HK1218995B - 具有浪涌电压保护的电源 - Google Patents

Description

具有浪涌电压保护的电源

技术领域

本发明涉及用于向设备馈送电力的、包括浪涌电压保护布置的电源，该浪涌电压保护布置具有连接在两个电流导体之间的浪涌保护设备。本发明还涉及包括这样的电源的电可操作设备以及用于保护用于向设备馈送电力的电源不受浪涌电压影响的相应方法。

背景技术

在用于向电气设备供应电力的供电网络中，线路浪涌电压可能发生。在下文中，这样的供电网络还被指定为电网。这样的线路浪涌电压是例如由于先前存储在能量存储设备中的能量的突然释放而产生的，或者其中通过其他手段（诸如例如通过电感负载或闪电攻击）使能量在电网中感生。线路浪涌电压通常作为具有急剧上升沿以及相对缓慢地衰减的电压脉冲而发生。在220 V AC电网中，例如典型的浪涌脉冲具有高于1000V的电平。在AC电网中，浪涌可能在相线和中性线之间或者在两个相线之间发生。这样的浪涌被称为对称浪涌。如果浪涌在相线和保护性接地线之间发生，则浪涌被称为非对称浪涌。

因为这样的浪涌脉冲可能影响连接到电网的电气设备的功能或者甚至损坏或破坏电气设备，所以通常保护电气设备的电源不受这样的线路浪涌电压的影响。

保护不受浪涌电压的影响可以例如通过将保护组件串联连接到负载以抑制浪涌来实现。该类型的保护组件例如包括：“四分之一波长同轴浪涌放电器”和“串联模式（SM）浪涌抑制器”。用于保护不受浪涌影响的另一方式是将保护组件与负载并联连接，使得通过保护组件将过电压转移远离负载。这样的组件的示例包括：金属氧化物变阻器（MOV）、瞬时电压抑制（TVS）二极管、晶闸管浪涌保护设备（TSPD）、气体放电管（GDT）、硒电压抑制器或碳块火花间隙过电压抑制器。

通常这样的保护组件被称为的SPD（浪涌保护设备），并且其还可以被组合以加强保护。

哪个SPD或哪些SPD的组合在特定应用中是最适当的取决于应用的环境和规格，并且可以相应地选择。

在诸如提供单相或多相AC供电网络的工业、商业或家用配电系统的低电压AC电网中，MOV是最广泛使用类型的SPD，因为它们是低成本和高效的。这样的AC供电网络典型地具有约100V到300V的相对中性点电压。

文献US 8,345,400 B2（Luton Electronics）公开了这样的浪涌电压抑制电路，该浪涌电压抑制电路具有在相线和中性线之间并联连接的MOV 222以将浪涌电压的幅度箝位到预定义的电平。

文献US 7,940,506 B2（Dollar Energy Group）公开了另一浪涌抑制装置。再次，在电源连接到电网的情况下，MOV在中性线和相线之间并联连接。诸如熔丝或热感测设备的附加浪涌感测设备106、106'被提供在中性和相线内，以在流过这些线路的电流变得过高的情况下，中断这些线路。

文件US 6,118,639（Goldstein）公开了一种具有瞬时电压浪涌抑制器的快速反应断开系统。该系统包括电容器，该电容器在过电压的情况下由充电电路来充电，该充电电路使用过电压的能量来对电容器充电。如果电容器电压达到预定电平，则存储在电容器中的能量用于操作断开开关用于将设备与电网断开。因此，整个设备被断开，由此负载不再被操作。

将诸如例如MOV的SPD与负载并联布置是易于实现的解决方案。然而，当选择例如变阻器用于特定应用时，其电压值通常被确定为比要保护的设备的最大标称操作电压高约25%。这样做是为了避免SPD在不必要的情况下被激活。因此，根据浪涌电流，SPD将电源电压箝位在相当高的电平处。该箝位电压的电平对于下游电路来说可能过高，使得下游电路可能被损坏。

发明内容

本发明的目标是创建属于初始提及的技术领域的电源，该电源使得能够有效地保护电源本身以及与之相连的设备不受浪涌电压的影响，并且由此减少电源或供应的设备的损坏的风险。本发明的另一目标是创建包括这样的电源的电可操作设备，并且本发明的另一目标是提供用于保护电源不受浪涌电压的影响的相应方法。

