CN113966571B - 一种具有连接到共同的馈线上的至少两个消耗器的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有连接到共同的馈线(12)上并且能够选择性地关断的至少两个消耗器(14)的系统(10)，以及具有可外部激活的点火设备的至少一个断续开关元件(22)用于将消耗器(14)从馈电网安全断开的应用。

Description

一种具有连接到共同的馈线上的至少两个消耗器的系统
技术领域
本发明一般而言涉及尤其在直流电压网中的电消耗器的保护，并且具体涉及具有连接到共同的馈线上并且可选择性地关断的至少两个消耗器的系统，以及具有可外部激活的点火设备的至少一个断续开关元件用于将消耗器从馈电网安全断开的应用。
背景技术
在使用具有模块化构造的变流器时提出保护并行工作的变流器的任务。根据变流器拓扑，变流器能够是两点式变流器、多点式变流器或MMC变流器(Modular Multi LevelConverter，模块化多电平变换器)。
如今，在低压水平中将半导体熔断器用于保护。对于中压应用，DC半导体保险装置不可用。半导体熔断器是相对昂贵的，并且在中压范围内不可用。无法以命令的方式关断熔断器，使得不能实现基于电流测量值和/或电压测量值的选择性主动跳闸。此外，在熔断器的情况下，无法安全地实现在微秒范围内多个熔断器同时跳闸。
半导体熔断器必须根据额定电流、过载电流和短路电流来选择，这造成较高的差异。灵敏的和选择性的布局需要较高的工程耗费。如果配置在设计之后还可改变，则无法确保安全的布局。
在关键配置中可能需要的是，设有附加的中间回路电容器，以便确保选择性。
发明内容
本发明的目的在于，提出一种避免在上文中概述的缺点的用于保护并联的变流器的可能性。
根据本发明，所述目的借助于具有连接到共同的馈线上的至少两个消耗器的系统来实现。
所述系统包括连接到共同的馈线上的至少两个消耗器，尤其是变流器。由系统包括的每个消耗器借助于自身的并联支路连接到共同的馈线上。由系统包括的每个消耗器在朝向相应的消耗器引导的并联支路中与具有可外部激活的点火设备的至少一个断续开关元件相关联，其方式尤其为：所述点火设备接入并联支路的电流路径中。借助于至少一个断续开关元件，每个消耗器能够通过激活所述或每个相应的断续开关元件单独地选择性地关断，并且在运行时通过激活所述或每个相应的断续开关元件单独地选择性地关断。
由系统包括的每个消耗器在朝向相应的消耗器引导的并联支路中与至少一个电流测量装置相关联，其方式例如为：为此分流电阻器接入并联支路的电流路径中。能够借助于电流测量装置检测在运行时在并联支路中流动的电流，并且借助于电流测量装置检测在运行时在并联支路中流动的电流。在一个优选的实施方式中，电流测量装置也确定和设立用于，检测电流的方向。
根据在并联支路中流动的电流(电流强度，尤其是电流强度和电流方向)，能够操控在相应的并联支路中的至少一个断续开关元件的点火设备，并且在运行中操控在相应的并联支路中的断续开关元件的点火设备。
为了提高安全性，附加地也能够利用基于DC电压测量和基于di/dt测量的跳闸。可选地，各个跳闸标准或多个跳闸标准的组合的选择是可行的。
例如由于在并联支路中发生的短路操控至少一个断续开关元件的可能性，能够通过所检测的电流测量值与电流的方向识别一起用于至少一个断续开关元件的主动跳闸(以命令的方式跳闸)。用于被动跳闸的可能性，例如温度相关地由于过载的被动跳闸保持。至少一个断续开关元件的跳闸引起通向相应的消耗器的至少一个电流路径的断开。主动跳闸相应地引起以命令的方式关断包含短路的消耗器。当在并联支路中检测电流测量值时，以命令的方式关断相应的消耗器例如在过电流情形的情况下是可行的。通过这种或类似的主动跳闸仅在符合特定条件时才进行，实现选择性的主动跳闸。经由电流方向辨识将短路电流馈入到馈线中的消耗器，并且在该消耗器/变流器中的断续开关元件不跳闸。
上文提及类型的断续开关元件原则上是本身已知的。从DE 10 2016124 176 A1中已知一种专门确定用于在高电压下中断高电流的电断续开关元件。该电断续开关元件基于在壳体中具有烟火材料的可激活的点火设备(微型引爆器)，其设立为用于，承受在烟火触发(pyrotechnischen )期间产生的压力。从DE 10 2014 115 397 A1中已知一种类似的设备。该文献的内容在此完全并入在此递交的说明书中，也为了将该文献的特征接收到权利要求中，以限定在此递交的说明书所基于的发明。
