用于操作電力整流器的方法以及電力整流器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種用于操作電力整流器的方法以及電力整流器。所述電力整流器包括彼此并聯(lián)連接的至少兩條支線，所述支線中的每條支線包括串聯(lián)連接的至少兩個功率半導體元件。所述功率半導體元件中的一個的集電極-發(fā)射極電壓Vce(t)和／或集電極電流Ic(t)借助所述方法進行檢測。另外，確定是否滿足以下條件中的至少一個：dVce(t)／dt<(dVce／dt)crit和／或dIc(t)／dt<(dIc／dt)crit和／或Ic(t_ent)<Iccrit。如果已經(jīng)滿足上述條件中的至少一個，那么所述功率半導體元件中的至少一個的柵極-發(fā)射極電壓增大。
【專利說明】用于操作電力整流器的方法以及電力整流器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于操作電力整流器(Electrical Power Rectifier)的方法以及涉及電力整流器。
【背景技術(shù)】
[0002]已經(jīng)為人所知的是，三相電力整流器可以用來將直流電轉(zhuǎn)換成交流電壓并且反之亦然。在考慮到電力整流器的二相實施例時，通過使用相應兩個功率半導體元件將三條支線彼此并聯(lián)連接。例如，功率半導體元件可以是所謂的IGBT(IGBT為絕緣柵雙極晶體管)，其中每個均可并聯(lián)連接到相反極性的二極管上。中間電路可以并聯(lián)連接到三條支線上，即，具體來說是以電容器的形式并聯(lián)連接。例如，可將三條支線中的相應兩個串聯(lián)連接的功率半導體元件的三個連接點連接到三相電動機或發(fā)電機的相上。
[0003]如果電力整流器的其中一條支線中的兩個功率半導體元件中的一個和/或關(guān)聯(lián)二極管是有缺陷的，那么支線中的另一功率半導體元件的下游限位開關(guān)布置中會發(fā)生支線短路。這意味著并聯(lián)連接的電容器通過缺陷元件而短路且支線中的經(jīng)導通切換的另一功率半導體元件短路。
[0004]其中可以檢測到此種支線短路的方法已經(jīng)為人所知。例如，就此而言，已知的是在使用IGBT時對柵極-發(fā)射極電壓或集電極電流進行監(jiān)測。如果監(jiān)測到了此種支線短路，那么同樣已知的是，至少再次將支線中的另一經(jīng)導通連接的功率半導體元件切換成非導通的，也就是說，將它切斷。另外，已知的是，還將所有其他功率半導體元件切斷或阻止其接通。因此，可能避免對另外的功率半導體元件的破壞。
[0005]然而，通過電力整流器的一條支線中的缺陷功率半導體元件和/或其關(guān)聯(lián)的二極管，短路電流繼續(xù)流動，即流動通過連接到的電動機或發(fā)電機并通過另外兩條支線中的二極管。這樣做時，通過電動機或發(fā)電機的這個短路電流可以遵循不對稱的過程，其中確切地說，交流分量可由直流疊加。這可引起電動機或發(fā)電機中的關(guān)鍵轉(zhuǎn)矩變化，并且確切地說，導致振蕩轉(zhuǎn)矩。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于避免已知電力整流器的上述缺點。
[0007]本發(fā)明通過一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法以及通過根據(jù)權(quán)利要求9所述的電力整流器來實現(xiàn)這個目的。
[0008]具體的，本發(fā)明提供一種用于操作電力整流器的方法，其中所述電力整流器包括彼此并聯(lián)連接的至少兩條支線，所述支線中的每條支線包括串聯(lián)連接的至少兩個功率半導體元件，所述方法檢測所述功率半導體元件中的至少一個的集電極-發(fā)射極電壓Vce (t)和/或集電極電流Ic (t),并確定是否滿足以下條件中的至少一個:dVce(t) / dt〈(dVce /dt) erit 和 / 或 die (t) / dt〈(dlc / dt) erit 和 / 或 Ic (t_ent+Δ t) <Icerit,并且如果滿足上述條件中的至少一個，那么所述功率半導體元件中的至少一個的柵極-發(fā)射極電壓增大。[0009]其中，在所述功率半導體元件接近去飽和(desaturation)時確定是否已經(jīng)滿足 / 滿足所述條件 dVce (t) / dt< (dVce / dt) erit 和 / 或 die (t) / dt< (die / dt)crit。
