RU2577540C2 - Переключающие устройства для dc-сетей с электронным управлением - Google Patents

Переключающие устройства для dc-сетей с электронным управлением Download PDF

Info

Publication number
RU2577540C2
RU2577540C2 RU2013128531/07A RU2013128531A RU2577540C2 RU 2577540 C2 RU2577540 C2 RU 2577540C2 RU 2013128531/07 A RU2013128531/07 A RU 2013128531/07A RU 2013128531 A RU2013128531 A RU 2013128531A RU 2577540 C2 RU2577540 C2 RU 2577540C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
current
voltage
switch
switches
current pulse
Prior art date
Application number
RU2013128531/07A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2013128531A (ru
Inventor
Райнер МАРКВАРДТ
Original Assignee
Сименс Акциенгезелльшафт
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сименс Акциенгезелльшафт filed Critical Сименс Акциенгезелльшафт
Publication of RU2013128531A publication Critical patent/RU2013128531A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2577540C2 publication Critical patent/RU2577540C2/ru

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K7/00—Modulating pulses with a continuously-variable modulating signal
    • H03K7/10—Combined modulation, e.g. rate modulation and amplitude modulation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/59—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switch and not otherwise provided for, e.g. for ensuring operation of the switch at a predetermined point in the ac cycle
    • H01H33/596—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switch and not otherwise provided for, e.g. for ensuring operation of the switch at a predetermined point in the ac cycle for interrupting dc
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/59—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switch and not otherwise provided for, e.g. for ensuring operation of the switch at a predetermined point in the ac cycle
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J3/00—Details of electron-optical or ion-optical arrangements or of ion traps common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
    • H01J3/36—Arrangements for controlling the ray or beam after passing the main deflection system, e.g. for post-acceleration or post-concentration
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/08—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current
    • H02H3/087—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current for dc applications
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/10—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/36—Arrangements for transfer of electric power between ac networks via a high-tension dc link
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/60—Arrangements for transfer of electric power between AC networks or generators via a high voltage DC link [HVCD]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
  • Power Conversion In General (AREA)
  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)
  • Keying Circuit Devices (AREA)

Abstract

Использование: в области электротехники. Технический результат - обеспечение быстрых и надежных процессов переключения в комбинации с хорошим демпфированием перенапряжений. Устройство содержит два противоположно последовательно включенных гибридных переключателя (100), содержащих параллельное соединение неуправляемого зависимого от направления тока переключателя (12) и управляемого переключателя (18), причем внутренняя точка соединения между гибридными переключателями образует третий вывод. Два переключателя (100) с одним первым и одним вторым выводом могут вводиться в первый провод сети постоянного напряжения. Устройство содержит два поляризованных демпфирующих звена (200), которые выполнены с возможностью приема энергии только в одной полярности приложенного клеммного напряжения, причем первое подключено к первому выводу последовательно включенных гибридных переключателей и может соединяться с вторым проводом сети постоянного напряжения и/или потенциалом земли, а второе - ко второму выводу последовательно включенных переключателей (100) и может соединяться с вторым проводом сети постоянного напряжения и/или потенциалом земли. Устройство содержит также генератор (300) импульсов тока, который в ответ на команду управления формирует однополярный импульс тока, направляемый через третий вывод и поляризованные демпфирующие звенья (200), так что направление тока в одном из гибридных переключателей (100) может кратковременно реверсироваться. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 21 ил.

