r>[0067]所述储能元件与所述控制单元集成或可以为与所述控制单元分离的部件。
[0068]在采用所述电流注入电路的其他实施例中，在故障运行模式期间，所述或每个电流源可以注入电流到所述辅支路。所述或每个电流源可以额定为使得它自己注入的电流或与所述故障电流的组合足够来使得所述电力抽取电路能从在所述辅支路中流动的电流抽取驱动所述控制单元所需量的电力。
[0069]应该理解，在采用多个常通开关元件的实施例中，所述电路中断设备可以包括与多个常通开关元件通信的单个控制单元，或每个控制单元与多个常通开关元件中相应一个通信的多个控制单元。
[0070]还应该理解，在采用多个控制单元的实施例中，所述电路中断设备可以包括单个电力抽取电路，其可以与多个控制单元中的每个电耦接，或者包括多个电力抽取电路，其中每个电力抽取电路与所述多个控制单元中的相应一个电耦接。
[0071]此外，在所述电路中断设备中，所述控制单元和电力抽取电路的数量可以对应于开关设备和/或常通开关元件的数量。
【附图说明】
[0072]现在将参考附图以举例的方式描述本发明优选的实施例，附图中:
[0073]图1示出使用传统AC断路器的电流中断；
[0074]图2a和图2b分别示出使用DC电路中断设备和超快、子周期的AC电路中断设备的例子；
[0075]图3以示意图形式示出根据本发明第一实施例的电路中断设备；
[0076]图4以示意图形式示出形成图3的电路中断设备的辅支路的一部分的开关设备的结构；
[0077]图5以示意图形式示出形成根据本发明第二实施例的电路中断设备的辅支路的一部分的开关设备的结构；
[0078]图6以示意图形式示出形成根据本发明第三实施例的电路中断设备的辅支路的一部分的开关设备的结构；
[0079]图7以示意图形式示出形成根据本发明第四实施例的电路中断设备的辅支路的一部分的开关设备的结构；以及
[0080]图8示出根据本发明第五实施例的电路中断设备组件；
[0081]图9示出根据本发明第六实施例的电路中断设备组件；
[0082]图10示出根据本发明第七实施例的电路中断设备组件；以及
[0083]图11示出根据本发明第八实施例的电路中断设备组件。
【具体实施方式】
[0084]根据本发明的第一实施例的第一电路中断设备10在图3中示出。
[0085]电流中断设备10包括主支路12、辅支路14以及第一端子16和第二端子18。主支路12和辅支路14中的每个均在第一端子16和第二端子18之间延伸。
[0086]使用中，第一端子16和第二端子18被连接到DC电网络20。
[0087]主支路12包括开关装置22，其包括机械开关元件22a (例如真空断路开关)，机械开关元件22a与绝缘栅双极晶体管(IGBT)形式的多个半导体开关元件22b串联连接。第一电路中断设备10进一步包括主控制单元24来控制开关装置22的开关。
[0088]在本发明的其他实施例中，设想开关装置22中的开关元件的类型和数量可以根据主支路12的设计需求改变。
[0089]辅支路14连接在主支路12两端并且包括多个串联连接的第一开关设备26。
[0090]图4以不意图形式不出每个第一开关设备26的结构。每个第一开关设备26包括常通开关元件28、辅控制单元30和电力抽取电路32。
[0091]每个第一开关设备26的常通开关元件28为耗尽型结型场效应晶体管(JFET)。设想在本发明的其他实施例中，每个耗尽型JFET可以包括宽带隙半导体材料，例如碳化硅、氮化镓、金刚石或其他任何合适的半导体材料和/或每个耗尽型JFET可以被其他类型的常通开关元件取代，例如，任何类型的耗尽型开关元件。
[0092]可选地每个第一开关设备26可以包括多个并联连接的常通开关元件，而不是单个的常通开关元件28，以改变每个第一开关设备26的额定电流。
[0093]每个第一开关设备26的辅控制单元30包括电源单元34和控制电子设备36来控制对应的常通开关兀件28的开关。
[0094]每个第一开关设备26的电力抽取电路32包括具有电阻器38的电气模块。每个第一开关设备26的电阻器38与对应的常通开关元件28串联连接。每个辅控制单元30的电源单元被电连接到对应的电气模块的两端。通过这种方式，每个第一开关设备26的电力抽取电路32与对应的辅控制单元30电耦接。
