專利名稱：對電容器負(fù)載供能的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于對電容器負(fù)載供能的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
電容器組例如可以被用作一種能量儲存裝置。一個電容器組包括至少一個具有第一電極和第二電極的電容器。當(dāng)對一個電容器組供能時，電容器的一個電極處通過交流電開關(guān)裝置連接到電源，該電極在下文中稱作斷路器電極。
所述電開關(guān)裝置包括至少一個具有兩個接觸元件的斷路器，該兩個接觸元件被配置在通過開關(guān)裝置的一條電流路徑中，所述的接觸元件被用于斷開/閉合通過開關(guān)裝置的電流。已公開的專利申請WO0137298使得一種合適的斷路器已被公知。
最好找到一種控制開關(guān)裝置的閉合并使可能發(fā)生的高頻瞬變現(xiàn)象衰減的成本有效的、簡便的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決上述的課題，該目的通過由權(quán)利要求1描述的方法來實現(xiàn)。
可以通過一種用于對電容器負(fù)載供能的方法來實現(xiàn)這個目的，此處電容器負(fù)載通過一連接裝置連接到交流電源，所述連接裝置包括至少一個二極管和能被閉合和斷開的連接元件。當(dāng)該二極管處于反向狀態(tài)時，它被連接在電源和電容器負(fù)載之間。當(dāng)二極管進(jìn)入正向?qū)顟B(tài)后來自電源的電壓基本達(dá)到峰值時，該二極管被旁路。
當(dāng)然，對于通過處于閉合狀態(tài)的這樣的開關(guān)裝置的工作電流，本發(fā)明并不限定在任何特定的范圍，也不對在所述電流路徑上的電壓電平設(shè)定任何特殊限制，但這里需要指出的是，本發(fā)明對中等電壓，即對應(yīng)于1-52kV的系統(tǒng)電壓特別有用，在這種電壓下，所述的工作電流一般是1kA，但比這些電壓和電流更低和更高的電壓和電流也是可能的。
需要指出的是，“接觸元件”包括所有類型的用于斷開和閉合電氣電路的部件，例如，盡管不是必要的，當(dāng)斷開接觸元件時，可能會發(fā)生兩部分的彼此分開和與此同時在它們之間形成一個間隙，而這可以，例如，通過移動連接兩個相互隔開的觸點(diǎn)的一個可移動觸點(diǎn)，以使得它們再也不互相連接；或是通過將一個靠在固定觸點(diǎn)上的可移動觸點(diǎn)從固定觸點(diǎn)處移開來實現(xiàn)。
在斷開時沒有觸點(diǎn)的物理分離的接觸元件也是可能的。
在對電容器組供能時，可以使用一種受控的或同步的閉合來減輕起動電流和電壓瞬變現(xiàn)象。這是通過在跨過斷路器電極的電壓為零時合開關(guān)來實現(xiàn)的。盡管在電壓為0時合開關(guān)會存在一種以由電容器組尺寸和供電網(wǎng)絡(luò)的短路阻抗確定的頻率進(jìn)行振蕩的起動電流。在一段時間后，該起動電流得到了衰減，但在這段振蕩時間該振蕩同時也引發(fā)了一種電壓瞬變現(xiàn)象。因此，在這段時間內(nèi)增大阻尼以改善電能質(zhì)量是較為有利的。
在本發(fā)明的第一優(yōu)選實施例中，在連接裝置中的電源和電容性負(fù)載之間串聯(lián)了第一連接元件和第二連接元件。二極管與第二連接元件進(jìn)行并聯(lián)。在二極管處于反向狀態(tài)那部分電壓周期，第一連接元件閉合。當(dāng)二極管進(jìn)入正向?qū)顟B(tài)后來自電源的電壓達(dá)到峰值時，第二連接元件閉合。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例中，連接裝置包括在第一分支中串聯(lián)的第一連接元件和第二連接元件。第三連接元件和第四連接元件在第二分支進(jìn)行串聯(lián)。第一分支和第二分支在電源和電容器負(fù)載之間并聯(lián)。二極管的一端連接于第一連接元件和第二連接元件之間，其另一端連接于第三連接元件和第四連接元件之間。這些連接元件成對地閉合。第一對是第一連接元件和第四連接元件。第二對是第二連接元件和第三連接元件。將二極管置于反向狀態(tài)的那一對首先被閉合。當(dāng)二極管進(jìn)入正向?qū)顟B(tài)后來自電源的電壓達(dá)到峰值時，第二對閉合。
