BR102014016684A2 - circuitos e circuito de conversão de potência - Google Patents

Abstract

circuitos e circuito de conversão de potência.trata-se de um circuito que inclui um módulo de comutação, um módulo de controle, e um módulo de acionamento. o módulo de acionamento é eletricamente acopíado entre o módulo de controle e o módulo de comutação para gerar um sinal de acionamento. o módulo de acionamento inclui uma unidade de acionamento normal e uma unidade de proteção contra falhas. a unidade de acionamento normal serve para ligar e desligar o módulo de comutação de acordo com um primeiro sinal de comando do módulo de controle. a unidade de proteção contra falhas serve para reduzir o sinal de acionamento a partir de um valor de acionamento a um valor de proteção de acordo com um segundo sinal de comando do módulo de controle durante um período de proteção contra falhas após o módulo de controle receber um sinal de falha.

Description

“CIRCUITOS E CIRCUITO DE CONVERSÃO DE POTÊNCIA” Antecedentes [001] Esta invenção refere-se a um circuito, especialmente a um circuito para desligar de forma segura um comutador eletrônico quando ocorre uma falha. [002] Um conversor é amplamente usado em um circuito de conversão de potência para converter a potência elétrica a partir da fonte de energia para a potência elétrica na carga. Por exemplo, um inversor pode converter uma potência DC em uma potência AC para fornecer uma carga AC. Um retificador pode converter uma potência AC em uma potência DC para fornecer a uma carga DC. Um conversor DC/DC pode converter uma potência DC em outra potência DC. Geralmente, os conversores incluem múltiplos módulos de comutação. O processo de conversão de potência pode ser realizado ao ligar e desligar os módulos de comutação por um sistema de controle adequado.Para alguns sistemas de conversão de potência com uma exigência de alta tensão como bomba de alta tensão, compressor de alta tensão, etc., uma corrente com uma alta tensão irá fluir através de cada derivação de comutação. Tipicamente, os módulos de comutação em cada derivação de comutação incluem tiristores como Transistor Bipolar de Porta Isolada (IGBT). Sob algumas circunstâncias, se apenas um comutador for usado em cada derivação de comutação, o IGBT não é capaz de tolerar a alta tensão. Para evitar danos ao comutador, pelo menos dois IGBTs são acoplados em série na derivação de comutação para compartilharem a alta tensão e um controle síncrono é implementado.Quando ocorrer uma falha (por exemplo, uma falha de curto-circuito), é necessário que o(s) IGBT(s) seja(m) desligado(s) e uma sobretensão causada por uma rápida mudança da corrente pode danificar o(s) IGBT(s). Após a ocorrência da falha de curto-circuito, haverá um sério problema de desequilíbrio de tensão quando desliga-se pelo menos dois IGBTs e ainda danos de pelo menos um dos IGBTs que tolera uma tensão de desligamento maior. Considerando-se as características de IGBT e a precisão do sistema de controle, um método de proteção contra curto-circuito convencional geralmente custa muito dinheiro ou utiliza um circuito complexo correspondente. [005] Portanto, um novo circuito de baixo custo e simples é necessário para resolver os problemas acima.

Breve Descrição [006] De acordo com uma realização da invenção, proporciona-se um circuito. O circuito inclui um módulo de comutação, um módulo de controle, e um módulo de acionamento. O módulo de acionamento é eletricamente acoplado entre o módulo de controle e o módulo de comutação para gerar um sinal de acionamento. O módulo de acionamento inclui uma unidade de acionamento normal e uma unidade de proteção contra falhas. A unidade de acionamento normal serve para ligar e desligar o módulo de comutação de acordo com um primeiro sinal de comando do módulo de controle. A unidade de proteção contra falhas serve para reduzir o sinal de acionamento a partir de um valor de acionamento para um valor de proteção de acordo com um segundo sinal de comando do módulo de controle durante um período de proteção contra falhas após o módulo de controle receber um sinal de falha. [007] De acordo com outra realização da invenção, proporciona-se um circuito de conversão de potência. O circuito de conversão de potência inclui um módulo de controle e um conversor. O conversor serve para converter uma primeira potência em uma segunda potência. O conversor inclui um módulo de comutação e um módulo de acionamento. O módulo de acionamento é eletricamente acoplado entre o módulo de controle e o módulo de comutação para gerar um sinal de acionamento. O módulo de acionamento inclui uma unidade de acionamento normal e uma unidade de proteção contra falhas. A unidade de acionamento normal serve para ligar e desligar o módulo de comutação de acordo com um primeiro sinal de comando do módulo de controle. A unidade de proteção contra falhas serve para reduzir o sinal de acionamento a partir de um valor de acionamento a um valor de proteção de acordo com um segundo sinal de comando do módulo de controle durante um período de proteção contra falhas após o módulo de controle receber um sinal de falha. [008] De acordo com outra realização da invenção, proporciona-se um circuito. O circuito inclui um módulo de controle, um módulo de comutação e um módulo de acionamento. O módulo de acionamento é eletricamente acoplado entre o módulo de controle e o módulo de comutação para gerar um sinal de acionamento. O módulo de acionamento inclui ligar e desligar o módulo de comutação de acordo com um primeiro sinal de comando do módulo de controle. Durante um período de proteção contra falhas, o módulo de acionamento serve para reduzir o sinal de acionamento a partir de um valor de acionamento a um valor de proteção de acordo com um segundo sinal de comando do módulo de controle após o módulo de controle receber um sinal de falha. Após o período de proteção contra falhas, o módulo de acionamento serve para fornecer o sinal de acionamento que possui um valor de quebra ao módulo de comutação para desligar o módulo de comutação.

