[发明专利]一种保护负载电路的方法

说明书

本发明涉及一种用于在完全固态电路配置中保护电路免受接地故障及并联和串联电弧故障的新方法。描述了固态电路和使用方法，所述固态电路和使用方法提供了低压DC电源、干线电压和电流感测、故障检测处理和高压电子开关的关键功能。

本申请是PCT申请号为PCT/US2017/031207、国际申请日为2017年5月5日、中国申请号为201780027249.3、发明名称为“固态线路干扰电路中断器”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种配电系统，尤其涉及一种全固态电路中断器，所述全固态电路中断器用于当由集成在中断器中的专有故障检测处理器检测到诸如接地故障或电弧故障的干扰时，断开从配电系统到用户负载的电力。

背景技术

电力供应系统的保护主要使用熔断器和电路阻断器来实现，所述熔断器和电路阻断器通过在短路或过载情况下终止电流流动来防止过电流对配电系统的损坏。

其次，接地故障中断器(GFI)主要用于支路电路中，以便一旦检测到阈值漏电流就通过中断所述电流流动来保护用户免受由于非预期电流直接流到接地而引起的电击。最近，电弧故障中断器(AFI)已经被用于减少能够由电弧故障产生的火花引发的结构火灾的危险。

当电路中的两个导体变得如此接近地间隔以至于发生介于中间的材料的电击穿，由此允许电流在导体之间间歇地流动时，发生电弧故障。所述击穿和产生的电流伴随着极高的温度，远高于典型建筑材料的燃点，从而在电弧故障附近带来即刻的火灾危险。

从线路到线路、线路到零线或线路到接地发生的电弧故障被称为并联电弧故障，并且通常导致过电流使所述电路阻断器或GF1器件的任一器件跳闸。例如，由电路中的一个导体的意外切断而在线路内发生的电弧故障被与负载串联，并且可能不会被所述电路阻断器或GFI中断。因此，更复杂的感测方案已经被开发出来以鲁棒地检测串联电弧故障并且触发受影响电路的断开。所述电弧故障感测方案由于需要最小化由诸如开关电源和调光器电路之类的复杂负载引起的误触发而进一步复杂化，所述复杂负载呈现出模拟电弧故障的电流-电压关系。所述复杂的电弧故障感测方案通常需要比现有技术的电路阻断器和GFI中采用的简单和庞大的机电设备更复杂的电路。所述更复杂的AFI电路通常由固态模拟和数字设备组成，例如运算放大器和微处理器。因此，需要一种将GFI和AFI功能集成在紧凑的低功率中断器配置中的全固态方法。

发明内容

本发明涉及一种用于在完全固态电路配置中保护电路免受接地故障及并联和串联电弧故障的新方法。描述了固态电路，所述固态电路提供了低压DC电源、干线电压和电流感测、故障检测处理和高压电子开关的关键功能。

描述了一种有效的固态AC到DC电力转换系统。所述系统和相关设备满足了对紧凑的、集成的、低成本的设计的需求，所述设计是高效的并且提供了用于驱动用于家用传感器和网络、智能汽车等的典型硅基电子器件的低电压的接入。在一个实施例中，所述系统包括有效的电子开关，该电子开关用于将所述串联电压调节器电路的输入从整流的AC干线电源断开，以减少串联调节器内消耗的电力。当所述开关闭合(close)时，能量被累积并存储在分流器能量存储元件中。当所述整流的AC干线波形超过阈值时，所述电子开关打开(open)。当所述开关打开时，由能量存储元件通过所述调节器电路向所述负载提供能量。以这种方式，所述调节器电路的益处归于附接的负载电路，而与现有技术相比，在所述调节器电路内耗散的电力大大减少。比较器被用于控制所述电子开关。在一个实施例中，所述比较器包括运算放大器和参考电压源。在另一个实施例中，所述比较器包括MOS场效应晶体管。在一个实施例中，通过分压器控制所述MOS场效应晶体管。