CN208707309U - 用于通断直流导线内的直流电流的设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于通断直流导线内的直流电流的设备，所述设备包括：可连续地嵌入到直流导线的直流导体内的带有可控的开关(21)的运行电流支路；和双极电流脉冲单元(30)，所述双极电流脉冲单元带有由电容性能量存储器和与之并联的具有电感和可控脉冲开关的串联电路构成的并联振荡回路，其中通过脉冲开关的通断可产生脉冲电流，所述脉冲电流逆着待通断的直流电流流动，且导致在可控开关内的电流过零。本实用新型的其特征在于，电流脉冲单元布置在桥接支路中，其构成了与可控开关并联的电流路径并且与直流导线的直流返回导体的电势解耦，其中脉冲电流在由运行电流支路和并联的电流路径所形成的网孔中流动。

Description

用于通断直流导线内的直流电流的设备

技术领域

本实用新型涉及用于通断直流导线内的直流电流的设备，所述设备包括可串联地嵌入到直流导线的直流导体内的带有可控的开关的运行电流支路和双极电流脉冲单元，所述双极电流脉冲单元带有由电容性能量存储器和与之并联的具有电感和可控脉冲开关的串联电路构成的并联振荡回路，其中通过脉冲开关的通断可产生脉冲电流，所述脉冲电流逆着待通断的直流电流流动且导致在可控开关内的电流过零。

背景技术

直流功率开关特别地应用于高压直流输电网络(网络)中。在此处直流功率开关用于通断运行电流和故障电流。

前述类型的设备在文献WO 2012/069468 A2中描述。从WO 2012/069468 A2中已知的设备在图1中示意性地图示。已知的设备1构造为双向设备，即能够与电流方向无关地通断直流电流。已知的设备1具有两个嵌入到直流导体4内的可控开关2、3。双极电流脉冲单元5以其第一极连接到开关2、3 之间的电势点上。电流脉冲单元5包括并联振荡回路，所述并联振荡回路由能量存储器6以及带有脉冲开关7和电感8的串联电路构成。电流脉冲单元 5的第二极直接与在此通过接地连接形成的直流返回导体9连接。此外，已知的设备1具有布置在直流导体4和直流返回导体9之间的两个衰减支路10、 11。对于设备1的另外的细节，参考WO 2012/069468 A2的公开。

为通断其电流方向以箭头12所指示的直流电流，控制可控开关3断开。在此，通常在开关3内点燃电弧，使得直流电流暂时继续流过开关3。脉冲开关7被接通，使得通过电感8导致能量存储器6的换极。换极的能量存储器6产生脉冲电流，所述脉冲电流流过脉冲单元5和衰减支路11，且在开关 3内在与待关断的直流电流相反的方向上流动。在此将开关3内的电弧熄灭。然后，由于***电感进一步流动的待关断的直流电流分到两个电流路径或两个电路上。第一电流路径在直流导体4内(在图1中根据箭头12从左到右) 经过可控开关2或与之并联的二极管直至开关2、3之间的节点13、脉冲单元5以及到节点14处通过直流返回导体9。另一个电流路径经过直流返回导体9(在图1中从右向左)直至节点15，通过衰减支路11且通过节点16通过直流导体4。流过脉冲单元5的直流电流将能量存储器6换极，使得能量存储器6获得原来的极性。

文献WO 2014/117807 A1公开了带有串联地嵌入到直流导线内的机械开关的另外的直流功率开关。并联支路与机械开关并联地布置，所述并联支路具有由电容器、电感以及晶闸管构成的串联电路。电容器在此被充电，使得在晶闸管点火时产生脉冲电流，所述脉冲电流通过机械开关和并联支路所限定的网络逆着待关断的直流电流流动，其中电容器被换极。以此方式能够熄灭在机械开关断开时出现的电弧。为使得直流功率开关能够转到其开始构造中，使换极半导体开关与包括电容器和电感的串联电路并联。在关断过程结束后，换极半导体开关能够接通，以此再一次将电容器换极。

因此，已知的两个设备基于不同的功能原理。应注意到的是从WO 2014/117807 A1中已知的设备的能量存储器在关断过程前的极性与WO 2012/069468 A2的设备的能量存储器的极性必须不同。