Desenhos [009] Essas e outras características, aspectos, e vantagens da presente invenção serão mais bem entendidas quando a seguinte descrição detalhada for lida com referência aos desenhos em anexo em que caracteres similares representam partes similares ao longo dos desenhos, nos quais: [010] A Figura 1 é um diagrama esquemático de um circuito de conversão de potência de acordo com uma realização exemplificativa; [011] A Figura 2 é um diagrama esquemático de circuito de uma unidade de acionamento normal e um módulo de comutação do circuito de conversão de potência da Figura 1 de acordo com uma realização exemplificativa; [012] A Figura 3 é um diagrama esquemático de circuito de um módulo de acionamento do circuito de conversão de potência da Figura 1 de acordo com uma realização exemplificativa; [013] A Figura 4 é uma vista de forma de onda de um sinal de controle e um sinal de acionamento do módulo de acionamento da Figura 3 de acordo com uma realização exemplificativa; [014] A Figura 5 é um diagrama esquemático de circuito do módulo de acionamento da Figura 1 de acordo com outra realização exemplificativa; [015] A Figura 6 é uma vista de forma de onda de um sinal de controle e um sinal de acionamento do módulo de acionamento da Figura 5 de acordo com uma realização exemplificativa; [016] A Figura 7 é um diagrama esquemático de circuito do módulo de acionamento da Figura 1 de acordo com outra realização exemplificativa; [017] A Figura 8 é uma vista de forma de onda do sinal de controle e do sinal de acionamento do módulo de acionamento da Figura 7 de acordo com uma realização exemplificativa; [018] A Figura 9 é um diagrama esquemático de circuito do módulo de acionamento da Figura 1 de acordo com outra realização exemplificativa; [019] A Figura 10 é uma vista de forma de onda do sinal de controle e do sinal de acionamento do módulo de acionamento da Figura 9 de acordo com uma realização exemplificativa; [020] A Figura 11 é um diagrama esquemático de circuito de seis módulos de comutação acoplados em série em uma derivação de comutação de acordo com uma realização exemplificativa; [021] A Figura 12 é uma vista de forma de onda de uma tensão de comutação e uma corrente de comutação quando seis comutadores eletrônicos da Figura 11 forem sincronamente desligados sem habilitar uma unidade de proteção contra falhas durante uma falha de curto-circuito de acordo com uma realização exemplificativa; [022] A Figura 13 é uma vista de forma de onda da tensão de comutação e da corrente de comutação quando os seis comutadores eletrônicos da Figura 11 forem sincronamente desligados com habilitação de uma unidade de proteção contra falhas durante uma falha de curto-circuito de acordo com uma realização exemplificativa; [023] A Figura 14 é um diagrama esquemático de circuito de um módulo de equilíbrio de tensão aplicado no circuito de conversão de potência da Figura 1 de acordo com uma realização exemplificativa; e [024] A Figura 15 é uma vista de forma de onda da tensão de comutação e da corrente de comutação dos seis comutadores eletrônicos quando o módulo de equilíbrio de tensão for aplicado para desligar sincronamente os seis comutadores eletrônicos da Figura 11 de acordo com uma realização exemplificativa.

Descrição Detalhada [025] Exceto onde definido em contrário, os termos técnicos e científicos usados aqui possuem o mesmo significado que é comumente entendido por um elemento versado na técnica ao qual essa invenção pertence. Os termos “primeiro”, “segundo”, e similares, como usado aqui não denotam qualquer ordem, quantidade, ou importância, porém em vez disso são configurados para distinguir um elemento de outro. Também, os termos “um” e “uma” não denotam uma limitação de quantidade, porém em vez disso denotam a presença de pelo menos um dos itens mencionados, exceto onde observado em contrário, e são meramente usados para conveniência de descrição, e não são limitados a nenhuma posição ou orientação espacial. [026] Com referência à Figura 1, mostra-se um diagrama esquemático de um circuito de conversão de potência 10 de acordo com uma realização exemplificativa. Como um exemplo, o circuito de conversão de potência 10 inclui uma fonte de energia 11, um conversor 13, uma carga 15 e um módulo de controle 17. O módulo de controle 17 é configurado para emitir um comando de controle 18 para controlar o conversor 13 de modo a converter uma primeira potência gerada pela fonte de energia 11 em uma segunda potência para fornecer à carga 15. O circuito de conversão de potência 10 inclui ainda alguns elementos não mostrados na Figura 1, por exemplo, uma unidade de detecção de falhas. Apenas uma vista esquemática simplificada do circuito de conversão de potência 10 é mostrada aqui para propósitos ilustrativos. [027] Em algumas realizações, um dispositivo de potência AC capaz de fornecer uma potência AC, como uma rede elétrica AC e um dispositivo de geração de energia (por exemplo, um gerador de eólica) pode ser usado como a fonte de energia 11. Em algumas realizações, um dispositivo de potência DC capaz de ser operado em uma potência DC como um motor DC, uma bateria, e um ultracapacitor, pode ser usado como a carga 15. O circuito de conversão de potência 10 pode atuar como um retificador para retificar uma potência AC de entrada fornecida pela fonte de energia 11 e fornecer uma potência DC de saída à carga DC 15. [028] Em algumas realizações, um dispositivo de potência DC capaz de fornecer uma potência DC como um painel solar, uma bateria, e um ultracapacitor pode ser usado como a fonte de energia 11. Em algumas realizações, um dispositivo de potência AC capaz de ser operado em uma potência AC como um motor AC e uma rede elétrica AC pode ser usado como a carga 15. O circuito de conversão de potência 10 pode atuar como um inversor para converter uma potência DC de entrada fornecida pela fonte de energia 11 em uma potência AC de saída para acionar a carga AC 15. [029] Em algumas realizações, um dispositivo de potência DC capaz de fornecer uma potência DC como um painel solar, uma batería, e um ultracapacitor pode ser usado como a fonte de energia 11. Em algumas realizações, um dispositivo de potência DC capaz de ser operado em uma potência DC como um motor DC pode ser usado como a carga 15. O circuito de conversão de potência 10 pode atuar como um conversor DC/DC para converter uma potência DC de entrada fornecida pela fonte de energia 11 em uma potência DC de saída para fornecer à carga DC 15. [030] Em algumas realizações, um dispositivo de potência AC capaz de fornecer uma potência AC como uma rede elétrica AC e