防止開關(guān)支路過電流的裝置、及相關(guān)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種防止電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的至少一個(gè)電子開關(guān)支路過電流的保護(hù)裝置，支路或每個(gè)支路包括在中間端子處串聯(lián)的兩個(gè)開關(guān)半支路，至少一個(gè)半支路包括至少一個(gè)開關(guān)構(gòu)件，每個(gè)開關(guān)構(gòu)件包括第一可控電子開關(guān)和與第一電子開關(guān)反向并聯(lián)的二極管，對(duì)于開關(guān)支路或每個(gè)開關(guān)支路，保護(hù)裝置包至少一個(gè)第二可控電子開關(guān)，每個(gè)第二可控電子開關(guān)連接至中間端子或者連接至與第一電子開關(guān)反向并聯(lián)的二極管的電極，每個(gè)第二可控電子開關(guān)能在控制器的作用下從導(dǎo)通狀態(tài)切換至截止?fàn)顟B(tài)，以防止二極管過電流；測(cè)量工具，測(cè)量與能在支路的二極管或每個(gè)二極管中流動(dòng)的電流相關(guān)的至少一個(gè)幅值控制工具，基于通過測(cè)量工具測(cè)量的幅值，控制第二可控電子開關(guān)或者每個(gè)第二可控電子開關(guān)。
【專利說明】防止開關(guān)支路過電流的裝置、及相關(guān)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的至少一個(gè)電子開關(guān)支路的防止過電流的裝置，該支路或者每個(gè)支路都包括串聯(lián)地連接在中間端子處的兩個(gè)開關(guān)半支路，至少一個(gè)半支路包括至少一個(gè)開關(guān)構(gòu)件(member)，該開關(guān)構(gòu)件或每個(gè)開關(guān)構(gòu)件都包括第一可控電子開關(guān)和反向并聯(lián)地連接至該第一電子開關(guān)的二極管。
[0002]本發(fā)明還涉及包括這種保護(hù)裝置的將第一電壓轉(zhuǎn)換為第二電壓的系統(tǒng)。
[0003]本發(fā)明還涉及這種保護(hù)裝置的控制方法。
[0004]本發(fā)明的領(lǐng)域是電功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。本發(fā)明尤其涉及包括至少一個(gè)電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的發(fā)電設(shè)備，尤其涉及用于通過光伏模塊發(fā)電的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0005]已知前述類型的保護(hù)裝置。這種保護(hù)裝置用于連接在提供直流電流光伏模塊和三相交流網(wǎng)絡(luò)之間的電壓逆變器中。電壓逆變器包括三個(gè)開關(guān)支路，每個(gè)支路都包括兩個(gè)電子開關(guān)和兩個(gè)二極管。每個(gè)二極管都與電子開關(guān)反向并聯(lián)地連接。保護(hù)裝置包括幾個(gè)電接觸器和/或幾個(gè)斷路器，每個(gè)接觸器和/或斷路器都串聯(lián)地連接在逆變器的相輸出和電網(wǎng)絡(luò)之間。
[0006]在額定值操作中，逆變器在光伏模塊側(cè)的輸入電壓的值大于逆變器在網(wǎng)絡(luò)側(cè)的輸出電壓的值。在這種情況下，電流經(jīng)由逆變器從光伏模塊流向網(wǎng)絡(luò)。
[0007]當(dāng)在光伏模塊側(cè)發(fā)生諸如電短路的故障時(shí)，或者當(dāng)逆變器的輸入處的電功率突然降低時(shí)，逆變器的輸入突然降低并且降至低于網(wǎng)絡(luò)的峰值電壓。在這種情況下，電流從網(wǎng)絡(luò)經(jīng)由逆變器流向光伏模塊。如果在逆變器的每個(gè)二極管中流動(dòng)的電流強(qiáng)度超過其額定工作強(qiáng)度，則二極管會(huì)損壞。然而，如果在通常小于逆變器的特征時(shí)間常數(shù)的非常短的時(shí)間段內(nèi)發(fā)生逆變器的輸入電壓降低，則逆變器太慢以至于不能斷開電路，從而不能防止二極管損壞。
[0008]為了避免這種現(xiàn)象，已知的第一解決方案包括將阻抗串聯(lián)地連接在逆變器的每相輸出和電網(wǎng)絡(luò)之間。對(duì)該阻抗值進(jìn)行選擇以限制推測(cè)的網(wǎng)絡(luò)的短路電流。然而，該第一解決方案導(dǎo)致逆變器的相輸出處的在線壓降，從而還需要超出逆變器的視在功率的大小(overdimension)的功率。因此,該解決方案導(dǎo)致轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的總輸出的劣化和額外的生產(chǎn)成本。
[0009]已知的第二解決方案將二極管串聯(lián)在光伏模塊的輸出和逆變器的輸入之間。盡管該解決方案滿足保護(hù)二極管需要的響應(yīng)時(shí)間，然而，該解決方案在其生成的輸出的損耗方面不符合要求。實(shí)際上，在逆變器的輸入端處存在二極管會(huì)導(dǎo)致輸入電壓降落，因此，轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的總輸出劣化。
[0010]已知的第三解決方案包括在保護(hù)裝置內(nèi)使用熔絲。然后，每個(gè)熔絲都串聯(lián)地連接在逆變器的相輸出和電網(wǎng)絡(luò)之間。至于第二解決方案，第三解決方案在輸出方面也不符合要求，為了準(zhǔn)確地起作用，熔絲必須達(dá)到相當(dāng)高的溫度。此外，熔絲的使用會(huì)導(dǎo)致操作成本大幅增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提出用于保護(hù)至少一個(gè)電子開關(guān)支路的裝置，以能夠防止支路的每個(gè)二極管過電流，同時(shí)具有改進(jìn)的激活速度并且基本保持支路的輸出。
[0012]為此，本發(fā)明涉及前述類型的保護(hù)裝置，其中，對(duì)于所述開關(guān)支路或者每個(gè)開關(guān)支路，所述裝置包括:
[0013]至少一個(gè)第二電子開關(guān)，所述第二電子開關(guān)或每個(gè)第二電子開關(guān)連接至所述中間端子或者連接至與第一電子開關(guān)反向并聯(lián)地連接的所述二極管的電極，所述第二電子開關(guān)或者每個(gè)第二電子開關(guān)能夠在控制器的作用下，而從導(dǎo)通狀態(tài)切換至截止?fàn)顟B(tài)，以防止所述二極管過電流，
[0014]測(cè)量工具，用于測(cè)量與能夠在所述支路的所述二極管或每個(gè)二極管中流動(dòng)的電流相關(guān)的至少一個(gè)幅值(magnitude),以及
[0015]控制工具，用于基于通過所述測(cè)量工具所測(cè)量的幅值，而控制所述第二可控電子開關(guān)或者每個(gè)第二可控電子開關(guān)。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的其他有利方面，保護(hù)裝置包括單獨(dú)地或者根據(jù)所有技術(shù)上的可能組合而考慮的以下特征中的一個(gè)或多個(gè):
[0017]所述第二可控電子開關(guān)或者每個(gè)第二可控電子開關(guān)與相應(yīng)的二極管串聯(lián)連接，并且與相應(yīng)的第一電子開關(guān)反向并聯(lián)地連接；
[0018]對(duì)于所述開關(guān)支路或每個(gè)開關(guān)支路，所述第二可控電子開關(guān)一方面連接至所述開關(guān)支路的中間端子，所述第二電子開關(guān)另一方面能夠連接至所述電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的輸出端子。
[0019]所述第二開關(guān)或者每個(gè)第二開關(guān)包括諸如晶體管的半導(dǎo)體電子開關(guān)元件和與所述半導(dǎo)體開關(guān)元件并聯(lián)地連接的非線性電元件。
[0020]所述第二電子開關(guān)或者每個(gè)第二電子開關(guān)包括非線性電元件和均與所述非線性電元件并聯(lián)地連接的兩個(gè)臂，每個(gè)臂都包括諸如晶體管的半導(dǎo)體電子開關(guān)元件和與所述半導(dǎo)體開關(guān)元件串聯(lián)地連接的二極管。
[0021]所述第二電子開關(guān)或者每個(gè)第二電子開關(guān)包括兩個(gè)臂，第一臂包括通過它們相應(yīng)的陰極串聯(lián)地連接在第一連接點(diǎn)處的兩個(gè)二極管，第二臂包括通過它們相應(yīng)的陽極串聯(lián)地連接在第二連接點(diǎn)處的兩個(gè)二極管，并且所述第二電子開關(guān)或者每個(gè)第二電子開關(guān)進(jìn)一步包括連接在所述第一連接點(diǎn)和所述第二連接點(diǎn)之間的非線性電元件、與非線性電子元件并聯(lián)連接的機(jī)械接觸器、和諸如晶體管的半導(dǎo)體電子開關(guān)元件，所述半導(dǎo)體電子開關(guān)元件與所述非線性電元件并聯(lián)地連接。
[0022]所述第二電子開關(guān)或者每個(gè)第二電子開關(guān)包括兩個(gè)臂，第一臂包括通過它們相應(yīng)的陰極串聯(lián)地連接在第一連接點(diǎn)處的兩個(gè)二極管，第二臂包括通過它們相應(yīng)的陽極串聯(lián)地連接在第二連接點(diǎn)處的兩個(gè)二極管，并且所述第二電子開關(guān)或者每個(gè)第二電子開關(guān)進(jìn)一步包括:連接在所述第一連接點(diǎn)和所述第二連接點(diǎn)之間的非線性電元件和諸如晶體管的半導(dǎo)體電子開關(guān)元件，半導(dǎo)體電子開關(guān)元件與所述非線性電元件并聯(lián)地連接。
[0023]本發(fā)明還涉及一種用于將第一電壓轉(zhuǎn)換為第二電壓的系統(tǒng)，包括:
[0024]轉(zhuǎn)換器，用于將第一電壓轉(zhuǎn)換為第二電壓，所述轉(zhuǎn)換器包括至少兩個(gè)輸入端子、至少兩個(gè)輸出端子、和連接在所述兩個(gè)輸入端子之間的至少一個(gè)電子開關(guān)支路，所述支路或者每個(gè)支路包括在中間端子處串聯(lián)地連接的兩個(gè)開關(guān)半支路，至少一個(gè)半支路包括至少一個(gè)開關(guān)構(gòu)件，所述開關(guān)構(gòu)件或每個(gè)開關(guān)構(gòu)件包括第一可控電子開關(guān)和與所述第一可控電子開關(guān)反向并聯(lián)地連接的二極管，