本发明的有利的设计方案是从属权利要求的主题。在此，在权利要求内使用的回引表示所引用的权利要求的主题通过相应的从属权利要求的特征的其它构成方案。它们不应理解为放弃对从属权利要求的特征或特征组合实现独立的、实质性保护。此外，关于权利要求的解释以及在从属权利要求中的特征的更详细的具体化的情况下的描述假设：这种限制不存在于实体设备的分别上述权利要求以及一般性的实施方式中。因此，在说明书中对从属权利要求的方面的任何参考在没有特别指示的情况下也应被明确地理解为对可选的特征的描述。
对于在共同的馈线处并联的变流器的情况下在每个输出端处用作断续开关元件，出现较高的di/dt值，这是由于变流器的中间回路电容以及在并联的变流器之间的1μH至10μH的低电感的连接所造成的。优选地，为断续开关元件提供特定的优化。就此而言，例如，载流管以机械较软的材料构成。例如，将铝考虑作为材料。此外，例如，利用烟火材料提升对可激活的点火设备(微型引爆器)的充电，并且点火电压在50V至80V的范围内增大(引爆器的最大可行值)。由此，断开过程的开始已经能够在20μs到40μs的时间窗中实现。
附加地，能够在断续开关元件内引入烟火材料，所述断续开关元件用作为附加的跳闸机构。在触发可激活的点火设备的情况下，在此之后直接点燃内部的烟火材料并且引发第二次爆炸，这引起快速断开，进而引起高的反向电压，从而引起电流快速降低。
在系统的一个实施方式中，由系统包括的每个消耗器在朝向相应的消耗器引导的并行支路中与已经提到的电流测量装置和附加地与电压测量装置相关联。在此例如，对于电压测量，接地的分压器连接到并联支路的电流路径上，并且在分压器的中心抽头处的电位用作为在并联支路处施加的电压的量度。借助于电压测量装置能够检测在运行中存在于并联支路中的电压，并且检测在运行中存在于并联支路中的电压。替选地，也能够对整个中间回路电压进行电压检测。在相应的并联支路中的至少一个断续开关元件的点火设备能够根据在并联支路中流动的电流和根据在并联支路中存在的电压来操控，并且在运行中根据在并联支路中流动的电流和根据在并联支路中存在的电压来操控。通过除了由于电流测量产生的电流测量值以外考虑由于电压测量产生的电压测量值的可能性，为至少一个断续开关元件的选择性的主动跳闸添加其它参数。因此，例如在过电流情形的情况下或者在欠电压情形的情况下能够进行主动跳闸。通过这种或类似的主动跳闸仅在符合特定条件(短路电流的方向)时才发生，实现选择性的主动跳闸。
在该系统的另一实施方式中，在每个并联支路中设有具有可外部激活的点火设备的至少两个串联连接的断续开关元件，其中在同一并联支路中串联连接的断续开关元件可并行和同时操控。多个断续开关元件的串联连接，即例如两个断续开关元件的串联连接，允许在相应的并联支路中的更高的电压。串联连接的断续开关元件的点火设备(引爆器)可并行和同时操控，并且在主动跳闸的情况下被并行和同时操控。由于引爆器的低散射(几微秒)，串联连接是可行的，而不会经由串联连接获得较大的电压不对称。
在所述系统的一个特别有利的实施方式中，由系统包括的每个消耗器在相应的并联支路中在上游连接有由可操控的半导体开关元件、例如晶闸管和用作为电流吸收器的开关元件、例如电容器构成的串联电路。由半导体开关元件和用作为电流吸收器的开关元件构成的串联电路连接到并联支路的两个电流路径上，进而在并联电路中在消耗器的上游连接。可操控的半导体开关元件能够根据在并联支路中流动的电流来操控，并且在运行时根据在并联支路中流动的电流来操控。当半导体开关元件被操控时，该半导体开关元件变为导通，进而用作为电流吸收器的开关元件以导电的方式与并联支路的两个电流路径连接。因此，在并联支路中流动的电流至少部分地流到用作为电流吸收器的开关元件中。通过半导体开关元件能够根据在并联支路中流动的电流来操控并且这样被操控，操控例如在过电流情形的情况下发生，例如在短路的情况下发生。电流，即例如短路电流，因此至少部分地流到用作为电流吸收器的开关元件中。这减少了流过至少一个断续开关元件的电流。在并行操控至少一个断续开关元件的情况下(与半导体开关元件的操控并行地且同时地)，至少一个断续开关元件将经受过电流情形的消耗器从馈电网断开，其中应借助于至少一个断续开关元件关断的电流减少，即减少流到电流吸收器中的电流。