um dispositivo de geração de energia (por exemplo, gerador de turbina eólica) pode ser usado como a fonte de energia 11, Em algumas realizações, um dispositivo de potência AC capaz de ser operado em uma potência AC pode ser usado como a carga 15. O circuito de conversão de potência 10 pode atuar como um conversor AC/AC para converter uma potência AC de entrada fornecida pela fonte de energia 11 em uma potência AC de saída para fornecer à carga AC 15. [031] Em algumas realizações, o módulo de controle 17 pode incluir quaisquer circuitos ou dispositivos programáveis adequados como um processador de sinal digital (DSP), uma matriz de portas programáveis em campo (FPGA), um controlador lógico programável (PLC), e um circuito integrado específico (ASIC). Em algumas realizações, o módulo de controle 17 pode ser implementado sob a forma de hardware, software, ou uma combinação de hardware e software. [032] O conversor 13 inclui pelo menos um módulo de comutação 25 e um módulo de acionamento 27 eletricamente acoplado ao módulo de comutação 25. Em outras realizações, o módulo de comutação 25 e o módulo de acionamento 27 podem ser usados em quaisquer outros circuitos que precisam controlar o módulo de comutação, por exemplo, um circuito de lastro de uma lâmpada fluorescente. [033] Quando o circuito de conversão de potência 10 for operado em um estado de falha (por exemplo, falha de curto-circuito), o módulo de comutação 25 deve ser desligado para evitar ser destruído por alta corrente. Para impedir que o módulo de comutação 25 seja danificado por uma alta tensão de desligamento causada por uma mudança rápida de corrente (di/dt), o módulo de acionamento 27 pode ser configurado para fornecer um sinal de acionamento 24 ao módulo de comutação 25 para desligar o módulo de comutação 25 de maneira segura. [034] Quando o circuito de conversão de potência 10 for operado em um estado normal, o módulo de controle 17 é configurado para fornecer um primeiro sinal de comando ao módulo de acionamento 27, e o módulo de acionamento 27 é configurado para emitir o sinal de acionamento 24 para operar o módulo de comutação 25 em um estado normal. Com base no primeiro sinal de comando, o módulo de comutação 25 pode ser ligado e desligado normalmente. [035] Quando o circuito de conversão de potência 10 for operado no estado de falha (por exemplo, falha de curto-circuito), uma corrente de curto-circuito flui através do módulo de comutação 25. O módulo de controle 17 é configurado para fornecer um segundo sinal de comando ao módulo de acionamento 27. Após o módulo de controle 17 receber um sinal de falha 16, o módulo de acionamento 27 é usado para reduzir o sinal de acionamento 24 a partir de um valor de acionamento a um valor de proteção predeterminado durante um período de proteção contra falhas predeterminado. Então, a corrente que flui através do módulo de comutação 25 será reduzida a um valor de corrente seguro com uma redução do sinal de acionamento 24. Aqui, o valor da corrente segura é menor que o valor de corrente de curto-circuito. [036] Após o período de proteção contra falhas, o módulo de acionamento 27 serve para fornecer um sinal de acionamento 24 que possui um valor de quebra ao módulo de comutação 25 de modo que o módulo de comutação 25 possa ser desligado sob o valor de corrente seguro. A taxa de mudança de corrente (di/dt) de uma redução do valor de corrente seguro para zero é menor que a taxa de mudança de corrente de uma redução do valor de corrente de curto-circuito para zero quando desliga-se o módulo de comutação 25. Assim, o módulo de comutação 25 pode tolerar uma tensão de desligamento menor correspondente e o módulo de comutação 25 pode ser desligado com segurança. [037] Mais especificamente, o módulo de acionamento 27 inclui uma unidade de acionamento normal 271 e uma unidade de proteção contra falhas 272 como mostrado na Figura 1. A unidade de acionamento normal 271 é configurada para fornecer o sinal de acionamento 24 com um valor de acionamento de acordo com o primeiro sinal de comando para ligar o módulo de comutação 25, e fornecer o sinal de acionamento 24 que possui o valor de quebra para desligar o módulo de comutação 25. A unidade de proteção contra falhas 272 é configurada para reduzir o valor do sinal de acionamento 24 do valor de acionamento ao valor de proteção de acordo com o segundo sinal de comando. [038] Com referência à Figura 2, um diagrama esquemático de circuito de uma unidade de acionamento normal 271 e um módulo de comutação 25 do circuito de conversão de potência 10 da Figura 1 de acordo com uma realização exemplificativa é mostrado. Nessa realização, o módulo de comutação 25 inclui um comutador eletrônico Q1 (por exemplo, Transistor Bipolar de Porta Isolada, IGBT). Em outra realização, o comutador eletrônico Q1 pode incluir quaisquer outros tipos de comutador como transistor gigante (GTR). O tipo do comutador eletrônico Q1 pode ser ajustado de acordo com as exigências e não limitado às realizações aqui. [039] Nessa realização, a unidade de acionamento normal 271 inclui uma derivação de ligamento para ligar o comutador eletrônico Q1 e uma derivação de desligamento para desligar o comutador eletrônico Q1. Nessa realização, a derivação de ligamento inclui um comutador eletrônico Son e uma resistência de ativação Rgon, e a derivação de desligamento inclui um comutador eletrônico S0ff e uma resistência de desativação Rg0ff. Um sinal de acionamento correspondente 24 é emitido ao ligar e desligar os comutadores eletrônicos Son e S0ff com base no primeiro sinal de comando 181 fornecido pelo módulo de controle 17. Em outra realização, a unidade de acionamento normal 271 pode ser ajustada de acordo com as exigências e não limitada às realizações aqui. [040] Tipicamente, um controle complementar dos comutadores eletrônicos Son e S0ff é implementado. Quando o primeiro sinal de comando 181 com um valor de ligamento for fornecido, o comutador eletrônico Son é ligado e o comutador eletrônico S0ff é desligado. A unidade de acionamento normal 271 emite o sinal de acionamento 24 que possui um valor de acionamento para o comutador eletrônico Q1 para ligar o comutador eletrônico Q1. Quando o primeiro sinal de comando 181 que possui um valor de desligamento for fornecido, o comutador eletrônico Son é desligado e o comutador eletrônico S0ff é ligado. A unidade de acionamento normal 271 emite o sinal de acionamento 24 que possui um valor de quebra para o comutador eletrônico Q1 para desligar o comutador eletrônico Q1. [041] Nessa realização, a derivação de desligamento inclui um componente de negação 277 