DE202012100024U1 - HVDC HYBRID circuit breaker with protective circuit - Google Patents

HVDC HYBRID circuit breaker with protective circuit Download PDF

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Abstract

Gleichstrom(DC)-Leistungsschalter (100), der Folgendes umfasst: einen Hauptleistungsschalter (110) und einen Unterbrecher (120) und einen Hilfsleistungsschalter (170), die in Reihe geschaltet sind, wobei die Reihenschaltung aus dem Unterbrecher und dem Hilfsleistungsschalter mit dem Hauptleistungsschalter parallel geschaltet ist, wobei der Hilfsleistungsschalter (170) Folgendes umfasst: einen ersten Schaltungsaufbau (251), der Folgendes umfasst: ein Leistungshalbleiter-Schaltelement (210), eine erste Diode (225), die eine erste Polarität hat und mit dem Leistungshalbleiter-Schaltelement (210) in Reihe geschaltet ist, und eine Schutzbeschaltung, die mit dem Leistungshalbleiter-Schaltelement (210) parallel geschaltet ist, wobei die Schutzbeschaltung Folgendes umfasst: einen Kondensator (221), einen ersten Widerstand (222), der mit dem Kondensator (221) parallel geschaltet ist, eine zweite Diode (223), die die erste Polarität hat, und einen zweiten Widerstand (224), der mit der zweiten Diode (223) parallel geschaltet ist, wobei die Parallelschaltung der zweiten Diode (223) und des zweiten Widerstandes (224) mit der...A DC circuit breaker (100) comprising: a main circuit breaker (110) and an interrupter (120) and an auxiliary circuit breaker (170) connected in series, the series circuit comprising the interrupter and the auxiliary circuit breaker with the main circuit breaker is connected in parallel, the auxiliary power switch (170) comprising: a first circuit structure (251) comprising: a power semiconductor switching element (210), a first diode (225) having a first polarity and with the power semiconductor switching element (210) is connected in series, and a protection circuit which is connected in parallel with the power semiconductor switching element (210), the protection circuit comprising: a capacitor (221), a first resistor (222) which is connected to the capacitor (221 ) is connected in parallel, a second diode (223) which has the first polarity and a second resistor (224) which is connected to the second Diode (223) is connected in parallel, the parallel connection of the second diode (223) and the second resistor (224) with the ...

Description

GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION

Die Erfindung betrifft allgemein Hochspannungs-Gleichstrom(HVDC)-Hybrid-Leistungsschalter und insbesondere Schutzbeschaltungen in solchen Leistungsschaltern.The invention relates generally to high voltage direct current (HVDC) hybrid power switches and more particularly to protective circuits in such power switches.

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

HVDC-Hybrid-Leistungsschalter, wie sie zum Beispiel in WO 2011/057675 offenbart sind, basieren in der Regel auf einer Kombination aus einem Festkörper-Hauptleistungsschalter, der mit einer Reihenschaltung aus einem Festkörper-Hilfsleistungsschalters und einem mechanischen Unterbrecher parallel geschaltet ist. Das Funktionsprinzip eines Hybrid-Leistungsschalters ist, dass der Hauptleistungsschalter, der Hilfsleistungsschalter und der Unterbrecher während des Normalbetriebes geschlossen sind. wenn ein Auslösesignal empfangen wird, so versucht der Hybrid-Leistungsschalter, den durch ihn fließenden Strom zu unterbrechen, indem er zuerst den Hilfsleistungsschalter öffnet, wodurch der Strom, der durch den Hilfsleistungsschalter und den Unterbrecher zum Hauptleistungsschalter fließt, kommutiert wird. Anschließend wird der Unterbrecher geöffnet, um den Hilfsleistungsschalter zu trennen, und schließlich wird der Hauptleistungsschalter geöffnet, was zu einer Kommutation des Stromes führt, der von dem Hauptleistungsschalter zu einem mit dem Hauptleistungsschalter parallel geschalteten Überspannungsableiter fließt.HVDC hybrid circuit breakers, such as those in WO 2011/057675 are usually based on a combination of a solid-state main power switch, which is connected in parallel with a series circuit of a solid state auxiliary power switch and a mechanical breaker. The operating principle of a hybrid circuit breaker is that the main circuit breaker, the auxiliary circuit breaker and the breaker are closed during normal operation. When a trip signal is received, the hybrid power switch attempts to interrupt the current flowing through it by first opening the auxiliary power switch, thereby commutating the current flowing through the auxiliary power switch and the breaker to the main power switch. Subsequently, the breaker is opened to disconnect the auxiliary power switch, and finally the main power switch is opened, resulting in a commutation of the current flowing from the main power switch to a surge arrester connected in parallel with the main power switch.

