IT201700021274A1

IT201700021274A1 - HYBRID SWITCH FOR CONTINUOUS CURRENT

Info

Publication number: IT201700021274A1
Application number: IT102017000021274A
Authority: IT
Inventors: Riccardo Lazzari; Luigi Piegari
Original assignee: Ricerca Sul Sist Energetico Rse S P A
Priority date: 2017-02-24
Filing date: 2017-02-24
Publication date: 2018-08-24

Description

DESCRIZIONE DESCRIPTION

Campo dell’Invenzione Field of the Invention

La presente invenzione si riferisce in generale al campo delle reti elettriche in corrente continua, ed in particolare alle reti di distribuzione di energia elettrica. In maggior dettaglio, la presente invenzione si riferisce ad un interruttore per applicazioni in corrente continua e ad un corrispondente metodo per interrompere una corrente continua. The present invention relates in general to the field of direct current electrical networks, and in particular to electrical energy distribution networks. In greater detail, the present invention relates to a circuit breaker for direct current applications and to a corresponding method for interrupting a direct current.

Sfondo Tecnologico dell’invenzione Technological Background of the Invention

Tra le tipologie note di reti di distribuzione di energia elettrica, le reti di distribuzione in corrente continua stanno diventando sempre più attrattive poiché permettono di gestire con maggiore efficienza, qualità e continuità di alimentazione l’integrazione congiunta di carichi elettrici, sistemi di generazione da fonti rinnovabili e sistemi di accumulo. Among the known types of electricity distribution networks, direct current distribution networks are becoming more and more attractive since they allow the joint integration of electrical loads, generation systems from sources to be managed with greater efficiency, quality and continuity of power supply. renewables and storage systems.

Il problema principale che affligge le reti di distribuzione in corrente continua, ed in generale i sistemi elettrici in corrente continua, riguarda l’interruzione del passaggio di corrente mediante un interruttore. The main problem affecting direct current distribution networks, and in general direct current electrical systems, concerns the interruption of the passage of current by means of a switch.

Attualmente, le tipologie principali di interruttori per sistemi elettrici in corrente continua comprendono gli interruttori elettromeccanici, gli interruttori elettronici, e gli interruttori ibridi. Currently, the main types of switches for direct current electrical systems include electromechanical switches, electronic switches, and hybrid switches.

Il principio di funzionamento degli interruttori elettromeccanici per applicazioni in corrente continua è analogo a quello degli interruttori elettromeccanici per applicazioni in corrente alternata. L’interruttore è costituito da due poli mobili che sono configurati per essere allontanati l’uno rispetto all’altro per effettuare l’apertura del circuito. Durante la fase di apertura, tra i poli dell’interruttore si instaura un campo elettrico che può risultare molto intenso, e tale da superare il valore di rigidità dielettrica del materiale in cui è immerso. In questo modo, si ha la creazione di un canale ionizzato nel quale le cariche elettriche continuano a scorrere dando origine alla generazione di un arco elettrico. Dato che in un sistema a corrente continua la corrente non ha alcun passaggio per lo zero, l’arco elettrico che si forma non si estingue autonomamente, e sottopone i poli a grande usura, riducendo fortemente il tempo di vita operativa dell’interruttore stesso. Gli interruttori di questo tipo sono caratterizzati da ingombri e pesi non trascurabili, e richiedono una grande quantità di tempo per interrompere efficacemente la corrente continua (tra le decine di millisecondi a diversi secondi). The operating principle of electromechanical switches for direct current applications is similar to that of electromechanical switches for alternating current applications. The switch consists of two moving poles that are configured to be moved away from each other to open the circuit. During the opening phase, an electric field is established between the switch poles which can be very intense, and such as to exceed the dielectric strength value of the material in which it is immersed. In this way, an ionized channel is created in which the electric charges continue to flow, giving rise to the generation of an electric arc. Given that in a direct current system the current has no zero crossing, the electric arc that forms does not extinguish itself, and subjects the poles to great wear, greatly reducing the operating life of the switch itself. Circuit-breakers of this type are characterized by not negligible dimensions and weight, and require a large amount of time to effectively interrupt the direct current (between tens of milliseconds to several seconds).

Gli interruttori elettronici per applicazioni in corrente continua non comprendono elementi che si muovono, ma sono composti da dispositivi elettronici (quali ad esempio un transistore bipolare a gate isolato, “Insulated Gate Bipolar Transistor” (IGBT), un transistore metallo-ossido-semiconduttore a effetto di campo, “Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor” (MOSFET), od un tiristore commutato a gate integrato, “Integrated Gate-Commutated Thyristor”, (IGCT)) atti ad essere commutati elettronicamente tra una condizione di chiusura ed una condizione di apertura (e viceversa). Non essendoci parti in movimento, non si viene a creare alcun arco elettrico. Tuttavia, durante il passaggio dalla condizione di chiusura alla condizione di apertura, essendo la corrente diversa da zero, nell’interruttore elettronico si vengono a creare delle sovratensioni dovute alla presenza di una componente induttiva nel circuito dell’interruttore. Tali sovratensioni possono causare il danneggiamento irreversibile per i componenti presenti nella rete di distribuzione. Per questo motivo, gli interruttori elettronici di questo tipo sono di solito provvisti di appositi circuiti addizionali per il rilascio dell’energia in eccesso, comprendenti ad esempio rami circuitali ohmico-capacitivi e/o varistori. Lo svantaggio maggiore di questa tipologia di interruttori è rappresentato dalle perdite a regime non trascurabili, dettate dalla caduta di tensione, dell’ordine dei Volt, sui componenti elettronici. Di conseguenza si ha un rendimento ridotto, risultando inoltre necessario dissipare calore attraverso sistemi opportuni di dissipazione e ventilazione aventi dimensioni non trascurabili. Electronic switches for direct current applications do not include moving elements, but are composed of electronic devices (such as an insulated gate bipolar transistor, "Insulated Gate Bipolar Transistor" (IGBT), a metal-oxide-semiconductor transistor field effect, "Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor" (MOSFET), or an integrated gate-switched thyristor, "Integrated Gate-Commutated Thyristor", (IGCT)) capable of being electronically switched between a closed condition and an open condition (and vice versa). As there are no moving parts, no electric arc is created. However, during the transition from the closed condition to the open condition, since the current is different from zero, overvoltages are created in the electronic switch due to the presence of an inductive component in the circuit breaker. Such surges can cause irreversible damage to components in the distribution network. For this reason, electronic switches of this type are usually equipped with special additional circuits for the release of excess energy, including for example ohmic-capacitive circuit branches and / or varistors. The major disadvantage of this type of switches is represented by the non-negligible steady-state losses, dictated by the voltage drop, of the order of Volts, on the electronic components. Consequently, there is a reduced efficiency, and it is also necessary to dissipate heat through suitable dissipation and ventilation systems having non-negligible dimensions.

Per questi motivi, è stata sviluppata la tipologia di interruttori comprendente gli interruttori ibridi. Un interruttore ibrido comprende un primo percorso per la corrente attraverso un interruttore elettromeccanico, ed un ramo circuitale in parallelo comprendente componenti interruttori elettronici. For these reasons, the type of circuit-breakers including hybrid circuit-breakers has been developed. A hybrid switch comprises a first path for current through an electromechanical switch, and a parallel circuit branch comprising electronic switch components.

Un circuito interruttore ibrido per applicazioni in corrente continua è descritto ad esempio nel brevetto GB 2251979. Tale circuito interruttore ibrido comprende un interruttore elettromeccanico connesso in serie ad un reattore saturabile ed atto ad essere attraversato da una prima corrente quando l’interruttore elettromeccanico è chiuso. Allo scopo di sopprimere l’arco elettrico che si forma durante l’apertura dell’interruttore elettromeccanico, è previsto un circuito connettibile in parallelo all’interruttore elettromeccanico e al reattore saturabile mediante un interruttore elettronico, ed atto a sovrapporre alla prima corrente una seconda corrente che fluisce in senso opposto in modo da produrre punti di attraversamento per lo zero nella corrente risultante che attraversa l’interruttore elettromeccanico. Il reattore saturabile è posto in una condizione di saturazione magnetica dalla prima corrente che lo attraversa. Nella condizione di saturazione magnetica il reattore saturabile ha una prima reattanza. Il reattore saturabile è fatto uscire dalla condizione di saturazione magnetica quando la seconda corrente è tale da causare una seconda reattanza maggiore della prima reattanza, in modo che il reattore saturabile si comporti come un rettificatore. A hybrid switch circuit for direct current applications is described for example in the GB 2251979 patent. This hybrid switch circuit comprises an electromechanical switch connected in series to a saturable reactor and able to be crossed by a first current when the electromechanical switch is closed. In order to suppress the electric arc that forms during the opening of the electromechanical switch, a circuit is provided which can be connected in parallel to the electromechanical switch and to the saturable reactor by means of an electronic switch, and able to superimpose a second current on the first current. flowing in the opposite direction to produce zero crossing points in the resulting current flowing through the electromechanical switch. The saturable reactor is placed in a magnetic saturation condition by the first current flowing through it. In the magnetic saturation condition the saturable reactor has a first reactance. The saturable reactor is brought out of the magnetic saturation condition when the second current is such as to cause a second reactance greater than the first reactance, so that the saturable reactor behaves like a rectifier.

Un ulteriore circuito interruttore ibrido per applicazioni a corrente continua è descritto in US 4,740,858. Tale circuito interruttore ibrido comprende un circuito serie includente una sorgente di potenza a condensatore caricata in precedenza ed un interruttore connesso in parallelo ad un circuito serie formato da un interruttore elettromeccanico ed un diodo. Durante il funzionamento, la sorgente di potenza a condensatore fornisce una corrente inversa per ridurre la corrente che fluisce nell’interruttore elettromeccanico fino a portarla ad un livello di corrente nulla, ed il diodo mantiene la corrente nell’interruttore elettromeccanico al livello di corrente nulla per un periodo di tempo predeterminato. Per proteggere l’interruttore elettromeccanico da danni, quando i contatti dell’interruttore elettromeccanico si separano durante questo periodo, non si forma nessun arco al plasma. A further hybrid switch circuit for direct current applications is described in US 4,740,858. Such a hybrid switch circuit comprises a series circuit including a previously charged capacitor power source and a switch connected in parallel to a series circuit formed by an electromechanical switch and a diode. During operation, the capacitor power source supplies a reverse current to reduce the current flowing in the electromechanical switch to a zero current level, and the diode maintains the current in the electromechanical switch at the zero current level for a predetermined period of time. To protect the electromechanical switch from damage, when the contacts of the electromechanical switch separate during this period, no plasma arc is formed.

Riassunto dell’Invenzione Summary of the Invention

La Richiedente ha osservato che gli interruttori ibridi noti citati in precedenza non sono efficienti, in quanto non sono in grado di garantire che l’apertura dell’interruttore elettromeccanico in condizioni operative non standard, quali ad esempio a seguito di un cortocircuito nel carico, avvenga con una corrente che fluisce nell’interruttore elettromeccanico stesso avente un valore sufficientemente basso. The Applicant has observed that the known hybrid switches mentioned above are not efficient, as they are not able to guarantee that the opening of the electromechanical switch in non-standard operating conditions, such as for example following a short circuit in the load, occurs with a current flowing in the electromechanical switch itself having a sufficiently low value.

Nella soluzione descritta in US 4,740,858, è previsto un induttore nel ramo in parallelo all’interruttore elettromeccanico. Sebbene questo permetta di rallentare la crescita della corrente assorbita dal carico, tale induttore può allo stesso tempo rallentare l’azzeramento della corrente che fluisce nell’interruttore elettromeccanico. Di conseguenza, utilizzando un circuito interruttore ibrido come descritto in US 4,740,858, è possibile che in alcuni casi l’interruttore elettromeccanico venga aperto quando è ancora attraversato da una corrente di valore non trascurabile, causando la generazione di un arco elettrico. In the solution described in US 4,740,858, an inductor is provided in the branch in parallel with the electromechanical switch. Although this allows to slow down the growth of the current absorbed by the load, this inductor can at the same time slow down the zeroing of the current flowing in the electromechanical switch. Consequently, using a hybrid switch circuit as described in US 4,740,858, it is possible that in some cases the electromechanical switch is opened when it is still crossed by a current of a non-negligible value, causing the generation of an electric arc.

La Richiedente ha escogitato un circuito interruttore ibrido per applicazioni a corrente continua che non è affetto dagli inconvenienti che affliggono i circuiti interruttori ibridi noti che sono stati menzionati in precedenza. The Applicant has devised a hybrid switch circuit for direct current applications which is not affected by the drawbacks affecting the known hybrid switch circuits mentioned above.

In particolare, uno o più aspetti della presente invenzione sono indicati nelle rivendicazioni indipendenti, con caratteristiche vantaggiose della stessa invenzione che sono indicate nelle rivendicazioni dipendenti, il cui testo è incorporato nella presente alla lettera per riferimento (con qualsiasi caratteristica vantaggiosa fornita con riferimento ad uno specifico aspetto della presente invenzione che si applica mutatis mutandis ad ogni altro suo aspetto). In particular, one or more aspects of the present invention are indicated in the independent claims, with advantageous features of the same invention that are indicated in the dependent claims, the text of which is incorporated herein to the letter by reference (with any advantageous features provided with reference to a specific aspect of the present invention which applies mutatis mutandis to any other aspect thereof).

Più specificamente, un aspetto della presente invenzione propone un circuito interruttore ibrido per l’interruzione selettiva del passaggio di corrente continua tra un primo nodo circuitale ed un secondo nodo circuitale. More specifically, an aspect of the present invention proposes a hybrid switch circuit for the selective interruption of the passage of direct current between a first circuit node and a second circuit node.

In accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, detto circuito interruttore ibrido comprende un ramo circuitale principale accoppiato tra detto primo nodo circuitale e detto secondo nodo circuitale. In accordance with an embodiment of the present invention, said hybrid switch circuit comprises a main circuit branch coupled between said first circuit node and said second circuit node.

In accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, detto ramo circuitale principale comprende un interruttore elettromeccanico atto ad essere attraversato almeno da detta corrente continua quando è chiuso. In accordance with an embodiment of the present invention, said main circuit branch comprises an electromechanical switch able to be crossed by at least said direct current when it is closed.

In accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, detto ramo circuitale comprende primi mezzi induttivi connessi in serie all’interruttore elettromeccanico. In accordance with an embodiment of the present invention, said circuit branch comprises first inductive means connected in series to the electromechanical switch.

In accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, detto circuito interruttore ibrido comprende un circuito ausiliario comprendente mezzi capacitivi per la generazione di una corrente di azzeramento ed almeno un interruttore elettronico per accoppiare selettivamente detto circuito ausiliario in parallelo al ramo circuitale principale. In accordance with an embodiment of the present invention, said hybrid switch circuit comprises an auxiliary circuit comprising capacitive means for generating a reset current and at least one electronic switch for selectively coupling said auxiliary circuit in parallel to the main circuit branch.

In accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, detto circuito interruttore ibrido comprende secondi mezzi induttivi connessi in serie al ramo circuitale principale tra detto ramo circuitale principale ed almeno uno tra detto primo nodo circuitale e detto secondo nodo circuitale. In accordance with an embodiment of the present invention, said hybrid switch circuit comprises second inductive means connected in series to the main circuit branch between said main circuit branch and at least one between said first circuit node and said second circuit node.

In accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, detto circuito interruttore ibrido comprende primi mezzi di comando per comandare detto almeno un interruttore elettronico per accoppiare detto circuito ausiliario in parallelo al ramo circuitale principale in risposta ad un comando di apertura del circuito interruttore ibrido e fornire detta corrente di azzeramento all’interruttore elettromeccanico per ridurre la corrente che fluisce attraverso di esso. In accordance with an embodiment of the present invention, said hybrid switch circuit comprises first control means for controlling said at least one electronic switch for coupling said auxiliary circuit in parallel to the main circuit branch in response to an opening command of the hybrid switch circuit and supplying said reset current to the electromechanical switch to reduce the current flowing therethrough.

In accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, detto circuito interruttore ibrido comprende secondi mezzi di comando per comandare l’apertura dell’interruttore elettromeccanico quando il valore della corrente che attraversa l’interruttore elettromeccanico è almeno inferiore in valore assoluto ad un corrispondente valore di soglia. In accordance with an embodiment of the present invention, said hybrid switch circuit comprises second control means for controlling the opening of the electromechanical switch when the value of the current flowing through the electromechanical switch is at least lower in absolute value than a corresponding value threshold.

In accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, detti primi mezzi induttivi comprendono un primo induttore e detti secondi mezzi induttivi comprendono almeno un secondo induttore. In accordance with an embodiment of the present invention, said first inductive means comprise a first inductor and said second inductive means comprise at least a second inductor.

In accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, l’induttanza di detti primi mezzi induttivi è minore dell’induttanza complessiva di detto almeno un secondo induttore. In accordance with an embodiment of the present invention, the inductance of said first inductive means is less than the overall inductance of said at least one second inductor.

In accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, detto circuito ausiliario comprende un interruttore elettronico avente un primo terminale di conduzione accoppiato al primo nodo circuitale ed un secondo terminale di conduzione accoppiato ad un primo terminale di conduzione di detti mezzi capacitivi, detti mezzi capacitivi avendo un secondo terminale di conduzione accoppiato al secondo nodo circuitale. In accordance with an embodiment of the present invention, said auxiliary circuit comprises an electronic switch having a first conduction terminal coupled to the first circuit node and a second conduction terminal coupled to a first conduction terminal of said capacitive means, said capacitive means having a second conducting terminal coupled to the second circuit node.

In accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, detto circuito ausiliario comprende ulteriormente un diodo avente un catodo connesso al primo terminale di conduzione dell’interruttore elettronico ed un anodo connesso al secondo terminale di conduzione dell’interruttore elettronico. In accordance with an embodiment of the present invention, said auxiliary circuit further comprises a diode having a cathode connected to the first conducting terminal of the electronic switch and an anode connected to the second conducting terminal of the electronic switch.

In accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, detti primi mezzi di comando sono configurati per comandare la chiusura dell’interruttore elettronico in risposta al comando di apertura del circuito interruttore ibrido. In accordance with an embodiment of the present invention, said first control means are configured to command the closing of the electronic switch in response to the opening command of the hybrid switch circuit.

In accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, detto circuito ausiliario comprende: In accordance with an embodiment of the present invention, said auxiliary circuit comprises:

- un primo interruttore elettronico avente un primo terminale di conduzione accoppiato al primo nodo circuitale ed un secondo terminale di conduzione accoppiato ad un primo terminale di conduzione dei mezzi capacitivi; - a first electronic switch having a first conduction terminal coupled to the first circuit node and a second conduction terminal coupled to a first conduction terminal of the capacitive means;

- un secondo interruttore elettronico avente un primo terminale di conduzione accoppiato ad un secondo terminale di conduzione dei mezzi capacitivi, ed un secondo terminale di conduzione accoppiato al primo nodo circuitale; - a second electronic switch having a first conduction terminal coupled to a second conduction terminal of the capacitive means, and a second conduction terminal coupled to the first circuit node;

- un terzo interruttore elettronico avente un primo terminale di conduzione accoppiato al secondo nodo circuitale ed un secondo terminale di conduzione accoppiato al primo terminale di conduzione dei mezzi capacitivi; - a third electronic switch having a first conduction terminal coupled to the second circuit node and a second conduction terminal coupled to the first conduction terminal of the capacitive means;

- un quarto interruttore elettronico avente un primo terminale di conduzione accoppiato al secondo terminale di conduzione dei mezzi capacitivi, ed un secondo terminale di conduzione accoppiato al secondo nodo circuitale. - a fourth electronic switch having a first conduction terminal coupled to the second conduction terminal of the capacitive means, and a second conduction terminal coupled to the second circuit node.

In accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, detto circuito ausiliario comprende ulteriormente: In accordance with an embodiment of the present invention, said auxiliary circuit further comprises:

- un primo diodo avente un catodo connesso al primo terminale di conduzione del primo interruttore elettronico ed un anodo connesso al secondo terminale di conduzione del primo interruttore elettronico; - a first diode having a cathode connected to the first conducting terminal of the first electronic switch and an anode connected to the second conducting terminal of the first electronic switch;

- un secondo diodo avente un catodo connesso al primo terminale di conduzione del secondo interruttore elettronico ed un anodo connesso al secondo terminale di conduzione del secondo interruttore elettronico; - a second diode having a cathode connected to the first conducting terminal of the second electronic switch and an anode connected to the second conducting terminal of the second electronic switch;

- un terzo diodo avente un catodo connesso al primo terminale di conduzione del terzo interruttore elettronico ed un anodo connesso al secondo terminale di conduzione del terzo interruttore elettronico; - a third diode having a cathode connected to the first conducting terminal of the third electronic switch and an anode connected to the second conducting terminal of the third electronic switch;

- un quarto diodo avente un catodo connesso al primo terminale di conduzione del quarto interruttore elettronico ed un anodo connesso al secondo terminale di conduzione del quarto interruttore elettronico. - a fourth diode having a cathode connected to the first conducting terminal of the fourth electronic switch and an anode connected to the second conducting terminal of the fourth electronic switch.

In accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, detti primi mezzi di comando sono configurati per: In accordance with an embodiment of the present invention, said first control means are configured for:

- comandare la chiusura del secondo interruttore elettronico e del terzo interruttore elettronico in risposta al comando di apertura del circuito interruttore ibrido quando la corrente continua che attraversa l’interruttore elettromeccanico scorre dal primo nodo circuitale al secondo nodo circuitale, e - command the closing of the second electronic switch and the third electronic switch in response to the opening command of the hybrid switch circuit when the direct current flowing through the electromechanical switch flows from the first circuit node to the second circuit node, and

- comandare la chiusura del primo interruttore elettronico e del quarto interruttore elettronico in risposta al comando di apertura del circuito interruttore ibrido quando la corrente continua che attraversa l’interruttore elettromeccanico scorre dal secondo nodo circuitale al primo nodo circuitale. - command the closing of the first electronic switch and the fourth electronic switch in response to the opening command of the hybrid switch circuit when the direct current flowing through the electromechanical switch flows from the second circuit node to the first circuit node.

In accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, detti secondi mezzi induttivi comprendono: In accordance with an embodiment of the present invention, said second inductive means comprise:

- un secondo induttore connesso in serie tra detto ramo circuitale principale e detto primo nodo circuitale, e - a second inductor connected in series between said main circuit branch and said first circuit node, e

- un ulteriore secondo induttore connesso in serie tra detto ramo circuitale e detto secondo nodo circuitale. - a further second inductor connected in series between said circuit branch and said second circuit node.

In accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, detto circuito interruttore ibrido comprende ulteriormente un circuito di carica per caricare i mezzi capacitivi mediante la generazione di una corrente di carica pulsata, detto circuito di carica comprendendo un interruttore elettronico di carica accoppiato a detti mezzi capacitivi e comandato mediante un segnale di controllo a modulazione di larghezza di impulso. In accordance with an embodiment of the present invention, said hybrid switch circuit further comprises a charging circuit for charging the capacitive means by generating a pulsed charging current, said charging circuit comprising an electronic charging switch coupled to said means capacitive and controlled by a pulse width modulated control signal.

In accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, detti mezzi capacitivi comprendono un condensatore. In accordance with an embodiment of the present invention, said capacitive means comprise a capacitor.

In accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, detto circuito interruttore ibrido comprende ulteriormente almeno uno tra: In accordance with an embodiment of the present invention, said hybrid switch circuit further comprises at least one of:

-mezzi per innescare detto comando di apertura del circuito interruttore ibrido sulla base di un comando esterno al circuito interruttore ibrido che segnala la necessita di disalimentare un carico, e - means for triggering said opening command of the hybrid switch circuit on the basis of a command external to the hybrid switch circuit which signals the need to disconnect a load, and

- mezzi per innescare detto comando di apertura del circuito interruttore ibrido sulla base del rilevamento di un guasto di cortocircuito. - means for triggering said opening command of the hybrid switch circuit on the basis of the detection of a short-circuit fault.

In accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, detto circuito interruttore ibrido comprende ulteriormente un condensatore accoppiato a detto primo nodo circuitale. In accordance with an embodiment of the present invention, said hybrid switch circuit further comprises a capacitor coupled to said first circuit node.

In accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, detto circuito interruttore ibrido comprende ulteriormente un condensatore accoppiato a detto secondo nodo circuitale. In accordance with an embodiment of the present invention, said hybrid switch circuit further comprises a capacitor coupled to said second circuit node.

Un ulteriore aspetto della presente invenzione propone un metodo per l’interruzione selettiva del passaggio di corrente continua in un ramo circuitale principale accoppiato tra un primo nodo circuitale ed un secondo nodo circuitale, in cui detto ramo circuitale principale comprende un interruttore elettromeccanico atto ad essere attraversato da detta corrente continua quando è chiuso, e primi mezzi induttivi connessi in serie all’interruttore elettromeccanico, ed in cui secondi mezzi induttivi sono connessi in serie al ramo circuitale principale tra detto ramo circuitale principale ed almeno uno tra detto primo nodo circuitale e detto secondo nodo circuitale. A further aspect of the present invention proposes a method for the selective interruption of the passage of direct current in a main circuit branch coupled between a first circuit node and a second circuit node, in which said main circuit branch comprises an electromechanical switch able to be crossed from said direct current when it is closed, and first inductive means connected in series to the electromechanical switch, and in which second inductive means are connected in series to the main circuit branch between said main circuit branch and at least one between said first circuit node and said second circuit node.

Il metodo comprende: The method includes:

- caricare mezzi capacitivi di un circuito ausiliario, detto circuito ausiliario comprendendo ulteriormente almeno un interruttore elettronico; - charging capacitive means of an auxiliary circuit, said auxiliary circuit further comprising at least one electronic switch;

- in risposta ad un comando di apertura del circuito interruttore ibrido, accoppiare detto circuito ausiliario a detto ramo circuitale principale mediante detto almeno un interruttore elettronico e fornire all’interruttore elettromeccanico una corrente di azzeramento mediante i mezzi capacitivi caricati per ridurre la corrente che fluisce attraverso l’interruttore elettromeccanico; - in response to a command to open the hybrid switch circuit, couple said auxiliary circuit to said main circuit branch by means of said at least one electronic switch and supply the electromechanical switch with a reset current by means of the charged capacitive means to reduce the current flowing through the electromechanical switch;

- aprire l’interruttore elettromeccanico quando il valore della corrente che attraversa l’interruttore elettromeccanico è almeno inferiore in valore assoluto ad un corrispondente valore di soglia. - open the electromechanical switch when the value of the current flowing through the electromechanical switch is at least lower in absolute value than a corresponding threshold value.

Breve Descrizione dei Disegni Allegati Brief Description of the Attached Drawings

Forme di realizzazione della presente invenzione, come pure ulteriori caratteristiche ed i relativi vantaggi, saranno meglio comprese con riferimento alla seguente descrizione dettagliata, data puramente a titolo indicativo e non limitativo, da leggersi congiuntamente alle figure allegate (in cui elementi corrispondenti sono indicati con riferimenti uguali o simili e la loro spiegazione non è ripetuta per brevità). In particolare: Embodiments of the present invention, as well as further characteristics and relative advantages, will be better understood with reference to the following detailed description, given purely by way of non-limiting indication, to be read in conjunction with the attached figures (in which corresponding elements are indicated with references the same or similar and their explanation is not repeated for the sake of brevity). In particular:

la Figura 1 è uno schema elettrico di un circuito interruttore ibrido in accordo con una forma di realizzazione della invenzione, e Figure 1 is an electrical diagram of a hybrid switch circuit according to an embodiment of the invention, and

la Figura 2 è uno schema elettrico di un circuito interruttore ibrido in accordo con una ulteriore forma di realizzazione della invenzione. Figure 2 is an electrical diagram of a hybrid switch circuit according to a further embodiment of the invention.

Descrizione Dettagliata di Forme di Realizzazione Preferite dell’Invenzione Con riferimento ai disegni, la Figura 1 è uno schema elettrico di un circuito interruttore ibrido 100 in corrente continua in accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione. Detailed Description of Preferred Embodiments of the Invention With reference to the drawings, Figure 1 is an electrical diagram of a hybrid switch circuit 100 in direct current according to an embodiment of the present invention.

In accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, il circuito interruttore ibrido 100 comprende una porta d’ingresso 102 accoppiata ad una rete di distribuzione elettrica in corrente continua, schematizzata in figura con un singolo componente a parametri concentrati ed identificata con il riferimento 104, per ricevere una corrente di ingresso Iin. Il circuito interruttore ibrido 100 comprende inoltre una porta d’uscita 106 accoppiata ad un generico carico elettrico, schematizzato in figura con un singolo componente a parametri concentrati ed identificato con il riferimento 108, per fornire a quest’ultimo una corrente di uscita Iout. In accordance with an embodiment of the present invention, the hybrid switch circuit 100 comprises an input door 102 coupled to a direct current electrical distribution network, schematized in the figure with a single component with lumped parameters and identified with the reference 104 , to receive an input current Iin. The hybrid switch circuit 100 also includes an output port 106 coupled to a generic electrical load, schematized in the figure with a single component with lumped parameters and identified with the reference 108, to provide the latter with an output current Iout.