eletricamente acoplado a um terminal de acionamento do comutador eletrônico S0ff. Quando o primeiro sinal de comando 181 que possui um valor de ligamento for fornecido, o comutador eletrônico S0ff recebe um sinal de comando que possui um valor de desligamento. Quando o primeiro sinal de comando 181 com um valor de desligamento for fornecido, o comutador eletrônico S0ff recebe um sinal de comando que possui um valor de ligamento. [042] Tipicamente, quando o comutador eletrônico Q1 for um comutador acionado por tensão como IGBT, o sinal de acionamento 24 é um sinal de tensão. Quando o primeiro sinal de comando 181 que possui um valor de ligamento for fornecido, o comutador eletrônico Son é ligado e o sinal de acionamento 24 está em um valor de tensão de acionamento VCC (por exemplo, 15V). Quando o primeiro sinal de comando 181 que possui um valor de desligamento for fornecido, o comutador eletrônico S0ff é ligado e o sinal de acionamento 24 está em um valor de tensão de bloco -VCC (por exemplo, -15V). Em outras realizações, o tipo do sinal de acionamento 24 pode ser ajustado de acordo com as exigências do comutador eletrônico Q1 e não limitado às realizações aqui. [043] Com referência à Figura 3, mostra-se um diagrama esquemático de circuito de um módulo de acionamento 27 do circuito de conversão de potência 10 da Figura 1 de acordo com uma realização exemplificativa. Nessa realização, a unidade de acionamento normal 271 está sob a forma do circuito como mostrado na Figura 2. Em outras realizações, a unidade de acionamento normal 271 está sob a forma de outros circuitos com estruturas de circuito diferentes. [044] Nessa realização, a unidade de proteção contra falhas 272 inclui um elemento de estabilização de tensão 281 eletricamente acoplado a uma porta 23 (terminal de acionamento) do módulo de comutação 25 para fixar uma tensão do sinal de acionamento 24 a partir de um valor de acionamento a um valor de proteção. Em algumas realizações, o elemento de estabilização de tensão 281 inclui um primeiro diodo zener W1. Nessa realização, o diodo zener W1 pode fixar a tensão do sinal de acionamento 24 a partir do valor de acionamento ao valor de proteção diretamente. O valor de proteção é a queda de tensão do primeiro diodo zener W1. [045] A unidade de proteção contra falhas 272 inclui adicionalmente um primeiro comutador S1 acoplado ao elemento de estabilização de tensão 281 para acionar o elemento de estabilização de tensão 281 para operar em um estado de estabilização de tensão de acordo com o segundo sinal de comando 183 fornecido pelo módulo de controle 17. [046] Nessa realização, a unidade de proteção contra falhas 272 inclui ainda um diodo D eletricamente acoplado entre o elemento de estabilização de tensão 281 e o primeiro comutador S1. Um ânodo e um cátodo do diodo D são acoplados ao elemento de estabilização de tensão 281 e ao primeiro comutador S1 respectivamente para fornecer uma trajetória de corrente unidirecional. [047] Nessa realização, a unidade de proteção contra falhas 272 inclui ainda uma resistência R eletricamente acoplada entre o elemento de estabilização de tensão 281 e o primeiro comutador S1 para limitar a corrente de modo a evitar que uma sobrecorrente flua através da unidade de proteção contra falhas 272. [048] Com referência à Figura 4, mostra-se uma vista de forma de onda de um sinal de controle e um sinal de acionamento do módulo de acionamento 27 da Figura 3 de acordo com uma realização exemplificativa. Quando o circuito de conversão de potência 10 for operado no estado de falha (por exemplo, falha de curto-circuito), o módulo de controle 17 é configurado para fornecer o primeiro sinal de comando 181 e o segundo sinal de comando 183 de acordo com o sinal de falha 16. O módulo de acionamento 27 emite o sinal de acionamento 24 de acordo com o primeiro sinal de comando 181 e o segundo sinal de comando 183 para desligar o módulo de comutação 25 com segurança. [049] Em que tO se refere a um ponto de tempo quando ocorre a falha de curto-circuito. t*1 se refere a um ponto de tempo quando o sinal de falha for acionado. t1 se refere a um ponto de tempo quando uma proteção contra falhas for habilitada. t2 se refere a um ponto de tempo quando o módulo de comutação 25 for desligado com segurança. Durante o período de tO a t2, uma corrente de curto-circuito é deixada fluir através do módulo de comutação 25. O período t2-t0 (por exemplo, 10tis) pode ser ajustado de acordo com os parâmetros do módulo de comutação 25. Durante o período de tO a t1, o módulo de controle 17 é configurado para confirmar a ocorrência da falha de curto-circuito. O período t1-t0 (por exemplo, 4 iis) pode ser ajustado por programação no módulo de controle. Durante o período de proteção contra falhas de t1 a t2, a corrente de curto-circuito que fluiu através do módulo de comutação 25 pode ser reduzida a um valor de corrente seguro e atinge um estado estável. O período de proteção contra falhas t2-t1 (por exemplo, 6 με) pode ser ajustado por programação no módulo de controle. [050] Durante o período de tO a t2, o módulo de controle 17 é configurado para fornecer o primeiro sinal de comando 181 que possui um valor de ligamento 403 para operar o módulo de comutação 25 no estado ligado. [051] No ponto de tempo t*1, o sinal de falha 16 (por exemplo, um sinal de tensão 401 com uma borda ascendente) pode ser gerado por uma unidade de detecção de corrente (não mostrada). Durante o período de tO a t1, o módulo de controle 17 é configurado para receber o sinal de falha 16 e confirmar a ocorrência de falha de curto-circuito do circuito de conversão de potência 10. Por exemplo, uma função de prevenção de disparo falso é programada no módulo de controle 17 para confirmar a falha de curto-circuito. Isto é, a função de prevenção de disparo falso é configurada para determinar se o curto-circuito realmente ocorre no circuito de conversão de potência 10 durante o período de t*1 a t1. Nesse momento, o módulo de comutação 25 ainda é operado no estado ligado de acordo com o primeiro sinal de comando 181 que possui o valor de ligamento e o sinal de acionamento 24 está em um valor de acionamento 407. Apenas quando a falha de curto-circuito for confirmada, o controle de proteção contra falhas será implementado. A função de prevenção disparo falso pode ser realizada por um programa de detecção adequado ou um circuito de detecção e será omitida aqui. [052] Quando a falha de curto-circuito for confirmada, o módulo de controle 17 é configurado para fornecer o segundo sinal de comando 183 que possui um valor de desligamento 405 ao primeiro comutador