Nizkoštevna rešitev za preklopnik z nizkimi izgubami brez ločnih lukov za železniški promet

I. Pregled rešitve​
To rešitev obravnava potrebo po zaščiti DC sistemov (zlasti napajalnih sistemov železniškega prevoza) pred krajšimi krogi z predlogom rešitve DC ločilnika, ki temelji na optimiziranem mehansko strukturi. Z nadzorom naponov kondenzatorja doseže brezoblazno prekinjanje, združuje nize izgube pri delovanju in visoko zaupanje, kar ga čini primeren za pogoste operacije.

​II. Osnovni princip​
Uporablja hitro mehansko topologijo preklopnika skupaj s prednabijenimi kondenzatorji in absorberji:

1. ​Stacionarno delovanje: Tok teče skozi mehanski preklopnik (glavni tok), z odpornostjo pri delovanju na mikro-ohmovem nivoju, kar prinaša zelo nize izgube.
2. ​Prekinjanje krščev:
   • Ob zaznavanju krajšega kroga se mehanski preklopnik hitro odpre.
   • Vključi se modul kondenzatorja, ki nadzira napon skozi mehanski preklopnik pod pragom zapalitve oblaza, omogoča brezoblazno prekinjanje.
   • Krajši tok je preusmerjen v vzporedni kontur kondenzatorja in absorberja, kjer absorber absorbira energijo in zmanjša pretok.

​III. Tehnični parametri​

​IV. Uporabni scenariji​
• Sistemi napajanja trakce železniškega prevoza: Izpolnjuje zahteve za pogosta preklopanja in nize izgube.
• Mestne DC distribucijske mreže: Zaščita proti krščem v srednjih in nizkotlačnih DC sistemih.
• Industrijski DC napajalski sistemi: Aplikacije, ki zahtevajo visoko zaupanje.

​V. Prednosti in omejitve​
​Prednosti:

1. ​Nize izgube pri delovanju: Mehanski preklopnik ostane vodljiv med normalnim delovanjem, izogiba se problemom segrevanja polprevodnikov.
2. ​Kontrolirana cena: Ni potrebe za celotno tranzistorjskim preklopniki, kar ga čini cenejšim kot hibridne ločilnike.
3. ​Brezoblazno prekinjanje: Aktivno ugasanje oblazov s pomočjo nadzora naponov kondenzatorja razširi življenjsko dobo preklopnika.

​Omejitve:

1. ​Zahteva po kapacitanci: Moduli visokonaponskih kondenzatorjev so obsežni, zahtevajo optimizirano dizajn glede na sistemski napon.
2. ​Čas preusmerjanja toka: Odvisno od porabe energije absorberja, kar povzroča malenkost dlje preusmerjanje krajšega toka v primerjavi z celotno tranzistorjskimi rešitvami.
3. ​Potreba po vzdrževanju: Mehanske komponente zahtevajo redno vzdrževanje, vendar manj pogosto kot tradicionalni ločilniki.

​VI. Priporočila za implementacijo​

1. ​Izbira kondenzatorjev: Uporabite večmodulne vzporedne skupine kondenzatorjev, da ravnotežite natančnost nadzora napona in omejitve velikosti.
2. ​Optimizacija gonil: Oprijemite visokohitrostne goniške mehanizme (npr. elektromagnetske odbojne mehanizme) za zagotovitev odziva prekinitve <2 ms.
3. ​Konfiguracija absorberjev: Izberite nelinearne upornike (MOV-e) z zmogljivostjo absorpcije energije, izračunano glede na sistemsko kapacitanco krajšega kroga.

​VII. Sklep​
Ta rešitev kombinira inovacije mehanske strukture z nadzorom naponov kondenzatorja, da doseže nize stroške, nize izgube in brezoblazno prekinjanje v DC ločilnikih. Zlasti je primerna za scenarije s pogostimi operacijami, kot je železniški prevoz, ter ponuja zanesljivo pot za zaščito proti krščem v srednjih in nizkotlačnih DC sistemih.