KR102059096B1 - 직류계통의 차단 장치 및 이의 제어 방법 - Google Patents

직류계통의 차단 장치 및 이의 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 개시는, 제1 전력용 반도체 소자 및 제1 전력용 반도체 소자의 전기적 특성 값을 측정하는 제1 측정기를 포함하는 제1 반도체 스위칭 회로, 제1 전력용 반도체 소자의 구동전압 또는 구동전류를 조절하여 제1 전력용 반도체 소자의 도통(on) 및 차단(off)을 제어하는 게이트 컨트롤 및 제어부를 포함하는 직류계통의 차단 장치를 제공할 수 있다.
본 개시에 따른 제어부는, 제1 측정기에서 측정된 제1 전력용 반도체 소자의 전기적 특성 값에 기초하여 과부하 전류, 단락 전류, 지락 전류 및 플래시 오버(flash over) 중 적어도 어느 하나를 검출하고, 검출 결과에 기초하여 게이트 컨트롤을 제어함으로써 제1 전력용 반도체 소자를 차단할 수 있다.

Description

직류계통의 차단 장치 및 이의 제어 방법 {A DEVICE FOR BREAKING DC SYSTEM AND OPERATION METHOD THEREOF}
본 개시는 직류계통의 차단 장치 및 이의 제어 방법을 제공한다.
태양광발전, 연료전지발전 등 친환경 신재생에너지에 의한 직류발전원의 증가, 전기자동차(EV) 충전설비, 배터리에너지저장장치(BESS) 등 직류부하의 증가, 장거리 송배전 시 교류와 비교해서 전력손실이 적고, 계통연계가 쉬운 직류 송배전설비의 구현 등 직류의 사용은 나날이 증가할 것이다.
50[Hz] 또는 60[Hz] 주파수의 교류는 1초에 100번과 120번의 전압 “0”점이 존재하여 회로를 도통/차단(On/Off) 하는 것이 용이하다. 반면 직류전원은 주파수가 없어(즉, 전압 “0”) 회로 차단(Off) 시 발생하는 아크(Arc) 소호가 교류에 비하여 매우 어렵다.
현재, 기계식 직류 차단기에 대한 개발 및 연구가 활발히 진행 중에 있으나, 회로 차단(Off) 시 발생하는 아크(Arc)에 의한 접점의 마모에 따른 접촉저항 증가로 인한 화재를 방지할 수 있는 방안이 마련되지 않고 않는 실정이다.
이에 따라, 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 아크(Arc) 발생 없이 직류를 안전하게 On/Off 할 수 있는 직류계통 차단 장치가 요구되는 실정이다.
직류계통의 차단 장치 및 이의 제어 방법을 제공하는데 있다. 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 이하의 실시예들로부터 또 다른 기술적 과제들이 유추될 수 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 개시의 제1 측면은, 직류계통의 차단 장치에 있어서, 제1 전력용 반도체 소자 및 상기 제1 전력용 반도체 소자의 전기적 특성 값을 측정하는 제1 측정기를 포함하는 제1 반도체 스위칭 회로; 상기 제1 전력용 반도체 소자의 구동전압 또는 구동전류를 조절하여 상기 제1 전력용 반도체 소자의 도통(on) 및 차단(off)을 제어하는 게이트 컨트롤(Gate Control); 및 제어부;를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 제1 측정기에서 측정된 상기 제1 전력용 반도체 소자의 전기적 특성 값에 기초하여 과부하 전류, 단락 전류 및 플래시 오버(flash over) 중 적어도 어느 하나를 검출하고, 상기 검출 결과에 기초하여 상기 게이트 컨트롤을 제어함으로써 상기 제1 전력용 반도체 소자를 차단하는 것인, 직류계통의 차단 장치를 제공할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 제1 측정기에서 상기 제1 전력용 반도체 소자의 측정된 전기적 특성 값이 제1 임계값 이상인 경우, 직류계통의 선로에 과부하 전류가 흐르는 것으로 결정하고 상기 게이트 컨트롤을 제어함으로써 상기 제1 전력용 반도체 소자를 차단하는 것인, 직류계통의 차단 장치를 제공할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 제1 측정기에서 측정된 상기 제1 전력용 반도체 소자의 전기적 특성 값이 제2 임계값 이상인 경우, 직류계통의 선로에 단락 전류가 흐르는 것으로 결정하고 상기 게이트 컨트롤을 제어함으로써 상기 제1 전력용 반도체 소자를 차단하는 것인, 직류계통의 차단 장치를 제공할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 제1 측정기로부터 상기 제1 전력용 반도체 소자의 전기적 특성에 대한 파형을 검출하고, 상기 검출된 파형에 기초하여 전원 측에 플래시 오버가 발생한 것으로 결정하고 상기 게이트 컨트롤을 제어함으로써 상기 제1 전력용 반도체 소자를 차단하는 것인, 직류계통의 차단 장치를 제공할 수 있다.
또한, 제2 전력용 반도체 소자 및 상기 제2 전력용 반도체 소자의 전기적 특성 값을 측정하는 제2 측정기를 포함하는 제2 반도체 스위칭 회로;를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 제1 측정기에서 측정된 상기 제1 전력용 반도체 소자의 전기적 특성 값과 상기 제2 측정기에서 측정된 상기 제2 전력용 반도체 소자의 전기적 특성 값 간의 차의 절대값이 제3 임계값 이상인 경우, 직류계통의 선로에 지락 전류가 흐르는 것으로 결정하고 상기 게이트 컨트롤을 제어함으로써 상기 제1 전력용 반도체 소자 및 상기 제2 전력용 반도체 소자를 차단하는 것인, 직류계통의 차단 장치를 제공할 수 있다.
또한, 상기 직류계통의 차단 장치는, 기계식 개폐 접점;을 더 포함하고, 상기 제1 전력용 반도체 소자 및 상기 제2 전력용 반도체 소자 중 적어도 어느 하나가 차단된 후, 상기 기계식 개폐 접점이 차단되는 것인, 직류계통의 차단 장치를 제공할 수 있다.