[0010]其中，(dVce / dt)crit、(die / dt) erit和/或Icerit的值為預先設(shè)定的,如此當連接到所述電力整流器的負載上存在負載短路時，未達到所述值中的至少一個。
[0011]其中，在負載短路情況下，借助所述柵極-發(fā)射極電壓增大而實現(xiàn)短路電流對稱。
[0012]其中，所述柵極-發(fā)射極電壓的所述增大至少大到足以防止受影響的功率半導體元件去飽和。
[0013]其中，借助檢測短路來檢測缺陷功率半導體元件，并且其中確定所述支線中的哪條支線中存在所述缺陷功率半導體元件。
[0014]其中，在所述電力整流器的其他支線中的所述功率半導體元件上，所述柵極-發(fā)射極電壓增大。
[0015]其中，確定在受影響的支線的所述至少兩個功率半導體元件中哪個功率半導體元件存在缺陷，并且其中在所述其他支線中的對應功率半導體元件上，所述柵極-發(fā)射極電壓增大。
[0016]根據(jù)本發(fā)明，提供一種電力整流器，所述整流器包括至少兩條并聯(lián)連接的支線，每條支線各自具有至少兩個串聯(lián)連接的功率半導體元件以及用于激活所述功率半導體元件的控制裝置；其中所述控制裝置設(shè)計用于執(zhí)行如前述任一所述用于操作電力整流器的方法。參照根據(jù)本發(fā)明的方法，集電極-發(fā)射極電壓Vce(t)和/或集電極電流Ic(t)由所述功率半導體元件中的至少一個來檢測。此外，確定是否已經(jīng)滿足以下條件中的至少一個:dVce(t) / dt< (dVce / dt) crit / 或 dlc(t) / dt< (die / dt) crit / 或 Ic(t_ent+ Δ t)〈ICrait。如果已經(jīng)滿足上述條件中的至少一個，那么所述功率半導體元件中的一個的所述柵極-發(fā)射極電壓增大。
[0017]所述電力整流器中設(shè)有功率半導體元件，具體來說是可切斷的IGBT。
[0018]在所述電力整流器中，在所述功率半導體元件中的至少一個的所述集電極與所述柵極之間，連接有開關(guān)和電路，借助所述開關(guān)和所述電路可使所述功率半導體元件的所述柵極-發(fā)射極電壓增大。
[0019]其中，所述電路包括二極管，并且可選地包括偏移電壓源。
[0020]通過增大所述柵極-發(fā)射極電壓，較高的集電極電流可能流過受影響的功率半導體元件，但這不會引起所述元件的去飽和以及后續(xù)破壞。因此，這揭露了將所述電力整流器控制處于這種狀態(tài)的可能性:所述電力整流器的負載已經(jīng)連接到的那些接線短路。因此，流過所述負載上的所得短路電流可以對稱形成。如果所述負載是電動機或發(fā)電機，那么電力整流器的對稱狀態(tài)具有以下效果:在負載上發(fā)生較小轉(zhuǎn)矩變化。
[0021]因此，借助于本發(fā)明，可將所述電力整流器一方面移動到檢測支線短路的位置和切斷一個或多個適當功率半導體元件的位置中，以及另一方面，在負載短路情況下，移動到增大所述功率半導體元件中的一個的所述柵極-發(fā)射極電壓的位置中，并且因此移動到能夠?qū)崿F(xiàn)短路電流對稱的位置中。
[0022]因此，通過增大所述柵極-發(fā)射極電壓，可能防止因高的負載驅(qū)動電流而導致的功率半導體元件的去飽和以及后續(xù)破壞?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0023]可從下文對本發(fā)明的示例性實施例的描述中推斷本發(fā)明的另外特征、應用可能性和優(yōu)點，所述實施例將在相關(guān)附圖中展示。這樣做時，所描述并展示的特征中的每個特征單獨或以任何組合來對本發(fā)明的目的進行展示，而與其在專利權(quán)利要求或其引用文獻中的概述無關(guān)，并與其在發(fā)明或附圖中的公式或表示無關(guān)。這些內(nèi)容在以下附圖中示出:
