專(zhuān)利名稱(chēng)：用于開(kāi)關(guān)設(shè)備保護(hù)裝置的電源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于開(kāi)關(guān)設(shè)備保護(hù)裝置的電源裝置，尤其是用于中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備保護(hù)裝置的電源裝置，它具有一個(gè)橋式整流器裝置和一個(gè)調(diào)節(jié)裝置。該橋式整流器裝置連接在一個(gè)保護(hù)轉(zhuǎn)換裝置(Schutzschalteinrichtung)之后，在向保護(hù)裝置的一個(gè)充電電容器充電之后，該調(diào)節(jié)裝置起動(dòng)并使電壓饋電線短路。
上述類(lèi)型電源裝置的電路原理結(jié)構(gòu)在很大程度上已由歐洲專(zhuān)利EP0136254B1公開(kāi)。其中的保護(hù)裝置是一種所謂的過(guò)流釋放器，它包含一個(gè)釋放電磁鐵和一個(gè)釋放電路，該釋放電路具有一個(gè)輸出釋放信號(hào)的輸出端口。在用于向負(fù)載供電的其中一根相線中出現(xiàn)過(guò)電流時(shí)，該釋放信號(hào)直接作用于一個(gè)斷路裝置。為避免發(fā)生損害，該斷路裝置直接切斷供配電電路。
在此，所述保護(hù)裝置的供電由一個(gè)電源裝置來(lái)完成，供電網(wǎng)直接向電源裝置饋電。為此，按公知的方式采用一些互感器裝置，在這些互感器裝置中相應(yīng)減小的導(dǎo)線電流借助一個(gè)橋式整流器裝置產(chǎn)生一個(gè)直流電壓。該直流電壓通過(guò)一個(gè)電壓調(diào)節(jié)器被調(diào)節(jié)到一個(gè)額定值。利用該額定值直接向保護(hù)裝置中的充電電容器充電。
這種保護(hù)裝置的電源裝置一方面盡管無(wú)饋電損耗卻要求在不同的運(yùn)行條件下能安全可靠地向充電電容器充電，另一方面必須保證充電電容器在最短的時(shí)間內(nèi)充滿(mǎn)，以便在故障情形下，例如在發(fā)生電短路時(shí)能非?？斓厍袛喙╇?。這種有些相互矛盾的要求到目前為止是通過(guò)采用較昂貴的傳統(tǒng)互感器，以及尺寸相應(yīng)較大、損耗高的元件來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
由WO98/13916也公開(kāi)了一些電源裝置，它們配備有利用測(cè)量電流的供電電路，并利用電子互感器或小信號(hào)電流互感器裝置的次級(jí)電流向電子釋放裝置的充電電容器充電。一些實(shí)現(xiàn)短路的調(diào)節(jié)裝置與橋式整流器裝置并聯(lián)。當(dāng)充電電容器被充電到標(biāo)稱(chēng)電壓時(shí)，這些調(diào)節(jié)裝置作為所謂的旁路調(diào)節(jié)器(Shuntregler)使相應(yīng)的互感器短路。
這一開(kāi)關(guān)過(guò)程由于短路會(huì)導(dǎo)致設(shè)置在短路回路中的元件有很高的損耗功率。
本發(fā)明的目的在于，只需在開(kāi)關(guān)設(shè)備上有較少的投入，就能在損耗功率明顯很小的情況下滿(mǎn)足所要求的技術(shù)條件。并保證充電電容器在任何時(shí)候?qū)τ陂_(kāi)關(guān)設(shè)備所有的運(yùn)行條件都有充滿(mǎn)的容量。
本發(fā)明的目的是通過(guò)下列特征來(lái)實(shí)現(xiàn)的，1.1所述保護(hù)轉(zhuǎn)換裝置包含一個(gè)串接有串聯(lián)電阻的可雙向控制的晶閘管電路，1.2所述晶閘管電路在其保持電流(Haltestrom)被超過(guò)時(shí)受一個(gè)電弧放電器的控制，1.3所述調(diào)節(jié)裝置是一個(gè)同相調(diào)節(jié)器(Laengsregeleinrichtung)，它在保護(hù)裝置的充電電容器充電之后切斷電壓導(dǎo)線(voltage-conducting lines)中的電流，1.4橋式整流器裝置在其直流側(cè)跨接一個(gè)高壓電容器。