또한, 직류계통의 차단 장치를 제공할 수 있다. 상기 제1 측정기는, 상기 제1 전력용 반도체 소자의 양단에 걸리는 전압을 측정하는 전압 측정기, 또는 상기 제1 전력용 반도체에 흐르는 전류를 측정하는 전류 측정기 중 어느 하나인 것인, 또한, 직류계통의 차단 장치를 제공할 수 있다.
또한, 상기 제2 측정기는, 상기 제2 전력용 반도체 소자의 양단에 걸리는 전압을 측정하는 전압 측정기, 또는 상기 제2 전력용 반도체에 흐르는 전류를 측정하는 전류 측정기 중 어느 하나인 것인, 직류계통의 차단 장치를 제공할 수 있다.
또한, 상기 직류계통의 차단 장치는, 기계식 개폐 접점;을 더 포함하고, 상기 제어부는, 전원 측으로부터 전력을 공급 받은 경우 상기 기계식 개폐 접점이 도통 상태인지 여부를 결정하고, 상기 기계식 개폐 접점이 도통 상태인 경우 상기 게이트 컨트롤을 제어함으로써 상기 제1 전력용 반도체 소자를 도통하는 것인, 직류계통의 차단 장치를 제공할 수 있다.
또한, 상기 제1 반도체 스위칭 회로는, 서지보호장치(Surge Protective Device; SPD); 및 스누버 회로(Snubber Circuit);를 더 포함하는 것인, 직류계통의 차단 장치를 제공할 수 있다.
또한, 상기 직류계통의 차단 장치는, 메모리;를 더 포함하고, 상기 제어부는, 과부하 전류, 단락 전류, 플래시 오버 및 지락 전류 중 어느 하나가 검출된 때, 사건(Event)의 종류와 사건의 발생 시각을 상기 메모리에 기록하는 것인, 직류계통의 차단 장치를 제공할 수 있다.
본 개시의 제 2 측면은, 직류계통의 차단 장치 동작 방법에 있어서, 제1 측정기에서 측정된 제1 전력용 반도체 소자의 전기적 특성 값을 수신하는 단계; 상기 수신된 전기적 특성 값에 기초하여 과부하 전류, 단락 전류, 지락 전류 및 플래시 오버 중 적어도 어느 하나를 검출하는 단계; 및 상기 검출 결과에 기초하여 상기 제1 전력용 반도체 소자의 구동전압 또는 구동전류를 조절함으로써, 상기 제1 전력용 반도체 소자를 차단하는 단계;를 포함하는, 방법을 제공할 수 있다.
또한, 상기 방법은, 제2 측정기에서 측정된 제2 전력용 반도체 소자의 전기적 특성 값을 수신하는 단계; 상기 제1 전력용 반도체 소자의 전기적 특성 값 및 상기 제2 전력용 반도체 소자의 전기적 특성 값에 기초하여 지락 전류를 검출하는 단계;를 더 포함하고, 상기 차단하는 단계는, 상기 검출 결과에 기초하여 상기 제1 전력용 반도체 소자 및 상기 제2 전력용 반도체 소자의 구동전압 또는 구동전류를 조절함으로써, 상기 제1 전력용 반도체 소자 및 상기 제2 전력용 반도체 소자를 차단하는 단계;를 포함하는, 방법을 제공할 수 있다.
본 개시의 제 3 측면은, 제 2 측면의 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, 전력용 반도체 소자의 특성 중 소자가 필연적으로 가지고 있는 도통 저항(On저항)특성을 이용하여 전류의 크기, 전류의 시간적 변화율, 전류의 파형 등을 측정할 수 있다.
본 발명에서는 측정된 전류의 크기, 전류의 시간적 변화율, 전류의 파형과 임계값을 비교하여 직류계통 선로의 과부하 전류, 단락 전류, 지락 전류 및 전원(배터리 등)의 내부에서 발생되는 플래시 오버(Flash Over)를 검출하고, 아크(Arc) 발생 없이 안전하게 회로를 차단할 수 있다. 이로써, 인체에 대한 감전보호, 직류전기설비의 과열, 소손, 화재 등을 미연에 방지할 수 있다.
또한, 전력용 반도체 소자의 On저항 특성을 이용하여 전류의 크기, 전류의 시간적 변화율, 전류의 파형을 측정함으로써, 직류전류를 측정하기 위해 사용되는 홀 시티(Hall-CT), Shunt(분로 저항) 등과 같은 센서를 사용하지 않아 비용 및 부피를 줄일 수 있다.
도 1a 내지 도 1b는 일 실시예에 따른 전력용 반도체 소자를 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 직류계통의 차단 장치를 포함하는 회로도의 예시적인 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 반도체 스위칭 회로의 예시적인 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 직류계통의 차단 장치를 포함하는 회로도의 예시적인 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 직류계통의 차단 장치의 동작 방법을 나타내는 흐름도이다.
본 명세서에서 다양한 곳에 등장하는 "일부 실시예에서" 또는 "일 실시예에서" 등의 어구는 반드시 모두 동일한 실시예를 가리키는 것은 아니다.