[0024]圖1是根據(jù)本發(fā)明的電力整流器的示例性實施例的示意性電路圖；
[0025]圖2是如圖1所示電力整流器的功率半導體元件上的電流和電壓的行為的示意性時間依賴性圖(Time-dependency diagram);以及
[0026]圖3a至圖3c是如圖1所示電力整流器的功率半導體元件的電氣布線的示意性電路圖。
【具體實施方式】
[0027]圖1示出三相二級電力整流器10的實例。電力整流器10包括三條并聯(lián)連接的支線11、12、13，每條支線包括兩個串聯(lián)連接的IGBT14(IGBT為絕緣柵雙極晶體管)。IGBT中的每個都與相反極性的二極管15并聯(lián)連接。電力整流器10的三條支線11、12、13并聯(lián)連接到電容器16上。電力整流器10的三條支線11、12、13中的每條支線中的兩個IGBT14的連接點連接到三相負載17的一個相上，其中負載17可為提供在三角形或星形電路中的電動機或發(fā)電機。
[0028]IGBT14中的每個都包括了柵極、集電極以及發(fā)射極。IGBT14中的每個均呈導通和非導通狀態(tài)。IGBT14的柵極連接到未示出的控制裝置上，借助所述控制裝置可將所述IGBT14切換成導通或非導通狀態(tài)。IGBT14具有以下性質(zhì):首先，其可從其導通狀態(tài)切換成其非導通狀態(tài)，即使在短路情況下也是如此；并且其次，如果以增大的柵極電壓激活，那么其可在至少數(shù)毫秒內(nèi)以其額定電流多倍水平攜載負載短路電流，而不會去飽和或/和受損。
[0029]參照還可使用其他可切斷的功率半導體元件替代IGBT14這一事實，在這種情況下，可切斷的功率半導體元件應理解為意指這樣一種元件:也可使其變?yōu)榉菍ǖ?，并且因此在短路情況下切斷。
[0030]此外，應當指出，可在電力整流器10中提供另外更多或更少的支線11、12、13并且因此提供更多或更少的相。同樣，電力整流器10可能經(jīng)配置成并非僅僅包括兩個級而是包括三個或更多個級。此外，IGBT14中的每個可配置成若干IGBT的串聯(lián)和/或并聯(lián)電路，和/或電容器16可配置成若干電容器的串聯(lián)和/或并聯(lián)電路。
[0031]在電力整流器10的正常操作模式下，IGBT14由控制裝置通過以下這種方式激活:在提供電動機的情況下，將施加到電容器16上的直流電壓轉(zhuǎn)換成施加到電動機17的三個相上的交流電壓，或在發(fā)電機的情況下，將施加到發(fā)電機17的三個相上的交流電壓轉(zhuǎn)換成施加到電容器16上的直流電壓。
[0032]現(xiàn)在假設(shè)處于電力整流器10的上述正常操作模式下，IGBT14中的一個和/或其關(guān)聯(lián)的二極管15存在缺陷，從而導致對應元件短路。此種缺陷例如可為IGBT14的集電極-發(fā)射極線路和/或關(guān)聯(lián)的二極管15的陽極-陰極線路的短路。在圖1中，上述缺陷用左支線11的上部IGBTlf或其關(guān)聯(lián)的二極管15'中的雙箭頭來指示。因此，此時在電力整流器10中存在短路18。
[0033]一旦在同一支線11中將另外下部IGBT14"切換成導通，那么整條左支線11上就形成支線短路。借助在目前情況下未確切描述的短路檢測，檢測這個支線短路，并在幾毫秒內(nèi)切斷短路18的同一支線11中存在的下部IGBT14"。
[0034]另外，應當指出，兩條其他支線12、13中的另外IGBT14保持在較大程度上不受上述措施影響。
[0035]參照上述短路檢測，可能的是例如監(jiān)測下部IGBT14"的去飽和。為了實現(xiàn)這種情況，可以隨著時間t而來確定IGBT14"上的以下操作參數(shù)中的至少一個:集電極-發(fā)射極電壓Vce(t)和/或集電極電流Ic(t)。確定這些操作參數(shù)可以通過任何期待方式實現(xiàn)，例如，通過借助傳感器來執(zhí)行測量實現(xiàn)。應當了解，關(guān)于短路檢測，上述情況也適用于其他IGBT0如果在切斷左支線11的下部IGBT14"后，例如切換中心支線12中的上部IGBT14'以便使其成導通的，那么現(xiàn)在并不存在至少一相負載短路。在這種情況下，負載17的兩個相一方面是在短路18上彼此之間形成短路，并且另一方面是與中心支線12的經(jīng)導通切換的上部IGBT14'形成短路。在這種負載短路情況下，短路電流流過中心支線12中的上部IGBTHi。所述短路電流也可施加到負載17的第三相。
