相對較大阻抗以有效限制故障電流的第一導(dǎo)電繞組204和第二導(dǎo)電繞組206。因此，在一個實施例中，CSR 202耦合到FTC 210上，并且FTC 210經(jīng)配置以在由系統(tǒng)電流輸入端接收的故障電流超出預(yù)定觸發(fā)電流時斷開。瞬態(tài)電壓控制電路可以耦合到CSR 202上。
[0031 ] 返回到圖2A和2B，SSFCL 200可以與約250安培或更高的系統(tǒng)電流IT一起使用。例如，4，000安培的電流可以由圖2A的具有可用的恰當(dāng)大小的元件的電路來保護。FTC 210包含瞬態(tài)過電壓控制電路(TOCC)以及開關(guān)，如下文結(jié)合圖3A到3C進一步描述。在故障條件下，可以跨越FTC 210調(diào)節(jié)約2000伏或更高的壓降。
[0032]CSR 202可以用來管理高系統(tǒng)電流，使得更小比例的標準/穩(wěn)態(tài)和故障電流流過固態(tài)故障電流觸發(fā)電路210。與通過輸電線106供應(yīng)的公用系統(tǒng)電流相比，大多數(shù)固態(tài)裝置(例如，IGCT、IGBT以及二極體等)評估用于較低電流。由于更小部分的系統(tǒng)電流IT流過FTC210，因此CSR 202使SSFCL 200能被設(shè)計為使用固態(tài)裝置。進入的系統(tǒng)電流IT在流過繞組204的第一分量IWl與流過第二導(dǎo)電繞組206的第二分量IW2之間分離。電流IW2進一步在流過VCR 208的電流IVCR與流過FTC 210的電流IFTC之間分離。
[0033]在一個實施例中，第一導(dǎo)電繞組204可以與第二導(dǎo)電繞組206以反向并聯(lián)的關(guān)系電連接。進入CSR 202的電流被引導(dǎo)在第一方向上通過第一導(dǎo)電繞組204并且在與第一方向相反的第二方向上通過第二導(dǎo)電繞組206。在一個實施例中，流過第一導(dǎo)電繞組204的電流可以因此與流過第二導(dǎo)電繞組206的電流相等，并且由于第一導(dǎo)電繞組204與第二導(dǎo)電繞組206在上述反向并聯(lián)的配置中布置，因此導(dǎo)電繞組將磁性耦合并且將呈現(xiàn)可忽略的凈阻抗和/或同等的阻抗。例如，在雙繞無感線圈布置中，第一導(dǎo)電繞組204與第二導(dǎo)電繞組206可以繞芯(例如，圖2C中示出的磁芯203)卷繞。有其它繞組布置可供使用并且可以取決于偏好和/或技術(shù)設(shè)定來應(yīng)用。在此考慮芯可以是具有如所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員將了解的特定應(yīng)用的電流限制設(shè)定所指定的尺寸的鐵芯或空氣芯。
[0034]通過使用具有合適匝數(shù)的第一導(dǎo)電繞組204和第二導(dǎo)電繞組206，可以調(diào)整SSFCL200的穩(wěn)態(tài)操作以沿著并聯(lián)路徑IWl和IW2分配穩(wěn)態(tài)電流，使得若的穩(wěn)態(tài)電流沿著路徑IWl流動，則剩余的(100-x) %的穩(wěn)態(tài)電流沿著路徑IW2流動?？商娲?，若x%的穩(wěn)態(tài)電流沿著路徑IW2流動，則剩余的(100-x) %的穩(wěn)態(tài)電流沿著路徑IWl流動。因此，在穩(wěn)態(tài)操作(例如，穩(wěn)態(tài)條件)期間，CSR 202的第一導(dǎo)電繞組204和第二導(dǎo)電繞組206可以設(shè)定成以預(yù)定的方式沿著并聯(lián)路徑IWl和IW2分配穩(wěn)態(tài)電流。