在所述系统的另一有利的实施方式中，所述或每个断续开关元件设有温度色漆，即设有根据温度改变其光学特性的漆，即例如变换颜色。借助这种表面，在每个断续开关元件中能够快速地且明确地识别：是否已触发该断续开关元件，因为在触发断续开关元件的点火设备时产生的热量引起温度色漆的至少一个光学特性的改变。
在所述系统的另一有利的实施方式中，引爆器的跳闸电路设有测量装置，所述测量装置能够实现：经由在总系统投入运行之前测量引爆器的电阻来检查断续开关元件的功能。在这种实施方式中，总系统在辨识出所有断续开关元件都功能完好之后才启动。在运行时，也能够通过电压测量来实现该功能。
在所述系统的另一有利的实施方式中，至少一个断续开关元件与二极管串联连接。由此实现：对于要关断的断续开关元件而言，要关断的总电流显著降低。由此实现显著减少要转换的能量，这能够实现显著扩展潜在的应用领域，尤其是在共同的馈线的尺寸(空间扩展、抽头的数量、所连接的消耗器的数量)中以及关于中压配电电路方面。这在不必考虑从消耗器回馈能量的应用中是尤其可行的。在功率方面反馈能力较高的情况下，对每个逆变器/消耗器能够使用单个斩波器。
总体上，在此提出的创新也是将至少一个上述类型的断续开关元件用于将消耗器从馈电网安全断开，其中消耗器连接到从馈线引出的多个并联支路之一上，并且其中所述和每个确定用于断开(关断)消耗器的断续开关元件由于在相应的并联支路中的过电流情形和/或暂时的欠电压情形可激活，并且在运行时被激活。
附图说明
下面根据附图详细地阐述本发明的实施例。彼此相对应的对象或元件在所有附图中设有相同的附图标记。
所述或每个实施例不应理解为对本发明的限制。更确切地说，在本公开的范围内进行补充和修改是完全可行的，尤其是如下补充和修改，所述补充和修改例如通过结合一般的或特殊的说明部分所描述的以及包含在权利要求和/或附图中的各个特征或方法步骤的组合或变形对于本领域技术人员而言在所述目的的解决方案方面可推出，并且通过可组合的特征得出新的主题或新的方法步骤或方法步骤序列。
附图示出：
图1示出具有两个连接到共同的馈线上的消耗器的系统，所述消耗器具有断续开关元件，用于通过断开馈线来选择性地关断每个消耗器，
图2至图4示出具有两个连接到共同的馈线上的消耗器的系统的另外的配置，所述消耗器具有断续开关元件，用于选择性地关断每个消耗器，
图5示出用于操控至少一个断续开关元件以分别选择性地关断消耗器的操控装置，
图6示出用于减少应切断的电流的在可选择性关断的消耗器上游的可激活的电流吸收器，和
图7示出与断续开关元件串联的附加的二极管，用于减少应吸收的能量含量。
具体实施方式
图1中的视图示出系统10的一个实例，所述系统具有分别经由并联抽头连接到共同的馈线12上的至少两个消耗器14。馈线12例如是直流馈线。具有多个并联抽头的直流馈线通常也称为DC总线。在下文中，馈线12简称为DC总线12，但是不放弃广泛的普遍性。例如将变流器(逆变器、反相器)或者变流器与连接到变流器上的驱动装置或其余负载的组合考虑作为消耗器14。中间回路电容器16以本身已知的方式和方法连接在这种消耗器14的上游。
由系统10包括的每个消耗器14借助于自身的并联支路20连接到DC总线12上。由系统10包括的每个消耗器14在朝向相应的消耗器14引导的并联支路20中与至少一个具有可外部激活的点火设备的断续开关元件22相关联，以至少保护消耗器14和/或保护馈电网。考虑作为断续开关元件22的设备例如从DE 10 2014 115 397 A1或DE 10 2016 124 176 A1中已知。
为了激活至少一个断续开关元件22，设有激活设备24。所述激活设备例如产生点火脉冲，所述点火脉冲激活所述或每个断续开关元件22的点火设备并且引起点火设备的点火。下文简称为操控断续开关元件22的激活相应的断续开关元件22的点火设备引起之前经由断续开关元件22产生的与消耗器14的导电连接的可靠且快速的中断。在操控断续开关元件22之后——例如由于消耗器14中的故障情形(短路等)——相应的消耗器14从DC总线12安全地断开。
在图2、图3和图4中的视图同样示出具有并联连接到DC总线12上的至少两个消耗器14的系统10。与在图1中的视图的区别在于断续开关元件22的位置和数量。
在图1中示出的配置中，每个消耗器14在两个分别朝向消耗器14引导的电流路径(正支路；负支路)中分别与断续开关元件22相关联。在图2中示出的配置中，每个消耗器14仅在两个分别朝向消耗器14引导的电流路径(正支路；负支路)之一中分别与断续开关元件22相关联。
