元件共享電源。
[0027]輔助電流支路可包括單個(gè)輔助半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件。
[0028]在本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例中，輔助電流支路可包括多個(gè)串聯(lián)連接的輔助半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件。
[0029]前述的布置允許根據(jù)可用的輔助半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的性能等級(jí)制定輔助電流支路的配置。
[0030]主電流支路可包括串聯(lián)連接的主半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的主串，所述主串具有在其上游端處的上游連接端子和在其下游端處的下游連接端子，輔助電流支路被連接在主串的上游連接端子與下游連接端子之間，并且輔助電流支路包括串聯(lián)連接的輔助半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的輔助串。
[0031]以這樣的方式配置的主電流支路和輔助電流支路在使輔助半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的額定電壓適應(yīng)主半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的額定電壓上提供了相當(dāng)大的靈活性，例如，包括四個(gè)12kV的輔助半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的輔助串(即總額定電壓48kV)可以與包括六個(gè)8kV的主半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的主串(即相同的總額定電壓48kV)并聯(lián)連接。
[0032]這樣的配置也可能比現(xiàn)有的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)更緊湊。
[0033]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)串，用于用在HVDC電力轉(zhuǎn)換器中，包括如上文所述的多個(gè)串聯(lián)連接的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)組件。
[0034]這樣的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)串可能比單個(gè)這樣的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)組件合乎需要地支持更大電壓的切換。
【附圖說(shuō)明】
[0035]現(xiàn)參照附圖，通過(guò)非限制性示例的方式在下面對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例做出簡(jiǎn)要說(shuō)明，其中:
[0036]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路的示意圖；
[0037]圖2(a)示意性示出雜散電容放電電流通過(guò)圖1所示的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路的流動(dòng)；
[0038]圖2(b)示出在流經(jīng)形成圖1所示的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路的一部分的主半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的電流的變化率上的減少；
[0039]圖3示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路的示意圖；以及
[0040]圖4示出根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0041]根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路在圖1中示出，并且總體用附圖標(biāo)記70標(biāo)識(shí)。
[0042]半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路70具有第一主電流支路74，其包括具有第一連接端子14和第二連接端子16的單個(gè)主半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件12。在所示的實(shí)施例中，主半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件12為主晶閘管18，然而在本發(fā)明的其他實(shí)施例中可以使用不同的主半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件，諸如二極管、光觸發(fā)晶閘管(LTT)、門極關(guān)斷晶閘管(GT0)、門極換流晶閘管(GCT)或集成門極換流晶閘管(IGCT)。優(yōu)選地，主半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件12以其他參數(shù)(諸如接通di/dt能力、斷開(kāi)特性和斷開(kāi)狀態(tài)dv/dt能力)為代價(jià)對(duì)最低導(dǎo)通(導(dǎo)通狀態(tài))損耗進(jìn)行優(yōu)化。
[0043]所示的主晶閘管18包括限定第一連接端子14的陽(yáng)極20、限定第二連接端子16的陰極22、以及限定控制端子26(主晶閘管18可以經(jīng)由控制端子26被接通)的柵極24。
[0044]當(dāng)主晶閘管18被這樣接通時(shí)，電流通過(guò)第一主電流支路74(即通過(guò)主晶閘管18)在第一方向0工上從第一連接端子14向第二連接端子16(即從陽(yáng)極20向陰極22)流動(dòng)。
[0045]然而，主晶閘管18是自然換向開(kāi)關(guān)元件，這意味著盡管主晶閘管18可以經(jīng)由其柵極控制端子26被接通，但主晶閘管18可以僅通過(guò)對(duì)其所處的電路進(jìn)行布置以強(qiáng)制將流經(jīng)其的電流降至零，然后保持一段時(shí)間(通常幾百微秒)被斷開(kāi)，在這期間主晶閘管18是反向偏置的，即負(fù)電壓被施加在主晶閘管18的第一端子14與第二端子16之間。這與一些晶閘管衍生產(chǎn)品(諸如上述的GT0和IGCT，它們是自換向的，由此它們可以經(jīng)由它們的柵極控制端子被接通或斷開(kāi))相反。