[0025]控制裝置，用于控制所述支路或每個(gè)支路的所述第一電子開關(guān)或者每個(gè)第一電子開關(guān)，以及
[0026]保護(hù)裝置，用于防止所述支路或每個(gè)支路的過電流，其中，所述保護(hù)裝置是以上所限定的保護(hù)裝置。
[0027]本發(fā)明還涉及一種用于控制保護(hù)裝置的方法，所述保護(hù)裝置能夠防止電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的至少一個(gè)電子開關(guān)支路的過電流，所述支路或每個(gè)支路包括在中間端子處串聯(lián)地連接的兩個(gè)開關(guān)半支路，至少一個(gè)半支路包括至少一個(gè)開關(guān)構(gòu)件，所述開關(guān)構(gòu)件或每個(gè)開關(guān)構(gòu)件包括第一可控電子開關(guān)和與所述第一電子開關(guān)反向并聯(lián)地連接的二極管，對(duì)于所述開關(guān)支路或者每個(gè)開關(guān)支路，所述保護(hù)裝置包括連接至中間端子或者連接至與第一電子開關(guān)反向并聯(lián)地連接的所述二極管的電極的至少一個(gè)第二電子開關(guān)，所述第二電子開關(guān)或者每個(gè)第二電子開關(guān)能夠在命令的作用下，而從導(dǎo)通狀態(tài)切換為截止?fàn)顟B(tài)，以防止所述二極管過電流，
[0028]其中，對(duì)于所述第二電子開關(guān)或者每個(gè)第二電子開關(guān)，所述方法包括以下步驟:
[0029]對(duì)于能夠通過所述第二開關(guān)進(jìn)行保護(hù)的所述二極管或每個(gè)二極管，測(cè)量與在所述二極管中流動(dòng)的電流相關(guān)的至少一個(gè)幅值，
[0030]基于通過所述測(cè)量工具(means)所測(cè)量的幅值，控制所述第二電子開關(guān)或者每個(gè)第二電子開關(guān)。
[0031]根據(jù)本發(fā)明的其他有利特征，所述方法包括單獨(dú)地或者根據(jù)所有技術(shù)上可能的組合而考慮的以下特征中的一個(gè)或多個(gè):
[0032]用于控制所述第二電子開關(guān)或每個(gè)電子開關(guān)的步驟包括:
[0033]將所述接收的測(cè)量值或者每個(gè)接收的測(cè)量值與預(yù)定基準(zhǔn)幅值或者另一接收的測(cè)量值進(jìn)行比較，以及
[0034]基于比較結(jié)果，發(fā)出斷開或閉合控制信號(hào)，以使所述第二電子開關(guān)或者第二電子開關(guān)之一斷開或閉合。
[0035]在所述測(cè)量步驟期間，所述測(cè)量值是在所述支路或每個(gè)支路的所述二極管或每個(gè)二極管中流動(dòng)的電流強(qiáng)度的直接測(cè)量值，比較步驟包括:在能夠通過所述第二開關(guān)而保護(hù)的至少一個(gè)二極管中流動(dòng)的電流的測(cè)量強(qiáng)度的值和基準(zhǔn)強(qiáng)度的值之間進(jìn)行比較，并且在發(fā)出控制信號(hào)的步驟期間，當(dāng)所述至少一個(gè)二極管中流動(dòng)的電流的測(cè)量強(qiáng)度和基準(zhǔn)強(qiáng)度之間的偏差(deviation)大于預(yù)定偏差(gap)時(shí)，所述控制信號(hào)是斷開控制信號(hào)。
[0036]在所述測(cè)量步驟期間，通過包括所述二極管中流動(dòng)的電流的主電流的強(qiáng)度的測(cè)量值，所述測(cè)量值是在所述支路或每個(gè)支路的所述二極管或每個(gè)二極管中流動(dòng)的電流強(qiáng)度的測(cè)量值，并且所述比較步驟包括:在測(cè)量的主電流的強(qiáng)度值和零值之間進(jìn)行比較。
[0037]在所述測(cè)量步驟期間，所述測(cè)量值是在所述支路或每個(gè)支路的所述二極管或每個(gè)二極管中流動(dòng)的電流強(qiáng)度的測(cè)量值和在所述支路或每個(gè)支路的所述二極管或每個(gè)二極管中流動(dòng)的電流強(qiáng)度的導(dǎo)數(shù)，所述比較步驟包括:在能夠通過所述第二開關(guān)而保護(hù)的至少一個(gè)二極管中流動(dòng)的電流強(qiáng)度的值的符號(hào)和在該二極管中流動(dòng)的電流強(qiáng)度的導(dǎo)數(shù)的值的符號(hào)之間進(jìn)行比較，并且在發(fā)出控制信號(hào)的步驟期間，當(dāng)在所述至少一個(gè)二極管中流動(dòng)的電流強(qiáng)度的值和該強(qiáng)度的導(dǎo)數(shù)的值具有相同符號(hào)時(shí)，所述控制信號(hào)為斷開控制信號(hào)。
[0038]將所述斷開控制信號(hào)發(fā)送至所述第二電子開關(guān)或者每個(gè)第二電子開關(guān)，并且能夠控制所述轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的所有的第二電子開關(guān)同時(shí)斷開。
[0039]當(dāng)所述第二電子開關(guān)或所述第二電子開關(guān)之一的所述控制信號(hào)是斷開控制信號(hào)時(shí)，所述控制步驟進(jìn)一步包括發(fā)出所述第一電子開關(guān)或者所述第一電子開關(guān)之一的強(qiáng)迫性斷開控制信號(hào)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0040]在閱讀僅作為非限定性示例而提供的并且結(jié)合附圖而進(jìn)行的以下描述時(shí)，本發(fā)明的這些特征和優(yōu)點(diǎn)將更明顯，其中:
[0041]圖1是在提供第一電壓的電源和在其端子之間具有第二電壓的負(fù)載之間而連接的根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的示意圖；
[0042]圖2是根據(jù)第一實(shí)施例，包括含有三個(gè)開關(guān)支路的三相逆變器和根據(jù)本發(fā)明的保護(hù)裝置的圖1的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的電路圖，該裝置保護(hù)每個(gè)開關(guān)支路并且包括6個(gè)電子開關(guān)；
[0043]圖3是圖2的保護(hù)裝置的一個(gè)電子開關(guān)的一個(gè)可選實(shí)施例的電路圖；
[0044]圖4是根據(jù)本發(fā)明示出用于控制保護(hù)裝置的方法的流程圖；
[0045]圖5是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例，與圖2的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)類似的示圖，轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括含有三相開關(guān)支路的三相逆變器和根據(jù)本發(fā)明的保護(hù)裝置，該裝置保護(hù)每個(gè)開關(guān)支路并包括三個(gè)電子開關(guān)、用于檢測(cè)過電流的三個(gè)電流傳感器和三個(gè)模塊；
[0046]圖6是根據(jù)圖5的保護(hù)裝置中的一個(gè)電子開關(guān)的一個(gè)可選實(shí)施例的電路圖；
[0047]圖7是示出圖4的控制方法的一個(gè)步驟的流程圖；以及
[0048]圖8是根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例，與圖2的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)類似的示圖。
【具體實(shí)施方式】
[0049]圖1示出了用于將第一電壓轉(zhuǎn)換為第二電壓的系統(tǒng)10。轉(zhuǎn)換系統(tǒng)10—方面連接至提供第一電壓的電源12，并且另一方面連接至負(fù)載14，負(fù)載14在其端子之間消耗(debit)
第二電壓。
[0050]轉(zhuǎn)換系統(tǒng)10包括用于將第一電壓轉(zhuǎn)換為第二電壓的轉(zhuǎn)換器16。該轉(zhuǎn)換器16連接在電源12和負(fù)載14之間。
[0051]轉(zhuǎn)換系統(tǒng)10還包括用于控制轉(zhuǎn)換器16的裝置18、用于測(cè)量與轉(zhuǎn)換器16內(nèi)流動(dòng)的至少一個(gè)電流相關(guān)的幅值的裝置20、以及用于防止轉(zhuǎn)換器16過電流的裝置21。
[0052]例如，電源12是直流電源。在圖2的示例性實(shí)施例中，直流電源12由連接至正向DC電壓總線24A和負(fù)向DC電壓總線24B的光伏模塊的設(shè)備22而形成。例如，該電源的額定電壓介于600VCC和SOVcc之間。例如，可選地，直流電源12由諸如電池的電存儲(chǔ)裝置而形成。
[0053]例如，負(fù)載14是多相電網(wǎng)。在圖2的示例性實(shí)施例中，電網(wǎng)絡(luò)14是中性相電壓等于240V或者相間電壓等于380Vac的3相交流網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)該示例性實(shí)施例，轉(zhuǎn)換器16是電壓逆變器，能夠?qū)⒅绷鬏斎腚妷恨D(zhuǎn)換為三相交流輸出電壓，并且轉(zhuǎn)換系統(tǒng)10是用于將直流輸入電壓轉(zhuǎn)換為三相交流輸出電壓的系統(tǒng)。
[0054]轉(zhuǎn)換器16包括至少兩個(gè)輸入端子26A、26B和至少兩個(gè)輸出端子28U、28V、28W。在圖2的示例性實(shí)施例中，電壓逆變器16包括正輸入端子26A，、負(fù)輸入端子26B、和三個(gè)輸出端子28U、28V、28W。每個(gè)輸出端子28U、28V、28W都對(duì)應(yīng)于由逆變器16提供的三相交流輸出電壓的相應(yīng)相U、V、W，開關(guān)支路30連接在兩個(gè)輸入端子26A、26B之間。
[0055]對(duì)于與各相U、V、W對(duì)應(yīng)的每個(gè)輸出端子28U、28V、28W，電壓逆變器16包括在兩個(gè)輸出端子26A、26B之間連接的開關(guān)支路30。