在图3中示出的配置中，每个消耗器14在两个分别朝向消耗器14引导的电流路径(正支路；负支路)中分别与两个断续开关元件22的至少一个串联电路相关联，具体地，各两个串联连接的断续开关元件22的并联电路。
在图4中示出的配置中，每个消耗器14仅在两个分别朝向消耗器14引导的电流路径(正支路；负支路)之一中分别与两个断续开关元件22的至少一个串联电路相关联，具体地，各两个串联连接的断续开关元件22的并联电路。
在图5中的视图示出在朝向(未示出的)消耗器14引导的电流路径中的断续开关元件22。电流路径从(同样未示出的)DC总线12开始。在图5中的视图适用于在朝向相应的消耗器14引导的刚好一个电流路径中具有刚好一个断续开关元件22的情形，即适用于如在图2中示出的配置。在图5中的视图同样适用于在每个朝向相应的消耗器14引导的电流路径中具有刚好一个断续开关元件22的情形，即适用于如在图1中示出的配置。此外，在图5中对于仅一个电流路径示出的情形适用于两个电流路径。因此可选地，在图5中仅对于一个电流路径示出的测量在两个电流路径中进行，这引起更高的可用性。在图5中的视图也适用于在每个朝向相应的消耗器14引导的电流路径中具有多个断续开关元件22的情形，或者适用于在刚好一个朝向相应的消耗器14引导的电流路径中具有多个断续开关元件22的情形，即适用于如在图3或图4中示出的配置。在图5中对于仅一个断续开关元件22示出的情形因此适用于多个断续开关元件22，所述多个断续开关元件共同地和同时被操控，以及必要时适用于两个电流路径。
根据图5，由系统10包括的每个消耗器14在朝向相应的消耗器14引导的并联支路20中与至少一个电流测量装置30相关联。例如分流电阻器用作为电流测量装置30。
借助于电流测量装置30，能够检测在运行中在并联支路20中流动的电流，并且在相应的消耗器14运行时，借助于电流测量装置30检测在并联支路20中流动的电流。电流检测至少涉及检测电流强度和电通流的方向。可选地，电流增大速度也被检测为附加的跳闸标准。
对可借助于电流测量装置30检测的并且在运行时检测的电流强度(电流测量值)进行编码的信号连同对电流极限值进行编码的信号一起能够以原则上本身已知的方式和方法输送给比较器——第一比较器——32(或其它比较设备；在下文中概括地简称为比较器)的两个输入端，并且在运行中输送给比较器32。
激活设备24能够借助于比较器32的输出信号来操控并且在运行中借助于比较器32的输出信号来操控。比较器32的输出信号能够根据在其两个输入端处存在的信号的比较的结果生成，并且在运行中根据在其两个输入端处存在的信号的比较的结果生成。在过电流情形的情况下，即在电流测量值超过电流极限值的情况下，操控激活设备24，并且借助于操控激活设备24来操控断续开关元件22(图2)或多个断续开关元件22(图1、图3、图4)。因此，在过电流情形的情况下，经受过电流情形的消耗器14从DC总线12安全断开。
在图5中示出的实施方式中，对电流测量装置附加地——以原则上可选的方式和方法——设置电压测量装置34。例如两个欧姆电阻的接地的串联电路用作为电压测量装置34。从电压测量装置34获得的信号，例如在串联电路的中心抽头处存在的电势，或者一般地对并联支路20中的电压进行编码的信号(电压测量值)，连同对电压极限值进行编码的信号一起，能够以原则上本身已知的方式和方法输送给比较器——第二比较器——36(或其它比较设备；在下文中概括地简称为比较器)的两个输入端，并且在运行中输送给比较器36。
激活设备24能够借助于比较器36的输出信号来操控并且在运行中借助于比较器36的输出信号来操控。比较器36的输出信号能够根据在其两个输入端处存在的信号的比较的结果生成，并且在运行中根据在其两个输入端处存在的信号的比较的结果生成。在过电压情形的情况下，即在电压测量值超过电压极限值的情况下，操控激活设备24，并且借助于操控激活设备24来操控断续开关元件22(图2)或多个断续开关元件22(图1、图3、图4)。因此，在过电压情形的情况下，经受过电流情形的消耗器14从DC总线12安全断开。
在电流测量装置30连接在激活设备24的上游以及电压测量装置34同样连接在激活设备24的上游的情况下，激活设备24不仅能够借助于电流测量装置30、也能够借助于电压测量装置34激活。激活设备24因此能够借助于电流测量装置30并且借助于电压测量装置34激活。然而，为了激活所述激活设备24，来自电流测量装置30或电压测量装置34的相应的信号足够。当存在过电流情形或短暂的欠电压情形时或者当存在过电流情形和欠电压情形时，据此激活所述激活设备24。