Description

Изобретение относится к устройству для переключения в сети постоянного напряжения.
Изобретение также относится к способу для отсоединения силовой сети постоянного тока.
Силовые электронные системы в энергоснабжении - с очень высокими требуемыми напряжениями и мощностями - приобретают все большее значение. В частности, для будущих пространственно протяженных и разветвленных высоковольтных сетей постоянного тока (многотерминальных HVDC) требуются переключающие устройства, которые обеспечивают возможность надежного и быстрого устранения возможных неисправностей, а также минимальных потерь энергии в нормальном режиме. Эти требования особенно проявляются в будущих DC-сетях с высокими напряжениями и дистанционной передачей в масштабах страны. Для требуемых очень высоких мощностей до сих пор преимущественно использовались выпрямители тока с обычными тиристорами и подводимым постоянным током (ведомые сетью выпрямители тока; англ. LCC - линейные коммутируемые преобразователи). Однако ведомые сетью выпрямители тока не выполняют все возрастающие требования в отношении высокодинамичной компенсации реактивной мощности, стабилизации сетевого напряжения, а также более благоприятной применимости DC-кабелей (кабелей постоянного тока).
Используемые типы выпрямителей тока с подводимым постоянным током (преобразователи источника тока) к тому же не подходят для предпочтительной реализации разветвленных HDVC-сетей (многотерминальных HVDC-сетей). Поэтому в качестве предпочтительного типа схем используются автономные выпрямители тока с подводимым постоянным напряжением (англ. VSC - преобразователи источника напряжения). Характерные недостатки этого типа схем преодолеваются в новых разработках, в особенности мер, описанных в DE 10103031А1 «Схемы выпрямителей тока с распределенными накопителями энергии». Предпосылки для устранения коротких замыканий в подключенных DC-сетях из-за дефекта конденсаторных батарей на DC-стороне стали заметно более благоприятными. Несмотря на упомянутые достижения в разработках, задача надежного, быстрого и обратимого устранения важных случаев неисправностей в пространственно протяженных HVDC-сетях до настоящего времени не решена удовлетворительным образом.
Соответствующие пространственно протяженные, разветвленные HVDC-сети в будущем будут настоятельно необходимыми, в том числе, для протяженных прибрежных парков ветряных энергетических установок и крупных солнечных электростанций в удаленных пустынных районах. В частности, необходимо устранять короткие замыкания в HVDC-сети и иметь возможность отключать участки сети с неисправностями/кроткими замыканиями.
Однако благоприятные механические переключатели для экстремально высоких DC-напряжений, которые могут переключать высокие токи неисправности под нагрузкой, из-за фундаментальных физических проблем, не предоставлены в распоряжение. Также технически достижимые времена отключения и перенапряжения коммутации механических переключателей являются крайне возмущающими. Поэтому в соответствии с уровнем техники механические переключатели для этих применений могут быть благоприятно реализованы только как переключаемые не под нагрузкой (обесточенные) разъединители.
На фиг.1 показан - для дальнейшего пояснения уровня техники - фрагмент пространственно протяженной, разветвленной HVDC-сети. Для примера показана сборная шина с проводами PS или NS, которые по отношению к земле в нормальном режиме в целом проводят положительное (PS) или отрицательное (NS) напряжение. Полная разность напряжений между обоими проводами обозначена как (UdO). Каждая из подключенных частичных систем соединена через 3-фазный U-преобразователь со свободной от потенциала сетью трехфазного тока. Разделение потенциалов в общем случае осуществляется с помощью обычных трансформаторов, которые рассчитаны на сетевую частоту (преимущественно 50 Гц или 60 Гц). Тем самым является, в том числе, возможным, эксплуатировать DC-сеть как свободную от потенциала и симметричную относительно земли (фиг.1) или как связанную с потенциалом и несимметричную относительно земли (фиг.2).
Представлено следующее:
6: индуктивности линии со стороны DC
7: переключатели со стороны DC
701: эквивалентная схема первой сети переменного тока
702: эквивалентная схема второй сети переменного тока
801, 802: механические силовые переключатели со стороны переменного тока
901: первый U-преобразователь (VSC) с выводами (L1, L2, L3) стороны трехфазного тока и выводами (P1, N1) DC-стороны, которые через переключатель (7) DC-стороны ведут к DC сборной шине (PS, NS)
902: второй U-преобразователь - аналогично 901 - подключенный ко второй сети трехфазного тока, выводы (P2, N2) DC-стороны которого через другой переключатель (7) DC-стороны также ведут к DC сборной шине (PS, NS).
Посредством ряда событий ошибок в DC-системе - в особенности коротких замыканий провод/провод или замыканий на землю - токи DC-стороны могут принимать недопустимо высокие значения. Для устранения этих неисправностей является желательным, чтобы
- результирующие высокие токи по возможности наилучшим образом ограничивались, чтобы избежать повреждений преобразователя и установки за счет высоких температур и магнитных силовых воздействий, и
- дефектные фрагменты DC-сети по возможности быстро обесточивать и отделять от остальной DC-сети.
Соответственно уровню техники, в том числе, из WO 2008/067786 «Полупроводниковые защитные элементы для устранения коротких замыканий DC-стороны в преобразователях частоты переменного тока (инверторах) с промежуточным контуром напряжения», известно размыкание силовых переключателей (801, 802) стороны переменного тока с целью ограничения токов неисправности DC-стороны, что, однако, имеет серьезные недостатки. Результирующие высокие токи или длительные времена отключения вынуждают принимать дополнительные затратные защитные меры для полупроводниковых U-инверторов (901, 902), как изложено в этом патентном документе. Кроме того, передача энергии для возмущающего длительного времени прерывается. В соответствии с этим желательно, чтобы токи (iu, iv, iw) стороны переменного тока испытывали как можно меньше возмущений, и предотвращалось срабатывание силовых переключателей (801, 802) стороны переменного тока. Другой важной целью является поддерживать поток мощности в незатронутых неисправностью частях HVDC-сети или по возможности быстро его восстанавливать. Однако срабатывание и повторное включение силовых переключателей (801, 802) стороны переменного тока уже вызывало бы очень возмущающие времена прерывания, в общем случае, заметно выше 200 мс. Прямое использование механических силовых переключателей посредством электронных силовых переключателей на DC-стороне известно и обуславливает существенно меньшие времена переключения (см., в том числе, US 005999388А «Способ и устройство для ограничения тока в сети выпрямленного напряжения системы передачи энергии»).
Подобное устройство показано с целью дополнительного пояснения на фиг.3.
С этой целью необходимы:
- отключаемые силовые полупроводники (1), в общем случае в форме IGBT-транзисторов,
- антипараллельные диоды (2) или другие отключаемые силовые полупроводники,
- меры для равномерного разделения напряжения полупроводников, в общем случае высокоомных монтажных резисторов (5),
- ограничителей перенапряжения с высокими возможностями приема энергии (8), например, в форме варисторов.
Однако в предложенной области применения, которая характеризуется очень высокими напряжениями и мощностями, недостатки подобного решения являются весьма весомыми. К ним относятся:
- большое количество последовательно включенных полупроводников (1, 2);
- требуемое форсированное охлаждение полупроводников, так как они в непрерывном режиме работы генерируют высокие потери пропускания;
- требование электронного управления затвором этих полупроводников на высоком потенциале относительно земли и надежное предоставление их управляющей энергии на этом высоком потенциале;
- высокие издержки, которые невозможно сократить и при реализации нескольких переключателей на одном месте;
- заметная мощность потерь в состоянии пропускания полупроводников, которое соответствует нормальному непрерывному режиму работы, за счет чего повышаются текущие эксплуатационные затраты установки;
- при процессе отключения дополнительные элементы (8) защиты от перенапряжений в отдельных полупроводниковых переключателях должны поглощать значительные магнитные энергии отключенных сетевых участков DC-сети.
Последний названный пункт является весьма существенным недостатком, потому что, ввиду множества требуемых элементов (8), в общем случае возможно использовать только простые варисторы с неидеальной характеристикой ограничения. Количество требуемых, последовательно включенных полупроводников за счет этого еще более возрастает.
Дополнительное повышение затрат и потерь пропускания возникает, когда электронные переключатели в обоих направлениях тока должны быть отключаемыми (см. фиг.3, нижнюю часть). Это требование возникает, когда электронный переключатель должны использоваться в любом месте обобщенной DC-сети.
Задачей изобретения является устранить эти недостатки и обеспечить возможность благоприятным образом реализуемых переключающих устройств со следующими существенными свойствами:
- достижимые времена отключения очень коротки, так что переключатели стороны переменного тока не должны срабатывать и поток энергии в DC-сети не испытывает заметных возмущений;
- полупроводники не требуют форсированного охлаждения, так как они в нормальном непрерывном режиме работы не имеют мощности потерь пропускания;
- энергия управления полупроводников может быть получена из приложенного к самим полупроводникам запирающего напряжения;
