갈바닉 직류 전류 일시정지를 위한 스위치 분리기

갈바닉 직류 전류 일시정지를 위한 스위치 분리기

요약

본 발명은 직류 전류원 및 전기 디바이스 사이와 병렬로 접속된 반도체 전자장치를 갖는 인버터 사이에서 직류 전류를 일시정지하기 위한 분리 장치에 관한 것이다. 반도체 전자장치는 스위칭 접촉부가 폐쇄될 때 비전도성이고, 반도체 전자장치의 제어 입력부는 스위칭 접촉부가 개방될 때 스위칭 접촉부를 통한 아크의 결과로서 생성된 아크 전압이 반도체 전자장치가 전도되게 스위칭하도록 스위칭 접촉부와 배선된다.

기술분야

본 발명은 직류 전류원 및 전기 디바이스 사이에서 직류 전류를 일시정지하기 위한 전류·전도 기계적 스위칭 접촉부와 병렬로 접속된 반도체 전자장치를 가진 분리장치에 관한 것이다. 직류 전류원은 특히 광전지 발전기인 것으로 이해되고 전기 디바이스는 인버터인 것으로 이해된다.

배경기술

DE 20 2008 010 312 U1은 직렬로 접속되거나 병렬 행들로 존재하는 부분의 발전기들을 형성하기 위해 태양 설비 또는 광전지 설비를 개시한다. 부분 발전기가 두 개의 단자를 통해 부분 발전기의 직류 전류를 전달하는 반면, 전체 광전지 발전기의 직류 전류 출력은 인버터를 통하여 교류 전류 전압 네트워크에 공급되며 이에 따라 부분 발전기들 및 중앙 인버터 사이에서의 복잡성을 최소화하기 위해 발전기 접속함들은 부분 발전기들에 근접하게 배열된다. 이런 방식으로 정류되는 직류 전류 출력은 일반적으로 공통 케이블을 통하여 중앙 인버터에 전도된다.

로드 분리를 위해 기계적 스위치는 사용될 수 있고 기계적 스위치는 접촉부가 개방될 때 직류 전류원으로부터 전기 디바이스의 갈바닉(Galvanic) 분리가 형성되는 장점을 가진다. DE 102 25 259 B3은 혼합형 스위치 방식으로, 예를 들어, 인버터의 하우징 내의 사이리스터 형태의 반도체 스위치 엘리먼트 뿐만 아니라 광전지 패널들에 접속된 메인 및 보조 접촉부들을 가진 로드 분리기로서 설계된, 전기 플러그인 접속기를 개시한다.

언플러깅 프로세스에서 리딩(Leading) 접촉부인 메인 접촉부는 반도체 스위치 엘리먼트와 직렬로 접속된 보조 접촉부 및 트레일링(Trailing) 보조 접촉부와 병렬로 접속된다. 반도체 스위치 엘리먼트는 여기서 아크의 발생을 방지하거나 주기적으로 스위칭이 온·오프됨으로써 아크를 소멸하기 위하여 제어된다.

DE 103 15 982 A2는 직류 전류의 일시정지를 위해 반도체 스위치로서 IGBT(절연 게이트 바이폴라 트랜지스터) 및 전자기적으로 작동되는 메인 접촉부를 가진 혼합형 전자기의 직류 전류 스위치를 개시한다.

발명의 내용

본 발명의 목적은 직류 전류원, 광전지 발전기, 전기 디바이스 및 인버터 사이의 직류 전류 일시정지를 위한 분리장치를 제공하는 것이다.

이 목적은 청구항 제 1항의 특징부들에 의해 본 발명에 따라 달성된다. 이를 위해 분리 스위치는 단락 지속기간, 즉 1ms 미만의 아크 지속기간, 500㎲ 이하의 아크에 대해 설계되는 기계적 스위칭 접촉부를 포함한다. 기계적 스위칭 접촉부는 필수적으로 적어도 하나의 반도체 스위치, IGBT를 포함하는 반도체 전자장치와 병렬로 접속된다.

본 발명에 따른 분리 스위치의 반도체 전자장치는 부가적인 에너지원을 가지지 않고 결과적으로 기계적 스위치가 폐쇄될 때 전류 장벽으로서 동작한다. 이에 따라 높은 임피던스를 가지며 가상적으로 전류 및 전압이 없다. 

기계적 스위칭 접촉부들이 폐쇄될 때 반도체 전자장치에 걸쳐 전류가 흐르지 않고 반도체 스위치 또는 각각의 반도체 스위치를 걸쳐 전압 강, 하가 없기 때문에 반도체 회로는 기계적 스위치가 폐쇄될 때 전력 손실들을 유발하지 않는다. 대신 반도체전자장치는 그들이 동작을 위해 필요한 에너지를 분리 스위치 시스템 자체로부터 얻는다. 

반도체 전자장치 또는 반도체 스위치에 대한 제어 입력부는 스위치가 개방될 때 스위치 또는 스위치의 스위칭 접촉부들 및 스위칭 접촉부와 병렬로 접속된 반도체 전자 장치들 양단의 아크 전압이 아크의 결과로서 반도체 전자장치가 전류 전도되게 하고, 낮은 임피던스를 가지게 되어 전류를 운반할 수 있게 되도록 기계적 스위칭 접촉부들에 접속된다. 반도체 전자장치가 전류·전도되면 아크 전류는 기계적 스위치로부터 반도체 전자장치로 정류하기 시작한다. 대응하는 아크 전압 또는 아크 전류는 아크가 형성되지 않고 반도체 전자장치를 스위치 오프하기 위하여 제어 전압의 생성과 함께 방전하는 바람직하게 콘덴서 형태로 에너지 저장소를 충전한다. 미리 설정된 지속기간 또는 시간 상수 및 이에 따른 에너지 저장소 또는 콘덴서의 충전 지속기간은 아크의 지속기간을 결정한다.

본 발명에 따른 분리 장치는 바람직하게 1500V(DC)까지의 직류 전압 범위 내에서 직류 전류를 일시정지하기 위해 적당하게 제공된다. 부가적인 기계적 분리 스위치의 바람직한 사용에서 자가 혼합형 분리 장치는 광전지 설비 및 상기 광전지 설비와 연관되고 연료 전지 시스템 또는 축전지와 관련된 인버터 사이에서 신뢰성 있고 갈바닉 직류 전류 일시정지를 위해 적당하다.

※ 출처 : EngNews (산업포탈 여기에) - 갈바닉 직류 전류 일시정지를 위한 스위치 분리기