实施方案中,接通时间和从保险丝清除电路中获得的该总能量由控制器10控制。
在低阻抗保险丝清除流程的开始,控制器10将通过相对于轨道11处的-48V拉高Q2的基极电压来接通Q2。Q2的集电极会接通并且将它的集电极拉向轨道11处的-48V。这个相应地会对PNP晶体管Q1产生偏压,其中Q1随后向串联MOSFET Q3提供栅极电压。Q1接通的动作会将C1的电压反向,并且当其完全接通的时候,在C1/D3接合处提供正电压,确保串联MOSFET Q3上有足够的潜在的栅极到源级的电压差以在Q3完全接通时维持其运行。二极管D1和D3阻止在Q1的接通时段内的C1的快速放电,并且在所述Q1的接通时段内,低阻抗保险丝的清除工作正在进行中。电阻排R2和R5的选择对于以下方面是至关重要的:确保C1以受控的速率放电,以保持C1上有足够的电荷,从而使得全部能量放电后到达并联连接的所有负载的最高A2t保险丝额定值。
对于所有已检测出的负载故障,可使用低阻抗保险丝清除流程。然而,这并不会清除与高故障阻抗相关的故障。负载或负载故障将消耗负载或故障所需要所有的电流。在好的负载中,负载无应力。低阻抗保险丝清除可向限流电阻器R6(图2)以及串联MOSFET Q3(图2)施加应力。因此,限制了第二电流脉冲的时间。
图3所示为根据本发明的第二实施例的控制电路的保险丝清除电路。图3中用于控制串联开关以使用低阻抗保险丝清除的离散部件已由单个高端MOSFET开关驱动器13替代。在图2中的实施例中用于维持如图3所示的串联开关Q3的栅极电压供应的C1及其关联阻断二极管被清除,并且Q1中的栅极电源电压在驱动器13内产生。
图4所示为由R2和R5设置的C1放电电压与源自控制器10的控制脉冲的脉冲宽度之间的必要的关系。时间段tc对应于某一时间段,在该时间段内,电容器C1上的电压超过带保险丝的故障负载上电压与放电时串联MOSFET上电压的最小所需总和。时间段t1对应于源自控制器10的控制脉冲的脉冲宽度,并且时间段t1是第二预设时间段。为了提供保险丝清除电路的可靠功能,第二预设时间段t1不应超过tc,其中整个tc内的电压不应下降至会阻止Q3饱和运行的电平。
图5所示为清除故障负载的保险丝清除序列。图5所示的波形的第一部分示出了一种负载情形:经过连接负载的电流增加至标称预设电流限制I2,所述标称预设电流限制I2高于标称负载电流I1。因此,PDU控制输出端上的电流为0。电流从I1增至I2可能是因为一个负载中存在故障情况。在控制电流为0后,高阻抗保险丝清除流程可通过在第一预设时间段t1内发送第一电脉冲而开始。
第一电脉冲的峰值电流I3设置为满足PDU的最大电流设置点的额定值。脉冲宽度t1可这样解决:
任一并联负载的最大电流额定值'X'(负号)
电流设置点上的通道,这里记为“Y”(结果)
配备于并联配置中任一负载的最大保险丝额定值与电流设置点上的对应通道的差,这里记为'Z'
并且继续有,
配备于任一并联负载或单个连接负载的任一整体式保险丝的最大A2t能量焦耳额定值,这里记为J,产生基于Z2的关于't'的如下方程式:
X-Y=Z
以及
t=J/Z2,它与用于保险丝清除能量的方程式J=A2t类似,因为J=A2t可变化为t=J/A2,其中A表示安培。
保险丝清除最初可分解为两个部分,其中第一部分通过以高于预设限制的额外负载电流需求详述了负载故障,第二部分详述了可能以PDU的最大电流设置点传输的高阻抗保险丝清除电脉冲。脉冲宽度t1取决于连接至负载的保险丝的熔断保险丝额定值的最大A2t。标记为I3的峰值电流指示高阻抗保险丝清除中的可能的实际负载电流。峰值电流I3取决于负载的阻抗,确切地说依赖于故障负载的阻抗。如果故障负载的阻抗较低,那么峰值电流就可能超过PDU的最大电流设置点。在那种情况下,如图5最后一部分所示,电流断开并且低阻抗保险丝清除开始启动。I4为可用于保险丝清除的峰值源极电流,并且I4根据R6的值来预设。时间段t3为脉冲宽度或第二电脉冲的持续时间。时间段t3表示在任一可能故障负载的整体式熔断保险丝中散失的能量的程度。对以自身A2t额定值所表示的R6能量额定值的选择必须与用于熔断并联负载的最高A2t所需的最大能量相适应,其中并联的负载连接至可控功率分配器模块的单个输出端。在第一电脉冲之后可能包括评估步骤以确定负载故障的保险丝是否被清除。这可通过与检测故障时同样的方式执行,即,通过测量正常运行中的电流并将该电流与标称预设电流限制比较。
图6所示为替代性电脉冲序列,由此可测量负载阻抗,并且基于此测定的阻抗来选择保险丝清除流程。如图6所示,由于故障负载的存在,电流由I1增大至I2。在电流控制为0后,阻抗测量脉冲14输出至负载并且阻抗用合适的方式进行测量。这种测量为所属领域的专业人员所熟知,因此本文将不对其进行具体描述。测定的阻抗与参考值相比,并且如果测定的阻抗高于参考值,那么控制电路可确定发送第一电脉冲。如果测定的阻抗低于参考值,则发送第二电脉冲。
为了能够在第二电脉冲中施加足够高能量,有可利用的保险丝的特性是必要的。当识别出负载存在故障时,此数据可转发到控制器10。
在不偏离仅由所附权利要求限制的本发明的精神和范围的情况下,可用多种方法修正所述实施例。因此,有可能组合上述实施例中的各特征,只要该组合是可能的。