- коммутационные перенапряжения могут посредством выбора компонентов устанавливаться и ограничиваться до благоприятных значений, которые обеспечивают возможность экономичного выбора изоляции в DC-сети;
- в типовом случае применения реализации нескольких переключателей на одном месте можно дополнительно снизить затраты на переключение за счет использования общих компонентов.
Изобретение решает эти задачи посредством устройства для переключения постоянных токов в сети постоянного напряжения с двумя противоположно последовательно включенными гибридными переключателями, которые соответственно имеют параллельное соединение неуправляемого зависимого от направления тока переключателя и управляемого переключателя, причем внутренняя точка соединения между гибридными переключателями образует третий вывод, и два противоположно последовательно включенных гибридных переключателя с одним первым и одним вторым выводом могут вводиться в первый провод сети постоянного напряжения; с двумя поляризованным демпфирующими звеньями, которые выполнены с возможностью приема энергии в только одной полярности приложенного клеммного напряжения, причем первое поляризованное демпфирующее звено подключено к первому выводу последовательно включенных гибридных переключателей и может соединяться со вторым проводом сети постоянного напряжения и/или потенциалом земли, и второе поляризованное демпфирующее звено подключено ко второму выводу последовательно включенного гибридного переключателя и может соединяться с вторым проводом сети постоянного напряжения и/или потенциалом земли, и с генератором импульсов тока, который - в ответ на команду управления - выполнен с возможностью формирования однополярного импульса тока, направляемого через третий вывод и поляризованные демпфирующие звенья, так что направление тока в одном из гибридных переключателей может кратковременно реверсироваться.
Упомянутые подсистемы, то есть гибридные переключатели, демпфирующее звено и генератор импульсов тока обеспечивают возможность, во взаимосвязи с описанными далее соответствующими изобретению схемными устройствами, реализации однополюсных и многополюсных DC-переключателей с упомянутыми предпочтительными свойствами.
Другое отличительное свойство всех соответствующих изобретению подсистем заключается в возможности их выполнения как двухполюсника. Это обеспечивает возможность не только уменьшенного количества внешних выводов (клемм), но и свободного каскадирования, то есть каждая подсистема более высокого напряжения может в любое время формироваться посредством последовательного соединения любого количества подсистем меньшего напряжения. Кроме того, за счет этого соответствующего изобретению способа действий обеспечивается последовательная концепция резервирования, которая способствует более надежному функционированию DC-переключателей и при дефектах отдельных или нескольких подсистем.
Другое техническое преимущество представляет в этой взаимосвязи тот факт, что соответствующие изобретению подсистемы не требуют полупроводников с критичными к неисправностям, не стойкими по отношению к импульсному току линиями проводами контакта - как, например, проволочные выводы в случае IGBT-транзисторов. Поскольку соответствующие изобретению переключающие устройства могут быть реализованы исключительно с полупроводниковыми диодами и тиристорами в качестве полупроводников, то могут использоваться компоненты с устойчивыми к импульсам тока печатными контактами.
В частности, произвольная возможность последовательного соединения всех соответствующих изобретению подсистем делает возможным свободный выбор номинального напряжения используемых компонентов независимо от заданного напряжения DC-сети. Одним аспектом в этой связи являются экономические причины и коммерческая доступность компонентов. Однако технически важной степенью свободы, которая является результатом этого свойства, является оптимизация скорости переключения реализуемых DC-переключателей.
Для соответствующих изобретению переключающих устройств эта обсужденная выше степень свободы двухполюсности и любой каскадируемости позволяет реализовать высокую требуемую скорость переключения. Как будет дополнительно пояснено ниже, релевантные здесь компоненты могут быть заметно улучшены за счет выбора более низкого номинального напряжения или их скорости переключения. Это справедливо, например, для вакуумных переключательных ламп (ввиду более коротких механических путей приведения в действие и меньших масс), а также известно для полупроводниковых диодов и тиристоров относительно их времени восстановления обратного сопротивления и/или времени выключения (тиристора) по основной цепи.
Расположенное противоположно направлению протекания тока поляризованное демпфирующее звено и расположенный противоположно направлению протекания тока гибридный переключатель могут в рамках изобретения также опускаться, если сверхтоки возникают только в этом одном направлении протекания тока.
Изобретение решает указанную задачу также с помощью способа для разъединения сети силового постоянного тока со следующими этапами: формирование импульса тока, который в гибридном переключателе, имеющем параллельное соединение из неуправляемого зависимого от направления тока переключателя и управляемого переключателя, на стороне, лежащей в направлении протекания тока, кратковременно вызывает реверсирование тока, так что управляемый переключатель гибридного переключателя во время реверсирования тока может погаснуть и таким образом разъединяет подачу тока между источником и потребителем, причем поляризованное демпфирующее звено на стороне, лежащей в направлении протекания тока, демпфирует переполюсованное напряжение и тем самым снимает возбуждение с индуктивности линии на стороне потребителя, причем генератор импульсов тока демпфирует завышенное напряжение на стороне, лежащей противоположно направлению протекания тока.
Другие рациональные выполнения и преимущества изобретения являются предметом последующего описания примеров выполнения изобретения со ссылками на чертежи, причем одинаковыми ссылочными позициями обозначены одинаково действующие компоненты, и при этом на чертежах показано следующее:
Фиг.1-3 - соответствующий фрагмент пространственно протяженной разветвленной сети постоянного напряжения согласно уровню техники,
Фиг.4-7 - принципиальные DC схемные конфигурации, причем сами переключатели схематично символизируются посредством механических переключателей,
Фиг.8-12 - примеры выполнения соответствующего изобретению устройства,
Фиг.13-19 - примеры выполнения гибридного переключателя, поляризованного демпфирующего звена или генератора импульсов тока и
Фиг.20-21 - решения касательно управляемости деления тока.
Фиг.1-3 уже были описаны как относящиеся к уровню техники во вводной части описания.
Фиг.4 показывает однополюсный DC-переключатель, который используется в простой, в общем случае с одной стороны заземленной DC-сети (сети переменного напряжения или переменного тока) для разъединения положительного провода (Р1 относительно Р11). Это устройство может быть достаточным, если отрицательный провод (N0) однозначно заземлен.
Фиг.5 показывает устройство, аналогичное показанному на фиг.4, однако с несколькими (здесь, в качестве примера, двумя) DC-переключателями, которые ведут к одной общей сборной шине.
Фиг.6 показывает устройство, аналогичное показанному на фиг.4, к которому, однако, добавлен дополнительный DC-провод с отрицательной полярностью и соответствующим переключателем. DC-напряжения (UP1 относительно N0) положительного провода и (UN2 относительно N0) отрицательного провода - соответственно измеренные относительно общего заземленного провода - здесь в общем случае выбраны одинаковыми по величине. Нагрузочные токи положительного провода (i1) и отрицательного провода (i2) могут, однако, уже в нормальном режиме работы быть различными. Поэтому оба переключателя (7) должны в общем случае быть отключаемыми отдельно, то есть независимо один от другого.
Фиг.7 показывает устройство, аналогичное показанному на фиг.6, однако без токоведущего нулевого провода. За счет подходящего мероприятия заземления - в общем случае, высокоомной привязки потенциала через сопротивления - гарантируется, что напряжения положительного провода (UP1E) и отрицательного провода (UN2E) по отношению к земле разделены симметрично. Однако в случае замыканий на землю это распределение потенциала может быть смещено, из-за чего изоляция нежелательным образом в высокой степени нагружается. В подобной симметрично эксплуатируемой, незаземленной DC-сети при возмущениях, в общем случае, требуется двухполюсное отключение, причем приведение в действие переключателей (7) может осуществляться совместно. С целью более подробного пояснения изобретения сначала будет представлена реализация однополюсного переключателя (см. фиг 4).
Соответствующая изобретению реализация представлена на фиг.8. В принципе соответствующие изобретению схемные конфигурации для реализации однополюсных или многополюсных переключателей содержат следующие подсистемы, которые характеризуются следующими свойствами:
а) Переключающие элементы, далее называемые гибридными переключателями (100), которые внутри имеют параллельное соединение неуправляемых переключателей (12) и управляемых переключателей (18). При этом неуправляемый переключатель (12) предпочтительно выполнен как по меньшей мере один полупроводниковый диод, и управляемый переключатель (18) предпочтительно выполнен как по меньшей мере одна вакуумная переключающая лампа (фиг.13).
b) Поляризованные демпфирующие звенья (200), которые в одной полярности приложенного клеммного напряжения диссипативно принимают энергию и в противоположной полярности противостоят протеканию тока и, следовательно, преобразованию энергии. Эти поляризованные демпфирующие звенья предпочтительно реализованы как последовательное соединение линейных (19) и нелинейных (15) сопротивлений и полупроводниковых диодов (2) (фиг.14, фиг.15).