实用新型内容

本实用新型的任务是建议此类设备，所述设备实现了直流电流的尽可能可靠地通断。

此任务在此类设备的情况中通过如下方式解决，即将电流脉冲单元布置在与直流导线的直流返回导体的电势解耦的桥接支路中，所述桥接支路形成了与可控开关并联的电流路径，其中脉冲电流在由运行电流支路和并联的电流路径所形成的网孔中流动。

在此，桥接支路和直流返回导体中的电势的解耦应理解为在其间不存在直接的连接，使得在关断过程其间整个桥接支路和直流返回导体至少暂时地、合适地处在不同的电势上。

在本实用新型的范围内，直流返回导体能够例如通过构造为双极的直流导线的负导体或也通过接地导体或接地连接给出。

根据本实用新型的设备的优点在于能够避免将待关断的直流电流如上所述分到两个电路上。在可控开关内的电弧熄灭之后，在根据本实用新型的设备中待关断的直流电流即在与直流返回导体的电势解耦的桥接支路中继续流动。换言之，在关断瞬间电路的拓扑不改变。在此方面，关断电压也称为纵向电压。因此，根据本实用新型的设备允许对于待关断的直流电流和通过开关过程可能出现的网络反作用的更好的控制。

根据本实用新型的设备此外具有相对于从WO 2014/117807A1已知的直流功率开关的如下优点，即能够省去附加的换极半导体开关，因为待关断的直流电流自身将能量存储器换极。

优选地，设备此外包括过压防护放电器，其构造了与包括能量存储器以及电流脉冲单元电阻的串联电路并联的电路。过压防护放电器的功能是限制在能量存储器上最大降落的电压，且在关断期间吸收在直流导线中电感性地存储的能量。在此，过压防护放电器能够具有相对于零电压的非对称的特征曲线，使得在能量存储器的不同的极化下的最大电压不同。此外，过压防护放电器能够将待关断的直流电流转换为热，使得直流电流在流过过压防护放电器时能够被降低且最终能够被关断。通过电流脉冲单元电阻附加地调节了在能量存储器上最大降落的电压。

根据优选的实施形式，设备此外包括电阻性构件，所述构件布置在桥接支路内，使得待关断的直流电流能够被引导通过所述电阻性构件。例如，电阻性构件能够与电流脉冲单元串联布置。电阻性构件优选地是非线性电阻元件，例如如金属氧化物变阻器的变阻器。如果待关断的直流电流流过电阻性构件，则存储在直流电流内的能量能够降低，使得最终关断直流电流。

根据本实用新型的另一实施形式，设备进一步具有预充电单元，其中能量存储器能够通过预充电单元充电。预充电单元能够例如包括能量源或电压源。但所述预充电单元也能够使用存在于直流导线内的电压。能量存储器在根据本实用新型的设备中以与待关断的直流电流的电流方向无关的极性被预充电。能量存储器上的电压的极性因此仅通过直流导体和直流返回导体的电势确定。换言之：如果预充电的能量存储器与直流导体电连接，则不单独根据直流导体内的直流电流进行能量存储器的换极。

优选地，预充电单元包括布置在电流脉冲单元和直流返回导体之间的预充电电阻。预充电电阻例如构造为高欧姆电阻且其电阻值在100kΩ至2MΩ之间，优选地在300kΩ和700kΩ之间。为将能量存储器预充电，能够使电流在直流导体和直流返回导体之间通过能量存储器和预充电电阻流动，其中能量存储器被充电。

优选地，可控开关是机械开关，优选地是真空开关。机械开关是特别简单且廉价的。通过使用从现有技术中已知的真空开关管，能够进一步降低设备的成本。可控开关能够并联接有逆着待关断的直流电流的电流方向可导通的半导体二极管。优选地，设备包括多个串联连接的带有并联连接的半导体二极管的可控开关。以此方式能够将单独的可控开关的耐压性选择为更低，这是成本有利的。