由于所采用的這種調(diào)節(jié)裝置在充電電容器充電之后切斷電流，對(duì)于互感器裝置和橋式整流器裝置僅產(chǎn)生中等負(fù)載電流負(fù)荷，而常用的短路調(diào)節(jié)裝置對(duì)設(shè)置在短路回路中的元件有最大的電流負(fù)荷。通過(guò)用上述調(diào)節(jié)裝置來(lái)替代迄今為止常用的短路調(diào)節(jié)裝置，就在很大程度上滿(mǎn)足了顯著減小元件損耗功率的要求。另外，迄今為止的次級(jí)側(cè)互感器裝置在設(shè)計(jì)其芯線橫截面時(shí)要針對(duì)最大許可持續(xù)電流或熱極限電流來(lái)進(jìn)行，而在本發(fā)明的電源裝置中，次級(jí)側(cè)互感器裝置的芯線橫截面則針對(duì)中等負(fù)載電流來(lái)設(shè)計(jì)，僅僅只需對(duì)芯線的耐壓強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，使之高于放電器的引弧電壓。這樣，就用按照公知的高壓方案設(shè)計(jì)的低損耗的電源裝置替代了迄今為止按照公知的低壓方案設(shè)計(jì)的高損耗的電源裝置。
在達(dá)到額定電壓之后，同相調(diào)節(jié)器在保護(hù)裝置的充電電容器充電之后切斷電壓導(dǎo)線中的電流，次級(jí)側(cè)的互感器裝置和橋式整流器裝置通過(guò)可達(dá)數(shù)百伏電壓值的高壓電容器承受過(guò)高負(fù)荷(ueberbuerdet)。然而，與互感器裝置和橋式整流器裝置并聯(lián)的所述保護(hù)轉(zhuǎn)換裝置卻利用可雙向控制的晶閘管電路以及在超過(guò)晶閘管電路的保持電流時(shí)電弧放電的放電器，防止了元件破壞，因?yàn)槌霈F(xiàn)過(guò)電壓時(shí)所產(chǎn)生的高感應(yīng)電壓在互感器裝置的次級(jí)區(qū)域被無(wú)效接通。
按照本發(fā)明的一優(yōu)選結(jié)構(gòu)，具有下列特征2．1所述同相調(diào)節(jié)器由一個(gè)快速起振的模擬式調(diào)節(jié)器和一個(gè)低損耗的多級(jí)調(diào)節(jié)器(Schaltstufenregler)構(gòu)成，
2.2所述模擬式調(diào)節(jié)器和多級(jí)調(diào)節(jié)器(Schaltstuferegler)通過(guò)退耦二極管相互退耦，2.3所述同相調(diào)節(jié)器可被這樣控制，即，在第一個(gè)時(shí)間段內(nèi)，對(duì)充電電容器的充電僅僅通過(guò)模擬式調(diào)節(jié)器來(lái)進(jìn)行，隨后從第二個(gè)時(shí)間段開(kāi)始，則完全由多級(jí)調(diào)節(jié)器來(lái)進(jìn)行。
在模擬式調(diào)節(jié)器的工作階段，同相調(diào)節(jié)器的晶體管開(kāi)關(guān)受設(shè)置在旁路調(diào)節(jié)器的陰極支路中的光電耦合器的控制，使得斷路開(kāi)關(guān)在短路情形下接通時(shí)的初始電流會(huì)導(dǎo)致其本身被可靠斷開(kāi)(Auslsung)。這樣隨著同相調(diào)節(jié)器起作用，模擬式調(diào)節(jié)器就立刻承擔(dān)向充電電容器供電。由于所產(chǎn)生的初始電壓略微低于標(biāo)稱(chēng)初始電壓，多級(jí)調(diào)節(jié)器在短時(shí)間內(nèi)實(shí)際上無(wú)負(fù)載地起振。當(dāng)多級(jí)調(diào)節(jié)器完全起振后，通過(guò)控制旁路調(diào)節(jié)器，光電耦合器使晶體管開(kāi)關(guān)的柵極和源極之間短路，模擬式調(diào)節(jié)器就由此停止工作。這樣，在第一個(gè)時(shí)間階段內(nèi)具有較高損耗功率的模擬式調(diào)節(jié)器就被在第二個(gè)時(shí)間階段內(nèi)單獨(dú)起作用且具有明顯更低損耗功率的多級(jí)調(diào)節(jié)器所代替。
一個(gè)快速起振的具有較高損耗功率的模擬式調(diào)節(jié)器與一個(gè)經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后起作用的具有相應(yīng)較低損耗功率的多級(jí)調(diào)節(jié)器的組合，能夠獨(dú)立于向保護(hù)裝置供電被用于減小損耗功率。
按照本發(fā)明的另一優(yōu)選結(jié)構(gòu)，具有下列特征3.1所述同相調(diào)節(jié)器配備有一個(gè)充電電流限制電路。
