CN109074980B - 双向换向促进器 - Google Patents

Abstract

提供了用于在第一节点与第二节点之间中断电流流动的断路器。断路器包括第一开关支路，第一开关支路包括串联连接的互感器的第一绕组和机械开关。断路器进一步包括第二开关支路，第二开关支路包括互感器的第二绕组和开关装置，该开关装置包括连接到第二绕组的至少一个开关器件。第一开关支路和第二开关支路在第一节点与第二节点之间并联连接，并且第二开关支路被配置为双向操作。

Description

双向换向促进器

技术领域

本公开涉及用于直流电力系统的断路器领域。特别地，本公开涉及用于直流电力系统的双向断路器。

背景技术

为了在交流(AC)和直流(DC)之间进行转换，电压源变流器(VSC)已经被开发作为更传统的线路换向变流器的替代备选。通常使用绝缘栅双极晶体管(IGBT)和反并联二极管所构建的VSC可能无法处理DC故障(诸如，高阻抗与地之间的故障，或者变流器本身的故障)。反并联二极管可能作为整流桥导通以馈送故障，或者例如，与诸如故障IGBT一起充当短路。IGBT处的二极管可能被旁路，并且不能自行消除故障电路。为了解决该问题，需要插入具有低损耗的快速并且可靠的DC断路器。

现代DC断路器通常依赖于机械开关的组合，机械开关与并联耦合的半导体开关进行互补。在正常操作期间，在半导体开关打开时，电流经过闭合的机械开关。如果故障被检测到，则开关被重配置，使得电流通过半导体开关被换向(重定向)，同时机械开关被允许打开。一旦机械开关已经被打开(并且通过机械开关的电流已经被驱动到零)，则半导体开关可以再次被打开，并且任何剩余的能量可以例如被压敏电阻吸收。

这种基于半导体的DC断路器的进一步发展在例如US9,148,011中公开的换向促进器，其中在包含机械开关的支路和包含半导体开关的支路之间的电感耦合被用于增强电流的换向。

随着VSC在更广范围的低压(LV)、中压(MU)和高压(HV)系统中出现，更灵活和更高效的DC断路器可能被需要。

发明内容

因此，本公开的目的是至少部分地满足上述要求。该目的和其它目的借助于断路器来实现，该电路断路器用于在第一节点与第二节点之间中断电流流动。

根据本公开的一个方面，断路器可以包括第一开关支路，第一开关支路包括串联连接的互感器的第一绕组和机械开关。断路器可以进一步包括第二开关支路，第二开关支路包括互感器的第二绕组和开关装置，该开关装置包括连接到第二绕组的至少一个开关器件。第一开关支路和第二开关支路可以在第一节点与第二节点之间并联连接，并且第二开关支路可以被配置为双向操作(即，在第一节点与第二节点之间的任何一个方向上)。

在本方面中，电路可以在任何方向上从第一开关装置到第二开关装置进行换向，因为第二开关装置被配置为双向操作。这可以允许故障电路被在任何方向上中断，即，从断路器的两侧中断，并且断路器可以用在故障电流(以及还有负载电流)可能在不同方向上出现的系统中。这种系统的示例包括能量存储系统，该能量存储系统使用例如电池和电压源变流器(VSC)，其中，取决于系统当前是处于充电还是放电阶段，负载电流通常在不同方向上被承载，并且其中故障电流可以通过例如VSC中的故障半导体而以不同方向行进。

通过允许负载电流和故障电流都具有多个方向，本方面的断路器可以用在运输系统中，其中蓄电池和电压源变流器例如被定位在固定设施中或者车载上或者两者，例如，如在电动车辆(EV)(诸如电车、火车、巴士、混合动力车辆等)中。断路器可以在其中被使用的其它系统包括电力传输系统和电网，其中电流可以根据系统(诸如，多端子DC电网)内故障的位置而改变其方向。

在本公开的一个实施例中，开关布置可以是双向器件(或者双极器件)，即，允许电流在第一节点与第二节点之间的任一方向上流动的器件。

在本公开的一个实施例中，至少一个开关器件可以包括，或者可以是，以下中的至少一种：绝缘栅双极晶体管(IGBT)、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、场效应晶体管(FET)、门极关断(GTO)晶闸管或者基于电容器的装置。也可以设想，至少一个半导体开关器件可以是适合于处理足够高的电流和/或功率的任何其它功率晶体管或功率晶闸管。