本发明的解决方案通过权利要求1的特征来指定。用于向设备馈送电力的电源包括用于保护设备不受浪涌电压的影响的浪涌电压保护布置。电源被连接到供电网络，并且将输入电力转换成适用于馈送设备的输出电力。浪涌电压保护布置包括浪涌保护设备，该浪涌保护设备被连接在电源的两个电流导体之间，即与由电源馈送的负载/设备并联连接。

根据本发明，电压保护布置还包括用于确定比较电压的设备、可控开关和开关控制装置，其中开关与浪涌保护设备串联连接。即，开关与浪涌保护设备的串联连接与负载/设备并联连接。用于确定比较电压的设备用于确定比较电压，使得比较电压以某个形式指示在电源的输入处出现的浪涌电压。开关控制装置包括用于执行比较电压与阈值的比较的比较设备。此外，开关控制装置适用于根据比较的结果来控制开关的切换，使得在比较电压高于阈值的情况下，开关被接通。

或者换言之，在正常操作模式中，即当比较电压不超过阈值时，没有电流流过连接在两个电流导体之间的SPD，因为开关是打开的。只要所确定的比较电压高于阈值，开关就闭合，并且SPD实际上被连接在两个电流导体之间，使得电流可以流过SPD。因此，该SPD仅在浪涌的情况下影响设备的操作，但是在设备的正常操作模式中，不以任何方式影响其操作。

这意味着，SPD可以更自由地调整尺寸。其电压值不必被选择为比设备的最大标称操作电压高25%，而是可以以任何方式被选择以最好地满足特定应用的要求。因此，在没有必要的情况下，它还可以被选择为低于最大标称操作电压的125%而没有激活SPD。而且，SPD的电压值越低，更有效保护下游电路的箝位电压就较低。

此外，即使在浪涌的情况下，与以上提及的文献US 6,118,639的情况不同，负载仍然可以被操作。

在本发明的优选实施例中，选择SPD使得有效箝位电压低于要保护的设备的最大标称操作电压。或者更精确一些：使得有效箝位电压低于位于SPD下游的设备的那些部分的最大标称操作电压。

此外，整个电路可以被更有效地设计，因为没有电流流过SPD，并且因此在设备的正常操作期间浪费更少电力。

根据特定的应用，与负载并联连接的每个SPD可以用于实施本发明。如以上提及的，这些包括例如变阻器、抑制二极管、晶闸管设备、气体放电管、硒抑制器或碳块抑制器。变阻器优选地用于实施本发明，因为这样的变阻器，特别是MOV易于实施、广泛可用并且存在于允许将它们最好地适配于应用的许多不同的实施例中。

用于确定比较电压的设备优选地通过感测直接跨SPD和开关的串联电路的电压来确定比较电压，即，在两个电流导体之间，该串联电路被连接在两个导体之间。SPD和开关的串联电路稍后也被指定为SPD电路。这意味着，在这两个电流导体之间感测的电压被直接用作比较电压。以该方式，比较电压的确定可以非常容易并且以关于成本和元件的数目的非常低的努力被实施。

然而，还可以例如通过使用分压器或以其他方式操作感测的电压来从感测的电压得到比较电压，使得比较电压表示感测的电压。或者指示浪涌电压并且在电源的两个其他导体之间感测的另一电压可以用作比较电压，或者比较电压可以从这样的电压得到。

在另一优选实施例中，基于在电流导体中的一个中流动的电流的改变速率来确定比较电压。为此，电源包括检测单元，该检测单元检测在电流导体中的至少一个中流动的电流的改变速率。然后，基于检测的改变速率来将比较电压确定为例如与检测的改变速率成比例的电压。优选地，比较电压被确定为与检测的改变速率成比例，其中比例因子例如与相应电流导体中存在的电感装置（inductivity）相对应。

如以上概述的，当比较电压超过阈值时，开关通过开关控制装置被接通。这意味着只要比较电压低于或等于阈值，开关就保持打开状态。然而，开关控制装置还可以被构建为使得如果比较电压等于阈值，则使开关闭合。

