用于借助直流電壓開關將直流電網段接入的方法
【專利摘要】本發明涉及一種用于借助具有兩個接線柱(2，3)的直流電壓開關(1)來將直流電網段接入的方法，所述直流電壓開關具有帶有機械開關(7)的運行電流路徑(4)以及具有旁路該機械開關(7)的斷開電流路徑(9)，在所述直流電壓開關中布置了可接通可關斷功率半導體開關(10)，其中所述斷開電流路徑(9)具有比運行電流路徑(9)的被所述斷開電流路徑旁路的段的電阻更大的電阻，其中，將機械開關(7)斷開，并且經過斷開電流路徑(9)的電流流動被阻斷，然后，第一接線柱(2)與直流電源相連并且第二接線柱(3)與直流電網段相連，最后，通過對功率半導體開關(10)進行控制，對直流電網段受控地施加電壓，隨后將機械開關(7)閉合。
【專利說明】用于借助直流電壓開關將直流電網段接入的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種用于借助直流電壓開關將直流電網段接入的方法。
【背景技術】
[0002] 世界范圍增加的能量需求和同時期望的二氧化碳排放降低使得所謂的可再生能 源日益具有吸引力。可再生能量源例如是海邊建造的風力發電設備或在光照充足的沙漠 地區的光伏發電設備。為了能夠經濟地利用這樣產生的能量，可再生能量源與大陸供電網 的連接越來越重要。基于該背景，越來越多地討論聯網的直流電網的構造和運行。然而為 此的前提條件是，在這樣的聯網的直流電網中可能出現的短路電流能夠被快速和可靠地斷 開。然而為此需要迄今為止在市場上還不可得的直流電壓開關。從現有技術中公知對于這 樣的直流電壓開關的不同概念。
[0003] 在DE69408811T2中描述了一種直流電壓開關，其中兩個機械開關串聯連接。由兩 個機械開關形成的串聯電路通過放電器以及電容器來保護以防高的過電壓。可接通可關斷 功率半導體開關僅與一個機械開關并聯。在機械開關斷開時產生電弧。在電弧上降落的電 壓觸發功率半導體開關，由此并聯的斷開的機械開關被短路。電弧熄滅。經過功率半導體 開關傳導的電流現在可以通過功率半導體的相應的控制被斷開。
[0004] 在US5999388中描述了一種直流電壓功率開關，其可串聯地集成在直流電壓線路 中。其由可接通可關斷功率半導體開關的串聯電路組成，所述可接通可關斷功率半導體開 關分別并聯連接一個反向續流二極管。此外與每個功率半導體開關并聯連接一個用于限壓 的放電器，例如可變電阻。公知的直流電壓開關是純電子地實現的，由此與市場上通常的機 械開關相比明顯更快地切換。在幾微秒內可以斷開經過直流電壓開關流動的短路電流。然 而缺陷是，工作電流也必須經過功率半導體開關傳導。由此產生高的傳輸損耗。
[0005] W02011/141055公開了一種直流電壓開關，其可以串聯連接到高壓直流電網的一 個極中。所述直流電壓開關由與功率半導體開關串聯的機械開關組成，所述功率半導體開 關又并聯連接一個反向續流二極管。由線圈和電容器組成的串聯電路、也就是LC支路以及 放電器，與由功率半導體開關和機械開關組成的串聯電路并聯連接，所述放電器限制在LC 支路上降落的電壓。功率半導體開關也并聯連接放電器。在機械開關斷開之后，功率半導 體開關以LC支路的固有頻率接通和斷開。由此在機械開關中產生振蕩并且最后產生電流 過零點，從而可以使產生的電弧熄滅。