對于一個被完全放電的電容性負(fù)載，這可以通過一種連接裝置來實現(xiàn)，該連接裝置包括在電容器被供能后的頭四分之一周期內(nèi)與斷路器串聯(lián)的、作為半波整流器的二極管，假設(shè)該電容器起初已被完全放電。該二極管必須連接成使得在電壓為零后電流直接流通。在四分之一個周期后該二極管被短接。
電開關(guān)裝置包括配置在一個通過該開關(guān)裝置的電流路徑中的至少兩個接觸元件；一個能在至少第一阻斷方向上阻斷流過其中的電流的半導(dǎo)體器件；以及一個適用于控制經(jīng)過開關(guān)裝置的電流路徑的斷開的單元。該單元進(jìn)行這樣的控制在半導(dǎo)體器件處于或進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)時斷開接觸元件中的第一接觸元件，以將電流經(jīng)過開關(guān)裝置送至半導(dǎo)體器件；之后，在半導(dǎo)體器件處于阻斷電流的狀態(tài)時，斷開第二接觸元件以阻斷經(jīng)過開關(guān)裝置的電流。
需要指出，上述的“導(dǎo)通”狀態(tài)將被賦予更為廣泛的含義，一個將進(jìn)入或處于導(dǎo)通狀態(tài)的元件不必一定導(dǎo)通電流，但本文也意圖用“導(dǎo)通”來包括需要導(dǎo)通時便可導(dǎo)通電流的狀態(tài)，接通型(turn-ontype)的半導(dǎo)體器件，如晶閘管，便是這種情形。而二極管形式的無源半導(dǎo)體器件在導(dǎo)通狀態(tài)時便一直導(dǎo)通電流，如本說明書所定義那樣。
附圖的簡要說明以下，根據(jù)所附的示意圖將對本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的說明。


圖1(現(xiàn)有技術(shù))示意性地說明了在電壓為零的狀態(tài)對電容器組供能時的起動電流；
圖2示意性地說明在電壓為零的狀態(tài)對電容器組供能時的起動電流和在頭四分之一周期內(nèi)的半波整流，如箭頭所示；圖3A-3F示出了一種簡化電路圖，該電路圖說明用在電壓為零的狀態(tài)對電容器負(fù)載供能和根據(jù)本發(fā)明的第一優(yōu)選實施例進(jìn)行的半波整流中的、分別處于閉合、臨時閉合和斷開狀態(tài)的電開關(guān)裝置；圖4A-4E示意性地說明當(dāng)本發(fā)明的第一優(yōu)選實施例分別處于閉合、臨時閉合和斷開狀態(tài)時，在電壓為零狀態(tài)對電容器負(fù)載供能和進(jìn)行半波整流時的起動電流；圖5A-5F示出一種根據(jù)本發(fā)明的第一優(yōu)選實施例設(shè)計的、分別處于閉合、臨時閉合和斷開狀態(tài)的電開關(guān)裝置；圖6示出了說明一種用在電壓為零的狀態(tài)對電容器負(fù)載供能和根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選方法進(jìn)行的半波整流中分別處于閉合、臨時閉合和斷開狀態(tài)的電開關(guān)裝置的簡化電路圖；圖7A是本發(fā)明的一優(yōu)選實施例的一種系統(tǒng)的單線圖；圖7B是本發(fā)明的一優(yōu)選實施例的一種系統(tǒng)的三相圖；以及圖8示出本發(fā)明的一優(yōu)選實施例的一種系統(tǒng)。
優(yōu)選實施例的說明經(jīng)過一種用于交流電的電開關(guān)裝置將所述電容器連接到電容器的一個電極上的電源，從而實現(xiàn)一種提供對包含至少一個電容器的電容器組供能的裝置的方法。該電開關(guān)裝置包括在電容器被供能后的頭四分之一周期內(nèi)與斷路器串聯(lián)的、作為半波整流器的二極管，這里設(shè)電容器起初已被完全放電。該二極管須連接成使得電壓為零后電流立即開始流通。在四分之一周期后該二極管被短接。
