[发明专利]用于变压器的功率电子抽头转换开关模块

说明书

本发明的主题是使用连接到变压器的初级绕组（3）的段的功率电子元件的用于变压器（4）的功率电子抽头转换开关模块（1'）。功率电子抽头转换开关模块（V）配备有阀（V1'...VN'），所述阀（V1'...VN'）具有与控制器（7）连接的一对晶闸管或晶体管，并且阀（V1'...VN'）分别与熔丝（F1...FN）串联连接。模块（1'）配备有附加的过大的抽头线（LX），所述附加的过大的抽头线（LX）具有被定额用于短路电流的过大的阀（VX），所述阀与过电压触发电路（11）连接。过大的阀（VX）配备有与热保护的电压抑制装置（13）连接的一对晶闸管或晶体管。

技术领域

本发明的主题是使用连接到变压器的初级绕组的段的功率电子元件的用于变压器的功率电子抽头转换开关(electronic tap changer)模块。

背景技术

连接到变压器绕组的功率电子开关元件应当传导标称电流，经受短路和过电流条件，并且还经受具有持续功率流的过电压或开路条件。

对于短路或过电流条件，抽头转换开关模块的阀很经常设计有过大的功率电子组件，诸如晶闸管、IGBT、MOSFET，以便在规定的时间段内经受短路或过电流。在一些情况下，短路或过电流持续时间可能是数秒。对于经济方面，将过大的阀应用于所有抽头是不合理的，特别是当由于电压要求，每个抽头转换开关模块阀可由数个串联元件组成。

为了保护功率电子阀免受过电压，使用标准瞬态电压抑制器，如：MOV(金属氧化物变阻器)装置或TVS二极管(瞬态电压抑制器二极管)，或火花隙，或气体放电管。这样的抑制器能够防止跨功率电子阀两端的电压上升至高于额定水平。然而，标准的瞬态电压抑制器被设计成由于它们的热限制而仅减轻短时过电压。它们通常被定额用于1.2/50us脉冲。在长期过电压的情况下，不可能用标准的瞬态电压抑制器保护电路。处理长期过电压的标准手段是激活熔丝、电路断路器或电流旁路。

在诸如功率电子抽头转换开关的特定应用中，需要避免长期过电压或开路条件并且同时保持电路中未受干扰的功率流，即使一些部件发生故障。不允许留下开路，因为它可能导致变压器绕组中的内部电弧故障。瞬态电压抑制器的限制是：在MOV装置和火花隙的情况下在每次动作/触发之后它们的参数和寿命的显著降低，或者在TVS二极管的情况下非常有限的功率额定值。

从专利号为US5604423的美国专利已知用于与变压器的操作的抽头转换系统，并且其特征为门控电子装置的特殊群组，所述门控电子装置的特殊群组作为电路断路器和重合器进行操作，使得在短路电流或过电流的半周期之后，使用外部控制信号将所述特殊群组转换到OFF状态，由此将抽头转换开关绕组开路。优点是只有装置的特殊群组需要被定额用于承受短路条件。短路电流或过电流条件由专利号为US5604423的美国专利中描述的发明通过基于测量使用运行规定的算法的外部控制器的特定阀触发来处置。所提出的技术利用功率电子组件，以便在检测到短路之后在短时间(至少单个半周期)内改变电路拓扑。在开路条件的情况下，所提出的解决方案不保持未受干扰的功率流，这在抽头转换开关应用中是期望的。因此，所提出的发明仅解决短路或过电流条件问题。

发明内容

配备有具有与控制器并且与用于基本短期过电压保护的瞬态电压抑制器装置连接的一对晶闸管或晶体管的阀V1'...VN'的根据本发明的功率电子抽头转换开关模块的本质在于阀V1'...VN'分别与熔丝F1...FN串联连接，并且模块配备有附加的过大的抽头线，所述附加的过大的抽头线具有被定额用于短路电流的过大的阀，所述阀配备有过电压触发电路。过大的阀配备有彼此反并联的一对晶闸管或晶体管并且该对晶闸管或晶体管与热保护电压抑制装置并联连接。

优选地，过电压触发电路具有MOV装置或TVS二极管和一对具有相反极性的二极管。

优选地，电压抑制器装置是热保护的MOV装置或TVS二极管。

优选地，过大的阀直接连接到变压器的初级绕组。