[0056]每個(gè)開關(guān)支路30都包括在相應(yīng)的中間端子34U、34V、34W處而串聯(lián)地連接的兩個(gè)開關(guān)半支路32A、32B。因此，電壓轉(zhuǎn)換器16包括三個(gè)中間輸出端子34U、34V、34W。每個(gè)中間輸出端子34U、34V、34W都對(duì)應(yīng)于可以通過轉(zhuǎn)換器16而傳送的三相交流輸出電壓的相應(yīng)相。在圖2的示例性實(shí)施例中，每個(gè)中間輸出端子34U、34V、34W都經(jīng)由有線連接件35U、35V、35W而連接至相應(yīng)的輸出端子28U、28V、28W。
[0057]每個(gè)第一半支路32A都連接在正向輸入端子26A和相應(yīng)的中間輸出端子34U、34V、34W之間。每個(gè)第二半支路32B都連接在負(fù)向輸入端子26B和相應(yīng)的中間輸出端子34U、34V、34W 之間。
[0058]每個(gè)半支路32A、32B都包括開關(guān)構(gòu)件36。在未示出的一個(gè)可選實(shí)施例中，每個(gè)半支路32A、32B都包括NI個(gè)開關(guān)構(gòu)件36，NI為大于或者等于2的整數(shù)。例如，該可選實(shí)施例對(duì)應(yīng)于“降壓”轉(zhuǎn)換器16。
[0059]此外，可選地，對(duì)于每個(gè)開關(guān)支路30，僅一個(gè)半支路32A、32B包括N2個(gè)開關(guān)構(gòu)件，N2為大于或等于I的整數(shù)。例如，該可選實(shí)施例對(duì)應(yīng)于具有多級(jí)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換器16。
[0060]如本身已知的，每個(gè)開關(guān)構(gòu)件36都具有雙向電流和單相電壓。每個(gè)開關(guān)構(gòu)件36都包括反向并聯(lián)地連接的第一可控電子開關(guān)37和二極管38，從而確保雙向電流流通路徑。
[0061]例如，每個(gè)第一開關(guān)37都由絕緣柵雙極晶體管(IGBT)而形成。例如，所有的IGBT晶體管37都是完全相同的。每個(gè)IGBT37的柵極都連接至控制裝置18，以接收相應(yīng)的控制信號(hào)。
[0062]可選地，IGBT37被包括控制電極和兩個(gè)導(dǎo)電電極的任何半導(dǎo)體電子元件而代替，諸如，雙極晶體管、場(chǎng)效應(yīng)晶體管、晶閘管、柵極可關(guān)斷晶閘管、IGCT (絕緣柵換流晶閘管)、或者M(jìn)CT (M0S控制晶閘管)。
[0063]控制裝置18連接至如先前所述的第一電子開關(guān)37中的每一個(gè)，并且能夠?qū)⒖刂菩盘?hào)發(fā)送給該第一開關(guān)37。
[0064]測(cè)量工具20被布置在保護(hù)裝置21內(nèi)。在圖2的示例性實(shí)施例中，測(cè)量工具20包括測(cè)量構(gòu)件44。有利地，測(cè)量構(gòu)件44在正DC電壓總線24A上布置在設(shè)備22和正輸入端子26A之間。
[0065]可選地，在圖2的左下部以虛線所示的測(cè)量構(gòu)件44在負(fù)DC電壓總線24B上布置在設(shè)備22和負(fù)輸入端子26B之間。
[0066]此外，可選地，測(cè)量工具20包括在圖2的右邊以虛線所示的三個(gè)測(cè)量構(gòu)件44。每個(gè)測(cè)量構(gòu)件44在相應(yīng)的導(dǎo)線連線(wired link) 35U、35V、35W上都布置在相應(yīng)的中間輸出端子34U、34V、34W和相關(guān)聯(lián)的輸出端子28U、28V、28W之間。根據(jù)該可選實(shí)施例，如下文所概述的，每個(gè)測(cè)量構(gòu)件44都能夠測(cè)量在導(dǎo)線連線35U、35V、35W上流動(dòng)的電流的強(qiáng)度。
[0067]在以上所述的三個(gè)示例性實(shí)施例中，優(yōu)選地，測(cè)量構(gòu)件44是默認(rèn)地集成在電壓逆變器16中的電流傳感器?？蛇x地，測(cè)量構(gòu)件44是附加電流傳感器，例如，“分流(shunt)”型傳感器或者霍爾傳感器或者羅格夫斯基(Rogowski)傳感器，這些傳感器是已知的。
[0068]此外，可選地，測(cè)量工具20包括在圖2的中心處以虛線所示的6個(gè)測(cè)量構(gòu)件44。每個(gè)測(cè)量構(gòu)件44在開關(guān)半支路32A、32B處都被布置在相應(yīng)二極管38的反向并聯(lián)連接件上。根據(jù)該可選實(shí)施例，如以下所概述的，每個(gè)測(cè)量構(gòu)件44都能夠測(cè)量在相關(guān)聯(lián)的二極管38中流動(dòng)的電流強(qiáng)度。根據(jù)該可選實(shí)施例，例如，該測(cè)量構(gòu)件44是前述類型的附加電流傳感器或者集成在相關(guān)聯(lián)的半支路32A、32B的IGBT37中的電流傳感器。
[0069]在圖2的示例性實(shí)施例中，測(cè)量構(gòu)件44能夠測(cè)量在正DC電壓總線24A中流動(dòng)的電流強(qiáng)度，并且提供該測(cè)量值的視頻信號(hào)1_+。
[0070]對(duì)于每個(gè)開關(guān)支路30，測(cè)量工具20能夠測(cè)量關(guān)于能夠在支路30的每個(gè)二極管38中流動(dòng)的電流的至少一個(gè)幅值，并且將該測(cè)量值發(fā)送給控制裝置18。在圖2的示例性實(shí)施例中，被測(cè)量的幅值是在正DC電壓總線24A中流動(dòng)的電流強(qiáng)度。在給定時(shí)刻測(cè)量的在正總線24A中流動(dòng)的電流強(qiáng)度與能夠在逆變器16的每個(gè)二極管38中流動(dòng)的電流相關(guān)。實(shí)際上，在給定時(shí)刻在正總線24A中流動(dòng)的電流由此時(shí)在三個(gè)開關(guān)支路30中流動(dòng)的電流之和而形成。因此，如果在給定時(shí)刻二極管38導(dǎo)通，則在該給定時(shí)刻，在正總線24A中流動(dòng)的電流可具有在開關(guān)支路30的一個(gè)二極管38內(nèi)流動(dòng)的電流作為分量。因此，測(cè)量工具20能夠間接測(cè)量在每個(gè)支路30的每個(gè)二極管38中流動(dòng)的電流。
[0071]除了測(cè)量工具20之外，保護(hù)裝置21還包括與第一開關(guān)37 —樣多的第二電子開關(guān)46。更具體地，保護(hù)裝置21包括用于每個(gè)開關(guān)支路30的兩個(gè)第二電子開關(guān)46，每個(gè)第二電子開關(guān)46都與相應(yīng)的開關(guān)半支路32A、32B的二極管38串聯(lián)地連接。
[0072]在未示出的一個(gè)可選實(shí)施例中，保護(hù)裝置21包括三個(gè)第二電子開關(guān)46。更具體地，根據(jù)該可選實(shí)施例，對(duì)于每個(gè)開關(guān)支路30，保護(hù)裝置21都包括第二電子開關(guān)46。例如，每個(gè)第二電子開關(guān)46與一個(gè)第一開關(guān)半支路32A的二極管38串聯(lián)地連接，并且與第一電子開關(guān)37并聯(lián)地連接，該第一電子開關(guān)37與二極管38相關(guān)聯(lián)?？蛇x地，第二電子開關(guān)46中的每個(gè)都與一個(gè)第二開關(guān)半支路32B的第一電子開關(guān)37并聯(lián)地連接。
[0073]保護(hù)裝置21還包括用于控制每個(gè)第二電子開關(guān)46的工具48。
[0074]在圖2的示例性實(shí)施例中，每個(gè)第二電子開關(guān)46都包括單元49。單元49包括IGBT50、與IGBT50并聯(lián)地連接的變阻器52，第一連接端子53A連接至IGBT50的發(fā)射極，并且第二連接端子53B連接至IGBT50的集電極。
[0075]每個(gè)單元49都布置在開關(guān)半支路32A、32B中，使得其第一連接端子53A連接至相關(guān)聯(lián)的二極管38的陽極，或者其第二連接端子53B連接至相關(guān)聯(lián)的二極管38的陰極。在圖2的示例性實(shí)施例中，三個(gè)單元49被布置在第一半支路32A中，使得它們的第一連接端子53A連接至相關(guān)聯(lián)的二極管38的陽極，并且三個(gè)單元49被布置在第二半支路32B中，使得它們的第二連接端子53B連接至相關(guān)聯(lián)的二極管38的陰極。
[0076]可選地，IGBT50被包括控制電極和兩個(gè)導(dǎo)電電極的任何半導(dǎo)體電子元件而代替，例如，雙極晶體管、場(chǎng)效應(yīng)晶體管、晶閘管、柵極可關(guān)斷晶閘管、IGCT (絕緣柵換流晶閘管)、或者M(jìn)CT (M0S控制晶閘管)。[0077]可選地或另外地，變阻器52被諸如trisil 二極管、transil 二極管、低電流管徑熔絲(low current caliber fuse)、非線性金屬電阻、具有正溫度系數(shù)的電阻、或者通過這些元件的組合所形成的元件的任何非線性電元件而代替。此外，可選地，變阻器52被由前述類型的非線性電元件和與該元件并聯(lián)地連接的開關(guān)輔助電容器所形成的單元而代替。
[0078]根據(jù)圖3中所示的一個(gè)可選實(shí)施例，每個(gè)單元49都被如在文獻(xiàn)US4，700, 256A中所述的混合輔助關(guān)斷開關(guān)54而代替。這種混合輔助關(guān)斷開關(guān)可能減小傳導(dǎo)損失，從而改善逆變器16的輸出。
[0079]如本身已知的，混合輔助關(guān)斷開關(guān)54包括兩個(gè)臂56A、56B、IGBT58、變阻器60和機(jī)械式接觸器62。
[0080]兩個(gè)臂56A、56B在兩個(gè)連接端子63A、63B處彼此連接。開關(guān)54的第一連接端子63A類似于單元49的第一連接端子53A。開關(guān)54的第二連接端子63B類似于單元49的第二連接端子53B。
[0081]第一臂56A包括通過相應(yīng)的陰極串聯(lián)地連接在第一連接點(diǎn)66處的兩個(gè)第一二極管64。第二臂56B包括通過它們相應(yīng)的陽極串聯(lián)地連接在第二連接點(diǎn)70處的兩個(gè)第二二極管68。
[0082]分別地，IGBT58的集電極、發(fā)射極分別連接至第一連接點(diǎn)66、第二連接點(diǎn)70。變阻器60與IGBT58并聯(lián)連接。機(jī)械式接觸器62與IGBT48和變阻器60并聯(lián)連接。
[0083]可選地，IGBT58被包括控制二極管和兩個(gè)導(dǎo)電電極的任何半導(dǎo)體電子元件而代替，例如，雙極晶體管、場(chǎng)效應(yīng)晶體管、晶閘管、柵極可關(guān)斷晶閘管、IGCT (絕緣柵換流晶閘管)、或者M(jìn)CT (M0S控制晶閘管)。