[0006] 在 J. Heffner 和 B. Jacobssen 的文獻 "Proactive Hybrid HVDC Breakers-A Key Innovation for Reliable HVDC Grids"，Symposium "The Electric Power System of the Future-Integrating Super-Grids and Micro-Grids International Symposium", Bologna, Italy, 13. -15. September 2011，第 264 頁及以后中也公開了一種直 流電壓開關。那里描述的直流電壓開關具有帶有機械開關的運行電流路徑以及與運行電流 路徑并聯連接的斷開電流路徑。在斷開電流路徑中布置了功率半導體開關的串聯電路，所 述功率半導體開關分別與一個續流二極管反向并聯連接。由功率半導體開關和續流二極管 組成的開關單元是反向串聯地布置的，其中可關斷功率半導體開關串聯地布置，并且對于 每個功率半導體開關，設置一個具有相反的導通方向的相應的功率半導體開關。以這種方 式可以斷開在斷開電流路徑中的兩個方向上的電流。在運行電流路徑中，除了機械開關之 外還布置了與機械開關串聯的電子輔助開關。在正常運行時，電流經過運行電流路徑并且 由此經過電子輔助開關以及經過閉合的機械開關流動，因為斷開電流路徑的功率半導體開 關對于直流電流是增大的電阻。為了斷開例如短路電流，使電子輔助開關轉換到其分離位 置。由此運行電流路徑中的電阻增大，使得斷開電流路徑中的直流電流換向。快速的機械 斷路開關由此可以被無電流地斷開。經過斷開電流路徑傳導的短路電流可以通過功率半導 體開關斷開。為了吸收在直流電網中存儲的并且在連接時要減少的能量，設置了放電器，其 分別與斷開電流路徑的功率半導體開關并聯連接。
[0007] 如果借助公知的直流電壓開關將高的直流電壓接入故障直流電網段，則可能由于 然后出現的極高的接通電流而導致故障直流電網段中的部件的不期望的損壞。
【發明內容】
[0008] 由此本發明要解決的技術問題是，提供一種方法，利用該方法在將電網段接入期 間就可以識別電網段中的故障、例如短路，從而可以盡早地引入應對措施。
[0009] 本發明通過一種用于借助具有兩個接線柱的直流電壓開關來將直流電網段接入 的方法來解決上述技術問題，所述直流電壓開關具有帶有機械開關的運行電流路徑以及具 有旁路所述機械開關的斷開電流路徑，在所述直流電壓開關中布置了至少一個可接通可關 斷功率半導體開關，其中斷開電流路徑具有比運行電流路徑的、被所述斷開電流路徑旁路 的段的電阻更大的電阻，其中，將機械開關斷開，并且斷開電流路徑中的電流流動通過對功 率半導體開關進行合適的控制被阻斷，然后第一接線柱與直流電源的一個極相連，并且第 二接線柱與直流電網段的一個極相連，最后通過對功率半導體開關進行控制對直流電網段 受控地施加電壓，隨后將機械開關閉合。
[0010] 按照本發明，借助直流電壓開關來受控地將直流電網段接入，該直流電壓開關具 有帶有可接通可關斷功率半導體開關的斷開電流路徑，而在運行電流路徑中布置了機械開 關。
[0011] 與這樣的公知的直流電壓開關的構造相比，這使得可以在將電網段接入之前將機 械開關轉換到其分離位置而避免硬接入，也就是通過閉合機械開關的接入。按照本發明，接 入時的電流經過斷開電流路徑并且由此經過可接通可關斷功率半導體開關傳導。現在可以 對可接通可關斷功率半導體開關進行控制，使得電流或電壓逐漸地、例如斜坡形地升高。如 果在待接入的直流電網段中布置的保護設備確定出現了短路電流，則電網段的接入可以被 盡早地中斷，從而可以避免接入時的損害，例如在直流電壓開關中或在待接入的直流電網 段本身中的損害。為此保護設備合適地直接或間接與直流電壓開關的控制或調節單元進行 通信。
[0012] 機械開關的構造在本發明的范圍內原則上是任意的。然而重要的是，機械開關可 以吸收要求的電壓。此外機械開關應當盡可能快地，例如可以在從故障報告起5ms的時間 窗之內斷開。按照本發明，直流電壓開關串聯連接在直流電網的一個極中，其中直流電壓開 關的第一接線柱與直流電源的一個極相連，并且直流電壓開關的另一個接線柱與直流電網 段的一個極相連。在直流電壓開關正常運行時其接線柱具有大約相同的電勢。在直流電網 段中接地短路時在機械開關上降落的電壓由此相當于一個極相對于地電勢的電壓。