с) Генераторы (300) импульсов тока, которые в ответ на внешнюю управляющую команду вырабатывают униполярный импульс тока. Они содержат по меньшей мере один емкостной накопитель (10) энергии, который заряжается от приложенного на клеммах DC-напряжения и который в комбинации с другими компонентами (2, 13) образует схемную ветвь для ограничения перенапряжений (фиг.16).
Фиг.9 показывает соответствующее изобретению устройство, аналогичное фиг.8, но с реверсивной полярностью всех подсистем. Подобный вариант подходит для реализации DC-переключателя в DC-сети реверсивной полярности. Это соответствует в принципе нижнему переключателю (7) на фиг.6, который разделяет точки (N2) и (N21). Если точки (Р0) из фиг.9 электропроводно соединены с точками (N0) из фиг.8, то в результате получается устройство, аналогичное уже описанному со ссылкой на фиг.6.
Фиг.10 показывает соответствующее изобретению устройство, которое реализует функцию двухполюсного DC-переключателя по фиг.7. Предпочтительным является то, что как поляризованные демпфирующие звенья (200), так и генератор (300) импульсов тока требуются только однократно.
Фиг.11 показывает соответствующее изобретению устройство, аналогичное фиг.10. В отличие от фиг.10, генераторы (300) импульсов тока и поляризованные демпфирующие звенья (200) разделены таким образом, что в их точках (Е) соединения существует возможность для заземления. Это может быть целесообразным в зависимости от концепции заземления DC-сети. В частности, заземление соединительных точек (Е0) обеспечивает возможность того, что в свободной от потенциала, симметрично относительно земли эксплуатируемой DC-сети (фиг.7 и соответствующее пояснение) может ограничиваться нежелательное смещение потенциала при неисправностях короткого заземления посредством свойства ограничения перенапряжения подсистем (300) или (400), если имеются. За счет этого может быть достигнуто то, что изоляции компонентов DC-сети нагружаются в меньшей степени.
Фиг.12 показывает соответствующее изобретению переключающее устройство, которое реализует функции представленного на фиг.5 многократного переключателя (7) на общей сборной шине. Предпочтительным является, если генератор (300) импульсов тока требуется только однократно, потому что его импульс тока может распределяться через диоды (2). На основе фиг.8, с целью дальнейшего пояснения изобретения, далее еще раз рассматривается реализация однополюсного переключателя. Подобный DC-переключатель служит тому, чтобы под током нагрузки быстро отключать и в конечном счете обеспечивать возможность разъединения DC-проводов между двумя сетевыми участками DC-сети. Следующее затем - для возможных ремонтных работ на DC-проводе - требуемое надежное разъединение и заземление не является предметом настоящего изобретения. Подходящие приборы для этой цели известны и технически хорошо реализуемы, потому что эти приборы должны работать только после этого - в уже обесточенном состоянии DC-провода - а также без особых требований к скорости переключения.
Согласно изобретению два гибридных переключателя (100) должны быть включены взаимно противоположно последовательно между подлежащими разъединению сетевыми участками. В точке соединения обоих гибридных переключателей (100) подключен генератор (300) импульсов тока. Каждый из разъединяемых сетевых участков, кроме того, соединен с соответствующим поляризованным демпфирующим звеном (200). Подобная конфигурация обеспечивает возможность того, что высокий импульс (iS) тока, сформированный генератором (300) импульсов тока, с показанным техническим направлением тока (iS>0) параллельно разделяется и протекает через оба гибридных переключателя (100) и поляризованные демпфирующие звенья (200). Управляемые переключатели (18) гибридных переключателей (100) были, в общем случае перед этим моментом времени, включены, чтобы минимизировать потери энергии (падение напряжения пропускания). Однако в принципе также возможно, что один из переключателей (18) - здесь левый - не был включен, потому что параллельный, неуправляемый переключатель (12) и без того может проводить ток. Относительно потерь энергии в нормальном непрерывном режиме работы это, однако, не является предпочтительным, так как падение напряжения пропускания переключателя (18) в общем случае лежит на десятичный порядок ниже такового для неуправляемого переключателя (12). Это справедливо, в частности, если переключатели (18) выполнены как вакуумные переключающие лампы, а неуправляемые переключатели (12)- как полупроводниковые диоды. В течение импульса тока (iS) - или в зависимости от типа переключателя (18) также уже заранее перед этим - управляемые переключатели (18) размыкаются. Ток в одном из обоих управляемых переключателей (18) при достаточно высоком импульсе тока (iS) становится нулем, так что он без затрат мощности запирается. В предложенном случае при положительном токе (i1>0) это будет правый переключатель на фиг.8. Соответствующий нагрузочный ток (i11) в соответствующем участке DC-сети будет, ввиду высокой запасенной в силовой индуктивности (6) энергии, в данный момент протекать через поляризованное демпфирующее звено (200) и там затухать относительно отрицательного напряжения демпфирующего звена (200).
Соответствующий нагрузочный ток в другом участке DC-сети (в этом примере при i1>0: левая часть (Р1, i1) будет протекать дальше по тем же причинам - однако через гибридный переключатель в генератор (300) импульсов тока и затухать по отношению к клеммному напряжению генератора импульсов тока. Соответствующие изобретению выполнения генератора (300, 500) импульсов тока имеют в этой связи уже поясненное свойство - ограничивать посредством внутренней схемной ветви (10, 2, 13) перенапряжения, возникающие при процессах переключения.
Другое преимущество соответствующих изобретению переключающих устройств состоит в том, что как генератор (300) импульсов тока, так и опциональный дополнительный ограничитель (400) перенапряжения для данной конфигурации из нескольких DC-переключателей в одном месте требуются только однократно. Это соответствует предпочтительному многократному использованию. Этот факт далее будет пояснен более подробно на основе описания многополюсных переключателей.
Для завершающего объяснения изобретения необходимо теперь представить внутреннюю схему подсистем, их внутренний способ функционирования, а также предпочтительные варианты схем.
Фиг.13 показывает внутреннюю схему соответствующего изобретению гибридного переключателя (100). Она содержит параллельное соединение неуправляемого переключателя (12) и управляемого переключателя (18). Кроме того, разумеется, возможно выполнение с внутренним последовательным соединением этих элементов. Любое количество гибридных переключателей (100), в принципе, также может использоваться как последовательное соединение, чтобы реализовать гибридный переключатель любого высокого напряжения. Только простые известные меры для равномерного распределения напряжения - в общем случае, высокоомные монтажные сопротивления (5) - необходимо предусмотреть для этой цели (см. пояснения к фиг.3). Предпочтительная форма выполнения изобретения состоит в том, чтобы для неуправляемых переключателей (12) использовать полупроводниковые диоды, а для управляемых переключателей (18) - вакуумные переключающие лампы. В принципе, также могут использоваться другие типы переключателей, а также полупроводниковые переключатели. С помощью вакуумных переключающих ламп среднего коммутируемого напряжения можно, ввиду очень короткого пути приведения в действие и малых подвижных масс, достичь очень коротких времен задержки отключения. С этой целью в качестве предпочтительного также известно получение необходимой механической энергии для приведения в действие переключателя от предварительно напряженной пружины, пневмоаккумулятора или гидравлического аккумулятора.
Фиг.14 показывает внутреннюю схему поляризованного демпфирующего звена (200). Оно содержит в своей простейшей форме выполнения демпфирующее сопротивление (19) и полупроводниковый диод (2). Дополнительно применимы мероприятия для равномерного разделения напряжения полупроводниковых диодов при последовательном включении в известной форме, например, посредством высокоомных монтажных сопротивлений (5).
На фиг.15 показан возможный вариант фиг.14, при котором демпфирующее сопротивление (19) заменено варистором (16). Это имеет преимущество, состоящее в том, что ток в отсоединяемом участке DC-сети затухает быстрее, чем это осуществляется при выдерживании заданного, малого перенапряжения, посредством линейного (омического) демпфирующего сопротивления (19).
Фиг.16 показывает предпочтительную внутреннюю схему генератора (300) импульсов тока. Она содержит в соответствующей изобретению конфигурации следующие элементы:
- запирающий диод (2),
- последовательное сопротивление (13),
- управляемый полупроводниковый переключатель (11), в общем случае предпочтительно в форме тиристора,
- емкостной накопитель (10) энергии,
- индуктивность (9),
- высокоомное монтажное сопротивление (5).
Емкостной накопитель (10) энергии самостоятельно заряжается через элементы (2) и (13) до DC-напряжения в соответствующей точке подключения DC-сети. Одновременно путь тока через элементы (2), (13) и (10) предпочтительным образом проявляет демпфирование перенапряжения в соответствующей точке подключения DC-сети.