[0084]可選地或者另外地，變阻器60被諸如trisil 二極管、transil 二極管、低電流管徑熔絲、非線性金屬電阻、具有正溫度系數(shù)的電阻、或者通過這些元件的組合所形成的元件的任何非線性電元件而代替。此外，可選地，變阻器60被由前述類型的非線性電元件和與該元件并聯(lián)地連接的開關(guān)輔助電容器所形成的單元而代替。
[0085]在控制工具48的作用下，每個(gè)第二電子開關(guān)46都能夠從閉合狀態(tài)切換至斷開狀態(tài)。
[0086]如圖2所示，控制工具48有利地被布置在控制裝置18的內(nèi)部并且連接至測(cè)量工具20。控制工具48進(jìn)一步連接至每個(gè)第二電子開關(guān)46，并且能夠?qū)⒖刂菩盘?hào)發(fā)送給該第二電子開關(guān)46。更具體地，每個(gè)第二電子開關(guān)46的控制電極都連接至控制工具48，以接收相應(yīng)的控制信號(hào)。
[0087]控制工具48包括例如由與存儲(chǔ)器76相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)處理器74所形成的信息處理單元。控制工具48進(jìn)一步包括連接至處理器74的至少一個(gè)控制構(gòu)件。在圖2的示例性實(shí)施例中，控制工具48包括能夠?qū)⒖刂菩盘?hào)發(fā)送給6個(gè)第二電子開關(guān)46的單個(gè)控制構(gòu)件78。在該示例性實(shí)施例中，控制信號(hào)能夠控制6個(gè)電子開關(guān)46同時(shí)斷開或閉合。
[0088]例如，控制構(gòu)件78是默認(rèn)地集成在電壓逆變器16的控制裝置18內(nèi)的控制卡?？蛇x地，控制構(gòu)件78是專門用于控制第二電子開關(guān)46的附加控制卡。
[0089]此外，可選地，控制工具48包括6個(gè)控制構(gòu)件，每個(gè)控制構(gòu)件都能夠?qū)⒖刂菩盘?hào)發(fā)送給第二電子開關(guān)46之一并且由特定控制卡組成。每個(gè)控制信號(hào)都能夠控制相關(guān)聯(lián)的第二電子開關(guān)46的斷開或者閉合。該可選實(shí)施例可能改進(jìn)控制工具48的可配置性。[0090]處理器74能夠?qū)⑿盘?hào)Imes+的值與基準(zhǔn)值進(jìn)行比較并將控制命令發(fā)送給控制構(gòu)件78。在圖2的示例性實(shí)施例中，處理器74能夠?qū)⑿盘?hào)Imes+的值與零值相比較，并且如果信號(hào)1_+為負(fù)值，則將斷開控制命令發(fā)送給控制構(gòu)件78。
[0091]存儲(chǔ)器76能夠存儲(chǔ)基準(zhǔn)值。在圖2的示例性實(shí)施例中，存儲(chǔ)器76能夠存儲(chǔ)零值。
[0092]在圖2的示例性實(shí)施例中，在這種情況下，基于通過測(cè)量工具20而測(cè)量的正DC電壓總線24A中流動(dòng)的電流強(qiáng)度的幅值，控制工具48能夠控制每個(gè)第二電子開關(guān)46的通路，以從閉合狀態(tài)改變?yōu)閿嚅_狀態(tài)。
[0093]保護(hù)裝置21能夠防止每個(gè)開關(guān)支路30過電流。更具體地，在圖2的示例性實(shí)施例中，每個(gè)第二電子開關(guān)46都能夠通過從閉合狀態(tài)至斷開狀態(tài)而防止二極管38過電流。
[0094]現(xiàn)在將解釋根據(jù)本發(fā)明的保護(hù)裝置21的運(yùn)行。
[0095]在正常操作中，逆變器16的輸入電壓值大于逆變器16的輸出電壓值。然后,光伏模塊的設(shè)備22經(jīng)由逆變器16為電網(wǎng)絡(luò)14供電。第一電子開關(guān)37的運(yùn)行本身是已知的，下文中沒有更詳細(xì)地對(duì)其進(jìn)行描述。
[0096]假設(shè)在第一給定時(shí)刻，在設(shè)備22現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生故障，諸如電短路類型的故障。逆變器16的輸入電壓值突然下降并且降低到低于網(wǎng)絡(luò)14的峰值電壓。從該第一時(shí)刻開始，故障電流在屬于兩個(gè)不同的開關(guān)支路30的至少兩個(gè)二極管38中流動(dòng)，第一二極管38屬于開關(guān)支路30的第一半支路32A，而第二二極管38屬于另一開關(guān)支路30的第二半支路32B。此夕卜，由于存在電故障，在兩個(gè)二極管38中流動(dòng)的故障電流強(qiáng)度的絕對(duì)值隨著時(shí)間的推移而增大。由于絕對(duì)值逐漸增大的電流強(qiáng)度在兩個(gè)二極管38中的流動(dòng)，截止第二時(shí)刻(as of asecond moment),在正總線24A中流動(dòng)的電流強(qiáng)度具有負(fù)值。
[0097]圖4示出了通過保護(hù)裝置21所實(shí)現(xiàn)的控制保護(hù)裝置21的方法的步驟。
[0098]在初始步驟84期間，構(gòu)件44測(cè)量在正DC電壓總線24A中流動(dòng)的電流強(qiáng)度。
[0099]在隨后的步驟86期間，測(cè)量構(gòu)件44將信號(hào)Imes+發(fā)送給控制工具48。信號(hào)Imes+具有負(fù)值。
[0100]在隨后的步驟期間，基于信號(hào)Imes+的值，控制工具48控制所有的第二電子開關(guān)46。
[0101]更具體地，在控制步驟的第一子步驟88期間，處理器74將信號(hào)Imes+的值與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器76中的基準(zhǔn)值進(jìn)行比較。更具體地，處理器74將信號(hào)Imes+的值與零值進(jìn)行比較。信號(hào)1_+具有負(fù)值，然后處理器74將用于第二開關(guān)46的斷開控制命令發(fā)送給控制構(gòu)件78。
[0102]在控制步驟的第二子步驟90期間，控制構(gòu)件78發(fā)出用于每個(gè)第二電子開關(guān)78的斷開控制信號(hào)。在控制信號(hào)的作用下，然后，所有的第二電子開關(guān)46都同時(shí)從其閉合狀態(tài)改變?yōu)閿嚅_狀態(tài)。更具體地，在控制信號(hào)的作用下，每個(gè)第二開關(guān)46的IGBT50都從導(dǎo)通狀態(tài)進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)。然后，第二開關(guān)46的變阻器52生成低于IGBT50的擊穿電壓的電壓，從而阻止在相關(guān)聯(lián)的二極管38中流動(dòng)的任何電流的通路。具體地，然后，故障電流不再在逆變器16的任何二極管38中流動(dòng)。
[0103]此外，在該相同的第二子步驟90期間，控制構(gòu)件78向每個(gè)第一電子開關(guān)37發(fā)出強(qiáng)迫性斷開信號(hào)。
[0104]在可選實(shí)施例中，根據(jù)由混合關(guān)斷開關(guān)54所形成的第二開關(guān)46，在第二子步驟90期間，將斷開控制信號(hào)應(yīng)用于每個(gè)第二電子開關(guān)46包括:控制機(jī)械式接觸器62斷開的第一步驟，然后，當(dāng)機(jī)械式接觸器62斷開時(shí)，控制IGBT58斷開的第二步驟。相對(duì)于單元49，因?yàn)榇嬖跈C(jī)械式接觸器62，從而降低了開關(guān)54的端子之間的電壓降，所以混合式關(guān)斷開關(guān)54可能改善逆變器16的總輸出。
[0105]在可選實(shí)施例中，根據(jù)將測(cè)量構(gòu)件44布置在負(fù)DC電壓總線24B上，截止第二時(shí)亥IJ，在負(fù)總線24A中流動(dòng)的電流強(qiáng)度具有正值。此外，根據(jù)該可選實(shí)施例，如果在負(fù)總線24A中流動(dòng)的電流強(qiáng)度的視頻信號(hào)具有正值時(shí)，則處理器74能夠?qū)嚅_控制命令發(fā)送給控制構(gòu)件78。該信號(hào)截止第二時(shí)刻具有正值，然后，處理器74在第一子步驟88期間將用于第二開關(guān)46的斷開控制命令發(fā)送給控制構(gòu)件78。
[0106]因此，根據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)10的該第一實(shí)施例，一旦在二極管38中流動(dòng)的故障電流強(qiáng)度的絕對(duì)值隨著時(shí)間的推移而增大，就通過同時(shí)斷開裝置21的第二電子開關(guān)46來保護(hù)逆變器16的所有二極管38。此外，第二開關(guān)46的斷開通過控制工具48進(jìn)行控制，保護(hù)裝置21的總激活時(shí)間僅取決于測(cè)量工具20和控制工具48的反應(yīng)時(shí)間、保護(hù)裝置21的反應(yīng)時(shí)間、以及第二電子開關(guān)46的切換時(shí)間。在任何情況下，該激活時(shí)間比現(xiàn)有技術(shù)的接觸器、斷路器以及熔絲的特征時(shí)間常數(shù)短的多。實(shí)際上，總持續(xù)時(shí)間是確定性的并且不取決于作為現(xiàn)有技術(shù)的裝置的情況的當(dāng)前水平。
[0107]此外，根據(jù)該實(shí)施例，每個(gè)第二電子開關(guān)46都與相應(yīng)的第一開關(guān)37并聯(lián)連接。因此，不管在開關(guān)46處的固有電壓降如何，都不會(huì)影響轉(zhuǎn)換系統(tǒng)10的總輸出。實(shí)際上，在開關(guān)46的切換期間，通過交流網(wǎng)絡(luò)14來供電。
[0108]可見根據(jù)本發(fā)明的保護(hù)裝置21能夠防止每個(gè)支路30中的每個(gè)二極管38過電流，同時(shí)具有改進(jìn)的激活速度并且基本保持支路30的輸出。
[0109]圖5示出了本發(fā)明的第二實(shí)施例，其中，使用相同的標(biāo)號(hào)來指示類似于先前描述的第一實(shí)施例的元件，因此，沒有重復(fù)對(duì)其進(jìn)行描述。