[0036]現(xiàn)在確定在中心支線12中的這個上部IGBT14'上是否已滿足以下三個條件中的一個條件:dVce(t) / dt<(dVce / dt) crit,和 / 或 die (t) / dt<(dlc / dt) crit,和 / 或 Ic (t_ent+At)〈IceHt,其中t_ent是受影響的IGBT的去飽和開始時間，并且At(delta t)表示可預先設(shè)定的延時。
[0037]需說明的是，在本發(fā)明中，所述At也可寫為delta t、A_t或delta_t。
[0038]考慮第一條件，檢查短路電流所流過的中心支線12的上部IGBT14'的集電極-發(fā)射極電壓的增大速度在這個IGBT的去飽和時間t_ent時是否可能低于可預先設(shè)定的臨界值(Critical value)?？紤]第二條件，檢查短路電流所流過的中心支線12的上部IGBT14'的集電極-發(fā)射極電流的增大速度是否可能低于可預先設(shè)定的臨界值。并且，考慮第三條件，檢查在短路電流所流過的中心支線12的IGBT14'的去飽和開始后、在延時At期滿后集電極-電流是否小于可預先設(shè)定的臨界值?？梢岳缃柚刂蒲b置來對這些條件進行檢查。
[0039]應當了解，對應條件還適用于中心支線12和右支線13的其他IGBTlf、14"，只要其在切斷左支線11中的短路后進行切換以便導通或已進行切換以便導通即可。
[0040]所述臨界值(dVce / dt)crit> (die / dt) rait和/或Icrait通過以下這種方式選擇:在一方面由缺陷IGBT14導致的電力整流器10的支線短路與另一方面由缺陷整流器10導致的連接到電力整流器10上的負載17的負載短路之間可能進行區(qū)別。
[0041]具體來說，當在電力整流器10的支線11、12、13內(nèi)，支線短路(例如短路18)已被切斷并且隨后負載短路中的短路電流繼續(xù)達到高值時，上述臨界值中的至少一個并未達到。
[0042]其中一個條件或兩個條件的組合或所有三個條件都可用于上述區(qū)別?？梢栽谙挛闹袇⒄請D2詳細闡述所提及的區(qū)別。
[0043]在這種情況下，上述支線短路如已闡述那樣應當切斷，而負載短路則如將在下文闡述那樣應以不同方式處理。[0044]如果對上述條件的驗證表明已經(jīng)滿足所述條件中的至少一個，那么在目前情況下，將中心支線12的上部IGBT14'繼續(xù)切換成是導通的，并且上部IGBT14'的柵極-發(fā)射極電壓增大。另外，將中心支線12的下部IGBT14"可選地切換成非導通的，或者阻止其導通端切換。
[0045]另外，應當指出，如果已經(jīng)滿足所述條件中的至少一個，那么可以省略對短路的上述切斷。這對應地也已針對右支線13完成。在下文中，電力整流器10處于這種狀態(tài):一方面，左支線11中存在短路18，并且另一方面，切換中心支線12和右支線13的兩個上部IGBT14'以便使其在升高的柵極-發(fā)射極電壓下是導通的。這表示了一種對稱狀態(tài)，因為在第一支線11中，電容器16的正極通過中心支線12的上部IGBT14'并通過右支線13的上部IGBT14'分別連接到負載17的一個不同相上。
[0046]鑒于中心支線12和右支線13的兩個上部IGBT14'的柵極-發(fā)射極電壓Vge增大，將要添加以下需要:
[0047]在一個IGBT的正常操作模式下，對其柵極-發(fā)射極電壓進行調(diào)整，例如，調(diào)整為約15伏的值。如果在這種情況下，經(jīng)導通切換的IGBT的集電極-發(fā)射極電壓超過12伏的值，那么例如給定IGBT的去飽和。這種狀態(tài)可能導致IGBT的去飽和。通過已提及的短路檢測，即可檢測這種狀態(tài)，并且如已提及的那樣可以在幾毫秒內(nèi)切斷IGBT。