[0013] 斷開電流路徑的構造，特別地是功率半導體開關的接線和布置的構造在本發明的 范圍內原則上是任意的。于是功率半導體開關例如可以形成由可接通可關斷功率半導體 開關構成的串聯電路，其中每個功率半導體開關與一個反向續流二極管并聯連接。在此合 適的是，每個功率半導體開關與用于能量吸收的放電器并聯連接。功率半導體開關可以反 向串聯地布置，其中幾個功率半導體開關的導通方向與其他串聯布置的功率半導體開關的 導通方向相反。以這種方式形成功率半導體開關的兩個組，其中一組負責斷開一個方向上 的電流并且另一組負責斷開相反方向上的電流。這樣的反向串聯的布置例如在開頭提到的 Heffner和Jacobssen的文獻中描述。
[0014] 但是與此不同地，斷開電流路徑也可以具有帶有儲能器、例如電容器的子模塊。后 面還要詳細討論斷開電流路徑的這種構造。
[0015] 合適地，在連接直流電源之后并且在受控地將直流電網段接入之前，斷開電流路 徑借助合適地具有歐姆電阻的充電支路與地電勢相連。按照本發明的該有利的擴展，電 流于是經過斷開電流路徑的可關斷功率半導體開關流向地，所述電流由歐姆電阻的布置確 定。此外在功率半導體開關上產生電壓降。該電壓降實現例如對功率半導體開關的電子器 件的能量供應。
[0016] 此外，如果在斷開電流路徑中設置了具有本身的分開的儲能器、例如電容器等的 子模塊，則可以在啟動直流電壓開關之前和在受控地將直流電網段接入之前首先對這些電 容器充電。充電電流經過所述充電支路流向地。有利地，充電支路可經過開關與斷開電流 路徑相連。開關例如是電子開關。然而優選采用低成本的機械開關，然而其使用基于歐姆 電阻才可能。
[0017] 合適地，在受控地將直流電網段接入之前，斷開電流路徑借助合適地具有歐姆電 阻的充電支路與直流電源的相反極相連。按照該有利擴展，斷開電流路徑不是如在前面的 實施例中那樣與地電勢相連，而是與直流電源的相反極相連。"直流電源的相反極"的概念 被理解為直流電網的如下的極，該極與直流電壓開關的接線柱與之相連的那個極的極性相 反。如果例如直流電壓開關串聯連接在雙極直流電網的正極中，則按照本發明的該合適的 擴展，斷開電流路徑與負極相連。該相連例如借助機械開關進行。如果接線柱與正極相連并 且斷開電流路徑經過充電支路與負極相連，則在可關斷功率半導體開關上降落一個電壓， 該電壓驅動充電電流。如果在斷開電流路徑中布置了儲能器，則可以對儲能器充電。重要 的是，在將直流電網段接入之前斷開電流路徑在如下意義上是能夠運行的，即可以經過能 夠工作的功率半導體開關利用必要時被充電的儲能器或電容器受控地將直流電網段接入。
[0018] 按照本發明的此處優選的構造，在斷開電流路徑中布置由雙極子模塊形成的串聯 電路，所述子模塊分別具有儲能器和與儲能器并聯的功率半導體電路，其與子模塊的兩個 唯一的子模塊接線柱這樣連接，使得在對功率半導體電路的功率半導體開關進行相應的控 制的情況下，可以產生在儲能器上降落的電壓或者在子模塊接線柱上的零電壓。斷開電流 路徑的這樣的模塊化構造在變流器技術中是公知的。具有這樣的拓撲的變流器被稱為"模 塊化多級變流器"("modulare Multilevel-Umrichter(MMC) ")。基于子模塊的串聯電路，可 以在斷開電流路徑中逐級地產生電壓，其中級的高度通過在儲能器上降落的電壓來確定。
[0019] 子模塊可以構造為半橋電路或全橋電路。在半橋電路中，由兩個分別具有反向并 聯續流二極管的可接通可關斷功率半導體開關組成的串聯電路，與子模塊的各自的儲能器 并聯連接，其中第一子模塊接線柱與在功率半導體開關之間的電勢點相連，并且第二子模 塊接線柱與儲能器的一個極相連。儲能器合適地是電容器。替代功率半導體開關和續流二 極管的并聯電路，也可以采用反向導通的功率半導體開關。也可以替代兩個單個的功率半 導體開關，在串聯電路中采用功率半導體開關的兩個串聯電路。串聯電路的功率半導體于 是被同步地控制。被同時或同步控制的功率半導體開關的串聯電路于是如一個單個的功率 半導體開關一樣工作。當然然后可以將更大的電壓接入。這一點原則上對于在以下描述的 全橋電路也成立。