[0110]測(cè)量工具20包括三個(gè)測(cè)量構(gòu)件44。每個(gè)測(cè)量構(gòu)件44在相應(yīng)的導(dǎo)線連線35U、35V、35W上都布置在相應(yīng)的中間輸出端子34U、34V、34W和相關(guān)聯(lián)的輸出端子28U、28V、28W之間。每個(gè)測(cè)量構(gòu)件44都能夠測(cè)量在導(dǎo)線連線35U、35V、35W中流動(dòng)的電流強(qiáng)度，并且提供該測(cè)量值的視頻信號(hào)Ιmesu、Ιmesv、Imesw。另外地，每個(gè)測(cè)量構(gòu)件44都進(jìn)一步有利地能夠測(cè)量在導(dǎo)線連線35U、35V、35W中流動(dòng)的電流強(qiáng)度的導(dǎo)數(shù)，并且提供該測(cè)量值的視頻信號(hào)DmesU、Dmesv, DmesW。分別地，信號(hào)Dnies、Dmesv、 Dmesff分別對(duì)應(yīng)于信號(hào)Inresl、 Imesv、 Imesff的導(dǎo)數(shù)。
[0111]根據(jù)該第二實(shí)施例，通過測(cè)量工具20所測(cè)量的幅值是在導(dǎo)線連線35U、35V、35W中流動(dòng)的電流強(qiáng)度。在給定時(shí)刻測(cè)量的導(dǎo)線連線35U、35V、35W中流動(dòng)的電流強(qiáng)度與能夠在與該導(dǎo)線連線相關(guān)聯(lián)的開關(guān)支路30的每個(gè)二極管38中流動(dòng)的電流有關(guān)。實(shí)際上，在給定時(shí)亥IJ，導(dǎo)線連線35U、35V、35W中流動(dòng)的電流是在該時(shí)刻與導(dǎo)線連線相關(guān)聯(lián)的開關(guān)支路30中流動(dòng)的電流。因此，如果二極管38在給點(diǎn)時(shí)刻導(dǎo)通，則在該時(shí)刻，在導(dǎo)線連線35U、35V、35W中流動(dòng)的電流能夠具有在相關(guān)聯(lián)的開關(guān)支路30的一個(gè)二極管38內(nèi)流動(dòng)的電流作為分量。因此，測(cè)量工具20能夠間接測(cè)量在每個(gè)支路30的每個(gè)二極管38中流動(dòng)的電流。
[0112]保護(hù)裝置21包括三個(gè)第二電子開關(guān)96。更具體地，對(duì)于每個(gè)開關(guān)支路30，保護(hù)裝置21包括連接在該支路30的中間輸出端子35U、35V、35W和相關(guān)聯(lián)的輸出端子28U、28V、28W之間的第二電子開關(guān)96。每個(gè)第二電子開關(guān)96通過從閉合狀態(tài)改變?yōu)閿嚅_狀態(tài)，都能夠防止相關(guān)聯(lián)的支路30的兩個(gè)二極管38過電流。[0113]在圖5的示例性實(shí)施例中，每個(gè)第二電子開關(guān)96都包括單元98。單元98包括變阻器100、均與變阻器100并聯(lián)的兩個(gè)臂102AU02B。兩個(gè)臂102A、102B在連接至中間輸出端子34U、34V、34W的第一連接端子104A處和連接至輸出端子28U、28V、28W的第二連接端子104B處彼此連接。
[0114]第一臂102A包括串聯(lián)地連接的第一二極管106和第一 IGBT108。在圖5的示例性實(shí)施例中，第一 IGBT108的發(fā)射極連接至第一連接端子104A，第一二極管106的陰極連接至第一 IGBT108的集電極，并且第一二極管106的陽極連接至第二連接端子104B。在未示出的可選實(shí)施例中，第一二極管106的陰極連接至第一連接端子104A，第一 IGBT108的發(fā)射極連接至第一二極管106的陽極，并且第一 IGBT108的集電極連接至第二連接端子104B。
[0115]第二臂102B包括串聯(lián)地連接的第二二極管110和第二 IGBT112。在圖5的示例性實(shí)施例中，第二 IGBT112的發(fā)射極連接至第二連接端子104B，第二二極管110的陰極連接至第二 IGBT112的集電極，并且第二二極管110的陽極連接至第一連接端子104A。在未示出的可選實(shí)施例中，第二二極管110的陰極連接至第二連接端子104B，第二 IGBT112的發(fā)射極連接至第二二極管110的陽極，并且第二 IGBT112的集電極連接至第一連接端子104A。
[0116]根據(jù)圖6中所示的一個(gè)可選實(shí)施例，每個(gè)單元98都被構(gòu)件114代替。構(gòu)件114包括兩個(gè)臂116A、116B、IGBT118、和變阻器120。
[0117]兩個(gè)臂116A、116B在兩個(gè)連接端子122A、122B處彼此連接。
[0118]構(gòu)件114的第一連接端子122A類似于單元98的第一連接端子104A。構(gòu)件114的第二連接端子122B類似于單元98的第二連接端子104B。
[0119]第一臂116A包括通過它們相應(yīng)的陰極串聯(lián)地連接在第一連接點(diǎn)126處的兩個(gè)第一二極管124。第二臂116B包括通過它們相應(yīng)的陽極串聯(lián)地連接在第二連接點(diǎn)130處的兩個(gè)第二二極管128。
[0120]分別地，IGBTl 18的集電極、發(fā)射器分別連接在第一連接點(diǎn)126、第二連接點(diǎn)130處。變阻器120與IGBT118并聯(lián)地連接。
[0121]可選地或另外地，每個(gè)變阻器100、120都被諸如trisil 二極管、transil 二極管、低電流管徑熔絲、非線性金屬電阻、具有正溫度系數(shù)的電阻、或者通過這些元件的組合所形成的元件的任何非線性電元件而代替。此外，可選地，每個(gè)變阻器100、120都被通過前述類型的非線性電元件和與該元件并聯(lián)地連接的輔助開關(guān)的電容器所形成的單元而代替。
[0122]可選地或另外地，IGBT108、112、118中的每個(gè)都被包括控制電極和兩個(gè)導(dǎo)電電極的任何半導(dǎo)體電子元件而代替，例如，雙極晶體管、場(chǎng)效應(yīng)晶體管、晶閘管、柵極可關(guān)斷晶閘管、IGCT (絕緣柵換流晶閘管)、或者M(jìn)CT (M0S控制晶閘管)。
[0123]可選地，每個(gè)單元98都被混合輔助關(guān)斷開關(guān)54而代替。根據(jù)該可選實(shí)施例，開關(guān)54的第一連接端子63A類似于單元98的第一連接端子104A，并且開關(guān)54的第二連接端子63B類似于單元98的第二連接端子104B。
[0124]根據(jù)第二實(shí)施例，控制工具48進(jìn)一步有利地包括用于檢測(cè)過電流的三個(gè)模塊134。如圖5中所示，每個(gè)模塊134都一方面連接至處理器74，而另一方面連接至測(cè)量構(gòu)件44。
[0125]每個(gè)模塊134都能夠確定通過相關(guān)聯(lián)的測(cè)量構(gòu)件44所提供的信號(hào)ImesU、ImesV、ImesW、Dmesu>DfflesV,Dfflesff的符號(hào)。每個(gè)模塊134進(jìn)一步能夠?qū)⑼ㄟ^相關(guān)聯(lián)的測(cè)量構(gòu)件44所提供的信號(hào)ImmU、ImesV > ImesW的符號(hào)與通過該相同的測(cè)量構(gòu)件44所提供的信號(hào)Dnffisu、Dmesv、Dmesff的符號(hào)進(jìn)行比較。每個(gè)模塊134還能夠獲取相關(guān)聯(lián)的開關(guān)支路30的第一開關(guān)37的瞬時(shí)狀態(tài)。每個(gè)模塊134還能夠?qū)⒛軌蚣僭O(shè)兩個(gè)不同值的信號(hào)Id,tec；u、Id6tecv, Idaecff提供給處理器74。每個(gè)信號(hào)Iditedj、Iditec；v、Iditedf中的兩個(gè)值之一表不相關(guān)聯(lián)的開關(guān)支路30的正常操作。每個(gè)信號(hào)Iditd中的另一個(gè)值表不檢測(cè)在相關(guān)聯(lián)的開關(guān)支路30的至少一個(gè)二極管38中流動(dòng)的電流的過電流。
[0126]例如，每個(gè)模塊134都由可編程和/或模擬模塊形成并且能夠?qū)嵤┤缦挛闹兴攀龅膱D7的流程圖中所示的操作。
[0127]處理器74能夠?qū)⒖刂泼畎l(fā)送給控制構(gòu)件78，控制命令能夠假設(shè)兩個(gè)不同值。通過將“或(0R)”邏輯功能應(yīng)用于三個(gè)信號(hào)Id,tec；u、Id6tecv, Itwteew而確定控制命令的值。例如，控制命令的第一值對(duì)應(yīng)于第二電子開關(guān)96之一的斷開命令，第二值對(duì)應(yīng)于所有的第二電子開關(guān)96的閉合命令?？蛇x地，控制命令的第一值對(duì)應(yīng)于三個(gè)電子開關(guān)96的同時(shí)斷開命令。
[0128]控制構(gòu)件78能夠?qū)⒖刂菩盘?hào)發(fā)送給每個(gè)第二電子開關(guān)96。
[0129]現(xiàn)在，將解釋根據(jù)第二實(shí)施例的保護(hù)裝置21的操作。
[0130]下文中將考慮有線連接35U，以及與有線連接35U相關(guān)聯(lián)的開關(guān)支路、第二開關(guān)96、測(cè)量構(gòu)件44以及模塊134。
[0131]在初始步驟84期間，測(cè)量構(gòu)件44測(cè)量在導(dǎo)線連線35U中流動(dòng)的電流強(qiáng)度、以及該強(qiáng)度的導(dǎo)數(shù)。
[0132]在隨后步驟86期間，測(cè)量構(gòu)件44將信號(hào)Imesll和信號(hào)Dmesll發(fā)送給模塊134。
[0133]在隨后步驟期間，基于信號(hào)Imesu和信號(hào)Dmesu的值，控制工具48控制第二電子開關(guān)96。
[0134]更具體地，在圖7中所示的第一子步驟88期間，模塊134確定信號(hào)Imesll的符號(hào)和信號(hào)Dmesu的符號(hào)。模塊134進(jìn)一步獲取開關(guān)支路30的第一開關(guān)37的瞬時(shí)狀態(tài)。
[0135]在圖7中，第一半支路32A的第一開關(guān)37被稱為“開關(guān)Tl”，第二半支路32B的第一開關(guān)37被稱為“開關(guān)T2”，第一半支路32A的二極管38被稱為“二極管DRL1”，并且第二半支路32B的二極管38被稱為“二極管DRL2”。此外，在附圖中，信號(hào)Iniesll被稱為“I ”，并且信號(hào)Dmesu被稱為“dl/dt”。
