[发明专利]具有过电压保护的电压限制器

说明书

提出的电压限制器由绝缘壳(26)组成，绝缘壳(26)从顶部由设置有第一连接点(1)的导电导热的第一接触板(2)封闭，从底部由设置有第二连接点(9)的导电导热的第二接触板(10)封闭。实施例中的沿相反方向定向的两个触发半导体元件(5，13)以及位于两个内板(3，11)之间并与该触发半导体元件(5，13)并联的保护构件(17)位于绝缘壳(26)的内部。同时半导体元件(5，13)与电子控制装置和连接点(1，9)互连。限制器配备有压缩结构，以提供各个部件的夹紧和电气互连。第一触发半导体元件(5)位于导热导电的第一内板(3)与第一接触板(2)之间，第一内板(3)与第一触发半导体元件(5)的阴极(7)接触，第一接触板(2)与第一触发半导体元件(5)的阳极(6)接触。第二触发半导体元件(13)位于导热导电的第二内板(11)与第二接触板(10)之间，第二内板(11)与第二触发半导体元件(13)的阴极(15)接触，第二接触板(10)与第二触发半导体元件(13)的阳极(14)接触。电子控制装置可以位于绝缘壳(26)的外部或内部，并且由与第一触发半导体元件(5)的控制电极(8)、第一接触板(2)和该第一内板(3)互连的第一控制装置(4)以及与第二触发半导体元件(13)的控制电极(16)、第二接触板(10)和第二内板(11)互连的第二控制装置(12)组成。

背景技术

本技术方案涉及一种特别是在铁路中(即在客运火车站)和分段电桩中的保护装置，该保护装置防止出现不允许的高的接触电压并降低过电压。

该保护装置可防止运行和短路期间由轨道电位引起的不允许的电压。当超过允许的电压值时，其在牵引回路与牵引系统的接地之间提供瞬态连接。因此，其保护可以接触这些部件的人。

技术现状

关于在电气化铁路设备的电力牵引和电涌放电器中防止接触电压的装置的立法修正案已经完全改变了对保护装置的要求。一些保护装置要么不能部分或完全地满足其参数要求，要么技术过于复杂，即成本高昂。

文件US2004257742A1“电压限制器”中描述了一种已知的解决方案，其描述了连接到触发元件的压敏电阻的设计，该触发元件由两个反并联晶闸管和控制装置组成，该控制装置监控差分电势和危险接触电压并通过激活相关晶闸管来消除危险电压。该文件还描述了保护装置的设计，其具体地涉及将各个子系统连接成一个单元。该结构在两个板之间不对称地布置有保护元件、位于顶部的压敏电阻、位于中部的控制装置和位于底部的两个晶闸管。外板与第一晶闸管的阳极接触，同时与第二晶闸管的阴极接触，而第一晶闸管的阴极和第二晶闸管的阳极与内板接触。内板位于壳体内部，通过壳和内绝缘与周围环境绝缘，因此其不能像外板那样消除相同量的热量。这种解决方案的缺点是由于不对称结构，晶闸管中的一个的阳极冷却不均匀。这导致晶闸管负载不均匀，因此有必要选择较高的晶闸管参数从而即使在较差的排热情况下也能实现所需的参数。

在专利文献文件EP1855365 A1“过电压保护装置模块及其形成方法”中描述的另一已知技术方案包含压敏电阻，两个晶闸管和触发电路反并联连接到该压敏电阻。触发电路监控差分电势和危险接触电压的出现，并通过激活相关晶闸管来消除危险电压。该文件进一步描述了保护装置的设计，其具体地涉及将各个子系统连接成一个单元以及它们在安装板上的位置。该装置部分地消除了现有技术方案的缺点，然而，其缺点是对空间的巨大要求和结构的复杂性。根据文件US2004257742A1的解决方案也存在相关的缺点，即两个晶闸管阳极冷却不均匀。

本发明保护的技术方案的另一实例为CZ 22115“功率半导体过电压限制器”。该文件描述了包含诸如晶闸管、触发二极管、齐纳二极管、压敏电阻、电阻器和电容器的一些元件的电路互连的两个相同功率半导体块的反并联设计的可能解决方案之一。没有规定限制器的各个元件的机械布置的具体设计。

从专利文献中已知的另一个文件-DE4217234“用于电流切断电子消隐装置的电压限制电路在消隐电容器上具有使用非线性电阻和GTO晶闸管来限制电容器电压的并联电路”，其设计在SiC实施例中以晶闸管和压敏电阻为特征。该技术解决方案仅涉及不符合当前技术状态的元件的电互连，特别是因为SiC压敏电阻没有足够的耐脉冲性，也没有生产或使用SiC压敏电阻。