Häufig werden Hybrid-Leistungsschalter mit Schutzbeschaltungen geliefert, um Spannungsübergangszustände zu unterdrücken, die in Reaktion auf das plötzliche Unterbrechen des Stromes entstehen, wenn der Unterbrecher geöffnet wird. Eine Schutzbeschaltung umfasst in der Regel einen Kondensator, der mit dem Hilfsleistungsschalter parallel geschaltet ist.Frequently, hybrid power switches are provided with protection circuits to suppress voltage transition conditions that arise in response to the sudden interruption of the current when the breaker is opened. A protective circuit usually comprises a capacitor which is connected in parallel with the auxiliary power switch.

Wenn der Unterbrechungsbetrieb des Hybrid-Leistungsschalters durch Öffnen des Hilfsleistungsschalters initiiert wird, so wird der Dämpfungskondensator geladen, aber sobald der Strom von dem Hilfsleistungsschalter zu dem Hauptleistungsschalter kommutiert, wird der Kondensator durch den Unterbrecher und den Hauptleistungsschalter entladen. Dieser Entladungsprozess, und der resultierende Strom von ungleich Null durch den Unterbrecher, behindert den Unterbrechungsbetrieb des Unterbrechers.When the interruption operation of the hybrid power switch is initiated by opening the auxiliary power switch, the snubber capacitor is charged, but as soon as the current commutes from the auxiliary power switch to the main power switch, the capacitor is discharged through the breaker and the main power switch. This discharge process, and the resulting non-zero current through the breaker, interferes with the interruption operation of the breaker.

KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNGBRIEF SUMMARY OF THE INVENTION

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine effizientere Alternative zu den oben beschriebenen Techniken und dem Stand der Technik bereitzustellen.It is an object of the present invention to provide a more efficient alternative to the techniques described above and the prior art.

Genauer gesagt, ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten HVDC-Hybrid-Leistungsschalter bereitzustellen.More specifically, it is an object of the present invention to provide an improved hybrid HVDC circuit breaker.