In maggior dettaglio, in accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, la porta d’ingresso 102 comprende un primo terminale 110 connesso ad un primo terminale della rete di distribuzione elettrica 104 ed un secondo terminale 112 connesso ad un secondo terminale della rete di distribuzione elettrica 104. La porta d’uscita 106 comprende un primo terminale 113 accoppiato ad un primo terminale del carico 108 ed un secondo terminale 114 accoppiato ad un secondo terminale del carico 108. Il secondo terminale 112 della porta d’ingresso 102 ed il secondo terminale 114 della porta d’uscita 106 sono connessi tra di loro (definendo un nodo circuitale 115). In greater detail, in accordance with an embodiment of the present invention, the input door 102 comprises a first terminal 110 connected to a first terminal of the electrical distribution network 104 and a second terminal 112 connected to a second terminal of the network electrical distribution 104. The output door 106 comprises a first terminal 113 coupled to a first terminal of the load 108 and a second terminal 114 coupled to a second terminal of the load 108. The second terminal 112 of the input door 102 and the second terminal 114 of the output gate 106 are connected to each other (defining a circuit node 115).

In accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, il circuito interruttore ibrido 100 comprende un ramo circuitale principale accoppiato tra il terminale 110 ed il terminale 113, comprendente un interruttore elettromeccanico T1 ed un induttore L connessi in serie. L’interruttore elettromeccanico T1 ha un primo terminale di conduzione accoppiato al terminale 110 per ricevere la corrente d’ingresso Iin dalla rete di distribuzione elettrica 104 ed un secondo terminale di conduzione accoppiato ad un primo terminale di conduzione dell’induttore L (definendo un nodo circuitale 116). L’induttore L ha un secondo terminale di conduzione accoppiato al terminale 113. In accordance with an embodiment of the present invention, the hybrid switch circuit 100 comprises a main circuit branch coupled between terminal 110 and terminal 113, comprising an electromechanical switch T1 and an inductor L connected in series. The electromechanical switch T1 has a first conduction terminal coupled to the terminal 110 to receive the input current Iin from the electrical distribution network 104 and a second conduction terminal coupled to a first conduction terminal of the inductor L (defining a node circuit 116). Inductor L has a second conduction terminal coupled to terminal 113.

Quando l’interruttore elettromeccanico T1 è chiuso, cioè quando i poli dell’interruttore elettromeccanico T1 sono in posizione di contatto reciproco, il ramo circuitale principale fornisce un percorso conduttivo tra la rete di distribuzione elettrica 104 ed il carico 108. In questa situazione, il ramo circuitale principale è attraversato da una corrente Il avente un valore continuo pari a quello della corrente d’ingresso Iin. Come indicato in figura, in questo caso la corrente Il fluisce dal terminale 110 al terminale 113. When the electromechanical switch T1 is closed, that is, when the poles of the electromechanical switch T1 are in a position of mutual contact, the main circuit branch provides a conductive path between the electrical distribution network 104 and the load 108. In this situation, the The main circuit branch is crossed by a current Il having a continuous value equal to that of the input current Iin. As indicated in the figure, in this case the current Il flows from terminal 110 to terminal 113.

In accordo con una forma di realizzazione dell’invenzione, un induttore di uscita Lout è accoppiato tra il secondo terminale di conduzione dell’induttore L ed il terminale 113. L’induttore di uscita Lout ha un primo terminale connesso al secondo terminale di conduzione dell’induttore L (definendo un nodo circuitale 118) ed un secondo terminale accoppiato al terminale 113. According to an embodiment of the invention, an output inductor Lout is coupled between the second conducting terminal of the inductor L and the terminal 113. The output inductor Lout has a first terminal connected to the second conducting terminal of the inductor L (defining a circuit node 118) and a second terminal coupled to terminal 113.

In accordo con una forma di realizzazione della invenzione, il circuito interruttore ibrido 100 comprende un ramo circuitale ausiliario per l’interruzione del flusso di corrente nel ramo circuitale principale durante le operazioni di apertura dell’interruttore elettromeccanico T1. In accordance with an embodiment of the invention, the hybrid switch circuit 100 includes an auxiliary circuit branch for interrupting the flow of current in the main circuit branch during the opening operations of the electromechanical switch T1.

In accordo con una forma di realizzazione della invenzione, il ramo circuitale ausiliario comprende un interruttore elettronico S1, ad esempio un transistore, avente un primo terminale di conduzione connesso al terminale 110 ed un secondo terminale di conduzione connesso ad un primo terminale di un condensatore C (definendo un nodo circuitale 120). Il condensatore C ha un secondo terminale connesso al nodo circuitale 118. Il ramo circuitale ausiliario è atto ad essere accoppiato selettivamente in parallelo al ramo circuitale principale mediante la apertura/chiusura dell’interruttore elettronico S1. In accordance with an embodiment of the invention, the auxiliary circuit branch comprises an electronic switch S1, for example a transistor, having a first conduction terminal connected to terminal 110 and a second conduction terminal connected to a first terminal of a capacitor C (defining a circuit node 120). The capacitor C has a second terminal connected to the circuit node 118. The auxiliary circuit branch is adapted to be selectively coupled in parallel to the main circuit branch by opening / closing the electronic switch S1.

In accordo con una forma di realizzazione della invenzione, un diodo D1 è connesso in antiparallelo all’interruttore elettronico S1, avente un catodo connesso al terminale 110 ed un anodo connesso al nodo circuitale 120. In accordance with an embodiment of the invention, a diode D1 is connected in antiparallel to the electronic switch S1, having a cathode connected to the terminal 110 and an anode connected to the circuit node 120.

In accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, il circuito interruttore ibrido 100 comprende ulteriormente un circuito di carica per il condensatore C. Detto circuito di carica comprende un resistore R avente un primo terminale connesso al nodo circuitale 120 ed un secondo terminale connesso ad un primo terminale di conduzione di un interruttore elettronico S2, ad esempio un transistore (definendo un nodo circuitale 122). L’interruttore elettronico S2 ha inoltre un secondo terminale di conduzione connesso al nodo circuitale 115. In accordance with an embodiment of the present invention, the hybrid switch circuit 100 further comprises a charging circuit for the capacitor C. Said charging circuit comprises a resistor R having a first terminal connected to the circuit node 120 and a second terminal connected to a first conduction terminal of an electronic switch S2, for example a transistor (defining a circuit node 122). The electronic switch S2 also has a second conduction terminal connected to the circuit node 115.

In accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, un diodo D2 è connesso in antiparallelo all’interruttore elettronico S2, avente un catodo connesso al nodo circuitale 122 ed un anodo connesso al nodo circuitale 115. In accordance with an embodiment of the present invention, a diode D2 is connected in antiparallel to the electronic switch S2, having a cathode connected to the circuit node 122 and an anode connected to the circuit node 115.

In accordo con una forma di realizzazione dell’invenzione, il circuito interruttore ibrido 100 comprende un condensatore di uscita Cout di piccola capacità, avente un primo terminale accoppiato al terminale 113 ed un secondo terminale accoppiato al nodo circuitale 115. In accordance with an embodiment of the invention, the hybrid switch circuit 100 comprises a small capacity output capacitor Cout, having a first terminal coupled to terminal 113 and a second terminal coupled to the circuit node 115.

In accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, il ramo circuitale principale è provvisto di un primo misuratore di corrente A1 per misurare la corrente che attraversa l’interruttore elettromeccanico T1 ed un secondo misuratore di corrente A2 per misurare la corrente assorbita dal carico 108, ad esempio degli amperometri. In accordance with an embodiment of the present invention, the main circuit branch is provided with a first current meter A1 to measure the current flowing through the electromechanical switch T1 and a second current meter A2 to measure the current absorbed by the load 108 , for example ammeters.

In accordo con una forma di realizzazione dell’invenzione, il primo misuratore di corrente A1 ha un primo terminale al terminale 110 ed un secondo terminale accoppiato al primo terminale di conduzione dell’interruttore elettromeccanico T1. In accordance with an embodiment of the invention, the first current meter A1 has a first terminal at terminal 110 and a second terminal coupled to the first conduction terminal of the electromechanical switch T1.

In accordo con una forma di realizzazione dell’invenzione, il secondo misuratore di corrente A2 ha un primo terminale accoppiato al terminale 113 ed un secondo terminale accoppiato al secondo terminale di conduzione dell’induttore di uscita Lout ed al primo terminale del condensatore di uscita Cout. According to an embodiment of the invention, the second current meter A2 has a first terminal coupled to terminal 113 and a second terminal coupled to the second conduction terminal of the output inductor Lout and to the first terminal of the output capacitor Cout .

In accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, il circuito interruttore ibrido 100 è pilotato da una unità di controllo 140, ad esempio un microprocessore od un microcontrollore, configurata per controllare le tempistiche di apertura e chiusura degli interruttori T1, S1 ed S2. In accordance with an embodiment of the present invention, the hybrid switch circuit 100 is driven by a control unit 140, for example a microprocessor or a microcontroller, configured to control the opening and closing times of the switches T1, S1 and S2.

Per questo motivo, in accordo con una forma di realizzazione dell’invenzione, l’unità di controllo 140 è accoppiata ad un terminale di controllo (non illustrato in figura) dell’interruttore elettromeccanico T1 per fornire un segnale di pilotaggio PT il cui valore determina la condizione di apertura/chiusura dell’interruttore elettromeccanico T1. Ad esempio, quando il segnale di pilotaggio PT è impostato dall’unità di controllo 140 ad un primo valore PT(1), o è compreso entro un primo intervallo di valori, l’interruttore elettromeccanico T1 risulta essere chiuso, con i poli in posizione di contatto reciproco, mentre quando il segnale di pilotaggio PT è impostato ad un secondo valore PT(2), o è compreso entro un secondo intervallo di valori, l’interruttore elettromeccanico T1 è aperto, con i poli distanziati. For this reason, in accordance with an embodiment of the invention, the control unit 140 is coupled to a control terminal (not shown in the figure) of the electromechanical switch T1 to provide a driving signal PT whose value determines the opening / closing condition of the electromechanical switch T1. For example, when the driving signal PT is set by the control unit 140 to a first value PT (1), or is included within a first range of values, the electromechanical switch T1 is closed, with the poles in position of mutual contact, while when the driving signal PT is set to a second value PT (2), or is included within a second range of values, the electromechanical switch T1 is open, with the poles spaced apart.

In accordo con una forma di realizzazione dell’invenzione, l’unità di controllo 140 è inoltre accoppiata ad un terminale di controllo dell’interruttore elettronico S1 per fornire un segnale di pilotaggio PS1 il cui valore determina la condizione di apertura/chiusura dell’interruttore elettronico S1. Ad esempio, quando il segnale di pilotaggio PS1 è impostato dalla unità di controllo 140 ad un primo valore PS1(1), o è compreso entro un primo intervallo di valori, l’interruttore elettronico S1 risulta essere accesso, e quindi chiuso, mentre quando il segnale di pilotaggio PS1 è impostato ad un secondo valore PS1(2), o è compreso entro un secondo intervallo di valori, l’interruttore elettronico S1 risulta essere spento, e quindi aperto. In accordance with an embodiment of the invention, the control unit 140 is also coupled to a control terminal of the electronic switch S1 to provide a driving signal PS1 whose value determines the open / close condition of the switch electronic S1. For example, when the driving signal PS1 is set by the control unit 140 to a first value PS1 (1), or is included within a first range of values, the electronic switch S1 is turned on, and therefore closed, while when the driving signal PS1 is set to a second value PS1 (2), or is included within a second range of values, the electronic switch S1 is turned off and therefore open.

Nello stesso modo, in accordo con una forma di realizzazione dell’invenzione, l’unità di controllo 140 è inoltre accoppiata ad un terminale di controllo dell’interruttore elettronico S2 per fornire un segnale di pilotaggio PS2 il cui valore determina la condizione di apertura/chiusura dell’interruttore elettronico S2. Ad esempio, quando il segnale di pilotaggio PS2 è impostato dalla unità di controllo 140 ad un primo valore PS2(1), o è compreso entro un primo intervallo di valori, l’interruttore elettronico S2 risulta essere accesso, e quindi chiuso, mentre quando il segnale di pilotaggio PS2 è impostato ad un secondo valore PS2(2), o è compreso entro un secondo intervallo di valori, l’interruttore elettronico S2 risulta essere spento, e quindi aperto. In the same way, according to an embodiment of the invention, the control unit 140 is also coupled to a control terminal of the electronic switch S2 to provide a driving signal PS2 whose value determines the open condition / closing of electronic switch S2. For example, when the driving signal PS2 is set by the control unit 140 to a first value PS2 (1), or is included within a first range of values, the electronic switch S2 is turned on, and therefore closed, while when the driving signal PS2 is set to a second value PS2 (2), or is included within a second range of values, the electronic switch S2 is turned off and therefore open.

In accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, la unità di controllo 140 è inoltre accoppiata ai misuratori di corrente A1 ed A2 per ricevere rispettivi segnali di lettura SA1, SA2 i cui valori sono indicativi dei valori di corrente misurati da essi. In accordance with an embodiment of the present invention, the control unit 140 is also coupled to the current meters A1 and A2 to receive respective reading signals SA1, SA2 whose values are indicative of the current values measured by them.

Il funzionamento del circuito interruttore ibrido 100 in accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione verrà ora descritto qui appresso. The operation of the hybrid switch circuit 100 in accordance with an embodiment of the present invention will now be described hereinafter.

In una prima condizione operativa (circuito interruttore ibrido 100 in condizione aperta), l’interruttore elettromeccanico T1 è aperto (segnale di pilotaggio PT al valore PT(2)), l’interruttore elettronico S1 è aperto (segnale di pilotaggio PS1 al valore PS1(2)), e l’interruttore elettronico S2 è aperto (segnale di pilotaggio PS2 al valore PS2(2)). In a first operating condition (hybrid switch circuit 100 in open condition), the electromechanical switch T1 is open (control signal PT at value PT (2)), electronic switch S1 is open (control signal PS1 at value PS1 (2)), and the electronic switch S2 is open (driving signal PS2 at value PS2 (2)).

Durante la prima condizione operativa, il carico 108 risulta essere disaccoppiato elettricamente dalla rete di distribuzione elettrica 104, e non riceve alcuna corrente da quest’ultima. I due diodi D1 e D2 sono polarizzati in inversa, e quindi non conducono corrente. Inoltre, il condensatore C è scarico. During the first operating condition, the load 108 is electrically decoupled from the electrical distribution network 104, and does not receive any current from the latter. The two diodes D1 and D2 are reverse biased, and therefore do not conduct current. Also, the capacitor C is discharged.

In una seconda condizione operativa (circuito interruttore ibrido 100 in condizione chiusa), l’interruttore elettromeccanico T1 è chiuso (segnale di pilotaggio PT al valore PT(1)), mentre l’interruttore elettronico S1 viene mantenuto aperto (segnale di pilotaggio PS1 al valore PS1(2)). In a second operating condition (hybrid switch circuit 100 in closed condition), the electromechanical switch T1 is closed (control signal PT at the value PT (1)), while the electronic switch S1 is kept open (control signal PS1 at PS1 value (2)).