优选地，设备构造为使得通过设备能够与直流电流的电流方向无关地通断所述直流电流。在此情况中，也称为双向开关设备。相应地，根据实施形式的设备包括处在运行电流支路内的另外的可控开关，其中在另外的可控开关上并联连接了在待关断的直流电流的电流方向上可导通的另外的半导体二极管，且其中提供了另外的桥接支路，所述桥接支路构造了将另外的可控开关桥接的电流路径，其中电流脉冲单元布置在另外的桥接支路内。这能够特别地意味着桥接支路和另外的桥接支路至少部分地重合。如果待关断的直流电流的电流方向被预先给定，因此能够例如将桥接支路以第一端在可控开关和另外的可控开关之间的电势点上与直流导线连接，且以第二端在电流方向上在可控开关后方的电势点上与直流电流导线连接。电流脉冲单元能够在桥接支路中布置在桥接支路的第一端和桥接支路中的中间电势点之间。另外的桥接支路能够相应地以其第一端在待关断的直流电流的电流方向上在另外的可控开关前方的电势点上与直流导线连接，且以其第二端以可控开关和另外的可控开关之间的电势点与直流导体连接。在此能够具有优点的是使得桥接支路的在其第一端和中间电势点之间延伸的部分段同时构成另外的桥接支路的部分段。在此情况中，另外的桥接支路在桥接支路的第一端(在此与另外的桥接支路的第二端重合)和中间电势点之间延伸，且进一步在中间电势点和另外的桥接支路的第一端之间延伸。以此方式，能够将相同的电流脉冲单元用于桥接支路以及用于另外的桥接支路。优选地，另外的桥接支路构造为相同类型的桥接支路，特别是能够包括两个相同的构件。

优选地，电流脉冲单元的电感构造为空心线圈、可饱和线圈或二者的组合。

此外，桥接支路优选地具有与电流脉冲单元串联连接的带有可导通方向和阻断方向的半导体元件。合适的是半导体元件在待关断电流的电流方向上可导通。桥接支路因此不会引导极性或电流方向反转的电流。

优选地，半导体元件是二极管或晶闸管。

根据本实用新型的有利的实施形式，设备具有在桥接支路内与电流脉冲单元串联连接的非线性电阻元件。所述非线性电阻元件在可控开关内的电弧熄灭后引导直流电流。通过非线性电阻元件能够衰减待关断的直流电流，其中将电能转换为热，使得能够关断直流电流。非线性电阻元件能够是例如金属氧化物变阻器的变阻器。

根据另一实施形式，设备包括多个另外的双极电流脉冲单元，其中电流脉冲单元和另外的电流脉冲单元构造为具有相同类型且在桥接支路中形成串联电路。如果脉冲开关同时被控制，则电流脉冲单元和另外的电流脉冲单元的串联电路的行为基本上如同一个电流脉冲单元的行为。脉冲开关合适地也单独地可控制。以此可实现有目的地调节由设备产生的(反向)电压和(反向)电流。在此，电流脉冲单元的每个产生电流脉冲。设备的此构造的另外的应用是再次接通前的直流导线的预充电。

能够具有优点是在直流导体和直流返回导体之间连接了放电器以用于限制电势改变。通过放电器能够实现电流脉冲单元上的电势的升高。能够以此方式避免不利的电势过高。

根据本实用新型的设备的单向构造(通过此单向构造，直流电流仅能够在一个电流方向上通断)和根据本实用新型的设备的双向构造能够在直流导体中构造模块化布置。为此，多个根据本实用新型的设备相继地嵌入到直流导体中。此实施形式的优点在于，设备的可控开关的每个能够单独地接通和关断此布置，以此所述布置具有高灵活性。

设备也能够使用在直流网络的网络节点中。在此，网络节点能够具有多个导线出口。设备能够分别包括可控开关以及带有在导线出口的每个内的电流脉冲单元的桥接支路，使得通过设备能够通断网络节点的所有导线出口内的直流电流。优选地，桥接支路至少部分地重合，使得设备包括刚好一个电流脉冲单元或对于所有的桥接支路的电流脉冲单元的刚好一个串联电路。

在设备具有用于控制可控开关和脉冲开关的合适的控制装置时，这是具有优点的。在此应注意到，控制可控开关和脉冲开关的时间次序取决于各要求和特征，且特别地取决于机械开关和脉冲开关的反应时间，且相应地应合适地选择。