Diese und weitere Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden mittels eines Gleichstrom(DC)-Leistungsschalters erfüllt, der die Merkmale aufweist, die in dem unabhängigen Anspruch 1 definiert sind. Ausführungsformen der Erfindung sind durch die unabhängigen Ansprüche gekennzeichnet.These and other objects of the present invention are achieved by means of a direct current (DC) circuit breaker having the features defined in independent claim 1. Embodiments of the invention are characterized by the independent claims.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein DC-Leistungsschalter bereitgestellt. Der Leistungsschalter umfasst einen Hauptleistungsschalter, einen Unterbrecher und einen Hilfsleistungsschalter. Der Unterbrecher und der Hilfsleistungsschalter sind in Reihe geschaltet. Die Reihenschaltung aus Unterbrecher und Hilfsleistungsschalter ist mit dem Hauptleistungsschalter parallel geschaltet. Der Hilfsleistungsschalter umfasst einen ersten Schaltungsaufbau und einen zweiten Schaltungsaufbau. Der erste Schaltungsaufbau umfasst ein Leistungshalbleiter-Schaltelement, eine erste Diode und eine Schutzbeschaltung. Die erste Diode hat eine erste Polarität und ist mit dem Leistungshalbleiter-Schaltelement in Reihe geschaltet. Die Schutzbeschaltung umfasst einen Kondensator, einen ersten Widerstand, eine zweite Diode und einen zweiten Widerstand. Der erste Widerstand ist mit dem Kondensator parallel geschaltet. Die zweite Diode hat die erste Polarität. Der zweite Widerstand ist mit der zweiten Diode parallel geschaltet. Die Parallelschaltung der zweiten Diode und des zweiten Widerstandes ist mit der Parallelschaltung des Kondensators und des ersten Widerstandes in Reihe geschaltet. Der zweite Schaltungsaufbau ist mit dem ersten Schaltungsaufbau identisch. Der erste und der zweite Schaltungsaufbau sind zueinander anti-parallel geschaltet.In accordance with one aspect of the invention, a DC power switch is provided. The circuit breaker comprises a main circuit breaker, a breaker and an auxiliary circuit breaker. The breaker and the auxiliary circuit breaker are connected in series. The series connection of breaker and auxiliary circuit breaker is connected in parallel with the main circuit breaker. The auxiliary power switch includes a first circuit structure and a second circuit configuration. The first circuit configuration includes a power semiconductor switching element, a first diode, and a protection circuit. The first diode has a first polarity and is connected in series with the power semiconductor switching element. The protective circuit comprises a capacitor, a first resistor, a second diode and a second resistor. The first resistor is connected in parallel with the capacitor. The second diode has the first polarity. The second resistor is connected in parallel with the second diode. The parallel connection of the second diode and the second resistor is connected in series with the parallel connection of the capacitor and the first resistor. The second circuit construction is identical to the first circuit construction. The first and second circuit structures are connected in anti-parallel with each other.

Die vorliegende Erfindung nutzt das Wissen, dass ein unkontrolliertes Entladen des Dämpfungskondensators während des Unterbrechungsbetriebes eines HVDC-Hybrid-Leistungsschalters verhindert werden kann, indem man den Hilfsleistungsschalter mit einer Diode versieht, die mit dem Leistungshalbleiter-Schaltelement in Reihe geschaltet ist. Die Diode verhindert ein unkontrolliertes Entladen des Dämpfungskondensators durch den Hauptleistungsschalter. Des Weiteren ist durch Bereitstellen zweier identischer Verzweigungen, die zueinander anti-parallel geschaltet sind, ein bidirektionaler Betrieb des Leistungsschalters möglich.The present invention takes advantage of the knowledge that uncontrolled discharge of the snubber capacitor during the cut-off operation of a hybrid HVDC circuit breaker can be prevented by providing the auxiliary power switch with a diode connected in series with the power semiconductor switch element. The diode prevents uncontrolled discharge of the damping capacitor through the main power switch. Further, by providing two identical branches which are anti-parallel to each other, bidirectional operation of the circuit breaker is possible.