Nella seconda condizione operativa, il carico 108 risulta essere accoppiato elettricamente alla rete di distribuzione elettrica 104 attraverso l’interruttore elettromeccanico T1 chiuso, ed il ramo circuitale principale è attraversato da una corrente Il avente un valore continuo pari a quello della corrente d’ingresso Iin fornita dalla rete di distribuzione elettrica 104. In the second operating condition, the load 108 is electrically coupled to the electrical distribution network 104 through the closed electromechanical switch T1, and the main circuit branch is crossed by a current Il having a continuous value equal to that of the input current Iin supplied by the electricity distribution network 104.

Inoltre, nella seconda condizione operativa l’interruttore elettronico S2 è comandato per caricare il condensatore C mediante una corrente di carica Is fino a che la differenza di tensione ai capi delle armature di quest’ultimo raggiunga un valore corrispondente alla differenza di tensione tra il terminale 110 ed il nodo circuitale 115. Furthermore, in the second operating condition the electronic switch S2 is commanded to charge the capacitor C by means of a charging current Is until the voltage difference across the armatures of the latter reaches a value corresponding to the voltage difference between the terminal 110 and the circuit node 115.

Ad esempio, in accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, nella seconda condizione operativa l’interruttore elettronico S2 è comandato per essere alternativamente aperto/chiuso in sequenza, ad esempio modulando il segnale di pilotaggio PS2 secondo una modulazione di larghezza di impulso tra i valori PS2(1) e PS2(2), allo scopo di caricare il condensatore C mediante una corrente di carica Is pulsata generata dal circuito di carica. In particolare, quando l’interruttore elettronico S2 è chiuso, il condensatore C riceve una corrente di carica Is che fluisce dal nodo circuitale 118 al nodo circuitale 115 attraverso tale interruttore elettronico S2. Grazie al pilotaggio dell’interruttore elettronico S2 mediante modulazione di larghezza di impulso del segnale di pilotaggio PS2, è possibile modulare ad impulsi la corrente di carica Is per controllare il modo con cui viene caricato il condensatore C, ad esempio facendo variare gradualmente il duty cycle del segnale di pilotaggio PS2 fino a che il condensatore C non risulta caricato con una differenza di tensione ai capi delle proprie armature corrispondente alla differenza di tensione che si ha tra il terminale 110 ed il nodo circuitale 115. A questo punto, il segnale di pilotaggio PS2 viene mantenuto al valore PS2(1) per mantenere chiuso l’interruttore elettronico S2 durante il resto della seconda condizione operativa. For example, in accordance with an embodiment of the present invention, in the second operating condition the electronic switch S2 is controlled to be alternately opened / closed in sequence, for example by modulating the driving signal PS2 according to a pulse width modulation between the values PS2 (1) and PS2 (2), in order to charge the capacitor C by means of a pulsed charging current Is generated by the charging circuit. In particular, when the electronic switch S2 is closed, the capacitor C receives a charge current Is which flows from the circuit node 118 to the circuit node 115 through this electronic switch S2. Thanks to the piloting of the electronic switch S2 by means of pulse width modulation of the driving signal PS2, it is possible to pulse-modulate the charging current Is to control the way in which the capacitor C is charged, for example by gradually varying the duty cycle of the driving signal PS2 until the capacitor C is not loaded with a voltage difference across its armatures corresponding to the voltage difference between terminal 110 and circuit node 115. At this point, the driving signal PS2 is kept at the value PS2 (1) to keep the electronic switch S2 closed during the remainder of the second operating condition.

In accordo con una forma di realizzazione dell’invenzione, prima di passare dalla seconda condizione operativa (circuito interruttore ibrido 100 in condizione chiusa) alla prima condizione operativa (circuito interruttore ibrido 100 in condizione aperta), il circuito interruttore ibrido 100 viene temporaneamente condotto in una terza condizione operativa (circuito interruttore ibrido 100 in condizione di azzeramento di corrente) diretta all’azzeramento (o almeno alla riduzione) della corrente Il che fluisce nell’interruttore elettromeccanico T1, in modo da prevenire la formazione di archi elettrici tra i poli dell’interruttore elettromeccanico T1 durante l’apertura di quest’ultimo. In accordance with an embodiment of the invention, before passing from the second operating condition (hybrid switch circuit 100 in closed condition) to the first operating condition (hybrid switch circuit 100 in open condition), the hybrid switch circuit 100 is temporarily brought into a third operating condition (hybrid switch circuit 100 in a condition of zero current) aimed at zeroing (or at least reducing) the current Il which flows in the electromechanical switch T1, so as to prevent the formation of electric arcs between the poles of the '' electromechanical switch T1 during the opening of the latter.

In accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, nella terza condizione operativa l’interruttore elettronico S1 viene chiuso (segnale di pilotaggio PS1 al valore PS1(1)), mentre l’interruttore elettronico S2 viene aperto (segnale di pilotaggio PS2 al valore PS2(2)). In questo modo, il ramo circuitale ausiliario risulta essere accoppiato in parallelo al ramo circuitale principale. Dato che il condensatore C è stato caricato nella condizione operativa precedente, nel ramo circuitale ausiliario si forma una corrente Ic che fluisce in verso opposto rispetto alla corrente Il. La presenza di tale corrente Ic contraria fa sì che la corrente risultante attraverso l’interruttore elettromeccanico T1 si azzeri, od almeno venga limitata. Quando la corrente che attraversa l’interruttore elettromeccanico T1 si azzera o il suo valore diventa minore (in valore assoluto) di un corrispondente valore di soglia (questo può essere vantaggiosamente rilevato dalla unità di controllo 140 mediante la segnalazione da parte del misuratore di corrente A1), l’interruttore elettromeccanico T1 è comandato in apertura (segnale di pilotaggio PT commutato al secondo valore PT(2)). All’allontanamento dei poli dell’interruttore elettromeccanico T1, tutta la corrente può vantaggiosamente fluire nel ramo circuitale ausiliario attraverso l’interruttore elettronico S1 chiuso, garantendo così l’apertura dell’interruttore elettromeccanico T1 senza formazione di archi elettrici. Una volta che l’interruttore elettromeccanico T1 è completamente aperto, l’interruttore elettronico S1 può essere aperto (segnale di pilotaggio PS1 al valore PS1(2)), ed il circuito interruttore ibrido 100 passa nella prima condizione operativa. In accordance with an embodiment of the present invention, in the third operating condition the electronic switch S1 is closed (driving signal PS1 at the value PS1 (1)), while the electronic switch S2 is opened (driving signal PS2 at the value PS2 (2)). In this way, the auxiliary circuit branch is coupled in parallel to the main circuit branch. Since the capacitor C has been charged in the previous operating condition, a current Ic is formed in the auxiliary circuit branch which flows in the opposite direction to the current Il. The presence of this contrary current Ic causes the resulting current through the electromechanical switch T1 is reset, or at least limited. When the current flowing through the electromechanical switch T1 is zeroed or its value becomes lower (in absolute value) than a corresponding threshold value (this can advantageously be detected by the control unit 140 by signaling by the current meter A1 ), the electromechanical switch T1 is commanded to open (control signal PT switched to the second value PT (2)). When the poles of the electromechanical switch T1 are moved away, all the current can advantageously flow into the auxiliary circuit branch through the closed electronic switch S1, thus ensuring the opening of the electromechanical switch T1 without the formation of electric arcs. Once the electromechanical switch T1 is completely open, the electronic switch S1 can be open (PS1 driving signal at the value PS1 (2)), and the hybrid switch circuit 100 passes into the first operating condition.

La presenza dell’induttore L permette vantaggiosamente di limitare la velocità con cui varia la corrente circolante nell’interruttore elettromeccanico T1 nella terza condizione operativa. The presence of the inductor L advantageously allows to limit the speed with which the current circulating in the electromechanical switch T1 varies in the third operating condition.

La presenza del diodo D2 permette l’instaurazione di un percorso di chiusura per la scarica di un’eventuale corrente induttiva di valore diverso da zero che si potrebbe creare durante la terza condizione operativa successivamente all’apertura dell’interruttore elettronico S1, causata dalla presenza dell’induttore di uscita Lout e da eventuali componenti induttive del carico 108. The presence of diode D2 allows the establishment of a closing path for the discharge of any inductive current of a value other than zero that could be created during the third operating condition after the opening of the electronic switch S1, caused by the presence of the output inductor Lout and any inductive components of the load 108.

In accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, il passaggio dalla seconda condizione operativa alla prima condizione operativa (tramite la terza condizione operativa) può essere innescato dalla ricezione da parte della unità di controllo 140 di un comando esterno che segnala la necessità di disalimentare il carico 108, oppure di un comando che segnala l’occorrenza di un guasto che genera un cortocircuito nel carico 108 (in questo ultimo caso il comando può essere generato dal misuratore di corrente A2). In accordance with an embodiment of the present invention, the passage from the second operating condition to the first operating condition (through the third operating condition) can be triggered by the reception by the control unit 140 of an external command that signals the need to disconnect the load 108, or of a command which signals the occurrence of a fault which generates a short circuit in the load 108 (in the latter case the command can be generated by the current meter A2).

La presenza dell’induttore di uscita Lout permette di gestire l’azzeramento (o almeno la riduzione) della corrente Il che fluisce nell’interruttore elettromeccanico T1 durante la terza condizione operativa in maniera efficiente, in modo da prevenire un incremento eccessivo della corrente assorbita dal carico 108 e della differenza di potenziale ai capi del carico 108 prima che le operazioni di apertura dell’interruttore elettromeccanico T1 siano effettivamente concluse. The presence of the output inductor Lout makes it possible to manage the zeroing (or at least the reduction) of the current Il which flows in the electromechanical switch T1 during the third operating condition in an efficient manner, so as to prevent an excessive increase in the current absorbed by the load 108 and the potential difference across the load 108 before the opening operations of the electromechanical switch T1 are effectively completed.

Senza la previsione dell’induttore di uscita Lout, in caso di guasto generante un cortocircuito nel carico 108, la corrente elevata Iout assorbita dal carico ostacolerebbe l’azzeramento della corrente Il che fluisce nell’interruttore elettromeccanico T1, impedendo, o per lo meno ritardando in maniera eccessiva, l’apertura di quest’ultimo, con un conseguente fallimento dell’operazione di interruzione di corrente che potrebbe portare ad un guasto. Infatti, se la corrente Iout assorbita dal carico risultasse essere troppo elevata, la corrente Ic generata nel ramo ausiliario potrebbe non essere sufficiente per azzerare, o per lo meno ridurre, la corrente risultante attraverso l’interruttore elettromeccanico T1 di una quantità sufficiente a garantire un’apertura dell’interruttore elettromeccanico T1 senza la formazione di arco elettrico. Without the provision of the output inductor Lout, in the event of a fault generating a short circuit in the load 108, the high current Iout absorbed by the load would hinder the zeroing of the current Il flowing in the electromechanical switch T1, preventing, or at least delaying in an excessive manner, the opening of the latter, with a consequent failure of the power failure operation which could lead to a fault. In fact, if the current Iout absorbed by the load turns out to be too high, the current Ic generated in the auxiliary branch may not be sufficient to reset, or at least reduce, the resulting current through the electromechanical switch T1 by a quantity sufficient to guarantee a opening of the electromechanical switch T1 without the formation of an electric arc.

La presenza dell’induttore di uscita Lout permette di diminuire la velocità con cui la corrente Iout assorbita dal carico 108 si incrementa a causa di un guasto dovuto ad un cortocircuito nel carico 108 stesso. The presence of the output inductor Lout allows to decrease the speed with which the Iout current absorbed by the load 108 increases due to a fault due to a short circuit in the load 108 itself.

In accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, l’induttanza dell’induttore di uscita Lout è vantaggiosamente scelta in modo da rallentare l’incremento della corrente Iout in caso di guasto di una entità tale da lasciare il tempo alla corrente Il che fluisce nell’interruttore elettromeccanico T1 di ridursi di una quantità sufficiente a garantire un’apertura dell’interruttore elettromeccanico T1 senza la formazione di arco elettrico prima che la corrente Iout assorbita dal carico 108 diventi eccessivamente elevata. In accordance with an embodiment of the present invention, the inductance of the output inductor Lout is advantageously chosen in such a way as to slow down the increase of the current Iout in the event of a fault by an amount such as to allow time for the current Il which flows. in the electromechanical switch T1 to be reduced by a quantity sufficient to guarantee an opening of the electromechanical switch T1 without the formation of an electric arc before the current Iout absorbed by the load 108 becomes excessively high.

Per questo motivo, in accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, l’induttanza dell’induttore di uscita Lout è scelta in modo che l’incremento della corrente Iout assorbita dal carico 108 dovuto ad un guasto (cortocircuito) avvenga più lentamente dell’incremento della corrente Ic dovuto all’accoppiamento del ramo circuitale ausiliario in parallelo al ramo circuitale principale. For this reason, in accordance with an embodiment of the present invention, the inductance of the output inductor Lout is chosen so that the increase of the current Iout absorbed by the load 108 due to a fault (short circuit) occurs more slowly than increase of the current Ic due to the coupling of the auxiliary circuit branch in parallel to the main circuit branch.

Di conseguenza, in accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, l’induttore di uscita Lout è dimensionato in modo da avere un valore di induttanza maggiore del valore di induttanza dell’induttore L. Consequently, in accordance with an embodiment of the present invention, the output inductor Lout is sized so as to have an inductance value greater than the inductance value of the inductor L.

In accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, l’induttore di uscita Lout ha un valore di induttanza che è pari ad almeno il doppio del valore di induttanza dell’induttore L. In accordance with an embodiment of the present invention, the output inductor Lout has an inductance value that is at least double the inductance value of the inductor L.

L’induttore di uscita Lout permette inoltre di disaccoppiare il nodo circuitale 118 dal terminale 113 per proteggere il carico 108 da tensioni eccessive generate nel momento in cui il ramo circuitale ausiliario è accoppiato in parallelo al ramo circuitale principale. The output inductor Lout also allows you to decouple the circuit node 118 from the terminal 113 to protect the load 108 from excessive voltages generated when the auxiliary circuit branch is coupled in parallel to the main circuit branch.

In maggior dettaglio, quando il ramo circuitale ausiliario è accoppiato in parallelo al ramo circuitale principale, ovverosia nel momento in cui l’interruttore elettronico S1 si chiude nella terza condizione operativa, visto che il condensatore C risulta essere carico con una corrispondente differenza di tensione pari alla differenza di tensione tra il terminale 110 ed il nodo circuitale 115, la tensione del nodo circuitale 118 tende a raddoppiare istantaneamente di valore. Se l’induttore Lout non ci fosse, anche il carico 108 sarebbe istantaneamente soggetto a questo incremento di tensione. Questa condizione è preferibilmente da evitare, in quanto il carico 108 potrebbe guastarsi se sottoposto a differenze di tensione troppo elevate. In greater detail, when the auxiliary circuit branch is coupled in parallel to the main circuit branch, i.e. when the electronic switch S1 closes in the third operating condition, since the capacitor C is charged with a corresponding voltage difference equal to due to the voltage difference between the terminal 110 and the circuit node 115, the voltage of the circuit node 118 tends to instantly double in value. If the Lout inductor were not there, the load 108 would also be instantly subject to this voltage increase. This condition is preferably to be avoided, since the load 108 could fail if subjected to too high voltage differences.

