发明内容

根据本发明的第一方面，提供有一种包括多个模块的电组合件，每个模块包括至少一个开关元件和至少一个能量存储装置，每个模块中的所述或每个开关元件和所述或每个能量存储装置被布置成可组合以选择性地提供电压源，其中每个模块包括相应的传感器，所述相应的传感器配置成监测所述多个模块中的至少一个其他模块，每个传感器配置成选择性地检测所述或每个对应的被检测模块中的操作危险的发生。

多个模块的配置可以在模块级别变化。在示例中，多个模块中的一个或多个可以采取半桥模块的形式，该半桥模块包括一对开关元件，其在半桥布置中与能量存储装置并联连接，以限定可以提供零电压或正电压并且可以在两个方向上传导电流的2象限单极模块。在另一示例中，多个模块中的一个或多个可以采取全桥模块的形式，该全桥模块包括两对开关元件，其在全桥布置中与能量存储装置并联连接，以限定能够提供负电压、零电压或正电压并且能够在两个方向上传导电流的4象限双极模块。

此外，多个模块中的一些或全部可以串联电连接以限定链式链路转换器，但也可以以其他方式彼此电连接以限定各种电路拓扑。

存在各种方式，在各种方式中，在对应的模块中可以包括每个传感器。每个传感器可以集成、安装或内置到对应的模块的结构中，例如对应的模块的外壳或其他结构特征中。

为了本说明书的目的，操作危险意图表示对模块的操作具有或导致有害影响的危险或风险。操作危险的示例包括但不限于火灾和起弧（arcing）。有害影响的示例包括但不限于对模块的一个或多个组件的物理或电损坏、模块的一个或多个组件的减弱的功能性以及模块的一个或多个组件的额定值中的降低。

每个传感器可以配置成通过感测与操作危险的发生相关联的一个或多个特性或事件来检测操作危险的发生。

与使用依靠视线来检测操作危险的外部传感器（例如照相装置、紫外辐射检测器、红外辐射检测器等）相比，在每个模块中包括相应的传感器以监测多个模块中的至少一个其他模块提供了改进的传感器覆盖（coverage）。这是因为多个模块可以被布置成使得所述多个模块中的一个或多个模块不能被该电组合件外部的视线传感器容易地观察到。当多个模块布置在长的直线上时尤其如此。

通过避免与将每个传感器配置成仅监测包括该传感器的模块相关联的问题，将每个模块的相应传感器配置成监测多个模块中的至少一个其他模块改进了检测电组合件中的操作危险中的可靠性。更特别地，当每个传感器配置成仅监测包括该传感器的模块时，单个传感器的故障不仅可能导致对检测操作危险的故障，而且还可能导致操作危险的假阳性检测，该假阳性检测可能由于例如电组合件的保护功能的过早触发而导致电组合件的正常操作的中断。此外，当给定的传感器配置成仅监测包括该传感器的模块时，该传感器暴露于在被监测模块中发生的操作危险，因此增加了传感器故障的风险，并且由此降低了检测电组合件中的操作危险中的可靠性。虽然可能有可能定制每个传感器以改进其在仅监测包括该传感器的模块中的可靠性并且同时避免上述问题，但是这将导致更复杂的传感器设计并且因此导致用于检测电组合件的模块中的操作危险的发生的更昂贵的方案。

另外，将每个模块的相应传感器配置成监测多个模块中的至少一个其他模块允许将本发明的电组合件配置成提供具有内置冗余的可靠且灵敏的操作危险检测系统。例如，多个传感器中的至少一个可以配置成监测所述多个模块中的两个或更多个其他模块，和/或所述多个模块中的至少一个可以由所述多个传感器中的两个或更多个监测。这不仅提供在每个模块的监测中的冗余，而且还可以用于通过对于将被视为已经发生的操作危险要求按顺序的多次检测来降低假阳性检测的可能性。这又降低了每个传感器的可靠性要求，并且由此为使用相对不太贵的现成传感器做准备。

本发明的电组合件可以进一步包括控制器，该控制器配置成与多个传感器通信，其中该控制器配置成响应于对多个模块的至少一个模块中的操作危险的发生的检测而触发电组合件的保护功能。

控制器可以采取配置成与多个传感器中的每一个通信的全局控制器的形式。控制器可以配置成通过直接通信链路与多个传感器中的一个或多个通信，和/或通过间接通信链路与多个传感器中的一个或多个通信。