Eine Ausführungsform der Erfindung ist vorteilhaft, da die Probleme, die mit den Hybrid-Leistungsschaltern des Standes der Technik auftreten, das heißt Probleme infolge eines Entladestroms, der von dem Kondensator aus durch den Unterbrecher und den Hauptleistungsschalter fließt, vermindert werden. Genauer gesagt, behindert der Strom von ungleich Null, der durch den Unterbrecher eines Hybrid-Leistungsschalters des Standes der Technik fließt, die Unterbrechungswirkung des Unterbrechers. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird andererseits ein unkontrolliertes Entladen des Kondensators verhindert, wodurch der Unterbrecher den Strom unterbrechen kann.An embodiment of the invention is advantageous in that the problems associated with the prior art hybrid circuit breakers, that is, problems due to a discharge current, which flows from the capacitor through the breaker and the main power switch, are reduced. More specifically, the non-zero current flowing through the breaker of a prior art hybrid power switch obstructs the interrupting action of the breaker. On the other hand, in an embodiment of the present invention, uncontrolled discharging of the capacitor is prevented, whereby the breaker can interrupt the current.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Leistungshalbleiter-Schaltelement einen Insulated-Gate-Bipolar-Transistor (IGBT) und eine dritte Diode. Der IGBT hat eine zweite Polarität. Die dritte Diode hat die erste Polarität. Die dritte Diode ist mit dem IGBT parallel geschaltet. Die erste Polarität ist der zweiten Polarität entgegengesetzt.According to one embodiment of the invention, the power semiconductor switching element comprises an insulated gate bipolar transistor (IGBT) and a third diode. The IGBT has a second polarity. The third diode has the first polarity. The third diode is connected in parallel with the IGBT. The first polarity is opposite to the second polarity.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Leistungshalbleiter-Schaltelement einen Bi-mode-Insulated-Gate-Transistor (BiGT) und eine dritte Diode. Der BiGT hat eine zweite Polarität. Die dritte Diode hat die erste Polarität. Die dritte Diode ist mit dem BiGT parallel geschaltet. Die erste Polarität ist der zweiten Polarität entgegengesetzt.According to one embodiment of the invention, the power semiconductor switching element comprises a bi-mode insulated gate transistor (BiGT) and a third diode. The BiGT has a second polarity. The third diode has the first polarity. The third diode is connected in parallel with the BiGT. The first polarity is opposite to the second polarity.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der Hauptleistungsschalter mehrere Leistungshalbleiter-Schaltelemente. Die Schaltelemente sind in Reihe geschaltet.According to one embodiment of the invention, the main power switch comprises a plurality of power semiconductor switching elements. The switching elements are connected in series.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der Unterbrecher einen mechanischen Schalter.According to one embodiment of the invention, the breaker comprises a mechanical switch.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der Hilfsleistungsschalter ein Leistungshalbleiter-Schaltelement. Des Weiteren kann der Hilfsleistungsschalter mehrere in Reihe geschaltete Leistungshalbleiter-Schaltelemente umfassen.According to one embodiment of the invention, the auxiliary power switch comprises a power semiconductor switching element. Furthermore, the auxiliary power switch may include a plurality of power semiconductor switching elements connected in series.

Obgleich Vorteile der vorliegenden Erfindung in einigen Fällen mit Bezug auf Ausführungsformen des Hybrid-Leistungsschalters gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben wurden, gelten entsprechende Überlegungen auch für Ausführungsformen des Verfahrens gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung.While advantages of the present invention have been described in some instances with respect to embodiments of the hybrid power switch of the first aspect of the invention, considerations apply to embodiments of the method of the second aspect of the invention.

Weitere Aufgaben, Merkmale, Details, Ausführungsformen und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Offenbarung, den Zeichnungen und den beiliegenden Ansprüchen ersichtlich. Der Fachmann erkennt, dass verschiedene Merkmale der vorliegenden Erfindung kombiniert werden können, um andere Ausführungsformen hervorzubringen als jene, die im Folgenden beschrieben werden.Other objects, features, details, embodiments, and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed disclosure, the drawings, and the appended claims. Those skilled in the art will recognize that various features of the present invention may be combined to produce embodiments other than those described below.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Die oben angeführten sowie weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende veranschaulichende und nicht-einschränkende detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung besser verstanden, wobei auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird, in denen Folgendes dargestellt ist:The above and other objects, features and advantages of the present invention will be better understood by the following illustrative and non-limitative detailed description of embodiments of the present invention, taken in conjunction with the accompanying drawings, in which:

1 ist eine schematische Veranschaulichung eines HVDC-Hybrid-Leistungsschalters des Standes der Technik. 1 FIG. 10 is a schematic illustration of a prior art HVDC hybrid circuit breaker. FIG.

2 ist eine schematische Veranschaulichung eines HVDC-Hybrid-Leistungsschalters gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. 2 FIG. 12 is a schematic illustration of a hybrid HVDC circuit breaker according to one embodiment of the invention. FIG.

Alle Figuren sind schaubildhaft, nicht unbedingt maßstabsgetreu und zeigen allgemein nur Teile, die erforderlich sind, um die Erfindung zu begreifen, wobei andere Teile weggelassen oder lediglich angedeutet sein können.All figures are diagrammatic, not necessarily to scale and generally show only parts necessary to understand the invention, other parts being omitted or merely hinted at.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION

Mit Bezug auf 1 wird ein HVDC-Hybrid-Leistungsschalter des Standes der Technik beschrieben.Regarding 1 An HVDC hybrid circuit breaker of the prior art will be described.