圖1示出一個電容器組電壓為0的標(biāo)準(zhǔn)同步投切的起動電流Ia，圖2示出了在供能后的頭四分之一周期內(nèi)用一個作為半波整流器的二極管同步投切(synchronized closing)的效果，即在供能電容器組電壓為零時的起動電流Ic，以及如箭頭所示的頭四分之一周期內(nèi)進(jìn)行的半波整流。當(dāng)將這兩幅圖進(jìn)行比較時，很明顯，使用這種所述的方法對電容器組進(jìn)行供能時，振蕩被衰減得更快如果電容器有剩余電荷，則該二極管應(yīng)以一種合適的方式與電容器進(jìn)行連接，使得電流以能夠增加電容器的電荷(或電壓)的特定方向流動。當(dāng)峰值電壓達(dá)到以后，該二極管應(yīng)當(dāng)被短接?？梢酝ㄟ^獲知第一間斷是如何產(chǎn)生的來確定二極管的方向。如果上一個電流波腹(current loop)是正的，電容器上的剩余電荷也將是正的，反之也成立。
圖7A示出了本發(fā)明的一優(yōu)選實施例的一種系統(tǒng)的單線圖。該系統(tǒng)提供了用于對電容器負(fù)載(7)供能的裝置，其中電容性負(fù)載通過一種連接裝置(20)被連接到一個交流電源(60)。該連接裝置包括至少一個二極管(8)和能被閉合或斷開的連接元件。當(dāng)二極管處于反向狀態(tài)時，該二極管被連接在電源和電容性負(fù)載之間。下一步是，當(dāng)二極管進(jìn)入正向?qū)顟B(tài)后，來自電源的電壓達(dá)到峰值時，二極管被旁路。該電容性負(fù)載作為一個電容性負(fù)載與網(wǎng)絡(luò)的其余部分(50)連接。
圖7B示出本發(fā)明一優(yōu)選實施例的一種系統(tǒng)的三相圖。該系統(tǒng)提供了對電容性負(fù)載(7A，7B，7C)供能的裝置，其中，這些電容性負(fù)載用連接裝置(20A，20B，20C)連接到交流電源(60A，60B，60C)。這些電容性負(fù)載被作為電容性負(fù)載與網(wǎng)絡(luò)的其余部分(50)連接。
圖6示出一簡化電路圖，該電路圖用于說明一種分別處于閉合、臨時閉合和斷開位置的連接裝置。該連接裝置包括應(yīng)在電源和電容器負(fù)載之間串聯(lián)連接的第一連接元件(40)和第二連接元件(10)，其中，二極管與第二連接元件并聯(lián)。連接元件彼此獨(dú)立地被操作。本例中，當(dāng)對第一連接元件處的如電容器組之類的一個電容器負(fù)載進(jìn)行供能時，在頭四分之一周期內(nèi)，斷路器40被閉合。二極管應(yīng)當(dāng)被連接成使得在電流為零后立即開始流通電流。經(jīng)過四分之一周期后，二極管被短接。在二極管處于反向狀態(tài)的那部分電壓周期內(nèi)，第一連接元件是閉合的。而當(dāng)二極管進(jìn)入正向?qū)顟B(tài)后來自電源的電壓達(dá)到峰值時，第二連接元件被閉合。
圖8示意性地示出了本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例的系統(tǒng)。該圖示出了電容性負(fù)載(7)、第一連接元件(1)、第二連接元件(2)、第三連接元件(3)和第四連接元件(4)。在第一分支中，第一連接元件和第二連接元件串聯(lián)在一起，而在第二分支中，第三連接元件和第四連接元件串聯(lián)在一起。第一分支和第二分支并聯(lián)在在電源和電容器負(fù)載之間。二極管(8)的一端連接在第一連接元件和第二連接元件之間，另一端連接在第三連接元件和第四連接元件之間。連接元件彼此獨(dú)立地操作，使得連接元件成對閉合，第一對是第一連接元件和第四連接元件，第二對是第二連接元件和第三連接元件，結(jié)果是將二極管置于反向狀態(tài)的一對首先閉合，而當(dāng)二極管進(jìn)入正向?qū)顟B(tài)后來自電源的電壓達(dá)到峰值時第二對閉合。
在圖3A-3F中示意性地說明了本發(fā)明的、用于交流電的一種電開關(guān)裝置的通用構(gòu)造的另一優(yōu)選實施例，該開關(guān)裝置連接在電流路徑Ic上，以能快速地斷開和閉合這條通道。為每相配置了一個這樣的開關(guān)裝置，使得一個三相網(wǎng)絡(luò)在單一和相同的位置具有三個這樣的開關(guān)裝置。該開關(guān)裝置包括在所述電流路徑中并聯(lián)的兩個分支5和6，每個分支有至少兩個串聯(lián)的機(jī)械接觸元件1-4。一種二極管半導(dǎo)體器件8適用于將各分支的兩個接觸元件之間的中點(diǎn)9、10相互連接。
