[发明专利]用于高功率直流总线分布的固态调节器和断路器

说明书

一种电路以及一种用于调节电流并将断路器设置到电路的方法。该电路包括：双向单元，该双向单元包括用于在正向操作模式期间的功率流的一组正向开关和用于在反向操作模式期间提供反向功率流的一组反向开关；控制电感器，其用于在反向操作模式期间控制电流流动；以及电压钳位开关，其被配置成在反向操作模式期间将控制电感器设置在电路中并且在正向操作模式期间将控制电感器从电路中移除。在至少反向操作模式下操作该电路。

背景技术

本公开内容总体上涉及固态电路，并且更具体地，涉及在正向功率和反向功率两种操作模式下结合了断路能力和电流调节能力的固态电路。

许多已知的电力和分布系统包括断路器，所述断路器被配置成响应于电路故障情况(例如，短路情况)而完全中断在系统的两点之间流动的电流。此外，机电断路器通常需要数毫秒来响应短路故障情况。因此，例如，新兴的固态断路器经常利用诸如绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的半导体器件来完全中断流过电路的电流。

基于晶体管的传统固态断路器通常具有低浪涌电流能力并且无法承受内部故障。此外，响应于瞬间中断电流流动的电流电平的瞬态变化可以引起电压浪涌，该电压浪涌可以使半导体开关劣化和/或损坏，从而导致应力引起的开关故障。通常在传统的固态断路器中实施暂态电压抑制部件以保护晶体管免受电压浪涌的影响。然而，这些暂态电压抑制部件增加了整个断路器的成本和复杂性。暂态电压抑制部件也容易受到应力引起的劣化的影响，从而随着时间推移导致对半导体器件的保护不可靠。

发明内容

根据非限制性实施方式，电路包括双向单元，该双向单元包括：用于在正向操作模式期间的功率流的一组正向开关和用于在反向操作模式期间提供反向功率流的一组反向开关；控制电感器，其用于在反向操作模式期间控制电流流动；以及电压钳位开关，其被配置成在反向操作模式期间将控制电感器设置在电路中，并且在正向操作模式期间将控制电感器从电路中移除。

根据另一非限制性实施方式，一种调节电流并将断路器设置到电路的方法包括：在第一输入电压轨与第二输入电压轨之间形成电路，该电路包括：双向单元，其包括用于在正向操作模式期间的功率流的一组正向开关和用于在反向操作模式期间提供反向功率流的一组反向开关；控制电感器，其用于在反向操作模式期间控制电流流动；以及电压钳位开关，其在反向操作模式期间活跃以将控制电感器包括在电路中并且在正向操作模式期间不活跃以将控制电感器从电路中移除；以及在至少反向操作模式下操作电路。

根据又一非限制性实施方式，一种电气系统，包括用于功率调节和断路的电路，所述电路包括：双向单元，其包括用于在正向操作模式期间的功率流的一组正向开关和用于在反向操作模式期间提供反向功率流的一组反向开关；控制电感器，其用于在反向操作模式期间控制电流流动；以及电压钳位开关，其被配置成在反向操作模式期间将控制电感器设置在电路中提并且在正向操作模式期间将控制电感器从电路中移除。

通过本发明的技术实现了另外的特征。本发明的其他实施方式和各方面在本文中被详细描述并且被视为所要求保护的发明的一部分。为了更好地理解本发明的优点和特征，请参照说明书和附图。

附图说明

为了更完整地理解本公开内容，现结合附图和具体实施方式，参照以下简要说明，在附图中相同的附图标记表示相同的部件：

图1示出了根据实施方式的固态调节器和断路器装置；

图1A示出了图1的用于选择性地中断电流流动的开关器件的细节；

图2示出了根据实施方式的固态调节器和断路器装置；

图3示出了图1和图2的示例性装置中至少一个的电压对电流特性的图；

图4示出了当在正向功率模式下运行时的示例性装置的各种参数的图；以及

图5示出了当在反向功率模式下运行时的示例性装置的各种参数的图。

具体实施方式