CN109245185B - 用于配电系统的配电开关 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种配电开关，包括：设置在电源和电气负载之间的微机电系统(MEMS)继电器开关矩阵；以及控制器模块，所述控制器模块配置成在导通状态和非导通状态之间操作所述MEMS继电器开关，其中，所述导通状态将电力从所述电源导通到所述电气负载，所述非导通状态阻止从所述电源到所述电气负载的电力导通。

Description

用于配电系统的配电开关
技术领域
本公开主要涉及包括配电开关的配电系统以及配电系统的操作方法。
背景技术
电路可被配置成具有用于控制电操作的开关，所述电操作例如启用或禁用电力负载。例如，开关可以是可控制的以在第一操作模式和第二操作模式之间切换，在第一操作模式中，开关“闭合”以意图将电流从开关输入传输到开关输出，在第二操作模式中，开关“断开”以意图防止电流在开关输入与开关输出之间传输。
电力系统，例如飞机配电系统中常见的，采用例如发电机等发电系统或电源来生成电力，来对例如飞机的系统和子系统中的电气负载供电。当电力通过电气母排线且布线以将电力从电源递送到电气负载时，遍及电力系统分散的配电节点确保递送到电气负载的电力满足针对负载设计的电力标准。配电节点可例如进一步提供切换操作以选择性启用或停用电力到特定电气负载的传递，这取决于例如可用配电供应、电气负载功能性的关键性，或例如起飞、巡航或地面操作的飞行器操作模式。
发明内容
在一方面，本公开涉及一种配电开关，包括：设置在经调节电源和电气负载之间的微机电系统(MEMS)继电器开关；以及控制器模块，所述控制器模块配置成在导通状态和非导通状态之间操作所述MEMS继电器开关。
在另一方面，本公开涉及一种配电系统，包括：一组经调节电源；一组电气负载；设置在所述一组经调节电源和所述一组电气负载之间的一组微机电系统(MEMS)继电器开关；以及控制器模块，所述控制器模块配置成在导通状态和非导通状态之间操作所述MEMS继电器开关。
在又一方面，本公开涉及一种用于操作配电系统的方法，包括：在控制器模块中确定微机电系统(MEMS)继电器开关的期望开关状态；由所述控制器模块接收代表经调节电源的经调节电力特性；以及当所接收的经调节电力特性满足电力特性阈值时，根据所述期望开关状态由所述控制器模块可控地操作所述MEMS继电器开关。所述电力特性阈值被选择为降低所述MEMS继电器开关上的电应力。
本申请技术方案1涉及一种配电开关，包括：设置在经调节电源和电气负载之间的微机电系统(MEMS)继电器开关；以及控制器模块，所述控制器模块配置成在导通状态和非导通状态之间操作所述MEMS继电器开关。
技术方案2涉及根据技术方案1所述的配电开关，其中，所述经调节电源包括未经调节电源(unregulated power source)和电源调节器(power regulator)，其中，所述电源调节器提供经调节电源(regulated power source)。
技术方案3涉及根据技术方案2所述的配电开关，其中，所述未经调节电源是可变电源。
技术方案4涉及根据技术方案3所述的配电开关，其中，所述未经调节电源是太阳能系统。
技术方案5涉及根据技术方案1所述的配电开关，其中，所述经调节电源是至少一个纯正弦波交流(AC)源。
技术方案6涉及根据技术方案1所述的配电开关，其中，所述经调节电源是一组电源。
技术方案7涉及根据技术方案6所述的配电开关，其中，所述一组电源包括至少一个经调节电源和与电源调节器连接的至少一个可变电源。
技术方案8涉及一种配电系统，包括：一组经调节电源；一组电气负载；设置在所述一组经调节电源和所述一组电气负载之间的一组微机电系统(MEMS)继电器开关；以及控制器模块，所述控制器模块配置成在导通状态和非导通状态之间操作所述MEMS继电器开关。
技术方案9涉及根据技术方案8所述的配电系统，其中，所述经调节电源包括未经调节电源和电源调节器，其中，所述电源调节器提供经调节电源。
技术方案10涉及根据技术方案9所述的配电系统，其中，所述未经调节电源是可变电源。
技术方案11涉及根据技术方案10所述的配电系统，其中，所述未经调节电源是太阳能系统。
技术方案12涉及根据技术方案8所述的配电系统，其中，所述经调节电源是至少一个纯正弦波交流(AC)源。
