的每一個(gè)在第二主電流支路92(即其中的每個(gè)主晶閘管18)為反向偏置時(shí)免受反向電壓。在這點(diǎn)上，第二輔助電流支路104包括相同數(shù)量的串聯(lián)連接的二極管48，就像輔助半導(dǎo)體開關(guān)元件72—樣，以便有助于確保這樣的保護(hù)能夠滿足需要，然而少于或多于相同數(shù)量的串聯(lián)連接的二極管可用于本發(fā)明的其他實(shí)施例。
[0081]控制單元30被配置為當(dāng)主晶閘管18中的每一個(gè)被接通時(shí)，接通輔助半導(dǎo)體開關(guān)元件72。
[0082]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，接通輔助電流支路104中的晶體管34。用這種方式，晶體管34中的每一個(gè)可以在主晶閘管18全部被接通之前的大約10到20ys被同時(shí)。
[0083]因此，由雜散電容例如在其中包含第三半導(dǎo)體開關(guān)電路90的較大電路內(nèi)產(chǎn)生的任何雜散電容放電電流i stray被轉(zhuǎn)向?yàn)橥ㄟ^由接通第二輔助電流支路104中的輔助半導(dǎo)體開關(guān)元件72中的每一個(gè)建立的第二替代電流路徑108流動(dòng)。然后，這樣的轉(zhuǎn)向雜散電容放電電流istray大部分或者全部經(jīng)由與第二輔助電流支路104中的串聯(lián)連接的輔助半導(dǎo)體開關(guān)元件72的輔助串106連接的限流元件44(即電阻器46)被再次釋放。
[0084]在主晶閘管18被接通之前，這樣的雜散電容放電電流istray的釋放減少了當(dāng)主晶閘管18傳導(dǎo)電流(即緊接著其被接通之后)時(shí)通過每個(gè)這樣的主晶閘管18流動(dòng)的電流ithy的變化速率。
[0085]這樣的在由每個(gè)主晶閘管18經(jīng)歷的電流的變化率上的減少意味著比其他情況小得多的飽和電感器110可以與第二主電流支路92—起使用。
[0086]此外，控制單元30(或在包括這樣的多個(gè)單獨(dú)的控制單元的實(shí)施例中的多個(gè)控制單元)可以被配置為當(dāng)?shù)谝粋€(gè)主半導(dǎo)體開關(guān)元件12兩端(即第一個(gè)主晶閘管18兩端)出現(xiàn)的電壓變化的速率超過預(yù)定閾值時(shí)接通輔助電流支路104中的晶體管34。用這種方式，所述控制單元或每個(gè)控制單元能夠額外地減少第二主電流支路92中的所述第一主晶閘管18兩端以及其他主晶閘管18兩端中的每一個(gè)的電壓的變化率。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種半導(dǎo)體開關(guān)電路，用于用在HVDC電力轉(zhuǎn)換器中，包括: 主電流支路，包括至少一個(gè)主半導(dǎo)體開關(guān)元件，并且當(dāng)所述主半導(dǎo)體開關(guān)元件或每個(gè)主半導(dǎo)體開關(guān)元件被接通時(shí)，電流通過所述至少一個(gè)主半導(dǎo)體開關(guān)元件在第一方向上流動(dòng)；以及 輔助電流支路，與所述主電流支路并聯(lián)連接，所述輔助電流支路包括至少一個(gè)輔助半導(dǎo)體開關(guān)元件，所述輔助半導(dǎo)體開關(guān)元件或每個(gè)輔助半導(dǎo)體開關(guān)元件具有與其可操作地連接的控制單元，所述控制單元或每個(gè)控制單元被配置為當(dāng)所述主半導(dǎo)體開關(guān)元件或每個(gè)主半導(dǎo)體開關(guān)元件被接通時(shí)，在所述輔助電流支路中接通所述輔助半導(dǎo)體開關(guān)元件或每個(gè)輔助半導(dǎo)體開關(guān)元件，以經(jīng)由所述輔助電流支路選擇性地建立替代電流路徑，由此通過所述主電流支路在所述第一方向上流動(dòng)的電流被轉(zhuǎn)向?yàn)橥ㄟ^所述替代電流路徑流動(dòng)，以減少緊接著所述主半導(dǎo)體開關(guān)元件或每個(gè)所述主半導(dǎo)體開關(guān)元件被接通之后流經(jīng)所述主半導(dǎo)體開關(guān)元件或每個(gè)主半導(dǎo)體開關(guān)元件的電流的變化率。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體開關(guān)電路，其中所述控制單元或每個(gè)控制單元被配置為響應(yīng)于生成用于所述主半導(dǎo)體開關(guān)元件或每個(gè)主半導(dǎo)體開關(guān)元件的接通信號，接通所述輔助半導(dǎo)體開關(guān)元件或每個(gè)輔助半導(dǎo)體開關(guān)元件。3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體開關(guān)電路，其中所述控制單元或每個(gè)控制單元還被配置為將所述輔助半導(dǎo)體開關(guān)元件或每個(gè)輔助半導(dǎo)體開關(guān)元件斷開，以控制被轉(zhuǎn)向?yàn)橥ㄟ^所述替代電流路徑流動(dòng)的電流的量。4.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的半導(dǎo)體開關(guān)電路，其中所述輔助半導(dǎo)體開關(guān)元件或每個(gè)輔助半導(dǎo)體開關(guān)元件為晶體管或包括晶體管。5.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體開關(guān)電路，其中所述輔助開關(guān)元件或每個(gè)輔助開關(guān)元件為晶閘管或包括晶閘管。6.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的半導(dǎo)體開關(guān)電路，其中所述輔助電流支路包括與所述輔助半導(dǎo)體開關(guān)元件或每個(gè)輔助半導(dǎo)體開關(guān)元件串聯(lián)連接的限流元件。