CN109690714A - 保护开关器 - Google Patents

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Abstract

低压保护开关器(1)具有外部导体段(2)和中性导体段(5)，其中，在外部导体段(2)中设置有机械式旁路开关(8)，低压保护开关器(1)的第一半导体电路装置(11)并联于旁路开关(8)，在外部导体段(2)中设置有电流测量装置(12)，该电流测量装置与低压保护开关器(1)的电子控制单元(13)连接，电子控制单元(13)构成为用于在通过电流测量装置(12)检测到可预定的过电流、尤其是短路电流时操控旁路开关(8)和第一半导体电路装置(11)，在所述低压保护开关器中建议，所述缓冲器具有电容器以及在电路技术上与电容器并联设置的电阻。

Description

保护开关器
技术领域
本发明涉及一种按照权利要求1前序部分所述的低压保护开关器。
背景技术
由本申请人的WO2015/028634A1已知一种相应的保护开关器。在用于断开短路并且按照WO2015/028634A1具有一个整流桥和两个IGBT的半导体电路装置上还连接有缓冲器、即衰减器。缓冲器用于保护IGBT并且由电阻和与该电阻串联连接的电容器构成，其中，电阻被二极管桥接。
已得到证明的是，缓冲器的二极管在切断短路的情况下明显增大对IGBT的压力。这基于在此均涉及双极装置的情况。IGBT以及二极管因此必须这样选择或者说确定尺寸，使得它们符合在短路时高的要求。这导致增大相应部件的结构尺寸，以及由于路径的延长也导致回路电感和切断时间增大。
发明内容
因此，本发明的目的在于，给出开头所述类型的保护开关器，利用该保护开关器可以避免所提到的缺点，该保护开关器具有小的结构尺寸并且该保护开关器在长的时间上具有高的可靠性。
按照本发明，这通过权利要求1的特征实现。
由此可以简化低压保护开关器的构造。由此可以放弃具有很大结构尺寸的构件。在此已得到证明的是，通过放弃二极管可以延长IGBT的使用寿命或者说可以使用可承载能力较低的IGBT。由于在一个保护开关器的两次开关过程之间的长的、按照标准为三分钟的持续时间，没有负面效果由于放弃二极管而对低压保护开关器或半导体电路装置产生。通过放弃二极管，低压保护开关器变得更紧凑、成本更低并且更耐久。
从属权利要求涉及本发明的进一步有利的技术方案。
对此，明确地参照权利要求书的原文，从而权利要求书在此处通过援引加入到说明书中并且被认为是字面再现。
附图说明
参照附图更详细地描述本发明，在这些附图中仅仅示例性地示出优选的实施方式。其中：
图1示出一种按照现有技术的保护开关器的示意图；和
图2示出按照本发明的优选实施方式的低压保护开关器的一部分。
具体实施方式
图2示出一个低压保护开关器1，该低压保护开关器具有从低压保护开关器1的外部导体供给接头3至低压保护开关器1的外部导体负载接头4的至少一个外部导体段2和从低压保护开关器1的中性导体接头6至低压保护开关器1的中性导体负载接头7的中性导体段5，其中，在外部导体段2中串联地设置有机械式旁路开关8和第一机械式断路开关9，在中性导体段5中设置有第二机械式断路开关10，低压保护开关器1的半导体电路装置11并联于旁路开关8，在外部导体段2中设置有第一电流测量装置12、尤其是包括分流电阻的电流测量装置，该第一电流测量装置与保护开关器1的电子控制单元13连接，电子控制单元13构成为用于在通过电流测量装置12检测到可预定的过电流、尤其是短路电流时操控旁路开关8、第一机械式断路开关9、第二机械式断路开关10和半导体电路装置11，其中，在电路技术上与半导体电路装置11并联设置有缓冲器24，缓冲器24具有电容器35以及在电路技术上与电容器35并联设置的电阻36。
由此可以简化低压保护开关器1的构造。由此可以放弃具有很大结构尺寸的构件。在此得到证明的是，通过放弃二极管可以延长IGBT21的使用寿命，或者说可以使用可承载能力较低的IGBT21。由于在一个保护开关器1的两次开关过程之间的长的、按照标准为三分钟的持续时间，放弃二极管对低压保护开关器1或半导体电路装置11不产生消极效应。通过放弃二极管，低压保护开关器1变得更紧凑、成本更低并且更耐久。
本保护开关器1以及按照WO 2015/028634A1的保护开关器涉及低压保护开关器。如本身通常的那样，直至1000V交流电压的范围称为低压。本低压保护开关器1尤其是纯交流电压开关器。
图1示出按照现有技术的如在WO2015/028634A1中描述的保护开关器。该保护开关器也如本发明保护开关器1那样具有外部导体段2以及中性导体段5。外部导体段2从外部导体供给接头3至外部导体负载接头4延伸穿过保护开关器1。中性导体段5从中性导体接头6至中性导体负载接头7延伸穿过保护开关器1。所涉及的接头3、4、6、7分别优选构成为螺旋接线端子或者插塞接线端子，并且在保护开关器1中设置成可从外部接近的。
保护开关器1优选具有绝缘材料壳体。
在外部导体段2中设置有具有简单的触点中断的传统的机械式旁路开关8。优选地并且如所示的那样，在外部导体段2中还设置有第一机械式断路开关9，尤其是与旁路开关8串联。在中性导体段5中优选设置有第二机械式断路开关10。与旁路开关8并联有半导体电路装置11。
此外，与旁路开关8并联有过电压放电器19。
保护开关器1还具有电流测量装置12，该电流测量装置设置在外部导体段2中，并且该电流测量装置优选构成为包括分流器或者分流电阻。第一电流测量装置12优选设置成不仅与旁路开关8串联、而且与半导体电路装置11串联。
电流测量装置12与保护开关器1的电子控制单元13连接，该电子控制单元优选构成为包括微控制器或微处理器。电子控制单元13构成为用于操控旁路开关8和半导体电路装置11以及优选第一机械式断路开关9和第二机械式断路开关10，因而对其以可预定的方式进行操作或开关。为此，电子控制单元13与半导体电路装置11以及还与机械式开关的、因而旁路开关8的、第二机械式断路开关9的和第二机械式断路开关10的操作元件、尤其是电磁操作元件优选在电路技术上连接。从电子控制单元13出发的相应的连接未在图1和2中示出。在此，在切断时，在断开IGBT21之后，电压由于储存在网络中的能量将升高。升高的电压被过电压放电器19引导，该过电压放电器限制电流。当电流足够小时，第一和第二机械式断路开关9、10打开。
半导体电路装置11优选具有一个优选构成为全桥的整流电路20以及在本实施方式中的两个功率半导体21作为真正的开关元件或调节元件，所述功率半导体具体地构成为IGBT。在此，也可以设有一个更大的功率半导体21。
在图1中，除了真正的保护开关器1之外还示出了电气环境。在此，供给网络由AC网络电压源16、网络内阻17和网络电感18实现。此外，示出了电负载23以及短路形式的电气故障22。
在按照现有技术的如在图1中示出的开关器中规定，断开过程由旁路开关8和半导体电路装置11执行，并且第一和第二断路开关9、10仅用于在完成断开之后确保电流切断负载回路。
在如作为优选实施方式在图2中示出的本低压保护开关器1中规定，缓冲器24具有电容器35，在电路技术上与该电容器并联设置有电阻36。本低压保护开关器1的未作为按照图1的低压保护开关器的替代物或不同物描述的所有构件或者说组件对应于按照图1的低压保护开关器。
缓冲器24在此构成为没有二极管。如已经阐明的那样，已得到证明的是，在两个开关过程之间的时间如所期待地那样长时可以放弃二极管，而由此不会出现负面效应。而是得到证明的是，放弃二极管除了减小结构尺寸和降低成本之外还可以降低对IGBT21的压力。因此，通过放弃二极管可按令人惊奇的方式提高低压保护开关器1的电子技术的功率能力。
优选规定，电阻36构成为高欧姆的，其中，电阻36优选大于5千欧、尤其是10千欧。通过高欧姆的电阻36可以使电容器35放电。
在接通本低压保护开关器1时，在电压的过零点时，首先使第一机械式断路开关9以及紧接着使第二机械式断路开关10闭合。由此可以避免电容器35的接通电流或者可以至少使该接通电流保持很小。在电压的接着下一个过零点时接通半导体电路装置11，由此没有大的接通电流流过IGBT 21。在电压的接着下一个过零点时闭合旁路开关8。电子控制单元13相应地构成为用于以给出的顺序操作所涉及的部件。