該開關(guān)裝置還包括一個如圖所示的檢測部件11，適用于檢測電流路徑中電流的方向和幅值并將有關(guān)信息發(fā)送至一個控制單元12的。該控制單元包含一個中央處理器(CPU)或被連接到一個控制系統(tǒng)，所述單元適合用來以一種下面進(jìn)一步介紹的方式來控制接觸元件1-4。如此，該控制單元將始終了解電流的瞬時狀態(tài)并能夠瞬時地以所要求的方式控制接觸元件。
當(dāng)對電容器組7進(jìn)行供能時，該電開關(guān)裝置的功能如下從電源裝置起，經(jīng)過開關(guān)直到電容器形成了一條電流路徑Ic。包含CPU(中央處理器)的控制單元12首先決定斷開哪兩個接觸元件(這里是接觸元件2和3，見圖3B)來建立一條經(jīng)過半導(dǎo)體器件8的臨時電流路徑。
在用一個開關(guān)將電容器與電源裝置連接和斷開時，應(yīng)當(dāng)采用下列順序。
圖3A示出了用于說明處于斷開位置的電開關(guān)裝置的一種簡化的電路圖。圖中，電容器被完全斷開。電容器的電壓電平Uc＝0或者Uc＞0。當(dāng)將電容器與Uc＝0連接時，即電容器被完全放電，當(dāng)開關(guān)上的電壓為0或幾乎為0時，其中兩個為二極管饋送電流的開關(guān)閉合，即當(dāng)電壓為正時1和4構(gòu)成的開關(guān)對閉合。該方法涉及將電容器充電到與網(wǎng)絡(luò)的峰值電壓電平相同的電壓電平，因該電壓電平對于電氣連接而言是最佳的電壓電平，不會產(chǎn)生瞬變現(xiàn)象。由于僅用了一個導(dǎo)通方向，電容器被逐漸充電到峰值。經(jīng)過四分之一周期，即當(dāng)峰值電壓出現(xiàn)時，另一對開關(guān)2和3被接入。之后電流變得幾乎無瞬變現(xiàn)象。
圖3B示出了用于說明其斷路器1和4閉合的電開關(guān)裝置的簡化電路圖。電容器電壓電平Uc＝0。圖4A示意性地示出了根據(jù)如圖3B所示的、處于臨時閉合和斷開位置的本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例在電壓為零時對電容器供能時的電網(wǎng)的電壓電平，電容器電壓電平和電容器電流電平。斷路器1和4在電壓為0時被閉合并保持閉合。電容器電壓Uc與電網(wǎng)電壓U相等。電容器電流Ic為正。
圖3C示出了用于說明分別處于一個臨時閉合和斷開位置的電開關(guān)裝置的簡化電路圖，根據(jù)本發(fā)明的第一優(yōu)選實施例，該開關(guān)位置分別用在電壓為零時對電容器組進(jìn)行供能和進(jìn)行半波整流。電容器電壓電平Uc＞0，且斷路器1和4是閉合的。圖4B示意性地示出了根據(jù)如圖3C所示的、處于臨時閉合和斷開位置的本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例對電容器供能時的電網(wǎng)的電壓電平、電容器電壓電平和電容器電流電平。電容器電壓Uc與電網(wǎng)電壓U相等。電容器電流Ic為正。
圖3D示出了用于說明一個處于閉合位置的電開關(guān)裝置的簡化電路圖，根據(jù)本發(fā)明的第一優(yōu)選實施例，該開關(guān)位置被用在電壓為零時對電容器組進(jìn)行供能和進(jìn)行半波整流。電容器已被完全接入。斷路器2和3在斷路器1和2閉合后四分之一周期的時刻，即電網(wǎng)電壓達(dá)到峰值Upeak的時刻被閉合。圖4C示意性地示出了根據(jù)如圖3D所示的、處于閉合位置的本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例對電容器組供能時的電網(wǎng)的電壓電平、電容器電壓電平和電容器電流電平。電容器電壓Uc與電網(wǎng)電壓U相等。電容器電流Ic為負(fù)。
圖3E示出了用于說明分別處于臨時閉合和斷開位置的一種電開關(guān)裝置的簡化電路圖，根據(jù)本發(fā)明的第一優(yōu)選實施例，該開關(guān)位置分別用在電壓為零時對電容器組進(jìn)行供能和進(jìn)行半波整流。斷路器2和3在電流為零時被斷開。圖4D示意性地示出了根據(jù)如圖3E所示的、處于臨時閉合和斷開位置的本發(fā)明的一優(yōu)選實施例對電容器供能時的電網(wǎng)的電壓電平、電容器電壓電平和電容器電流電平。