[0035]在一個實施例中，例如，第一導(dǎo)電繞組204和第二導(dǎo)電繞組206可以經(jīng)選定具有合適匝數(shù)，用于在路徑IWl與IW2之間均勻分配SSFCL 200中的電流，使得電流可以經(jīng)分配使50 %的電流沿著路徑IW2流動并且50 %的電流沿著路徑IWl流動。在其它實施例中，比率可以設(shè)定成40 %的電流沿著路徑IW2流動并且60 %的電流沿著路徑IWl流動;30 %的電流沿著路徑IW2流動并且70%的電流沿著路徑IWl流動。換句話說，沿著對應(yīng)的路徑IW2和IWl的比率可以設(shè)定成例如40/60、30/70、20/80。在精確地設(shè)定電流分配的一些情況下，可以作為可選裝置實施外部調(diào)諧繞組(未示出)。
[0036]在SSFCL200的穩(wěn)態(tài)操作期間，具有反繞的繞組(例如，第一導(dǎo)電繞組204和第二導(dǎo)電繞組206)的CSR 202消除了電流分離電抗器的芯內(nèi)部的磁場。更確切地說，電流分離裝置將穩(wěn)態(tài)電流(例如，系統(tǒng)電流IT)分開到在相反方向上流過第一導(dǎo)電繞組204和第二導(dǎo)電繞組206的兩個支路(IWl和IW2)中，從而產(chǎn)生在電路中引起可忽略的同等阻抗或凈阻抗的凈零或可忽略的磁場。因此，第一導(dǎo)電繞組204的電抗被第二導(dǎo)電繞組206的經(jīng)相反地引導(dǎo)的電抗中和。因此，通過選擇具有合適匝數(shù)的第一導(dǎo)電繞組204和第二導(dǎo)電繞組206，可以通過CSR路由預(yù)定部分的穩(wěn)態(tài)電流。相對于常規(guī)FCL系統(tǒng)降低了在SSFCL 200上的穩(wěn)態(tài)電流負載。因此，也可以降低FCL的成本和物理大小。
[0037]出現(xiàn)故障條件時，通過SSFCL200的電流突然增大，此時增大的故障電流可以通過電流傳感器(例如，圖1中示出的電流傳感器150)測量。換句話說，在短路故障條件期間，故障電流超出標準穩(wěn)態(tài)電流并且在繞組204以及繞組206 二者中流動。
[0038]在從電流傳感器150接收到指示故障電流超出預(yù)定閾值電流電平的信號輸出時，存儲在其中的具有至少一個處理器裝置以及至少一個記憶體裝置的控制器175(如圖1中所示)立即使CSR 202“跳閘(trip)”。換句話說，控制器175以及電流傳感器150致使SSFCL 200進入故障狀態(tài)。具體來說，當(dāng)繞組206中的電流超出預(yù)定觸發(fā)電流(例如，預(yù)定閾值電流)時，F(xiàn)TC 210斷開并且故障電流轉(zhuǎn)移到VCR 208以及瞬態(tài)過電壓控制電路(TOCC)(在圖3A到3D中示出為312、322、332或342)上。當(dāng)FTC 210斷開時，VCR 208以及TOCC 312、322、332或342的阻抗變得高到足以減少通過繞組206的電流，因此致使CSR 202失去其磁場消除，并且引入高電流限制FTC 210，所述FTC可操作以在FTC 210接收到故障電流超出穿過故障電流限制器系統(tǒng)1000的預(yù)定閾值電流的信號(例如，從電流傳感器檢測到)時產(chǎn)生斷路。當(dāng)FTC 210斷開時，已經(jīng)穿過FTC 210的電流IFTC轉(zhuǎn)移到穿過VCR 208以及并聯(lián)的TOCC的IVCR上。CSR 202呈現(xiàn)同等的阻抗，所述阻抗大到足以將故障電流限制到負載121、123的可接受的峰到峰振幅。換句話說，斷開FTC210會將VCR 208以及TOCC 312、322、332或342的高阻抗插入到電路中以減少通過第二導(dǎo)電繞組206的電流。(例如，高阻抗意指電路中不允許任何電流流動或不允許電流的一部分流動的點)，其中VCR 208以及TOCC的阻抗比第二導(dǎo)電繞組206的阻抗高得多。在恢復(fù)期間，在故障清除之后，F(xiàn)TC 210閉合并且建立具有低阻抗電路的標準操作條件。