一旦开关闭合时，它稍后也必须被关断。在开关被接通之后切断开关可以在不同的场合处完成。如果浪涌电压结束，即如果比较电压不再高于阈值，则可以例如简单地通过开关控制装置来切断开关。在另一示例中，如果从开关的接通开始已经度过了预定时间量，则开关可以被切断。或者如果从浪涌电压结束开始，即从比较电压不再超过阈值开始，已经度过了预定时间量，则开关可以被切断。因此，开关控制装置优选地被适配为如果满足这些条件中的一个或多个，则使开关切断。

本发明可以在任何类型的电源中使用，即在DC/DC、AC/DC、DC/AC或AC/AC电源中使用。本发明可以例如在具有DC输入的电源中采用。在该情况下，由电压检测设备确定的比较电压例如是在电源的输入处的正的和负的线路之间的DC电压，并且SPD电路还可以被连接在该正极线路和负极线路之间。

因为中低电压电力的电力分配通常用AC电网来完成，所以无论如何本发明优选地用于具有AC输入的电源。

在具有AC输入的电源的情况下，比较电压优选地是在电源的两个相导体之间或在电源的相导体和中性导体之间的AC电压。然后，SPD电路优选地被连接在递送比较电压的这两个导体之间。

不论电源的输出是AC还是DC，都可以采用本发明。在具有DC输入的电源中，DC输入电力可以被转换成AC输出或者转换成具有不同电压的DC输出。在DC输出的情况下，DC输出电压可以用作比较电压，其中SPD电路可以被布置在DC输出线路之间或者还可以被布置在电源的输入处的两个导体之间的某处。

而且，在具有AC输入的电源中，AC输入电力通常被转换为可以是DC输出或具有特定幅度和/或相位特性的AC输出的另一输出电力。在这两种情况下，电源通常包括用于产生DC电压的整流器，该DC电压然后被直接输出或进一步转换成另一DC输出电压或AC输出电压。再次，比较电压可以是在电源的输入或输出处的AC或DC电压。而且，SPD电路可以被连接在电源的输入或输出处的两个AC或DC导体之间。

然而，比较电压还可以是在电源的输入和输出之间的某处从电源抽头的电压。而且，SPD电路还可以被布置在电源内的某处。

在本发明的优选实施例中，其中电源被适配为通过AC电网馈送并且因此包括AC输入，电源优选地包括整流器。在该情况下，电压检测设备可以确定整流器的上游或下游的比较电压。即，根据电源的类型和结构，这两个电流导体是整流器上游的两个相导体或者相导体和中性导体，或者两个电流导体是整流器下游的DC输出导体。

整流器可以是任何种类或类型的整流器，诸如例如受控或不受控整流器、全波或半波整流器、中心抽头或桥式整流器。因为其中可以有利地实施本发明的许多应用包括桥式整流器，所以优选地使用具有桥式整流器的电源。

SPD电路还可以被布置在整流器的上游或下游。然而，优选地，它被连接在整流器的下游，这允许以任何期望的方式选择SPD。在该连接中的下游仅意味着在整流器之后，如从电网看到的。

在本发明的另一优选实施例中，跨整流器的输出连接电容器。该电容器主要用于平滑化整流器的输出电压。

当在整流器的下游连接SPD电路时，它优选地直接连接在整流器之后，即没有其他组件被布置在整流器和该SPD电路之间，特别是没有其他组件被串联布置在整流器和SPD电路之间。在该情况下，在SPD电路和整流器之间的漏电感非常低，并且甚至可以更有效地箝位电压。

如以上已经描述的，浪涌脉冲通常具有急剧上升沿。根据浪涌脉冲、要保护的电源和设备，开关、开关控制装置和电压检测设备的响应时间可以足够快地闭合开关以足以有效保护电路地。然而，在一些情况下，这些元件的响应时间可能不足足够快地闭合开关。为了避免在浪涌脉冲的开始处，过大的电流流过浪涌保护设备，浪涌电压保护布置优选地包括电感装置，该电感装置被布置在电流导体的一个中，使得其与浪涌保护设备串联连接。这意味着，电感装置被布置成使得来自电网的流过浪涌保护设备的浪涌电流还流过电感装置。因此，该电感装置限制了脉冲开始时的电流，并且因此允许及时闭合开关。电感装置例如被调整大小，使得浪涌电流被限制为脉冲的前几微秒。