圖3F示出了用于說明根據(jù)本發(fā)明的第一優(yōu)選實施例對電容器組進(jìn)行供能之后處于斷開位置的電開關(guān)裝置的簡化電路圖。電容器被完全斷開。在斷路器2和3被斷開后經(jīng)過四分之一周期斷路器1和4也被斷開。斷路器1和4在電壓為0時也被斷開。電容器電壓電平Uc與網(wǎng)絡(luò)峰值電壓Upeak相等。圖4E示意性地示出了根據(jù)如圖3F所示的、處于斷開位置的本發(fā)明的一優(yōu)選實施例對電容器組供能時的電網(wǎng)的電壓電平、電容器電壓電平和電容器電流電平。
于是，建立一條通過半導(dǎo)體器件8的臨時電流路徑的確定，取決于當(dāng)時電流在電流路徑中處于何種位置。在根據(jù)如圖3D的位置上，整個電流通過兩個分支5，6流經(jīng)開關(guān)裝置，而無電流流經(jīng)二極管。當(dāng)要進(jìn)行連接時，應(yīng)當(dāng)代之以電流盡可能快地被轉(zhuǎn)移而流經(jīng)二極管。在二極管發(fā)生正向偏置的稍前時刻直到二極管下一次發(fā)生反向偏置之間的交流周期部分，電流可以以一定的方向被切換而進(jìn)入二極管。這意味著，當(dāng)整個周期長度實際為20ms時，如圖3E所示接觸元件斷開可以發(fā)生在朝向正向偏置方向的過零時刻前2ms，直到下一次過零為止。當(dāng)處于根據(jù)這些條件斷開接觸元件2和3的交變電壓的相反半周內(nèi)時，而接觸元件1和4可被立即斷開，以建立臨時的電流路徑。因此，可在檢測出斷開該開關(guān)裝置的需求后立即建立這條臨時電流路徑。通過利用一個電控的驅(qū)動部件、一個對該部件進(jìn)行控制的電子單元和對電流的未來過零點(diǎn)的預(yù)測，該第一接觸元件的斷開可被控制到基本上在這樣的過零時刻發(fā)生，這意味著該斷開在過零前、后的約0.5ms內(nèi)發(fā)生。而這意味著將被換向而流經(jīng)二極管的電流較小，且所述的換向會因此而迅速發(fā)生，不需要因為跨過該接觸元件的電壓的增加而對裝置提出任何高要求。
當(dāng)通過斷開接觸元件2，3得到如圖3E所示的臨時閉合位置時，在各接觸元件的觸點(diǎn)之間的間隙會產(chǎn)生小的火花放電，而這將導(dǎo)致通常為12-15V的電壓，該電壓將驅(qū)使電流通過二極管8。
之后，當(dāng)跨過開關(guān)裝置的電壓改變方向時，沒有電流從其中經(jīng)過，但當(dāng)時被反向偏置的二極管8上將建立電壓，且此時其余兩個接觸元件1，4中的至少一個被斷開，使得該臨時電流路徑中斷，該中斷可能以一種無電弧的形式發(fā)生，因為在中斷時沒有電流流過觸點(diǎn)部位。從而，便得到了如圖3A中的完全斷開位置。在該中斷過程中，重要的是，該過程快到使得二極管8上的電壓不會再次改變方向來開始導(dǎo)通。因為斷開接觸元件的頻率可根據(jù)交變電流的位置來控制，當(dāng)需要斷開開關(guān)裝置時，根據(jù)圖3A，可在遠(yuǎn)小于一個周期的時間段內(nèi)使該開關(guān)裝置處在在閉合位置和完全斷開位置之間，對于50Hz或60Hz的交變電流頻率，這個時間段通常在15ms內(nèi)。
由于開關(guān)裝置處于閉合狀態(tài)時電流不流經(jīng)二極管8，因而只需根據(jù)工作電流來確定接觸元件1和4的尺寸，舉例來說，工作電流可以是1000A；然而，需要根據(jù)可能的短路電流來確定二極管的規(guī)格，在這種場合短路電流可能有25kA或更大。然而，二極管只需在極短時間內(nèi)經(jīng)受該電流，二極管的規(guī)格確定不考慮流過開關(guān)裝置的任何連續(xù)工作電流。而且，必須根據(jù)一個返回電壓來確定二極管的規(guī)格，該電壓在該兩個接觸元件被第一次分開后被短時間地施加到二極管的兩端。該電壓在電網(wǎng)電壓為12kV的情況下約為20kV。然而，如圖3A所示，處于斷開位置的開關(guān)裝置的接觸元件必須能承受一種高得多的所謂脈沖電壓，該電壓在這種情況下可以是75kV。
在另一優(yōu)選實施例中，該連接安排在Uc＞0即電容器仍處于被充電狀態(tài)時。開關(guān)裝置的連接通過上次將開關(guān)裝置斷開的那對開關(guān)來進(jìn)行。當(dāng)電容器電壓為正時，由開關(guān)1和4組成的開關(guān)對在電壓為0時被接入。當(dāng)電壓電平超過電容器的電壓電平時二極管導(dǎo)通，導(dǎo)致對電容器進(jìn)行充電而趨向峰值電壓電平。四分之一周期后，即在峰值電壓時刻，由開關(guān)2和3組成的另一對被接入。之后，電流變得幾乎無瞬變現(xiàn)象。