所属领域的专业人员可使用合适等效物来实施上述部件。
在所述实施例中,控制器被视为单独单元。然而,在常见电路中可能将控制器10与PDU整合在一起。

Claims (27)

1.一种用于对控制电路(1)进行控制的方法,所述控制电路包括可控功率分配器(8),所述可控功率分配器连接到至少两个并联连接的电力负载(2、3、4),所述可控功率分配器(8)用于向所述电力负载(2、3、4)提供电功率,其中电熔断金属保险丝(5、6、7)与所述各电力负载串联连接,
所述方法包括以下步骤:
监控提供至所述电力负载(2、3、4)的总电流;以及
如果在正常运行中所述控制电路(1)中的总电流超过标称预设电流限制,则提供以下项中的一者:
在预设第一时间段内以高于所述标称预设电流限制的电流提供至所述负载(2、3、4)的、用以清除连接至故障负载的保险丝(5、6、7)的第一电脉冲(15),以及
在预设第二时间段内供至所述负载(2、3、4)的、用以清除与所述故障负载串联连接的所述保险丝(5、6、7)的第二电脉冲(16),其中所述第二电脉冲(16)中的电流高于所述第一电脉冲(15)中的所述电流,并且其中所述第二时间段短于所述第一时间段。
2.根据权利要求1所述的方法,其中所述控制电路(1)用于测量所述负载(2、3、4)的总阻抗,并且将此测量值与参考值比较以确定首先应用所述第一电脉冲(15)和所述第二电脉冲(16)中的哪一者。
3.根据权利要求1所述的方法,其中所述第一电脉冲(15)用作对正常运行中所述总电流超过所述标称预设电流限制的响应。
4.根据权利要求3所述的方法,还包括以下步骤:在所述第一电脉冲(15)结束后对正常运行中的电流进行测量,并且如果所述电流超过所述标称预设电流限制,则向所述负载(2、3、4)提供所述第二电脉冲(16)用以清除与所述故障负载串联连接的所述保险丝(5、6、7)。
5.根据权利要求3所述的方法,还包括以下步骤:在所述第一电脉冲(15)后的预设第二时间段内向所述负载(2、3、4)提供所述第二电脉冲(16),其中所述第二电脉冲(16)中的所述电流高于所述第一电脉冲(15)中的所述电流,并且其中所述第二时间段短于所述第一时间段。
6.根据权利要求1所述的方法,其中所述第二电脉冲(16)由保险丝清除电路(17)提供,所述保险丝清除电路为所述控制电路(1)的一部分,并且所述保险丝清除电路与所述可控功率分配器(8)是分离的。
7.根据权利要求1所述的方法,其中所述第一电脉冲(15)由向所述电力负载(2、3、4)提供电功率的所述可控功率分配器(8)提供。
8.根据权利要求7所述的方法,其中可通过驱动所述可控功率分配器(8)基本上以最大输出电流来提供所述第一电脉冲(15)。
9.根据权利要求1所述的方法,其中所述第一脉冲(15)中的能量足够高以使所述保险丝(5、6、7)具有最高保险丝清除能量,以将所述保险丝(5、6、7)清除,所述所述保险丝(5、6、7)连接至最高故障阻抗。
10.根据权利要求1所述的方法,其中所述第二脉冲(16)中的能量足够高以使所述保险丝(5、6、7)具有所述最高保险丝清除能量,以将所述保险丝(5、6、7)清除,所述保险丝(5、6、7)连接至最低故障阻抗。
11.根据权利要求1所述的方法,其中所述第一脉冲的长度为100-3000ms。
12.根据权利要求1所述的方法,其中所述第二脉冲的长度为30-150ms。
13.一种用于控制所述电力负载(2、3、4)运行的控制电路(1),所述电力负载彼此并联连接并且各自与电熔断金属保险丝(5、6、7)串联连接,所述控制电路(1)包括可控功率分配器(8),所述可控功率分配器(8)用于在所述控制电路(1)的正常运行中向所述负载(2、3、4)提供电功率,其特征在于:所述控制电路(1)用于监控供至所述电力负载(2、3、4)的所述总电流;以及如果在所述控制电路的正常运行中所述总电流超过标称预设电流限制,则所述控制电路(1)用于提供以下项中的一者:
在预设第一时间段内以高于所述标称预设电流限制的电流供至负载的用以清除连接至故障负载的保险丝第一电脉冲(15),以及
在预设第二时间段内供至负载(2、3、4)的用以清除与所述故障负载串联连接的所述保险丝的第二电脉冲(16),其中所述第二电脉冲(16)中的电流高于所述第一电脉冲(15)中的所述电流,并且其中所述第二时间段短于所述第一时间段。
14.根据权利要求13所述的控制电路(1),还包括保险丝清除电路(17),所述保险丝清除电路用于向所述负载(2、3、4)提供所述第二电脉冲(16)以便于清除与所述故障负载串联连接的所述保险丝(5、6、7)。
15.根据权利要求14所述的控制电路(1),其中所述保险丝清除电路(17)包括可控半导体装置(Q3)、电容器(C1)以及在多个半导体装置中选择的一个半导体装置,所述半导体装置提供对所述可控半导体装置(Q3)的控制,其中所述第二电脉冲中的所述能量由所述电容器(C1)放电提供。
16.根据权利要求15所述的控制电路(1),其中所述可控半导体装置(Q3)从MOSFET、双极晶体管和J-FET中选择。