合适地，在需要的情况下，例如在直流导线内短路时将直流电流通断。此类需求情况是否存在可以例如通过合适的故障记录设备确定。故障记录设备为此设置为将关于是否存在故障情况的信息传输到控制装置处。

在此情况下注意到所有以上所述的电路的半导体元件，例如二极管、导电体和/或晶闸管可以实现为这些部件的串联电路。这有利地允许使用尺寸更小的部件。

附图说明

本实用新型在下文中根据由图2至图7图示的实施例详细描述。

图1示出了在现有技术中已知的设备的示意性图示；

图2示出了根据本实用新型的用于通断直流电流的设备的实施例的示意性图示；

图3示出了带有多个用于通断直流电流的设备的布置的实施例的示意性图示；

图4示出了根据本实用新型的设备的另外的实施例的示意性图示；

图5示出了根据本实用新型的设备的双向实施例的示意性图示；

图6示出了根据本实用新型的设备的另外的双向实施例的示意性图示；

图7示出了在直流网络的网络节点中的根据本实用新型的设备的实施例的示意性图示。

具体实施方式

图2详细地示出了根据本实用新型的用于通断直流导线内的直流电流的设备20的实施例。设备20包括可控开关21，所述可控开关21在图2中图示的实施例中是机械开关。机械开关21嵌入到直流导线的直流导体22内。在正常运行中，机械开关22闭合且引导直流电流，所述直流电流的电流方向在图2中以箭头23示意。带有逆着电流方向的导通方向的半导体二极管24 与所述机械开关21并联连接。

设备20此外包括桥接支路25。桥接支路25形成了电流路径，所述电流路径在第一节点26和第二节点27之间以及在节点27和第三节点28之间走向，且因此限定了与可控开关21并联的电流路径。桥接支路25与直流返回导体29的电势解耦。解耦通过如下方式实现，即通过合适地安排设备20的部件使待关断的直流电流基本上不直接在直流导体和直流返回导体之间流动。直流返回导体29在图2中图示的实施例中是接地导体或中性导体。

设备20此外包括布置在桥接支路25内的电流脉冲单元30。电流脉冲单元30包括并联振荡回路，所述并联振荡回路带有具有电容器31的形式，例如高功率电容器的电容性能量存储器，和与之并联连接的包括电感32和在本实施例中通过晶闸管给出的脉冲开关33的串联电路。与并联振荡电路串联布置了电流脉冲电阻34。在与电流脉冲电阻34和并联振荡回路并联的电路中布置了过压防护放电器35。

桥接支路25此外具有第一二极管36以及第二二极管37。两个二极管 36、37的导通方向对应于直流电流的电流方向且通过箭头23示意。二极管 36阻止电容器37的不希望的放电。二极管37通过电势解耦实现了电容器31 的预充电。此外，在桥接支路25布置了具有放电器的形式的非线性电阻元件 38。

设备20此外包括带有预充电电阻39的预充电单元，所述预充电电阻39 布置在第二节点27和直流返回导体29之间，使得桥接支路25通过预充电电阻39与直流返回导体29连接。预充电电阻39构造为高欧姆电阻且在本实施例中具有400kΩ的电阻值。为预充电，设备使用直流导体和直流返回导体之间的电势差。相应地，在图2的图示中的能量存储器31在朝向直流导体的侧上被正地充电(在根据箭头23的电流方向中)。

设备20适合于通断带有通过箭头23预先给定的电流方向的直流电流。二极管24设置为在关断的瞬间将开关21卸载。二极管24能够通过(例如 100至300个)二极管的串联电路替代，其中二极管的串联电路的正向电压在图示的实施例中处在200V至700V之间。

在需要的情况下，例如在直流导线内短路时，通过图2中未图示的控制部控制机械开关21断开。因为机械开关21需要一定的时间以将其接触元件断开，所以同时接通脉冲开关33。在此应注意的是控制机械开关21和脉冲开关33的时间次序取决于各要求和特征，且特别地取决于机械开关21和脉冲开关33的响应时间，且相应地应合适地选择。

