БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩЕЕ ПЕРЕКЛЮЧАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ ВЫСОКОЙ МОЩНОСТИ В ИЗОЛИРОВАННОЙ СЕТИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

1. Быстродействующее переключающее устройство (1) для аккумуляторной батареи (2) высокой мощности в изолированной сети (3) постоянного тока, особенно сети постоянного тока подводной лодки, причем аккумуляторная батарея (2) высокой мощности содержит несколько параллельно включенных аккумуляторных модулей (4) с соответственно одной ветвью (5) или несколькими параллельно включенными ветвями (5) последовательно соединенных аккумуляторных элементов (6) высокой мощности, причем ветвь или каждая из ветвей (5) имеет сетевое напряжение изолированной сети (2) постоянного тока, отличающееся тем, что
- быстродействующее переключающее устройство (1) содержит несколько быстродействующих переключающих блоков (12), которые включены в соединительные проводники (7) аккумуляторных модулей (4) к изолированной сети (2) постоянного тока,
- причем быстродействующие переключающие блоки (12) содержат, соответственно, схему (8) параллельного соединения из диода (9), включенного в направлении пропускания тока заряда аккумуляторного модуля (4), и силового полупроводникового переключателя (10), включенного в направлении пропускания тока разряда,
- причем состояние переключения силового полупроводникового переключателя (10) может управляться посредством устройства (11) контроля и управления и
- причем устройство (11) контроля и управления выполнено таким образом, что оно для отключения тока разряда аккумуляторного модуля (4) в соединительном проводнике (7) посредством переключения силового полупроводникового переключателя (10) в непроводящее состояние прерывает ток разряда, протекающий в соединительном проводнике (7).
2. Быстродействующее переключающее устройство (1) по п.1, отличающееся тем, что устройство (11) контроля и управления выполнено таким образом, что оно быстро определяет ток короткого замыкания в соединительном проводнике (7) и путем переключения силового полупроводникового переключателя (10) в непроводящее состояние прерывает ток короткого замыкания.
3. Быстродействующее переключающее устройство (1) по п.1 или 2, отличающееся тем, что параллельно схеме (8) параллельного соединения включен диод (13), который размещен в проводящей линии (19), которая соединяет связанный с положительным полюсом аккумуляторного модуля (4) соединительный провод (7) и связанный с отрицательным полюсом аккумуляторного модуля (4) соединительный провод (14).
4. Быстродействующее переключающее устройство (1) для аккумуляторной батареи (2) высокой мощности в изолированной сети (3) постоянного тока, особенно сети постоянного тока подводной лодки, причем аккумуляторная батарея (2) высокой мощности содержит несколько параллельно включенных аккумуляторных модулей (4) с соответственно одной ветвью (5) или несколькими параллельно включенными ветвями (5) последовательно соединенных аккумуляторных элементов (6) высокой мощности, причем ветвь или каждая из ветвей (5) имеет сетевое напряжение изолированной сети (2) постоянного тока, отличающееся тем, что
- быстродействующее переключающее устройство (1) содержит несколько быстродействующих переключающих блоков (32), которые включены в соединительные проводники (7) аккумуляторных модулей (4) к изолированной сети (2) постоянного тока,
- причем быстродействующие переключающие блоки содержат, соответственно, схему (28) параллельного соединения из механического переключателя (29), пропускающего ток заряда и ток разряда аккумуляторного модуля (4), и по меньшей мере одного силового полупроводникового переключателя (30), включенного в направлении пропускания тока разряда,
- причем состояния переключения механического переключателя (29) и силового полупроводникового переключателя (30) управляются посредством устройства (31) контроля и управления и
- причем устройство (31) контроля и управления выполнено таким образом, что оно для отключения тока разряда в соединительном проводнике (7) посредством размыкания механического переключателя (29) протекающий через механический переключатель ток коммутирует на полупроводниковый переключатель (30) и затем посредством переключения полупроводникового переключателя (30) в непроводящее состояние прерывает ток разряда, протекающий в соединительном проводнике.
5. Быстродействующее переключающее устройство (1) по п.4, отличающееся тем, что устройство (31) контроля и управления выполнено таким образом, что оно быстро определяет ток короткого замыкания в соединительном проводнике (7) и путем переключения силового полупроводникового переключателя (30) в непроводящее состояние прерывает ток короткого замыкания.
6. Быстродействующее переключающее устройство (1) по п.4 или 5, отличающееся тем, что полупроводниковый переключатель (30) при размыкании механического переключателя (29) находится в проводящем состоянии.