为了本说明书的目的，电组合件的保护功能意图表示消除、限制或防止对（一个或多个）受影响的模块的有害影响的电组合件的操作。

电组合件的保护功能的示例包括但不限于多个模块中的一个或多个的去激活（deactivation）以及警报通知。多个模块中的一个或多个的去激活的示例包括但不限于通过使用电路中断装置使电组合件跳闸、一个或多个模块的电旁路以及一个或多个模块的电隔离。警报通知的示例包括但不限于声音警报、视觉警报和发送到诸如计算机和手持装置的远程单元的电子报警。

在采用该控制器的这样的实施例中，该控制器可以配置成仅响应于对多个模块的至少一个模块中的操作危险的发生的多次检测来触发该电组合件的保护功能。

以这种方式配置控制器降低了触发保护功能的假阳性检测的风险，该假阳性检测将中断电组合件的正常操作。

在采用该控制器的另外的这样的实施例中，该控制器可以配置成响应于对多个模块的至少一个模块中的操作危险的发生的第一数量的检测来触发该电组合件的第一保护功能，该第一保护功能是警报通知，并且其中该控制器可以配置成响应于对多个模块的至少一个模块中的操作危险的发生的第二数量的检测来触发该电组合件的第二保护功能，该第二保护功能是多个模块中的一个或多个模块的去激活，所述第二数量高于所述第一数量。

以这种方式配置控制器使得电组合件能够在达到检测的更高的第二数量时自动去激活（一个或多个）受影响的模块之前，在达到检测的第一数量时提供在多个模块的至少一个模块中发生的操作危险的提前警告。这允许电组合件最小化导致电组合件的正常操作的不必要中断的假阳性检测（或多个假阳性检测），并且同时警告操作者可能发生操作危险。

在本发明的实施例中，控制器可以配置成响应于对多个模块的至少一个模块中的操作危险的发生的检测结合由模块外部的一个或多个传感器对相同操作危险的发生的检测，触发电组合件的保护功能。这导致可配置成检测更宽范围的操作危险的协调操作危险检测系统。

每个传感器可以配置成监测至少一个模块，该至少一个模块被布置成与包括该传感器的模块相反、相邻或紧接。此外，每个传感器可以配置成监测在包括该传感器的模块的视线中的至少一个模块。

在本发明的另外的实施例中，多个模块可以包括第一组模块和第二组模块，该第一组模块和该第二组模块被布置成彼此面对，该第一组模块中的每个模块的传感器配置成监测该第二组模块中的模块的至少一个模块，该第二组模块的每个模块的传感器配置成监测该第一组模块中的模块的至少一个模块。

在本发明的又一些的实施例中，电组合件可以包括反射表面，例如反射镜（mirror），其被布置成使得多个模块中的至少一个模块的传感器配置成通过所述或每个对应的被监测模块的反射来监测所述或每个对应的被监测模块。这对于监测不能通过依靠视线的任何模块传感器观察到的任何模块特别有用。

每个传感器可以包括红外辐射检测器、火灾传感器、紫外辐射检测器和/或起弧传感器。火灾传感器可以是例如红外辐射检测器。电弧传感器可以是例如紫外辐射检测器或近场起弧传感器。

每个模块可以包括相同类型的多个传感器、不同类型的多个传感器，和/或配置成检测不同操作危险的一个或多个混合传感器。

在采用采取近场电弧传感器的形式的传感器的本发明的实施例中，控制器可以配置成仅响应于对多个模块的至少一个模块中的起弧的发生的多次检测而触发电组合件的保护功能。这不仅通过要求多个近场电弧传感器来检测相同的操作危险而降低了假阳性检测的可能性，而且还使得更容易精确定位（pinpoint）其中正发生操作危险的精确模块。

可选地，每个模块可以配置成与多个模块中的至少一个其他模块通信，使得通信中的模块的开关组件的开关被同步，以最小化或消除对操作危险的检测的干扰。

每个模块可以配置成通过直接通信链路与一个或多个其他模块通信，和/或通过间接通信链路与一个或多个其他模块通信。每个模块可以配置成通过全球通信系统与一个或多个其他模块通信。

用来使模块的开关组件的开关同步的能力提供了有助于检测操作危险的发生的安静电环境。

进一步可选地，每个模块可以包括开关检测器，例如无线电接收器，其配置成检测多个模块中的至少一个其他模块的至少一个开关组件的开关，每个模块配置成使其一个或多个开关组件的开关与所述或每个其他模块的一个或多个开关组件的检测到的开关同步，以最小化或消除对操作危险的检测的干扰。当模块之间的通信由于通信故障或通过设计而不可用时，这种配置是特别有用的。