Der Hybrid-Leistungsschalter 100 umfasst einen Hauptleistungsschalter 110, einen schnellen Unterbrecher, d. h. einen Hochgeschwindigkeitsschalter, 120, einen Hilfsleistungsschalter 130, einen Überspannungsableiter 140 und einen Dämpfungskondensator 150. Der Unterbrecher 120 und der Hilfsleistungsschalter 130 sind in Reihe geschaltet, und die Reihenschaltung aus Unterbrecher 120 und Hilfsleistungsschalter 130 ist mit dem Hauptleistungsschalter 110 parallel geschaltet. Der Überspannungsableiter 140 ist mit dem Hauptleistungsschalter 110 und der Reihenschaltung aus Unterbrecher 120 und Hilfsleistungsschalter 130 parallel geschaltet. Der Dämpfungskondensator 150 ist mit dem Hilfsleistungsschalter 130 parallel geschaltet.The hybrid circuit breaker 100 includes a main circuit breaker 110 , a fast breaker, ie a high-speed switch, 120 , an auxiliary circuit breaker 130 , a surge arrester 140 and a snubber capacitor 150 , The breaker 120 and the auxiliary circuit breaker 130 are connected in series, and the series circuit of breakers 120 and auxiliary circuit breakers 130 is with the main circuit breaker 110 connected in parallel. The surge arrester 140 is with the main circuit breaker 110 and the series circuit of breakers 120 and auxiliary circuit breakers 130 connected in parallel. The damping capacitor 150 is with the auxiliary circuit breaker 130 connected in parallel.

Der Hybrid-Leistungsschalter 100 kann mit einem externen Schaltkreis, wie zum Beispiel einer HVDC-Übertragungsleitung, an Anschlüssen 101 und 102 verbunden sein. Zum Beispiel kann der Hybrid-Leistungsschalter 100 verwendet werden, um eine HVDC-Übertragungsleitung mit einer Sammelschiene einer Schaltanlage zu verbinden, um die Übertragungsleitung bei einer technischen Störung oder für Wartungsarbeiten von der Sammelschiene zu trennen.The hybrid circuit breaker 100 can connect to an external circuit, such as an HVDC transmission line 101 and 102 be connected. For example, the hybrid circuit breaker 100 used to connect an HVDC transmission line to a switchgear busbar to disconnect the transmission line from the busbar in the event of a technical malfunction or maintenance.

Im Folgenden wird das Funktionsprinzip des Hybrid-Leistungsschalters 100 beschrieben. Während des Normalbetriebes sind der Hauptleistungsschalter 110, der Unterbrecher 120 und der Hilfsleistungsschalter 130 geschlossen. Wenn der Hybrid-Leistungsschalter 100 ein Auslösesignal empfängt, so versucht der Leistungsschalter 100, den durch ihn fließenden Strom, d. h. vom Anschluss 101 zu 102 oder umgekehrt, zu unterbrechen, indem er zuerst den Hilfsleistungsschalter 130 öffnet, wodurch der Strom, der durch den Hilfsleistungsschalter 130 und den Unterbrecher 120 zum Hauptleistungsschalter 110 fließt, kommutiert wird. Anschließend wird der Unterbrecher 120 geöffnet, um den Hilfsleistungsschalter 130 zu trennen, und schließlich wird der Hauptleistungsschalter 110 geöffnet, was zu einer Kommutation des Stromes vom Hauptleistungsschalter 110 zum Überspannungsableiter 140 führt.The following is the operating principle of the hybrid circuit breaker 100 described. During normal operation, the main circuit breaker 110 , the breaker 120 and the auxiliary circuit breaker 130 closed. If the hybrid circuit breaker 100 receives a trip signal, the circuit breaker tries 100 , the current flowing through it, ie from the terminal 101 to 102 or vice versa, by first turning off the auxiliary circuit breaker 130 opens, reducing the current passing through the auxiliary circuit breaker 130 and the breaker 120 to the main circuit breaker 110 flows, is commuted. Subsequently, the breaker 120 opened to the auxiliary circuit breaker 130 and finally becomes the main circuit breaker 110 open, resulting in a commutation of the current from the main circuit breaker 110 to the surge arrester 140 leads.