技术方案13涉及根据技术方案8所述的配电系统，其中，所述经调节电源是一组电源。
技术方案14涉及根据技术方案13所述的配电系统，其中，所述一组电源包括至少一个经调节电源和与电源调节器连接的至少一个可变电源。
技术方案15涉及根据技术方案8所述的配电系统，还包括传输线矩阵，所述传输线矩阵将所述一组经调节电源和所述一组MEMS继电器开关导电连接。
技术方案16涉及根据技术方案15所述的配电系统，其中，所述一组经调节电源至少包括供应两相AC电的电源。
技术方案17涉及一种用于操作配电系统的方法，包括：在控制器模块中确定对于微机电系统(MEMS)继电器开关的期望开关状态；由所述控制器模块接收代表经调节电源的经调节电力特性；以及当所接收的经调节电力特性满足电力特性阈值时，根据所述期望开关状态由所述控制器模块可控地操作所述MEMS继电器开关；其中，所述电力特性阈值被选择为降低所述MEMS继电器开关上的电应力。
技术方案18涉及根据技术方案17所述的方法，其中，所述经调节电力特性是电流值。
技术方案19涉及根据技术方案18所述的方法，其中，所述电力特性阈值指示所述经调节电源的电流的过零。
技术方案20涉及根据技术方案19所述的方法，其中，可控地操作所述MEMS继电器开关包括预计所述经调节电源的电流的过零，且基于预计所述电流的过零可控地操作所述MEMS继电器开关。
附图说明
在附图中：
图1是根据本文中所描述的各方面的飞行器和飞行器的配电系统的自顶向下示意图。
图2是根据本文中所描述的各方面的图1的配电系统的和可控开关元件的示意图。
图3是根据本文中所描述的各方面的图2的可控开关元件的示意图。
图4是演示根据本文中所描述的各方面的操作配电系统的方法的实例流程图。
具体实施方式
如本文所使用的，可控开关元件或“开关”是一种电气装置，其可以是可控制的以在第一操作模式和第二操作模式之间切换，在第一操作模式中，开关“闭合”或“导通”以意图将电流从开关输入传输到开关输出，在第二操作模式中，开关“断开”或“截止”以意图防止电流在开关输入和开关输出之间传输。在非限制性示例中，诸如由可控开关元件启用或禁用的连接的连接或断开可以被选择性地配置成提供、启用、禁用对应元件之间的电连接等。
本公开的各方面可以在具有开关的任何电路环境中实施。可包括本公开的各方面的电路环境的一个非限制性实例可包括飞行器电源系统架构，其使得从涡轮发动机优选是燃气涡轮发动机的至少一个转轴产生电功率，并将电功率通过至少一个固态开关(例如，固态功率控制器(SSPC)开关器件)传递到一组电气负载。
可控开关元件或开关的一个非限制性实例可包括微机电系统(MEMS)继电器开关。如本文中所使用，MEMS继电器开关可通过一组物理维度定义，包括但不限于微米级的触头。另外，MEMS继电器开关可包括能够在截止状态维持(例如，阻止或“保持截止”)高压(例如，在几百伏的数量级上)在导通状态维持高电流密度(例如100-200毫安)的材料。MEMS继电器开关的非限制性方面还可包括或合并电子器件(例如，集成电子器件)以允许在开关事件(例如导通到截止或者截止到导通开关操作)期间暂时性或片刻的开关能量绕过开关，以允许、启用或提供MEMS继电器开关无电击穿地改变状态。MEMS继电器开关、及构造、配置或其形成的非限制性实例可在美国专利8,354,899,US 8,826,529,US 8,638,093,US 7,332,835,US 7,643,256,US 8,144,445,US 7,554,222,US 8,358,488,US 7,928,333,US 8,054,589,US 8,570,713,US 8,537,507和美国专利公开US 2013/0025934中找到，这些专利的全文被并入本文中。
另外，虽然可以在此使用诸如“电压”、“电流”和“功率”等术语，但是对于本领域技术人员来说显而易见的是，这些术语在描述电路方面或者电路操作时是可互换的。同样如本文所使用的，虽然传感器可以被描述为“感测”或“测量”对应值，但是感测或测量可以包括确定指示对应值或与对应值相关的值，而不是直接感测或测量值本身。感测或测量的值可以另外提供给附加部件。例如，所述值可以被提供给控制器模块或处理器，并且控制器模块或处理器可以对该值执行处理以确定表示所述值的代表值或电特性。