Если должен быть инициирован процесс переключения гибридного переключателя (100), то включается полупроводниковый переключатель (11). В последующем, с целью простоты пояснения, исходим из тиристора, который при этом зажигается. В первой четверти колебания колебательного контура, образованного элементами (9) и (10), энергия емкостного накопителя (10) энергии преобразуется в магнитную энергию индуктивности (9). Эта первая четверть колебания протекает в принципе без демпфирования и может выбираться очень короткой по времени. Ее длительность, как известно, составляет
t 1 = Π / 2 * L C
Figure 00000001
где L обозначает индуктивность (9), а C - емкость (10).
Амплитуда результирующего тока в (9) составляет
i ( t 1 ) = U c ( 0 ) * C / L
Figure 00000002
Причем Uc(0) обозначает существующее напряжение заряда емкостного накопителя энергии (10).
Согласно изобретению является предпочтительным и технически хорошо достижимым, что время (t1) является очень коротким, а амплитуда тока i(t1) - высокой. Обе цели по существу ограничиваются посредством свойств переключателя (11). В случае тиристора это допустимая крутизна тока и допустимая амплитуда импульсного тока. Является предпочтительным, что соответствующая токовая цепь, в которой осуществляется эта первая четверть колебания, проходит только в пространственно тесной, определенной цепи через также хорошо определенные элементы (9, 10, 11), а не через DC-сеть. Если причиной для необходимого процесса переключения является короткое замыкание со стороны DC-сети, то является выгодным по возможности быстро распознавать этот случай неисправности как посредством превышения измеренных DC-токов, так и посредством превышения значений крутизны тока на DC-стороне, чтобы без больших задержек вызвать зажигание тиристора (11). Эти и другие методы быстрого распознавания неисправностей в принципе известны и не являются предметом настоящего изобретения.
Для использования вакуумных переключающих ламп в качестве управляемых переключателей (18) является выгодным и возможным их уже одновременно или незадолго до зажигания тиристора (11) механически привести в действие. Это обеспечивает возможность того, что их время запаздывания отключения может протекать параллельно с подготовкой электрического отключения.
После момента времени (t1) напряжение емкостного накопителя (10) энергии принимает отрицательные значения, и ток в (9) и (11) будет убывать до тех пор, пока он в момент времени (t2) не станет равным нулю. Эта следующая четверть колебания протекает в соответствующих изобретению переключающих устройствах, вследствие последовательного сопротивления (13) и поляризованного демпфирующего звена (200), в демпфированной форме. Тем самым предпочтительным образом возможно, эффективную длительность сформированного импульса тока (is), а также запрещенное время тиристора (11) сделать существенно больше, чем результирующие - в ином случае за счет колебательного контура (9, 10) - значения. Кроме того, в соответствующем изобретению устройстве возможно последовательное сопротивление (13) выбрать настолько большим, что при любых внешних коротких замыканиях (вне генератора (300) импульсов тока) тиристор (11) по окончании импульса тока гаснет.
С этой целью достаточно для последовательного сопротивления (13) выбрать значение согласно соотношению
R 13 = L / C
Figure 00000003
Независимо от этого желательная амплитуда тока, которую формирует генератор (300) импульсов тока, как уже пояснялось, устанавливается, как это требуется, за счет выбора его внутренних компонентов (9, 10), а также за счет выбора компонентов (19, 16) в поляризованных демпфирующих звеньях (200, 201).
Другим важным параметром является величина коммутационных перенапряжений, возникающих из-за процессов переключения в DC-сети. Желательно иметь возможность их хорошо определять и выбирать величину коммутационных перенапряжений лишь настолько большой, чтобы затухание DC-тока в разъединяемых участках DC-сети происходило достаточно быстро. Соответствующие изобретению переключающие устройства обеспечивают возможность этого уже на принципиальной основе:
- отрицательные коммутационные перенапряжения ограничиваются посредством соответствующего выбора поляризованных демпфирующих звеньев (200);
- положительные коммутационные перенапряжения ограничиваются посредством компонентов (2, 13, 10) генераторов (300) импульсов тока.
Последнее упомянутое значение не может, однако, выбираться независимо от выбора емкостного накопителя (10) энергии. По этой причине опционально может применяться дополнительная мера в форме дополнительного ограничителя (400) коммутационного перенапряжения. Является целесообразным подключать его непосредственно параллельно к (300) или с катодной стороны к его диоду (2).
Фиг.17 и 18 показывают возможные формы выполнения. Фиг.17 представляет простую возможность использования варистора (15), который в комбинации с уже описанными компонентами (2, 13, 10) уже обеспечивает возможность существенно лучшего ограничения коммутационных перенапряжений, чем при одиночном применении.
Фиг.18 и 19 показывают соответственно другую форму выполнения, которая обеспечивает возможность крайне сниженного с особенно жесткими допусками ограничения коммутационных перенапряжений. Она пригодна для выполнения наивысших требований, предъявляемых к ограничению коммутационных перенапряжений, которое недостижимо с известными устройствами в области высоких напряжений. С этой целью варисторы разделены на элемент (15) с высоким напряжением ограничения и элемент (16) с низким напряжением ограничения. Опционально может использоваться высокоомное монтажное сопротивление (5), чтобы лучше определять статическое деление напряжения, которое в противном случае определялось бы допусками характеристики варисторов. Рациональное проектирование состоит в том, что сумма обоих напряжений ограничения варисторов (15, 16) выбирается с некоторым безопасным промежутком выше наивысшего постоянного DC-напряжения сети. Этот предел выбора параметров известен из других варисторных ограничителей и должен выдерживаться, чтобы избегать статических потерь энергии. Результирующее динамическое напряжение ограничения (при высоком токе импульса) является тогда нежелательно высоким (в типовом случае превышено примерно в два раза), потому что характеристики реальных варисторов являются не идеально крутыми.
В качестве дополнительной степени свободы в соответствующем изобретению устройстве может, однако, выбираться частное обоих напряжений ограничения. Оно, в зависимости от точной характеристики варистора, обычно выбирается таким образом, что напряжение ограничения (U15) элемента (15) составляет примерно от 3-кратного до 5-кратного элемента (16). В стационарном случае напряжение ограничения элемента (16) приближенно приложено как положительное напряжение подзаряда (UC) на емкостном накопителе (10) энергии. Путем поджига тиристора (11) теперь возможно это напряжение переполюсовать, так что напряжение ограничения всего устройства мгновенно снижается на удвоенную величину вышеупомянутого напряжения подзаряда. Сниженное напряжение ограничения обеспечивает теперь возможность существенно улучшенного динамического ограничения перенапряжения. Введенный ток ограничения приводит затем к заряду емкостного накопителя (10) энергии до приложенного перед этим положительного напряжения подзаряда, которое желательно стационарным. Поджиг тиристора может осуществляться синхронно с генератором импульсов тока. Кроме того, предпочтительно, что могут применяться те же компоненты (9, 10, 11), что и в генераторе импульсов тока. Так как ограничитель перенапряжений в соответствующих изобретению переключающих устройствах может многократно использоваться для нескольких переключателей, затраты на оптимизированное выполнение согласно фиг.18 во многих применениях имеют смысл.
Другая проблема протяженных, разветвленных DC-сетей относится к разделению тока в электрически параллельных участках проводов. Поскольку они неуправляемым образом устанавливаются за счет омических падений напряжения, невозможно гарантировать определенную предельную нагрузку и хорошее использование проводов без перегрузки. В соответствующих изобретению гибридных переключателях (100) в качестве низкого по затратам решения для этой управляемости деления тока предоставляются следующие мероприятия (фиг.20 и фиг.21).
Управляемый источник (600) DC-напряжения с малым, по сравнению с DC-сетью, напряжением и мощностью, своими выходными клеммами (Х, Y) подключен параллельно гибридному переключателю (100).
При этом полярность приложенного напряжения следует выбирать таким образом, что она соответствует направлению запирания неуправляемого элемента (12) или соответствующего полупроводникового диода. Посредством такой конфигурации можно ее естественным падением напряжения пропускания управлять от положительных значений непрерывно до отрицательных значений и, тем самым, оказывать влияние на распределение тока желательным образом. Эта функция может в любое время активироваться путем размыкания параллельного управляемого переключателя (18) и деактивироваться путем замыкания этого переключателя.
Простой выпрямитель (601) тока, ведомый сетью, с только одной полярностью тока и напряжения со стороны выхода может брать на себя функцию источника (600) DC-напряжения, которая может добавляться в принципе к любому гибридному переключателю (100). В общем, однако, становится достаточным монтировать только один или несколько гибридных переключателей. Для гибридных переключателей (100) высокого напряжения, которые состоят из последовательного соединения нескольких гибридных переключателей, является предпочтительным источник (600) DC-напряжения подключать только к одному из последовательно включенных элементов. Таким способом можно избежать того, что источник (600) DC-напряжения на стороне выхода должен быть способным к запиранию избыточно высокого напряжения.