[0020] 在全橋電路中，設置了兩個串聯電路，其分別由兩個具有反向并聯續流二極管的 可接通可關斷功率半導體開關組成。兩個串聯電路也與儲能器并聯連接，然而其中第一子 模塊接線柱與在第一串聯電路的兩個功率半導體開關之間的電勢點相連，并且第二子模塊 接線柱與在第二串聯電路的兩個功率半導體開關之間的電勢點相連。在全橋電路中，不僅 可以產生在儲能器上降落的電壓或在子模塊接線柱上的零電壓，而且還可以產生反向儲能 器電壓。此外經過全橋流動的電流可以在兩個方向上被斷開。
[0021] 在半橋電路中以及在全橋電路中都重要的是，子模塊具有可變電阻或放電器。放 電器或可變電阻例如分別與儲能器并聯連接。然而此外還可以在子模塊中使用歐姆電阻。 放電器吸收在接入時待減少的、在直流電網中存儲的能量。
[0022] 在本發明的范圍內還可以在斷開電流路徑中既構造全橋電路也構造半橋電路。此 外斷開電流路徑還可以具有其他不同地構造的子模塊。在斷開路徑中還可以設置換向部 件，其用于在運行電流路徑中感應或施加反向電壓。這樣的換向部件例如是串聯布置的半 橋電路或串聯布置的全橋電路。換向部件不需要可變電阻或放電器。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023] 本發明的其他合適的構造和優點是以下參考附圖對本發明的實施例的描述的內 容，其中相同的附圖標記表示相同地作用的部件，并且其中：
[0024] 圖1示出了用于執行按照本發明的方法的可能的直流電壓開關，
[0025] 圖2示出了用于執行按照本發明的方法的另一個示例性直流電壓開關，
[0026] 圖3、4和5示出了用于按照圖2的直流電壓開關的子模塊的可能的構造，
[0027] 圖6示出了用于執行按照本發明的方法的另一個示例性直流電壓開關，
[0028] 圖7示出了按照圖6的直流電壓開關的變形，
[0029] 圖8至11示出了利用按照圖6的直流電壓開關執行的按照本發明的方法的實施 例，以及
[0030] 圖12至15示出了利用按照圖7的直流電壓開關執行的按照本發明的方法的另一 個實施例。
【具體實施方式】
[0031] 圖1示出了第一直流電壓開關1的例子，利用所述第一直流電壓開關可以執行按 照本發明的方法。直流電壓開關1具有第一接線柱2以及第二接線柱3,運行電流路徑4在 其之間延伸。在運行電流路徑4中布置了用于限制電流流動的電感器5、機械開關6、相對 快速的機械開關7以及電子換向開關8。電子換向開關8具有由可接通可關斷功率半導體 開關10組成的串聯電路。在此每個功率半導體開關10反向并聯連接一個續流二極管11。
[0032] 直流電壓開關1還具有斷開電流路徑9,其旁路機械開關7和電子換向開關8,并 且在其中也布置了可接通可關斷功率半導體開關10。每個可接通可關斷功率半導體開關 10又反向并聯連接一個續流二極管11。可以看出，前兩個可接通可關斷功率半導體開關、 例如IGBT、IGCT等具有相同的導通方向。這對于所屬的續流二極管11相應地成立。然而 后面跟隨的功率半導體開關10與此相反地取向。由此如果電流從接線柱2流向接線柱3， 則該電流只能由前兩個功率半導體開關10斷開。然而反向電流，也就是從接線柱3流向接 線柱2的電流，只能由第三和第四功率半導體開關10斷開。換言之，功率半導體開關10反 向串聯地布置。它們形成兩個組，其中一個組的功率半導體開關的導通方向相同地取向，但 一個組的功率半導體開關的導通方向與另一組的功率半導體開關10的導通方向相反地取 向。以這種方式可以實現在兩個方向上的直流電流的電路。