[0046]半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路70還包括第一輔助電流支路76，其被連接在第一連接端子14與第二連接端子16之間，以便與第一主電流支路74平行。用這種方式，主電流支路和輔助電流支路一起限定第一半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)組件78。
[0047]第一輔助電流支路76包括單個(gè)輔助半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件72，其被電連接在主晶閘管18的第一連接端子14與第二連接端子16之間。所述單個(gè)輔助半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件72具有與其可操作地連接的控制單元30?？刂茊卧?0被配置為接通輔助半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件72，以經(jīng)由第一輔助電流支路76(即在第一連接端子14與第二連接端子16之間)選擇性地建立第一替代電流路徑32。
[0048]更具體地，輔助半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件72與主半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件12(即主晶閘管18)并聯(lián)連接，使得當(dāng)輔助半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件72被接通時(shí)，產(chǎn)生的替代電流路徑32允許電流經(jīng)由第一輔助電流支路76在第一方向Di上從主晶閘管18的第一連接端子14向第二連接端子16流動(dòng)。
[0049]在所示的實(shí)施例中，輔助半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件72包括具有連接到主晶閘管18的第二連接端子16的發(fā)射極36的晶體管34、連接到主晶閘管18的第一連接端子14的控制極38、以及連接到控制單元30的基極40。
[0050]圖1所示的晶體管34為η溝道絕緣柵雙極晶體管(IGBT)，然而也可以使用許多其他晶體管，諸如雙極結(jié)型晶體管(BJT)、金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(M0SFET)、或結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管(JFET)。也可以使用晶體管組件，諸如將50V M0SFET的超級(jí)共源共柵布置與1200V SiC JFET串聯(lián)串合并的M0SFET-JFET共源共柵電路，或者直接串聯(lián)低電壓M0SFET或IGBT。總之，所示的晶體管34除了具有小于1安培的較低平均額定電流之外，具有大約9kV到10kV的較高額定電壓，以及幾百安培的較高脈沖額定電流。
[0051]晶體管34具有連接在其兩端的反向并聯(lián)二極管42，該反向并聯(lián)二極管42在主晶閘管18為反向偏置時(shí)保護(hù)晶體管34免受反向電壓。在本發(fā)明的其他實(shí)施例(未示出)中，單獨(dú)的反向并聯(lián)二極管42可以被省略，取而代之的是使用包括在一些晶體管內(nèi)的固有體二極管。
[0052]在本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例中，第一輔助電流支路76可包括多個(gè)串聯(lián)連接的輔助半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件72，其每一個(gè)可具有與其可操作地連接的各個(gè)單獨(dú)的控制單元，或者其每一個(gè)可具有與其每一個(gè)可操作地連接的單個(gè)控制單元。
[0053]圖1所示的第一輔助電流支路76還包括可選的限流元件44(以電阻器46的形式)，其與上述晶體管34和反向并聯(lián)二極管42的組合串聯(lián)連接。
[0054]第一輔助電流支路76還額外地包括進(jìn)一步串聯(lián)連接的二極管48，其被設(shè)置為允許電流通過(guò)第一替代電流路徑32在與通過(guò)晶體管34相同的方向(即在第一方向0:上)流動(dòng)。包括進(jìn)一步串聯(lián)連接的二極管48連同反向并聯(lián)二極管42，以保護(hù)晶體管34在主晶閘管18為反向偏置時(shí)免受反向電壓。
[0055]在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，單個(gè)輔助半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件72(即晶體管34)能夠承受反向電壓(當(dāng)主半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件12(即主晶閘管18)為反向偏置時(shí))，因此反向并聯(lián)二極管42和串聯(lián)連接的二極管48可以被省略。
[0056]除了具有與第一主電流支路74(即主晶閘管18)并聯(lián)連接的第一輔助電流支路76之外，其還具有阻尼電路(其包括阻尼電容器50和阻尼電阻器52)，以及與該阻尼電路并聯(lián)連接的另外的電阻器54。
[0057]在第一半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)電路70(即第一半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)組件78)的輔助半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件72中的晶體管34的脈沖額定電流足夠高(例如幾百安培)，因此控制單元30被配置為當(dāng)主晶閘管18被接通時(shí)接通輔助半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件72。
[0058]更具體地，控制單元30被配置為響應(yīng)于生成用于主晶閘管18的接通信號(hào)，接通輔助半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件72中的晶體管34，使得晶體管34在主晶閘管18被接通之前大約lOys到20ys(即在主晶閘