Grazie alla presenza dell’induttore d’uscita Lout, che rallenta la variazione della corrente Iout assorbita dal carico 108, la tensione al terminale 113 non segue istantaneamente le variazioni della tensione al nodo circuitale 118. Di conseguenza, in accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione è possibile aprire l’interruttore elettromeccanico T1, e di conseguenza interrompere la corrente Iou assorbita dal carico 108, prima che il valore di tensione al terminale 113 raggiunga un valore eccessivamente alto da causare l’insorgere di eventuali guasti nel carico 108 stesso. Thanks to the presence of the output inductor Lout, which slows down the variation of the current Iout absorbed by the load 108, the voltage at terminal 113 does not instantly follow the variations of the voltage at the circuit node 118. Consequently, in accordance with an embodiment of the present invention it is possible to open the electromechanical switch T1, and consequently interrupt the current Iou absorbed by the load 108, before the voltage value at the terminal 113 reaches an excessively high value to cause any faults in the load 108 itself. .

Come è stato appena descritto, l’induttore d’uscita Lout permette di rallentare vantaggiosamente la velocità con cui la corrente Iout assorbita dal carico varia, per lasciare il tempo di aprire l’interruttore elettromeccanico T1 correttamente prima che la corrente Iout assorbita dal carico 108 e/o la tensione al nodo 113 diventino troppo elevate. Tuttavia, la velocità di rilevazione di un corto circuito nel carico 108 da parte del misuratore di corrente A2 risulterebbe essere svantaggiosamente ostacolata poiché l’incremento della corrente Iout assorbita dal carico 108 causata da un cortocircuito risulterebbe essere mascherato dalla presenza dell’induttore d’uscita Lout. As has just been described, the output inductor Lout allows to advantageously slow down the speed with which the Iout current absorbed by the load varies, to allow time to open the electromechanical switch T1 correctly before the Iout current absorbed by the load 108 and / or the voltage at node 113 becomes too high. However, the speed of detection of a short circuit in the load 108 by the current meter A2 would be disadvantageously hindered since the increase in the current Iout absorbed by the load 108 caused by a short circuit would be masked by the presence of the output inductor. Lout.

In accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, questo inconveniente è risolto grazie alla presenza del condensatore di uscita Cout accoppiato in parallelo al carico 108 tra i terminali 113 e 115. Durante la prima condizione operativa, il condensatore di uscita Cout immagazzina una carica elettrica corrispondente alla differenza di tensione tra i terminali 113 e 115. Quando il carico 108 risulta essere soggetto ad un guasto da corto circuito, il condensatore di uscita Cout si scarica velocemente, fornendo al carico 108 un impulso di corrente che viene rilevato dal misuratore di corrente A2. In questo modo, anche in presenza dell’induttore d’uscita Lout il misuratore di corrente A2 è in grado di segnalare in tempi molto brevi l’insorgere di un guasto di cortocircuito, permettendo di innescare tempestivamente le operazioni di interruzione di corrente – cioè il passaggio dalla seconda condizione operativa alla prima condizione operativa tramite la terza condizione operativa. In accordance with an embodiment of the present invention, this drawback is solved thanks to the presence of the output capacitor Cout coupled in parallel to the load 108 between the terminals 113 and 115. During the first operating condition, the output capacitor Cout stores a charge voltage corresponding to the voltage difference between terminals 113 and 115. When the load 108 is subject to a short-circuit fault, the output capacitor Cout discharges quickly, providing the load 108 with a current pulse which is detected by the voltage meter. current A2. In this way, even in the presence of the output inductor Lout, the current meter A2 is able to signal the onset of a short-circuit fault in a very short time, allowing the current interruption operations to be triggered promptly - i.e. the passage from the second operative condition to the first operative condition through the third operative condition.

In generale, il circuito interruttore ibrido 100 in accordo con le forme di realizzazione della presente invenzione descritte fino ad ora permette di interrompere il passaggio di corrente continua da un primo nodo circuitale (ad esempio un terminale accoppiato ad una rete di distribuzione elettrica) ad un secondo nodo circuitale (ad esempio un terminale accoppiato ad un carico) senza la formazione di archi elettrici tra i poli dell'interruttore elettromeccanico, riducendo di molto l'usura cui normalmente sarebbero soggetti i poli durante il funzionamento, e quindi allungandone la vita operativa. In general, the hybrid switch circuit 100 in accordance with the embodiments of the present invention described up to now allows to interrupt the passage of direct current from a first circuit node (for example a terminal coupled to an electrical distribution network) to a second circuit node (for example a terminal coupled to a load) without the formation of electric arcs between the poles of the electromechanical switch, greatly reducing the wear to which the poles would normally be subjected during operation, and therefore extending their operating life.

Grazie alla presenza del circuito di carica comprendente l'interruttore elettronico S2 ed il resistore R, il condensatore C del ramo circuitale ausiliario del circuito interruttore ibrido 100 in accordo con le forme di realizzazione della presente invenzione è caricato in maniera efficiente e controllata durante la seconda condizione operativa del circuito interruttore ibrido. Thanks to the presence of the charging circuit comprising the electronic switch S2 and the resistor R, the capacitor C of the auxiliary circuit branch of the hybrid switch circuit 100 in accordance with the embodiments of the present invention is charged in an efficient and controlled manner during the second operating condition of the hybrid switch circuit.

Il circuito interruttore ibrido 100 in accordo con le forme di realizzazione della presente invenzione descritte fino ad ora è configurato per gestire l'interruzione selettiva di una corrente continua che fluisce in una singola direzione, cioè da un primo nodo circuitale verso un secondo nodo circuitale (ad esempio da un terminale accoppiato alla rete di distribuzione elettrica 104 ad un terminale accoppiato al carico 108). In altre parole, il circuito interruttore ibrido 100 illustrato nella Figura 1 è un circuito interruttore unidirezionale. The hybrid switch circuit 100 in accordance with the embodiments of the present invention described up to now is configured to manage the selective interruption of a direct current flowing in a single direction, i.e. from a first circuit node to a second circuit node ( for example from a terminal coupled to the electrical distribution network 104 to a terminal coupled to the load 108). In other words, the hybrid switch circuit 100 illustrated in Figure 1 is a one-way switch circuit.

In accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, il circuito interruttore ibrido 100 della Figura 1 può essere vantaggiosamente utilizzato per la generazione di un circuito interruttore ibrido di tipo bidirezionale, cioè in grado di gestire efficacemente l'interruzione di correnti continue che possono fluire in entrambi i sensi. In accordance with an embodiment of the present invention, the hybrid switch circuit 100 of Figure 1 can be advantageously used for the generation of a hybrid switch circuit of the bidirectional type, i.e. capable of effectively managing the interruption of direct currents that can flow in both directions.

In accordo con una forma di realizzazione (non illustrata) della presente invenzione, un circuito interruttore ibrido bidirezionale può essere ottenuto collegando in antiserie due circuiti interruttori ibridi unidirezionali corrispondenti al circuito interruttore ibrido 100 di Figura 1. In accordance with an embodiment (not shown) of the present invention, a bidirectional hybrid switch circuit can be obtained by connecting in antiseries two unidirectional hybrid switch circuits corresponding to the hybrid switch circuit 100 of Figure 1.

Un circuito interruttore ibrido bidirezionale in accordo con una ulteriore forma di realizzazione della presente invenzione è illustrato in Figura 2 con il riferimento 200. A differenza della semplice connessione in antiserie di due circuiti interruttori ibridi unidirezionali, il circuito interruttore ibrido bidirezionale 200 di Figura 2 ha una struttura più compatta. A bidirectional hybrid switch circuit in accordance with a further embodiment of the present invention is illustrated in Figure 2 with the reference 200. Unlike the simple antiseries connection of two one-way hybrid switch circuits, the bidirectional hybrid switch circuit 200 of Figure 2 has a more compact structure.

Si sottolinea che elementi di Figura 2 corrispondenti ad elementi di Figura 1 sono indicati con riferimenti uguali o simili e la loro spiegazione non è ripetuta per brevità. It is emphasized that elements of Figure 2 corresponding to elements of Figure 1 are indicated with the same or similar references and their explanation is not repeated for the sake of brevity.

In accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, il circuito interruttore ibrido 200 comprende una prima porta 202 per ricevere una corrente Iin, ed una seconda porta d’uscita 204 per fornire una corrente Iout. A differenza del circuito interruttore ibrido 100 di Figura 1, che comprendeva una porta di ingresso ed una porta d'uscita, la prima porta 202 e la seconda porta 204 del circuito interruttore ibrido 200 possono indistintamente fungere da porte d'ingresso o di uscita, in funzione del segno delle correnti Iin ed Iout. In particolare, partendo dal presupposto arbitrario che le correnti Iin ed Iout fluiscono dalla prima porta 202 alla seconda porta 204 quando hanno un valore positivo, la prima porta 202 funge da porta d'ingresso quando le correnti Iin ed Iout hanno un valore positivo e funge da porta d'uscita quando le correnti Iin ed Iout hanno un valore negativo, mentre la seconda porta 204 funge da porta d'uscita quando le correnti Iin ed Iout hanno un valore positivo e funge da porta d'ingresso quando le correnti Iin ed Iout hanno un valore negativo. In accordance with an embodiment of the present invention, the hybrid switch circuit 200 comprises a first gate 202 to receive a current Iin, and a second output port 204 to provide a current Iout. Unlike the hybrid switch circuit 100 of Figure 1, which included an input port and an output door, the first port 202 and the second port 204 of the hybrid switch circuit 200 can indistinctly act as input or output ports, as a function of the sign of the currents Iin and Iout. In particular, starting from the arbitrary assumption that the currents Iin and Iout flow from the first gate 202 to the second gate 204 when they have a positive value, the first gate 202 acts as an input gate when the currents Iin and Iout have a positive value and acts as as an output gate when the currents Iin and Iout have a negative value, while the second gate 204 acts as an output gate when the currents Iin and Iout have a positive value and acts as an input gate when the currents Iin and Iout have a negative value.

In accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, la prima porta 202 comprende un primo terminale 206 ed un secondo terminale 208, la seconda porta 204 comprende un primo terminale 210 ed un secondo terminale 212 accoppiato al secondo terminale 208 della prima porta 202 (definendo un nodo circuitale 214). In accordance with an embodiment of the present invention, the first port 202 comprises a first terminal 206 and a second terminal 208, the second port 204 comprises a first terminal 210 and a second terminal 212 coupled to the second terminal 208 of the first port 202 ( defining a circuit node 214).

In accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, il circuito interruttore ibrido 200 comprende un ramo circuitale principale accoppiato tra il terminale 206 ed il terminale 210, comprendente un interruttore elettromeccanico T1 ed un induttore L connessi in serie. L’interruttore elettromeccanico T1 ha un primo terminale di conduzione accoppiato al terminale 206 per ricevere la corrente d’ingresso Iin ed un secondo terminale di conduzione accoppiato ad un primo terminale di conduzione dell’induttore L (definendo un nodo circuitale 216). L’induttore L ha un secondo terminale di conduzione accoppiato al terminale 210. In accordance with an embodiment of the present invention, the hybrid switch circuit 200 comprises a main circuit branch coupled between the terminal 206 and the terminal 210, comprising an electromechanical switch T1 and an inductor L connected in series. The electromechanical switch T1 has a first conduction terminal coupled to terminal 206 to receive the input current Iin and a second conduction terminal coupled to a first conduction terminal of the inductor L (defining a circuit node 216). Inductor L has a second conduction terminal coupled to terminal 210.

Quando l’interruttore elettromeccanico T1 è chiuso, cioè quando i poli dell’interruttore elettromeccanico T1 sono in posizione di contatto reciproco, il ramo circuitale principale fornisce un percorso conduttivo tra il terminale 206 ed il terminale 210, e viceversa. In questa situazione, il ramo circuitale principale è attraversato da una corrente Il avente un valore continuo pari a quello della corrente Iin o della corrente Iout. Come specificato in precedenza, la corrente Il può avere sia un valore positivo (in questo caso fluisce dal terminale 206 al terminale 210) sia un valore negativo (in questo caso fluisce dal terminale 210 al terminale 206). When the electromechanical switch T1 is closed, that is, when the poles of the electromechanical switch T1 are in a position of mutual contact, the main circuit branch provides a conductive path between terminal 206 and terminal 210, and vice versa. In this situation, the main circuit branch is crossed by a current Il having a continuous value equal to that of the current Iin or the current Iout. As previously specified, the current Il can have both a positive value (in this case it flows from terminal 206 to terminal 210) and a negative value (in this case it flows from terminal 210 to terminal 206).

In accordo con una forma di realizzazione dell’invenzione, un induttore Lout è accoppiato tra il secondo terminale di conduzione dell’induttore L ed il terminale 210, ed un induttore Lin può essere accoppiato tra il primo terminale di conduzione dell'interruttore elettromeccanico T1 ed il terminale 206. Ad esempio, l’induttore Lout ha un primo terminale connesso al secondo terminale dell’induttore L (definendo un nodo circuitale 218) ed un secondo terminale accoppiato al terminale 210, mentre l'induttore Lin ha un primo terminale accoppiato al terminale 206 ed un secondo terminale accoppiato al primo terminale di conduzione dell'interruttore elettromeccanico T1 (definendo un nodo circuitale 220). According to an embodiment of the invention, an inductor Lout is coupled between the second conduction terminal of the inductor L and the terminal 210, and an inductor Lin can be coupled between the first conduction terminal of the electromechanical switch T1 and terminal 206. For example, the inductor Lout has a first terminal connected to the second terminal of the inductor L (defining a circuit node 218) and a second terminal coupled to the terminal 210, while the inductor Lin has a first terminal coupled to the terminal 206 and a second terminal coupled to the first conduction terminal of the electromechanical switch T1 (defining a circuit node 220).

In accordo con una forma di realizzazione della invenzione, il circuito interruttore ibrido 200 comprende un circuito ausiliario bidirezionale per l’interruzione del flusso di corrente nel ramo circuitale principale durante le operazioni di apertura dell’interruttore elettromeccanico T1. In accordance with an embodiment of the invention, the hybrid switch circuit 200 includes a bidirectional auxiliary circuit for interrupting the flow of current in the main circuit branch during the opening operations of the electromechanical switch T1.