如本文所使用的，“系统”或“控制器模块”可以包括至少一个处理器和存储器。存储器的非限制性实例可包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪存存储器或例如光盘、DVD、CD-ROM等的一种或多种不同类型的便携式电子存储器，或这些类型的存储器的任何合适组合。处理器可被配置以运行任何合适的程序或可执行指令，其被设计成进行各种方法、功能性、处理任务、计算等等，以实现或达成技术操作或本文中所描述的操作。
虽然将描述“一组”各种元件，但应了解，“一组”可包括任何数目的相应元件，包括仅一个元件。除非另外指明，否则连接参考(例如，附接、连接(coupled/connected)和接合)应在广义上来解释，且可包括一系列元件之间的中间构件以及元件之间的相对移动。因而，连接参考不一定推断两个元件直接连接且彼此成固定关系。示例性附图仅仅是出于说明的目的，且附图中反映的尺寸、位置、顺序和相对大小可变化。
如图1中所说明，飞行器10可包括配电系统，展示了飞行器10具有至少一个燃气涡轮发动机，其展示为左发动机系统12和右发动机系统14。或者，电力系统可具有更少或额外的发动机系统。左发动机系统12和右发动机系统14可基本上相同，且可进一步包括至少一个电源，例如电机或发电机18。还展示飞机进一步具有一组耗电部件或电气负载20，例如，致动器负载、飞行关键负载(,flight critical loads)和非飞行关键负载(non-flightcritical loads)。电气负载20通过配电系统而与发电机18中的至少一个电耦合，所述配电系统包括例如输电线22或母排线以及配电节点16。应了解，图1所示出的本发明的各方面仅是配电系统的一个非限制性实例，且本发明涵盖除了所示出之外的本发明的许多其它可能的方面和配置。此外，图1中所描绘的各种部件的数目和布局同样是与本发明相关联的各方面的非限制性实例。
在飞机10中，操作中的左发动机系统12和右发动机系统14提供机械能，通常可通过转轴提取所述机械能从而为发电机18提供驱动力。发电机18继而生成电力，例如AC或DC电力，且向输电线22提供生成的电力，所述输电线22将电力递送到遍及飞机10安置的配电节点16。配电节点16通过输电线22接收AC或DC电力，且可按需要提供切换、电力转换或配电管理功能以便向电气负载20提供用于负载操作所要的电力。
实例配电管理功能可包括但不限于：取决于例如可用配电供应、电力负载20功能性的关键性、电气系统或负载的健康状态或例如起飞、巡航或地面操作等飞机操作模式来选择性地启用或禁用到特定电气负载20的电力递送。可包括额外管理功能。此外，可包括用于对电气负载20供电的额外电源，例如应急电源、冲压空气涡轮系统、起动机/发电机或电池组，且它们可代替电源。应了解，虽然本发明的各方面示出于飞机环境中，但是本发明不限于此且一般应用到非飞机应用，例如其它移动应用和非移动工业、商业和住宅应用中的电力系统。
参照图2解释配电系统30的操作。配电系统30类似于图1的配电系统或配电节点16。配电系统30可连接至电源，包括但不限于发电机18。在非限制性的图示实例中，配电系统30可与一组电源连接，包括但不限于第一电源32、第二电源34和第三电源36。在本公开的一个非限制性方面，一组电源32、34、36可包括三相交流(AC)配电系统30中的相应各相(A、B和C)。尽管通过三个电源32、34、36显示了三相，但可包括任何数目的相或电源(例如，包括直流(DC)电或中性相线)。另外，在本公开的非限制性方面可包括非发电机电源，包括但不限于辅助电源、太阳能系统、电池、电容器、另一可再生或可替代电源等等。在又一实例中，电源可包括动态或可变电源，其中，由电源供应的电力在一段时间上可随操作条件变化等等。
每个相应的电源32、34、36可与电源调节器连接，电源调节器显示为具有第一电力输出44的第一电源调节器(“Reg.A”)38，具有第二电力输出46的第二电源调节器(“Reg.B”)40和具有第三电力输出48的第三电源调节器(Reg.C)42。每个相应的电源调节器38、40、42可被选择、配置或启用以可操作地将由电源32、34、36生成的电力调节到相应的经调节电力输出44、46、48。如本文中所使用，“调节”电源可包括将可变电源变换成非可变电力输出，包括但不限于纯正弦波交流(例如115伏AC，400Hz)、永磁电机、绕线式电机等等。电源32、34、36的非限制性方面可包括附加电源，例如但不限于DC电源、AC或DC电力总线、一组3相AC电源等等。