[0033] 為了能夠在電流斷開時通過功率半導體開關10吸收在直流電網中存儲的能量， 功率半導體開關10與放電器12并聯連接。在圖1中示出的實施例中，斷開電流路徑9是 模塊化地構造的并且形成串聯連接的雙極模塊13。在圖1中由于概覽原因僅可以看出兩個 模塊13。但是其數量取決于各自的電壓的高度。
[0034] 在按照本發明的方法的實施例中，首先將待接入的電網段與接線柱3相連。在此 快速機械開關7是斷開的，并且事先準備就緒的可接通可關斷功率半導體開關10位于其分 離位置。然后閉合開關6。通過對可接通可關斷功率半導體開關進行合適的控制，例如通 過進行脈寬調制，輸出側的在接線柱3上并且由此在連接的直流電網段中提供的電壓緩慢 地、例如斜坡形地增加。如果在接線柱3上提供的直流電壓大約相應于輸入側的在接線柱 2上存在的直流電壓，則閉合機械開關7。然后可接通可關斷功率半導體開關轉換到其導通 狀態。直流電壓開關1現在準備就緒。將直流電網段接入。直流電壓開關串聯地布置在直 流電網的一個極中。
[0035] 圖2示出了另一個直流電壓開關1。在圖2中示出的直流電壓開關也具有運行電 流路徑4以及斷開電流路徑9,其中在運行電流路徑4中布置了機械開關7,其被斷開電流 路徑9旁路。在斷開電流路徑9中串聯布置了功率開關單元14以及換向部件15。此外設 置了充電支路16,其具有機械開關17以及歐姆電阻18,并且其在開關17閉合的情況下將 斷開電流路徑9與地電勢相連。
[0036] 功率開關單元14以及換向部件15分別具有由雙極子模塊19組成的串聯電路。功 率開關單元14中的子模塊19的數量取決于待連接的電壓。換向部件中的子模塊19的數 量確定了最大可產生反向電壓。
[0037] 圖3、4和5示出了按照圖2的直流電壓開關的可能的子模塊19的例子。在最簡 單的情況下，子模塊19是與續流二極管反向并聯連接的可接通可關斷功率半導體開關。每 個功率半導體開關10并聯連接一個放電器12。然而對于換向部件15不考慮按照圖3的 子模塊19,因為其不能產生反向電壓。然而分別具有電容器形式的儲能器20的子模塊19 適合于此。在按照圖4的子模塊中，電容器或儲能器20與由兩個具有反向并聯續流二極管 11的功率半導體開關10組成的串聯電路21并聯連接。第一子模塊接線柱22與在串聯電 路21的功率半導體開關10之間的電勢點相連。相反，另一個子模塊接線柱23位于單極電 容器20的一個極。根據對可接通可關斷功率半導體開關10的控制，由此可以在接線柱22 和23之間產生在電容器20上降落的電容器電壓或者零電壓。為了在單個子模塊發生故障 時不必擔心整個直流電壓開關1發生故障，可以將每個子模塊19通過一個快速的機械或電 子開關24旁路。此外在接線柱22和23之間的二極管25用于引導高的短路電流。如果子 模塊19是功率開關單元14的一部分，則合適的是，電容器20與放電器并聯連接。這樣的 放電器12對于換向部件15的子模塊19是不需要的。其僅用于產生運行電流路徑4中的 反向電壓，并且因此用于產生機械開關7中的電流過零點。
[0038] 按照圖4的半橋可以斷開在僅一個方向上的電流流動。從在圖4中示出的第二子 模塊接線柱23到第一子模塊接線柱22的電流流動，經過布置在這些接線柱之間的不受控 的續流二極管11傳導。因此不能對該電流進行控制。
[0039] 然而對兩個電流方向的影響可以利用按照圖5的全橋電路來實現。在圖5中示出 了子模塊19,其示出了全橋電路。電容器20與兩個串聯電路21a、21b并聯連接。每個串聯 電路21a、21b具有兩個帶有反向續流二極管的可接通可關斷功率半導體開關10。子模塊接 線柱22、23分別與功率半導體開關10之間的電勢點相連。