Der Hybrid-Leistungsschalter 100 ist mit einem Dämpfungskondensator 150 ausgestattet, um Spannungsübergangszustände zu unterdrücken, die in Reaktion auf das plötzliche Unterbrechen des Stromes entstehen, wenn der Unterbrecher 120 geöffnet wird.The hybrid circuit breaker 100 is with a snubber capacitor 150 equipped to suppress voltage transients that arise in response to the sudden interruption of the current when the interrupter 120 is opened.

Ein Problem, das in Hybrid-Leistungsschaltern des Standes der Technik, wie zum Beispiel dem mit Bezug auf 1 beschriebenen Hybrid-Leistungsschalter 100, entsteht, ist, dass der geladene Dämpfungskondensator 150 durch den Unterbrecher 120 und den Hauptleistungsschalter 110 entladen wird, wenn der Hilfsleistungsschalter 130 geöffnet wird, wie durch den Pfeil 160 in 1 veranschaulicht ist. Infolge des Stromes von ungleich Null, der durch den Unterbrecher 120 fließt, wird die Unterbrechungswirkung des Unterbrechers 120 behindert.A problem encountered in prior art hybrid circuit breakers, such as that described with reference to FIGS 1 described hybrid circuit breaker 100 , that is, is that the charged snubber capacitor 150 through the breaker 120 and the main circuit breaker 110 is discharged when the auxiliary circuit breaker 130 is opened as indicated by the arrow 160 in 1 is illustrated. As a result of the current not equal to zero, that through the breaker 120 flows, the interruption effect of the breaker 120 with special needs.

Im Folgenden wird eine Ausführungsform der Erfindung mit Bezug auf 2 beschrieben. Zur Vereinfachung der Darstellung ist nur der Hilfsleistungsschalter in 2 veranschaulicht, d. h. der in 2 veranschaulichte Schaltungsaufbau entspricht dem Schaltungsaufbau 170 von 1.Hereinafter, an embodiment of the invention with reference to 2 described. For ease of illustration, only the auxiliary circuit breaker is in 2 illustrated, ie the in 2 illustrated circuitry corresponds to the circuit structure 170 from 1 ,

Der Hilfsleistungsschalter 200 umfasst zwei identische Verzweigungen 251 und 252, die zueinander anti-parallel geschaltet sind. Die erste Verzweigung 251 umfasst eine Diode 225, die anti-parallel zu dem Transistor eines Leistungshalbleiter-Schaltelements 210 geschaltet ist, wie in 2 veranschaulicht ist. Der Transistor, der in dem Leistungshalbleiter-Schaltelement 210 enthalten ist, kann z. B. ein IGBT oder ein BiGT sein. Des Weiteren umfasst die erste Verzweigung 251 eine Schutzbeschaltung, die einen Kondensator 221, einen Widerstand 222, der zu dem Kondensator 221 parallel geschaltet ist, eine Diode 223 und einen Widerstand 224, der zu der Diode 223 parallel geschaltet ist, umfasst.The auxiliary circuit breaker 200 includes two identical branches 251 and 252 , which are connected to each other anti-parallel. The first branch 251 includes a diode 225 which is anti-parallel to the transistor of a power semiconductor switching element 210 is switched, as in 2 is illustrated. The transistor included in the power semiconductor switching element 210 is included, z. As an IGBT or a BiGT. Furthermore, the first branch includes 251 a protective circuit, which is a capacitor 221 , a resistance 222 leading to the capacitor 221 is connected in parallel, a diode 223 and a resistance 224 that's to the diode 223 is connected in parallel includes.

