[发明专利]固态电路断路器

说明书

本发明提供了一种电路断路器，包括：电流传感器，其具有正常传感器输出和过电流检测输出；固态开关模块，其被构造成具有允许电流流过该电路断路器的闭合状态和中断流过该电路断路器的电流的打开状态；栅极驱动器，其被构造成控制包括去饱和功能输出的该固态开关模块，其中该栅极驱动器被构造成当该去饱和功能输出变为接通状态时致使该固态开关模块中断流过该电路断路器的电流；以及电子跳闸电路，其被构造成当该正常传感器输出达到第一阈值水平或者该过电流检测输出变为该接通状态时向该栅极驱动器输出跳闸信号。

相关申请的交叉引用

本申请涉及于2020年1月29日提交的并且名称为“SOLID STATE CIRCUITINTERRUPTER”的共同转让、同时提交的美国专利申请序列号16/775985(代理人案卷号19-ETU-783-2)。

背景技术

技术领域

本发明所公开的概念整体涉及电路断路器，并且具体地涉及固态电路断路器。

背景信息

电路断路器(例如但不限于电路断流器)通常用于保护电路不受过电流状况的损害，诸如过载状况、短路或其他故障状况，例如电弧故障或接地故障。固态电路断路器使用固态部件(例如，半导体装置)来接通和断开从功率源流向负载的电流。

固态电路断路器提供比传统机械电路断路器更快的跳闸。然而，这些能力尚未得到最佳利用。另外，固态电路断路器存在与传统机械电路断路器不同的安全性和良好性问题。固态电路断路器存在相当大的改进空间。

发明内容

根据本发明所公开的概念的一个方面，一种被构造成电连接在功率源和负载之间的电路断路器包括：电流传感器，该电流传感器被构造成感测流过电路断路器的电流，并且具有与流过电路断路器的电流成比例的正常传感器输出和当流过电路断路器的电流达到第二阈值水平时变为接通状态的过电流检测(OCD)输出；固态开关模块，该固态开关模块被构造成具有允许电流流过电路断路器的闭合状态和中断流过电路断路器的电流的打开状态；栅极驱动器，该栅极驱动器被构造成控制固态开关模块以中断流过电路断路器的电流，其中栅极驱动器包括去饱和(DESAT)功能输出，当流过电路断路器的电流达到第三阈值水平时，DESAT功能输出变为接通状态，并且其中栅极驱动器被构造成当DESAT功能输出变为接通状态时致使固态开关模块中断流过电路断路器的电流；以及模拟跳闸电路，该模拟跳闸电路被构造成接收正常传感器输出和OCD输出并且当正常传感器输出达到第一阈值水平或OCD输出变为接通状态时向栅极驱动器输出跳闸信号，其中跳闸信号致使栅极驱动器控制固态开关模块以中断流过电路断路器的电流。

根据本发明所公开的概念的一个方面，一种被构造成电连接在功率源和负载之间的电路断路器包括：可分离触点，该可分离触点被构造成打开以在功率源和负载之间提供电流隔离；操作机构，该操作机构被构造成打开和闭合可分离触点；第一位置传感器，该第一位置传感器感测可分离触点的位置；固态开关模块，该固态开关模块被构造成具有允许电流流过电路断路器的闭合状态和中断流过电路断路器的电流的打开状态；以及电子跳闸单元，该电子跳闸单元被构造成控制固态开关模块以在打开状态和闭合状态之间变化并且控制操作机构以打开可分离触点，其中，基于第一位置传感器的输出，电子跳闸单元被构造成控制固态开关模块，以在可分离触点处于闭合位置时控制固态开关模块从打开状态变为闭合状态。

根据本发明所公开的概念的一个方面，一种用于电路断路器中的固态开关组件包括：输入端子；第一导体；输出端子；第二导体；固态开关模块，所述固态开关模块通过所述第一导体电连接到所述输入端子并且通过所述第二导体电连接到所述输出端子，并且包括至少一个固态开关；散热器，所述散热器附接到所述固态开关模块；电流传感器，所述电流传感器被构造成感测流过所述固态开关模块的电流；以及多个金属氧化物变阻器(MOV)。