17.根据权利要求16所述的控制电路(1),其中电阻器(R6)与所述可控半导体(Q3)装置串联连接以限制源自所述可控半导体装置(Q3)的最高电流。
18.根据权利要求13所述的控制电路(1),其中所述控制电路(1)用于测量所述负载(2、3、4)的总阻抗,并且将此测量值与参考值比较以确定首先应用所述第一电脉冲(15)和所述第二电脉冲(16)中的哪一者。
19.根据权利要求13所述的控制电路(1),其中所述控制电路(1)用于提供所述第一电脉冲(15)以响应于正常运行中的所述总电流超过标称预设电流限制。
20.根据权利要求19所述的控制电路(1),其中所述控制电路(1)用于在所述第一电脉冲(15)结束后对正常运行中的所述电流进行测量,并且如果所述电流超过所述标称预设电流限制,则向所述负载(2、3、4)提供所述第二电脉冲(16)用以清除与所述故障负载串联连接的所述保险丝(5、6、7)。
21.根据权利要求20所述的控制电路(1),其中所述控制电路(1)用于在所述第一电脉冲(15)后的第二预设时间段内向所述负载(2、3、4)提供所述第二电脉冲(16),其中所述第二电脉冲(16)中的电流高于所述第一电脉冲(15)中的所述电流,并且其中所述第二时间段短于所述第一时间段。
22.根据权利要求13所述的控制电路(1),其中所述第一电脉冲(15)由向所述电力负载(2、3、4)提供电功率的所述可控功率分配器(8)提供。
23.根据权利要求13所述的控制电路(1),其中所述控制电路(1)用于通过驱动所述可控功率分配器(8)基本上以最大输出电流来提供所述第一电脉冲(15)。
24.根据权利要求13所述的控制电路(1),其中所述第一电脉冲(15)中的能量设置为足够高以使所述保险丝(5、6、7)具有最高保险丝清除能量,以将所述保险丝(5、6、7)清除,所述保险丝(5、6、7)连接至最高故障阻抗。
25.根据权利要求13所述的控制电路(1),其中所述第二电脉冲中的能量经布置为足够高以使所述保险丝(5、6、7)具有最高保险丝清除能量,以将所述保险丝(5、6、7)清除,所述保险丝(5、6、7)连接至最低故障阻抗。
26.根据权利要求13所述的控制电路(1),其中所述第一脉冲的长度为100-3000ms。
27.根据权利要求13所述的控制电路(1),其中所述第二脉冲的长度为30-150ms。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105449656A (zh) * 2016-01-05 2016-03-30 成都远东高科科技有限公司 数字式短波电台
CN107534384A (zh) * 2015-04-21 2018-01-02 西门子公司 在半桥中具有短路中断的变频器
CN111987689A (zh) * 2019-05-22 2020-11-24 上汽通用汽车有限公司 智能保险丝盒和用于对负载进行监控的方法

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6242004B2 (ja) * 2014-04-28 2017-12-06 ニチコン株式会社 スイッチング電源装置
DE102014105915A1 (de) 2014-04-28 2015-10-29 Phoenix Contact Gmbh & Co. Kg Energieversorgungsgerät
GB2569185A (en) * 2017-12-11 2019-06-12 Eaton Intelligent Power Ltd Fault clearing circuitry
DE102018124191A1 (de) * 2018-10-01 2020-04-02 Wago Verwaltungsgesellschaft Mbh Netzteil
DE102020203469A1 (de) 2020-03-18 2021-09-23 Thyssenkrupp Ag Verfahren zum Betreiben eines Lithium-Akkumulators an einem auf Bleiakkumulatoren ausgelegtem Bordnetz in einem Unterseeboot

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3569819A (en) * 1969-01-16 1971-03-09 Gen Electric Recovery system for short circuits through switching devices in power circuits
DE3127460A1 (de) * 1981-07-11 1983-02-10 Industrie Automation Halbleitergerätebau GmbH & Co, 7801 March Schaltung fuer wechselrichter fuer notstromanlagen
DE3517556A1 (de) * 1985-05-15 1986-11-20 Klein Kg Elektro Geraete G Statischer wechselrichter