Claims (16)

1. Устройство для переключения в сети постоянного напряжения, содержащее
- два противоположно последовательно включенных гибридных переключателя (100), которые соответственно имеют параллельное соединение неуправляемого зависимого от направления тока переключателя (12) и управляемого переключателя (18), причем внутренняя точка соединения между гибридными переключателями образует третий вывод, и два противоположно последовательно включенных гибридных переключателя (100) с одним первым и одним вторым выводом могут вводиться в первый провод сети постоянного напряжения;
- два поляризованных демпфирующих звена (200), которые выполнены с возможностью приема энергии только в одной полярности приложенного клеммного напряжения, причем первое поляризованное демпфирующее звено (200) подключено к первому выводу последовательно включенных гибридных переключателей и может соединяться с вторым проводом сети постоянного напряжения и/или потенциалом земли, и второе поляризованное демпфирующее звено (200) подключено к второму выводу последовательно включенного гибридного переключателя (100) и может соединяться с вторым проводом сети постоянного напряжения и/или потенциалом земли, и
- генератор (300) импульсов тока, который - в ответ на команду управления - выполнен с возможностью формирования однополярного импульса тока, направляемого через третий вывод и поляризованные демпфирующие звенья (200), так что направление тока в одном из гибридных переключателей (100) может кратковременно реверсироваться.
2. Устройство по п. 1, причем предусмотрена по меньшей мере одна дополнительная пара противоположно друг другу последовательно включенных гибридных переключателей, между которыми точка соединения выполнена в качестве третьего вывода, и которые своим первым и вторым выводом могут переключаться на по меньшей мере один дополнительный провод сети постоянного напряжения, причем предусмотрены дополнительные демпфирующие звенья (200) и причем точка соединения каждой пары противоположно друг другу последовательно включенных гибридных переключателей через запирающий диод (2) соединена с генератором импульсов тока.
3. Устройство по п. 2, причем с дополнительной парой гибридных переключателей (100) ассоциирована дополнительная пара поляризованных демпфирующих звеньев (200).
4. Устройство по п. 1, причем два дополнительных противоположно друг другу последовательно включенных гибридных переключателя (100) могут соединяться с вторым проводом, причем первое поляризованное демпфирующее звено соединено с первым выводом первого последовательного соединения гибридных переключателей и с первым выводом второго последовательного соединения гибридных переключателей, и второе поляризованное демпфирующее звено соединено с вторым выводом первого последовательного соединения гибридных переключателей и с вторым выводом второго последовательного соединения гибридных переключателей, и причем первый вывод генератора (300) импульсов тока соединен со средней точкой соединения первого последовательного соединения гибридных переключателей, и второй вывод генератора импульсов тока соединен со средней точкой соединения второго последовательного соединения гибридных переключателей.
5. Устройство по п. 4, причем поляризованные демпфирующие звенья (200) и/или генератор (300) импульсов тока состоят из последовательного соединения соответственно нескольких этих элементов, так что они имеют средние отводы, из которых один, несколько или все соединены с потенциалом земли.
6. Устройство по п. 1, причем предусмотрены два других противоположно друг другу последовательно включенных гибридных переключателя и два других поляризованных демпфирующих звена, и третий вывод двух других последовательно включенных гибридных переключателей может соединяться с третьим выводом двух последовательно включенных гибридных переключателей в первом проводе, так что импульс тока генератора импульсов тока также может вводиться в третий вывод двух других последовательно включенных гибридных переключателей.
7. Устройство по любому из предыдущих пунктов, причем параллельно к одному или нескольким гибридным переключателям (100) включен дополнительный управляемый источник (600) DC-напряжения, напряжение которого имеет полярность, противоположную естественному падению напряжения пропускания неуправляемого, зависимого от направления тока переключателя (12).
8. Устройство по п. 1, причем неуправляемый зависимый от направления тока переключатель (12) является полупроводниковым диодом.
9. Устройство по п. 8, причем управляемый переключатель (18) является вакуумной переключающей лампой.
10. Устройство по п. 1, причем генератор (300) импульсов тока содержит по меньшей мере один емкостной накопитель (10) энергии и индуктивность (9), которые через управляемый переключатель (11) могут кратковременно электрически соединяться друг с другом, а также схемную цепь для заряда емкостного накопителя (10) энергии из напряжения сети постоянного напряжения и для ограничения перенапряжений, которая содержит по меньшей мере этот накопитель (10) энергии и/или последовательное сопротивление (13) и запирающий диод (2).
11. Устройство по п. 1, причем параллельно генератору (300) импульсов тока включены дополнительные элементы для ограничения перенапряжений или встроены в него.
12. Устройство по п. 10, причем дополнительные элементы для ограничения перенапряжений представляют собой нелинейные сопротивления, в частности варисторы.
13. Устройство по п. 11 или 12, причем уровень напряжения ограничения перенапряжений может динамически подстраиваться синхронно с появлением импульса тока генератора (300) импульсов тока.
14. Устройство по п. 7, причем генератор (300) импульсов тока содержит по меньшей мере один емкостной накопитель (10) энергии и индуктивность (9), которые через управляемый переключатель (11) могут кратковременно электрически соединяться друг с другом, а также схемную цепь для заряда емкостного накопителя (10) энергии из напряжения сети постоянного напряжения и для ограничения перенапряжений, которая содержит по меньшей мере этот накопитель (10) энергии и/или последовательное сопротивление (13) и запирающий диод (2).
15. Устройство по п. 10, причем параллельно генератору (300) импульсов тока включены дополнительные элементы для ограничения перенапряжений или встроены в него.
16. Способ для разъединения сети силового постоянного тока, содержащий следующие этапы:
формирование импульса тока, который в гибридном переключателе, имеющем параллельную схему из неуправляемого зависимого от направления тока переключателя (2) и управляемого переключателя (18), на стороне, лежащей в направлении протекания тока, кратковременно вызывает реверсирование тока, так что управляемый переключатель гибридного переключателя во время реверсирования тока может погаснуть, и, таким образом, подача тока между источником и потребителем размыкается, причем поляризованное демпфирующее звено на стороне, лежащей в направлении протекания тока, ослабляет переполюсованное напряжение и тем самым снимает возбуждение с индуктивности провода на стороне потребителя, причем генератор импульсов тока ослабляет завышенное напряжение на стороне, лежащей противоположно направлению протекания тока.
RU2013128531/07A 2010-11-22 2011-11-22 Переключающие устройства для dc-сетей с электронным управлением RU2577540C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010052136.1 2010-11-22
DE102010052136A DE102010052136A1 (de) 2010-11-22 2010-11-22 Schaltungsanordnungen für elektronisch gesteuerte DC-Netze
PCT/EP2011/070674 WO2012069468A2 (de) 2010-11-22 2011-11-22 Schaltungsanordnungen für elektronisch gesteuerte dc-netze