在本公开的一个实施例中，开关装置可以包括二极管桥。

在本公开的一个实施例中，开关装置可以包括第一半导体开关器件和第二半导体开关器件。第一半导体开关器件和第二半导体开关器件可以是单向的(或者单极器件)，并且可以被配置为在第一节点与第二节点之间以电相反方向操作，即，第一和第二半导体开关器件可以允许阻断电流通过它们，或者允许电流在第一节点和第二节点之间以单个方向通过它们。

在本公开的一个实施例中，第一半导体开关器件、第二半导体开关器件以及第二绕组作为环路从第二节点连接到第二节点，第一节点通过第二绕组被连接到第二开关支路。在该实施例或者其它实施例中，第二绕组可以至少是双线绕组。

在一个实施例中，第二开关支路可以包括第一子支路和第二子支路，第一子支路包括串联连接到第一半导体开关器件的第二绕组，第二子支路包括串联连接的第二半导体开关器件和互感器的第三绕组(相互串联连接以形成第二子支路)。第一子支路和第二子支路可以并联连接。

在本发明的一个实施例中，开关装置可以进一步包括与第一半导体开关器件串联连接的第一二极管、与第二半导体开关器件串联连接的第二二极管。第一二极管和第一半导体开关器件与第二二极管和第二半导体开关器件可以反并联连接(即，一方面的第一二极管和第一半导体开关器件以及另一个方面的第二二极管和第二半导体开关器件，在第一节点与第二节点之间以电相反方向连接)。

在本公开的一个实施例中，第一半导体开关器件与第二半导体开关器件反并联连接。

在本公开的一个实施例中，断路器可以进一步包括过电压保护电路。

在本公开的一个实施例中，断路器可以进一步包括第三开关支路，第三开关支路包括过电压保护电路。第三开关支路可以在第一节点与第二节点之间与第一开关支路和第二开关支路并联连接。也可以设想，第三开关支路可以与开关装置并联连接，例如，与开关器件并联连接。

在本公开的一个实施例中，第一开关支路的自感可以大于第二开关支路自感。

在本公开的一个实施例中，第一绕组的导体横截面可以大于第二绕组的导体横截面。

在本公开的一个实施例中，高电压直流电力系统可以被提供，该高电压直流电力系统包括至少一个根据本公开的任一实施例的断路器。

在本公开的一个实施例中，能量存储系统可以被提供，该能量存储系统包括至少一个根据本公开的任一实施例的断路器。

本公开涉及本文提到的特征的所有可能组合，包括上面列出的特征以及将在下面参考不同实施例描述的其它特征。本文描述的任何实施例可以与本文描述的其它实施例组合，并且本公开还涉及所有这样的组合。

附图说明

通过以下对实施例的说明性和非限制性详细描述，将更好地理解本发明的断路器的上述以及其它目的、特征、优点和应用。

参考附图，其中：

图1是根据本公开的一个或多个实施例的断路器的示意图；

图2是根据本公开的一个或多个实施例的断路器的示意图；

图3是根据本公开的一个或多个实施例的断路器的示意图；

图4a至图4d是根据本公开的一个或多个实施例的开关装置和开关器件的示意图；

图5a是高电压直流系统的示意图；图5b是高电压直流系统的节点的示意图，其中节点包括一个或多个根据本公开的一个或多个实施例的断路器；

图6是能量存储系统的示意图，能量存储系统包括一个或多个根据本公开的一个或多个实施例的断路器；以及

图7是电池供电的电动车辆中的电气牵引/驱动系统的示意图，牵引/驱动系统包括一个或多个根据本公开的一个或多个实施例的断路器。

在附图中，除非另有说明，否则相同的附图标记将用于相同的元件。除非明确地相反指出，否则附图仅示出了阐述示例实施例所必需的元件，而为了清楚起见，可以省略或仅仅暗示其它元件。