或者，在所描述的上例中，當(dāng)開關(guān)兩端的電壓具有正導(dǎo)數(shù)時，可以決定將開關(guān)1和4組成的對接入。由開關(guān)2和3組成的對在電容器電壓為峰值時接入。
本發(fā)明的一優(yōu)選實施例使用零電壓，但需要清楚是哪些開關(guān)在導(dǎo)通電流。不需要根據(jù)電容器上的電壓電平作進(jìn)一步的測量。
當(dāng)斷開電容器時，兩個開關(guān)在電流過零時斷開。這兩個開關(guān)將迫使下一周期的電流流向二極管。當(dāng)二極管阻斷電流時，另一對開關(guān)被斷開。
在開關(guān)發(fā)生偽點(diǎn)火和/或檢測到一個危險的高電流脈沖的情況下，給所有開關(guān)/接觸器發(fā)信號，以使它們接入，并且向后備開關(guān)發(fā)出信號。
在本發(fā)明的另一實施例中，使用了圖6所示的開關(guān)裝置。其中，使用了兩個斷路器10和40，而不是四個斷路器。
在本發(fā)明的另一實施例中，開關(guān)裝置還包含一些電流測量部件、一個適用于執(zhí)行某種電流預(yù)測算法的電子部件和一個電控的驅(qū)動部件(如電動機(jī))，以實現(xiàn)第一連觸件在流經(jīng)開關(guān)裝置的電流完全過零時斷開。
當(dāng)然，本發(fā)明不會以任何方式受限于上述的優(yōu)選實施例，然而，對業(yè)內(nèi)行家來說，顯然存在許多種可能的對本發(fā)明的修改，它們并不背離定義于權(quán)利要求中的本發(fā)明的基本思想。
例如，可以將各接觸元件用多個接觸元件的串聯(lián)來代替。也可以使用任何種類的斷路器，如真空斷路器的機(jī)械觸點(diǎn)、接觸器或其他負(fù)載斷路器。也可以將如上所示的二極管用其他與上述討論一致的、具有阻斷至少一個方向電流的能力的半導(dǎo)體器件代替。
絕對不必通過移動裝置內(nèi)包含的兩個可移動接觸元件來對本發(fā)明的開關(guān)裝置進(jìn)行閉合和斷開。甚至不必通過移動與多個接觸元件連接的一個可移動元件來實現(xiàn)對開關(guān)裝置的閉合和斷開。而各接觸元件可完全獨(dú)立地控制并由所謂的Thomson線圈構(gòu)成，這些線圈按照例如圖3A至3F中示出的相同的時序來觸發(fā)。
圖5A-5F分別示出了處于閉合、臨時閉合和斷開位置的本發(fā)明的第一優(yōu)選實施例的一種電開關(guān)裝置。
圖6示出了簡化的電路圖，該電路圖分別說明處于閉合、臨時閉合和斷開位置的電開關(guān)裝置，根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例，這些開關(guān)位置在電壓為零時對電容器組進(jìn)行供能和進(jìn)行半波整流時加以利用。斷路器10與二極管8并聯(lián)，然后，這兩者均與一個斷路器40串聯(lián)，以成為一種半波整流器。在頭四分之一周期內(nèi)，斷路器40是閉合的。該二極管應(yīng)連接成使得在電壓為零時電流立即開始流通。四分之一周期后，二極管被短接。
本發(fā)明也涉及設(shè)有本發(fā)明的開關(guān)裝置的用于工業(yè)供電的或配電和輸電網(wǎng)絡(luò)中使用的開關(guān)設(shè)備。本發(fā)明的方法同樣也非常適于由配置了合適的程序步驟的計算機(jī)程序來實現(xiàn)，且本發(fā)明也涉及這樣的程序以及記錄了這種程序的計算機(jī)可讀媒質(zhì)。前面提及的專利申請WO0137298通過引用而結(jié)合于本申請。
根據(jù)本發(fā)明，一種用于在對電容器組供能時控制開關(guān)的控制系統(tǒng)可以包括來自下列清單中的任何部件如一種計算機(jī)例如平板式PC機(jī)和一種計算機(jī)程序。
在本發(fā)明的另一方面，通過一數(shù)據(jù)網(wǎng)與開關(guān)裝置的通信也包括一種計算機(jī)數(shù)據(jù)信號。用于監(jiān)控和/或控制一個或多個開關(guān)裝置的計算機(jī)數(shù)據(jù)信號包含在載波中。該數(shù)據(jù)信號基于一種或多種格式，例如，在內(nèi)部采用XML文件格式，并包含用來為所述裝置識別發(fā)送部件和被保存事件、被保存警報、設(shè)置的過載保護(hù)等的部分。
