[发明专利]使用半导体开关的电气保护

说明书

本发明涉及一种用于保护电路(110)以防过电流的方法和设备(100)。根据本发明的设备(100)使用半导体开关(105)的可变阻抗特性，并且该设备(100)包括用于根据待校正的过电流来控制开关(105)的阻抗的闭环控制装置。本发明的目的是减少与防止过电流有关的电路的物理设计压力。

技术领域

本发明涉及在飞行器中实施的保护飞行器的电路以防过电流的方法的领域。本发明还涉及一种用于保护电路以防过电流的设备，所述电路包括由飞行器的电源供电的负载。

背景技术

过电流是大于与负载相关联的标称电流的电流。以供参考，负载的标称电流是在理想操作条件下在负载中流通的电流。过电流可以由负载的电源生成，特别是在短路的情况下。

贯穿本文，术语“负载”将指代电负载。

从现有技术中已知在飞行器中实施的用于保护电路以防过电流的各种设备。这些设备包括可以呈现闭合状态和断开状态的机电式开关。当检测到过电流时，断开开关。在过电流的开始与当电路通过机电式开关的断开而断开的时刻之间间隔数毫秒。在这数毫秒期间，电路经受非常高的电流。因此，电路必须被额定成能够耐受这些高电流达数毫秒。在瞬态模式下(在数毫秒内)，这些高电流可以最高达电源的短路电流的值。

特别地，在飞行器的电源与负载之间的电链路必须耐受这些高电流达数毫秒。为此，使用被额定成使得其耐受这样的电流的电力电缆来制造这些电链路。因此，电力电缆具有非常大的横截面面积，这使得电力电缆特别地笨重且体积大。

所述电力电缆的笨重且体积大的性质违背在飞行器上所观察到的约束，在所述约束中，与之相反，目标在于使这两个参数最小。

飞行器中的新一代电源表现出特别高的电力电平。因而，可能发生几百安培甚至几千安培的过电流达数毫秒。在例如短路的情况下将会发生这种情况。因此电力电缆必须耐受这些过电流。从而，这些特定的电力电缆具有变得越来越大的横截面面积，并因此具有变得越来越大的重量和体积。

本发明的一个目的是提出一种在飞行器中实施的用于管理过电流的方法，该方法使得可以减小在其中实施了该方法的电路的重量和体积。

本发明的另一目的是提出一种意在安装在飞行器中、包括用于管理过电流的设备的电路，所述用于管理过电流的设备使得可以减小电路的重量和体积。

发明内容

利用一种在飞行器中实施的用于保护电路以防过电流的方法来实现该目的，所述电路包括负载、电源以及将负载与电源连接的电链路，所述电源向负载供电并且包括飞行器的至少一个发电机，该方法包括测量在电链路上流通的电流的步骤。

根据本发明，该方法包括以下步骤：

将所测电流与参考电流进行比较；

当所测电流大于参考电流时，触发对串联地安装在电链路上的半导体开关的阻抗的闭环控制，以将所测电流调节至参考电流的值，只要所测电流没有回落到参考电流以下就提供闭环控制；

测量在其间执行闭环控制的时间，所述时间被称为调节时间；以及

当调节时间大于预定时间时断开开关。

然而，在现有技术中，其构思是将所有电路额定成使得其能够耐受过电流，本发明所基于的构思为对这些过电流进行限制。

所提出的方案包括：用半导体开关来替代在飞行器中常规地用作断路器的机电式开关。半导体开关提供两个显著的优点：

半导体开关提供典型地数微秒量级的极短响应时间；以及

半导体开关提供所谓的线性模式或状态，在该线性模式或状态下，半导体开关表现出可变阻抗特性。从而，当电流超过预定电流阈值——被称为参考电流——时，可以通过闭环控制来调节电流。