本公开的实施例的各方面总体上涉及断路器系统。
背景技术：
1、在电力系统中，具有保护装置(诸如固态功率控制器(sspc))的开关设备被用于控制系统负载并且保护电线免受故障电流或短路电流的影响。这些装置使用关于负载电流的信息来对异常状况做出反应。高电容性负载所需的高涌入电流可能被这些装置误解为故障电流。这个问题在更高的电压应用下进一步加剧，此时电容性负载的涌入电流高得多并且与短路电流无法区分。具有保护装置的相关技术的开关设备将这些大的涌入电流检测为故障电流，并且错误地关闭负载，这导致系统中的错误跳闸状况。
2、一些现有技术通过减少涌入电流来解决此问题。在一些系统中，预充电电路与电容性负载一起使用以限制涌入电流。此技术不影响电源和负载之间的电线的上游保护装置的短路检测；然而，它确实减慢了负载的接通响应时间，这是不期望的。另外，预充电电路系统需要额外的控制硬件并且可能是相当大的，需要笨重的功耗部件。在重量是关键因素的机载应用中，这不是有利的选项。
3、在一些其它系统中，包括软启动的各种有源电流限制技术在sspc内用于减少进入电容性负载的涌入电流。软启动总是需要诸如mosfet或igbt的开关装置在其有源操作区域内操作，这然后增加被设计成保护它们免受过量功耗造成的损坏的电路的复杂性。另外，软启动电路不合期望地减慢系统的接通时间，这在某些应用中可能是不可接受的。
4、传统的短路检测基于负载电流超过预定跳闸阈值。短路跳闸值通常被设置为标称负载额定电流的十倍。当利用电流限制技术时，短路事件中的短路电流也受到限制，这可能干扰传统的短路检测方法。当修改传统的短路检测方法以将跳闸阈值设置为等于或小于限制负载电流时，当电流超过此较低的跳闸阈值并且持续时间长于预定时间时，检测到短路，以允许涌入电流被降低到跳闸点以下。这种实施方式导致缓慢的保护响应时间，以避免错误跳闸。为了防止障碍跳闸，短路检测系统在尺寸和重量上可以很大，以管理在此等待时间期间的额外功耗，从而防止损坏固态开关。此外，在诸如270vdc和540vdc的高压系统中，缓慢的短路检测可导致故障电流或电弧故障，从而导致灾难性事件。
5、本背景技术部分中公开的上述信息仅用于增强对本公开的理解，并且因此其可能含有不形成本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
技术实现思路
1、本公开的实施例的各方面涉及用于保护负载或电线免受故障和短路电流的影响且同时允许电容性负载的快速充电的系统和方法。根据一些实施例，一种保护装置能够快速区分电容性负载的高涌入电流和短路事件，这允许保护装置迅速充电并向电容性负载提供电力，并且还在短路事件的情况下迅速关断(跳闸)以保护布线并防止装置失效。
2、根据本公开的一些实施例，提供一种保护负载电路的方法，该方法包括：感测穿过与负载电路电串联的开关的负载电流；感测开关两端的电压降；确定开关两端的电压降的变化率；基于负载电流和开关两端的电压降的变化率来确定是否停用开关；以及响应于确定停用开关，停用开关以切断到负载电路的电流。
3、在一些实施例中，确定是否停用开关包括：确定负载电流是否高于第一阈值；确定电压降的变化率是否小于第二阈值；以及响应于确定负载电流高于第一阈值并且电压降的变化率小于第二阈值，确定停用开关。
4、在一些实施例中，该方法还包括：响应于确定不停用开关，维持开关的激活。
5、在一些实施例中，确定是否停用开关包括：确定负载电流是否高于第一阈值；确定电压降的变化率是否小于第二阈值；以及响应于确定负载电流小于或等于第一阈值或者电压降的变化率大于或等于第二阈值，确定不停用开关。
6、在一些实施例中，第一阈值小于开关的额定电流。
7、在一些实施例中，开关包括场效应晶体管(fet)。
8、根据本公开的一些实施例，提供一种耦合到负载电路的保护装置，该保护装置包括：开关，其与负载电路电串联；电流传感器，其被配置为感测穿过开关的负载电流；电压传感器，其被配置为测量开关两端的电压降；检测器，其被配置为基于负载电流和电压降的变化率来生成开关控制信号；以及栅极驱动器，其被配置为基于开关控制信号来选择性地激活和停用开关。
9、在一些实施例中，开关包括：场效应晶体管(fet)，其具有耦合到栅极驱动器的栅电极和耦合到负载电路的源电极。
10、在一些实施例中，电流传感器包括：感测电阻器，其与开关和负载电路串联电耦合，并且其中电压传感器包括：误差放大器，其具有耦合在开关两端的输入端子并且被配置为生成对应于开关两端的电压降的开关电压。
11、在一些实施例中，保护装置还包括：微分器，其耦合在电压传感器和检测器之间并且被配置为基于来自电压传感器的开关电压来生成对应于开关两端的电压降的变化率的微分信号。
12、在一些实施例中，检测器还被配置为从电压传感器接收开关两端的电压降并且基于电压降来计算电压降的变化率。
13、在一些实施例中，检测器被配置为执行：确定负载电流是否高于第一阈值；确定电压降的变化率是否小于第二阈值；以及响应于确定负载电流高于第一阈值并且电压降的变化率小于第二阈值，生成对应于开关的停用的开关控制信号。
14、在一些实施例中，检测器被配置为执行：确定负载电流是否高于第一阈值；确定电压降的变化率是否小于第二阈值；以及响应于确定负载电流小于或等于第一阈值或者电压降的变化率大于或等于第二阈值，生成开关控制信号以对应于维持开关的激活。
15、在一些实施例中，保护装置还包括：电流限制器电路，其耦合在栅极驱动器和开关之间并且被配置为将负载电流限制到电流极限。
16、在一些实施例中，电流限制器电路包括：双极结型晶体管(bjt)，其具有基极、发射极和耦合到开关的栅极的集电极，电流传感器耦合在bjt的基极和发射极之间。
17、在一些实施例中，保护装置还包括：控制器，其被配置为接收负载电流和开关两端的电压降，并且基于负载电流和电压降向栅极驱动器发信号以停用开关。
18、在一些实施例中，开关包括场效应晶体管(fet)。
1.一种保护负载电路的方法，所述方法包含：
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述确定是否停用所述开关包含：
3.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其还包含：
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述确定是否停用所述开关包含：
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述第一阈值小于所述开关的额定电流。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述开关包含场效应晶体管(fet)。
7.一种耦合到负载电路的保护装置，所述保护装置包含：
8.根据权利要求7所述的保护装置，其中所述开关包含：
9.根据权利要求7至8中任一项所述的保护装置，其中所述电流传感器包含：
10.根据权利要求7至9中任一项所述的保护装置，其还包含：
11.根据权利要求7至10中任一项所述的保护装置，其中所述检测器还被配置为从所述电压传感器接收所述开关两端的所述电压降并且基于所述电压降来计算所述电压降的所述变化率。
12.根据权利要求7至11中任一项所述的保护装置，其中所述检测器被配置为执行：
13.根据权利要求7至11中任一项所述的保护装置，其中所述检测器被配置为执行：
14.根据权利要求7至13中任一项所述的保护装置，其还包含：
15.根据权利要求14所述的保护装置，其中所述电流限制器电路包含：
16.根据权利要求7至15中任一项所述的保护装置，其还包含：
17.根据权利要求7至16中任一项所述的保护装置，其中所述开关包含场效应晶体管(fet)。