电感装置可以是分立的元件，例如电感、扼流器等，或者它还可以是电感元件的杂散电感或漏电感，诸如例如以任何方式存在于电源中的共模扼流器。浪涌电压保护布置还可以在两个电流导体中的每一个中包括电感装置，在两个电流导体之间连接SPD电路。在该情况下，电感装置可以被耦合或解耦合。

在具有整流器的电源的情况下，电感装置可以被连接在整流器的上游或下游。在本发明的优选实施例中，电感装置被连接在整流器的上游。

能够可控制地建立和截断在两个端子之间的电连接的任何设备可以用作可控开关。根据应用，受控开关可以例如是机械开关。然而，在许多应用中，这样的开关必须是快速和可靠的，由此优选地使用电气可控开关。这可以例如是继电器，但是因为多数应用需要非常快的响应特性，所以优选地使用诸如晶体管或晶闸管的固态开关。

在本发明的优选实施例中，因为IGBT可以非常快地切换，并且将场效应晶体管的高效栅极驱动特性（非常低的控制电流）与双极晶体管的高电流能力和高阻断电压组合，所以开关包括IGBT（绝缘栅双极晶体管）。

IGBT的发射极连接到电流导体中的第一个，并且IGBT的集电极连接到浪涌保护设备，其中浪涌保护设备的另一端子连接到电流导体中的第二个。

当然，开关控制装置必须根据开关的选择来进行选择。因此，开关控制装置可以是手动控制装置。更优选地，开关控制装置包括产生适当控制（或驱动）信号的电气或电子电路，该适当的控制（或驱动）信号在开关控制装置的控制输出处被输出，该开关控制装置的控制输出进而连接到可控开关的控制输入。在IGBT作为开关的情况下，开关控制装置的控制输出被连接到IGBT的栅极。

控制信号通常是电信号，诸如在例如幅度或频率方面具有特定特性的电流或电压信号。电压信号通常用作用于这样的开关的控制信号。根据开关的控制输入的类型，还可以使用其他种类的信号来控制开关的切换。在光学可控制开关的情况下，控制信号可以是例如光信号。

在通过AC电网馈送的电源中，不论电源是否仅包括单个相线还是多个相线，本发明都是适用的。然而，如果电源包括两个或更多个相线，则电感装置优选地被布置在电源的各个相导体中，使得浪涌电流由这些电感装置中的至少一个来限制，不论其通过哪个相线流动。当然，将可能的是，将电感装置仅布置在相线中的一个或仅一部分中，或者例如仅布置在中性导体中，在其中浪涌电流流动通过包括电感装置的导体的那些情况下，这将限制浪涌电流，但是在其中没有浪涌电流流过的导体包括电感器的情况下，它将不限制浪涌电流。

如果例如电源是三相电源，则电感装置优选地被布置在电源的三相导体的每一个中。

此外，应当注意，浪涌保护布置可以被提供为与电源分离的单元，并且可以针对特定应用按期望那样简单地连接到电源。以该方式，现有电源例如可以用这样的浪涌保护布置来改装，以将它转换为根据本发明的电源。或者这样的浪涌保护设备可以简单地被插入在电力电网和连接到电网的电源之间以实现浪涌保护。当然，这样的浪涌保护布置还可以被布置为在电源和负载之间的单独的单元。

本发明的关于电可操作设备中的解决方案通过权利要求14的特征来指定。作为提供单独的电源并且将设备连接到电源的代替，根据本发明的电源被集成到电可操作设备中，使得电可操作设备包括如以上概述的电源。通常，电源作为模块被提供在电气设备的壳体内，该模块可以例如容易地被移除并且插入到设备的壳体中，使得它在电源故障的情况下，可以容易地被交换。然而，电源的电路和元件还可以被集成到具有设备的电路和元件的单个单元中，例如在一个或多个印刷电路板等上。在该情况下，电源的一些组件可以是电气设备的一部分和/或反之亦然。

本发明的关于保护电源不受浪涌电压影响的方法的解决方案由权利要求15的特征来指定。该方法包括将浪涌保护设备连接在电源的两个电流导体之间的步骤。根据本发明，该方法进一步包括下述步骤：将可控开关与浪涌保护设备串联连接，用电压检测设备确定比较电压，将比较电压与阈值作比较，以及如果比较电压高于阈值，则接通开关。