S1 para ligar o primeiro comutador S1. Então, o primeiro diodo zener W1 é acionado pelo ligamento do primeiro comutador S1 para operar em um estado de fixação. O sinal de acionamento 24 é fixado no valor de proteção 409. Nessa realização, o valor de proteção 409 (por exemplo, 9V) é uma queda de tensão do primeiro diodo zener W1. [053] Portanto, durante o período de proteção contra falhas, a unidade de proteção contra falhas 272 reduz o sinal de acionamento 24 do valor de acionamento 407 ao valor de proteção 409 de acordo com o segundo sinal de comando 183 fornecido pelo módulo de controle 17. Correspondentemente, a corrente de curto-circuito que flui através do módulo de comutação 25 é reduzida com a redução do sinal de acionamento 24. Após a corrente de curto-circuito ser reduzida a um valor seguro e ser mantida no valor seguro até o ponto de tempo t2, o módulo de controle 17 é configurado para fornecer o primeiro sinal de comando 181 com um valor de desligamento 411 para desligar o módulo de comutação 25 e o sinal de acionamento 24 está em um valor de quebra 415. [054] Com referência à Figura 5, mostra-se um diagrama esquemático de circuito do módulo de acionamento 27 da Figura 1 de acordo com outra realização exemplificativa. Similarmente, o módulo de acionamento 27 inclui a unidade de acionamento normal 271 e a unidade de proteção contra falhas 272 como mostrado na Figura 3. Assim, a descrição detalhada da unidade de acionamento normal 271 e da unidade de proteção contra falhas 272 é omitida aqui. [055] Comparado com a Figura 3, na realização da Figura 5, o módulo de controle 17 é configurado para fornecer um sinal de comando 185 ao módulo de acionamento 27 e o sinal de comando 185 inclui um sinal de componente de baixa frequência e um sinal de componente de alta frequência. O sinal de componente de baixa frequência é usado como o primeiro sinal de comando 181 e o sinal de componente de alta frequência é usado como o segundo sinal de comando 183. O módulo de acionamento 27 inclui ainda um filtro passa-baixo 290 e um filtro passa-alto 292. O filtro passa-baixo 290 é eletricamente acoplado à unidade de acionamento normal 271 e o filtro passa-alto 292 é eletricamente acoplado à unidade de proteção contra falhas 272. [056] O filtro passa-baixo 290 é configurado para receber o sinal de comando 185 e emitir o sinal de comando de baixa frequência (o primeiro sinal de sinalização de comando 181) para fornecer à unidade de acionamento normal 270. O filtro passa-alto 292 é configurado para receber o sinal de comando 185 e emitir o sinal de comando de alta frequência (o segundo sinal de sinalização de comando 182) para a unidade de proteção contra falhas 272. [057] Com referência à Figura 6, mostra-se uma vista de forma de onda de um sinal de controle e um sinal de acionamento do módulo de acionamento 27 da Figura 5 de acordo com uma realização exemplificativa. Como mostrado na Figura 6, o módulo de controle 17 é configurado para emitir o sinal de comando 185 para o módulo de acionamento 27 com base no sinal de falha 16. [058] Em que tO se refere a um ponto de tempo quando ocorre a falha de curto-circuito. t*1 se refere a um ponto de tempo quando o sinal de falha for disparado. t1 se refere a um ponto de tempo quando uma proteção contra falhas for habilitada. t2 se refere a um ponto de tempo quando o módulo de comutação 25 for desligado com segurança. Durante o período de tO a t2, uma corrente de curto-circuito é deixada fluir através do módulo de comutação 25. O período t2-t0 (por exemplo, 10 lie) pode ser ajustado de acordo com os parâmetros do módulo de comutação 25. Durante o período de tO a t1, o módulo de controle 17 é configurado para confirmar a ocorrência da falha de curto-circuito. O período t1-t0 (por exemplo, 4 ps) pode ser ajustado por programação no módulo de controle. Durante o período de proteção contra falhas t1 a t2, a corrente de curto-circuito que fluiu através do módulo de comutação 25 pode ser reduzida a um valor de corrente seguro e atinge um estado estável. O período de proteção contra falhas t2-t1(por exemplo, 6 ps) pode ser ajustado por programação no módulo de controle. [059] Durante o período de tO a t2, o sinal de comando 185 inclui um sinal de comando de acionamento de baixa frequência 603. Durante o período de t1 a t2, o sinal de comando 185 inclui um sinal de comando de proteção de alta frequência 605. [060] Após o sinal de comando 185 ser fornecido ao filtro passa-baixo 290 e ao filtro passa-alto 292 como mostrado na Figura 5, o sinal de comando de baixa frequência 181 (o primeiro sinal de comando) e o sinal de comando de alta frequência 183 (o segundo sinal de comando) são obtidos respectivamente. O módulo de acionamento 27 é configurado para emitir o sinal de acionamento 24 com base no sinal de comando de baixa frequência 181 e no sinal de comando de alta frequência 183 para desligar o módulo de comutação 25 com segurança. Durante o período de tO a t2, o módulo de controle 17 é configurado para fornecer o sinal de comando de baixa frequência 181 que possui um valor de ligamento 604 para operar o módulo de comutação 25 no estado ligado. [061] No ponto de tempo t*1, o sinal de falha 16 (por exemplo, um sinal de tensão 601 com uma borda ascendente) pode ser gerada por uma unidade de detecção de corrente (não mostrada). Durante o período de tO a t1, o módulo de controle 17 é configurado para receber o sinal de falha 16 e confirmar a ocorrência de falha de curto-circuito do circuito de conversão de potência 10. Por exemplo, uma função de prevenção de disparo falso é programada no módulo de controle 17 para confirmar a falha de curto-circuito. Isto é, a função de prevenção de disparo falso é configurada para determinar se o curto-circuito realmente ocorre no circuito de conversão de potência 10 durante o período de t*1 a t1. Ao mesmo tempo, o módulo de comutação 25 ainda é operado no estado ligado de acordo com o primeiro sinal de comando 181 que possui o valor de ligamento 604 e o sinal de acionamento 24 está em um valor de acionamento 607. Apenas quando a falha de curto-circuito for confirmada, o controle de proteção contra falhas será implementado. A função de prevenção de disparo falso pode ser realizada por um programa de detecção adequado ou um circuito de detecção. [062] Quando a falha de curto-circuito for confirmada, um sinal de comando de alta frequência 183 que possui um valor de comutação de alta frequência 606 é fornecido ao primeiro comutador S1 para ligar o primeiro comutador S1. Então, o primeiro diodo zener W1 é acionado pelo ligamento do primeiro comutador