本发明涉及一种用于直流高压电力系统的保护的电气装置、一种具有直流电网络的电力系统、一种飞行器以及一种用于直流高压电力系统中的受保护开关的方法。
背景技术：
1、在电气系统中，可以提供开关部件，比如用于停用系统以避免出现不希望的情况。示例是提供暂时断开的开关或熔断器。对于直流高压电力系统中的开关，需要提供额外的措施(如箝位电路)，以避免由于断开而出现暂时过载的情况。然而，已表明箝位器件(如变阻器和齐纳二极管)需要复杂的匹配过程，并且可能会导致装置过于庞大。
技术实现思路
1、因此，可能需要用于支持高压电网络中的断开的改进措施。
2、本发明的目的由独立权利要求的主题来解决；进一步的实施例包含在从属权利要求中。应当注意，以下描述的本发明的方面同样适用于用于直流高压电力系统的保护的电气装置、具有直流电网络的电力系统以及用于直流高压电力系统中的受保护开关的方法。
3、根据本发明，提供了一种用于直流高压电力系统的保护的电气装置。该装置包括具有输入端子的输入连接线、具有输出端子的输出连接线、输入端子与输出端子之间的主断开部件、以及输入端子与输出端子之间的至少一个箝位电路。该箝位电路具有彼此并联布置的第一连接路径和第二连接路径。该第一连接路径包括用于暂时缓冲存在于输入端子与输出端子之间的过电压的储存耦合件，以及用于可选择地连接储存耦合件和输出端子的可激活开关。该第二连接路径包括用于根据过电压来操作可激活开关的电源耦合件。
4、作为影响，在主电路断开的情况下，可以将仍然存在的能量暂时储存在箝位电路内。因此，可以以更高效且更有针对性的方式来提供主开关元件。在主开关断开的情况下，储存在线路上的能量(例如，由于电感)可以被箝位电路吸收。
5、在示例中，箝位电路与主开关或熔断器并联布置。
6、根据示例，主断开部件是安全元件，该安全元件被配置为断开直流高压电力系统中的电路，以保护该电路的至少一部分。
7、根据示例，储存耦合件包括并联连接的电容器和第一电阻器。
8、作为选项，储存耦合件还包括与并联连接的电容器和第一电阻器串联的第二电阻器。
9、根据示例，可激活开关包括在第一状态下被阻断并在第二状态下提供到输出端子的连接的半导体开关。
10、根据示例，可激活开关包括增强型场效应晶体管，该增强型场效应晶体管的漏极连接器连接到储存耦合件，其源极连接器连接到输出端子，并且其栅极连接到电源耦合件作为控制耦合件。
11、根据示例，电源耦合件包括串联连接在输入端子与输出端子之间的第一耦合电阻器和第二耦合电阻器。提供了触发元件，该触发元件包括输入电压端子，该输入电压端子的正极连接器连接到第一耦合电阻器与第二耦合电阻器之间的连接点，并且其负极连接器连接到参考电压接线。该触发元件还包括电源电压端子，该电源电压端子的正极连接器连接到电源，并且其负极连接器连接到输出端子。当存在于第一耦合电阻器与第二耦合电阻器之间的连接点处的电压超过预定阈值时，触发元件被配置为向可激活开关的栅极提供开关电源电压，以便闭合用于激活储存耦合件的可激活开关。
12、根据另一个示例，电源耦合件包括串联连接的第一过电压保护器(transorber)、第二过电压保护器和第三过电压保护器。电源电阻器连接到第二过电压保护器和第三过电压保护器的连接点，并且电源二极管连接在电源电阻器与可激活开关之间。二极管的阳极端连接到电源电阻器。进一步地，电源滤波电容器连接在电源电阻器与电源二极管之间的连接点。
13、根据示例，下拉电阻器连接在栅极与输出端子之间。过电压保护二极管连接在栅极与输出端子之间。
14、根据示例，电气装置被提供为双向电气装置。输入连接线包括第一输入端子和第二输入端子。主断开部件包括在第一输入端子与输出端子之间的第一主断开元件、以及在第二输入端子与输出端子之间的第二主断开元件。箝位电路被提供为第一输入端子与中点端子之间的第一箝位电路，并且第二箝位电路设置在第二输入端子与中点端子之间。第一箝位电路具有第一连接路径和第二连接路径；并且第二箝位电路具有彼此并联布置的第三连接路径和第四连接路径。该第三连接路径包括用于暂时缓冲存在于第二输入端子与中点端子之间的过电压的第二储存耦合件，以及用于可选择地连接第二储存耦合件和输出端子的第二可激活开关。该第四连接路径包括用于根据过电压来操作第二可激活开关的第二电源耦合件。第二连接路径和第四连接路径至少部分地被提供为共享连接路径。
