[发明专利]具有过压保护的电开关

说明书

本发明涉及具有至少一个能关断的半导体开关(2、21、22)的电开关(1)，其中电开关(1)具有电容器(3)和变阻器(4)，其中电容器(3)和变阻器(4)布置成第一串联电路(10)，其中由电容器(3)和变阻器(4)构成的第一串联电路(10)与能关断的半导体开关(2、21、22)并联。为了使电开关(1)尤其在其开关表现方面改进而提出：电开关(1)具有开关(5)和电阻(6)，其中开关(5)和电阻(6)布置成第二串联电路(11)，其中由开关(5)和电阻(6)构成的第二串联电路(11)与能关断的半导体开关(2、21、22)并与第一串联电路(10)并联。本发明还涉及用于运行这种电开关(1)的方法，其中在接通能关断的半导体开关(2、21、22)之前接通开关(5)。

技术领域

本发明涉及具有至少一个能关断的半导体开关的电开关，其中电开关具有电容器和变阻器，其中电容器和变阻器布置成第一串联电路，其中由电容器和变阻器构成的第一串联电路与能关断的半导体开关并联。本发明还涉及用于运行这种电开关的方法。

背景技术

如今，电能的供应主要经由交流电网实现。交流电网的优点是：可以借助变压器产生不同的电压级。由于市场上可提供的半导体越来越便宜，对于直流(DC)电网也能以简单的方式产生不同的电压级，使得经由直流电网尤其在工业网络内进行能量供应刚好也变得特别经济。

在此，直流电网应在未来的工业设备中减少损耗，保证变流器、存储器和马达之间的直接能量交换，并提高稳定性。在此，例如可以运行在不同的负载出口和馈入部之间具有不同电缆长度的小型直流电网。短的电缆长度导致馈线中的非常小的纵向电感，使得故障电流可以具有非常急剧的电流增加。这对于故障情况而言需要非常快地识别故障并且关断。通常机械开关无法满足该要求。因此，引入具有半导体开关的所谓的电开关。半导体开关也被称为固态断路器。该开关的特征在于与机械开关不同的特别快的开关，开关典型地在100ns的数量级中进行。

从DE 37 18 941 A1中已知一种用于将高压电流引入到化学溶液中的设备。该设备由存储装置、接收装置、检测设备和包括高磁轭开关的引导设备组成。

从EP 3 367 567 A1已知一种用于分离电流路径的开关设备。该文献涉及一种用于分离直流电网的、包括源侧的和负载侧的电感的电流路径的开关设备。开关设备包括至少两个串联的开关模块，其中每个开关模块包括至少一个可控的半导体开关元件，由电阻和电容器构成的串联电路与半导体开关元件并联。

在优先权日之后公开的WO 2018/172134 A1中提出一种用于控制直流开关的方法。在此，直流开关具有第一能关断的半导体开关和第二能关断的半导体开关，其中第一和第二能关断的半导体开关设置在第一接头和第二接头之间，从而能够引导具有第一极性的电流经过第一能关断的半导体开关，并且能够引导具有相对于第一极性相反的极性的电流经过第二能关断的半导体开关，其中根据电流测量值关断能关断的半导体开关之一。

在优先权日之后公开的WO 2019/011642 A1中提出一种电开关，其具有至少一个能关断的半导体开关、变阻器和电容器。在此，电开关具有第一接头和第二接头，在接头之间可以借助于至少一个能关断的半导体开关根据能关断的半导体开关的开关状态来建立或中断导电的连接。在此提出：由变阻器和电容器构成的串联电路分别借助第一二极管与第一接头连接并且借助第二二极管与第二接头连接。

发明内容

本发明的基本目的在于给出一种尤其在电开关的开关表现方面有改进的电开关。

该目的通过一种电开关实现，其具有至少一个能关断的半导体开关、电容器和变阻器，其中电容器和变阻器布置成第一串联电路，其中由电容器和变阻器构成的第一串联电路与能关断的半导体开关并联，其中电开关具有开关和电阻，其中开关和电阻布置成第二串联电路，其中由开关和电阻构成的第二串联电路与能关断的半导体开关并联并且与第一串联电路并联。该目的还通过一种用于运行这种电开关的方法来实现，其中在接通能关断的半导体开关之前接通开关。