[發(fā)明專利]低電壓保護(hù)裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201880008081.6
• 申請日: 2018-01-25
• 公開（公告）號: CN110214359B
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: K·阿斯坎
• 申請（專利權(quán)）人: 伊頓智能動力有限公司
• 主分類號: H01H9/54
• 分類號: H01H9/54
• 代理公司: 北京泛華偉業(yè)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11280
• 代理人: 王勇;王博

在具有至少一個(gè)外部導(dǎo)體路徑(2)和一個(gè)中性導(dǎo)體路徑(5)的低電壓保護(hù)裝置(1)中，其中機(jī)械旁路開關(guān)(8)布置于所述外部導(dǎo)體路徑(2)中，其中第一半導(dǎo)體電路布置(11)與所述旁路開關(guān)(8)并聯(lián)連接，其中所述第一半導(dǎo)體電路布置(11)具有帶有控制端子的至少一個(gè)功率半導(dǎo)體(21)，其中電流測量布置(12)布置于所述外部導(dǎo)體路徑(2)中，連接到所述保護(hù)電路裝置(1)的電子控制單元(13)，其中所述電子控制單元(13)被設(shè)計(jì)成在所述電流測量布置(12)檢測到可指定的過電流后激活所述旁路開關(guān)(8)和所述第一半導(dǎo)體電路布置(11)，提議所述低電壓保護(hù)裝置(1)具有至少一個(gè)電壓測量布置(80)，用于檢測所述第一半導(dǎo)體電路布置(11)的所述至少一個(gè)功率半導(dǎo)體(21)處的密勒效應(yīng)引起的電壓峰值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種低電壓保護(hù)裝置。

背景技術(shù)

對應(yīng)的保護(hù)裝置從申請人的WO 2015/028634 A1已知。當(dāng)保護(hù)裝置切斷時(shí)，第一旁路開關(guān)斷開，使得發(fā)生電弧且電流換向到半導(dǎo)體電路布置。隨后，先前激勵(lì)的半導(dǎo)體電路布置切斷，且開路觸點(diǎn)斷開以提供電流隔離。這些開路觸點(diǎn)與旁路開關(guān)串聯(lián)連接。

當(dāng)短路電流中斷時(shí)，重要的是旁路開關(guān)的觸點(diǎn)斷開得足夠遠(yuǎn)，使得當(dāng)短路電流中斷時(shí)旁路開關(guān)的觸點(diǎn)處不會點(diǎn)燃電弧。然而，同時(shí)，短路電流應(yīng)盡可能快速中斷以便使下游網(wǎng)絡(luò)中以及半導(dǎo)體電路布置中的負(fù)載最小化。利用短路電流的早期和/或快速中斷，有可能在上升期，甚至在電流達(dá)到由供電網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)阻以及下游網(wǎng)絡(luò)的電阻確定的其最大振幅之前中斷電流，借此使得有可能進(jìn)一步使網(wǎng)絡(luò)和裝置上的負(fù)載最小化。

以電學(xué)和/或電磁方式激活旁路開關(guān)使得其觸點(diǎn)斷開，是已知的慣例。同時(shí)啟動計(jì)時(shí)器。假定在此情況下，在特定時(shí)間周期之后，旁路開關(guān)的觸點(diǎn)斷開得足夠?qū)挘沟闷淇砂踩刂袛喽搪冯娏鳎移湟呀?jīng)呈現(xiàn)充分穩(wěn)定和/或靜止?fàn)顟B(tài)。此時(shí)間周期必須對照安全因素調(diào)適以確保旁路開關(guān)的觸點(diǎn)實(shí)際上斷開得足夠?qū)挕＿@些安全因素必須具有必需的尺寸且因此是充分的-歸因于機(jī)械開關(guān)的斷開行為的顯著變化。結(jié)果是短路電流的中斷遲延，以及對應(yīng)地網(wǎng)絡(luò)和半導(dǎo)體電路布置上的負(fù)載較高。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種開頭所述類型的低電壓保護(hù)裝置，借此可避免所提及的缺點(diǎn)，且可使短路負(fù)載對于低電壓保護(hù)裝置自身且對于待保護(hù)的電氣網(wǎng)絡(luò)最小化。

這根據(jù)本發(fā)明通過以下特征實(shí)現(xiàn)：所述低電壓保護(hù)裝置具有至少一個(gè)電壓測量布置，用于檢測所述第一半導(dǎo)體電路布置的所述至少一個(gè)功率半導(dǎo)體處的密勒效應(yīng)引起的電壓尖峰。

如此，旁路開關(guān)的觸點(diǎn)實(shí)際開始斷開的時(shí)間點(diǎn)可非常準(zhǔn)確地檢測到，且可用于控制半導(dǎo)體電路布置。

在本發(fā)明中，利用電弧電壓對所謂的密勒效應(yīng)的影響來檢測旁路中繼器是否已經(jīng)斷開或不處于電氣故障條件下。當(dāng)旁路開關(guān)8斷開時(shí)，形成電弧，且觸點(diǎn)處的電壓非常快速地上升到電弧電壓。爬升率可以是幾百伏/微秒。功率半導(dǎo)體在此情況下已經(jīng)被激勵(lì)。如果功率半導(dǎo)體被設(shè)計(jì)為IGBT，則此電壓改變致使柵極-集極電容的電荷反轉(zhuǎn)，從而導(dǎo)致柵極電壓的可容易感知的增加。可利用此增加來檢測旁路開關(guān)的觸點(diǎn)是否已經(jīng)移動而斷開。

旁路開關(guān)為機(jī)械開關(guān)。此開關(guān)的機(jī)械觸點(diǎn)的斷開決不會恰好等于相同旁路開關(guān)或另一類似旁路開關(guān)的先前斷開。在傳統(tǒng)低電壓保護(hù)裝置中，必須通過適當(dāng)補(bǔ)償措施來考慮此特性。已發(fā)現(xiàn)，在斷開過程期間，觸點(diǎn)斷開的初始階段-也就是說，從旁路開關(guān)的電致動到觸點(diǎn)的實(shí)際斷開開始的時(shí)間的周期，即，當(dāng)可移動觸點(diǎn)的第一移動實(shí)際發(fā)生時(shí)-確切地說是旁路開關(guān)的整個(gè)切換過程的導(dǎo)致最大時(shí)間變化的階段。觸點(diǎn)斷開的后續(xù)階段(其中可移動觸點(diǎn)已經(jīng)在運(yùn)動中，且僅必須行進(jìn)穿過剩余斷開路徑)已經(jīng)證明是相對恒定的。

利用當(dāng)前措施，可檢測到旁路開關(guān)處實(shí)際觸點(diǎn)斷開的時(shí)間點(diǎn)，且所述時(shí)間點(diǎn)可充當(dāng)計(jì)時(shí)器的開始點(diǎn)，計(jì)時(shí)器可隨后從此時(shí)間點(diǎn)開始對到觸點(diǎn)完全斷開的非常精確的已知時(shí)間跨度進(jìn)行計(jì)數(shù)。此計(jì)時(shí)器可與時(shí)間相關(guān)性低得多的補(bǔ)償措施一起工作。因此，短路電流可在技術(shù)上可能的時(shí)間切斷，而不使網(wǎng)絡(luò)和半導(dǎo)體電路布置暴露于短路電流的進(jìn)一步負(fù)載。