In accordo con una forma di realizzazione della invenzione, il circuito ausiliario bidirezionale comprende quattro interruttori elettronici S1', S2', S3', S4', ad esempio transistori, ed un condensatore C. L'interruttore elettronico S1' ha un primo terminale di conduzione connesso ad un primo terminale del condensatore C (definendo un nodo circuitale 222), ed un secondo terminale di conduzione connesso al nodo circuitale 220. L'interruttore elettronico S2' ha un primo terminale di conduzione connesso al nodo circuitale 220, ed un secondo terminale di conduzione connesso ad un secondo terminale del condensatore C (definendo un nodo circuitale 224). L'interruttore elettronico S3' ha un primo terminale di conduzione connesso al nodo circuitale 222 ed un secondo terminale di conduzione connesso al nodo circuitale 218. L'interruttore elettronico S4' ha un primo terminale di conduzione connesso al nodo circuitale 218 ed un secondo terminale di conduzione connesso al nodo circuitale 224. In accordance with an embodiment of the invention, the bidirectional auxiliary circuit comprises four electronic switches S1 ', S2', S3 ', S4', for example transistors, and a capacitor C. The electronic switch S1 'has a first terminal of conduction connected to a first terminal of the capacitor C (defining a circuit node 222), and a second conduction terminal connected to the circuit node 220. The electronic switch S2 'has a first conduction terminal connected to the circuit node 220, and a second conduction terminal connected to a second terminal of the capacitor C (defining a circuit node 224). The electronic switch S3 'has a first conduction terminal connected to the circuit node 222 and a second conduction terminal connected to the circuit node 218. The electronic switch S4' has a first conduction terminal connected to the circuit node 218 and a second terminal conduction connected to the circuit node 224.

In accordo con una forma di realizzazione della invenzione, un diodo D1’ è connesso in parallelo all’interruttore elettronico S1’, avente un catodo connesso al nodo circuitale 222 ed un anodo connesso al nodo circuitale 220. In accordance with an embodiment of the invention, a diode D1 'is connected in parallel to the electronic switch S1', having a cathode connected to the circuit node 222 and an anode connected to the circuit node 220.

In accordo con una forma di realizzazione della invenzione, un diodo D2’ è connesso in parallelo all’interruttore elettronico S2’, avente un catodo connesso al nodo circuitale 220 ed un anodo connesso al nodo circuitale 224. In accordance with an embodiment of the invention, a diode D2 'is connected in parallel to the electronic switch S2', having a cathode connected to the circuit node 220 and an anode connected to the circuit node 224.

In accordo con una forma di realizzazione della invenzione, un diodo D3’ è connesso in parallelo all’interruttore elettronico S3’, avente un catodo connesso al nodo circuitale 222 ed un anodo connesso al nodo circuitale 218. In accordance with an embodiment of the invention, a diode D3 'is connected in parallel to the electronic switch S3', having a cathode connected to the circuit node 222 and an anode connected to the circuit node 218.

In accordo con una forma di realizzazione della invenzione, un diodo D4’ è connesso in parallelo all’interruttore elettronico S4’, avente un catodo connesso al nodo circuitale 218 ed un anodo connesso al nodo circuitale 224. In accordance with an embodiment of the invention, a diode D4 'is connected in parallel to the electronic switch S4', having a cathode connected to the circuit node 218 and an anode connected to the circuit node 224.

In accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, il circuito interruttore ibrido 200 comprende ulteriormente un circuito di carica per il condensatore C. Detto circuito di carica comprende un resistore R avente un primo terminale connesso al nodo circuitale 214 ed un secondo terminale connesso ad un primo terminale di conduzione di un interruttore elettronico SP, ad esempio un transistore (definendo un nodo circuitale 226). L’interruttore elettronico SP ha inoltre un secondo terminale di conduzione connesso al nodo circuitale 224. In accordance with an embodiment of the present invention, the hybrid switch circuit 200 further comprises a charging circuit for the capacitor C. Said charging circuit comprises a resistor R having a first terminal connected to the circuit node 214 and a second terminal connected to a first conduction terminal of an electronic switch SP, for example a transistor (defining a circuit node 226). The electronic switch SP also has a second conduction terminal connected to the circuit node 224.

In accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, un diodo DP’ è connesso in parallelo all’interruttore elettronico SP, avente un catodo connesso al nodo circuitale 224 ed un anodo connesso al nodo circuitale 226. In accordance with an embodiment of the present invention, a diode DP 'is connected in parallel to the electronic switch SP, having a cathode connected to the circuit node 224 and an anode connected to the circuit node 226.

In accordo con una forma di realizzazione dell’invenzione, il circuito interruttore ibrido 200 comprende un condensatore Cout, avente un primo terminale accoppiato al secondo terminale dell’induttore Lout ed un secondo terminale accoppiato al nodo circuitale 214. In accordance with an embodiment of the invention, the hybrid switch circuit 200 comprises a capacitor Cout, having a first terminal coupled to the second terminal of the inductor Lout and a second terminal coupled to the circuit node 214.

In accordo con una forma di realizzazione dell’invenzione, il circuito interruttore ibrido 200 comprende un condensatore Cin avente un primo terminale accoppiato al primo terminale dell’induttore Lin ed in secondo terminale accoppiato al nodo circuitale 214. In accordance with an embodiment of the invention, the hybrid switch circuit 200 comprises a capacitor Cin having a first terminal coupled to the first terminal of the inductor Lin and a second terminal coupled to the circuit node 214.

In accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, il ramo circuitale principale è provvisto di un primo misuratore di corrente A1, un secondo misuratore di corrente A2, ed un terzo misuratore di corrente A3, ad esempio degli amperometri. According to an embodiment of the present invention, the main circuit branch is provided with a first current meter A1, a second current meter A2, and a third current meter A3, for example ammeters.

In accordo con una forma di realizzazione dell’invenzione, il primo misuratore di corrente A1 è connesso tra il terminale 220 ed il primo terminale di conduzione dell’interruttore elettromeccanico T1. In accordance with an embodiment of the invention, the first current meter A1 is connected between the terminal 220 and the first conduction terminal of the electromechanical switch T1.

In accordo con una forma di realizzazione dell’invenzione, il secondo misuratore di corrente A2 è connesso tra il terminale 210 ed il secondo terminale di conduzione dell’induttore Lout. In accordance with an embodiment of the invention, the second current meter A2 is connected between the terminal 210 and the second conduction terminal of the inductor Lout.

In accordo con una forma di realizzazione dell’invenzione, il terzo misuratore di corrente A3 è connesso tra il terminale 206 ed il primo terminale di conduzione dell’induttore Lin. In accordance with an embodiment of the invention, the third current meter A3 is connected between the terminal 206 and the first conduction terminal of the inductor Lin.

In maniera simile al circuito interruttore ibrido 100, anche il circuito interruttore ibrido 200 è pilotato da una unità di controllo 240, ad esempio un microprocessore od un microcontrollore, configurata per controllare le tempistiche di apertura e chiusura degli interruttori T1, S1’, S2’, S3’, S4’, SP. Similarly to the hybrid switch circuit 100, the hybrid switch circuit 200 is also driven by a control unit 240, for example a microprocessor or a microcontroller, configured to control the opening and closing times of the switches T1, S1 ', S2' , S3 ', S4', SP.

In accordo con una forma di realizzazione dell’invenzione, l’unità di controllo 240 è accoppiata ad un terminale di controllo (non illustrato in figura) dell’interruttore elettromeccanico T1 per fornire un segnale di pilotaggio PT il cui valore determina la condizione di apertura/chiusura dell’interruttore elettromeccanico T1. Ad esempio, quando il segnale di pilotaggio PT è impostato dall’unità di controllo 240 ad un primo valore PT(1), o è compreso entro un primo intervallo di valori, l’interruttore elettromeccanico T1 risulta essere chiuso, con i poli in posizione di contatto reciproco, mentre quando il segnale di pilotaggio PT è impostato ad un secondo valore PT(2), o è compreso entro un secondo intervallo di valori, l’interruttore elettromeccanico T1 è aperto, con i poli distanziati. According to an embodiment of the invention, the control unit 240 is coupled to a control terminal (not shown in the figure) of the electromechanical switch T1 to provide a driving signal PT whose value determines the open condition / closing of the electromechanical switch T1. For example, when the driving signal PT is set by the control unit 240 to a first value PT (1), or is included within a first range of values, the electromechanical switch T1 is closed, with the poles in position of mutual contact, while when the driving signal PT is set to a second value PT (2), or is included within a second range of values, the electromechanical switch T1 is open, with the poles spaced apart.

In accordo con una forma di realizzazione dell’invenzione, l’unità di controllo 240 è inoltre accoppiata ad un terminale di controllo dell’interruttore elettronico S1’ per fornire un segnale di pilotaggio PS1’ il cui valore determina la condizione di apertura/chiusura dell’interruttore elettronico S1’. Ad esempio, quando il segnale di pilotaggio PS1’ è impostato dalla unità di controllo 240 ad un primo valore PS1’(1), o è compreso entro un primo intervallo di valori, l’interruttore elettronico S1’ risulta essere accesso, e quindi chiuso, mentre quando il segnale di pilotaggio PS1’ è impostato ad un secondo valore PS1’(2), o è compreso entro un secondo intervallo di valori, l’interruttore elettronico S1’ risulta essere spento, e quindi aperto. In accordance with an embodiment of the invention, the control unit 240 is also coupled to a control terminal of the electronic switch S1 'to supply a driving signal PS1' whose value determines the open / close condition of the 'electronic switch S1'. For example, when the driving signal PS1 'is set by the control unit 240 to a first value PS1' (1), or is included within a first range of values, the electronic switch S1 'is turned on, and therefore closed whereas when the driving signal PS1 'is set to a second value PS1' (2), or is included within a second range of values, the electronic switch S1 'is turned off, and therefore open.

In accordo con una forma di realizzazione dell’invenzione, l’unità di controllo 240 è inoltre accoppiata ad un terminale di controllo dell’interruttore elettronico S2’ per fornire un segnale di pilotaggio PS2’ il cui valore determina la condizione di apertura/chiusura dell’interruttore elettronico S2’. Ad esempio, quando il segnale di pilotaggio PS2’ è impostato dalla unità di controllo 240 ad un primo valore PS2’(1), o è compreso entro un primo intervallo di valori, l’interruttore elettronico S2’ risulta essere accesso, e quindi chiuso, mentre quando il segnale di pilotaggio PS2’ è impostato ad un secondo valore PS2’(2), o è compreso entro un secondo intervallo di valori, l’interruttore elettronico S2’ risulta essere spento, e quindi aperto. In accordance with an embodiment of the invention, the control unit 240 is also coupled to a control terminal of the electronic switch S2 'to supply a driving signal PS2' whose value determines the opening / closing condition of the 'electronic switch S2'. For example, when the driving signal PS2 'is set by the control unit 240 to a first value PS2' (1), or is included within a first range of values, the electronic switch S2 'is on, and therefore closed whereas when the driving signal PS2 'is set to a second value PS2' (2), or is included within a second range of values, the electronic switch S2 'is turned off and therefore open.

In accordo con una forma di realizzazione dell’invenzione, l’unità di controllo 240 è inoltre accoppiata ad un terminale di controllo dell’interruttore elettronico S3’ per fornire un segnale di pilotaggio PS3’ il cui valore determina la condizione di apertura/chiusura dell’interruttore elettronico S3’. Ad esempio, quando il segnale di pilotaggio PS3’ è impostato dalla unità di controllo 240 ad un primo valore PS3’(1), o è compreso entro un primo intervallo di valori, l’interruttore elettronico S3’ risulta essere accesso, e quindi chiuso, mentre quando il segnale di pilotaggio PS3’ è impostato ad un secondo valore PS3’(2), o è compreso entro un secondo intervallo di valori, l’interruttore elettronico S3’ risulta essere spento, e quindi aperto. In accordance with an embodiment of the invention, the control unit 240 is also coupled to a control terminal of the electronic switch S3 'to supply a driving signal PS3' whose value determines the open / close condition of the 'electronic switch S3'. For example, when the driving signal PS3 'is set by the control unit 240 to a first value PS3' (1), or is included within a first range of values, the electronic switch S3 'is on, and therefore closed whereas when the driving signal PS3 'is set to a second value PS3' (2), or is included within a second range of values, the electronic switch S3 'is turned off, and therefore open.

In accordo con una forma di realizzazione dell’invenzione, l’unità di controllo 240 è inoltre accoppiata ad un terminale di controllo dell’interruttore elettronico S4’ per fornire un segnale di pilotaggio PS4’ il cui valore determina la condizione di apertura/chiusura dell’interruttore elettronico S4’. Ad esempio, quando il segnale di pilotaggio PS4’ è impostato dalla unità di controllo 240 ad un primo valore PS4’(1), o è compreso entro un primo intervallo di valori, l’interruttore elettronico S4’ risulta essere accesso, e quindi chiuso, mentre quando il segnale di pilotaggio PS4’ è impostato ad un secondo valore PS4’(2), o è compreso entro un secondo intervallo di valori, l’interruttore elettronico S4’ risulta essere spento, e quindi aperto. In accordance with an embodiment of the invention, the control unit 240 is also coupled to a control terminal of the electronic switch S4 'to supply a driving signal PS4' whose value determines the open / close condition of the 'electronic switch S4'. For example, when the control signal PS4 'is set by the control unit 240 to a first value PS4' (1), or is included within a first range of values, the electronic switch S4 'is turned on, and therefore closed whereas when the control signal PS4 'is set to a second value PS4' (2), or is included within a second range of values, the electronic switch S4 'is turned off, and therefore open.

In accordo con una forma di realizzazione dell’invenzione, l’unità di controllo 240 è inoltre accoppiata ad un terminale di controllo dell’interruttore elettronico SP per fornire un segnale di pilotaggio PP il cui valore determina la condizione di apertura/chiusura dell’interruttore elettronico SP. Ad esempio, quando il segnale di pilotaggio PP è impostato dalla unità di controllo 240 ad un primo valore PP(1), o è compreso entro un primo intervallo di valori, l’interruttore elettronico SP risulta essere accesso, e quindi chiuso, mentre quando il segnale di pilotaggio PP è impostato ad un secondo valore PP(2), o è compreso entro un secondo intervallo di valori, l’interruttore elettronico SP risulta essere spento, e quindi aperto. In accordance with an embodiment of the invention, the control unit 240 is also coupled to a control terminal of the electronic switch SP to provide a driving signal PP whose value determines the open / close condition of the switch electronic SP. For example, when the driving signal PP is set by the control unit 240 to a first value PP (1), or is included within a first range of values, the electronic switch SP is turned on, and therefore closed, while when the driving signal PP is set to a second value PP (2), or is included within a second range of values, the electronic switch SP is turned off, and therefore open.

In accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, la unità di controllo 240 è inoltre accoppiata ai misuratori di corrente A1, A2 e A3 per ricevere rispettivi segnali di lettura SA1, SA2, SA3 i cui valori sono indicativi dei valori di corrente misurati da essi. In accordance with an embodiment of the present invention, the control unit 240 is also coupled to the current meters A1, A2 and A3 to receive respective reading signals SA1, SA2, SA3 whose values are indicative of the current values measured by they.

Il funzionamento del circuito interruttore ibrido 200 in accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione verrà ora descritto qui appresso. The operation of the hybrid switch circuit 200 in accordance with an embodiment of the present invention will now be described hereinafter.

In una prima condizione operativa (circuito interruttore ibrido 200 in condizione aperta), l’interruttore elettromeccanico T1 è aperto (segnale di pilotaggio PT al valore PT(2)), l’interruttore elettronico S1’ è aperto (segnale di pilotaggio PS1’ al valore PS1’(2)), l’interruttore elettronico S2’ è aperto (segnale di pilotaggio PS2’ al valore PS2’(2)), l’interruttore elettronico S3’ è aperto (segnale di pilotaggio PS3’ al valore PS3’(2)), l’interruttore elettronico S4’ è aperto (segnale di pilotaggio PS4’ al valore PS4’(2)), e l’interruttore elettronico SP è aperto (segnale di pilotaggio PP al valore PP(2)). In a first operating condition (hybrid switch circuit 200 in open condition), the electromechanical switch T1 is open (piloting signal PT at the value PT (2)), the electronic switch S1 'is open (piloting signal PS1' at value PS1 '(2)), electronic switch S2' is open (control signal PS2 'at value PS2' (2)), electronic switch S3 'is open (control signal PS3' at value PS3 '( 2)), the electronic switch S4 'is open (driving signal PS4' at the value PS4 '(2)), and the electronic switch SP is open (driving signal PP at the value PP (2)).

Durante la prima condizione operativa, la prima porta 202 risulta essere disaccoppiata elettricamente dalla seconda porta 204. Il ramo circuitale principale non è attraversato da alcuna corrente (Il = 0). Inoltre, il condensatore C è scarico. During the first operating condition, the first gate 202 is electrically decoupled from the second gate 204. The main circuit branch is not crossed by any current (Il = 0). Also, the capacitor C is discharged.

In una seconda condizione operativa (circuito interruttore ibrido 200 in condizione chiusa), l’interruttore elettromeccanico T1 è chiuso (segnale di pilotaggio PT al valore PT(1)), mentre l’interruttore elettronico S1’ è mantenuto aperto (segnale di pilotaggio PS1’ al valore PS1’(2)), l’interruttore elettronico S2’ è mantenuto aperto (segnale di pilotaggio PS2’ al valore PS2’(2)), l’interruttore elettronico S3’ è mantenuto aperto (segnale di pilotaggio PS3’ al valore PS3’(2)), e l’interruttore elettronico S4’ è mantenuto aperto (segnale di pilotaggio PS4’ al valore PS4’(2)). In a second operating condition (hybrid switch circuit 200 in closed condition), the electromechanical switch T1 is closed (control signal PT at the value PT (1)), while the electronic switch S1 'is kept open (control signal PS1 'at value PS1' (2)), electronic switch S2 'is kept open (driving signal PS2' at value PS2 '(2)), electronic switch S3' is kept open (driving signal PS3 'at value PS3 '(2)), and the electronic switch S4' is kept open (control signal PS4 'at value PS4' (2)).

Nella seconda condizione operativa, la prima porta 202 risulta essere accoppiata elettricamente alla seconda porta 204 attraverso l’interruttore elettromeccanico T1 chiuso, ed il ramo circuitale principale è attraversato da una corrente Il diversa da zero, che può fluire dalla prima porta 202 alla seconda porta 204 (Il maggiore di zero) o dalla seconda porta 204 alla prima porta 202 (Il minore di zero). In the second operating condition, the first door 202 is electrically coupled to the second door 204 through the closed electromechanical switch T1, and the main circuit branch is crossed by a current Il other than zero, which can flow from the first door 202 to the second door 204 (The greater than zero) or from the second port 204 to the first port 202 (The less than zero).

In accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, nella seconda condizione operativa l’interruttore elettronico SP è comandato per essere alternativamente aperto/chiuso in sequenza, ad esempio modulando il segnale di pilotaggio PP secondo una modulazione di larghezza di impulso tra i valori PP(1) e PP(2), allo scopo di caricare il condensatore C mediante una corrente di carica Is pulsata generata dal circuito di carica. In particolare, quando l’interruttore elettronico SP è chiuso, il condensatore C riceve una corrente di carica Is attraverso tale interruttore elettronico SP. Grazie al pilotaggio dell’interruttore elettronico SP mediante modulazione di larghezza di impulso del segnale di pilotaggio PP, è possibile modulare ad impulsi la corrente di carica Is per controllare il modo con cui viene caricato il condensatore C, ad esempio facendo variare gradualmente il duty cycle del segnale di pilotaggio PP fino a che il condensatore C non risulta caricato con una differenza di tensione ai capi delle proprie armature corrispondente alla differenza di tensione che si ha tra il terminale 206 ed il terminale 208. A questo punto, il segnale di pilotaggio PP viene mantenuto al valore PP(1) per mantenere chiuso l’interruttore elettronico SP durante il resto della seconda condizione operativa. In accordance with an embodiment of the present invention, in the second operating condition the electronic switch SP is controlled to be alternately opened / closed in sequence, for example by modulating the driving signal PP according to a pulse width modulation between the values PP (1) and PP (2), in order to charge the capacitor C by means of a pulsed charging current Is generated by the charging circuit. In particular, when the electronic switch SP is closed, the capacitor C receives a charging current Is through this electronic switch SP. Thanks to the driving of the electronic switch SP by means of pulse width modulation of the driving signal PP, it is possible to pulse-modulate the charging current Is to control the way in which the capacitor C is charged, for example by gradually varying the duty cycle of the driving signal PP until the capacitor C is not charged with a voltage difference across its armatures corresponding to the voltage difference between terminal 206 and terminal 208. At this point, the driving signal PP it is kept at the value PP (1) to keep the electronic switch SP closed during the rest of the second operating condition.

In maniera simile al circuito ibrido 100, in accordo con una forma di realizzazione dell’invenzione, prima di passare dalla seconda condizione operativa (circuito interruttore ibrido 200 in condizione chiusa) alla prima condizione operativa (circuito interruttore ibrido 200 in condizione aperta), il circuito interruttore ibrido 200 viene temporaneamente condotto in una terza condizione operativa (circuito interruttore ibrido 200 in condizione di azzeramento di corrente) diretta all’azzeramento della corrente Il che fluisce nell’interruttore elettromeccanico T1, in modo da prevenire la formazione di archi elettrici tra i poli dell’interruttore elettromeccanico T1 durante l’apertura di quest’ultimo. Similarly to the hybrid circuit 100, according to an embodiment of the invention, before passing from the second operating condition (hybrid switch circuit 200 in closed condition) to the first operating condition (hybrid switch circuit 200 in open condition), the hybrid switch circuit 200 is temporarily led into a third operating condition (hybrid switch circuit 200 in current zero condition) directed to zeroing the current Il which flows in the electromechanical switch T1, so as to prevent the formation of electric arcs between the poles of the electromechanical switch T1 during the opening of the latter.

Come già menzionato nel caso del circuito ibrido 100 di Figura 1, il passaggio dalla seconda condizione operativa alla prima condizione operativa (tramite la terza condizione operativa) può essere innescato da un comando esterno ricevuto dalla unità di controllo 140 (quale ad esempio un comando esterno che segnala la necessità di disalimentare il carico), oppure dall’occorrenza di un guasto che genera un cortocircuito nel carico, opportunamente segnalato dal misuratore di corrente A2 (se la corrente sta fluendo dalla prima porta 202 alla seconda porta 204) o dal misuratore di corrente A3 (se la corrente sta fluendo dalla seconda porta 204 alla prima porta 202). As already mentioned in the case of the hybrid circuit 100 of Figure 1, the passage from the second operating condition to the first operating condition (through the third operating condition) can be triggered by an external command received from the control unit 140 (such as for example an external command which signals the need to disconnect the load), or by the occurrence of a fault that generates a short circuit in the load, suitably signaled by the current meter A2 (if the current is flowing from the first port 202 to the second port 204) or by the current A3 (if the current is flowing from the second gate 204 to the first gate 202).

In accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, l’azzeramento della corrente Il che fluisce nell’interruttore elettromeccanico T1 è effettuata attivando il circuito ausiliario bidirezionale in funzione del verso della corrente Il. In accordance with an embodiment of the present invention, the zeroing of the current Il flowing in the electromechanical switch T1 is carried out by activating the bidirectional auxiliary circuit according to the direction of the current Il.

Quando la corrente Il ha un valore maggiore di zero, cioè quando sta fluendo dal terminale 206 al terminale 210, la terza condizione operativa in accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione prevede che gli interruttori elettronici S1’ ed S4’ siano mantenuti aperti (segnali di pilotaggio PS1’ e PS4’ ai valori PS1’(2) e PS4’(2)), che l’interruttore SP venga aperto (segnale di pilotaggio PP al valore PP(2)), e che gli interruttori elettronici S2’ ed S3’ siano chiusi (segnali di pilotaggio PS2’ e PS3’ ai valori PS2’(1) e PS3’(1)). In questo modo, il ramo circuitale principale - ed in particolare la porzione di esso compresa tra i nodi circuitali 220 e 218 comprendente la serie dell’interruttore elettromeccanico T1 e dell’induttore L - risulta essere connesso in parallelo ad un primo ramo circuitale ausiliario formato dall’interruttore elettronico S2’, dal condensatore C e dall’interruttore elettronico S3’. Dato che il condensatore C è stato caricato nella condizione operativa precedente, in tale primo ramo circuitale ausiliario si forma una corrente Ic che fluisce in verso opposto rispetto alla corrente Il. La presenza di tale corrente Ic contraria fa sì che la corrente risultante attraverso l’interruttore elettromeccanico T1 si azzeri, o che almeno si riduca. Quando la corrente che attraversa l’interruttore elettromeccanico T1 si azzera od il suo valore (in valore assoluto) diventa minore di un corrispondente valore di soglia (questo può essere vantaggiosamente rilevato dalla unità di controllo 240 mediante la segnalazione da parte dei misuratori di corrente A2 ed A3), l’interruttore elettromeccanico T1 è comandato in apertura (segnale di pilotaggio PT commutato al secondo valore PT(2)). All’allontanamento dei poli dell’interruttore elettromeccanico T1, tutta la corrente può vantaggiosamente fluire nel primo ramo circuitale ausiliario attraverso gli interruttori elettronici S2’ e S3’ chiusi, garantendo così l’apertura dell’interruttore elettromeccanico T1 senza formazione di archi elettrici. Una volta che l’interruttore elettromeccanico T1 è completamente aperto, gli interruttori elettronici S2’ ed S3’ possono essere aperti (segnali di pilotaggio PS2’ e PS3’ ai valori PS2’(2) PS3’(2)), ed il circuito interruttore ibrido 200 passa nella prima condizione operativa. When the current Il has a value greater than zero, i.e. when it is flowing from terminal 206 to terminal 210, the third operating condition according to an embodiment of the present invention provides that the electronic switches S1 'and S4' are kept open ( control signals PS1 'and PS4' to the values PS1 '(2) and PS4' (2)), that the switch SP is opened (control signal PP to the value PP (2)), and that the electronic switches S2 ' and S3 'are closed (control signals PS2' and PS3 'at the values PS2' (1) and PS3 '(1)). In this way, the main circuit branch - and in particular the portion of it comprised between the circuit nodes 220 and 218 comprising the series of the electromechanical switch T1 and the inductor L - is connected in parallel to a first auxiliary circuit branch formed by the electronic switch S2 ', by the capacitor C and by the electronic switch S3'. Since the capacitor C has been charged in the previous operating condition, in this first auxiliary circuit branch a current Ic is formed which flows in the opposite direction with respect to the current Il. The presence of this opposite current Ic causes the resulting current through the electromechanical switch T1 is reset, or at least reduced. When the current flowing through the electromechanical switch T1 is zeroed or its value (in absolute value) becomes less than a corresponding threshold value (this can advantageously be detected by the control unit 240 through the signaling by the current meters A2 and A3), the electromechanical switch T1 is commanded to open (control signal PT switched to the second value PT (2)). When the poles of the electromechanical switch T1 are moved away, all the current can advantageously flow in the first auxiliary circuit branch through the closed electronic switches S2 'and S3', thus ensuring the opening of the electromechanical switch T1 without the formation of electric arcs. Once the electromechanical switch T1 is completely open, the electronic switches S2 'and S3' can be opened (control signals PS2 'and PS3' at values PS2 '(2) PS3' (2)), and the circuit breaker hybrid 200 passes into the first operating condition.