본 개시의 일부 실시예는 기능적인 블록 구성들 및 다양한 처리 단계들로 나타내어질 수 있다. 이러한 기능 블록들의 일부 또는 전부는, 특정 기능들을 실행하는 다양한 개수의 하드웨어 및/또는 소프트웨어 구성들로 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 개시의 기능 블록들은 하나 이상의 마이크로프로세서들에 의해 구현되거나, 소정의 기능을 위한 회로 구성들에 의해 구현될 수 있다. 또한, 예를 들어, 본 개시의 기능 블록들은 다양한 프로그래밍 또는 스크립팅 언어로 구현될 수 있다. 기능 블록들은 하나 이상의 프로세서들에서 실행되는 알고리즘으로 구현될 수 있다. 또한, 본 개시는 전자적인 환경 설정, 신호 처리, 및/또는 데이터 처리 등을 위하여 종래 기술을 채용할 수 있다. “매커니즘”, “요소”, “수단” 및 “구성”등과 같은 용어는 넓게 사용될 수 있으며, 기계적이고 물리적인 구성들로서 한정되는 것은 아니다. 또한, 명세서에 기재된 "?부", "?모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 연결 선 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것일 뿐이다. 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가된 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들에 의해 구성 요소들 간의 연결이 나타내어질 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1a 내지 도 1b는 일 실시예에 따른 전력용 반도체 소자를 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
전력용 반도체 소자는 전력의 변환이나 제어용으로 최적화된 소자로서 반도체 스위치 용도로 사용된다.
전력용 반도체 소자는 정류 다이오드, 전력 MOSFET, IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 또는 GTO(Gate Turn-Off thyristor)일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
도 1a를 참조하면, 전력용 반도체 소자의 예시로서 IGBT(1)가 도시된다. 도 1a는 IGBT(1)의 예시적인 회로도이며, IGBT(1)의 회로도가 다양하게 변형될 수 있음을 당해 기술분야의 통상의 기술자라면 이해할 수 있다.
IGBT(1)는 MOSFET(2)과 트랜지스터(3)(예를 들어, PNP 트랜지스터)를 결합하여 만든 전력용 반도체 소자이다. IGBT(1)는 MOSFET 소자의 빠른 스위칭 속도와 GTO 소자의 대전류 통전 특성을 갖는다.
IGBT(1)는 게이트(G), 콜렉터(C) 및 이미터(E)로 구성된다. IGBT(1)의 통전 시 콜렉터(C)와 이미터(E) 사이에 발생되는 전압(VCE)의 관계식은 아래의 수학식 1과 같다.
수학식 1에서 VBE는 트랜지스터(3)의 베이스(B)와 이미터(E) 사이의 전압[V], IMOS는 MOSFET(2)의 드레인(drain) 전류[A], RS는 N-영역 전도도 조절에 따른 저항, 그리고 RCH는 MOSFET(2)의 도통 저항(또는, On저항)을 나타낸다.
Figure 112019123684750-pat00001
IGBT(1)의 통전 시 콜렉터(C)와 이미터(E) 사이에 발생되는 전압(VCE)에 의한 전류(ICE) 환산식은 아래의 수학식 2와 같다.
수학식 2에서 RON은 IGBT(1)의 도통 저항을 나타낸다. 한편, IGBT(1)의 도통 저항은 온도의 영향을 받으므로 온도 보정값을 사용할 수 있다.
Figure 112019123684750-pat00002
상기 수학식 1 및 수학식 2를 참조하면, IGBT(1)의 도통 저항이 일정한 경우 전압(VCE)은 전류(ICE)에 비례함을 알 수 있다.
상기 수학식 1 및 수학식 2에 대한 IGBT 제조사의 정격전류 70인 IGBT 소자의 데이터 시트(data sheet)는 도 1b와 같다.
도 1b의 그래프(4)를 통해, IGBT의 게이트(G)와 이미터(E)에 구동전압(VGE) 15V를 인가하여 IGBT 도통(On) 시, 콜렉터(C)에서 이미터(E)로 흐르는 전류(IC)값에 대한 콜렉터(C)와 이미터(E)간의 전압(VCE)값을 확인할 수 있다. 다시 말해, 그래프(4)를 통해 직류전압(VCE)와 직류전류(IC)의 상관관계를 알 수 있다.
본 개시에서는 IGBT(1)를 도통(on)시킨 후 IGBT(1)의 전압(VCE)(또는, 전류(ICE))과 기설정된 임계값들을 비교하여, 직류회로의 과부하 전류, 단락 전류, 지락 전류 및 전원(배터리) 내부에서 발생하는 플래시 오버(Flash over)를 검출하고, 직류회로를 차단하는 방법 및 장치를 제공한다.
도 2는 일 실시예에 따른 직류계통의 차단 장치를 포함하는 회로도의 예시적인 도면이다.
도 2를 참조하면, 전원(10)은 직류 전원으로서, 전원(10) 측으로부터 부하(20) 측으로 직류전원이 공급될 수 있다. 전원(10) 측과 부하(20) 측은 직류계통의 선로로 연결되고, 전원(10) 측과 부하(20) 측 사이에 직류계통의 차단 장치가 위치할 수 있다.
직류계통의 차단 장치는 반도체 스위칭 회로(100)를 포함할 수 있다. 반도체 스위칭 회로(100)는 전력용 반도체 소자(101) 및 측정기(102)를 포함할 수 있다.
전력용 반도체 소자(101)는 정류 다이오드, 전력 MOSFET, IGBT 또는 GTO일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 도 2에서는 전력용 반도체 소자(101)가 IGBT인 것으로 전제하였다.
측정기(102)는 전력용 반도체 소자(101)의 전기적 특성 값을 측정할 수 있다. 일 실시예에서 측정기(102)는 전압 측정기로서 전력용 반도체 소자(101)의 양단에 걸리는 전압을 측정할 수 있다. 예를 들어, 측정기(102)는 전력용 반도체 소자(101)의 도통 저항에 의해 콜렉터(C)와 이미터(E) 사이에 발생되는 전압(VCE)을 측정할 수 있다. 다른 실시예에서 측정기(102)는 전류 측정기로서 전력용 반도체 소자(101)를 흐르는 전류를 측정할 수 있다. 다른 실시예에서 별도의 측정기(102)를 사용하지 않고, 전력용 반도체 소자(101)의 전기적 특성 값을 직접 제어부(300)로 입력할 수도 있다. 도 2에서는 측정기(102)가 전압 측정기인 것으로 전제하였다.
