[发明专利]通过切换两个串联连接的开关来持久断开带有感性负载的电路的方法和装置

说明书

本发明涉及一种通过切换两个串联连接的开关来持久断开带有感性负载的电路的方法和装置。该装置具有第一和第二开关/开关组，它们彼此串联连接，并且可以从闭合状态转换到断开状态以断开电路，没有开关/开关组被设计成使其能够单独地持久断开电路，该装置还具有控制单元，用于控制第二开关/开关组，其被设计成使得第二开关/开关组时间上在第一开关/开关组之后从闭合状态转换到断开状态。本发明还涉及一种电路，该电路除了根据本发明的装置之外，还具有电压源、负载电阻和感性负载，并且还涉及使用根据本发明的装置的方法。

技术领域

本发明涉及一种用于持久安全地断开具有感性负载且在高电压下具有高电流的电路的装置。该装置具有第一和第二开关/开关组，它们彼此串联连接，并且可以从闭合状态转换为断开状态以断开电路，其中，没有开关/开关组被设计成使其能够单独地可靠且持久地断开电路，所述装置还具有控制单元，该控制单元用于控制第二开关/开关组，并且被设计成使得第二开关/开关组在时间上在第一开关之后从闭合状态转换到断开状态。本发明还涉及一种电路，该电路除了根据本发明的装置之外，还具有电压源、负载电阻以及感性负载，并且本发明还涉及一种使用根据本发明的装置的方法。

背景技术

通常只有在开关消耗大量能量而不会被破坏的情况下，才有可能断开在高电压下具有高电流的电路。迄今为止，为此经常使用这样的开关，该开关具有内部存在灭火剂或在其上存在至少一种灭火剂的断开区。灭火剂旨在扑灭、贫化或至少破坏在断开区断开之后产生的电弧。产生电弧的原因是在电流断开时以磁场形式存储在电路电感中的能量，该能量在断开后立即被引入开关中。这意味着，特别是在断开具有高感性负载的电路时，会产生高能电弧。由于大多数灭火剂和塑料都含有碳原子，这些原子在远高于2000℃的极端电弧热中会分解，然后在冷却时形成导电的碳层，因此电弧热会使灭火剂完全或部分导电。这样的开关可以在高电源电压和高电流下主动或被动地切断电路，但是这里要切断的电路的电感决定了该开关在电流中断之后是否是高度绝缘的，并且保持绝缘或者稍后再次或多或少地导通。这同样适用于开关中使用的材料主要包含氯或氟等卤化物-在此情况下，在切断电流后开关中仍存在高温等离子体，电导率还是很低，但是如果在电路断开后等离子体被冷却，则电导率会非常高。几毫秒的冷却时间就足够了。因此，虽然使用这种开关可以首先中断电路，但是无法以始终需要的高绝缘电阻来保证持久可靠的断开。当前使用的开关已经部分适合于切断汽车中常见的450V至850V的电压，并且电路中的电流在断开的瞬间高达20kA。但是，在将来，期望电压为1250V，并且对于公共汽车和卡车，甚至期望超过2000V，断开电流高达30kA，这样以前使用的开关将无法持久且安全地断开作为单个模块的这种电路。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种可能性，即，将具有高感性负载的高电流和高电压的电路持久且安全地断开，先前的高电流高电压开关在这种情况下将失效。当然应该防止这种开关在断开后的短时间内再次导通。还旨在防止在切换过程之后开关被绝缘电阻不足时流动的高持续电流破坏。

根据本发明的用于断开具有感性负载的电路的装置具有第一和第二开关/开关组，它们彼此串联连接并且用于断开电路，从而能够将电路从闭合状态转换到断开状态，其中，没有开关/开关组被设计成能够单独地持久断开电路。此外，根据本发明的装置还具有控制单元，该控制单元控制第二开关/开关组并且被设计为使得第二开关/开关组在第一开关/开关组之后从闭合状态转换为断开状态。

在下文中，术语“开关”不但代表单个开关，而且也代表开关组。

这里还包括多个开关/开关组，在这种情况下，两个以上的开关或开关组被连续控制。开关原理或保护原理是相同的，为简单起见，这里仅描述两个开关/开关组。