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013128531A RU2013128531A (ru) 2014-12-27
RU2577540C2 true RU2577540C2 (ru) 2016-03-20

Family

ID=45406666

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013128531/07A RU2577540C2 (ru) 2010-11-22 2011-11-22 Переключающие устройства для dc-сетей с электронным управлением

Country Status (9)

Country Link
US (1) US9515483B2 (ru)
EP (1) EP2643930B1 (ru)
KR (1) KR101857085B1 (ru)
CN (1) CN103299544B (ru)
DE (1) DE102010052136A1 (ru)
ES (1) ES2763328T3 (ru)
PL (1) PL2643930T3 (ru)
RU (1) RU2577540C2 (ru)
WO (1) WO2012069468A2 (ru)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012200679A1 (de) * 2012-01-18 2013-07-18 Siemens Aktiengesellschaft Schaltungsanordnung zur Reduktion der Stromstärke in einer Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungsleitung, Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungsanlage und Verfahren zum Reduzieren der Stromstärke eines elektrischen Stromes
DE102012209903A1 (de) 2012-06-13 2013-12-19 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung zum Schalten in einem Gleichspannungsnetz
FR3009424B1 (fr) * 2013-08-02 2015-08-21 Alstom Technology Ltd Systeme de commutation de charge hvdc et procede de mise en œuvre de ce systeme
CN105099242B (zh) * 2014-05-09 2018-09-11 南京南瑞继保电气有限公司 电压源型多电平换流器、直流输电系统、故障处理方法和装置
DE102016212915A1 (de) 2016-07-14 2018-01-18 Siemens Aktiengesellschaft Schaltanordnung sowie Verfahren zur Fehlerklärung
EP3279024A1 (de) * 2016-08-01 2018-02-07 Siemens Aktiengesellschaft Antriebssystem für ein schienenfahrzeug
CN111033923B (zh) * 2017-08-15 2022-10-25 东芝能源系统株式会社 直流电流切断装置
EP3815121A1 (de) 2018-08-24 2021-05-05 Siemens Energy Global GmbH & Co. KG Anordnung mit hochspannungsschaltern
CN111864882A (zh) * 2020-04-29 2020-10-30 中科科林节能环保科技有限公司 一种电源无扰动快速切换的脱硫供电系统及供电方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5999388A (en) * 1997-03-24 1999-12-07 Asea Brown Boveri Ab Method and apparatus for limiting current in a direct voltage network of a power transmission system
RU2231191C2 (ru) * 2001-03-22 2004-06-20 Эдуард Михайлович Чехет Способ коммутации тока ключами двухсторонней проводимости матричных преобразователей (варианты)
WO2008067786A1 (de) * 2006-12-08 2008-06-12 Siemens Aktiengesellschaft Halbleiterschutzelemente zur beherrschung von dc-seitigen kurzschlüssen bei spannungszwischenkreisumrichtern