한편, 반도체 스위칭 회로(100)는 예시적인 회로도이며, 반도체 스위칭 회로(100)에 다양한 소자들이 더 포함될 수 있음을 당해 기술분야의 통상의 기술자라면 이해할 수 있다.
직류계통의 차단 장치는 게이트 컨트롤(Gate Control)(200)을 더 포함할 수 있다. 게이트 컨트롤(200)은 전력용 반도체 소자(101)의 구동전압 또는 구동전류를 조절하여 전력용 반도체 소자(101)의 도통(on) 및 차단(off)을 제어할 수 있다.
직류계통의 차단 장치는 제어부(300)를 더 포함할 수 있다. 제어부(300)는 직류계통의 차단 장치를 구동하기 위한 전반적인 기능들을 제어하는 역할을 한다.
제어부(300)는 측정기(102)에서 측정된 전력용 반도체 소자(101)의 전기적 특성 값에 기초하여 과부하 전류, 단락 전류, 지락 전류 및 플래시 오버 중 적어도 어느 하나를 검출할 수 있다.
일 실시예에서 측정기(102)에서 측정된 전력용 반도체 소자(101)의 전기적 특성 값(예를 들어, 양단의 전압 값)이 제1 임계값 이상인 경우, 제어부(300)는 직류계통의 선로에 과부하 전류가 흐르는 것으로 결정하고 게이트 컨트롤(200)을 제어함으로써 전력용 반도체 소자(101)를 차단할 수 있다.
임계값은 IEC 표준에 의한 과전류차단기(산업용, 63A이하)를 기준으로 할 때, 제1 임계값은 정격전류의 1.3배인 경우 60분이내 차단하는 전류값, 제2 임계값은 정격전류의 10배인 경우 0.2초이내 차단하는 전류값, 제3 임계값은 대지전압 120[V]로 환산된 절대값인 경우, 0.1초이내 차단하는 전류값이다. 이러한 임계값은 하나의 예에 불과하며, 임계값은 KS C IEC 표준 및 인증기준 등에 따라서 변경될 수 있다.
또한, 측정기(102)에서 측정된 전력용 반도체 소자(101)의 전기적 특성 값(예를 들어, 양단의 전압 값)이 제2 임계값 이상인 경우, 제어부(300)는 직류계통의 선로에 단락 전류가 흐르는 것으로 결정하고 게이트 컨트롤(200)을 제어함으로써 전력용 반도체 소자(101)를 차단할 수 있다.
또한, 제어부(300)는 측정기(102)로부터 전력용 반도체 소자(101)의 전기적 특성에 대한 파형을 검출하고, 검출된 파형에 기초하여 전원(10) 측 및 부하(20) 측에 플래시 오버가 발생한 것으로 결정할 수 있다. 전원(10) 측 및 부하(20) 측에 플래시 오버가 발생한 경우, 제어부(300)는 게이트 컨트롤(200)을 제어함으로써 전력용 반도체 소자(101)를 차단할 수 있다.
구체적으로, 제어부(300)는 측정기(102)에 의해 측정된 전력용 반도체 소자(101)의 통전 시 콜렉터(C)와 이미터(E) 사이에 발생되는 전압(VCE)의 파형을 측정할 수 있다. 제어부(300)는 측정된 파형이 기 저장된 플래시 오버 검출 파형에 대응되는 경우, 제어부(300)는 게이트 컨트롤(200)을 제어함으로써 전력용 반도체 소자(101)를 차단할 수 있다. 예를 들어, 기 저장된 플래시 오버 검출 파형은 펄스파 형태일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
한편, 제어부(300)와 게이트 컨트롤(200)은 별도의 하드웨어로 동작하거나, 게이트 컨트롤(200)가 제어부(300)에 포함되어 하나의 하드웨어로서 동작할 수도 있다.
직류계통의 차단 장치는 기계식 개폐 접점(401, 402)을 더 포함할 수 있다. 전력용 반도체 소자(101)의 특성으로 인하여 전력용 반도체 소자(101)가 차단(off)된 상태에서도, 전력용 반도체 소자(101)의 콜렉터(C)에서 이미터(E)로 누설전류(Leakage Current)가 흐를 수 있다. 본 개시에서는 기계식 개폐 접점(401, 402)을 이용하여 누설전류를 차단할 수 있다.
일 실시예에서 제어부(300)가 전원(10) 측으로부터 전력을 공급받은 경우 기계식 개폐 접점(401, 402)이 도통 상태인지 여부를 결정할 수 있다. 기계식 개폐 접점(401, 402)이 도통 상태인 경우, 제어부(300)는 게이트 컨트롤(200)을 제어함으로써 전력용 반도체 소자(101)를 도통할 수 있다. 다시 말해, 전원(10) 측으로부터 부하(20) 측으로 직류전원이 공급되는 경우, 기계식 개폐 접점(401, 402)이 도통된 후 전력용 반도체 소자(101)가 도통될 수 있다. 이로써, 기계식 개폐 접점(401, 402)에서의 아크(Arc) 발생을 방지할 수 있다.
한편, 제어부(300)가 과부하 전류, 단락 전류, 지락 전류 및 플래시 오버 중 어느 하나를 검출한 경우, 제어부(300)가 게이트 컨트롤(200)을 제어함으로써 전력용 반도체 소자(101)를 차단한 후, 기계식 개폐 접점(401, 402)이 차단될 수 있다. 다시 말해, 제어부(300)가 과부하 전류, 단락 전류 및 플래시 오버 및 중 어느 하나를 검출한 경우, 전력용 반도체 소자(101)가 차단된 후 기계식 개폐 접점(401, 402)이 차단될 수 있다. 이로써, 기계식 개폐 접점(401, 402)에서의 아크(Arc) 발생을 방지할 수 있다.
직류계통의 차단 장치는 C-power(500)를 더 포함할 수 있다. C-power(500)는 태양광발전의 스트링 전압, 배터리 충·방전 전압과 같이 변동되는 직류전압과 공공 직류 배전계통에서 공급되는 공칭전압으로부터 제어부(300)에 안정된 직류 정격전압을 공급할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 반도체 스위칭 회로의 예시적인 도면이다.
