[發(fā)明專利]高壓直流系統(tǒng)中控制直流電弧的高壓電子開關(guān)及其操作方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510386022.0
• 申請(qǐng)日: 2011-08-30
• 公開（公告）號(hào): CN104979812B
• 公開（公告）日: 2018-08-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: R·W·小約翰遜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 伊頓公司
• 主分類號(hào): H02H9/02
• 分類號(hào): H02H9/02
• 代理公司: 北京市中咨律師事務(wù)所 11247
• 代理人: 魏子翔;楊曉光

本發(fā)明涉及高壓直流系統(tǒng)中控制直流電弧的高壓電子開關(guān)及其操作方法。提供了高壓直流系統(tǒng)，其包括一個(gè)或多個(gè)插座(115)以及與一個(gè)或多個(gè)插座關(guān)聯(lián)的電子限流器電路。該電子限流器電路配置成：在與一個(gè)或多個(gè)插座關(guān)聯(lián)的直流總線被通電的情況下，當(dāng)連接器(195、197)被插入和/或拔離一個(gè)或多個(gè)插座時(shí)，限制電流涌入從而不損壞連接器；和/或隔離連接到一個(gè)或多個(gè)插座的負(fù)載中的直流故障和/或過度電流汲取，從而保護(hù)該系統(tǒng)不關(guān)閉。

優(yōu)先權(quán)主張

本申請(qǐng)主張申請(qǐng)日為2010年8月31日的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)No.61/378,672的優(yōu)先權(quán)，該美國臨時(shí)專利申請(qǐng)的公開內(nèi)容通過引用結(jié)合于此，如同在此闡述了其全文。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明主題總體上涉及高壓直流分配和方法，更具體地涉及用于控制直流電弧的高壓電子開關(guān)和相關(guān)方法。

背景技術(shù)

與更常見的交流(AC)系統(tǒng)相反，高壓直流(HVDC)電力傳輸系統(tǒng)使用直流大容量傳輸電力。HVDC系統(tǒng)可以提供以比AC系統(tǒng)更低的資本成本和更低的損耗遠(yuǎn)距離傳輸大量電力的能力。因而，HDVC系統(tǒng)可以允許遠(yuǎn)離負(fù)載中心高效地利用能源。然而，HVDC系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)AC系統(tǒng)中不出現(xiàn)的問題。比如，不同于AC系統(tǒng)，HVDC系統(tǒng)電路斷路器可能難以建立，因?yàn)橥ǔＤ承C(jī)構(gòu)必須包括在電路斷路器中以迫使電流為零，否則電弧放電和接觸磨損將太大而不允許可靠切換。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明構(gòu)思的一些實(shí)施例提供高壓直流系統(tǒng)，其包括至少一個(gè)插座(outlet)；以及與所述至少一個(gè)插座關(guān)聯(lián)的電子限流器電路。電子限流器電路配置成：在與所述至少一個(gè)插座關(guān)聯(lián)的直流總線被通電的情況下，當(dāng)連接器被插入和/或拔離所述至少一個(gè)插座時(shí)，限制電流涌入以便不損壞連接器；和/或隔離連接到所述至少一個(gè)插座的負(fù)載中的直流故障和/或過度電流汲取，從而保護(hù)該系統(tǒng)不關(guān)閉。

在另外實(shí)施例中，提供了一種配電單元，其包括所述至少一個(gè)插座。在某些實(shí)施例中，所述至少一個(gè)插座可以是兩個(gè)或更多個(gè)插座，每個(gè)插座具有關(guān)聯(lián)的電子限流器電路。

在再另外實(shí)施例中，電子限流器電路可包括在直流源和負(fù)載之間與電感器串聯(lián)的金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)。在某些實(shí)施例中，響應(yīng)于檢測(cè)到直流故障，MOSFET可以配置成被關(guān)斷(switch off)并且電感器可以配置成被短路，使得由消除直流故障造成的負(fù)載中斷時(shí)間可以減小。響應(yīng)于直流故障已被消除的指示，MOSFET可以配置成被接通(switch on)并且可以使電感器不短路。

在一些實(shí)施例中，MOSFET可以配置成是接通的，直至故障被檢測(cè)到，并且可以配置成通過將連接器拔離并且將連接器重新插入所述至少一個(gè)插座而被復(fù)位。

在另外實(shí)施例中，MOSFET可以配置成在第一電流量閾值被關(guān)斷以及在低于第一電流量閾值的第二電流量閾值被通電，從而將峰值電流限制為容許直流。在某些實(shí)施例中，MOSFET可以配置成針對(duì)去飽和而被監(jiān)測(cè)以及在故障被用信號(hào)發(fā)出之前轉(zhuǎn)變到切換模式持續(xù)預(yù)定時(shí)間段。

在再另外實(shí)施例中，MOSFET可以配置成周期性地被關(guān)斷以迫使電流為零。在某些實(shí)施例中，MOSFET可以配置成大約每隔0.1s被關(guān)斷大約10.0μs。

在一些實(shí)施例中，MOSFET可以配置成保持關(guān)斷，直至連接器在所述至少一個(gè)插座被檢測(cè)到。

在另外實(shí)施例中，MOSFET可以配置成周期性地被監(jiān)測(cè)以確定MOSFET是否故障。在某些實(shí)施例中，MOSFET可以配置成大約每隔10.0秒至大約每隔1.0分鐘被周期性地監(jiān)測(cè)。

在再另外實(shí)施例中，該系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括直流額定繼電器。當(dāng)MOSFET的故障被檢測(cè)到時(shí)，負(fù)載可以利用直流額定繼電器被斷電。在某些實(shí)施例中，該系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括至少一個(gè)直流額定熔斷器。所述至少一個(gè)直流額定熔斷器可以與MOSFET串聯(lián)布置。所述至少一個(gè)直流額定熔斷器可以是與每對(duì)所述至少一個(gè)插座/電子限流器電路關(guān)聯(lián)的一對(duì)直流額定熔斷器。