具体实施方式

现在，示例性实施例将在下文中参考附图被更全面地描述。附图示出了当前优选的实施例，但是，本发明可以以许多不同的形式实施，并且不应该被解释为限于本文所阐述的实施例；相反，这些实施例被提供是为了彻底和完整、并且充分地向技术人员传达本发明的范围。

根据本公开的断路器的一些实施例现在将主要参考图1、图2和图3进行描述。

图1示出了断路器100，断路器100可以中断流动在第一节点102与第二节点104之间的电流。断路器100包括第一开关支路110，第一开关支路110包括互感器的第一绕组120以及机械开关130。第一绕组120和机械开关130被串联连接，并且在正常操作期间(即，当断路器100没有被激活时)，电流从第一节点102通过第一开关支路110流向第二节点104(或者，取决于电流流动的方向，从第二节点140流向第一节点102)。第一绕组120可以在机械开关130的任意一侧。

断路器100进一步包括第二开关支路112，第二开关支路112包括互感器的第二绕组122以及开关装置，该开关装置包括至少一个开关器件140。第二绕组122可以在开关装置以及至少一个开关器件140的任意一侧。在正常操作期间，开关装置被打开(即，例如通过保持该至少一个开关器件140打开或者处于电流阻断状态，开关装置不允许电流通过其流动)，并且因此没有(或者非常小)电流通过第二开关支路122流动。第一开关支路110和第二开关支路122被并联连接在第一节点102与第二节点104之间。

其中术语“互”感器是指在第一开关支路和第二开关支路之间共享或者第一开关支路和第二开关支路共用的电感器。在本实施例中，第一开关支路和第二开关支路分别的第一绕组和第二绕组一起形成互感器。在这些实施例中，第一绕组和第二绕组被布置，或者间隔开，使得它们可以磁相互作用。在图中，电感器点标记(其根据同名端(dotconvention))已经被有意地省略。在例如图1中，绕组120和绕组122可以被布置为使得这些绕组的点(如果它们被包括在附图中)例如将出现在绕组120和绕组122的同一侧上(例如，两个点都在左侧，或者两个点都在右侧)。

第二开关支路112被配置为双向操作。其中术语“双向地”在此是指，当包括至少一个开关器件140的开关装置被闭合时，电流被允许以两个方向流动通过第二开关支路112。换句话说，电流可以从第一节点102流动通过第二开关支路112到第二节点104，和/或从第二节点104流动通过第二开关支路112到第一节点102。当负载电流(即，正常操作期间流动通过断路器100的电流)和故障电流例如可以具有相反方向时，这可以是有益的。因此，断路器100可以更灵活并且能够独立于电流的电气方向来中断电流。这可以允许断路器100也用在DC系统中，其中电流可能偶尔改变方向(诸如，在能量存储系统中，其中例如，电池可以首先向负载提供能量，即自身放电，并且然后利用产生的负载电流的逆转来再充电)。断路器100例如可以被用在DC电流可以具有多个方向的系统中，同时DC电压的极性保持不变。

如果例如通过检测负载电流的异常增加，故障被检测到，断路器100可以通过允许电流流动通过开关装置而被激活(例如，通过闭合至少一个半导体开关器件140并且使其处于非电流阻断状态)。这可以启动电流从第一开关支路110到第二开关支路112的换向(重定向)。由于其物理性质，互感器可以“抵抗”(即，对抗和/或反作用)通过第一开关支路110和第二开关支路112的电流之和的任何变化。当增加的电流量经过第二开关支路112时，互感器可以有助于进一步减少经过第一开关支路110的电流量，最终迫使该电流的幅度在某一点到零(或者，至少显著降低电流的幅度)。针对此目的，第一开关支路110的自感可以大于第二开关支路112的自感。例如，当第一绕组120的自感大于第二绕组122的自感时，这可以被实现。在经过第一开关支路110的电流幅度变成零时的这一点处，机械开关130可以通过较少的努力以及减少的穿过机械开关130的间隙的电击穿(或者电弧产生)的风险而被打开。机械开关130上的物理要求可以被减少，这可以允许例如降低生产成本。