Der Zweck der mit dem Leistungshalbleiter-Schaltelement 210 in Reihe geschalteten Diode 225 ist es, das Entladen des Dämpfungskondensators 221 durch den Unterbrecher und den Hauptleistungsschalter des Hybrid-Leistungsschalters zu verhindern. Die Antiparallelschaltung der ersten Verzweigung 251 und der zweiten Verzweigung 252 ermöglicht einen bidirektionalen Betrieb des Leistungsschalters.The purpose of the power semiconductor switching element 210 series connected diode 225 is it, unloading the snubber capacitor 221 by the breaker and the main circuit breaker of the hybrid circuit breaker. The anti-parallel connection of the first branch 251 and the second branch 252 allows bidirectional operation of the circuit breaker.

Der Fachmann erkennt, dass die vorliegende Erfindung keinesfalls auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist. Es sind im Gegenteil viele Modifizierungen und Variationen innerhalb des Schutzumfangs der beiliegenden Ansprüche möglich.Those skilled in the art will recognize that the present invention is by no means limited to the embodiments described above. On the contrary, many modifications and variations are possible within the scope of the appended claims.

Zusammenfassend kann gesagt werden, dass ein HVDC-Hybrid-Leistungsschalter bereitgestellt wird. Der Leistungsschalter umfasst einen Festkörper-Hauptleistungsschalter, einen mechanischen schnellen Unterbrecher und einen Hilfsleistungsschalter. Der Unterbrecher und der Hilfsleistungsschalter sind in Reihe geschaltet. Der Hilfsleistungsschalter umfasst eine erste Verzweigung, die ein Leistungshalbleiter-Schaltelement, einen Dämpfungskondensator und eine Diode umfasst. Die Diode ist mit dem Leistungshalbleiter-Schaltelement in Reihe geschaltet, so dass ein unkontrolliertes Entladen des Dämpfungskondensators durch den Hauptleistungsschalter verhindert wird. Des Weiteren umfasst der Hilfsleistungsschalter eine zweite Verzweigung, die mit der ersten Verzweigung identisch ist und anti-parallel zu der ersten Verzweigung geschaltet ist. Die Antiparallelschaltung der ersten und der zweiten Verzweigung erlaubt einen bidirektionalen Betrieb des Leistungsschalters.In summary, it can be said that a hybrid HVDC circuit breaker is provided. The circuit breaker includes a solid main circuit breaker, a mechanical quick breaker and an auxiliary circuit breaker. The breaker and the auxiliary circuit breaker are connected in series. The auxiliary power switch comprises a first branch comprising a power semiconductor switching element, a snubber capacitor and a diode. The diode is connected in series with the power semiconductor switching element, so that uncontrolled discharge of the damping capacitor is prevented by the main power switch. Further, the auxiliary power switch comprises a second branch identical to the first branch and connected in anti-parallel to the first branch. The antiparallel connection of the first and second branches allows bidirectional operation of the circuit breaker.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • WO 2011/057675 [0002] WO 2011/057675 [0002]

Claims (7)