在本发明的优选实施例中，方法可以如以上概述的那样包括一个或多个进一步步骤，诸如例如

选择浪涌保护设备，使得浪涌保护设备的有效箝位电压低于设备的最大标称操作电压；

将在两个电流导体之间的电压确定为比较电压；

如果条件“从开关的接通开始已经度过了预定时间量”、“比较电压不再高于阈值”和“从比较电压不再高于阈值开始已经度过了预定时间量”中的至少一个被满足，则关断开关；

在具有的电源中，在整流器的下游或者甚至直接在整流器之后将浪涌保护设备与开关的串联电路连接；

在电流导体中的一个中布置电感装置，并且与浪涌保护设备串联，特别是在整流器的上游，或者

使用与浪涌保护设备串联的电可控开关，优选地为IGBT。

其他有利实施例和特征的组合从以下的详细描述和全部权利要求中出现。

附图说明

用于解释实施例的附图示出了：

图1是根据现有技术的浪涌保护电源的示意图；

图2是根据本发明的电源的示意图；

图3是图2中示出的浪涌保护电路的更详细的示意图；

图4是根据本发明的另一电源的示意图，其中，SPD和电压检测设备被布置在电源的输入处；

图5是根据本发明的另一电源的示意图，其中，SPD被布置在输入处，并且其中电压检测设备被布置在桥式整流器之后；

图6是根据本发明的另一电源的示意图，其中，SPD被布置在输出处，并且其中电压检测设备被布置在电源的输入处；

图7是根据本发明的另一电源的示意图，其中SPD和电压检测设备被布置在桥式整流器之后；

图8是根据本发明的AC/DC电源的示意图；以及

图9是用于确定要与阈值作比较的比较电压的另一示例的示意图。

在附图中，对相同的组件给予相同的附图标记。

具体实施方式

图1示出了根据现有技术的浪涌保护电源1。电源1包括输入2、输出3以及连接在输入2和输出3之间的电源电路4。输入2连接到电力电网11，并且负载12连接到电源1的输出3。电源1进一步包括连接在两个输入导体2.1和2.2之间的SPD 5。负载12被连接在电源的两个输出导体3.1、3.2之间。

电力电网11递送AC电力，该AC电力可以配备有单个或多个相线并且通常中性和保护线，其中保护线通常是保护接地线。因此，电源1的输入2被适配为接收AC电力，并且包括中性导体、保护导体和至少一个相导体。在图1中，电源1的输入2包括相导体2.1和中性导体2.2。根据适用的规则和负载12，电源1还可以包括在输入2处的保护接地导体。电源1的输出3被示为包括两个导体，其可以根据应用，即根据与之连接的负载12来提供DC或AC电力。在该情况下，输出3是DC输出，其中导体中的一个是正的或高的导体3.1，并且另一个是负的或低的导体3.2。

为了在浪涌电压的情况下保护电源1本身以及连接的负载12，电源1包括连接在相导体2.1和中性导体2.2之间的输入2处的浪涌保护设备SPD 5。SPD 5可以是现有技术已知的并且已经提及的任何适当的浪涌保护设备。SPD 5永久地连接在两个导体之间，使得其通过将两个导体之间的电压箝位到其箝位电压在浪涌电压情况下吸收过多能量。

图2示出了根据本发明的电源10的示意图。电源10与图1中所示的电源1相当类似。与电源1相反，电源10不仅包括在相导体2.1和中性导线2.2之间直接连接的SPD 5，它还包括在相导体2.1和中性导体2.2之间连接的浪涌保护电路6（先前被指定为浪涌保护布置。浪涌保护电路6包括SPD 5和开关7的串联电路，其中串联电路被连接在相导体2.1和中性导体2.2之间，并且其中开关7是可控开关。浪涌保护电路6进一步包括控制单元8用于控制开关7的切换，其通过从控制单元8到开关7的控制输入的虚线控制线8.1来图示。在图3中示出了浪涌保护电路6的更详细的图示。

控制单元8包括电压传感器9，用于测量在相导体2.1和中性导体2.2之间的电压。该电压被指定为比较电压。控制单元8进一步包括阈值生成器13和开关控制装置14。开关控制装置14包括用于将比较电压与由阈值生成器13提供的阈值作比较的比较器。基于该比较，开关控制装置14生成经由控制线8.1输出到开关7的控制信号。