当第二开关支路112被配置为双向操作时，断路器不再被局限为中断特定电气方向的电流，并且断路器100也可以被用于中断这种情况可能发生的系统中(例如，在能量存储系统中，或者，例如在多端子HVDC系统或类似系统中)的电流。在换向支路(例如，第二开关支路112)未被配置为双向操作的其它电路断路器中(诸如，在例如开关装置关于电流方向不对称的电路断路器中)，这种灵活的、方向独立的电流中断将是不可能的。

在断路器100的一些实施例中，通过与例如附加部件一起使用一个半导体开关器件(例如，IGBT或者任何其它类型的晶体管或者例如晶闸管)，开关装置可以是双向。这种双向装置420的一个示例被示出在图4c中，其中四个二极管424、425、426和427与以二极管桥配置的半导体开关器件422布置在一起。当半导体开关器件422被打开时(或者“关断”，例如处于电流阻断状态)，没有电流可以从一侧传递到另一侧(例如，从左侧到右侧)。当半导体开关器件422被闭合时(或者“接通”，例如处于非电流阻断状态)，电流可以经由二极管424、开关器件422和二极管425从左传递到右。同样地，电流可以经由二极管426、开关器件422和二极管427从右传递到左，使得开关装置420是双向的。

在断路器(例如断路器100)的一些实施例中，开关装置可以包括多于一个的开关器件，例如，第一半导体开关器件和第二半导体开关器件，其中第一和第二半导体开关器件是单向的(或者，单极器件)。即使第一和第二半导体开关器件是单向的，开关装置也可以被制成双向的，例如，通过将第一和第二半导体开关器件布置为在第一节点102与第二节点104之间的电相反方向上操作。

这种开关装置400的一个示例被在图4a中示出，其中第一半导体开关器件402与第一二极管408串联连接，并且其中第二半导体开关器件404与第二二极管406串联连接。第一半导体开关器件402和第一二极管408与第二半导体开关器件404和第二二极管406被反并联连接。当两个半导体开关器件402和404都被打开时，由于二极管406和408，没有电流可以例如从左到右流动。当第一半导体开关器件402被闭合时，电流可以经由第一开关器件402和第一二极管408从左到右流动。当第二半导体开关器件404被打开时，电流可以经由第二开关器件404和第二二极管406从右到左流动，使得开关装置400是双向的。

这种双向开关装置410的第二示例在图4b中被示出，其中第一半导体开关器件412和第二半导体开关器件414被反并联连接。当两个开关器件412和414都被打开时，没有电流可以例如从左到右流动。如果第一半导体开关器件412被闭合，电流可以从左到右流动。如果第二半导体开关器件414被闭合，电流可以从右到左流动，并且开关装置410可以是双向的。

图2示出了断路器200的另一实施例。对于断路器100，断路器200包括第一开关支路210，第一开关支路210包括串联连接的互感器的第一绕组220和机械开关230。第一绕组220可以在机械开关230的任意一侧上。断路器被连接在第一节点202与第二节点204之间。第二开关支路212与第一开关支路210在节点202和节点204之间并联连接，并且第二开关支路212在该实施例中包括电气部件的第一组214以及电气部件的第二组216。

第一组214包括互感器的第二绕组222以及第一半导体开关器件242。第二绕组222可以在第一半导体开关器件242的任意一侧。第二组216包括第二半导体开关器件244。在本实施例中，开关装置的第一半导体开关器件242和第二半导体开关器件244可以是单向的。两个开关器件242和244以及第二绕组作为环路(即，闭合的电路)，从第二节点204连接到第二节点204。第一节点202可以通过去往第一组214的第二绕组250的抽头而被连接到第二开关支路212。第一和第二开关器件在该布置中被反并联布置，使得电流可以以第一方向经过第一子支路214，并且以与第一方向相反的第二方向经过第二子支路216。单向的半导体开关器件430的示例在图4d中示出，其中，例如晶体管432在其被接通时允许电流从左到右流动，否则阻断电流从左向右或者从右向左流动，使得器件是单向的。

在图2中的断路器200中，第一组214和第二组216可以被认为是并联连接，其中第二开关支路212通过去往互感器的第二绕组222的抽头250而被连接到节点202。当在检测到故障之后，半导体开关器件242和半导体开关器件244中的至少一个被接通(即，闭合)，电流将从第一开关支路210换向到第二开关支路212，并且经过第二绕组222。如更早时描述的，互感器“抵抗”通过第一和第二开关支路的电流之和的任何变化的能力，将通过迫使通过第一开关支路210的电流在某个时间点为零，来缓解后续的机械开关230的闭合。