S1 para operar no estado de fixação. O sinal de acionamento 24 é fixado no valor de proteção 609. Nessa realização, o valor de proteção 609 é a queda de tensão do primeiro diodo zener W1. [063] Portanto, durante o período de proteção contra falhas, a unidade de proteção contra falhas 272 é configurada para reduzir o sinal de acionamento 24 do valor de acionamento 607 ao valor de proteção 609 de acordo com o sinal de comando de alta frequência 183 fornecido pelo módulo de controle 17. Correspondentemente, a corrente de curto-circuito que flui através do módulo de comutação 25 é reduzida com a redução do sinal de acionamento 24. Após a corrente de curto-circuito ser reduzida a um valor seguro e ser mantida no valor seguro até o ponto de tempo t2, o módulo de controle 17 é configurado para fornecer o sinal de comando de baixa frequência 181 que possui o valor de desligamento 611 para desligar o módulo de comutação 25 e o sinal de acionamento 24 está em um valor de quebra 615. [064] Com referência à Figura 7, mostra-se um diagrama esquemático de circuito do módulo de acionamento 27 da Figura 1 de acordo com outra realização exemplificativa. Comparado com a Figura 3, na realização da Figura 7, o elemento de estabilização de tensão 281 inclui ainda múltiplos segundos diodos zener eletricamente acoplados ao primeiro diodo zener W1. Cada um dos segundos comutadores é acoplado a dois terminais de cada um dos segundos diodos zener em paralelo. Os múltiplos segundos comutadores são configurados para receber múltiplos terceiros sinais de comando fornecidos pelo módulo de controle 17 para ligar e desligar os segundos comutadores. [065] Como um exemplo, como mostrado na Figura 7, o elemento de estabilização de tensão 281 inclui dois segundos diodos zener W2a^ W2b. Um segundo comutador SW2a é acoplado ao segundo diodo zener W2a em paralelo e um segundo comutador SW2b é acoplado ao segundo diodo zener W2b em paralelo. O segundo comutador Sw2a é ligado e desligado de acordo com um terceiro sinal de comando 184 fornecido pelo módulo de controle 17. O segundo comutador Sw2b é ligado e desligado de acordo com um terceiro sinal de comando 188 fornecido pelo módulo de controle 17. [066] Quando ocorrer a falha de curto-circuito, após a unidade de proteção contra falhas 272 receber o segundo sinal de comando 183 que possui um valor de ligamento, o elemento de estabilização de tensão 281 é acionado para operar em um estado de estabilização de tensão. Quando os dois segundos comutadores Sw2a^ Sw2b forem ligados sucessivamente, os segundos diodos zener correspondentes W2a e W2b sofrem curto-circuito. De acordo com a função de fixação de um número flexível do diodo zener, a tensão do sinal de acionamento 24 pode ser reduzida do valor de acionamento ao valor de proteção passo a passo. [067] Com referência à Figura 8, mostra-se uma vista de forma de onda do sinal de controle e do sinal de acionamento do módulo de acionamento 27 da Figura 7 de acordo com uma realização exemplificai iva. Quando ocorrer a falha de curto-circuito, o módulo de controle 17 é configurado para fornecer um primeiro sinal de comando 181, um segundo sinal de comando 183, e dois terços de sinais de comando 184 e 188 de acordo com o sinal de falha 16. O módulo de acionamento 27 é configurado para gerar o sinal de acionamento 24 para desligar o módulo de comutação 25 com segurança com base no primeiro sinal de comando 181, o segundo sinal de comando 183, e os dois terços de sinal de comandos 184 e 188. [068] Em que tO se refere a um ponto de tempo quando ocorrer a falha de curto-circuito. t*1 se refere a um ponto de tempo quando o sinal de falha for acionado. t1 se refere a um ponto de tempo quando uma proteção contra falhas for habilitada. t2 se refere a um ponto de tempo quando o módulo de comutação 25 for desligado com segurança. Durante o período de tO a t2, uma corrente de curto-circuito é deixada fluir através do módulo de comutação 25. O período t2-t0 (por exemplo, 10 με) pode ser ajustado de acordo com os parâmetros do módulo de comutação 25. Durante o período de tO a t1, o módulo de controle 17 é configurado para confirmar a ocorrência da falha de curto-circuito. O período t1-t0 (por exemplo, 4 lis) pode ser ajustado por programação no módulo de controle. Durante o período de proteção contra falhas t1 a t2, a corrente de curto-circuito que fluiu através do módulo de comutação 25 pode ser reduzida a um valor de corrente seguro e atinge um estado estável. O período de proteção contra falhas t2-t1 (por exemplo, 6 με) pode ser ajustado por programação no módulo de controle. [069] Durante o período de tO a t2, o módulo de controle 17 é configurado para fornecer o primeiro sinal de comando 181 que possui um valor de ligamento 803 para operar o módulo de comutação no estado ligado. [070] No ponto de tempo t*1, o sinal de falha 16 (por exemplo, um sinal de tensão 801 com uma borda ascendente) pode ser gerado por uma unidade de detecção de corrente (não mostrada). Durante o período tO a t1, o módulo de controle 17 é configurado para receber o sinal de falha 16 e confirmar a ocorrência de falha de curto-circuito do circuito de conversão de potência 10. Por exemplo, uma função de prevenção de disparo falso é programada no módulo de controle 17 para confirmar a falha de curto-circuito. Isto é, a função de prevenção de disparo falso é configurada para determinar se o curto-circuito realmente ocorre no circuito de conversão de potência 10 durante o período t*1 a t1. Durante esse tempo, o módulo de comutação 25 ainda está no estado ligado de acordo com o primeiro sinal de comando 181 que possui o valor de ligamento 803 e o sinal de acionamento 24 está em um valor de acionamento 807. Apenas quando a falha de curto-circuito for confirmada, o controle de proteção contra falhas será implementado. [071] Quando a falha de curto-circuito for confirmada, o módulo de controle 17 é configurado para fornecer o segundo sinal de comando 183 que possui um valor de ligamento 805 ao primeiro comutador S1 para ligar o primeiro comutador S1. Então, o primeiro diodo zener W1 e os segundos diodos zener W2a, W2b são acionados pelo ligamento do primeiro comutador S1 para operar no estado de fixação. O sinal de acionamento 24 é fixado a um valor de proteção 806. Nessa realização, o valor de proteção 806 é a soma de cada queda de tensão do primeiro diodo zener W2 e dos segundos diodos zener W2a, W2b. [072] Durante o período de ta a t2, o módulo de controle 17 é configurado para fornecer o terceiro sinal de comando 184 com um valor de ligamento 802 ao segundo comutador SW2a de tal modo