只要比较电压低于阈值，开关控制装置14就控制开关7，使得它打开。这意味着，SPD 5不连接到相导体2.1。在浪涌的情况下，在相导体2.1和中性导体2.2之间的电压开始上升。因此，比较电压也增加。一旦比较电压高于阈值，开关控制装置14就控制开关7，使得它闭合。这意味着，SPD 5连接到相导体2.1。现在，SPD 5被调整尺寸，使得当开关7闭合时在相导体2.1和中性导体2.2之间的电压高于该SPD 5的箝位电压，使得浪涌电流实际上立即开始流过SPD 5。以该方式，有效地保护电源1和负载12不受浪涌的影响，因为在相导体2.1和中性导体2.2之间的电压被限制为SPD的箝位电压，并且其中，流过负载12的电流也被限制。

图4所示的电源非常类似于图2中所示的电源。然而，该示例中的电源电路4被示出为包括整流器16。整流器的输出是由两个输出导体3.1、3.2提供的DC电压。在整流器16的下游，电源电路还可以包括其他电路17，诸如滤波器电路、PFC电路、DC/DC转换器或其他电路。这样的电路17可以包括需要保护的任何电路。

整流器通常在电源中使用以将AC电压转换成DC电压。AC电压通常是由电力电网馈送的输入电压。然后，整流的DC电压可以被直接输出，或者它可以在电源的输出处提供之前被进一步处理，诸如滤波等。整流的DC电压还可以被转换为在输出处提供的另一DC电压。或者整流的DC电压可以被再次转化成具有特定幅度和频率的AC电压。

在图4所示的示例中，在电源的输入2处再次连接SPD 5和可控开关7的串联电路，并且在电源的输入2处也连接控制单元8。然而，SPD电路和控制单元的不同配置是可能的。

图5示出了下述另一配置：其中SPD 5和开关7的串联电路被连接在整流器16的上游，但是其中控制单元8被连接在整流器16的下游。即，SPD 5和开关7的串联电路被连接在两个输入导体2.1和2.2之间。而且控制单元8在两个输出导体3.1之间被直接连接在整流器16之后。控制单元8的控制输出通过如先前描述的控制线8.1被馈送到开关7的控制输入。

图6示出了下述另一配置：其中控制单元8被连接在整流器16的上游，但是其中SPD5和开关7的串联电路被连接在整流器16的下游。即，控制单元8被连接在两个输入导体2.1和2.2之间，并且SPD 5和开关7的串联电路被连接在两个输出导体3.1和3.2之间。再次，控制单元8的控制输出通过控制线8.1被馈送到开关7的控制输入。

图7示出了下述另一配置：其中控制单元8以及SPD 5和开关7的串联电路两者在两个输入导体2.1和2.2之间被连接在整流器16的下游。再次，控制单元8的控制输出通过控制线8.1被馈送到开关7的控制输入。

图8示出了根据本发明的AC/DC电源20的另一示例。电源20通过具有三个相线、可选中性线和保护接地线的三相电力电网（未示出）来馈送。因此，电源20包括保护导体22.1、中性导体22.2和三相导体22.3、22.4、22.5。在全桥整流器36包括6个二极管的情况下，三相AC输入电压被转换为在低导体23.1和高导体23.2之间提供的DC输出电压。此外，平滑化电容器31在两个输出导体23.1、23.2之间跨整流器输出被连接。SPD和开关的串联电路被连接在低和高导体23.1、23.2之间。在该情况下，MOV 25被选择为SPD，并且IGBT用作开关27。控制单元28也被连接在两个输出导体23.1、23.2之间，并且小的DC源40向控制单元28供应能量。DC源40可以例如是在正常操作期间或由于输入电压在启动时上升而由电源本身加载的电池或电容器。