此外应注意的是，是否存在短路或另外的需求情况例如可以通过合适的图中未图示的故障记录设备确定，其中故障记录设备能够将关于是否存在需求情况的信息传输到控制部处。

如果在直流导线上例如连接了变流器，则变流器的阀在短路时通常被阻断。取决于变流器的构造，直流电流由于在直流导线内存在的导线电感而继续流动，所述导线电感在图2中通过电感40、41示意。因此，在机械开关21内可能形成电弧，所述电弧必须被熄灭，以中断通过机械开关21的电流流动。

如果脉冲开关33被接通，则这导致电容器31的放电。根据振荡回路的原理，电容器31的能量转到电感32中，使得然后电容器31被换极。换极的电容器31的电压在此特别地通过放电器38的阈值电压限制。在此时间点电容器31逆着待断开的直流电流的电流方向被充电。因此产生了电流脉冲，所述电流脉冲在桥接支路25内在第一节点26和第二节点27之间以及在第二节点27和第三节点28之间在二极管36、37的导通方向上且在机械开关21内逆着通过箭头23图示的待断开的直流电流的电流方向流动。以此方式，在机械开关内产生电流过零且将电弧熄灭。在此方面称为电流脉冲是因为在脉冲开关接通和电弧熄灭之间的时间很短。因此，所述电流脉冲主要通过电感32 和能量存储器31的参数确定。

在电流过零时在电流脉冲单元5内脉冲开关关断。待关断的直流电流现在既不能通过机械开关21也不能通过反向极化的半导体二极管24流动。而是待关断的直流电流通过与机械开关21并联的电流路径在桥接支路25内流动。在此，电容器21被待关断的直流电流重新换极。电容器21因此能够返回到其原始状态中。电容器21上的电压在此又通过过电压防护放电器35的相应的阈值电压确定。

待关断的直流电流中存在的能量能够然后在非线性电阻元件38以及过电压防护放电器35内降低。以此方式最终将直流电流关断。

在图3中图示了用于通断直流导线内的直流电流的多个设备201、202 的布置。直流导线在此包括直流导体22和在此实现为接地导体的直流返回导体29。直流导线的导线电感在图3中示意性地图示为电感42。

设备201和202与图2中所示的设备20构造为类型相同，因此为清晰起见不详细涉及设备201、202的结构。虚线43和44意味着在两个设备201 和202之间能够布置其他相同类型的用于通断直流电流的设备。

图4示出了根据本实用新型的设备203的另外的实施例。在图2和图4 中，相同的和相同类型的部件提供以相同的附图标号。在下文中为清晰起见仅详细论述两个实施例的差异。

与图2的设备30不同，在图4中所示的设备203作为单独的双极电流脉冲单元30的替代包括双极电流脉冲单元301、302、303的串联电路。双极电流脉冲单元301、302和303为电流脉冲单元30构建为相同的类型。但在此应注意的是电流脉冲单元内的单独的部件的构造，例如电容器和/或过压防护放电器的参数可以与图2中的设备20的电流脉冲单元30的相应的构件的构造不同。

在图4中图示了四个电流脉冲单元301至303。但也可构思使得电流脉冲单元的串联电路包括分别根据应用的任意数量的电流脉冲单元。

在图5中图示了根据本实用新型的设备304的另外的实施例。通过设备 304可与直流电流的电流方向无关地通断直流电流。

在图2和图5中，相同的和类型相同的部件提供有相同的附图标号，因此结合图5的实施例仅详细论述所述实施例与图2的实施形式之间的差异。

设备204包括另外的机械开关46，所述机械开关46与另外的半导体二极管47并联连接。两个半导体二极管24和47的导通方向相互对置。

设备204此外包括另外的桥接支路48。所述另外的桥接支路48在第一节点26和第四节点49之间延伸。另外的桥接支路48此外具有二极管50和非线性电阻元件51，其中二极管37和50以及电阻元件38和51分别相同类型地构建。

在图5中可见，桥接支路25和另外的桥接支路48部分地重合，且在第一节点26和第二节点27之间的部分段中部分地重合。在此部分段中布置了电流脉冲单元30。通过虚线45在图5中此外示意，可以在所述部分段内布置另外的相同类型的双极电流脉冲单元，以形成具有电流脉冲单元30的串联电路。