通过使用电流可以在不同方向上经过的两个子组214和216，单向半导体开关器件242和244可以被使用，而无需开关装置中的附加部件，诸如，并联或者串联连接的二极管。这可以减少例如与否则使用这种二极管和/或其它附加部件有关的功率损耗，和/或减少例如所需部件的数目和成本。

断路器300的另一实施例在图3中示出。对于断路器100和200，断路器300包括第一开关支路310，第一开关支路310包括串联连接的互感器的第一绕组320和机械开关330。断路器300被连接在第一节点302与第二节点304之间。断路器300还包括第二开关支路312，第二开关支路312又包括第一子支路314和第二子支路316。第一子支路314包括被连接(串联)在一起的互感器的第二绕组322和第一半导体开关器件342，以及第二子支路316包括第二半导体开关器件344。

第二子支路316包括互感器的第三绕组324，互感器的第三绕组324被连接(串联)到第二半导体开关器件344。第一和第二子支路被并联连接以形成第二开关支路312，并且第二开关支路312与第一开关支路310在节点302和304之间并联连接。当第三绕组324被使用时，在该实施例中，不需要去往任何绕组的抽头来将第二开关支路312连接到第一开关支路310。然而，如果例如第二绕组322和第三绕组324的组合长度(匝数，例如电感)与断路器200中的第二绕组222的组合长度匹配，并且抽头250位于第二绕组222的中间，可以设想断路器300的实施例在功能上等同于断路器200的实施例。

根据本公开的断路器100、200、300还可以包括过电压保护电路，诸如缓冲器(例如，压敏电阻、RC缓冲器、RCD缓冲器或者电容器)。过电压保护电路可以被包括在第三开关支路中，第三开关支路与第一和第二开关支路并联连接(在第一节点与第二节点之间)。第三开关支路还可以不与整个第一和/或第二开关支路并联连接，而是仅与例如开关装置(诸如，图1中的开关装置140)或者开关器件(诸如，图2中的开关器件242、244以及图3中的324、344中的任何一个)并联连接。还设想第三开关支路可以包括互感器的附加绕组，并且该附加绕组与例如过电压保护电路串联连接。例如，也通过打开开关装置并且由过电压保护电路耗散，电流可以被换向到第三开关支路。

利用“开关器件”，设想任何可以用于选择性地阻断电流经过它的器件。优选地适于处理高电流和/或高功率的这种器件的示例，可以包括各种半导体开关器件，诸如，晶体管(例如，IBGT、FET、MOSFET)以及各种晶闸管(诸如，例如门极关断GTO晶闸管)。开关器件还可以包括电容器。

在图1至图3中，在绕组/线圈之间的互感用两条平行线示出。电感器可以仅用空心线圈、用承载磁通量的磁材料(具有大于1的相对磁导率)、或者用其组合制成。

绕组122、222、322或者324通常空载(即，其不承载电流)，并且仅在开关器件处理故障的时段期间激活。在该时段期间，通常空载的绕组引起暂时性损耗并且经受绝热温度升高可以是可接受的。除了绝热温度升高之外，通常空载的绕组的导体的横截面积可以因此被减小。通常激活的绕组(诸如，绕组120、220和320)中的导体的横截面积可以被增加(例如，通过将诸如铜的材料从通常空载的绕组重新分配给通常激活的绕组)。通常激活绕组可以因此承载具有降低的通常传导损耗的电流，这可以使得提高断路器的效率。作为示例，通常激活的绕组的横截面积可以是通常空载的绕组的横截面积的10-30(或者更大)倍。

可以设想，根据本公开的断路器可以被包括在各种类型的系统中，并且尤其是其中存在VSC的系统。这种系统的示例可以是能量存储系统、数据中心、运输系统(诸如，电动车辆、EV)以及HVDC电力传输系统。断路器可以被用在具有许多端子(内部端子或者用于连接到AC系统的端子)的DC系统中。这种系统的示例可以是例如风电场，其中在DC电网上被传输离开之前，来自风机的所生成的AC功率被转换成DC功率。其它系统包括电动巴士、电车、以及火车，其中AC电动机由DC电源驱动(诸如，例如由电池)。特别地，根据本公开的任意实施例的断路器可以用于DC系统，其中负载电流和故障电流可以在系统内的位置(即，在传统的或最近公开的DC断路器可能不够灵活的情形中)以不同方向流动。