這樣，電氣元件就可以在損耗功率相應(yīng)很小的情況下被應(yīng)用。
下面借助三張附圖對(duì)本發(fā)明予以詳細(xì)說(shuō)明，附圖中
圖1是迄今為止常用的現(xiàn)有電源裝置的電路原理圖；圖2是本發(fā)明電源裝置的電路原理圖；圖3是圖2所示電源裝置的優(yōu)選實(shí)施形式。
圖1為目前公知的所述電源裝置的電路原理圖，該電源裝置基本上由一個(gè)橋式整流器裝置BG和一個(gè)在充電過(guò)程結(jié)束之后使接有晶閘管TK的電壓饋線短路的調(diào)節(jié)裝置KR構(gòu)成。在互感器裝置WE和橋式整流器裝置BG之間設(shè)有一個(gè)保護(hù)轉(zhuǎn)換裝置SE，它保護(hù)電氣元件在電網(wǎng)短路時(shí)免受高感應(yīng)電壓的影響。
利用調(diào)節(jié)裝置KR的輸出電壓UA對(duì)保護(hù)裝置SG的充電電容器CL進(jìn)行充電，使保護(hù)裝置SG在電網(wǎng)短路時(shí)借助未示出的開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)立刻切斷在部分故障電網(wǎng)中的供電。
圖2為具備主要功能元件的本發(fā)明電源裝置的簡(jiǎn)化電路原理圖。與公知電源裝置的一個(gè)主要不同點(diǎn)在于，短路調(diào)節(jié)裝置KR(圖1所示)被同相調(diào)節(jié)器LR代替。該同相調(diào)節(jié)器LR配備有一個(gè)用于斷開(kāi)電壓饋線的晶體管開(kāi)關(guān)TU，通過(guò)旁路調(diào)節(jié)器SR的作用控制該晶體管開(kāi)關(guān)TU。橋式整流器裝置BG在其直流側(cè)跨接高壓電容器CH，該高壓電容器CH在晶體管開(kāi)關(guān)TU阻斷時(shí)充電到數(shù)百伏電壓。
所述互感器裝置WE與公知的電源裝置相反，僅僅在充電過(guò)程中承受負(fù)荷，而在其它情形下則不承受負(fù)荷。相對(duì)應(yīng)地，橋式整流器裝置BG和晶體管開(kāi)關(guān)TU僅僅承受互感器裝置的中等負(fù)載電流。
所述保護(hù)轉(zhuǎn)換裝置SE包含一個(gè)可雙向控制的晶閘管電路TR，它為了限制電流與一個(gè)串聯(lián)電阻RV串接。在此，晶閘管電路TR受到放電器AL的控制，該放電器AL在晶閘管電路TR的保持電流被超過(guò)時(shí)引弧放電。在同相調(diào)節(jié)器上輸出的電壓UA最后也將保護(hù)裝置SG的充電電容CL充電到所需的電壓值。
圖3詳細(xì)示出圖2所示電源裝置的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施形式的局部，在其中同樣僅僅示出和畫(huà)出或者僅僅示意性示出為理解所必需的元件。
此處的同相調(diào)節(jié)器LR主要由模擬式調(diào)節(jié)器AN和多級(jí)調(diào)節(jié)器RS組成。為了減少損耗，晶體管開(kāi)關(guān)TS受到光電耦合器OK的控制。該光電耦合器OK直接設(shè)置在旁路調(diào)節(jié)器SR的陰極支路中。一旦電容器C上的電壓升高到標(biāo)稱(chēng)輸出電壓，旁路調(diào)節(jié)器SR就變得低歐姆化，光電耦合器OK也開(kāi)始起作用，由此形成一個(gè)許可的限制電壓值作為輸出電壓UA。
利用過(guò)電壓保護(hù)二極管US，連接在后的保護(hù)裝置SG在所產(chǎn)生的過(guò)電壓前受到保護(hù)。如前面所提及的那樣，同相調(diào)節(jié)器LR還包含多級(jí)調(diào)節(jié)器RS。該多級(jí)調(diào)節(jié)器RS和模擬式調(diào)節(jié)器AN在同相調(diào)節(jié)器LR內(nèi)通過(guò)退耦二極管ED1,2相互退耦，這樣，所定義的用于充電過(guò)程的功能流程就可運(yùn)行。由于充電過(guò)程開(kāi)始時(shí)起初僅僅由模擬式調(diào)節(jié)器AN進(jìn)行，帶有換轉(zhuǎn)級(jí)裝置SS的多級(jí)調(diào)節(jié)器RS可無(wú)負(fù)載地起振，且只在很短的時(shí)間內(nèi)處于起振狀態(tài)。之后，旁路調(diào)節(jié)器SR受到多級(jí)調(diào)節(jié)器RS的控制，借助光電耦合器OK，帶有晶體管T的晶體管開(kāi)關(guān)TS被短路。