根据预先给定的待关断的直流电流的电流方向，将机械开关21或46的一个断开(但也可构思与电流方向无关地将两个机械开关断开)。

根据预先给定的电流方向，例如箭头23的方向，将机械开关21断开且通过电流脉冲单元30在机械开关21内产生逆着电流方向流动的电流脉冲。在机械开关21内的电弧熄灭后，待关断的直流电流在通过桥接支路25形成的并联电流路径上被引导通过节点26、27和28。

如果预先给定的电流方向对应于箭头52的方向，则机械开关46断开且通过电流脉冲单元30产生在机械开关46内的逆着预先给定的电流方向流动的电流脉冲。在机械开关46内的电弧熄灭后，待关断的直流电流在通过桥接支路48形成的并联电流路径上被引导通过节点26、27和49。

因为设备204能够与直流电流的电流方向无关地通断直流电流，所以在此方面称为本实用新型的双向实施形式。

图6示出了根据本实用新型的设备205的下一个实施例。在图5和图6 中，相同的和类型相同的部件提供以相同的附图标号，因此在下文中仅详细论述图5和图6中的实施形式的差异。

设备205与图5的设备204构建为相同的类型，其差异在于设备205进一步包括放电器53。放电器53的功能是限制直流导体22和直流返回导体29 之间的不利的电势过高。为此，放电器53布置在导体支路中，所述导体支路的一个端部与直流导体22在第一节点26处连接且其另一个端部与直流返回导体29连接。

在图7中图示了处在直流网络的网络节点内的根据本实用新型的设备 206的实施例。在图6和图7的图示中，一般地相同的和类型相同的部件提供以相同的附图标号，因此已在前文中描述的部件不再详细论述。

直流网络的网络节点在此包括三个导线出口。第一导线出口包括第一直流导体54和在此作为零线的第一直流返回导体55。第二导线出口包括第二直流导体56和在此也作为零线的第二直流返回导体57。第三导线出口包括第三直流导体58和在此也作为零线的第三直流返回导体59。每个导线出口与导线电感相关，所述导线电感通过对应于前面的图2至图6的图示的电感 40、41和61代表。

第一、第二和第三直流导体54、56和58在第一节点26中汇聚。

第一机械开关21与第一直流导体54相关，第二机械开关46与第二直流导体56相关，且第三机械开关62与第三直流导体58相关。与机械开关 21、46和62分别并联布置的半导体二极管24、47和63的导通方向分别指向第一节点26。

此外，在第一节点26和第三节点28之间延伸的第一桥接支路25与第一机械开关21相关。第一桥接支路25包括电流脉冲单元60，所述电流脉冲单元60在第一桥接支路25的部分段中布置在第一节点26和第二节点27之间。

在第四节点49和第一节点26之间延伸的第二桥接支路48与第二机械开关46相关。第二桥接支路48包括电流脉冲单元60，所述电流脉冲单元60 在第二桥接支路48的部分段中布置在第一节点26和第二节点27之间。

在第一节点26和第五节点65之间延伸的第三桥接支路64与第三机械开关62相关。第三桥接支路64包括电流脉冲单元60，所述电流脉冲单元60 在第三桥接支路64的部分段中布置在第一节点26和第二节点27之间。第三桥接支路64此外包括二极管66以及非线性电阻元件67。