7. Быстродействующее переключающее устройство (1) по п.4 или 5, отличающееся тем, что полупроводниковый переключатель (30) при размыкании механического переключателя (29) находится в непроводящем состоянии и устройство (31) контроля и управления выполнено таким образом, что оно переключает полупроводниковый переключатель (30) в проводящее состояние с размыканием механического переключателя (29).
8. Быстродействующее переключающее устройство (1) по п.4, отличающееся тем, что механический переключатель (29) выполнен как вакуумный выключатель.
9. Быстродействующее переключающее устройство (1) по п.4, отличающееся тем, что параллельно полупроводниковому переключателю (30) включено электрическое сопротивление, предпочтительно варистор (34), для приема электрической энергии и для ограничения сверхнапряжений, которые возникают после переключения полупроводникового переключателя (30) в непроводящее состояние на полупроводниковом переключателе (30).
10. Быстродействующее переключающее устройство (1) по п.1 или 4, отличающееся тем, что каждый из аккумуляторных модулей (4) содержит только, соответственно, одну ветвь (5) последовательно соединенных аккумуляторных элементов (6) накопителя энергии высокой мощности.
11. Быстродействующее переключающее устройство (1) по п.1 или 4, отличающееся тем, что соединительный проводник (7) соединяет положительный полюс аккумуляторного модуля (4) с сетью постоянного тока.
12. Быстродействующее переключающее устройство (1) по п.1 или 4, отличающееся тем, что в соединительном проводнике (7), который соединяет положительный полюс аккумуляторного модуля (4) с сетью (3) постоянного тока, и в соединительном проводнике (14), который соединяет отрицательный полюс аккумуляторного модуля (4) с сетью (3) постоянного тока, размещен соответствующий механический переключатель (15 или 25), в особенности разъединитель.
13. Быстродействующее переключающее устройство (1) по п.1 или 4, отличающееся тем, что аккумуляторные элементы (6) состоят из ионно-литиевых аккумуляторных элементов, литий-полимерных элементов, фосфатжелезно-литиевых аккумуляторных элементов, титанат-литиевых аккумуляторных элементов или их комбинаций.
14. Изолированная сеть (3, 60) постоянного тока, особенно сеть постоянного тока подводной лодки, содержащая
- электрический потребитель (М),
- аккумуляторную батарею (2) высокой мощности для снабжения электрического потребителя электрической энергией, причем аккумуляторная батарея высокой мощности содержит несколько параллельно включенных аккумуляторных модулей (4, 4а) с соответственно одной ветвью (5) или несколькими параллельно включенными ветвями (5) последовательно соединенных аккумуляторных элементов (6) высокой мощности, причем ветвь или каждая из ветвей (5) имеет сетевое напряжение изолированной сети (3) постоянного тока,
- средство защиты (50) для потребителя (М), в особенности предохранитель, включенное между электрическим потребителем (М) и аккумуляторной батареей (2) высокой мощности,
отличающаяся
- быстродействующим переключающим устройством (1), в особенности по любому из предыдущих пунктов, с быстродействующими переключающими блоками (12, 32, 67) для прерывания токов короткого замыкания аккумуляторных модулей (4), причем быстродействующие переключающие блоки включены между аккумуляторными модулями (4) и средством защиты (50), причем между по меньшей мере одним из аккумуляторных модулей (4а) и средством защиты (50) не включен никакой быстродействующий переключающий блока (12, 32, 67).
15. Изолированная сеть (3, 60) постоянного тока по п.14, отличающаяся тем, что для одинакового разряда всех аккумуляторных модулей (4, 4а) в электрическое соединение между по меньшей мере одним аккумуляторным модулем (4) и средством защиты (50), в которое не включен быстродействующий переключающий блок, включен блок (51) компенсации для компенсации вольт-амперной характеристики быстродействующего переключающего блока (12, 32, 67).
16. Изолированная сеть (3, 60) постоянного тока по п.15, отличающаяся тем, что блок (51) компенсации содержит параллельное соединение (52) из диода (53), включенного в направлении пропускания тока заряда аккумуляторного модуля (4а), и диода (54), включенного в направлении пропускания тока разряда.
17. Изолированная сеть (3, 60) постоянного тока по любому из пп.14-16, отличающаяся тем, что быстродействующие переключающие блоки (12, 32, 67) после обусловленного токами короткого замыкания отсоединения аккумуляторных модулей (4) от сети (3) определяют напряжение сети (3) и после восстановления напряжения автоматически снова подключают аккумуляторные модули к сети (3).