在图5a中，多端子HVDC系统500被示出。系统500具有三个节点510、512和514，这三个节点经由DC电力线520、522和524以三角形方式彼此连接。在每个节点处，电压源变流器(VSC)将相应节点连接到外部AC系统。外部AC系统可以是例如风机、水轮机、或者消耗或生成AC功率的任何其它电气设备或者电气系统。如果在系统500的DC侧上发生故障，则优选的是如果故障可以被快速地检测到并且被隔离，使得系统500可以被尽快回复到其正常操作状态。

在图5b中，多端子HVDC 500的第一节点510被更详细的示出。为了在AC与DC之间转换，节点510包括VSC电路540，VSC电路540至少部分地由与相应续流二极管反并联耦合的IGBT构成。如果故障发生在系统500的DC侧上，则VSC的IGBT可能无法阻止故障电流。而是，续流二极管可以用作桥式整流器，并且继续馈送故障。为了至少部分地解决这种问题，节点510被装备有根据上文所述的实施例中的一个或多个实施例的断路器560和562，断路器560和562被定位在VSC电路的端子处。附加的断路器564、565、566和567也被定位在DC电力线520(包括两条线520a和520b)和524(包括两条线524a和524b)的末端处。在一些实施例中，可以仅需要断路器560和562，而在一些实施例中，可以仅需要附加的断路器564、565、566和567。节点510也被装备有DC开关570、571、572和573，这些开关被定位在电力线520和524的相应线上。

如果DC故障被检测到，诸如当电流被确认超出预定阈值时，相应的断路器可以如本文先前所述的来启动中断电流。一旦电流被中断，相应的DC开关可以被打开，并且故障的线路可以被隔离。因为根据本公开的一个或多个断路器在正常操作期间不需要电流经过任何开关器件(诸如，半导体开关器件)，因此，针对例如HVDC系统中的过电流的保护可以被实现，同时降低损耗并且增加成本-有效性和鲁棒性。

传统的备选，诸如使用IGBT断路器而不是根据本公开的断路器的系统，将需要半导体开关在正常操作期间也承载电流，并且因此预期将有更高的损耗。另外，这种传统断路器也将不能以任意方向阻断电流。IGBT断路器是单向的设备，并且以续流二极管方向流动的电流将不会被中断。这种故障电流可能由例如发生在节点的变流器侧上的故障导致，并且这种电流的中断可能不得不依赖变流器自身中的IGBT。

在图6中，中压(MV)能量存储系统600被示出，其中多个电池620和622经由电压源变流器(VSC)连接到AC线路610。仅示出AC线路610的单个相，并且可以设想类似的布置可以存在用于其它相。在能量存储系统600中，每个电池经由级联的H桥逆变器630和DC-DC斩波器电路640连接到线路610。.

如先前所述，VSC本身易受到DC故障的影响，并且正常电流控制可能被中止，尤其是因为系统600中的电流可以根据电池是否正在放电或者充电而以不同方向流动。此外，故障电流可能通过VSC中的故障半导体而进入内部。为了至少部分地解决该问题，提供对系统600中DC电流故障的保护，根据本公开的一个或多个实施例的断路器660、662和624被插入。可以设想，更多或者更少的断路器可以被需要。在图6中，断路器660和662被插入在相应的电池620和622与DC-DC斩波电路(诸如电路640)之间，同时，断路器624被插入在级联的电池和逆变器电路的堆叠与AC线路610之间。由于这些断路器能够隔离在多个方向上流动的故障电流，断路器也可以在类似能量存储系统600的系统中提供保护，同时由于在正常操作期间断路器中没有半导体器件承载电流，从而减少了损耗。

