[发明专利]用于在直流电网节点的支路中切换直流电流的直流电压开关

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在直流电网节点的支路中切换直流电流的装置，其具有：其中布置了机械开关的持续电流路径；将持续电流路径旁路的切换电流路径，其中布置了功率开关单元，所述功率开关单元具有可接通可断开功率半导体开关并且被构造用于在故障情况下中断短路电流；以及纵向电压源，用于在由持续电流路径和切换电流路径形成的网孔中产生反向电压。

背景技术

例如从WO 2011/057675 A1已经知道这样的装置。其中描述了一种直流电压开关，其具有带有机械开关的持续电流路径以及与持续电流路径并联连接的断开支路。在断开支路中布置了功率半导体开关的串联电路的形式的功率开关单元，功率半导体开关分别与一个续流二极管反向并联连接。功率开关单元的功率半导体开关和续流二极管反向串联地布置，也就是说，可断开功率半导体开关串联地布置，其中，对于每个功率半导体开关，设置一个相应的具有相反的导通方向的功率半导体开关。以这种方式，在断开支路中通过功率开关单元可以中断两个方向上的电流。在运行电流路径或者持续电流路径中，除了机械开关之外，还布置了与机械开关串联的电子辅助开关。在正常运行时，电流经过运行电流路径并且由此经过电子辅助开关并且经过闭合的机械开关流动，因为断开支路的多个功率半导体开关对于直流电流来说是高阻。为了例如中断短路电流，将也可以称为纵向电压源的电子辅助开关转换到其分离位置。由此运行电流路径中的电阻增大，从而直流电流换向到断开支路中。因此机械断路开关能够无电流地断开。经过断开支路传导的短路电流可以通过功率开关单元被中断。为了吸收存储在直流电网中的、在切换时要减少的能量，设置了放电器，其与断开支路的功率半导体开关分别并联连接。

在DE 694 08 811 T2中并且在US 5,999,388中公开了用于在高电压的情况下切换短路电流的其它直流电压开关。

开头提及的装置具有以下缺点：该装置不能用于负载流(Lastfluss)控制，因为在纵向电压源上产生的损耗然后在较长的时间段上或者甚至持续地出现。这从经济或者生态学的观点是不能忍受的。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题是提供一种开头提及的类型的装置，其还能够用于经济地在长时间段内控制电网节点上的负载流。

本发明通过纵向电压源具有用于连接和断开电能的部件来解决上述技术问题。

根据本发明的装置由于该用于接通和断开电力的部件，还能够在长时间段内用于负载流控制，因为该用于接通和断开电力的部件使得能够将例如由纵向电压源输出的电力以有意义的方式用于任意目的。相反，如果纵向电压源需要电力，例如以使其支路中的负载电流减小，则可以由独立的源向该纵向电压源供应所需的电力。断开的电力可以用于供应位于该直流电网节点附近的、例如与另一个能量源或者与附加用电设备连接的电网。代替电网，也可以将用电设备直接与用于连接和断开电力的部件连接。用电设备例如与替代能量源连接。然而，用电设备同时也可以是能量存储器，例如水力存储器、机械能存储器、电能或者化学能存储器。于是在需要时用电设备成为能量源。如已经描述的那样，用电设备也可以是典型的耗能设备，例如工厂、居住区等。

然而，提供特别优点的是，用于连接和断开电力的部件与至少另一个装置的用于连接和断开电力的部件耦合，所述至少另一个装置布置在同一直流电网节点的另一个支路中用于切换直流电流。根据本发明的该有利构造，例如可以将在一个支路中取出的电力耦合到布置在另一个支路中的具有相同构造的装置的纵向电压源中。在这种情境下，完全不需要对直流电网节点的所有支路配备根据本发明的装置。相反，当直流电网节点的至少两个支路具有根据本发明的装置，并且这两个根据本发明的装置经过用于连接和断开电力的部件彼此耦合时就足够了。此外，这里又可以想到设置独立的能量源或者能量存储器，其暂存尽管耦合了两个装置、但是仍然出现的过剩的能量或者电力，并且在必要时又将其返回到总系统中。也可以向用电设备供应过剩的电力。为了进行完全的负载流控制，一个直流电网节点处的根据本发明的装置的数量比所述电网节点的支路的数量少1。也就是说，如果n是直流电网节点的支路的数量，则根据m＝n-1来计算进行完全负载流控制所需的根据本发明的装置的数量m。