本公开的非限制性方面可包括，其中，电源调节器38、40、42的至少一个子集可包括有源调节器。如本文中所使用，“有源”电源调节器可包括具有开关模式类型的变换器的电源调节器，其被启用或被配置成提供可调节的占空比或频率改变中的至少一个以调节电源调节器的输出。
一组经调节电源输出44、46、48可提供至一组传输线，这组传输线显示为传输线矩阵50，启用或允许经调节电源输出44、46、48的至少一个子集与一组电气负载20连接。在一个非限制性方面，一组电气负载20可包括一组电动机，这组电动机显示为第一电动机(“电动机1”)52、第二电动机(“电动机2”)54和第三电动机(“电动机3”)56。每个相应的电气负载20可通过相应的可控开关元件选择性与传输线矩阵50连接，显示为选择性连接第一电动机52与传输线矩阵50的第一可控开关元件58，选择性连接第二电动机54与传输线矩阵50的第二可控开关元件60和选择性连接第三电动机56与传输线矩阵50的第三可控开关元件62。可控开关元件58、60、62的至少一个子集还可包括一组MEMS继电器70，MEMS继电器70将各个电源32、34、36或各个经调节电源输出44、46、48的至少一个子集与电气负载20选择性连接。
一组可控开关元件58、60、62，一组MEMS继电器70或其组合可与具有处理器82和存储器84的控制器模块80通信连接。以此意义上，控制器模块80或处理器82可以被配置成操作或执行用于可控地切换至少一个MEMS继电器70、至少一个可控开关元件58、60、62或其组合的一组指令，以选择性启用或禁用(例如，激励或去激励)将电源从一组经调节电源输出44、46、48的至少一个供应到一组电气负载20的至少一个。控制器模块80还可确定、产生、生成、提供输出信号，包括但不限于如本文中描述的开关控制器模块输出信号或通信信号。从另一种意义上说，至少一个MEMS继电器70，至少一个可控开关元件58、60、62或其组合可响应于从控制器模块80或处理器82接收的控制信号操作。
尽管没有图示控制器模块80与一组电源调节器38、40、42通信连接，但本公开的非限制性方面可包括，其中，控制器模块80与电源调节器38、40、42的至少一个子集通信连接。在此意义上，电源调节器38、40、42的子集例如可响应于由控制器模块80或处理器82提供的控制信号操作，或者可将经调节电源输出数据或信息提供至控制器模块80或处理器82。在一个非限制性方面，电源调节器38、40、42的子集可将电流值、电压值、过零时间值等等提供至控制器模块80。在本公开的又一非限制性方面，电源调节器38、40、42的子集可响应于提供至可控开关元件58、60、62的控制信号操作，可控开关元件58、60、62可响应于提供至电源调节器38、40、42的子集的控制信号操作，或其组合。
尽管图示为控制器模块80是单独的并与配电系统30分开，但本公开的各方面可包括，其中，例如，控制器模块80包括在配电系统30或其部件中。
在配电系统30的操作期间，控制器模块80或处理器82可通过通信控制信号启用或操作一组可控开关元件58、60、62，一组MEMS继电器70或其组合的开关功能。在电气负载是电动机52、54、56或另一负载20使用多个电源或电源相操作的实例中，控制器模块80或处理器82可启用或操作一组可控开关元件58、60、62，一组MEMS继电器70或其组合的开关功能，以根据需要提供相应的经调节电源输出44、46、48的定时供应，以用于适当的电动机52、54、56操作。例如，在电动机52、54、56起动程序的一个非限制性实例中，在期望的波形中(例如，在电源输出相的正半波中)一组可控开关元件58、60、62，一组MEMS继电器70或其组合的开关操作可以可操作地提供相应的相电源输出44、46、48以使电动机52、54、56朝同步操作步进。在另一非限制性实例中，控制器模块80通过接收来自相应的电源调节器38、40、42的与感测的值或测量的值有关的通信，还可确保波形的时序方面，或者另一基于时序的电力特性。
在配电系统30的一个非限制性实例中，一组DC电源或DC电源总线可通过传输线矩阵50经由一组可控开关元件58、60、62，一组MEMS继电器70或其组合将电力供应至一组各个电动机驱动器。