que o segundo diodo zener W2a sofre curto-circuito. Durante o período de ta a tb, o sinal de acionamento 24 é fixado a um valor de proteção 808. Nessa realização, o valor de proteção 808 é a soma de cada queda de tensão do primeiro diodo zener W1 e do segundo diodo zener W2b. [073] Durante o período de tb a t2, o módulo de controle 17 é configurado para fornecer o terceiro sinal de comando 188 que possui um valor de ligamento 804 ao segundo comutador Sw2a de tal modo que o segundo diodo zener W2b sofre curto-circuito. Durante o período de tb a t2, o sinal de acionamento 24 é fixado a um valor de proteção 809. Nessa realização, o valor de proteção 809 é uma queda de tensão do primeiro diodo zener W1. [074] Portanto, durante o período de proteção contra falhas, a unidade de proteção contra falhas 272 é configurada para reduzir o sinal de acionamento 24 do valor de acionamento 807 aos valores de proteção 806, 807 e então ao valor de proteção 809 passo a passo. Correspondentemente, a corrente de curto-circuito que flui através do módulo de comutação 25 diminui gradualmente com a redução gradual do sinal de acionamento 24. Portanto, é vantajoso evitar um dano ao módulo de comutação 25 causado por uma sobretensão devido a uma rápida mudança da corrente de curto-circuito quando o sinal de acionamento 24 for reduzido do valor de acionamento 807 para o valor de proteção 809 diretamente. Após a corrente de curto-circuito ser reduzida a um valor seguro e ser mantida no valor seguro até o ponto de tempo t2, o módulo de controle 17 é configurado para fornecer o primeiro sinal de comando 181 que possui o valor de desligamento 811 para desligar o módulo de comutação 25 e o sinal de acionamento 24 está no valor de quebra 815. [075] Com referência à Figura 9, mostra-se um diagrama esquemático de circuito do módulo de acionamento 27 da Figura 1 de acordo com outra realização exemplificativa. Nessa realização, o circuito como mostrado na Figura 2 pode ser usado como a unidade de acionamento normal 271. Em outras realizações, outros circuitos de acionamento com estruturas diferentes podem ser usados como a unidade de acionamento normal 271. [076] Nessa realização, a unidade de proteção contra falhas 272 inclui um elemento de impedância variável 282 eletricamente acoplado a uma porta 23 (o terminal de acionamento) do módulo de comutação 25 e à unidade de acionamento normal 271 para reduzir uma tensão do sinal de acionamento 24 do valor de acionamento ao valor de proteção. Em algumas realizações, o elemento de impedância variável 282 inclui uma resistência R1 e um comutador controlável S2. O comutador controlável S2 é eletricamente acoplado a dois terminais da resistência R1 em paralelo. Em outra realização, a resistência R1 inclui múltiplas resistências acopladas em série. [077] Nessa realização, após ocorrer a falha, o comutador controlável S2 é desligado de acordo com o segundo sinal de comando 183. A resistência R1 possui uma função de divisão de tensão para reduzir a tensão do sinal de acionamento 24 a partir do valor de acionamento ao valor de proteção. [078] Em outra realização, o elemento de impedância variável 282 pode estar sob a forma de um comutador controlado pelo comando ou um chip de impedância variável controlado pelo comando. [079] Com referência à Figura 10, mostra-se uma vista de forma de onda do sinal de controle e do sinal de acionamento do módulo de acionamento 27 da Figura 9 de acordo com uma realização exemplificativa. Quando ocorrer a falha (por exemplo, falha de curto-circuito), o módulo de controle 17 é configurado para emitir o primeiro sinal de comando 181 e o segundo sinal de comando 183 com base no sinal de falha 16. O módulo de acionamento 27 é configurado para emitir o sinal de acionamento 24 com base no primeiro sinal de comando 181 e o segundo sinal de comando 183 para desligar o módulo de comutação 25 com segurança. [080] Em que tO se refere a um ponto de tempo quando ocorrer a falha de curto-circuito. t*1 se refere a um ponto de tempo quando o sinal de falha for acionado. t1 se refere a um ponto de tempo quando uma proteção contra falhas for habilitada. t2 se refere a um ponto de tempo quando o módulo de comutação 25 for desligado com segurança. Durante o período de tO a t2, a corrente de curto-circuito é deixada fluir através do módulo de comutação 25. O período t2-t0 (por exemplo, 10 lis) pode ser ajustado de acordo com os parâmetros do módulo de comutação 25. Durante o período de tO a t1, o módulo de controle 17 é configurado para confirmar a ocorrência da falha de curto-circuito. O período t1-t0 (por exemplo, 4 tis) pode ser ajustado por programação no módulo de controle. Durante o período de proteção contra falhas de t1 a t2, uma corrente de curto-circuito que fluiu através do módulo de comutação 25 pode ser reduzida a um a valor de corrente seguro e atingir um estado estável. O período de proteção contra falhas t2-t1 (por exemplo, 6 με) pode ser ajustado por programação no módulo de controle. [081] Durante o período tO a t2, o módulo de controle 17 é configurado para fornecer o primeiro sinal de comando 181 que possui um valor de ligamento 1003 para operar o módulo de comutação 25 no estado ligado. [082] No ponto de tempo t*1, o sinal de falha 16 (por exemplo, um sinal de tensão 1001 com uma borda ascendente) pode ser gerado por uma unidade de detecção de corrente (não mostrada). Durante o período de tO a t1, o módulo de controle 17 é configurado para receber o sinal de falha 16 e confirmar a ocorrência de falha de curto-circuito no circuito de conversão de potência 10. Por exemplo, uma função de prevenção de disparo falso é programada no módulo de controle 17 para confirmar a falha de curto-circuito. Isto é, a função de prevenção de disparo falso é configurada para determinar se a falha de curto-circuito realmente ocorreu no circuito de conversão de potência 10 durante o período de t*1 a t1. Nesse momento, o módulo de comutação 25 ainda é operado no estado ligado de acordo com o primeiro sinal de comando 181 com o valor de ligamento 1003. O comutador controlável S2 é operado no estado ligado de acordo com o segundo sinal de comando 183 que possui o valor de ligamento 1004. A resistência R1 sofre curto-circuito, a resistência do elemento de impedância variável 282 é zero, e o sinal de acionamento 24 está em um valor de acionamento 1007. Apenas quando a falha de curto-circuito for confirmada, o controle de proteção contra falhas será implementado. [083] Quando a falha de curto-circuito for confirmada, o módulo de controle 17 é configurado para fornecer o segundo sinal de comando 