控制单元28通过测量高和低导体23.2、23.1之间的电压来确定比较电压。控制单元28包括比较器，该比较器将测量的比较电压与阈值电压作比较，该阈值电压是通过控制单元本身生成的或者在其他位置被生成，并且被馈送到控制单元。在图8中所示的示例中，阈值电压被控制单元28初始地生成。在正常操作期间，即，只要比较电压低于阈值电压，控制单元8生成控制信号，该控制信号经由控制线28.1被提供到开关27，以保持开关27关断。在浪涌脉冲的情况下，两个输出导体23.1、23.2之间的电压上升，并且一旦由控制单元8确定的比较电压高于阈值电压，控制单元8就生成用于使开关27接通的驱动信号。当浪涌脉冲结束时，即当比较电压再次下降低于阈值电压时，控制单元8关断开关27。在另一示例中，控制单元8仅在从开关27接通开始或者从比较电压下降低于阈值电压开始度过了预定时间量之后，关断开关27。

在电源20的输入处，电感装置35.1、35.2、35.3被提供在相导体22.3、22.4、22.5中的每一个中。在图8所示的示例中，这些电感装置35.1、35.2、35.3是布置在相导体22.3、22.4、22.5中的每一个中的分立元件。在另一实施例中，电感装置35.1、35.2、35.3还可以是存在于电路中的其他电感元件的杂散电感或漏电感。在浪涌的情况下，在闭合开关27之后流过MOV 25的得到的浪涌电流还流过这些电感装置35.1、35.2、35.3中的至少一个。这限制在浪涌脉冲开始处的浪涌电流，只要电感装置被适当调整尺寸。电感装置35.1、35.2、35.3可以是独立的电感器，或者它们可以被耦合。

此外，二极管32并联连接到开关27。其阳极连接到低导体23.1，并且其阴极连接到开关27和MOV 25的公共端子。在整流器36的输出电压变成负的情况下二极管32使电流能够从低导体23.1通过MOV 25流到高导体23.2。

为了甚至更好地保护电源20和与之连接的负载，电源20在输入处包括附加SPD。具体地，包括MOV 37、电容器38和电阻器39的并联电路从星点41连接到各个相导体22.3、22.4、22.5。而且包括MOV 33和电容器34的另一并联电路从星点41连接到保护接地导体23.1。

在特定实施方式中，图8中所示的元件可以例如具有如下值或如下实现：

标称电网电压（中性至相rms） 100Vac-300 Vac（伏特）

整流器36的标称输出电压 500V_peak-710 V_peak（伏特）

负载的最大标称电压 710V-1000 V（伏特）

MOV 25（箝位电压） 在350 A（安培）处约900 V（伏特）

开关27 IGBT

电容器31 1μF（微法）

MOV 33（箝位电压） 1.5 V（可能是GDT或浪涌放电器）

电容器34 4.7 nF（纳法；Y-Cap）

电感装置35.1、35.2、35.3 30μH（微亨）

MOV 37（箝位电压） 在50 A（安培）处约900 V（伏特）

电容器38 220 nF（纳法；X-Cap）

电阻器39 100kOhm（千欧姆）

DC源40 15 V（伏特）

如果在相导体22.4和22.5之间施加例如2kV峰值的浪涌电压，则在这两个相导体22.4、22.5之间的电压被限制为约1.8kV，但是跨MOV 25和开关27的串联电路的电压被有效地限制为约930 V峰值。

图9示出了控制单元48的另一实施例。控制单元48通过确定在输入导体24.1、24.2中的一个中流动的电流的改变速率来确定比较电压。如已知的那样，跨电感器L的瞬时电压U_L是其电感L与流过电感器的电流的瞬时速率改变di/dt的乘积。在本示例中，控制单元48确定电流改变速率di/dt，并且然后通过使其乘以电感L来确定比较电压。然后，如结合图3已经描述的，开关控制装置14将比较电压与阈值生成器13所生成的阈值作比较。而且基于该比较，开关控制装置14生成经由控制线8.1输出到开关7的控制信号。

而在多数附图中，电源被示出为与负载分离的设备，电源还可以被集成到负载中。当然，除了所示出的元件之外，在附图中示出和以上的描述的电源还可以包括附图中未示出的其他元件和组件，诸如例如控制器、调节器、滤波器、安全电路、功率因子校正（PFC）电路等。还可以诸如例如通过触头、熔丝等来进一步保护电源和/或与之连接的设备不受过电流的影响。

总之，应当注意，本发明能够实现提供有效地保护本身和与之连接的其他设备不受浪涌的影响的电源。从而可能的是，以多得多的变化选择浪涌保护设备，因为其箝位电压不再根据下游电路的最大标称电压来选择。