[0039]可替代地，不具有CSR202的故障電流限制電路將迫使故障電流限制器觸發(fā)并聯(lián)的固態(tài)開關(guān)。由于不均衡的分流以及相關(guān)的故障，因此此類并聯(lián)的觸發(fā)將變得非常具有挑戰(zhàn)性并且不太可靠。根據(jù)本發(fā)明的實施例避免了具有并聯(lián)的有源故障電流觸發(fā)電路的電路設(shè)計。因此，SSFCL 200是極低阻抗的裝置并且在穩(wěn)態(tài)操作期間插入不到1%的系統(tǒng)阻抗。換句話說，SSFCL具有不到I %的壓降。流過VCR 208的電流可忽略不計。例如，若CSR 202在第一導(dǎo)電繞組204與第二導(dǎo)電繞組206之間具有3:1的電流比，則通過繞組206的FTC支路將具有總電流的25%。通過針對比率分別修改第一導(dǎo)電繞組204和第二導(dǎo)電繞組206中的匝數(shù)NI和N2，可以易于實現(xiàn)其它比率。
[0040]圖3A到3D分別圖示可以包含為圖2A到2B中示出的FTC 210的一部分的FCSS的故障電流感測開關(guān)(FCSS)電路310、320、330和340<^055電路310、320、330和340可以包含各種類型的開關(guān)，例如機電開關(guān)、快速回應(yīng)可變電阻器、保險絲、集成門極換向晶閘管(IGCT)、絕緣柵雙極型電晶體(IGBT)、真空管等等。每一個FCSS包含TOCC 312、322、332或342，也稱為“緩沖”電路。緩沖電路是瞬態(tài)過電壓抑制電路。TOCC電路312、322、332或342經(jīng)設(shè)計以作為FTC210的一部分通過執(zhí)行一個或多個不同的緩沖功能來提供高效且可靠的操作。例如，作為如在切換反相器或在其輸出端處具有電感濾波電路的斬波電路中電流切斷的結(jié)果，緩沖電路抑制跨越開關(guān)所產(chǎn)生的電壓尖峰。具體來說，緩沖電路防止在斷開切換裝置時出現(xiàn)跨越切換裝置的過度的瞬態(tài)電壓峰值并且防止最終中斷流過輸出濾波器的電感元件的電流。TOCC電路312、322、332或342防止了在瞬態(tài)電壓峰值超出切換裝置的額定電壓限制時可能出現(xiàn)的對切換裝置的損壞。TOCC電路312、322、332或342可以用來調(diào)整切換軌跡、減少切換損耗和/或控制電路中的寄生元件的影響。
[0041 ] 一般來說，圖3A中示出的FCSS電路310包含IGCT開關(guān)314(也就是機電開關(guān))以及以下并聯(lián)連接:(a)串聯(lián)電阻(R)312a和電容(C)312b;(b)電阻(Rp)312c;以及(c)金屬氧化物壓敏電阻(M0V)312d JOCC電路312包含相對較高的電容值和電阻值，使得> 10ys(即，R*C>100ys)的時間常量用于電流限制器應(yīng)用。應(yīng)注意，一些具有低觸發(fā)電流的應(yīng)用可以使用(小于)ClOOys (微秒)的時間常量。例如，對于灌木叢火災(zāi)(Brush-f ire protect 1n)保護，可以使用20ys的時間常量。一般來說，理想的時間常量是(大于)> I Oys。
[0042]大多數(shù)固態(tài)或電力電子開關(guān)，例如IGBT(圖3Β中示出)，用于其中電路中存在低電感的應(yīng)用。使