[发明专利]用于对电网部分进行预充电的方法

说明书

本发明涉及一种利用来自直流电网(100)的第一电网部分(31a)的电能对第二电网部分(31i)进行预充电的方法。在此，在初始状态(t₀)下，存在于第二电网部分(31i)中的初始电压(U2_t0)低于存在于第一电网部分(31a)中的直流电压(U_DC)。在第一时间点(t₁)，两个电网部分(31a，31i)通过具有预充电电阻(6)的电阻电流路径(2)连接。在随后的第二时间点(t₂)，只要第二电网部分(31i)中的电压(U2)位于初始电压(U2_t0)与直流电压(U_DC)之间，两个电网部分(31a，31i)就会通过与电阻电流路径(2)并联布置的半导体开关(1)连接，半导体开关在时钟控制的运行模式下运行或者在线性范围内作为可调节的电阻运行。

技术领域

本发明涉及一种对直流电网的电网部分进行预充电的方法，以及一种可用于执行该方法的计算机程序产品。同样地，本发明还涉及一种相应的开关装置和一种具有这种开关装置的直流电网。

背景技术

在工业设施或建筑物内借助直流电进行能量分配不仅由于设备之间的简单的能量交换和/或例如与可再生能量源的简单连接是有利的。直流电网(DC网)的简单和高度模块化在如今不断变化的工业中也已经被证明是有利的(DC＝Direct Current，直流电流)。

通常，直流电网具有多个电网部分，它们可以被设计为例如能量源、能量存储器或负载，即被设计为耗电器。在此，电网部分可以通过开关装置以能够电分离的方式彼此连接。为了分离电网部分，开关装置通常具有电子和/或机械开关。通常，直流电网还具有与三相电网的连接，其形成直流电网的外部能量源。在此，三相电流借助整流器进行整流，并且通过馈送单元馈送到直流电网。

工业直流电网中的最大的耗电器通常是交流供应的电驱动器(AC＝AlternatingCurrent，交流电流)。基于布置在强制性连接在交流电驱动器上游的逆变器中的、用于稳定和缓冲直流电压的储能电容器，这些电驱动器主要形成电容性负载。当这些电容性负载连接到直流电网时，在直流电网的作为中央供电电网起作用的第一电网部分与布置在直流电网的第二电网部分中的电容性负载之间有平衡电流流过开关装置，平衡电流能够呈现出非常大的振幅，因此也被称为接通浪涌(switch-on surge)，从而可能导致电子部件的热损坏和对供电电网的难以承受的影响。在电气技术上，这种平衡电流可以通过不同的措施进行掌控，然而，所有这些措施都是基于限制平衡电流的最大值的原则。

在预充电期间，用于限制平衡电流(下文中也将其称为预充电电流)的最简单的可能性是，将两个电网部分之间的平衡电流引导通过预充电电阻。只有当电容性负载接通到供电电网时才需要预充电电阻；预充电电阻用于限制用以从供电电网对电容性负载充电的预充电电流。一旦电容性负载被充电，就可以结束电流限制；为此，例如可以借助桥接触点将预充电电阻桥接。然而，接通预充电电阻的缺点在于，如果负载已经在预充电阶段消耗了功率，例如由于电容器的漏电流、由于流过对称电阻的电流、也由于在达到可能相对较低的电压值后立即启动的辅助电源，则两个电网部分之间总是保持有电压差。

在预充电期间，用于限制平衡电流的第二可能性是，在负载电流路径中使用降压转换器。在此，需要降压转换器扼流圈。取代将降压转换器扼流圈设置为单独的组件，(这由于附加的成本、空间需求和能量损耗是不期望的，)替换地可以使用电线的电感。然而，这要求高的时钟频率，这导致晶体管处的较大的开关损耗，或/和形成很大的电流纹波；在此，电流纹波的最大电流可能会变得比降压转换器的额定电流明显更大。这意味着，降压转换器必须针对电流纹波的最大电流进行设计，由此降压转换器必须具有比它实际需要的载流能力高很多倍的载流能力。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题是，提供一种改进的用于预充电的方法。