Gleichstrom(DC)-Leistungsschalter (100), der Folgendes umfasst: einen Hauptleistungsschalter (110) und einen Unterbrecher (120) und einen Hilfsleistungsschalter (170), die in Reihe geschaltet sind, wobei die Reihenschaltung aus dem Unterbrecher und dem Hilfsleistungsschalter mit dem Hauptleistungsschalter parallel geschaltet ist, wobei der Hilfsleistungsschalter (170) Folgendes umfasst: einen ersten Schaltungsaufbau (251), der Folgendes umfasst: ein Leistungshalbleiter-Schaltelement (210), eine erste Diode (225), die eine erste Polarität hat und mit dem Leistungshalbleiter-Schaltelement (210) in Reihe geschaltet ist, und eine Schutzbeschaltung, die mit dem Leistungshalbleiter-Schaltelement (210) parallel geschaltet ist, wobei die Schutzbeschaltung Folgendes umfasst: einen Kondensator (221), einen ersten Widerstand (222), der mit dem Kondensator (221) parallel geschaltet ist, eine zweite Diode (223), die die erste Polarität hat, und einen zweiten Widerstand (224), der mit der zweiten Diode (223) parallel geschaltet ist, wobei die Parallelschaltung der zweiten Diode (223) und des zweiten Widerstandes (224) mit der Parallelschaltung des Kondensators (221) und des ersten Widerstandes (222) in Reihe geschaltet ist, und einen zweiten Schaltungsaufbau (251), der mit dem ersten Schaltungsaufbau identisch ist, wobei der erste Schaltungsaufbau (251) und der zweite Schaltungsaufbau (251) zueinander anti-parallel geschaltet sind.DC (power) circuit breaker ( 100 ), comprising: a main circuit breaker ( 110 ) and a breaker ( 120 ) and an auxiliary circuit breaker ( 170 ), which are connected in series, wherein the series circuit of the breaker and the auxiliary power switch with the main power switch is connected in parallel, wherein the auxiliary power switch ( 170 ) Comprises: a first circuit structure ( 251 ), comprising: a power semiconductor switching element ( 210 ), a first diode ( 225 ) having a first polarity and connected to the power semiconductor switching element ( 210 ) is connected in series, and a protective circuit connected to the power semiconductor switching element ( 210 ), wherein the protective circuit comprises: a capacitor ( 221 ), a first resistor ( 222 ) connected to the capacitor ( 221 ) is connected in parallel, a second diode ( 223 ), which has the first polarity, and a second resistor ( 224 ) connected to the second diode ( 223 ) is connected in parallel, wherein the parallel connection of the second diode ( 223 ) and the second resistance ( 224 ) with the parallel connection of the capacitor ( 221 ) and the first resistance ( 222 ) is connected in series, and a second circuit structure ( 251 ) which is identical to the first circuit construction, wherein the first circuit construction ( 251 ) and the second circuit structure ( 251 ) are connected to each other anti-parallel. DC-Leistungsschalter nach Anspruch 1, wobei das Leistungshalbleiter-Schaltelement einen Insulated-Gate-Bipolar-Transistor, IGBT, umfasst, der eine zweite Polarität hat, und eine dritte Diode, die bevorzugt die erste Polarität hat und bevorzugt mit dem IGBT parallel geschaltet ist, wobei die erste Polarität bevorzugt der zweiten Polarität entgegengesetzt ist.The DC power switch according to claim 1, wherein the power semiconductor switching element comprises an insulated gate bipolar transistor, IGBT, having a second polarity, and a third diode, which preferably has the first polarity and is preferably connected in parallel with the IGBT , wherein the first polarity is preferably opposite to the second polarity. DC-Leistungsschalter nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Leistungshalbleiter-Schaltelement einen Bi-mode-Insulated-Gate-Transistor, BiGT, umfasst, der eine zweite Polarität hat, und eine dritte Diode, die bevorzugt die erste Polarität hat und bevorzugt mit dem BiGT parallel geschaltet ist, wobei die erste Polarität bevorzugt der zweiten Polarität entgegengesetzt ist.The DC power switch according to claim 1, wherein the power semiconductor switching element comprises a bi-mode insulated gate transistor, BiGT, having a second polarity, and a third diode, which preferably has the first polarity, and preferably with the BiGT is connected in parallel, wherein the first polarity is preferably opposite to the second polarity. DC-Leistungsschalter nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Hauptleistungsschalter mehrere in Reihe geschaltete Leistungshalbleiter-Schaltelemente umfasst.A DC circuit breaker according to any one of the preceding claims, wherein the main power switch comprises a plurality of power semiconductor switching elements connected in series. DC-Leistungsschalter nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Unterbrecher einen mechanischen Schalter umfasst.A DC circuit breaker according to any one of the preceding claims, wherein the breaker comprises a mechanical switch. DC-Leistungsschalter nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Hilfsleistungsschalter ein Leistungshalbleiter-Schaltelement umfasst.A DC circuit breaker according to any one of the preceding claims, wherein the auxiliary power switch comprises a power semiconductor switching element. DC-Leistungsschalter nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Hilfsleistungsschalter mehrere in Reihe geschaltete Leistungshalbleiter-Schaltelemente umfasst.A DC circuit breaker according to any one of the preceding claims, wherein the auxiliary power switch comprises a plurality of power semiconductor switching elements connected in series.
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