[0095]每个第一开关设备26进一步包括缓冲电路40以及能量吸收元件42，缓冲电路40以及能量吸收元件42中每个都被连接到对应的常通开关元件28的两端。每个能量吸收元件42为电涌吸收器的形式。
[0096]主支路12和辅支路14的部件被额定为使得辅支路14的导通电阻高于主支路12的导通电阻。
[0097]图3的第一电路中断设备10中断DC电网络20中的电流的操作被描述如下。
[0098]在第一电路中断设备10的正常运行模式中，开关装置22被闭合并且来自DC电网络20的电流在主支路12中流动。同时在正常运行模式中，每个常通开关元件28处于导通状态来允许辅支路14传导电流。作为辅支路14的导通电阻高于主支路12的导通电阻的结果，几乎没有电流在辅支路14中流动。
[0099]DC电网络20中的故障或其他异常运行条件可以导致高故障电流流过DC电网络
20 ο
[0100]在第一电路中断设备10的故障运行模式中，响应于DC电网络20中的高故障电流的事件，主控制单元24控制开关装置22的开关断开以将电流从主支路12换向到辅支路14。由于在故障发生之前每个常通开关元件28已经处于导通状态来允许辅支路14传导电流，因此故障电流从主支路12换向到辅支路14即刻发生。
[0101]在该阶段辅支路14出现具有短持续期的和高电流变化率的电流脉冲，高电流变化率通常为I到1A/ μ s，并且因此辅支路14中电流的流动导致在每个第一开关设备26的电阻器38两端出现电压降。每个第一开关设备26的电阻器38被额定为使得在故障运行模式中每个第一开关设备26的电阻器38两端出现的电压降适合于驱动对应的辅控制单元30, BP,电源单元34的电力能使控制电子设备36关断对应的常通开关元件28。通过这种方式，每个第一开关设备26的电力抽取电路32能在本地产生用于驱动对应的辅控制单元30的电力。
[0102]在故障电流从主支路12换向到辅支路14 一段时间之后，每个第一开关设备26的辅控制单元30的控制电子设备36关断对应的常通开关元件28来禁止电流在辅支路14中流动，并且从而将故障电流换向到对应的缓冲电路40和能量吸收元件42来完成电路中断过程。
[0103]多个常通开关元件28在辅支路14中的前述使用和配置使故障电流能够从主支路12即刻换向到辅支路14，从而在执行电路中断过程时提高了第一电路中断设备10的响应能力。
[0104]此外，常通开关元件28不需要被供能来处于导通状态。这样，在正常运行模式期间不必要为所述或每个常通开关元件28提供恒定电能来维持其导通状态以允许辅支路14传导电流，因此在运行成本和能量使用方面提高了电路中断设备10的效率。
[0105]因此，图3的第一电路中断设备10的配置实现了低成本和高能效的电路中断设备，其可以被设计来响应于在DC电网络20中发生的故障，快速地和可靠地执行电路中断过程。
[0106]根据本发明第二实施例的形成第二电路中断设备的辅支路14的一部分的第二开关设备126在图5中示出。第二电路中断设备的辅支路14包括多个串联连接的第二开关设备126。第二电路中断设备在结构和操作方面类似于图3的第一电路中断设备10，如图5所示的每个第二开关设备126在结构和操作方面类似于如图4所示的每个第一开关设备26，并且相似的特征共用相同的附图标记。
[0107]每个第二开关设备126不同于每个第一开关设备26之处在于每个第二开关设备126的电气模块包括电抗器44，取代图4中所示的电阻器38。
[0108]在故障电流从主支路12换向到辅支路14之后，电流脉冲的高电流变化率引起每个第二开关设备126的电抗器44两端的电压降，并且从而使每个第二开关设备126的电力抽取电路32能够从辅支路14中流动的电流抽取电力来驱动对应的辅控制单元30。每个第二开关设备126的电抗器44被额定为使得在故障运行模式中在每个第二开关设备126的电抗器44两端出现的电压降适于驱动对应的辅控制单元30。
[0109]根据本发明第三实施例的形成第三电路中断设备的辅支路14的一部分的第三开关设备226在图6中示出。第三电路中断设备的辅支路14包括多个串联连接的第三开关设备226。第三电路中断设备在结构和操作方面类似于第二电路中断设备，如图6所示的每个第三开关设备226在结构和操作方面类