作为用于比较器32的输入信号的电流极限值借助于逻辑电路40(例如呈原则上本身已知的微控制器、ASIC、FPGA等形式的逻辑电路40)产生和提供。在(原则上可选的、附加的)电压测量的情况下，借助于逻辑电路40，优选借助于相同的逻辑电路40产生和提供电压极限值作为用于比较器36的输入信号。电流极限值是预设的或可预设的，尤其是可参数化的。在(原则上可选的、附加的)电压测量的情况下，电流极限值和电压极限值是彼此独立地预设的或者能够彼此独立地预设，尤其能够彼此独立地参数化。
逻辑电路40也确定电流方向并且经由启动线41输出基于所确定的电流方向的启动信号。启动信号必要时防止激活设备24的激活。具有第一状态的启动信号截止激活设备24并且防止激活设备24的激活。具有与第一状态互补的第二状态的启动信号不引起激活设备24的截止，并且激活设备24的激活是可行的。
如果根据所检测到的电流方向得出：电流从并联支路20朝向DC总线12的方向流动，则借助于启动信号截止激活设备24。如果在消耗器14中存在短路并且短路例如从至少一个连接到同一DC总线12上的另外的消耗器14的中间回路电容器16馈电时，那么是这种情况。这种消耗器14仅间接地经受短路并且不需要关断。其中存在短路的消耗器14当然应当关断。短路电流流入到所述消耗器14中(电流方向从DC总线12朝向消耗器14的方向)。在所述电流方向上，激活设备24不截止。激活设备24能够基于电流测量和/或电压测量激活，并且在短路的情况下至少基于电流测量激活。
电流测量装置30、比较器32和提供电流极限值的逻辑电路40一起形成操控装置42，即在激活设备24的上游连接的操控装置42。借助于操控装置42的输出信号，即例如比较器32的输出信号，激活设备的操控是可行的，并且在运行中在过电流情形的情况下操控激活设备24。在图5中示出的原则上可选的配置中，操控装置42附加地包括电压测量装置34和比较器36。借助于这种操控装置42的输出信号，即例如比较器32的输出信号或比较器36的输出信号，操控激活设备24是可行的，并且在运行时在过电流情形或欠电压情形的情况下操控激活设备24。
借助于其能够通过在运行中记录的电流测量值至少识别出超过电流极限值、即可识别出过电流情形的操控装置42，以及借助于其能够根据电流方向截止或启动激活设备24的操控装置42，在图1至图4的视图中假想地在每个并联支路20中在该处示出的激活设备24的输入侧上补充。操控装置42可选地是如在图5中示出的装置，即借助于其能够识别出由在运行中记录的电流测量值超过电流极限值以及由在运行中记录的电压测量值超过电压极限值、即能够识别出过电流情形和欠电压情形的装置，并且这种操控装置42在对图1至图4中的视图假想补充时也应考虑，并且示出在此提出的创新的一个有利的实施方式。
图6中的视图示出在从DC总线12引出的并且朝向消耗器14引导的并联支路20中的电路的另一优选的、原则上可选的实施方式。在图6中示出在并联支路20的每个电流路径中分别具有断续开关元件22的配置(如在图1中)。在图6中示出的实施方式的特点同样也适用于根据图2的配置(在刚好一个电流路径中的刚好一个断续开关元件22)，根据图3的配置(在每个电流路径中的多个断续开关元件22)和根据图4的配置(在刚好一个电流路径中的多个断续开关元件22)。在图6中的视图中，作为方框示出的操控装置42也包括出于概览的原因未单独示出的激活设备24。
在图6中示出的实施方式的特点在于输入侧的、可激活的电流吸收器44。在所示出的实施例中，电容器44用作为电流吸收器44。电流吸收器44是可激活的，其方式为：在串联电路中，在所述电流吸收器的上游连接有可电子操控的半导体开关元件46，在所示出的实施方式中为晶闸管46。由半导体开关元件46和电流吸收器44构成的串联电路在并联支路20的两个电流路径之间接入，进而与连接到并联支路20上的消耗器14并联连接。
半导体开关元件46借助于操控装置42操控，尤其借助于在过电流情形的情况下由比较器32输出的信号，进而与在并联支路20中流动的电流、即例如短路电流IK相关地操控。激活半导体开关元件46和激活一个断续开关元件22或多个断续开关元件22借助于操控装置42同时进行，尤其基于同一朝向半导体开关元件46和朝向所述或每个断续开关元件22传导的输出信号。