15、根据本发明，还提供了一种具有直流电网络的电力系统。该系统包括至少一个电源、至少一个负载、以及根据前述示例之一所述的电气装置。该电源选自由以下各项组成的组：电池、超级电容器、燃料电池单体、太阳能电池单体、电力网络及其组合。该至少一个负载包括以下各项的组中的至少一项：电动发动机、电动驱动装置和电动马达、电动致动器。该电源经由电连接线连接到至少一个负载。电气装置设置在电连接线内，使得主断开部件可以暂时将至少一个负载与电源断开。
16、根据示例，直流电网络设置在包括飞行器和汽车的组中的至少一个的交通工具上。
17、根据示例，电气装置被配置为处理大于800v的电压和大于1000a的电流。
18、根据本发明，还提供了一种飞行器。该飞行器包括包含使用部分的机身结构、连接到机身结构的升力和推进结构、以及根据前述示例之一所述的具有直流电网络的电力系统。该电力系统被配置为至少暂时用于操作飞行器。
19、根据本发明，还提供了一种用于直流高压电力系统的受保护开关的方法。该方法包括以下步骤：在直流高压电力系统中设置根据前述示例之一所述的用于保护的电气装置；以及激活主断开部件。箝位电路暂时吸收在激活主断开部件时作为直流高压电力系统中的过电流存在的多余能量中的至少一部分。
20、根据一方面，高压电路中用于断开的部件补充有拓扑结构，该拓扑结构提供了用于暂时储存能量的缓冲器，该能量在用于断开的部件进行电路断开时仍然存在。该拓扑结构还提供了自动排空缓冲器的可能性。
21、参考下文描述的实施例，本发明的这些和其他方面将变得显而易见并被阐明。
1.一种用于直流高压电力系统的保护的电气装置(10)，所述装置包括：
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述主断开部件被提供为：
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述主断开部件被提供为在第一状态下提供连接并当超过预定阈值电流时在第二状态下被阻断的半导体开关。
4.根据前述权利要求之一所述的装置，其中，所述储存耦合件包括并联连接的电容器(34)和第一电阻器(36)；并且
5.根据前述权利要求之一所述的装置，其中，所述可激活开关包括在第一状态下被阻断，并在第二状态下提供到所述输出端子的连接的半导体开关。
6.根据前述权利要求之一所述的装置，其中，所述可激活开关包括增强型场效应晶体管，所述增强型场效应晶体管的漏极连接器连接到所述储存耦合件，其源极连接器连接到所述输出端子，并且其栅极连接到所述电源耦合件。
7.根据前述权利要求之一所述的装置，其中，所述电源耦合件包括串联连接在所述输入端子与所述输出端子之间的第一耦合电阻器(40)和第二耦合电阻器(42)；
8.根据前述权利要求之一所述的装置，其中，所述电源耦合件包括串联连接的第一过电压保护器(54)、第二过电压保护器(56)和第三过电压保护器(58)；
9.根据前述权利要求之一所述的装置，其中，下拉电阻器(37)连接在所述栅极与所述输出端子之间；并且
10.根据前述权利要求之一所述的装置，其中，所述电气装置被提供为双向电气装置，
11.一种具有直流电网络的电力系统(100)，所述系统包括：
12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述直流电网络设置在包括飞行器和汽车的组中的至少一个的交通工具上。
13.根据权利要求11或12所述的系统，其中，所述电气装置被配置为处理大于800v的电压和大于1000a的电流。
14.一种飞行器(150)，包括：
15.一种用于直流高压电力系统的受保护开关的方法(200)，所述方法包括：