Quando la corrente Il ha un valore minore di zero, cioè quando sta fluendo dal terminale 210 al terminale 206, la terza condizione operativa in accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione prevede che gli interruttori elettronici S2’ ed S3’ siano mantenuti aperti (segnali di pilotaggio PS2’ e PS3’ ai valori PS2’(2) e PS3’(2)), che l’interruttore SP venga aperto (segnale di pilotaggio PP al valore PP(2)), e che gli interruttori elettronici S1’ ed S4’ siano chiusi (segnali di pilotaggio PS1’ e PS4’ ai valori PS1’(1) e PS4’(1)). In questo modo, il ramo circuitale principale - ed in particolare la porzione di esso compresa tra i nodi circuitali 220 e 218 comprendente la serie dell’interruttore elettromeccanico T1 e dell’induttore L - risulta essere connesso in parallelo ad un secondo ramo circuitale ausiliario formato dall’interruttore elettronico S1’, dal condensatore C e dall’interruttore elettronico S4’. Dato che il condensatore C è stato caricato nella condizione operativa precedente, in tale secondo ramo circuitale ausiliario si forma una corrente Ic che fluisce in verso opposto rispetto alla corrente Il. La presenza di tale corrente Ic contraria fa sì che la corrente risultante attraverso l’interruttore elettromeccanico T1 si azzeri, o che almeno si riduca. Quando la corrente che attraversa l’interruttore elettromeccanico T1 si azzera od il suo valore (in valore assoluto) diventa minore del corrispondente valore di soglia (questo può essere vantaggiosamente rilevato dalla unità di controllo 240 mediante la segnalazione da parte dei misuratori di corrente A1, A2 ed A3), l’interruttore elettromeccanico T1 è comandato in apertura (segnale di pilotaggio PT commutato al secondo valore PT(2)). All’allontanamento dei poli dell’interruttore elettromeccanico T1, tutta la corrente può vantaggiosamente fluire nel primo ramo circuitale ausiliario attraverso gli interruttori elettronici S1’ e S4’ chiusi, garantendo così l’apertura dell’interruttore elettromeccanico T1 senza formazione di archi elettrici. Una volta che l’interruttore elettromeccanico T1 è completamente aperto, gli interruttori elettronici S1’ ed S4’ possono essere aperti (segnali di pilotaggio PS1’ e PS4’ ai valori PS1’(2) PS4’(2)), ed il circuito interruttore ibrido 200 passa nella prima condizione operativa. When the current Il has a value less than zero, i.e. when it is flowing from the terminal 210 to the terminal 206, the third operating condition according to an embodiment of the present invention provides that the electronic switches S2 'and S3' are kept open ( control signals PS2 'and PS3' to the values PS2 '(2) and PS3' (2)), that the switch SP is opened (control signal PP to the value PP (2)), and that the electronic switches S1 ' and S4 'are closed (control signals PS1' and PS4 'at values PS1' (1) and PS4 '(1)). In this way, the main circuit branch - and in particular the portion of it comprised between the circuit nodes 220 and 218 comprising the series of the electromechanical switch T1 and the inductor L - is connected in parallel to a second auxiliary circuit branch formed by the electronic switch S1 ', by the capacitor C and by the electronic switch S4'. Since the capacitor C has been charged in the previous operating condition, in this second auxiliary circuit branch a current Ic is formed which flows in the opposite direction with respect to the current Il. The presence of this opposite current Ic causes the resulting current through the electromechanical switch T1 is reset, or at least reduced. When the current flowing through the electromechanical switch T1 is zeroed or its value (in absolute value) becomes less than the corresponding threshold value (this can be advantageously detected by the control unit 240 by means of the signaling by the current meters A1, A2 and A3), the electromechanical switch T1 is commanded to open (control signal PT switched to the second value PT (2)). When the poles of the electromechanical switch T1 are moved away, all the current can advantageously flow into the first auxiliary circuit branch through the closed electronic switches S1 'and S4', thus ensuring the opening of the electromechanical switch T1 without the formation of electric arcs. Once the electromechanical switch T1 is completely open, the electronic switches S1 'and S4' can be opened (control signals PS1 'and PS4' at values PS1 '(2) PS4' (2)), and the circuit breaker hybrid 200 passes into the first operating condition.

Tutte le caratteristiche ed i vantaggi descritti in precedenza in relazione al circuito interruttore ibrido 100 sono presenti anche nel circuito interruttore ibrido 200, con la differenza che il circuito interruttore ibrido 200 permette di interrompere (senza la formazione di archi elettrici) correnti continue che possono fluire in entrambi i sensi. All the characteristics and advantages described above in relation to the hybrid switch circuit 100 are also present in the hybrid switch circuit 200, with the difference that the hybrid switch circuit 200 allows to interrupt (without the formation of electric arcs) direct currents that can flow in both directions.

Come nel caso del circuito ibrido 100 di Figura 1, la presenza dell’induttore L permette vantaggiosamente di limitare la velocità con cui varia la corrente circolante nell’interruttore elettromeccanico T1 nella terza condizione operativa. As in the case of the hybrid circuit 100 of Figure 1, the presence of the inductor L advantageously allows to limit the speed with which the current circulating in the electromechanical switch T1 varies in the third operating condition.

Inoltre, in maniera simile a quanto descritto nel caso del circuito ibrido 100 di Figura 1, la presenza degli induttori Lin e Lout permette di gestire l’azzeramento (o almeno la riduzione) della corrente Il che fluisce nell’interruttore elettromeccanico T1 durante la terza condizione operativa in maniera efficiente, in modo da prevenire un incremento eccessivo della corrente assorbita dai carichi e della differenza di potenziale ai capi di essi prima che le operazioni di apertura dell’interruttore elettromeccanico T1 siano effettivamente concluse. Per questo motivo, in accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione, il valore di induttanza complessiva degli induttori Lin ed Lout deve essere maggiore del valore di induttanza dell’induttore L. Furthermore, in a similar way to that described in the case of the hybrid circuit 100 of Figure 1, the presence of the inductors Lin and Lout allows to manage the zeroing (or at least the reduction) of the current Il which flows in the electromechanical switch T1 during the third operating condition in an efficient manner, so as to prevent an excessive increase in the current absorbed by the loads and in the potential difference across them before the opening operations of the electromechanical switch T1 are effectively completed. For this reason, in accordance with an embodiment of the present invention, the overall inductance value of the inductors Lin and Lout must be greater than the inductance value of the inductor L.

Allo stesso modo, in maniera simile al condensatore di uscita Cout del circuito interruttore ibrido 100 illustrato in Figura 1, i condensatori Cin e Cout permettono ai misuratori di corrente A2 e A3 di segnalare prontamente l’insorgere di guasti di cortocircuito anche in presenza degli induttori Lin e Lout, essendo atti a fornire ai carichi impulsi di corrente rilevabili dai misuratori di corrente A2 e A3 in caso di cortocircuito. Similarly, similar to the output capacitor Cout of the hybrid switch circuit 100 illustrated in Figure 1, the capacitors Cin and Cout allow the current meters A2 and A3 to promptly signal the onset of short-circuit faults even in the presence of the inductors. Lin and Lout, being able to supply the loads with current pulses that can be detected by the current meters A2 and A3 in the event of a short circuit.

Naturalmente, al fine di soddisfare esigenze contingenti e specifiche, un tecnico del ramo potrà apportare alla soluzione sopra descritta numerose modifiche e varianti logiche e/o fisiche. Più specificamente, sebbene tale soluzione sia stata descritta con un certo livello di dettaglio con riferimento ad una o più sue forme di realizzazione, è chiaro che varie omissioni, sostituzioni e cambiamenti nella forma e nei dettagli così come altre forme di realizzazione sono possibili. In particolare, diverse forme di realizzazione dell’invenzione possono essere messe in pratica anche senza gli specifici dettagli (come gli esempi numerici) esposti nella precedente descrizione per fornire una loro più completa comprensione; al contrario, caratteristiche ben note possono essere state omesse o semplificate al fine di non oscurare la descrizione con particolari non necessari. Inoltre, è espressamente inteso che specifici elementi e/o passi di metodo descritti in relazione ad ogni forma di realizzazione della soluzione esposta possono essere incorporati in qualsiasi altra forma di realizzazione come una normale scelta di disegno. Naturally, in order to satisfy contingent and specific needs, a person skilled in the art can make numerous logical and / or physical modifications and variations to the solution described above. More specifically, although this solution has been described with a certain level of detail with reference to one or more embodiments thereof, it is clear that various omissions, substitutions and changes in form and detail as well as other embodiments are possible. In particular, different embodiments of the invention can be put into practice even without the specific details (such as numerical examples) set out in the previous description to provide a more complete understanding of them; on the contrary, well-known features may have been omitted or simplified in order not to obscure the description with unnecessary details. Furthermore, it is expressly understood that specific elements and / or method steps described in relation to each embodiment of the disclosed solution can be incorporated into any other embodiment as a normal design choice.

Ad esempio, il circuito di carica per il condensatore può essere realizzato senza comprende alcun resistore R. For example, the charging circuit for the capacitor can be made without including any resistor R.

Inoltre, i concetti della presente invenzione possono essere applicati anche nel caso in cui l’induttore Lout (oppure l’induttore Lin) non sia presente. In questo caso, l’unico induttore rimasto (Lin oppure Lout) deve comunque avere una induttanza sufficiente a garantire che l’incremento della corrente assorbita dai carichi dovuto ad un guasto (cortocircuito) avvenga più lentamente dell’incremento della corrente Ic dovuto all’accoppiamento del circuito ausiliario bidirezionale al ramo circuitale principale. In altre parole, il valore di induttanza di tale unico induttore Lin o Lout deve essere maggiore del valore di induttanza dell’induttore L. Furthermore, the concepts of the present invention can also be applied in the event that the Lout inductor (or the Lin inductor) is not present. In this case, the only remaining inductor (Lin or Lout) must still have sufficient inductance to ensure that the increase in the current absorbed by the loads due to a fault (short circuit) occurs more slowly than the increase in the current Ic due to the coupling of the bidirectional auxiliary circuit to the main circuit branch. In other words, the inductance value of this single inductor Lin or Lout must be greater than the inductance value of the inductor L.

Claims

CLAIMS 1. Hybrid switch circuit (100; 200) for the selective interruption of the passage of direct current (II) between a first circuit node (110; 206) and a second circuit node (113; 210), said hybrid switch circuit comprising: - a main circuit branch (T1, L) coupled between said first circuit node and said second circuit node, the main circuit branch comprising: - an electromechanical switch (T1) able to be crossed by at least said direct current when closed, and - first inductive means (L) connected in series to the electromechanical switch (T1), said hybrid switch circuit further comprising: - an auxiliary circuit (S1, C; S1 ', S2', S3 ', S4', C) comprising capacitive means (C) for generating a reset current and at least one electronic switch (S1; S1 ', S2' , S3 ', S4') to selectively couple said auxiliary circuit in parallel to the main circuit branch; - second inductive means (Lout; Lin) connected in series to the main circuit branch between said main circuit branch and at least one between said first circuit node and said second circuit node; - first control means for controlling said at least one electronic switch to couple said auxiliary circuit in parallel to the main circuit branch in response to an opening command of the hybrid switch circuit and supplying said reset current to the electromechanical switch to reduce the flowing current through it; - second command means to command the opening of the electromechanical switch when the value of the current flowing through the electromechanical switch is at least lower in absolute value than a corresponding threshold value.

The hybrid switch circuit (100; 200) of claim 1, wherein said first inductive means comprise a first inductor (L) and said second inductive means comprise at least a second inductor (Lout; Lin), the inductance of said first capacitive means being smaller than the overall inductance of said at least one second inductor.

The hybrid switch circuit (100) of claim 2, wherein said auxiliary circuit comprises an electronic switch (S1) having a first conducting terminal coupled to the first circuit node (110) and a second conducting terminal coupled to a first terminal for conduction of said capacitive means (C), said capacitive means having a second conduction terminal coupled to the second circuit node (113).

The hybrid switch circuit (100) of claim 3, wherein said auxiliary circuit further comprises a diode (D1) having a cathode connected to the first conducting terminal of the electronic switch (S1) and an anode connected to the second conducting terminal of the electronic switch (S1).

5. The hybrid switch circuit (100) of claim 4, in which said first control means are configured to command the closing of the electronic switch (S1) in response to the opening command of the hybrid switch circuit.

The hybrid switch circuit (200) of claim 2, wherein said auxiliary circuit comprises: - a first electronic switch (S1 ') having a first conduction terminal coupled to the first circuit node (206) and a second conduction terminal coupled to a first conduction terminal of the capacitive means (C); - a second electronic switch (S2 ') having a first conduction terminal coupled to a second conduction terminal of the capacitive means (C), and a second conduction terminal coupled to the first circuit node (206); - a third electronic switch (S3 ') having a first conduction terminal coupled to the second circuit node (210) and a second conduction terminal coupled to the first conduction terminal of the capacitive means (C); - a fourth electronic switch (S4 ') having a first conduction terminal coupled to the second conduction terminal of the capacitive means (C), and a second conduction terminal coupled to the second circuit node (210).

The hybrid switch circuit (200) of claim 6, wherein said auxiliary circuit further comprises: - a first diode (D1 ') having a cathode connected to the first conduction terminal of the first electronic switch (S1') and an anode connected to the second conduction terminal of the first electronic switch (S1 '); - a second diode (D2 ') having a cathode connected to the first conduction terminal of the second electronic switch (S2') and an anode connected to the second conduction terminal of the second electronic switch (S2 '); - a third diode (D3 ') having a cathode connected to the first conduction terminal of the third electronic switch (S3') and an anode connected to the second conduction terminal of the third electronic switch (S3 '); - a fourth diode (D4 ') having a cathode connected to the first conduction terminal of the fourth electronic switch (S4') and an anode connected to the second conduction terminal of the fourth electronic switch (S4 ').

The hybrid switch circuit (200) of claim 7, wherein said first control means are configured for: - command the closing of the second electronic switch (S2 ') and of the third electronic switch (S3') in response to the opening command of the hybrid switch circuit when the direct current flowing through the electromechanical switch (T1) flows from the first circuit node ( 206) to the second circuit node (210), e - command the closing of the first electronic switch (S1 ') and of the fourth electronic switch (S4') in response to the opening command of the hybrid switch circuit when the direct current flowing through the electromechanical switch (T1) flows from the second circuit node ( 210) to the first circuit node (206).

The hybrid switch circuit (200) of any one of claims 6 to 8, wherein said second inductive means comprises: - a second inductor (Lin) connected in series between said main circuit branch and said first circuit node (206), and - a further second inductor (Lout) connected in series between said circuit branch and said second circuit node (210).

The hybrid switch circuit (100; 200) of any one of the preceding claims, wherein said hybrid switch circuit further comprises a charging circuit (S2, R; SP, R) for charging the capacitive means by generating a pulsed charging current (Is), said charging circuit comprising an electronic charging switch (S2, SP) coupled to said capacitive means and controlled by means of a pulse width modulation control signal.

The hybrid switch circuit (100; 200) of any one of the preceding claims, wherein said capacitive means comprises a capacitor (C).

The hybrid switch circuit (100; 200) according to any one of the preceding claims, further comprising at least one of: - means for triggering said opening command of the hybrid switch circuit on the basis of a command external to the hybrid switch circuit which signals the need to disconnect a load, and - means for triggering said opening command of the hybrid switch circuit on the basis of the detection of a short-circuit fault.

The hybrid switch circuit (100; 200) according to any one of the preceding claims, wherein said hybrid switch circuit further comprises a capacitor (Cin) coupled to said first circuit node (110; 206).

The hybrid switch circuit (100; 200) according to any one of the preceding claims, wherein said hybrid switch circuit further comprises a capacitor (Cout) coupled to said second circuit node (113; 210).

15. A method for the selective interruption of the passage of direct current (II) in a main circuit branch (T1, L) coupled between a first circuit node (110; 206) and a second circuit node (113; 210), called main circuit branch comprising an electromechanical switch (T1) able to be crossed by said direct current when it is closed, and first inductive means (L) connected in series to the electromechanical switch, in which second inductive means (Lout; Lin) are connected in series series to the main circuit branch between said main circuit branch and at least one of said first circuit node and said second circuit node, said method comprising: - charging capacitive means (C) of an auxiliary circuit (S1, C; S1 ', S2', S3 ', S4', C), said auxiliary circuit further comprising at least one electronic switch (S1; S1 ', S2', S3 ', S4'); - in response to an opening command of the hybrid switch circuit, couple said auxiliary circuit to said main circuit branch by means of said at least one electronic switch (S1; S1 ', S2', S3 ', S4') and provide the electromechanical switch with a reset current by the charged capacitive means to reduce the current flowing through the electromechanical switch; - open the electromechanical switch when the value of the current flowing through the electromechanical switch is at least lower in absolute value than a corresponding threshold value.