[0136]如果信號(hào)Imesu的符號(hào)是正號(hào)，并且如果開關(guān)Tl處于斷開狀態(tài)，則模塊134將信號(hào)Ifflesu的符號(hào)和信號(hào)Dnresu的符號(hào)進(jìn)行比較。如果信號(hào)Imesu和信號(hào)Dmesu具有相同符號(hào)，換句話說，如果信號(hào)Dmesu具有正號(hào)，則模塊134將信號(hào)Itwteeu發(fā)送給處理器74，該信號(hào)Idaeeu的值表示檢測(cè)到的至少在二極管DRL2中流動(dòng)的電流的過電流。然后，處理器74將用于第二開關(guān)96的斷開控制命令發(fā)送給控制構(gòu)件78。
[0137]如果信號(hào)Imesu的符號(hào)為正號(hào)并且開關(guān)Tl處于閉合狀態(tài)，或者如果信號(hào)Imesu的符號(hào)為正號(hào)，開關(guān)Tl處于斷開狀態(tài)并且信號(hào)Imesl^PDmesu具有相反符號(hào)，則模塊134將信號(hào)Idaertl發(fā)送給處理器74，該信號(hào)Ida ertl的值表示開關(guān)支路30的正常操作。
[0138]如果信號(hào)Imesu的符號(hào)為負(fù)號(hào)，并且如果開關(guān)T2處于斷開狀態(tài)，則模塊134將信號(hào)Ifflesu的符號(hào)與信號(hào)Dnresu的符號(hào)進(jìn)行比較。如果信號(hào)Inresu和Dmesu具有相同符號(hào)，換句話說，如果信號(hào)Dmesu為負(fù)，則模塊134將信號(hào)Itwteeu發(fā)送給處理器74，該信號(hào)Itwteeu的值表示檢測(cè)到的至少在二極管DRLl中流動(dòng)的電流的過電流。然后，處理器74將第二開關(guān)96的斷開控制命令發(fā)送給控制構(gòu)件78。
[0139]如果信號(hào)Imesu的符號(hào)為負(fù)號(hào)并且開關(guān)T2處于閉合狀態(tài)，或者如果信號(hào)Imesu的符號(hào)為負(fù)號(hào)，開關(guān)T2處于斷開狀態(tài)并且信號(hào)Iiresu和Dmesu具有相反符號(hào)，則模塊134將信號(hào)Idaertl發(fā)送給處理器74，該信號(hào)Idaertl的值表示開關(guān)支路30的正常操作。
[0140]在第二子步驟90期間，如果信號(hào)Itwteeu的值表示檢測(cè)到的電流的過電流，則控制構(gòu)件78發(fā)出用于第二開關(guān)96的斷開控制信號(hào)。在控制信號(hào)的作用下，然后，第二開關(guān)96從閉合狀態(tài)改變?yōu)閿嚅_狀態(tài)。然后，故障電流不再在支路30的兩個(gè)二極管38的任一個(gè)中流動(dòng)。此外，在相同的第二子步驟90中，控制構(gòu)件78將強(qiáng)迫性斷開信號(hào)發(fā)送給開關(guān)支路30的第一電子開關(guān)37。
[0141]在可選實(shí)施例中，根據(jù)控制命令的第一值對(duì)應(yīng)于三個(gè)第二電子開關(guān)96的瞬時(shí)斷開命令，在第二子步驟90期間，控制構(gòu)件78向三個(gè)第二電子開關(guān)96中的每一個(gè)都發(fā)送斷開控制信號(hào)。在控制信號(hào)的作用下，三個(gè)第二電子開關(guān)96然后同時(shí)從閉合狀態(tài)改變?yōu)閿嚅_狀態(tài)。然后，故障電流不再在逆變器16的任一二極管38中流動(dòng)。此外，在相同的第二子步驟90期間，控制構(gòu)件78向逆變器16的每一個(gè)第一電子開關(guān)37發(fā)送強(qiáng)迫性斷開信號(hào)。
[0142]在未示出的可選實(shí)施例中，控制工具48不包括檢測(cè)模塊134并且測(cè)量構(gòu)件44直接連接至處理器74。根據(jù)該可選實(shí)施例，存儲(chǔ)器76能夠存儲(chǔ)基準(zhǔn)強(qiáng)度值，例如，強(qiáng)度值基本等于能夠在每個(gè)第一開關(guān)37中流動(dòng)的額定電流的強(qiáng)度的峰值。此外，處理器74能夠?qū)⒚總€(gè)信號(hào)ImesU、ImesV、ImesW的值與基準(zhǔn)強(qiáng)度值進(jìn)行比較并且將控制命令發(fā)送給控制構(gòu)件78。通過每個(gè)信號(hào)ImesU、ImesV> Inresw和基準(zhǔn)強(qiáng)度之間的比較結(jié)果來確定控制命令的值。例如，如果信號(hào)ImMU、ImesV > Imesw之一的值大于基準(zhǔn)強(qiáng)度的值，則控制命令的值等于第一值。在操作期間，在第一子步驟88期間，處理器74將信號(hào)Imesu的值與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器76中的基準(zhǔn)值進(jìn)行比較。如果信號(hào)Imesu的值大于基準(zhǔn)強(qiáng)度的值，則處理器74向控制構(gòu)件78發(fā)送與導(dǎo)線連線35U相關(guān)聯(lián)的第二開關(guān)96的斷開控制命令。根據(jù)該可選實(shí)施例的保護(hù)裝置21的其余操作類似于根據(jù)先前描述的第二實(shí)施例的示例性實(shí)施例的保護(hù)裝置21的操作。
[0143]在以上所述的第二實(shí)施例的不同的可選實(shí)施例中，逆變器16的輸出電流的每相僅需要一個(gè)測(cè)量構(gòu)件44。這可減小尤其與以下所述的第三實(shí)施例相關(guān)的生產(chǎn)成本。此外，經(jīng)由每個(gè)測(cè)量構(gòu)件44提供的測(cè)量信號(hào)，對(duì)于相關(guān)聯(lián)的支路30的每個(gè)二極管38，每個(gè)測(cè)量構(gòu)件44都允許檢測(cè)在該二極管38內(nèi)流動(dòng)的電流的任何過電流。此外，與以下所述的第三實(shí)施例不同，信號(hào)DmesU、DmesV、Dmesw不會(huì)通過二極管38前面的開關(guān)而斷開。
[0144]可選地，測(cè)量工具20包括N3個(gè)測(cè)量構(gòu)件44，其中，N3是開關(guān)半支路32A、32B的數(shù)量。在圖5中以虛線示出了 N3個(gè)測(cè)量構(gòu)件44。每個(gè)測(cè)量構(gòu)件44在開關(guān)半支路32A、32B處都被布置在相應(yīng)的二極管38的反向并聯(lián)連接上。根據(jù)該可選實(shí)施例，每個(gè)測(cè)量構(gòu)件44都能夠測(cè)量在相關(guān)聯(lián)的二極管38中流動(dòng)的電流強(qiáng)度。另外地，每個(gè)測(cè)量構(gòu)件44都進(jìn)一步有利地能夠測(cè)量在相關(guān)聯(lián)的二極管38中流動(dòng)的電流強(qiáng)度的導(dǎo)數(shù)。測(cè)量工具20因此能夠直接測(cè)量每個(gè)支路30的每個(gè)二極管38中流動(dòng)的電流。根據(jù)該可選實(shí)施例，控制工具48有利地包括用于檢測(cè)過電流的N3個(gè)檢測(cè)模塊134，每個(gè)模塊134都一方面連接至處理器74，而另一方面連接至測(cè)量構(gòu)件44。每個(gè)模塊134都能夠向處理器74提供能夠假設(shè)兩個(gè)不同值的信號(hào)。每個(gè)信號(hào)的兩個(gè)值之一表示相關(guān)聯(lián)的開關(guān)半支路32A、32B的正常操作。每個(gè)信號(hào)的另一個(gè)值表示檢測(cè)到的相關(guān)聯(lián)的二極管38中流動(dòng)的電流的過電流。根據(jù)該可選實(shí)施例的保護(hù)裝置21的操作類似于根據(jù)前述的第二實(shí)施例的示例性實(shí)施例的保護(hù)裝置21的操作。
[0145]可選地，測(cè)量工具20包括與第一實(shí)施例類似的并且在圖5中以虛線示出的單個(gè)測(cè)量構(gòu)件44。根據(jù)該可選實(shí)施例，控制工具48不包括模塊134。先前已經(jīng)描述了測(cè)量構(gòu)件44和相關(guān)聯(lián)的控制工具48的操作，對(duì)于該可選實(shí)施例，不會(huì)更詳細(xì)地對(duì)其進(jìn)行描述。
[0146]關(guān)于保護(hù)裝置21，轉(zhuǎn)換系統(tǒng)10的第二實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)與第一實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)相同，因此，不會(huì)重復(fù)對(duì)其進(jìn)行描述。
[0147]圖8示出了本發(fā)明的第三實(shí)施例，其中，使用相同的參考標(biāo)號(hào)來表示與先前描述的第一實(shí)施例類似的元件，因此，不會(huì)重復(fù)對(duì)其進(jìn)行描述。
[0148]與第一實(shí)施例和第二實(shí)施例不同，負(fù)載14是DC電動(dòng)機(jī)。此外,根據(jù)該不例性實(shí)施例，轉(zhuǎn)換器16是能夠?qū)⑤斎隓C電壓轉(zhuǎn)換為輸出DC電壓的電壓斬波器，并且轉(zhuǎn)換系統(tǒng)10是用于將輸入DC電壓轉(zhuǎn)換為輸出DC電壓的系統(tǒng)。更具體地，根據(jù)該示例性實(shí)施例，轉(zhuǎn)換器16是本身已知的四象限全橋控制電壓斬波器。
[0149]電壓斬波器16包括正輸入端子26A、負(fù)輸入端子26B、第一輸出端子144A和第二輸出端子144B。
[0150]以已知方式，對(duì)于每個(gè)輸出端子144AU44B，電壓斬波器包括連接在輸入端子26A、26B之間的開關(guān)支路30。每個(gè)開關(guān)支路30都包括在相應(yīng)的中間端子146AU46B處串聯(lián)連接的兩個(gè)開關(guān)半支路32A、32B。因此，電壓斬波器16包括兩個(gè)中間輸出端子146AU46B。
[0151]測(cè)量工具20包括四個(gè)測(cè)量構(gòu)件44。每個(gè)測(cè)量構(gòu)件44在開關(guān)半支路32A、32B處都布置在相應(yīng)的二極管38的反向并聯(lián)連接上。
[0152]每個(gè)測(cè)量構(gòu)件44都能夠測(cè)量在相關(guān)聯(lián)的二極管38中流動(dòng)的電流強(qiáng)度。另外地，每個(gè)測(cè)量構(gòu)件44都進(jìn)一步有利地能夠測(cè)量在相關(guān)聯(lián)的二極管38中流動(dòng)的電流強(qiáng)度的導(dǎo)數(shù)。