由于操控，半导体开关元件46变为导通，并且电流吸收器44因此在并联支路20的两个电流路径之间接入(电流吸收器44激活)。在电流吸收器44的这种激活的情况下，在并联支路20中流动的电流至少部分地——在图6中的视图中作为短路电流IK的一部分IK1示出——流到电流吸收器44中(用作为电流吸收器44的电容器44充电)。通过快速激活电流吸收器44，在识别到过电流情形之后的头几微秒内，将在并联支路20中流动的电流IK，即例如短路电流至少部分地传导到电流吸收器44中。由此，应借助于一个断续开关元件22或多个断续开关元件22关断的电流减小。仍剩余的、应关断的电流在图6中的视图中作为短路电流IK的一部分IK2示出；IK＝IK1+IK2。
新的，请检查＝>在图7中的视图最终示出在从DC总线12引出的并且朝向消耗器14引导的并联支路20中的电路的另一优选的、原则上可选的实施方式。在图7中——同样如在图6中——示出在并联支路20的每个电流路径中分别具有断续开关元件22的配置(如在图1中)。在图7中示出的实施方式的特点同样也适用于根据图2的配置(在刚好一个电流路径中的刚好一个断续开关元件22)，根据图3的配置(在每个电流路径中的多个断续开关元件22)和根据图4的配置(在刚好一个电流路径中的多个断续开关元件22)。在图7中的视图中，作为方框示出的操控装置42也——同样如在图6中——包括为了概览的原因未单独示出的激活设备24。
在图7中示出的实施方式的特点在于与至少一个断续开关元件22串联连接的至少一个二极管48。二极管48连接为，使得其对于从DC总线12流到消耗器14中的电流是导通的，并且截止沿相反的方向的电通流，即例如由于中间回路电容器16的充电朝向DC总线12的方向的电通流。由此实现：对于要关断的断续开关元件24，要关断的电流减小。这是因为：在例如消耗器14的短路情形下没有电荷能够从其它消耗器14的中间回路电容器16中流出，并且增大短路电流。
根据图6和图7的实施方式能够可选地组合并且根据图6和图7的实施方式的组合是在此提出的创新的子方面。
尽管通过实施例详细地说明和描述了本发明的细节，但是本发明不受所公开的一个或多个实例限制，并且本领域技术人员能够从中推导出其它变化方案，而不脱离本发明的保护范围。
因此，在此提交的说明书的处于前景中的各个方面能够简要地概括如下：提出具有连接到共同的馈线12上并且能够选择性地关断的至少两个消耗器14的系统10，以及具有可外部激活的点火设备的至少一个断续开关元件22用于将消耗器14从馈电网安全断开的应用。

Claims (6)

1.一种具有连接到共同的馈线(12)上的至少两个消耗器(14)的系统(10)，
其中由所述系统(10)包括的每个消耗器(14)借助于自身的并联支路(20)连接到共同的馈线(12)上，
其中由所述系统(10)包括的每个消耗器(14)在朝向相应的消耗器(14)引导的并联支路(20)中与具有可外部激活的点火设备的至少一个断续开关元件(22)相关联，
其中由所述系统(10)包括的每个消耗器(14)在朝向相应的消耗器(14)引导的并联支路(20)中与至少一个电流测量装置(30)相关联，借助于所述电流测量装置能够检测在运行中在所述并联支路(20)中流动的电流，和
其中根据在所述并联支路(20)中流动的电流，能够操控在相应的并联支路(20)中的所述断续开关元件(22)的所述点火设备，
其特征在于，
所述电流测量装置(30)确定和设立用于，检测电流的方向。
2.根据权利要求1所述的系统(10)，
其中由所述系统(10)包括的每个消耗器(14)在朝向相应的消耗器(14)引导的并联支路(20)中与电流测量装置(30)和电压测量装置(34)相关联，
其中借助于所述电压测量装置(34)能够检测在运行中在所述并联支路(20)中存在的电压，和
其中在相应的并联支路(20)中的所述断续开关元件(22)的所述点火设备能够根据在所述并联支路(20)中流动的电流和根据在所述并联支路(20)中存在的电压来操控。
3.根据权利要求1或2所述的系统(10)，所述系统在每个并联支路(20)中具有带有可外部激活的点火设备的至少两个串联连接的断续开关元件(22)，
其中在同一并联支路(20)中能够并行地和同时地操控串联连接的断续开关元件(22)。
4.根据权利要求1或2所述的系统(10)，
其中由所述系统(10)包括的每个消耗器(14)在相应的并联支路(20)中在上游连接有由可操控的半导体开关元件(46)和用作为电流吸收器的电容器(44)构成的串联电路，