利用模擬式調(diào)節(jié)器AN的晶體管T和電阻R，用于保護(hù)裝置SG的充電電容器CL的充電電流就被限制到一個(gè)許可值。
權(quán)利要求
1．一種用于開(kāi)關(guān)設(shè)備保護(hù)裝置的電源裝置，尤其是用于中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備保護(hù)裝置的電源裝置，它具有一個(gè)橋式整流器裝置和一個(gè)調(diào)節(jié)裝置，該橋式整流器裝置連接在一個(gè)保護(hù)轉(zhuǎn)換裝置之后，在向保護(hù)裝置的一個(gè)充電電容器充電之后，該調(diào)節(jié)裝置起動(dòng)并使電壓饋電線短路，其特征在于，1.1所述保護(hù)轉(zhuǎn)換裝置(SE)包含一個(gè)串接有串聯(lián)電阻(RV)的可雙向控制的晶閘管電路(TR)，1.2所述晶閘管電路(TR)在其保持電流(Haltestrom)被超過(guò)時(shí)受一個(gè)電弧放電器(AL)的控制，1.3所述調(diào)節(jié)裝置是一個(gè)同相調(diào)節(jié)器(LR)，它在保護(hù)裝置(SG)的充電電容器(CL)充電之后切斷電壓導(dǎo)線中的電流，1.4所述橋式整流器裝置(BG)在其直流側(cè)跨接一個(gè)高壓電容器(CH)。
2．如權(quán)利要求1所述的用于開(kāi)關(guān)設(shè)備保護(hù)裝置的電源裝置，其特征在于，2.1所述同相調(diào)節(jié)器(LR)由一個(gè)快速起振的模擬式調(diào)節(jié)器(AN)和一個(gè)低損耗的多級(jí)調(diào)節(jié)器(RS)構(gòu)成，2.2所述模擬式調(diào)節(jié)器(AN)和多級(jí)調(diào)節(jié)器(RS)通過(guò)退耦二極管(ED1,ED2)相互退耦，2.3所述同相調(diào)節(jié)器(LR)可被這樣控制，即，在第一個(gè)時(shí)間段內(nèi)，對(duì)充電電容器(CL)的充電僅僅通過(guò)模擬式調(diào)節(jié)器(AN)來(lái)進(jìn)行，隨后從第二個(gè)時(shí)間段開(kāi)始，則完全由多級(jí)調(diào)節(jié)器(RS)來(lái)進(jìn)行。
3．如權(quán)利要求2所述的用于開(kāi)關(guān)設(shè)備保護(hù)裝置的電源裝置，其特征在于，3.1所述同相調(diào)節(jié)器(LR)配備有一個(gè)充電電流限制電路(LS)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于開(kāi)關(guān)設(shè)備保護(hù)裝置(SG)的電源裝置,尤其是用于中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備保護(hù)裝置的電源裝置,它具有一個(gè)橋式整流器裝置和一個(gè)調(diào)節(jié)裝置。該橋式整流器裝置(BG)連接在一個(gè)保護(hù)轉(zhuǎn)換裝置(SE)之后,在向保護(hù)裝置(SG)的一個(gè)充電電容器(CL)充電之后,該調(diào)節(jié)裝置起動(dòng)并使電壓饋電線短路。所述保護(hù)轉(zhuǎn)換裝置(SE)包含一個(gè)串接有串聯(lián)電阻(RV)的可雙向控制的晶閘管電路(TR),所述晶閘管電路(TR)在其保持電流被超過(guò)時(shí)受一個(gè)電弧放電器(AL)的控制,所述調(diào)節(jié)裝置是一個(gè)同相調(diào)節(jié)器(LR),它在保護(hù)裝置(SG)的充電電容器(CL)充電之后切斷電壓導(dǎo)線中的電流,所述橋式整流器裝置(BG)在其直流側(cè)橋接一個(gè)高壓電容器(CH)。這種電源裝置可結(jié)合保護(hù)裝置用于供配電開(kāi)關(guān)設(shè)備。
文檔編號(hào)H02H1/00GK1319269SQ99811234
公開(kāi)日2001年10月24日 申請(qǐng)日期1999年9月22日 優(yōu)先權(quán)日1998年9月22日
發(fā)明者喬肯·厄米希, 拉爾夫－雷納·沃爾克馬 申請(qǐng)人:西門(mén)子公司