[0153]可選地，測(cè)量工具20包括在圖8中的左面以虛線示出的測(cè)量構(gòu)件44。測(cè)量構(gòu)件44在正DC電壓總線24A上布置在DC電源12和正輸入端子26A之間。在未示出的可選實(shí)施例中，測(cè)量構(gòu)件44在負(fù)DC電壓總線24B上布置在DC電源12和負(fù)輸入端子26B之間。
[0154]此外，可選地，測(cè)量工具20包括在圖8的中心處以虛線示出的兩個(gè)測(cè)量構(gòu)件44。每個(gè)測(cè)量構(gòu)件44都布置在相應(yīng)的中間輸出端子146A、146B和相關(guān)聯(lián)的輸出端子144A、144B之間。
[0155]保護(hù)裝置21包括四個(gè)第二電子開關(guān)46。更具體地，對(duì)于每個(gè)開關(guān)支路30，保護(hù)裝置21包括兩個(gè)第二電子開關(guān)46、每個(gè)第二電子開關(guān)46都與相應(yīng)的開關(guān)半支路32A、32B的二極管38串聯(lián)連接。
[0156]在未示出的可選實(shí)施例中，保護(hù)裝置21包括兩個(gè)獨(dú)立的電子開關(guān)。更具體地，根據(jù)該可選實(shí)施例，對(duì)于每個(gè)開關(guān)支路30，保護(hù)裝置21包括第二電子開關(guān)46。例如，每個(gè)第二電子開關(guān)46都與第一開關(guān)半支路32A之一的二極管38串連地連接?？蛇x地，每個(gè)第二電子開關(guān)46都與第二開關(guān)半支路32B之一的二極管38串聯(lián)地連接。
[0157]在圖8的示例性實(shí)施例中，控制工具48有利地包括用于檢測(cè)過電流的四個(gè)模塊134，每個(gè)模塊134都一方面連接至處理器74，而另一方面連接至測(cè)量工具44。每個(gè)模塊134都能夠向處理器74提供能夠假設(shè)兩個(gè)不同值的信號(hào)。每個(gè)信號(hào)中的兩個(gè)值之一都表示相關(guān)聯(lián)的開關(guān)半支路32A、32B的正常操作。每個(gè)信號(hào)的另一個(gè)值都表示檢測(cè)到的相關(guān)聯(lián)的二極管38中流動(dòng)的電流的過電流。
[0158]在未示出的一個(gè)可選實(shí)施例中，控制工具48不包括檢測(cè)模塊134并且測(cè)量構(gòu)件44直接連接至如先前所述的處理器74。
[0159]保護(hù)裝置21的該第三實(shí)施例的操作類似于關(guān)于測(cè)量工具20和控制工具48的第二實(shí)施例的操作，并且類似于關(guān)于第二電子開關(guān)46的第一實(shí)施例的操作。因此，沒有更詳細(xì)地對(duì)該第三實(shí)施例的操作進(jìn)行描述。
[0160]關(guān)于保護(hù)系統(tǒng)21，轉(zhuǎn)換系統(tǒng)10的第三實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)與第一實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)相同，因此沒有重復(fù)對(duì)其進(jìn)行描述。
[0161]可見根據(jù)本發(fā)明的保護(hù)裝置能夠防止每個(gè)支路的每個(gè)二極管過電流，同時(shí)具有改進(jìn)的激活速度并且基本上保持支路的輸出。
[0162]根據(jù)本發(fā)明的保護(hù)裝置進(jìn)一步地可能有利地代替在光伏能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中的電網(wǎng)絡(luò)側(cè)所使用的所謂的“晝夜”傳統(tǒng)接觸器，當(dāng)輸入DC電壓低于網(wǎng)絡(luò)的峰值電壓時(shí)，這些接觸器是為了保護(hù)電壓逆變器。這可能降低與現(xiàn)有的這種接觸器相關(guān)的生產(chǎn)成本并且還可能提高操作持續(xù)時(shí)間。
[0163]此外，根據(jù)本發(fā)明的保護(hù)裝置可能有利于地用作電壓逆變器的負(fù)載屏蔽(loadshedding)工具。換句話說，在電網(wǎng)絡(luò)側(cè)所實(shí)現(xiàn)的負(fù)載屏蔽保護(hù)的背景下，保護(hù)裝置可以用作電源供給鏈的斷開構(gòu)件，從而可能將電源與網(wǎng)絡(luò)斷開。
[0164]使用根據(jù)本發(fā)明的保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)一步能夠使用斷路器來保護(hù)電源供給鏈。在斷開斷路器之前，根據(jù)本發(fā)明的保護(hù)裝置能夠有利地去除通過電壓逆變器所檢測(cè)到的任何故障電流，而沒有使斷路器劣化。
[0165]在先前描述的三個(gè)實(shí)施例中，測(cè)量工具20能夠測(cè)量在DC電壓總線24A、24B之一中流動(dòng)的電流強(qiáng)度，或者在每條導(dǎo)線連線35U、35V、35W中流動(dòng)的電流強(qiáng)度和/或電流強(qiáng)度的導(dǎo)數(shù)，或者在每個(gè)二極管38中流動(dòng)的電流強(qiáng)度和/或電流強(qiáng)度的導(dǎo)數(shù)?？蛇x地，測(cè)量工具20能夠測(cè)量DC電壓總線24A、24B的電壓和負(fù)載14的峰值電壓之間的電勢(shì)差。該測(cè)量值是能夠在每個(gè)支路30的每個(gè)二極管38中流動(dòng)的電流的間接測(cè)量值。實(shí)際上，如果與轉(zhuǎn)換器16的輸入電壓相對(duì)應(yīng)的總線24A、24B的電壓低于負(fù)載14的峰值電壓,則這表不故障電流在屬于兩個(gè)不同開關(guān)支路30的至少兩個(gè)二極管38中流動(dòng)。
[0166]此外可選地，沒有通過測(cè)量工具20來測(cè)量前述電流強(qiáng)度的每個(gè)導(dǎo)數(shù)，而是由處理器74通過相關(guān)聯(lián)的電流強(qiáng)度的測(cè)量值來確定該導(dǎo)數(shù)。
[0167]參考“單級(jí)”逆變器而提供第一兩個(gè)實(shí)施例的描述。然而，應(yīng)該理解，本發(fā)明以相同的方式應(yīng)用于“多級(jí)”逆變器，例如，具有中性點(diǎn)可操控(neutral point piloted NPP)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)或者中性點(diǎn)箝位(NPC)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的逆變器。
[0168]更普遍地，本發(fā)明應(yīng)用于將第一電壓轉(zhuǎn)換為“逐步下降”型的第二電壓的任何系統(tǒng)，即，在額定操作中，系統(tǒng)的輸入電壓大于系統(tǒng)的輸出電壓。
【權(quán)利要求】
1.一種用于電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(10)的至少一個(gè)電子開關(guān)支路(30)的防止過電流的裝置(21)，所述支路或每個(gè)支路(30)包括在中間端子(34U、34V、34W ;146A、146B)處串聯(lián)地連接的兩個(gè)開關(guān)半支路(32A、32B)，至少一個(gè)開關(guān)半支路(32A、32B)包括至少一個(gè)開關(guān)構(gòu)件(36)，所述開關(guān)構(gòu)件或者每個(gè)開關(guān)構(gòu)件(36)包括第一可控電子開關(guān)(37)和與所述第一電子開關(guān)(37)反向并聯(lián)地連接的二極管(38)， 其特征在于，對(duì)于所述開關(guān)支路或每個(gè)開關(guān)支路(30 )，所述裝置包括: 至少一個(gè)第二可控電子開關(guān)(46 ;96)，所述第二可控電子開關(guān)或每個(gè)第二可控電子開關(guān)(46 ；96)連接至所述中間端子(34U、34V、34W ;146A、146B)或者連接至與第一電子開關(guān)(37 )反向并聯(lián)地連接的所述二極管(38 )的電極，所述第二可控電子開關(guān)或者每個(gè)第二可控電子開關(guān)(46 ；96)能夠在控制器的作用下而從導(dǎo)通狀態(tài)切換至截止?fàn)顟B(tài)，以防止所述二極管(38)過電流， 測(cè)量工具(20)，用于測(cè)量與能夠在所述支路(30)的所述二極管或每個(gè)二極管(38)中流動(dòng)的電流相關(guān)的至少一個(gè)幅值，以及 控制工具(48)，用于基于通過所述測(cè)量工具(20)所測(cè)量的幅值，而控制所述第二可控電子開關(guān)或者每個(gè)第二可控電子開關(guān)(46 ;96)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置(21)，其特征在于，所述第二可控電子開關(guān)或者每個(gè)第二可控電子開關(guān)(46)與相應(yīng)的二極管(38)串聯(lián)連接，并且與相應(yīng)的第一電子開關(guān)(37)反向并聯(lián)地連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置(21)，其特征在于，對(duì)于所述開關(guān)支路或每個(gè)開關(guān)支路(30)，所述第二可控電子開關(guān)(96)—方面`連接至所述開關(guān)支路(30)的中間端子(34U、34V、34W)，所述第二電子開關(guān)(96)另一方面能夠連接至所述電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(10)的輸出端子(28U、28V、28W)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置(21)，其特征在于，所述第二可控電子開關(guān)或者每個(gè)第二可控電子開關(guān)(46)包括諸如晶體管的半導(dǎo)體電子開關(guān)元件(50)和與所述半導(dǎo)體開關(guān)元件(50)并聯(lián)地連接的非線性電元件(52)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的裝置(21)，其特征在于，所述第二可控電子開關(guān)或者每個(gè)第二可控電子開關(guān)(96)包括非線性電元件(100)和均與所述非線性電元件(100)并聯(lián)地連接的兩個(gè)臂(102A、102B),每個(gè)臂(102A、102B)都包括諸如晶體管的半導(dǎo)體電子開關(guān)元件(108、112)和與所述半導(dǎo)體開關(guān)元件(108、112)串聯(lián)地連接的二極管(106、110)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的裝置(21)，其特征在于，所述第二可控電子開關(guān)或者每個(gè)第二可控電子開關(guān)(96)包括兩個(gè)臂(116A、116B)，第一臂(116A)包括通過它們相應(yīng)的陰極串聯(lián)地連接在第一連接點(diǎn)(126)處的兩個(gè)二極管(124)，第二臂(116B)包括通過它們相應(yīng)的陽極串聯(lián)地連接在第二連接點(diǎn)(130)處的兩個(gè)二極管(128)，并且其特征在于，所述第二可控電子開關(guān)或者每個(gè)第二可控電子開關(guān)(96)進(jìn)一步包括連接在所述第一連接點(diǎn)和所述第二連接點(diǎn)(126、130)之間的非線性電元件(120)和諸如晶體管的半導(dǎo)體電子開關(guān)元件(118)，所述半導(dǎo)體電子開關(guān)元件(118)與所述非線性電元件(120)并聯(lián)地連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的裝置(21)，其特征在于，所述第二可控電子開關(guān)或者每個(gè)第二可控電子開關(guān)(46、96)包括兩個(gè)臂(56A、56B)，第一臂(56A)包括通過它們相應(yīng)的陰極串聯(lián)地連接在第一連接點(diǎn)(66)處的兩個(gè)二極管(64)，第二臂(56B)包括通過它們相應(yīng)的陽極串聯(lián)地連接在第二連接點(diǎn)(70 )處的兩個(gè)二極管(68 )，并且其特征在于，所述第二電子開關(guān)或者每個(gè)第二電子開關(guān)(46、96)進(jìn)一步包括:連接在所述第一連接點(diǎn)和所述第二連接點(diǎn)(66、70)之間的非線性電元件(60)、與所述非線性電元件(60)并聯(lián)地連接的機(jī)械式接觸器(60)、和與所述非線性電元件(60)并聯(lián)地連接的諸如晶體管的半導(dǎo)體電子開關(guān)元件(58)。
8.一種用于將第一電壓轉(zhuǎn)換為第二電壓的系統(tǒng)(10)，包括: 轉(zhuǎn)換器(16)，用于將第一電壓轉(zhuǎn)換為第二電壓，所述轉(zhuǎn)換器(16)包括至少兩個(gè)輸入端子(26A、26B)、至少兩個(gè)輸出端子(28U、28V、28W ; 144A、144B)、和連接在所述兩個(gè)輸入端子(26A、26B)之間的至少一個(gè)電子開關(guān)支路(30)，所述支路或者每個(gè)支路(30)包括在中間端子(34U、34V、34W ;146A、146B)處串聯(lián)地連接的兩個(gè)開關(guān)半支路(32A、32B)，至少一個(gè)開關(guān)半支路(32A、32B )包括至少一個(gè)開關(guān)構(gòu)件(36 )，所述開關(guān)構(gòu)件或者每個(gè)開關(guān)構(gòu)件(36 )包括第一可控電子開關(guān)(37)和與所述第一可控電子開關(guān)(37)反向并聯(lián)地連接的二極管(38)， 控制裝置(18)，用于控制所述支路或每個(gè)支路(30)的所述第一電子開關(guān)或者每個(gè)第一電子開關(guān)(37)，以及 保護(hù)裝置(21)，用于防止所述支路或每個(gè)支路(30 )過電流， 其特征在于，所述保護(hù)裝置(21)是根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的保護(hù)裝置。
9.一種用于控制保護(hù)裝置(21)的方法，所述保護(hù)裝置(21)能夠防止電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(10)的至少一個(gè)電子開關(guān)支路(30)過電流，所述支路或每個(gè)支路(30)包括在中間端子(34U、34V、34W ;146A、146B)處串聯(lián)地連接的兩個(gè)開關(guān)半支路(32A、32B)，至少一個(gè)半支路(32A、32B)包括至少一個(gè)開關(guān)構(gòu)件(36 )，所述開關(guān)構(gòu)件或每個(gè)開關(guān)構(gòu)件(36 )包括第一可控電子開關(guān)(37)和與所述第一電子開關(guān)(37)反向并聯(lián)地連接的二極管(38)，對(duì)于所述開關(guān)支路或者每個(gè)開關(guān)支路(30)，所述保護(hù)裝置(21)包括連接至中間端子(3仙、3價(jià)、341;146八、146B)或者連接至與第一電子開關(guān)(37)反向并聯(lián)地連接的所述二極管(38)的電極的至少一個(gè)第二電子開關(guān)(46 ;96)，所述第二可控電子開關(guān)或者每個(gè)第二可控電子開關(guān)(46 ；96)能夠在命令的作用下，而從導(dǎo)通狀態(tài)切換為截止?fàn)顟B(tài)，以防止所述二極管(38)過電流， 所述方法的特征在于，對(duì)于所述第二可控電子開關(guān)或者每個(gè)第二可控電子開關(guān)(46 ；96)，包括以下步驟: 對(duì)于能夠通過所述第二可控電子開關(guān)(46 ；96)進(jìn)行保護(hù)的所述二極管或每個(gè)二極管(38)，測(cè)量(84)與在所述二極管(38)中流動(dòng)的電流相關(guān)的至少一個(gè)幅值， 基于通過所述測(cè)量工具(20)所測(cè)量的幅值，控制所述第二可控電子開關(guān)或者每個(gè)第二可控電子開關(guān)(46 ;96)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，用于控制所述第二可控電子開關(guān)或者每個(gè)第二可控電子開關(guān)(46 ；96)的步驟包括:
將所述接收的測(cè)量值或者每個(gè)接收的測(cè)量值(Inres+ ;IfflesU> ImesV> Ifflesw>DmesU> Dfflesv, Dfflesff)與預(yù)定基準(zhǔn)幅值或者另一接收的測(cè)量值(Imes+ ;Imesu>IffleSv>IffleSw>DfflesU>DfflesV,Dmesff)進(jìn)行比較，以及 基于比較結(jié)果，發(fā)出(90)斷開或閉合控制信號(hào)，以使所述第二可控電子開關(guān)或者第二可控電子開關(guān)(46 ；96)之一斷開或閉合。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，在所述測(cè)量步驟(84)期間，所述測(cè)量值是在所述支路或每個(gè)支路(30)的所述二極管或每個(gè)二極管(38)中流動(dòng)的電流強(qiáng)度的直接測(cè)量值，其特征在于，比較步驟包括:在能夠通過所述第二可控開關(guān)(46 ；96)而保護(hù)的至少一個(gè)二極管中流動(dòng)的電流的測(cè)量強(qiáng)度的值和基準(zhǔn)強(qiáng)度的值之間進(jìn)行比較，并且在發(fā)出控制信號(hào)的步驟(90)期間，當(dāng)所述至少一個(gè)二極管(38)中流動(dòng)的電流的測(cè)量強(qiáng)度和基準(zhǔn)強(qiáng)度之間的偏差大于預(yù)定偏差時(shí)，所述控制信號(hào)是斷開控制信號(hào)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，在所述測(cè)量步驟(84)期間，所述測(cè)量值是經(jīng)由包括所述二極管(38)中流動(dòng)的電流的主電流的強(qiáng)度的測(cè)量值，在所述支路或每個(gè)支路(30)的所述二極管或每個(gè)二極管(38)中流動(dòng)的電流強(qiáng)度的測(cè)量值，并且其特征在于，所述比較步驟包括:在測(cè)量的主電流的強(qiáng)度值和零值之間進(jìn)行比較。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的方法，其特征在于，在所述測(cè)量步驟(84)期間，所述測(cè)量值是在所述支路或每個(gè)支路(30)的所述二極管或每個(gè)二極管(38)中流動(dòng)的電流強(qiáng)度的測(cè)量值和在所述支路或每個(gè)支路(30)的所述二極管或每個(gè)二極管(38)中流動(dòng)的電流強(qiáng)度的導(dǎo)數(shù)，其特征在于，所述比較步驟包括:在能夠通過所述第二可控開關(guān)(46 ；96)而保護(hù)的至少一個(gè)二極管(38)中流動(dòng)的電流強(qiáng)度的值的符號(hào)和在該二極管(38)中流動(dòng)的電流強(qiáng)度的導(dǎo)數(shù)的值的符號(hào)之間進(jìn)行比較，并且其特征在于，在發(fā)出控制信號(hào)的步驟(90)期間，當(dāng)在所述至少一個(gè)二極管(38)中流動(dòng)的電流強(qiáng)度的值和該強(qiáng)度的導(dǎo)數(shù)的值具有相同符號(hào)時(shí)，所述控制信號(hào)為斷開控制信號(hào)。
14.根據(jù)權(quán)利要求10至13中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，將所述斷開控制信號(hào)發(fā)送至所述第二可控電子開關(guān)或者每個(gè)第二可控電子開關(guān)(46 ;96)，并且能夠控制所述轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(10)的所有的第二電子開關(guān)(46 ；96)同時(shí)斷開。
15.根據(jù)權(quán)利要求10至14中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，當(dāng)所述第二可控電子開關(guān)或所述第二可控電子開關(guān)(46 ；96)之一的所述控制信號(hào)是斷開控制信號(hào)時(shí)，所述控制步驟進(jìn)一步包括發(fā)出 所述第一電子開關(guān)或者所述第一電子開關(guān)(37)之一的強(qiáng)迫性斷開控制信號(hào)。
【文檔編號(hào)】H02M7/48GK103887767SQ201310717082
【公開日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2013年12月23日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月21日
【發(fā)明者】B.雷蒙德, M.瓦萊特 申請(qǐng)人:施耐德電器工業(yè)公司