도 3을 참조하면, 반도체 스위칭 회로(100)는 전력용 반도체 소자(101) 및 측정기(102)를 포함할 수 있다.
전력용 반도체 소자(101)는 정류 다이오드, 전력 MOSFET, IGBT 또는 GTO일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 도 3에서는 전력용 반도체 소자(101)가 IGBT인 것으로 전제하였다.
측정기(102)는 전력용 반도체 소자(101)의 전기적 특성 값을 측정할 수 있다. 일 실시예에서 측정기(102)는 전압 측정기로서 전력용 반도체 소자(101)의 양단에 걸리는 전압을 측정할 수 있다. 예를 들어, 측정기(102)는 전력용 반도체 소자(101)의 도통 저항에 의해 콜렉터(C)와 이미터(E) 사이에 발생되는 전압(VCE)을 측정할 수 있다. 다른 실시예에서 측정기(102)는 전류 측정기로서 전력용 반도체 소자(101)를 흐르는 전류를 측정할 수 있다. 도 3에서는 측정기(102)가 전압 측정기인 것으로 전제하였다.
반도체 스위칭 회로(100)는 서지보호장치(Surge Protective Device; SPD)(103)를 더 포함할 수 있다.
서지보호장치(103)는, 전력용 반도체 소자(101)가 차단되어 전원(10)에서 부하(20)로 직류전원의 공급이 중단될 경우 부하(20) 측 인덕턴스에 의해 발생할 수 있는 과전압(역기전력)으로부터 전력용 반도체 소자(101)를 보호하기 위해 과전압을 일정전압 이하로 제한하는 장치이다.
반도체 스위칭 회로(100)는 스누버 회로(Snubber Circuit)(104)를 더 포함할 수 있다.
스누버 회로(104)는, 전원(10)이 정전(Interruption) 후 복전(Re-supply)될 때, 돌입전류(Inrush Current)로부터 전력용 반도체 소자(101)를 보호하기 위한 회로이다.
한편, 도 3에 도시된 반도체 스위칭 회로(100)는 예시적인 회로도이며, 반도체 스위칭 회로(100)의 일부 소자들이 생략되거나 다른 소자들이 더 포함될 수 있음을 당해 기술분야의 통상의 기술자라면 이해할 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 직류계통의 차단 장치를 포함하는 회로도의 예시적인 도면이다.
도 4를 참조하면, 전원(10)은 직류 전원으로서, 전원(10) 측으로부터 부하(20) 측으로 직류전원이 공급될 수 있다. 전원(10) 측과 부하(20) 측은 직류계통의 선로로 연결되고, 전원(10) 측과 부하(20) 측 사이에 직류계통의 차단 장치가 위치할 수 있다.
직류계통의 차단 장치는 제1 반도체 스위칭 회로(100) 및 제2 반도체 스위칭 회로(600)를 포함할 수 있다. 제1 반도체 스위칭 회로(100)는 제1 전력용 반도체 소자(101) 및 제1 측정기(102)를 포함할 수 있다. 또한, 제2 반도체 스위칭 회로(600)는 제2 전력용 반도체 소자(601) 및 제2 측정기(602)를 포함할 수 있다.
제1 전력용 반도체 소자(101) 및 제2 전력용 반도체 소자(601)는 정류 다이오드, 전력 MOSFET, IGBT 또는 GTO일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 도 4에서는 제1 전력용 반도체 소자(101) 및 제2 전력용 반도체 소자(601)가 IGBT인 것으로 전제하였다.
제1 측정기(102) 및 제2 측정기(602) 각각은 제1 전력용 반도체 소자(101) 및 제2 전력용 반도체 소자(601)의 전기적 특성 값을 측정할 수 있다.
일 실시예에서 제1 측정기(102) 및 제2 측정기(602)는 전압 측정기로서, 각각 제1 전력용 반도체 소자(101) 및 제2 전력용 반도체 소자(601)의 양단에 걸리는 전압을 측정할 수 있다. 예를 들어, 제1 측정기(102)는 제1 전력용 반도체 소자(101)의 도통 저항에 의해 콜렉터(C)와 이미터(E) 사이에 발생되는 전압(VCE)을 측정할 수 있다. 마찬가지로, 제2 측정기(602)는 제2 전력용 반도체 소자(601)의 도통 저항에 의해 콜렉터(C)와 이미터(E) 사이에 발생되는 전압(VCE)을 측정할 수 있다.
다른 실시예에서 제1 측정기(102)는 전류 측정기로서 제1 전력용 반도체 소자(101)를 흐르는 전류를 측정할 수 있다. 제2 측정기(602)는 전류 측정기로서 제1 전력용 반도체 소자(101)를 흐르는 전류를 측정할 수 있다. 또는, 제1 측정기(102) 및 제2 측정기(602) 중 어느 하나는 전압 측정기, 다른 하나는 전류 측정기일 수도 있다.
도 4에서는 제1 측정기(102) 및 제2 측정기(602)가 전압 측정기인 것으로 전제하였다.
한편, 제1 반도체 스위칭 회로(100) 및 제2 반도체 스위칭 회로(600)는 예시적인 회로도이며, 제1 반도체 스위칭 회로(100) 및 제2 반도체 스위칭 회로(600)에 다양한 소자들이 더 포함될 수 있음을 당해 기술분야의 통상의 기술자라면 이해할 수 있다.
직류계통의 차단 장치는 게이트 컨트롤(200)을 더 포함할 수 있다. 게이트 컨트롤(200)은, 제1 전력용 반도체 소자(101) 및 제2 전력용 반도체 소자(601)의 구동전압 또는 구동전류를 조절하여 제1 전력용 반도체 소자(101) 및 제2 전력용 반도체 소자(601)의 도통(on) 및 차단(off)을 제어할 수 있다.