Claims (20)

1.一种用于向设备馈送电力的电源，包括浪涌电压保护布置，所述浪涌电压保护布置具有在所述电源的两个电流导体之间连接的浪涌保护设备，其中所述浪涌电压保护布置进一步包括用于确定比较电压的设备、与所述浪涌保护设备串联连接的可控开关以及开关控制装置，所述开关控制装置具有用于执行所述比较电压与阈值的比较的比较设备，其中，所述开关控制装置被适配为根据所述比较的结果来控制所述开关的切换，使得如果所述比较电压高于所述阈值，则使所述开关接通，其中用于确定所述比较电压的设备包括用于检测在所述电流导体中的至少一个中流动的电流的改变速率的检测单元，并且其中所述检测单元被适配为基于所检测的改变速率来确定所述比较电压。

2.根据权利要求1所述的电源，其中，所述浪涌保护设备被选择为使得所述浪涌保护设备的有效箝位电压低于所述设备的最大标称操作电压。

3.根据权利要求1所述的电源，其中，用于确定所述比较电压的设备包括电压检测设备，所述电压检测设备被适配为将所述两个电流导体之间的电压确定为所述比较电压。

4.根据权利要求1所述的电源，其中所述检测单元被适配为将所述比较电压确定为与所检测的改变速率成比例。

5.根据权利要求1所述的电源，其中，所述开关控制装置被适配为，如果下述条件中的至少一个被满足，则使所述开关关断：

a) 从所述开关的接通开始已经度过了预定时间量，

b) 所述比较电压不再高于所述阈值，

c) 从所述比较电压不再高于所述阈值开始已经度过了预定时间量。

6.根据权利要求1所述的电源，其中，所述电源具有AC输入。

7.根据权利要求6所述的电源，其中，所述电流导体中的一个是所述电源的相导体，并且另一导体是所述电源的相导体或中性导体。

8.根据权利要求6所述的电源，包括整流器，其中，所述浪涌保护设备和所述开关的串联电路被连接在所述整流器的两个输出导体之间。

9.根据权利要求8所述的电源，其中所述整流器是桥式整流器。

10.根据权利要求8所述的电源，其中电容器跨所述整流器的输出被连接。

11.根据权利要求10所述的电源，其中所述整流器是桥式整流器。

12.根据权利要求8所述的电源，其中，所述浪涌保护设备和所述开关的串联电路被直接连接在所述整流器之后。

13.根据权利要求8所述的电源，其中，所述浪涌电压保护布置包括电感装置，所述电感装置被布置在所述电流导体的一个中，并且与所述浪涌保护设备串联连接，以用于限制通过所述浪涌保护设备的电流流动。

14.根据权利要求13所述的电源，其中，所述浪涌电压保护布置包括电感装置，所述电感装置被布置在所述电流导体的一个中，并且与所述浪涌保护设备串联连接，以用于在浪涌电压开始时限制通过所述浪涌保护设备的电流流动。

15.根据权利要求13所述的电源，其中，所述电感装置被连接在所述整流器的上游。

16.根据权利要求1所述的电源，其中，所述开关包括电气可控开关。

17.根据权利要求8所述的电源，其中，所述开关包括IGBT，并且其中，所述IGBT的发射极连接到所述输出导体的第一个，所述浪涌保护设备被连接在所述输出导体的第二个和所述IGBT的集电极之间，并且其中，所述开关控制装置的控制输出被连接到所述IGBT的栅极。

18.根据权利要求1所述的电源，其中，所述电源是三相电源，其中，电感装置被布置在所述电源的三相导体的每一个中。

19.一种电气可操作设备，包括根据权利要求1所述的电源。

20.一种用于保护用于向设备馈送电力的电源不受浪涌电压的影响的方法，包括下述步骤

a) 将浪涌保护设备连接在所述电源的两个电流导体之间，

b) 将可控开关与所述浪涌保护设备串联连接，

c) 通过如下步骤用电压检测设备确定比较电压，

- 用检测单元检测在所述电流导体中的至少一个中流动的电流的改变速率，以及

- 基于所检测的改变速率来确定所述比较电压，

d) 将所述比较电压与阈值作比较，以及

e) 如果所述比较电压高于所述阈值，则接通所述开关。