图3图示MEMS继电器70的附加的非限制性特性。如所示的，MEMS继电器70可包括设置成电并联在电源32、34、36和电气负载20之间的一组或一个阵列72的各个MEMS继电器开关74。在图示的实例中，三个MEMS继电器开关74显示为并联，但可包括任何数目的MEMS继电器开关74。MEMS继电器开关74的阵列72可由MEMS驱动器76可控地操作，MEMS驱动器76配置成响应于控制信号控制开关74的机电操作。在一个非限制性实例中，尽管个别的MEMS继电器开关能够、可以被配置成或可以被启用以在闭合时传送100-200毫安的电流，但MEMS继电器开关74的阵列72在闭合时可共同传送10到20安的电流。本公开的非限制性方面可包括，其中，MEMS继电器开关74的阵列72响应于共同的控制信号操作(例如，其不是可独立操作的)。
MEMS继电器70还可包括谐振电压限制电路78，其允许或启用对MEMS继电器70的附加的可选控制和保护能力。例如，谐振电压限制电路78可包括与MEMS继电器开关74的阵列72电并联的第一固态开关90(其显示为晶体管Q1)和第二固态开关92(其显示为晶体管Q2)。谐振电压限制电路78的非限制性方面还可包括与第二固态开关92串联的电感98和电容100，以及设置在电容100两端的充电电路96。
谐振电压限制电路78的另外的非限制性方面可包括与控制器模块80通信连接的控制电路94。控制电路94可与MEMS驱动器76、第一固态开关90和第二固态开关92通信连接。控制电路94还可与电流传感器108通信连接，电流传感器108定位在MEMS继电器开关74的阵列72和第一固态开关90的并联布置的下游，但在第二固态开关92的并联电流路径之外。在这种布置中，控制电路94可从电流传感器108可操作地或有效地接收测量的或感测的电流值信号110，从控制器模块80接收控制信号。此外，控制电路94可操作地或有效地生成第一控制信号106并将其提供至MEMS驱动器76，生成第二控制信号104并将其提供至第一固态开关90，生成第三控制信号102并将其提供至第二固态开关92。
响应于从控制器模块80接收的控制信号和测量的或感测的电流值信号110，控制电路94可操作(通过第一控制信号106和MEMS驱动器76)MEMS继电器开关74的阵列，以将电力从电源32、34、36供应至电气负载20，或者替代性地或者另外，通过第一固态开关90(通过第二控制信号104和电流路径120)或第二固态开关92(通过第三控制信号102和电流路径130)的至少一个重新传送电流供应。
在一个非限制性实例中，第二控制信号104可在MEMS继电器开关74的阵列被闭合之前，通过Q1启用电流路径120。在此意义上，负载电流将流过电流路径120。接着，第三控制信号102可以通过Q2启用电流路径130，使得电流会穿过电感98，并有效地降低通过Q1的电流。当通过电流路径120的电流为零或接近零时(如由电流传感器108测量的)，MEMS继电器开关74的阵列可被闭合，如通过第一控制信号106指示和定时的。同样，在另一非限制性实例中，第二控制信号104可以在MEMS继电器开关74的阵列被打开之前通过Q1启用电流路径120。接着，第三控制信号102可以通过Q2和电感98启用电流路径130，使得电流路径130会有效地降低通过MEMS继电器开关74的阵列的电流。当MEMS电流(由如电流传感器108测量的)为零或接近零时，MEMS继电器开关74的阵列可被打开。如本文中所使用，“经调节”电源或“经调节”输出可包括通过控制电路94、谐振电压限制电路78等等执行或启用的调节。
通过使用MEMS继电器开关的选择性开关操作，配电系统可以选择性开关操作的任何排列，使用从一组电源到一组电气负载的功率分配。例如，在一个非限制性方面，所有电源可以选择性连接至所有负载。在另一非限制性方面，源的子集例如基于选择性时序模式或指令集的执行可被选择性连接至负载的子集。本发明涵盖除了上图中所示出的方面和配置之外的许多其它可能的方面和配置。例如，还可使用在美国专利8,358,488中描述的HALT技术的简化形式实施基于MEMS的器件。另外，可重新布置各种部件的设计和放置，使得能够实现多个不同的在线配置(in-line configurations)。