직류계통의 차단 장치는 제어부(300)를 더 포함할 수 있다. 제어부(300)는 제1 측정기(102)에서 측정된 제1 전력용 반도체 소자(101)의 전기적 특성 값과, 제2 측정기(602)에서 측정된 제2 전력용 반도체 소자(601)의 전기적 특성 값에 기초하여 과부하 전류, 단락 전류, 지락 전류 및 플래시 오버 중 적어도 어느 하나를 검출할 수 있다.
일 실시예에서 제어부(300)는 제1 측정기(102) 및 제2 측정기(602) 중 어느 하나의 측정기에서 측정된 전력용 반도체 소자의 전기적 특성 값에 기초하여 과부하 전류, 단락 전류, 지락 전류 및 플래시 오버 중 적어도 어느 하나를 검출할 수 있다. 이하에서는 제2 측정기(602)에서 측정된 제2 전력용 반도체 소자(601)의 전기적 특성 값에 기초하여 과부하 전류, 단락 전류, 지락 전류 및 플래시 오버 중 적어도 어느 하나를 검출하는 방법에 대해 설명하기로 한다.
제2 측정기(602)에서 측정된 제2 전력용 반도체 소자(601)의 전기적 특성 값(예를 들어, 양단의 전압 값)이 제1 임계값 이상인 경우, 제어부(300)는 직류계통의 선로에 과부하 전류가 흐르는 것으로 결정하고 게이트 컨트롤(200)을 제어함으로써 제2 전력용 반도체 소자(601)를 차단할 수 있다.
또한, 제2 측정기(602)에서 측정된 제2 전력용 반도체 소자(601)의 전기적 특성 값(예를 들어, 양단의 전압 값)이 제2 임계값 이상인 경우, 제어부(300)는 직류계통의 선로에 단락 전류가 흐르는 것으로 결정하고 게이트 컨트롤(200)을 제어함으로써 제2 전력용 반도체 소자(601)를 차단할 수 있다.
또한, 제어부(300)는 제2 측정기(602)로부터 제2 전력용 반도체 소자(601)의 전기적 특성에 대한 파형을 검출하고, 검출된 파형에 기초하여 전원(10) 측 및/또는 부하(20) 측에 플래시 오버가 발생한 것으로 결정할 수 있다. 전원(10) 측 및/또는 부하(20) 측에 플래시 오버가 발생한 경우, 제어부(300)는 게이트 컨트롤(200)을 제어함으로써 제2 전력용 반도체 소자(601)를 차단할 수 있다.
일 실시예에서 제어부(300)는 제1 측정기(102) 및 제2 측정기(602) 각각 에서 측정된 제1 전력용 반도체 소자(101)의 전기적 특성 값과, 제2 측정기(602)에서 측정된 제2 전력용 반도체 소자(601)의 전기적 특성 값에 기초하여 지락 전류를 검출할 수 있다.
예를 들어, 제어부(300)는, 제1 측정기(102)에서 측정된 제1 전력용 반도체 소자(101)의 제1 전압 값과 제2 측정기(602)에서 측정된 제2 전력용 반도체 소자(601)의 제2 전압 값 간의 차(subtraction)의 절대값을 산출할 수 있다.
산출된 절대값이 제3 임계값 이상인 경우, 제어부(300)는 직류계통의 선로에 지락 전류가 흐르는 것으로 결정하고, 게이트 컨트롤(200)을 제어함으로써 제1 전력용 반도체 소자(101) 및 제2 전력용 반도체 소자(601)를 차단할 수 있다.
직류계통의 차단 장치는 제1 기계식 개폐 접점(401) 및 제2 기계식 개폐 접점(402)을 더 포함할 수 있다. 제1 전력용 반도체 소자(101) 및 제2 전력용 반도체 소자(601)의 특성으로 인하여 제1 전력용 반도체 소자(101) 또는 제2 전력용 반도체 소자(601)가 차단(off)된 상태에서도, 제1 전력용 반도체 소자(101) 또는 제2 전력용 반도체 소자(601)의 콜렉터(C)에서 이미터(E)로 누설전류(Leakage Current)가 흐를 수 있다. 본 개시에서는 제1 기계식 개폐 접점(401) 및 제2 기계식 개폐 접점(402)을 이용하여 누설전류를 차단할 수 있다.
일 실시예에서 제어부(300)가 전원(10) 측으로부터 전력을 공급받은 경우 제1 기계식 개폐 접점(401) 및 제2 기계식 개폐 접점(402)이 도통 상태인지 여부를 결정할 수 있다. 제1 기계식 개폐 접점(401) 및 제2 기계식 개폐 접점(402)이 도통 상태인 경우, 제어부(300)는 게이트 컨트롤(200)을 제어함으로써 제1 전력용 반도체 소자(101) 또는 제2 전력용 반도체 소자(601)를 도통할 수 있다. 다시 말해, 전원(10) 측으로부터 부하(20) 측으로 직류전원이 공급되는 경우, 제1 기계식 개폐 접점(401) 및 제2 기계식 개폐 접점(402)이 도통된 후 제1 전력용 반도체 소자(101) 또는 제2 전력용 반도체 소자(601)가 도통될 수 있다. 이로써, 기계식 개폐 접점(401, 402)에서의 아크(Arc) 발생을 방지할 수 있다.
한편, 제어부(300)가 과부하 전류, 단락 전류, 플래시 오버 및 지락 전류 중 어느 하나를 검출한 경우, 제어부(300)가 게이트 컨트롤(200)을 제어함으로써 제1 전력용 반도체 소자(101) 또는 제2 전력용 반도체 소자(601)를 차단한 후, 제1 기계식 개폐 접점(401) 및 제2 기계식 개폐 접점(402)이 차단될 수 있다. 다시 말해, 제어부(300)가 과부하 전류, 단락 전류, 지락 전류 및 플래시 오버 중 어느 하나를 검출한 경우, 제1 전력용 반도체 소자(101) 또는 제2 전력용 반도체 소자(601)가 차단된 후 제1 기계식 개폐 접점(401) 및 제2 기계식 개폐 접점(402)이 차단될 수 있다. 이로써, 기계식 개폐 접점(401, 402)에서의 아크(Arc) 발생을 방지할 수 있다.