其中可操控的所述半导体开关元件(46)能够根据在所述并联支路(20)中流动的电流来操控。
5.根据权利要求1或2所述的系统(10)，
其中由所述系统(10)包括的每个消耗器(14)在相应的并联支路(20)中在上游连接有二极管(48)，所述二极管允许朝向所述消耗器(14)的方向的电通流。
6.根据权利要求1或2所述的系统(10)，
其中每个断续开关元件(22)设有温度色漆。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101567575A (zh) * 2008-04-25 2009-10-28 三星Sdi株式会社 用于可再充电电池的电流切断方法及使用该方法的电池组
CN105075043A (zh) * 2013-02-01 2015-11-18 皮尔茨公司 具有安全供电单元的安全开关装置
CN106385018A (zh) * 2016-10-27 2017-02-08 华中科技大学 一种短路故障限流器
CN108028527A (zh) * 2015-09-01 2018-05-11 株式会社自动网络技术研究所 保护装置
CN108780994A (zh) * 2016-02-23 2018-11-09 空中客车运营简化股份公司 包括直流电网络的飞行器和用于所述网络的保护系统
DE102017214302A1 (de) * 2017-08-16 2019-02-21 Volkswagen Aktiengesellschaft Abschaltvorrichtung für ein elektrisches Versorgungsnetz

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ATE137365T1 (de) * 1990-11-19 1996-05-15 Inventio Ag Verfahren und vorrichtung zum parallelschalten von umrichtern
DE19833490C2 (de) * 1998-07-24 2001-10-18 Siemens Ag Spannungszwischenkreisumrichter
CN102891611B (zh) * 2012-06-30 2014-10-08 华为技术有限公司 五电平功率变换器及其控制方法、控制装置
DE102014206270A1 (de) * 2014-04-02 2015-10-08 Robert Bosch Gmbh Batteriesystem mit einer Batterie zum Versorgen eines Hochvoltnetzes und mindestens einer Schalteinheit zum Begrenzen eines über die Batterie und die Hochvoltanschlüsse der Batterie fließenden Fehlerstromes und/oder zum Begrenzen einer von der Batterie über die Hochvoltanschlüsse der Batterie an das Hochvoltnetz angelegten Spannung und entsprechendes Verfahren
JP6446948B2 (ja) * 2014-09-25 2019-01-09 富士通株式会社 電子機器、電源装置および電源監視方法
DE102014115397B4 (de) 2014-10-22 2015-11-12 Peter Lell Pyrotechnische Antriebseinrichtung
US10289182B2 (en) * 2016-04-01 2019-05-14 Honeywell International Inc. Intrinsically safe power conditioning circuit
US10312040B2 (en) * 2016-05-11 2019-06-04 Eaton Intelligent Power Limited Modular circuit protection systems and methods
