[发明专利]用于供电线路的控制设备

说明书

本发明涉及用于供电线路的控制设备。本发明涉及一种旨在被定位在电力供应线路的两个部分(2a、2b)之间的控制设备。根据一般特征，该设备包括双极型晶体管(3)，该双极型晶体管包括宽带隙半导体材料，其中发射极(4b)连接到供电线路的一个部分(2b)，并且集电极(4a)连接到供电线路的另一部分(2a)，并且该设备还包括被连接到所述晶体管的基极(4c)的控制装置(6)。

技术领域

本发明涉及电力供应的一般领域，更具体而言涉及连接在电力供应线路中的控制设备。

背景技术

为了控制在这样的线路中流动的电流，通常的做法是使用连接在电力供应线路中的设备。这样的设备还用来提供对诸如短路或闪电发生之类的某些事件的防护。

这样的设备可以是电子控制的，并且它们通常被本领域技术人员称作固态功率控制器(SSPC)。它们以类似于电子断路器的方式工作。

在这样的设备中可以观察到，电流被测得，并且根据该电流的测得的值作出关于如何控制绝缘栅双极型晶体管(IGBT)型或硅场效应晶体管(MOSFET)型上的金属氧化物的半导体组件(即，它要占用导通状态还是非导通状态)的决定。

某些应用涉及在电力供应线路上使用高压直流(HVDC)。在这样的情况下，目前的设备就其损耗度、其集成度以及其提供的保护水平而言并不令人满意。

本发明具体而言试图缓解这些弊端。

发明内容

本发明通过提出一种布置在电力供应线路的两个部分之间的控制设备来满足这一需求。

根据一般特征，该设备包括双极型晶体管，该双极型晶体管包括宽带隙半导体材料并且使其发射极连接到供电线路的一个部分，使其集电极连接到供电线路的另一部分，并且该设备还包括被连接到所述晶体管的基极并被配置成在开环中工作的控制装置。

已经观察到，使用包括宽带隙半导体材料的双极型晶体管使获得对流过晶体管的电流的精确限制成为可能。作为结果，在出现短路或闪电的情况下非常适合的可调限制被获得。该限制对于包括宽带隙半导体材料的晶体管的结构而言是固有的。

这与以同断路器类似的方式工作并且不用来限制在电力供应线路中流动的电流的现有技术解决方案非常不同。

可以观察到，与通常在两种状态(导通和非导通)之间工作的现有技术的设备相比，获得电流限制还使获得附加的保护成为可能。通过本发明，电流中的异常增加可通过晶体管中存在的固有限制来被处理。

这在航空器的应用中尤其有利，在航空器的应用中，考虑在诸如发生闪电等事件的情况下完全中断电流的流动并不总是可能的。

还可以观察到，当由供电线路供电的负载中出现短路时，温度升高。包括宽带隙半导体材料的晶体管随后对通过它们的电流施加限制，该限制随着温度升高而被加强。换言之，当温度升高时，通过这样的晶体管的电流减少，从而提供由使用宽带隙半导体材料而产生的附加的保护。

因此，与利用硅组件的现有技术的设备不同，在本发明中，通过使用宽带隙半导体材料来限制损耗。

术语“包括宽带隙半导体材料”应被理解为意指一种晶体管，其中该晶体管的基极的至少一个区域包括宽带隙半导体材料，发射极的至少一个区域包括宽带隙半导体材料，并且集电极的至少一个区域包括宽带隙半导体材料。作为示例，这样的晶体管可以在宽带隙半导体材料的晶片内制成。

不同于要求在供电线路上使用探针以用于测量其中流动的电流并接着允许该电流通过或者不通过的现有技术的解决方案，在本发明中，可以直接控制晶体管，使得其提供期望的电流，并且在不测量线路中流动的电流的情况下这么做。正是使用包括宽带隙半导体材料的双极型晶体管才使这成为可能，因为这样的晶体管明确地限制了它们传递的电流。