7.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的半導(dǎo)體開關(guān)電路，其中所述控制單元或每個(gè)控制單元被配置為接通所述輔助半導(dǎo)體開關(guān)元件或每個(gè)輔助半導(dǎo)體開關(guān)元件，以經(jīng)由所述輔助電流支路選擇性地建立替代電流路徑，由此通過所述主電流支路在所述第一方向上流動(dòng)的電流被轉(zhuǎn)向?yàn)橥ㄟ^所述替代電流路徑流動(dòng)，以減少所述主半導(dǎo)體開關(guān)元件或每個(gè)主半導(dǎo)體開關(guān)元件兩端出現(xiàn)的電壓變化的速率。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體開關(guān)電路，其中所述控制單元或每個(gè)控制單元被配置為當(dāng)一個(gè)或更多個(gè)主半導(dǎo)體開關(guān)元件兩端出現(xiàn)的電壓變化的速率超過預(yù)定閾值時(shí)，接通所述輔助半導(dǎo)體開關(guān)元件或每個(gè)輔助半導(dǎo)體開關(guān)元件，以減少所述主半導(dǎo)體開關(guān)元件或每個(gè)主半導(dǎo)體開關(guān)元件兩端出現(xiàn)的電壓變化的速率。9.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的半導(dǎo)體開關(guān)電路，其中所述主電流支路包括具有第一連接端子和第二連接端子的單個(gè)主半導(dǎo)體開關(guān)元件，并且所述輔助電流支路被連接在所述第一連接端子與所述第二連接端子之間，由此所述主電流支路和所述輔助電流支路一起限定半導(dǎo)體開關(guān)組件。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體開關(guān)電路，其中所述輔助電流支路包括單個(gè)輔助半導(dǎo)體開關(guān)元件。11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體開關(guān)電路，其中所述輔助電流支路包括多個(gè)串聯(lián)連接的輔助半導(dǎo)體開關(guān)元件。12.根據(jù)權(quán)利要求1到8中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體開關(guān)電路，其中所述主電流支路包括串聯(lián)連接的主半導(dǎo)體開關(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，所述輔助電流支路被連接在所述主串的所述上游連接端子與所述下游連接端子之間，并且所述輔助電流支路包括串聯(lián)連接的輔助半導(dǎo)體開關(guān)元件的輔助串ο13.—種半導(dǎo)體開關(guān)串，用于用在HVDC電力轉(zhuǎn)換器中，包括:根據(jù)權(quán)利要求9到11中任一項(xiàng)所述的多個(gè)串聯(lián)連接的半導(dǎo)體開關(guān)組件。
【專利摘要】在HVDC電力轉(zhuǎn)換器的領(lǐng)域中，需要一種改進(jìn)的半導(dǎo)體開關(guān)電路，其避免了與各個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)元件表現(xiàn)出不同性能特性且在其性能上具有固有限制相關(guān)的困難。一種半導(dǎo)體開關(guān)電路(70；80；90)包括主電流支路(74；92)，其包括至少一個(gè)主半導(dǎo)體開關(guān)元件(12)，并且當(dāng)所述主半導(dǎo)體開關(guān)元件(12)或每個(gè)主半導(dǎo)體開關(guān)元件(12)被接通時(shí)，電流在第一方向上(D1)上流動(dòng)。半導(dǎo)體開關(guān)電路(70；80；90)還包括輔助電流支路(76；104)，其與主電流支路(74；92)并聯(lián)連接。輔助電流支路(76；104)包括至少一個(gè)輔助半導(dǎo)體開關(guān)元件(72)，并且所述輔助半導(dǎo)體開關(guān)元件(72)或每個(gè)輔助半導(dǎo)體開關(guān)元件(72)具有與其可操作地連接的控制單元(30)。所述控制單元(30)或每個(gè)控制單元(30)被配置為當(dāng)所述或每個(gè)主半導(dǎo)體開關(guān)元件(12)被接通時(shí)，在輔助電流支路(76；104)中接通所述輔助半導(dǎo)體開關(guān)元件(72)或每個(gè)輔助半導(dǎo)體開關(guān)元件(72)，以經(jīng)由輔助電流支路(76；104)選擇性地建立替代電流路徑(32；108)，因此通過主電流支路(74；92)在第一方向(D1)上流動(dòng)的電流被轉(zhuǎn)向?yàn)橥ㄟ^替代電流路徑(32；108)流動(dòng)，以減少緊接著所述主半導(dǎo)體開關(guān)元件(12)或每個(gè)所述主半導(dǎo)體開關(guān)元件(12)被接通之后流經(jīng)所述或每個(gè)主半導(dǎo)體開關(guān)元件(12)的電流的變化率。
【IPC分類】H02M3/18, H02M1/06, H03K17/0814
【公開號】CN105474546
【申請?zhí)枴緾N201480045398
【發(fā)明人】C·C·戴維森
【申請人】通用電氣技術(shù)有限公司
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2014年6月10日
【公告號】CN105474545A, EP3008822A1, EP3008823A1, US20160118907, US20160156344, WO2014198730A1, WO2014198734A1