图4是示出了用于操作配电系统30的方法的实例流程图。方法300在210处开始，在控制器模块80、94中确定对于MEMS继电器开关74的阵列的期望开关状态。接着，方法200包括在220处，由控制器模块80、94接收代表经调节电源的经调节电力特性。在一个非限制性实例中，电力特性可包括电流值，例如由电流传感器108感测的电流值，或者由一组电源32、34、36或一组电源调节器38、40、42中的至少一个提供至控制器模块80的值。方法200在230处继续，确定所接收的经调节电力特性是否满足电力特性阈值。方法200接着在240处继续，当所接收的经调节电力特性满足电力特性阈值时，根据期望的开关状态由控制器模块80、94可控地操作MEMS继电器开关74的阵列。在本公开的一个非限制性方面，电力特性阈值可包括电源32、34、36的过零电流或接近过零电流或电流值，如由控制器模块80、94感测或预计的。在此意义上，开关操作的操作时序可与过零(或与其邻近)对应，以减小MEMS继电器开关74的阵列上的电应力(electrical stress)。如本文中所使用，MEMS继电器开关74的阵列上的“电应力”可包括但不局限于浪涌电流、故障电流、破坏电流等等，或者由于MEMS继电器开关74的阵列的接通或关断带来的任何其它临时的电事件。
所描述的顺序仅用于说明的目的，并不意味着以任何方式限制方法300，因为应该理解的是，所述方法的各部分可以以不同的逻辑顺序进行，可以包括额外的或插入的部分，或所述方法的所述部分可以被分成多个部分，或者所述方法的所述部分可以被省略而不偏离所描述的方法。
本文中公开的各方面提供用于将电力选择性供应至一组电气负载的方法和配电系统。技术效果是上面描述的各方面响应于感测的值或测量的值，或者响应于指令集的执行，使得能供应电功率。可以在上面描述的各方面实现的一个优点是上面描述的各方面提供在实施配电系统时使用MEMS继电器开关。MEMS继电器开关实现了相比使用常规的接触器或固态开关的常规配电系统更低的质量、体积和能量耗散。例如，与固态开关或常规的开关配置相比，由于较低功率耗散，基于MEMS的开关可利用被动式冷却。在本公开的另一非限制性方面，与固态开关相比，MEMS继电器开关可固有地双向导通电流。作为又一优势，MEMS继电器开关由于较低的质量提供对扰动效应的优异的免疫。
还通过使用经调节电源，例如通过一组电源调节器或者通过谐振电压限制电路，可在配电系统中包括可变电源。包括电源调节器的另一非限制性优点是启用或允许零电流开关操作的能力，消除了切断大故障电流的障碍。
上述的各方面的又一非限制性优点包括基于MEMS的器件的小物理体积和占用面积。由于不需要辅助电子器件管理高电流，基于MEMS的器件还使得能有小体积和占用面积，这使其在实施本文中描述的开关矩阵时是有益的。在又一优点中，MEMS继电器开关的阵列可在开关的子集故障的情况下提供冗余。
上述的各方面的又一非限制性优点是由于矩阵和开关配置，对于配电系统在动态地允许或启用电气负载或供电平衡时使得有更大的灵活性。
在未描述的范围内，各个方面的不同特征和结构可以根据需要彼此组合使用。无法在所有方面说明这一特征并不意味着将其解释为不可能，而是为了简洁描述而完成。因此，不同方面的各种特征可以根据需要混合和匹配以形成新的方面，不管新方面是否被明确描述。本发明涵盖本文所描述的特征的所有组合或排列。
本书面描述使用实例来公开包括最佳模式的本发明，并且还使所属领域的技术人员能够实践本发明的各方面，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何所并入的方法。本发明的可专利范围由权利要求书所限定，且可包括所属领域的技术人员想到的其它实例。如果这些其它示例具有不与权利要求的字面语言不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质区别的等同结构元件，则这些其它示例意图在权利要求的范围内。

Claims (15)

1.一种配电开关，包括：
控制器模块，其通信联接到具有电源调节器的电源，且布置成从所述电源调节器接收所述电源的输出电流过零的指示，并且响应于所述指示而提供第一控制信号；以及