DE102016124176A1 (de) 2016-12-13 2017-01-26 Peter Lell Elektrisches Unterbrechungsschaltglied, insbesondere zum Unterbrechen von hohen Strömen bei hohen Spannungen
DE202017006695U1 (de) * 2017-02-10 2018-01-22 HARTING Customised Solutions GmbH & Co. KG Elektronische Leitungsschutzschaltung sowie Leitungsschutzsystem
DE102017109378B4 (de) * 2017-02-16 2022-07-07 Dehn Se Elektronische Sicherung für eine, an ein Niedervolt-Gleichspannungsnetz anschließbare Last zum Schutz vor transienten und temporären Überspannungen
DE102017213452A1 (de) * 2017-08-03 2019-02-07 Robert Bosch Gmbh Energiespeichersystem sowie Verfahren zum elektrischen Trennen zumindest einer ersten Energiespeichereinheit
DE102018201202A1 (de) * 2018-01-26 2019-08-01 Siemens Aktiengesellschaft Schaltungsanordnung für einen Umrichter, Verfahren zum Betrieb eines Umrichters und Luftfahrzeug mit einer derartigen Schaltungsanordnung
US20200014379A1 (en) * 2018-07-07 2020-01-09 Intelesol, Llc Solid State Power Interrupter
DE102018212405A1 (de) * 2018-07-25 2020-01-30 Volkswagen Aktiengesellschaft Traktionsnetz und Verfahren zum Betreiben eines Traktionsnetzes eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs im Kurzschlussfall
US20200378841A1 (en) * 2019-05-30 2020-12-03 Schneider Electric USA, Inc. Thermochromic temperature indication for low voltage connections

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101567575A (zh) * 2008-04-25 2009-10-28 三星Sdi株式会社 用于可再充电电池的电流切断方法及使用该方法的电池组
CN105075043A (zh) * 2013-02-01 2015-11-18 皮尔茨公司 具有安全供电单元的安全开关装置
CN108028527A (zh) * 2015-09-01 2018-05-11 株式会社自动网络技术研究所 保护装置
CN108780994A (zh) * 2016-02-23 2018-11-09 空中客车运营简化股份公司 包括直流电网络的飞行器和用于所述网络的保护系统
CN106385018A (zh) * 2016-10-27 2017-02-08 华中科技大学 一种短路故障限流器
DE102017214302A1 (de) * 2017-08-16 2019-02-21 Volkswagen Aktiengesellschaft Abschaltvorrichtung für ein elektrisches Versorgungsnetz

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