在图7中，电池供电的电动车辆(EV)中的低压(LV)电气牵引/驱动系统700被示出。系统700包括电池720，电池720经由逆变器电路耦合到AC电动机730，逆变器电路710包括多个IGBT和反并联耦合二极管。电池720可以使用适当的充电技术进行充电，其通过充电连接750和752示意地示出。充电可以作为DC(使用例如充电连接750，优选地提供有根据本公开的保护)或者作为AC(使用例如充电连接752)被提供。根据电池720是正在放电(例如，当车辆运行时)还是正在充电，电流(诸如正常电流或者故障电流)可以以多个方向流动。根据本公开先前所述实施例中的一个或多个实施例的断路器760、762、764和766被插入以提供对系统700中DC故障的保护(不依赖于电流的方向，并且具有减少损耗)。在图7中，断路器760被插入在逆变器电路710与电池720之间，同时断路器762、764和766被插入在逆变器电路710与AC电动机730之间的相应相上。可以设想，如果需要，则可以使用更少或者更多的断路器。

其它牵引/驱动系统(根据本公开的一个或多个实施例的断路器可以在其中被使用)包括各种传输系统，诸如，例如火车、电车和电动巴士。在这种系统中，电池不一定被需要，并且电力可以从例如外部导体被接收(诸如，架空线路或者第三轨)。其它示例可以是例如混合动力车辆，其中电池使用内燃机进行充电，并且其中电流流动可以取决于电池是正在充电还是正在再充电。

尽管以上以在特定组合中描述了特征和元素，但是每个特征或元素可以在没有其它特征和元素的情况下单独使用，或者在与其它特征和元素的各种组合中使用，或者在没有其它特征和元素的各种组合中使用。

另外，通过研究附图，公开内容和所附权利要求，本领域技术人员在实践所要求保护的发明时可以理解和实现对所公开实施例的变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其它元素，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。在相互不同的从属权利要求中陈述某些特征的仅有事实并不表示这些特征的组合不能被用于获益。

Claims (9)

1.一种用于在第一节点与第二节点之间中断电流流动的断路器，包括：

第一开关支路，所述第一开关支路包括串联连接的互感器的第一绕组和机械开关；以及

第二开关支路，所述第二开关支路包括所述互感器的第二绕组和开关装置，

其中所述第一开关支路和所述第二开关支路在所述第一节点与所述第二节点之间并联连接，并且其中所述第二开关支路被配置为双向操作，

其中所述开关装置包括第一半导体开关器件和第二半导体开关器件，其中所述第一半导体开关器件和所述第二半导体开关器件是单向的，并且被配置为在所述第一节点与所述第二节点之间以电相反的方向操作，以及

其中所述第一半导体开关器件、所述第二半导体开关器件以及所述第二绕组作为环路从所述第二节点连接到所述第二节点，所述第一节点通过所述第二绕组连接到所述第二开关支路，或者

其中所述第二开关支路包括第一子支路和第二子支路，所述第一子支路包括串联连接到所述第一半导体开关器件的所述第二绕组，所述第二子支路包括串联连接的所述第二半导体开关器件和所述互感器的第三绕组，其中所述第一子支路和所述第二子支路并联连接。

2.根据权利要求1所述的断路器，其中当所述第一半导体开关器件、所述第二半导体开关器件以及所述第二绕组作为环路从所述第二节点连接到所述第二节点、并且所述第一节点通过所述第二绕组连接到所述第二开关支路时，所述第二绕组至少是双线绕组。

3.根据权利要求1或2所述的断路器，其中所述第一半导体开关器件与所述第二半导体开关器件反并联连接。

4.根据权利要求1或2所述的断路器，进一步包括过电压保护电路。

5.根据权利要求4所述的断路器，进一步包括第三开关支路，所述第三开关支路包括所述过电压保护电路，其中所述第三开关支路在所述第一节点与所述第二节点之间与所述第一开关支路和所述第二开关支路并联连接。

6.根据权利要求1、2和5中任一项所述的断路器，其中所述第一开关支路的自感大于所述第二开关支路的自感。

7.根据权利要求1、2和5中任一项所述的断路器，其中所述第一绕组的导体横截面大于所述第二绕组的导体横截面。

8.一种高电压直流电力系统，包括至少一个根据前述权利要求中任一项所述的断路器。

9.一种能量存储系统，包括至少一个根据权利要求1至7中任一项所述的断路器。

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