微机电系统继电器，其包括由微机电系统驱动器可控地操作的微机电系统开关，所述微机电系统开关设置在所述电源和电气负载之间，所述微机电系统继电器进一步包括谐振电压限制电路，所述谐振电压限制电路包括控制电路，所述控制电路与所述控制器模块信号通信，并且响应于所述第一控制信号而将第二控制信号提供给所述微机电系统驱动器，以在导通状态和非导通状态之间操作所述微机电系统开关，所述谐振电压限制电路进一步包括与所述微机电系统开关电并联的第一固态开关和第二固态开关，以及与所述第二固态开关串联的电感和电容，以及设置在所述电容两端的充电电路。
2.根据权利要求1所述的配电开关，其中，所述电源是可变电源。
3.根据权利要求1所述的配电开关，其中，所述电源是一组电源。
4.根据权利要求1所述的配电开关，其中，所述控制电路被配置为从设置在所述微机电系统开关下游的电流传感器接收指示电流的第三信号，并且其中所述控制电路进一步被配置为响应于来自所述控制器模块的所述第一控制信号和来自所述电流传感器的所述第三信号中的至少一个而提供所述第二控制信号。
5.根据权利要求4所述的配电开关，其中，所述谐振电压限制电路进一步响应于来自所述控制器模块的所述第一控制信号和来自所述电流传感器的所述第三信号中的所述至少一个，而选择性地向所述第一固态开关提供第四控制信号，并向所述第二固态开关提供第五控制信号。
6.根据权利要求5所述的配电开关，其中，所述控制电路被配置为基于所述第二控制信号而使电流转向通过所述第一固态开关或基于所述第五控制信号而使电流转向通过所述第二固态开关。
7.一种配电系统，包括：
一组经调节电源；
一组电气负载；
控制器模块，其通信联接到所述一组经调节电源，并且被布置为从所述一组经调节电源的调节器接收所述一组经调节电源的输出电流过零的指示，并且响应于所述指示，而提供第一控制信号；以及
一组微机电系统继电器，其设置在所述一组经调节电源和所述一组电气负载之间，各个继电器包括由微机电系统驱动器可控地操作的相应微机电系统开关，各个微机电系统继电器进一步包括谐振电压限制电路，所述谐振电压限制电路包括控制电路，所述控制电路与所述控制器模块信号通信，并且响应于所述第一控制信号而将第二控制信号提供给所述微机电系统驱动器，以在导通状态和非导通状态之间操作所述微机电系统开关，所述谐振电压限制电路进一步包括与所述微机电系统开关电并联的第一固态开关和第二固态开关，以及与所述第二固态开关串联的电感和电容，以及设置在所述电容两端的充电电路。
8.根据权利要求7所述的配电系统，其中，所述一组经调节电源包括未经调节电源和电源调节器，其中，所述电源调节器提供经调节电源。
9.根据权利要求8所述的配电系统，其中，所述未经调节电源是可变电源。
10.根据权利要求9所述的配电系统，其中，所述未经调节电源是太阳能系统。
11.根据权利要求7所述的配电系统，其中，所述一组经调节电源包括至少一个纯正弦波交流源。
12.根据权利要求7所述的配电系统，其中，所述一组经调节电源包括至少一个经调节电源和与电源调节器连接的至少一个可变电源。
13.根据权利要求7所述的配电系统，还包括传输线矩阵，所述传输线矩阵将所述一组经调节电源和所述一组微机电系统继电器开关导电连接。
14.根据权利要求13所述的配电系统，其中，所述一组经调节电源至少包括供应两相交流电的电源。
15.一种用于操作配电系统的方法，包括：
在控制器模块中确定对于微机电系统继电器的期望开关状态，所述微机电系统继电器包括由微机电系统驱动器可控地操作的微机电系统开关，所述微机电系统开关设置在经调节电源和电气负载之间，所述微机电系统继电器包括谐振电压限制电路，所述谐振电压限制电路包括控制电路，所述控制电路与所述控制器模块信号通信，所述谐振电压限制电路进一步包括与所述微机电系统开关电并联的第一固态开关和第二固态开关，以及与所述第二固态开关串联的电感和电容，以及设置在所述电容两端的充电电路；
通过所述控制器模块从所述经调节电源的调节器获得所述经调节电源的电流过零的指示；
通过所述控制器模块向所述谐振电压限制电路的控制电路提供第一控制信号，所述控制电路响应于所述第一控制信号；以及
通过所述控制电路向所述微机电系统驱动器提供第二控制信号，以在导通状态和非导通状态之间操作所述微机电系统开关；
其中，可控地操作所述微机电系统开关包括预计所述经调节电源的电流的过零，且基于所述电流的预计的过零可控地操作所述微机电系统开关。
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