[0040] 為了接入直流電網1，首先將直流電壓開關1的接線柱3與待接入的直流電網段相 連。運行電流路徑4中的開關7是斷開的。然后通過將開關17閉合并且斷開電流路徑9 由此經過歐姆電阻18與地電勢相連，直流電壓開關1經過充電支路16準備就緒。在按照 圖4或5的子模塊19的情況下，可以在向與直流電源的一個極相連的接線柱2施加直流電 壓之后，對子模塊19的電容器20充電。從在可關斷功率半導體開關10上降落的電壓饋電 的功率半導體開關的控制電子器件現在也準備就緒。
[0041] 如果功率開關單元14準備就緒，則可以斷開充電支路16的開關17,并且通過對 功率開關單元14的功率半導體開關10進行合適的控制，受控地將與接線柱3相連的直流 電網段接入，其中電壓斜坡形地上升。然而當換向部件15的子模塊19構成按照圖4的半 橋電路時，這一點很容易實現。在全橋電路的情況下，必須旁路所述全橋電路，或者使子模 塊19事先準備就緒，以便然后將功率半導體開關10轉換到其導通位置。為此將充電支路 例如與換向部件15和接線柱3之間的電勢點相連。為此可以采用合適的開關。與此不同， 在該位置設置第二充電支路。
[0042] 圖6示出了用于執行按照本發明的方法的另一個直流電壓開關1。直流電壓開關 1也具有第一接線柱2以及第二接線柱3。運行電流路徑4在接線柱2和3之間延伸，在所 述運行電流路徑中串聯布置了兩個機械開關26和27。此外可以看到斷開電流路徑9,利用 該斷開電流路徑可以旁路機械開關26。在斷開電流路徑9中布置了功率開關單元14,其由 按照圖3、4或5的子模塊19的串聯電路組成。此外在斷開電流路徑9中設置了第三機械 開關29。功率開關單元14和第三機械開關29之間的電勢點可以與充電支路16并且由此 與地電勢相連。經過第四機械開關28可以斷開接線柱2和連接的充電支路16之間的電流 路徑，從而從接線柱2至地的電流僅可以經過功率開關單元14流動，并且對必要時布置在 那里的儲能器20充電。
[0043] 為了限流，也設置兩個線圈等形式的電感器5。在斷開電流路徑9中現在也可以布 置未圖形示出的換向部件，其對于直流電壓開關1的后面的運行是必不可少的。
[0044] 圖7示出了直流電壓開關1的與圖6稍有不同的實施例，其中機械開關28和29緊 鄰接線柱2及3布置。第四機械開關28現在處于運行電流路徑4中，對于第三開關29相 應地成立。在電流不經過功率開關單元14流動的情況下，二極管30和31阻止從接線柱2 或3直接流向連接的充電支路16的電流流動。由此可以借助充電支路16對功率開關單元 14的儲能器充電。
[0045] 現在根據圖8、9、10和11針對按照圖6的開關示例性地示出按照本發明的方法。 首先所有機械開關26、27、28和29處于其斷開位置。接線柱2與直流電源、例如直流電網 的正極相連，并且接線柱3與待接入的直流電網段相連。在初始狀態下待接入的直流電網 大約處于地電勢。為簡單起見假定，功率開關單元14由按照圖5的子模塊的串聯電路、也 就是由全橋組成。為了對電容器20充電，將機械開關17、充電部分16以及運行電流路徑4 中的機械開關27閉合。由此充電電流經過功率開關單元14流動，其大小由充電支路16的 電阻18確定。在功率半導體開關10上還降落一個電壓，借助該電壓向可接通可關斷功率 半導體開關10的電子器件供應所需的能量。
[0046] 在圖9中示出了電容器20的充電，其中圖形地示出了充電電流I的電流路徑。
[0047] 如果電容器20充好電并且電子器件準備就緒，則將充電支路16的開關17斷開并 且將第三機械開關29閉合，從而可以進行連接在接線柱3上的直流電網段的受控接入。在 此針對性地控制功率開關單元14的功率半導體開關10,從而實現電壓的緩慢升高。如果在 接線柱3上降落的直流電壓大約相當于在接線柱2上施加的電壓，則運行電流路徑4中的 第一開關26閉合。電流由此經過運行電流路徑4傳導。
[0048] 圖12至15借助按照圖7的直流電壓開關1示出了按照本發明的方法的實施例。 首先為了對儲能器20充電使功率半導體開關14閉合，并且為了使可接通可關斷功率半導 體開關的電子器件工作將開關17、27以及28閉合。在圖13中示出了用于對儲能器20充 電的充電電流流動I。