[0048]參照柵極-發(fā)射極電壓的上述增大，提供與上述約15伏不同的值，所述值至少高到足以防止IGBT的去飽和。這意味著，通過增大的柵極-發(fā)射極電壓，并不發(fā)生IGBT的去飽和，并且因此，與15伏的柵極-發(fā)射極電壓的情況相比，相當高的集電極電流更有可能在IGBT上自由流動。
[0049]例如，增大的柵極-發(fā)射極電壓可以具有在約30伏至約70伏范圍內(nèi)的值。因此，由于增大的柵極-發(fā)射極電壓，因此，在上述示例性實施例中，中心支線12和右支線13的兩個經(jīng)導通切換的上部IGBT14'還可能在不受損的情況下引起較高的集電極電流。
[0050]這樣做時，在電力整流器10的所提及的對稱狀態(tài)下，可選存在的電流可以流動通過短路18以及通過中心整流器12和右整流器13的兩個上部IGBT14'，但這不會引起對IGBTHi的破壞。由于電力整流器10的對稱狀態(tài)，這些電流引起負載17(即電動機或發(fā)電機)上的較低轉(zhuǎn)矩變化。
[0051]應當指出，短路18可能不僅存在于圖1所示上部IGBT14'的區(qū)域中，而且可能存在于下部IGBT14"的區(qū)域中。同樣，可以存在所述相的每個相中兩個IGBT14'和/或14〃中的每個IGBT的短路。在這些情況下，所述方法通過適當適配方式執(zhí)行。
[0052]當將電力整流器10配置成三相或多相裝置時，也會發(fā)生對應適配。在這些情況下，可能的是，在其中存在有短路18的每條支線中，串聯(lián)連接到短路18上的一個或多個IGBT必須以較高柵極-發(fā)射極電壓切換成導通的。
[0053]還應指出，在兩條其他支線12、13中的一條支線中，還可存在如上述支線11中的一條或多條短路。
[0054]在下文中，將參照圖2來詳細闡述在一方面由缺陷IGBT導致的電力整流器10的支線短路與另一方面由負載短路導致的連接到電力整流器10上的負載17的負載短路之間的已提及的區(qū)別。
[0055]圖2示出針對兩種情況而言IGBT在每個情況下隨時間t的集電極電流Ic (t)和集電極-發(fā)射極電壓Vce (t)的圖。第一情況以短劃線示出并被提供有另外參考符號Icl，并且涉及支線短路。第二情況以實線示出并被提供有另外參考符號Ic2，并且涉及負載短路。
[0056]在第一情況下，即在如圖1中那樣可能與短路18進行連接的支線短路情況下，集電極電流Icl非常急劇地增大到額定電流多倍，例如，達到額定電流的五至十倍。在時間t_ent I時，IGBT在支線短路開始后極快速地去飽和，這與集電極-發(fā)射極電壓Vcel極快速地增大到約為驅(qū)動電壓的值具有相同意義。
[0057]如已闡述，在這種第一情況下，必須要在幾毫秒(例如10毫秒)內(nèi)切斷IGBT，以便防止IGBT受損。
[0058]在第二種情況下，即在如圖1中那樣可能在所述支線電路后發(fā)生的負載短路情況下，電流Ic2并不太急劇地增大，這具體來說是因負載17的匝的漏電感造成的。這造成的結(jié)果是，經(jīng)過了更長的時間段才使IGBT在時間t_ent2時去飽和并且因此集電極-發(fā)射極電壓Vce2顯著增大。
[0059]結(jié)合圖1所提及的三個區(qū)別條件中的第一條件如下:dVce (t) / dt< (dVce / dt)crit°這樣做時，這個條件基本上涉及相應IGBT的去飽和時間t_ent。
[0060]如上文已闡述，集電極-發(fā)射極電壓Vce在支線短路中要比在負載短路中明顯更快速地增大。就此而言，參照圖2所示集電極-發(fā)射極電壓Vcel和Vce2的時間曲線。因此,值dVce(t) / dt在支線短路中要比在負載短路中更大:dVce / dt_l>dVce / dt_2。因此，如果將值(dVce / dt)rait設(shè)定成介于支線電路和負載短路的預期值dVce / dt_l與dVce / dt_2之間，那么在支線短路與負載短路之間可以進行區(qū)別。
[0061]結(jié)合圖1所提及的三個區(qū)別條件中的第二條件如下:dlc(t) / dt〈(dlc / dt)crito這樣做時，這個條件基本涉及相應IGBT的去飽和時間t_ent。