第一、第二和第三桥接支路25、48和64在第一节点26和第二节点27 之间的部分段上重合。

图7的电流脉冲单元60在其结构上对应于图6的电流脉冲单元30。

设备206适合于与直流电流的电流方向无关地通断网络节点内的直流电流。设备206的功能方式在此基本上与前述根据本实用新型的设备的功能方式无不同。

附图标号列表

1 用于通断直流电流的已知的设备

2、3 可控开关

4 直流导体

5 电流脉冲单元

6 能量存储器

7 脉冲开关

8 电感

9 直流返回导体

10、11 衰减支路

12 箭头

13、14、15、16 节点

20、201、202、203 用于通断直流电流的设备

204、205、206 用于通断直流电流的设备

21 可控开关

22 直流导体

23 箭头

24 半导体二极管

25 桥接支路

26 第一节点

27 第二节点

28 第三节点

29 直流返回导体

30、301、302、303 电流脉冲单元

31 电容器

32 电感

33 脉冲开关

34 电流脉冲电阻

35 过电压防护放电器

36、37 二极管

38 非线性电阻元件

39 预充电电阻

40、41、42 导线电感

43、44、45 虚线

46 另外的机械开关

47 另外的半导体二极管

48 另外的桥接支路

49 第四节点

50 二极管

51 非线性电阻元件

52 箭头

53 放电器

54、56、58 直流导体

55、57、59 直流返回导体

60 电流脉冲单元

61 导线电感

62 机械开关

63 半导体二极管

64 第三桥接支路

65 第五节点

66 二极管

67 非线性电阻元件

Claims (12)

1.一种用于通断直流导线内的直流电流的设备(20、201至206)，所述设备包括：

-能够串联地嵌入到直流导线的直流导体(22)内的带有可控的开关(21)的运行电流支路，

-双极电流脉冲单元(30)，所述双极电流脉冲单元带有由电容性能量存储器(31)和与之并联的具有电感(32)和可控脉冲开关(33)的串联电路构成的并联振荡回路，其中通过脉冲开关(33)的通断能够产生脉冲电流，所述脉冲电流逆着待通断的直流电流流动，且导致在可控开关(21)内的电流过零，

其特征在于，

电流脉冲单元(5)布置在与直流导线的直流返回导体(29)的电势解耦的桥接支路(25)中，所述桥接支路形成了与可控开关(21)并联的电流路径，其中脉冲电流在由运行电流支路和并联的电流路径所形成的网孔中流动。

2.根据权利要求1所述的用于通断直流导线内的直流电流的设备(20)，其特征在于，在与包括了能量存储器(31)以及电流脉冲单元电阻(34)的串联电路并联的电路中提供过压防护放电器。

3.根据权利要求1所述的用于通断直流导线内的直流电流的设备(20)，其特征在于，提供了电阻性构件(38)，所述构件布置在桥接支路(25)内，使得待关断的直流电流能够被引导通过所述电阻性构件(38)。

4.根据权利要求1所述的用于通断直流导线内的直流电流的设备(20)，其特征在于，设备(20)进一步具有预充电单元，其中能量存储器能够通过所述预充电单元被充电。

5.根据权利要求4所述的用于通断直流导线内的直流电流的设备(20)，其特征在于，所述预充电单元包括布置在电流脉冲单元(30)和直流返回导体(9)之间的预充电电阻(39)。

6.根据权利要求1所述的用于通断直流导线内的直流电流的设备(20)，其特征在于，可控开关(21)是机械开关。

7.根据权利要求1所述的用于通断直流导线内的直流电流的设备(20)，其特征在于，电感(32)构造为空心线圈、可饱和线圈或二者的组合。

8.根据权利要求1所述的用于通断直流导线内的直流电流的设备(20)，其特征在于，桥接支路(25)具有与电流脉冲单元(30)串联连接的带有导通方向和阻断方向的半导体元件(36、37)。

9.根据权利要求8所述的用于通断直流导线内的直流电流的设备(20)，其特征在于，半导体元件(36、37)是二极管或晶闸管。

10.根据权利要求1所述的用于通断直流导线内的直流电流的设备(205)，其特征在于，在运行电流支路内布置了另外的可控开关(46)，其中与另外的可控开关(46)并联连接了在待关断的直流电流的电流方向上可导通的半导体二极管(47)，且其中提供了另外的桥接支路(48)，其构造了将另外的可控开关(46)桥接的电流路径，其中电流脉冲单元(30)布置在另外的桥接支路(48)内。

11.根据权利要求1所述的用于通断直流导线内的直流电流的设备(203)，其特征在于，设备(203)包括多个另外的双极电流脉冲单元(302至303)，其中电流脉冲单元(301)和另外的电流脉冲单元(302至303)构造为具有相同类型且在桥接支路(25)中形成串联电路。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的用于通断直流导线内的直流电流的设备(205)，其特征在于，在直流导体(22)和直流返回导体(29)之间连接了放电器(53)以用于限制电势改变。