本发明可应用于要求使用多个模块的宽范围的电设备和装置，每个模块包括至少一个开关元件和至少一个能量存储装置，每个模块中的所述或每个开关元件和所述或每个能量存储装置被布置成可组合以选择性地提供电压源。例如，电组合件可以是转换器或电路中断装置，例如混合DC电路断路器。特别地，电组合件可以是用于在高压或中压下的DC功率传输和/或无功功率补偿的转换器。

根据本发明的第二方面，提供有一种监测包括多个模块的电组合件的方法，每个模块包括至少一个开关元件和至少一个能量存储装置，每个模块中的所述或每个开关元件和所述或每个能量存储装置被布置成可组合以选择性地提供电压源，该方法包括以下步骤：

为每个模块提供相应的传感器；

使用每个模块中的相应的传感器来监测所述多个模块中的至少一个其他模块；以及

使用每个传感器来选择性地检测所述或每个对应的被监测模块中的操作危险的发生。

本发明的第一方面的电组合件及其实施例的特征和优点加以必要的修改适用于本发明的第二方面的方法及其实施例。

在本发明的方法中，多个传感器中的至少一个可用于监测多个模块中的两个或更多个其他模块，和/或多个模块中的至少一个可由多个传感器中的两个或更多个监测。

本发明的方法可以包括响应于对多个模块的至少一个模块中的操作危险的发生的检测而触发电组合件的保护功能的步骤。

在这样的实施例中，本发明的方法可以包括仅响应于对多个模块的至少一个模块中的操作危险的发生的多次检测而触发电组合件的保护功能的步骤。

在另外的这样的实施例中，本发明的方法可以包括以下步骤：

响应于对多个模块的至少一个模块中的操作危险发生的第一数量的检测而触发该电组合件的第一保护功能，所述第一保护功能是警报通知；以及

响应于对多个模块的至少一个模块中的操作危险的发生的第二数量的检测而触发电组合件的第二保护功能，所述第二保护功能是多个模块中的一个或多个模块的去激活，所述第二数量高于所述第一数量。

在又一些这样的实施例中，本发明的方法可包括以下步骤：响应于对多个模块的至少一个模块中的操作危险的发生的检测结合通过模块外部的一个或多个传感器对相同的操作危险的发生的检测，触发电组合件的保护功能。

在本发明的方法中，多个模块可以包括第一组模块和第二组模块，该第一组模块和该第二组模块被布置成彼此面对，并且该方法可以包括以下步骤：

使用第一组模块的每个模块的传感器来监测第二组模块的模块中的至少一个模块；以及

使用第二组模块的每个模块的传感器来监测第一组模块的模块中的至少一个模块。

在本发明的方法中，电组合件可以包括反射表面，并且该方法可以包括以下步骤：使用多个模块的至少一个模块的传感器通过所述或每个对应的被监测模块从反射表面的反射来监测所述或每个对应的被监测模块。

在本发明的方法中，每个传感器可以包括红外辐射检测器、火灾传感器、紫外辐射检测器和/或起弧传感器。

在本发明的方法中，每个传感器可以包括近场起弧传感器。

本发明的方法可以包括以下步骤：仅响应于对多个模块的至少一个模块中的起弧的发生的多次检测而触发电组合件的保护功能。

本发明的方法可以包括以下步骤：使模块的开关组件的开关同步以最小化或消除对操作危险的检测的干扰。

本发明的方法可以包括以下步骤：将每个模块配置成与多个模块中的至少一个其他模块通信，使得通信中的模块的开关组件的开关被同步，以最小化或消除对操作危险的检测的干扰。

本发明的方法可以包括以下步骤：

为每个模块提供相应的开关检测器；

使用每个模块的相应的开关检测器来检测多个模块中的至少一个其他模块的至少一个开关组件的开关；以及

将每个模块配置成使其一个或多个开关组件的开关与所述或每个其他模块的一个或多个开关组件的检测到的开关同步，以最小化或消除对操作危险的检测的干扰。

在本发明的方法中，电组合件可以是转换器或电路中断装置，优选地，其中电组合件是用于在高压或中压下的DC功率传输和/或无功功率补偿的转换器。

将领会，在本专利说明书中使用术语“第一”和“第二”等仅意图帮助区分类似的特征（例如，第一和第二组模块），并且不意图指示一个特征相对于另一特征的相对重要性，除非另有说明。