[0062]如上文已闡述，集電極電流Ic在支線短路中要比在負載短路中大幅更快速地增大。就此而言，參照圖2所示集電極電流Icl和Ic2的時間曲線。因此，die (t) / dt在支線短路中要比在負載短路中更大:die / dt_l>dlc / dt_2。因此，如果(die / dt)rait的值近似介于支線短路和負載短路的預期值die / dtj與die / dt_2之間，那么在支線短路與負載短路之間可以進行區(qū)別。
[0063]結(jié)合圖1所提及的三個區(qū)別條件中的第三條件如下:Ic(t_ent+At)〈Icerit，其中t_ent是IGBT開始去飽和的時間，并且Δ t是可預先設(shè)定的延時。
[0064]如可從圖2中推斷，支線短路中在時間(t_entl+At)時的集電極電流Ic(t_entl+Δ t)高于負載短路中在時間(t_ent2+At)時的集電極電流Ic (t_ent2+Δ t)。因此，如果將值Icrait設(shè)定成近似介于支線短路的預期值Ic(t_entl+At)與負載短路的預期值Ic(t_ent2+At)之間，那么在支線短路與負載短路之間可以進行區(qū)別。
[0065]如已闡述，通過應用一個、兩個或者全部三個條件，在支線短路的情況與負載短路的情況之間進行區(qū)別是可能的。如另外已闡述，在幾毫秒內(nèi)切斷支線短路中的相應IGBT，而在負載短路中，相應IGBT的柵極發(fā)射極電壓增大并且切換IGBT以便使其成導通的。
[0066]如果檢測到了負載短路并且相應IGBT的柵極-發(fā)射極電壓增大，那么這會產(chǎn)生以下結(jié)果:此后，集電極-發(fā)射極電壓不再增大，如關(guān)于圖2中的集電極-發(fā)射極電壓Vce2所示，但集電極-發(fā)射極電壓基本保持在初始值。所述初始值在圖2中以虛線示出并標記為Vce, sato這意味著IGBT的去飽和并未發(fā)生。
[0067]原則上，柵極-發(fā)射極電壓可以借助所提及的控制裝置增大。
[0068]圖3a至圖3c示出電力整流器10的IGBT14的交替布線布置，所述布置可能實現(xiàn)柵極-發(fā)射極電壓的增大。
[0069]圖3示出包括IGBT31的大體布線布置，其典型地對電力整流器10的IGBT14起作用。IGBT31的柵極通過開關(guān)32和電路33來連接到IGBT31的集電極上。
[0070]開關(guān)32通過以下方式由上述控制裝置激活:開關(guān)32在電力整流器10的正常操作模式下是非導通的，然而，如果三個所述區(qū)別條件中的一個得到滿足，那么切換開關(guān)32以便使其成導通的。
[0071]圖3a的電路33更普遍地旨在提供IGBT31的具有期待值或期待級數(shù)的柵極-發(fā)射極電壓。具體來說，電路33旨在增大IGBT31的柵極-發(fā)射極電壓。
[0072]圖3b示出電路33的第一示例性實施例，其中IGBT31的集電極通過在傳遞方向上切換的二極管35并通過開關(guān)32來連接到IGBT31的柵極上。
[0073]考慮到這種布線，IGBT31的柵極-發(fā)射極電壓始終以二極管35上的電壓降低于IGBT31的集電極-發(fā)射極電壓。通過閉合開關(guān)32，IGBT31的柵極-發(fā)射極電壓因此近似增大到集電極-發(fā)射極電壓的值。如已闡述，柵極-發(fā)射極電壓的這種增大防止IGBT31的去飽和。
[0074]圖3c示出電路33的第二示例性實施例，其中IGBT31的集電極通過偏移電壓源37、通過二極管35并通過開關(guān)32連接到IGBT31的柵極上。這樣做時，偏移電壓源37的負極連接到IGBT31的集電極上。
[0075]考慮到這種布線，IGBT31的柵極-發(fā)射極電壓可以借助偏移電壓源37以期待方式聯(lián)接到IGBT31的集電極-發(fā)射極電壓上。具體來說，就IGBT31的集電極-發(fā)射極電壓而言，可以將柵極-發(fā)射極電壓調(diào)整為幾乎任何期待值。通過閉合開關(guān)32，將IGBT31的柵極-發(fā)射極電壓增大到集電極-發(fā)射極電壓的期待值。如已闡述，柵極-發(fā)射極電壓的這種增大防止IGBT31的去飽和。
[0076]另外，應當指出，開關(guān)32和電路33的布置也可反向。另外，也可能使電路33的設(shè)計實質(zhì)更為復雜。例如，可以提供用于限制電壓的元件或用于電源電壓的接線或到控制裝置的回程。