從所述裝置獲得的數(shù)據(jù)由任何合適的統(tǒng)計、模擬或仿真方法來進(jìn)行分析。
一種包含控制單元的裝置的微處理器或處理器包括至少一個用于執(zhí)行基于本發(fā)明一個方面的方法的步驟的中央處理器CPU。且這是在一種或多種計算機(jī)程序的輔助下實現(xiàn)的，至少一部分這些程序被儲存在處理器能夠訪問的存儲器中。應(yīng)當(dāng)明白，這些計算機(jī)程序并不是運(yùn)行于一臺經(jīng)過特殊配置的計算機(jī)中，而是運(yùn)行于一個或多個通用的工業(yè)微處理器或計算機(jī)中。
所述計算機(jī)程序包含令計算機(jī)利用前述的等式、算法、數(shù)據(jù)和計算來執(zhí)行所述方法的計算機(jī)程序代碼或軟件代碼部分。程序的一部分可存儲在上述處理器中，但也可存儲在ROM、RAM、PROM、EPROM或EEPROM芯片或類似存儲器裝置中。計算機(jī)程序可以部分或全部以固件形式存儲到另外的計算機(jī)可讀媒質(zhì)中(如磁盤、CD-ROM或DVD盤，硬盤，磁光盤，磁光存儲器裝置)，或是存儲在易失存儲器之中、存儲在閃存中或儲存在數(shù)據(jù)服務(wù)器上。也可以用可擦除的存儲器媒質(zhì)，如可擦除硬盤、磁泡存儲器裝置、閃存裝置和可以在市場上購得的合適的可擦除媒質(zhì)如用于數(shù)碼照相機(jī)、攝像機(jī)的索尼記憶棒以及存儲卡等之類的器件。
所述的計算機(jī)程序也可以部分地配置成能幾乎同時在幾臺計算機(jī)或計算機(jī)系統(tǒng)上運(yùn)行的分布式應(yīng)用程序。
根據(jù)本發(fā)明，數(shù)據(jù)庫中還可包含在工業(yè)控制系統(tǒng)中用于控制某個進(jìn)程或設(shè)備的方法中所用的信息。
還可用一種數(shù)據(jù)通信信號來控制電網(wǎng)中的至少一個開關(guān)，以對電容器組供能。該數(shù)據(jù)通信信號包含用于控制電網(wǎng)中的某個進(jìn)程或開關(guān)的信息。
本發(fā)明適用于所有管理電容器組的工業(yè)領(lǐng)域和其他那些研究電容器組的領(lǐng)域。
所述的計算機(jī)程序也可以部分地配置成能幾乎同時在幾臺不同的計算機(jī)或計算機(jī)系統(tǒng)上運(yùn)行的分布式應(yīng)用程序。
權(quán)利要求
1.一種用于對電容性負(fù)載(7)供能的方法，該電容性負(fù)載用連接裝置(20)連接到交流電源(60)，所述連接裝置包含至少一個二極管(8)和若干能被閉合或斷開的連接元件，其特征在于當(dāng)所述二極管處于反向狀態(tài)時，所述二極管被連接在電源和電容性負(fù)載之間，而當(dāng)所述二極管進(jìn)入正向?qū)顟B(tài)后來自電源的電壓基本達(dá)到峰值時所述二極管被旁路。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在所述連接裝置中，第一連接元件(40)和第二連接元件(10)串聯(lián)連接在所述電源和所述電容性負(fù)載之間，且所述二極管與第二連接元件并聯(lián)，在所述二極管處于反向狀態(tài)的那部分電壓周期中第一連接元件閉合，而當(dāng)所述二極管已進(jìn)入正向?qū)顟B(tài)后當(dāng)來自電源的電壓達(dá)到峰值時第二連接元件閉合。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在所述連接裝置中，第一連接元件(1)和第二連接元件(2)在第一分支中串聯(lián)連接，而第三連接元件(3)和第四連接元件(4)在第二分支中串聯(lián)連接，第一分支和第二分支在電源和電容性負(fù)載之間并聯(lián)連接，且所述二極管的一端連接于第一連接元件和第二連接元件之間，其另一端連接于第三連接元件和第四連接元件之間，這些連接元件成對地閉合，其中第一對是第一連接元件和第四連接元件，第二對是第二連接元件和第三連接元件，將所述二極管置于反向狀態(tài)的那一對首先閉合，而當(dāng)所述二極管已進(jìn)入正向?qū)顟B(tài)后來自電源的電壓達(dá)到峰值時第二對基本閉合。