[0049] 然后將充電支路16的開關17斷開，并且將接線柱3上的開關29閉合。在該開關 位置現在可以進行連接到接線柱3上的直流電網段的受控充電。為此針對性地并且受控地 控制功率開關單元14的可接通可關斷功率半導體開關10。通過閉合開關17,在正常運行 狀態中也可以實現儲能器20的充電。嵌入的二極管30、31強迫充電電流經過功率開關單 元14流向地。
【權利要求】
1. 一種用于借助具有兩個接線柱（2,3)的直流電壓開關（1)來將直流電網段接入的方 法，所述直流電壓開關具有帶有機械開關（7)的運行電流路徑（4)以及具有旁路該機械開 關（7)的斷開電流路徑（9)，在所述直流電壓開關中布置了可接通可關斷功率半導體開關 (10)，其中所述斷開電流路徑（9)具有比所述運行電流路徑（9)的、被所述斷開電流路徑旁 路的段的電阻更大的電阻，其中， -將所述機械開關（7)斷開，并且經過所述斷開電流路徑（9)的電流流動被阻斷， -然后，將第一接線柱（2)與直流電源的一個極相連，并且將第二接線柱（3)與直流電 網段的一個極相連， -最后，通過對功率半導體開關（10)進行控制對直流電網段受控地施加電壓，并且 -隨后將所述機械開關（7)閉合。
2. 根據權利要求1所述的方法， 其特征在于，在連接直流電源的一個極之后并且在受控地將所述直流電網段接入之 前，所述斷開電流路徑（9)借助具有歐姆電阻（18)的充電支路（16)與地電勢相連。
3. 根據權利要求1所述的方法， 其特征在于，在受控地將所述直流電網段接入之前，所述斷開電流路徑（9)借助具有 歐姆電阻（18)的充電支路（16)與直流電源的相反極相連。
4. 根據權利要求3所述的方法， 其特征在于，在第一接線柱（2)與直流電源的一個極相連之前，所述斷開電流路徑（9) 與直流電源的相反極相連。
5. 根據上述權利要求中任一項所述的方法， 其特征在于，在所述斷開電流路徑（9)中布置了由雙極子模塊（19)形成的串聯電路， 所述子模塊分別具有儲能器（20)和與儲能器（20)并聯的功率半導體電路（21)，其與子模 塊（19)的子模塊接線柱（22, 23)這樣連接，使得在對功率半導體電路（21)的功率半導體 開關（10)進行相應的控制的情況下，能夠產生在儲能器（20)上降落的電壓或者產生在子 模塊接線柱（22, 23)上的零電壓。
6. 根據權利要求5所述的方法， 其特征在于，所述子模塊（9)至少部分地構成半橋電路，其中由兩個具有反向并聯續 流二極管（11)的可接通可關斷功率半導體開關（10)組成的串聯電路（21)與各自的儲能 器（20)并聯連接，其中第一子模塊接線柱（22)與在功率半導體開關（10)之間的電勢點相 連，并且第二子模塊接線柱（23)與儲能器（20)的一個極相連。
7. 根據權利要求5或6所述的方法， 其特征在于，所述子模塊（19)至少部分地構成全橋電路，其中分別由兩個具有反向并 聯續流二極管（11)的可接通可關斷功率半導體開關（10)組成的兩個串聯電路（21a，21b) 與各自的儲能器（20)并聯連接，并且第一子模塊接線柱（22)與在第一串聯電路（21a)的 功率半導體開關（10)之間的電勢點相連，并且第二子模塊接線柱（23)與在第二串聯電路 (21b)的功率半導體開關（10)之間的電勢點相連。
8. 根據權利要求5-7中任一項所述的方法， 其特征在于，所述子模塊（19)并聯連接可變電阻或放電器（12)。
【文檔編號】H01H33/59GK104160464SQ201280071253
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2012年3月9日 優先權日:2012年3月9日
【發明者】D.厄爾金, A.舍恩 申請人:西門子公司