직류계통의 차단 장치는 메모리(미도시)를 더 포함할 수 있다. 제어부(300)는 과부하, 지락 사고, 플래시 오버 등이 발생된 때, 사건(event)의 종류와 사건의 발생 시각(년, 월, 일, 시, 분, 초)을 메모리(미도시)에 기록할 수 있다.
제어부(300)는 전원공급 없이도 장시간 안정적으로 기억할 수 있는 EEPROM, Flash Memory 등과 같은 메모리(미도시)에 사건의 종류 및 사건의 발생 시각을 기록하고, 추후 메모리(미도시)에 저장된 데이터를 이용하여 사고원인을 분석할 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 직류계통의 차단 장치의 동작 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 단계 510에서 직류계통의 차단 장치는 제1 측정기에서 측정된 제1 전력용 반도체 소자의 전기적 특성 값을 수신할 수 있다.
제1 전력용 반도체 소자는 정류 다이오드, 전력 MOSFET, IGBT 또는 GTO일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
제1 측정기는 제1 전력용 반도체 소자의 전기적 특성 값을 측정할 수 있다. 일 실시예에서 제1 측정기는 전압 측정기로서 제1 전력용 반도체 소자의 양단에 걸리는 전압을 측정할 수 있다. 예를 들어, 제1 측정기는 제1 전력용 반도체 소자의 도통 저항에 의해 콜렉터(C)와 이미터(E) 사이에 발생되는 전압(VCE)을 측정할 수 있다. 다른 실시예에서 제1 측정기는 전류 측정기로서 제1 전력용 반도체 소자를 흐르는 전류를 측정할 수 있다.
단계 520에서 직류계통의 차단 장치는 수신된 전기적 특성 값에 기초하여 과부하 전류, 단락 전류, 지락 전류 및 플래시 오버 중 적어도 어느 하나를 검출할 수 있다.
제1 측정기에서 상기 제1 전력용 반도체 소자의 측정된 전기적 특성 값이 제1 임계값 이상인 경우, 직류계통의 차단 장치는 직류계통 선로에 과부하 전류가 흐르는 것으로 결정할 수 있다.
또한, 제1 측정기에서 측정된 제1 전력용 반도체 소자의 전기적 특성 값이 제2 임계값 이상인 경우, 직류계통의 차단 장치는 직류계통 선로에 단락 전류가 흐르는 것으로 결정할 수 있다.
또한, 직류계통의 차단 장치는 제1 측정기로부터 제1 전력용 반도체 소자의 전기적 특성에 대한 파형을 검출하고, 검출된 파형에 기초하여 전원 측에 플래시 오버가 발생한 것으로 결정할 수 있다.
단계 530에서 직류계통의 차단 장치는 검출 결과에 기초하여 제1 전력용 반도체 소자의 구동전압 또는 구동전류를 조절함으로써, 제1 전력용 반도체 소자를 차단할 수 있다.
직류계통의 차단 장치는 게이트 컨트롤을 이용할 수 있다. 직류계통의 차단 장치는 게이트 컨트롤을 이용하여 제1 전력용 반도체 소자의 구동전압 또는 구동전류를 조절함으로써, 제1 전력용 반도체 소자를 차단할 수 있다.
한편, 과부하 전류, 단락 전류 및 플래시 오버 중 어느 하나가 검출된 경우, 직류계통의 차단 장치가 제1 전력용 반도체 소자를 차단한 후, 제1 기계식 개폐 접점이 차단될 수 있다.
일 실시예에서 직류계통의 차단 장치는 제2 측정기에서 측정된 제2 전력용 반도체 소자의 전기적 특성 값을 수신할 수 있다. 제2 측정기 및 제2 전력용 반도체 소자에 대한 설명은, 제1 측정기 및 제1 전력용 반도체 소자에 대한 설명과 동일하므로 생략하기로 한다.
직류계통의 차단 장치는 제1 전력용 반도체 소자의 전기적 특성 값 및 제2 전력용 반도체 소자의 전기적 특성 값에 기초하여 지락 전류를 검출할 수 있다.
예를 들어, 직류계통의 차단 장치는 제1 측정기에서 측정된 제1 전력용 반도체 소자의 제1 전압 값과 제2 측정기에서 측정된 제2 전력용 반도체 소자의 제2 전압 값 간의 차의 절대값을 산출할 수 있다.
산출된 절대값이 제3 임계값 이상인 경우, 직류계통의 차단 장치는 직류계통 선로에 지락 전류가 흐르는 것으로 결정하고, 제1 전력용 반도체 소자 및 제2 전력용 반도체 소자를 차단할 수 있다.
한편, 지락 전류가 검출된 경우, 직류계통의 차단 장치가 제1 전력용 반도체 소자 및 제2 전력용 반도체 소자를 차단한 후, 제1 기계식 개폐 접점 및 제2 기계식 개폐 접점이 차단될 수 있다.
상술한 방법은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성 가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 또한, 상술한 방법에서 사용된 데이터의 구조는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 여러 수단을 통하여 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 램, USB, 플로피 디스크, 하드 디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등)와 같은 저장매체를 포함한다.