4.一種設(shè)有用于對電容性負(fù)載(7)供能的裝置的系統(tǒng)，該電容性負(fù)載用連接裝置(20)連接到交流電源(60)，所述連接裝置包含至少一個二極管(8)和若干可閉合和斷開的連接元件，其特征在于當(dāng)所述二極管處于反向狀態(tài)時，所述二極管被連接在電源和電容性負(fù)載之間，而當(dāng)所述二極管進(jìn)入正向?qū)顟B(tài)后來自電源的電壓基本達(dá)到峰值時所述二極管被旁路。
5.一種設(shè)有如權(quán)利要求1所述的對至少一個電容性負(fù)載(7)供能的裝置的系統(tǒng)，其特征在于所述連接裝置包含在電源和電容性負(fù)載之間串聯(lián)的第一連接元件(40)和第二連接元件(10)，其中，所述二極管與第二連接元件并聯(lián)，這些連接元件彼此獨(dú)立操作，使得在所述二極管處于反向狀態(tài)的那部分電壓周期第一連接元件閉合，而當(dāng)所述二極管進(jìn)入正向?qū)顟B(tài)后來自電源的電壓達(dá)到峰值時第二連接元件閉合。
6.一種設(shè)有如權(quán)利要求1所述的對至少一個電容性負(fù)載(7)供能的裝置的系統(tǒng)，其特征在于所述連接裝置包含第一連接元件(1)、第二連接元件(2)、第三連接元件(3)和第四連接元件(4)，其中，第一連接元件和第二連接元件在第一分支中串聯(lián)，而其中的第三連接元件和第四連接元件在第二分支中串聯(lián)連接，第一分支和第二分支在電源和電容性負(fù)載之間并聯(lián)，所述二極管的一端連接于第一連接元件和第二連接元件之間，其另一端連接于第三連接元件和第四連接元件之間，這些連接元件彼此獨(dú)立操作，使得連接元件成對地閉合，其中，第一對是第一連接元件和第四連接元件，第二對是第二連接元件和第三連接元件，將所述二極管置于反向狀態(tài)的那一對首先閉合，而當(dāng)所述二極管進(jìn)入正向?qū)顟B(tài)后來自電源的電壓基本達(dá)到峰值時第二對閉合。
7.一種設(shè)有如權(quán)利要求1至3中任一項所述的對至少一個電容性負(fù)載(7)供能的裝置的系統(tǒng)，其特征在于所述電容性負(fù)載是一種電容器。
8.一種設(shè)有如權(quán)利要求1至3中任一項所述的對至少一個電容性負(fù)載(7)供能的裝置的系統(tǒng)，其特征在于所述電容性負(fù)載包含電纜。
9.一種設(shè)有如權(quán)利要求1至5中任一項所述的對至少一個電容性負(fù)載(7)供能的裝置的系統(tǒng)，其特征在于所述連接元件是下列的任意一種機(jī)械開關(guān)；斷路器或切斷開關(guān)；真空斷路器；室內(nèi)或室外開關(guān)；接觸器；晶閘管；晶體管；以及其他半導(dǎo)體器件。
10.一種包含如權(quán)利要求4至9中任一項所述的至少一個對電容性負(fù)載供能的系統(tǒng)的電力系統(tǒng)。
11.一種包含如權(quán)利要求4至9中任一項所述的對電容性負(fù)載供能進(jìn)行控制的裝置的控制系統(tǒng)。
12.一種包含如權(quán)利要求4至9中任一項所述的對電容性負(fù)載供能進(jìn)行控制的裝置的控制系統(tǒng)中的方法中使用的信息的數(shù)據(jù)庫。
13.一種包含令計算機(jī)或處理器執(zhí)行如權(quán)利要求1至3中任一項所述的方法的任何步驟的指令的計算機(jī)程序。
14.一種記錄了如權(quán)利要求13所述的計算機(jī)程序的計算機(jī)可讀媒體。
15.一種用來在一控制系統(tǒng)中執(zhí)行如權(quán)利要求1至3中的任一項所述的方法的數(shù)據(jù)通信信號，該控制系統(tǒng)包含用以控制對電容性負(fù)載供能的裝置。
全文摘要
一種用于為對電容性負(fù)載供能提供相關(guān)裝置的方法。所述電容性負(fù)載用一種連接裝置連接到一種交流電源。該連接裝置包括至少一個二極管和能被閉合和斷開的連接元件。
文檔編號G05F1/10GK1856852SQ200480022505
公開日2006年11月1日 申請日期2004年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月4日
發(fā)明者H·弗蘭克 申請人:Abb技術(shù)有限公司