【權(quán)利要求】
1.一種用于操作電力整流器(10)的方法，其中所述電力整流器(10)包括彼此并聯(lián)連接的至少兩條支線(11、12、13)，所述支線中的每條支線包括串聯(lián)連接的至少兩個功率半導體元件，并且檢測所述功率半導體元件中的至少一個的集電極-發(fā)射極電壓Vce(t)和/或集電極電流Ic⑴； 確定是否滿足以下條件中的至少一個:dVce (t) / dt〈(dVce / dt) ?^和/或die (t) /dt〈 (die / dt) crit和/或Ic (t_ent+ Δ t) <Iccrit,并且如果滿足上述條件中的至少一個,那么所述功率半導體元件中的至少一個的柵極-發(fā)射極電壓增大。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在所述功率半導體元件接近去飽和時確定是否滿足 / 已經(jīng)滿足所述條件 dVce(t) / dt< (dVce / dt) erit 和 / 或 die (t) / dt< (die / dt)crit。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中(dVce/ dt)crit, (die / dt) rait和/或Icrait的值為預先設(shè)定的，如此當連接到所述電力整流器(10)的負載(17)上存在負載短路時，未達到所述值中的至少一個。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中在負載短路情況下，借助所述柵極-發(fā)射極電壓增大而實現(xiàn)短路電流對稱。
5.如前述權(quán)利要求中的一項權(quán)利要求所述的方法，其中所述柵極-發(fā)射極電壓的所述增大至少大到足以防止受影響的功率半導體元件去飽和。
6.如前述權(quán)利要求中的一項權(quán)利要求所述的方法，其中借助檢測短路來檢測缺陷功率半導體元件，并且其中確定所述支線(11、12、13)中的哪條支線中存在所述缺陷功率半導體元件。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中在所述電力整流器(10)的其他支線中的所述功率半導體元件上，所述柵極-發(fā)射極電壓增大。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其中`確定在受影響的支線(11、12、13)的所述至少兩個功率半導體元件中哪個功率半導體元件存在缺陷，并且其中在所述其他支線中的對應功率半導體元件上，所述柵極-發(fā)射極電壓增大。
9.一種電力整流器(10)，其包括彼此并聯(lián)連接的至少兩條支線(11、12、13)，所述支線中的每條支線包括串聯(lián)連接的至少兩個功率半導體元件以及用于激活所述功率半導體元件的控制裝置； 其中所述控制裝置設(shè)計用于執(zhí)行如前述權(quán)利要求中的任一項權(quán)利要求所述的方法。
10.如權(quán)利要求9所述的電力整流器(10)，其中設(shè)有功率半導體元件，具體來說是可切斷的 IGBT(lf、14")。
11.如權(quán)利要求9或10所述的電力整流器(10)，其中在所述功率半導體元件中的至少一個的所述集電極與所述柵極之間，連接有開關(guān)(32)和電路(33)，借助所述開關(guān)(32)和所述電路(33)可使所述功率半導體元件的所述柵極-發(fā)射極電壓增大。
12.如權(quán)利要求11所述的電力整流器(10)，其中所述電路(33)包括二極管(35)，并且可選地包括偏移電壓源(37)。
【文檔編號】H02M7/537GK103888002SQ201310713963
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2013年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月21日
【發(fā)明者】R.亞科布, T.布魯克納, P.薩多夫斯基, T.巴斯勒 申請人:通用電氣能源電力轉(zhuǎn)換有限責任公司