전술한 본 명세서의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 명세서의 내용이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 실시예의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (12)

  1. 직류계통의 차단 장치에 있어서,
    제1 전력용 반도체 소자 및 상기 제1 전력용 반도체 소자의 전기적 특성 값을 측정하는 제1 측정기를 포함하는 제1 반도체 스위칭 회로;
    제2 전력용 반도체 소자 및 상기 제2 전력용 반도체 소자의 전기적 특성 값을 측정하는 제2 측정기를 포함하는 제2 반도체 스위칭 회로;
    상기 제1 전력용 반도체 소자 및 상기 제2 전력용 반도체 소자의 구동전압 또는 구동전류를 조절하여, 상기 제1 전력용 반도체 소자 및 상기 제2 전력용 반도체 소자의 도통(on) 및 차단(off)을 제어하는 게이트 컨트롤(Gate Control); 및
    제어부;
    를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 제1 측정기에서 측정된 상기 제1 전력용 반도체 소자의 전기적 특성 값과 상기 제2 측정기에서 측정된 상기 제2 전력용 반도체 소자의 전기적 특성 값 간의 차의 절대값이 제3 임계값 이상인 경우, 직류계통의 선로에 지락 전류가 흐르는 것으로 결정하고 상기 게이트 컨트롤을 제어함으로써 상기 제1 전력용 반도체 소자 및 상기 제2 전력용 반도체 소자를 차단하는 것인, 직류계통의 차단 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 측정기에서 상기 제1 전력용 반도체 소자의 측정된 전기적 특성 값이 제1 임계값 이상인 경우, 직류계통의 선로에 과부하 전류가 흐르는 것으로 결정하고 상기 게이트 컨트롤을 제어함으로써 상기 제1 전력용 반도체 소자를 차단하는 것인, 직류계통의 차단 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 측정기에서 측정된 상기 제1 전력용 반도체 소자의 전기적 특성 값이 제2 임계값 이상인 경우, 직류계통의 선로에 단락 전류가 흐르는 것으로 결정하고 상기 게이트 컨트롤을 제어함으로써 상기 제1 전력용 반도체 소자를 차단하는 것인, 직류계통의 차단 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 측정기로부터 상기 제1 전력용 반도체 소자의 전기적 특성에 대한 파형을 검출하고, 상기 검출된 파형에 기초하여 전원 측 및/또는 부하 측에 플래시 오버가 발생한 것으로 결정하고 상기 게이트 컨트롤을 제어함으로써 상기 제1 전력용 반도체 소자를 차단하는 것인, 직류계통의 차단 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 직류계통의 차단 장치는,
    기계식 개폐 접점;
    을 더 포함하고,
    상기 제1 전력용 반도체 소자 및 상기 제2 전력용 반도체 소자 중 적어도 어느 하나가 차단된 후, 상기 기계식 개폐 접점이 차단되는 것인, 직류계통의 차단 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 측정기는,
    상기 제1 전력용 반도체 소자의 양단에 걸리는 전압을 측정하는 전압 측정기, 또는 상기 제1 전력용 반도체에 흐르는 전류를 측정하는 전류 측정기 중 어느 하나인 것인, 직류계통의 차단 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 측정기는,
    상기 제2 전력용 반도체 소자의 양단에 걸리는 전압을 측정하는 전압 측정기, 또는 상기 제2 전력용 반도체에 흐르는 전류를 측정하는 전류 측정기 중 어느 하나인 것인, 직류계통의 차단 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 직류계통의 차단 장치는,
    기계식 개폐 접점;
    을 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    전원 측으로부터 전력을 공급 받은 경우 상기 기계식 개폐 접점이 도통 상태인지 여부를 결정하고, 상기 기계식 개폐 접점이 도통 상태인 경우 상기 게이트 컨트롤을 제어함으로써 상기 제1 전력용 반도체 소자 및 상기 제2 전력용 반도체 소자 중 적어도 어느 하나를 도통하는 것인, 직류계통의 차단 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 반도체 스위칭 회로는,
    서지보호장치(Surge Protective Device; SPD); 및
    스누버 회로(Snubber Circuit);
    를 더 포함하는 것인, 직류계통의 차단 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 직류계통의 차단 장치는,
    메모리;
    를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    과부하 전류, 단락 전류, 플래시 오버 및 지락 전류 중 어느 하나가 검출된 때, 사건(Event)의 종류와 사건의 발생 시각을 상기 메모리에 기록하는 것인, 직류계통의 차단 장치.
  11. 직류계통의 차단 장치의 동작 방법에 있어서,
    제1 측정기에서 측정된 제1 전력용 반도체 소자의 전기적 특성 값을 수신하는 단계;
    제2 측정기에서 측정된 제2 전력용 반도체 소자의 전기적 특성 값을 수신하는 단계; 및
    상기 제1 측정기에서 측정된 상기 제1 전력용 반도체 소자의 전기적 특성 값과 상기 제2 측정기에서 측정된 상기 제2 전력용 반도체 소자의 전기적 특성 값 간의 차의 절대값이 제3 임계값 이상인 경우, 직류계통의 선로에 지락 전류가 흐르는 것으로 결정하고, 상기 제1 전력용 반도체 소자 및 상기 제2 전력용 반도체 소자의 구동전압 또는 구동전류를 조절하여 상기 제1 전력용 반도체 소자 및 상기 제2 전력용 반도체 소자를 차단하는 단계;
    를 포함하는, 방법.
  12. 제 11 항의 방법을 컴퓨터에서 실행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112782439A (zh) * 2020-01-06 2021-05-11 保定钰鑫电气科技有限公司 一种小电流接地系统中单相接地故障检测用特征电流的制造方法
CN117439012A (zh) * 2023-12-21 2024-01-23 天津航空机电有限公司 基于直流系统的固态复合式电力电子混合开关保护装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018011482A (ja) * 2016-07-15 2018-01-18 矢崎総業株式会社 半導体スイッチ制御装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018011482A (ja) * 2016-07-15 2018-01-18 矢崎総業株式会社 半導体スイッチ制御装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112782439A (zh) * 2020-01-06 2021-05-11 保定钰鑫电气科技有限公司 一种小电流接地系统中单相接地故障检测用特征电流的制造方法
CN117439012A (zh) * 2023-12-21 2024-01-23 天津航空机电有限公司 基于直流系统的固态复合式电力电子混合开关保护装置

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