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3497771A (en) * 1967-05-31 1970-02-24 Nokia Oy Ab Series capacitor protector using damping resistor coil combination
US3466503A (en) * 1967-06-14 1969-09-09 Gen Electric Assisted arc a.c. circuit interruption
US3814878A (en) * 1970-03-31 1974-06-04 Porter Co H Circuit breaker operating mechanism
US4305107A (en) * 1977-09-02 1981-12-08 Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha DC Interrupting apparatus
JP3135338B2 (ja) * 1992-02-21 2001-02-13 株式会社日立製作所 転流式直流遮断器
SE514827C2 (sv) * 1993-12-09 2001-04-30 Abb Ab Likströmsbrytaranordning för hög effekt
US5666257A (en) * 1994-10-18 1997-09-09 Yang; Tai-Her DC circuit breaking spark suppressor circuit device
US5625512A (en) * 1995-03-21 1997-04-29 International Business Machines Corporation Air bearing slider deflection apparatus and method for fabricating same
US5793586A (en) * 1996-10-25 1998-08-11 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Hybrid high direct current circuit interrupter
UA53671C2 (ru) * 1996-11-07 2003-02-17 Англо Амерікан Корпорейшн Оф Саут Африка Лімітед Генератор периодических двухполярных импульсов на основе резонансного инвертора (варианты) и способ формирования периодических двухполярных импульсов (варианты)
US5854729A (en) * 1997-05-23 1998-12-29 Utility Systems Technologies, Inc. Power system device and method for actively interrupting fault current before reaching peak magnitude
DE19817790A1 (de) * 1998-04-21 1999-12-09 Siemens Ag Verpolschutzschaltung
JP2001028893A (ja) * 1999-07-12 2001-01-30 Fanuc Ltd モータ制御装置
US6384579B2 (en) * 2000-06-27 2002-05-07 Origin Electric Company, Limited Capacitor charging method and charging apparatus
MXPA03002756A (es) * 2000-09-29 2003-07-28 Tyco Electronics Corp Relevador de proteccion contra arco.
DE10103031B4 (de) 2001-01-24 2011-12-01 Siemens Ag Stromrichterschaltung mit verteilten Energiespeichern und Verfahren zur Steuerung einer derartigen Stromrichterschaltung
EP1538645B1 (fr) * 2003-12-05 2006-03-01 Société Technique pour l'Energie Atomique TECHNICATOME Dispositif disjoncteur hybride
JP4660131B2 (ja) * 2004-07-15 2011-03-30 株式会社東芝 直流遮断器
US20060067021A1 (en) * 2004-09-27 2006-03-30 Xiang-Ming Li Over-voltage and over-current protection device
US7397222B2 (en) * 2006-08-30 2008-07-08 Westinghouse Electric Co Llc On-line testable solid state reversing DC motor starter
DE102007004528B3 (de) 2007-01-24 2008-08-07 Siemens Ag Elektrisches Gleichstromnetz für Wasserfahrzeuge sowie für Offshoreanlagen mit erhöhter Abschaltsicherheit
JP2008306799A (ja) * 2007-06-05 2008-12-18 Canon Inc 電源装置、電源装置の制御方法、プログラム、及び記憶媒体
JP4621231B2 (ja) * 2007-06-29 2011-01-26 富士通テン株式会社 電源保護装置及び電子制御装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5999388A (en) * 1997-03-24 1999-12-07 Asea Brown Boveri Ab Method and apparatus for limiting current in a direct voltage network of a power transmission system
RU2231191C2 (ru) * 2001-03-22 2004-06-20 Эдуард Михайлович Чехет Способ коммутации тока ключами двухсторонней проводимости матричных преобразователей (варианты)
WO2008067786A1 (de) * 2006-12-08 2008-06-12 Siemens Aktiengesellschaft Halbleiterschutzelemente zur beherrschung von dc-seitigen kurzschlüssen bei spannungszwischenkreisumrichtern

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013128531A (ru) 2014-12-27
CN103299544A (zh) 2013-09-11
DE102010052136A1 (de) 2012-05-24
CN103299544B (zh) 2016-10-19
PL2643930T3 (pl) 2020-04-30
EP2643930A2 (de) 2013-10-02
KR101857085B1 (ko) 2018-05-11
US9515483B2 (en) 2016-12-06
KR20130132489A (ko) 2013-12-04
EP2643930B1 (de) 2019-10-16
ES2763328T3 (es) 2020-05-28
WO2012069468A3 (de) 2012-12-27
US20130256109A1 (en) 2013-10-03
WO2012069468A2 (de) 2012-05-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2577540C2 (ru) Переключающие устройства для dc-сетей с электронным управлением
US20230275417A1 (en) Dc circuit breaker with an alternating commutating circuit
Hajian et al. Evaluation of semiconductor based methods for fault isolation on high voltage DC grids
JP6749319B2 (ja) 電流を遮断する装置、システム及び方法
US10763742B2 (en) Control of voltage source converters
RU2683956C1 (ru) Преобразовательное устройство и способ его защиты от короткого замыкания
EP2786479B1 (en) Power converter
Burkard et al. Design of a protection concept for a 100-kVA hybrid transformer
US9478974B2 (en) DC voltage circuit breaker
CN110178309B (zh) Dc功率开关组件和方法
JP2019527018A (ja) 電気的なエネルギー蓄積器を放電させる方法
GB2537851A (en) Bipolar DC power transmission scheme
Jehle et al. Unidirectional hybrid circuit breaker topologies for multi-line nodes in HVDC grids
Jakka et al. Protection design considerations of a 10 kV SiC MOSFET enabled mobile utilities support equipment based solid state transformer (MUSE-SST)
NL2006296C2 (en) Device to protect an electric power distribution network against current faults.
RU2695800C1 (ru) Устройство для переключения постоянного тока в полюсе сети постоянного напряжения
EP2852040A1 (en) Module
US20150171617A1 (en) Apparatus for switching in a dc voltage grid
Chivite-Zabalza et al. Development of a full-bridge sub-module for HVDC and STATCOM markets
Elserougi et al. Half-bridge modular multilevel-based HVDC converters with external pre-charged capacitors for dc fault current suppression capability
Durna et al. Autonomous fail-normal switch for hybrid transformers
JP7304619B2 (ja) 直流送電システム
Singh et al. A DC Circuit Breaker with Artificial Zero Current Interruption
EP3614543A1 (en) Switching valve
Yanushkevich et al. Transient system behaviour under DC fault conditions in meshed HVDC system

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20211201