US4674021A (en) * 1985-05-29 1987-06-16 Anton Piller Gmbh & Co. Kg Static inverter with an overcurrent circuit upon a short circuit
JPH08217417A (ja) * 1995-02-16 1996-08-27 Meidensha Corp オゾン発生装置の保護装置
CN1917318A (zh) * 2005-07-06 2007-02-21 弗尼克斯-康泰克有限及两合公司 为受保护装置保护的低压负载供电的方法和电子电源设备
CN1972066A (zh) * 2005-11-23 2007-05-30 明基电通股份有限公司 充电保护电路
CN101443977A (zh) * 2006-05-03 2009-05-27 Bps有限公司 电源系统和方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8059005B2 (en) * 2004-09-10 2011-11-15 Cooper Technologies Company Circuit protector monitoring assembly kit and method
EP2068414A1 (en) * 2007-12-07 2009-06-10 Bombardier Transportation GmbH Over-current protection, in particular for protecting a device for generating a digital electric signal
DE102008056581A1 (de) * 2008-11-10 2010-05-12 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung zur Speisung eines Abnehmernetzes mit der elektrischen Leistung eines Versorgungsnetzes
TWI429160B (zh) * 2010-12-24 2014-03-01 Hanergy Technologies Inc 保護電路及其保護方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3569819A (en) * 1969-01-16 1971-03-09 Gen Electric Recovery system for short circuits through switching devices in power circuits
DE3127460A1 (de) * 1981-07-11 1983-02-10 Industrie Automation Halbleitergerätebau GmbH & Co, 7801 March Schaltung fuer wechselrichter fuer notstromanlagen
DE3517556A1 (de) * 1985-05-15 1986-11-20 Klein Kg Elektro Geraete G Statischer wechselrichter
US4674021A (en) * 1985-05-29 1987-06-16 Anton Piller Gmbh & Co. Kg Static inverter with an overcurrent circuit upon a short circuit
JPH08217417A (ja) * 1995-02-16 1996-08-27 Meidensha Corp オゾン発生装置の保護装置
CN1917318A (zh) * 2005-07-06 2007-02-21 弗尼克斯-康泰克有限及两合公司 为受保护装置保护的低压负载供电的方法和电子电源设备
CN1972066A (zh) * 2005-11-23 2007-05-30 明基电通股份有限公司 充电保护电路
CN101443977A (zh) * 2006-05-03 2009-05-27 Bps有限公司 电源系统和方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107534384A (zh) * 2015-04-21 2018-01-02 西门子公司 在半桥中具有短路中断的变频器
CN105449656A (zh) * 2016-01-05 2016-03-30 成都远东高科科技有限公司 数字式短波电台
CN111987689A (zh) * 2019-05-22 2020-11-24 上汽通用汽车有限公司 智能保险丝盒和用于对负载进行监控的方法

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