Claims (5)

1.低压保护开关器(1)，其具有从低压保护开关器(1)的外部导体供给接头(3)至低压保护开关器(1)的外部导体负载接头(4)的至少一个外部导体段(2)和从低压保护开关器(1)的中性导体接头(6)至低压保护开关器(1)的中性导体负载接头(7)的中性导体段(5)，其中，在外部导体段(2)中设置有机械式旁路开关(8)，低压保护开关器(1)的半导体电路装置(11)并联于旁路开关(8)，在外部导体段(2)中设置有第一电流测量装置(12)、尤其是包括分流电阻的电流测量装置，该第一电流测量装置与保护开关器(1)的电子控制单元(13)连接，电子控制单元(13)构成为用于在通过电流测量装置(12)检测到可预定的过电流、尤其是短路电流时操控旁路开关(8)和半导体电路装置(11)，其中，在电路技术上与半导体电路装置(11)并联设置有缓冲器(24)，其特征在于，所述缓冲器(24)具有电容器(35)以及在电路技术上与电容器(35)并联设置的电阻(36)。
2.根据权利要求1所述的低压保护开关器(1)，其特征在于，所述电阻(36)构成为高欧姆的，所述电阻(36)优选大于5千欧、尤其是10千欧。
3.根据权利要求1所述的低压保护开关器(1)，其特征在于，所述缓冲器(24)构成为没有二极管。
4.根据权利要求1至3之一所述的低压保护开关器(1)，其特征在于，在所述外部导体段(2)中设置有第一机械式断路开关(9)、尤其是该第一机械式断路开关与旁路开关(8)串联，并且所述电子控制单元(13)优选构成为用于操作第一机械式断路开关(9)。
5.根据权利要求1至4之一所述的低压保护开关器(1)，其特征在于，在所述中性导体段(5)设置有第二机械式断路开关(10)，并且所述电子控制单元(13)优选构成为用于操作第二机械式断路开关(10)。
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