183 que possui um valor de desligamento 1005 ao comutador controlável S2 para desligar o comutador controlável S2. A resistência R1 possui a função de divisão de tensão com o desligamento do comutador controlável S2. Nessa realização, o sinal de acionamento 24 é reduzido ao valor de proteção 1009. [084] Portanto, durante o período de proteção contra falhas, a unidade de proteção contra falhas 272 é configurada para reduzir o sinal de acionamento 24 a partir do valor de acionamento 1007 ao valor de proteção 1009 de acordo com o segundo sinal de comando 183 fornecido pelo módulo de controle 17. Correspondentemente, uma corrente de curto-circuito que flui através do módulo de comutação 25 diminui com a redução do sinal de acionamento 24. Após a corrente de curto-circuito ser reduzida a um valor seguro e ser mantida no valor seguro até o ponto de tempo t2, o módulo de controle 17 é configurado para fornecer o primeiro sinal de comando 181 que possui o valor de desligamento 1011 para desligar o módulo de comutação 25 e o sinal de acionamento 24 está em um valor de quebra 1015. [085] Com referência à Figura 11, mostra-se um diagrama esquemático de circuito de seis módulos de comutação acoplados em série em uma derivação de comutação de acordo com uma realização exemplificativa. Quando uma alta tensão e/ou uma alta potência fluir através do circuito de conversão de potência 10, cada módulo de comutação tolera uma alta tensão. Para impedir que o módulo de comutação seja danificado pela alta tensão, é necessário acoplar múltiplos módulos de comutação em série em cada derivação de comutação (por exemplo, seis IGBTs são acoplados em série em uma derivação de comutação) para compartilhar a alta tensão. Isto é, cada comutador eletrônico precisa apenas tolerar uma baixa tensão correspondente de modo que cada comutador eletrônico possa ser impedido de ser danificado. A quantidade e o tipo do comutador eletrônico podem ser ajustados de acordo com a solicitação real. Por exemplo, mais comutadores são empregados para acoplamento em série em uma derivação de comutação quando uma tensão de entrada da derivação de comutação for muito alta. [086] Além disso, os comutadores eletrônicos acoplados em série são ligados e desligados simultaneamente quando controla-se cada módulo de comutação 95. Cada módulo de acionamento 97 é eletricamente acoplado a um módulo de comutação 95. Cada módulo de comutação 97 como mostrado na Figura 11 inclui a unidade de acionamento normal 271 e a unidade de proteção contra falhas 272 como mostrado na Figura 1. O módulo de acionamento 97 é configurado para fornecer o sinal de comandos simultaneamente aos módulos de acionamento 97 para ligar e desligar os módulos de comutação 25 simultaneamente. [087] Com referência à Figura 12, mostra-se uma vista de forma de onda de uma tensão de comutação e uma corrente de comutação quando seis comutadores eletrônicos da Figura 11 forem sincronamente desligados sem habilitar uma unidade de proteção contra falhas durante a falha de curto-circuito de acordo com uma realização exemplificativa. Uma forma de onda de tensão de acionamento Ug, uma forma de onda de tensão Uce de dois terminais de cada um dos seis módulos de comutação acoplados em série e uma corrente de curto-circuito lShort na derivação de comutação são mostradas na Figura 12. Na Figura 12, tO se refere a um ponto de tempo quando ocorrer a falha de curto-circuito. Durante o período de tO a t1, uma falha de curto-circuito é confirmada. O período t*2 a t2 é um tempo de resposta dinâmico da tensão de desligamento de cada módulo de comutação 95 gerada quando desliga-se a derivação de comutação. [088] Durante o período de t1 a t2, a unidade de proteção contra falhas 272 não é habilitada. O sinal de acionamento Ug ainda é mantido no valor de acionamento desse, e a corrente de curto-circuito lShort permanece no mesmo valor. Durante o período de t*2 a t2, os seis módulos de comutação 95 conectados em série são desligados. Como mostrado na Figura 12, uma tensão de desligamento comparativamente alta Uce é gerada em dois terminais de cada módulo de comutação 95 devido a uma redução da corrente de curto-circuito a partir do valor de corrente de curto-circuito para 0. [089] Com referência à Figura 13, mostra-se uma vista de forma de onda da tensão de comutação e da corrente de comutação quando os seis comutadores eletrônicos da Figura 11 forem sincronamente desligados com a habilitação de uma unidade de proteção contra falhas durante a falha de curto-circuito de acordo com uma realização exemplificativa. Comparado com a Figura 12, na realização da Figura 13, durante o período de t1 a t2, a unidade de proteção contra falhas 272 é habilitada, o sinal de acionamento Ug é reduzido a partir do valor de acionamento ao valor de proteção, e a corrente de curto-circuito Uhort é reduzida a um valor de corrente seguro. Durante o período t*2 a t2, os seis módulos de comutação 95 acoplados em série são desligados. Como mostrado na Figura 13, a tensão de desligamento Uce de cada módulo de comutação 95 é menor que aquela na Figura 12 devido a uma redução da corrente de curto-circuito a partir do valor de corrente seguro para 0. [090] Embora a redução da tensão de desligamento Uce gerada em dois terminais do módulo de comutação 95 possa satisfazer a solicitação de ser desligada com segurança, pode ser observado a partir da forma de onda de tensão de desligamento na Figura 12 e Figura 13, durante o período de t*2 a t2, que pode haver um problema de desequilíbrio de tensão entre as tensões de cada módulo de comutação quando desliga-se os seis módulos de comutação simultaneamente. [091] Com referência à Figura 14, mostra-se um diagrama de circuito de um módulo de equilíbrio de tensão aplicado no circuito de conversão de potência da Figura 1 de acordo com uma realização exemplificativa. Como mostrado na Figura 14, cada módulo de comutação 25 é acoplado a um módulo de acionamento 27. Apenas um módulo de comutação 25 e seu circuito correspondente são mostrados aqui. Outros módulos de comutação adjacentes 25 e seus circuitos correspondentes são iguais, então a descrição detalhada é omitida aqui. O módulo de comutação 25 é adicionalmente acoplado a um módulo de equilíbrio de tensão correspondente 273. Quando ocorrer a falha de curto-circuito, uma realização específica sobre como desligar cada módulo de comutação 25 com segurança será ilustrada abaixo. [092] Primeiramente, o módulo de acionamento 25 recebe o segundo sinal de comando 183 fornecido pelo módulo de controle 17 para reduzir o sinal de acionamento 24 fornecido ao módulo de comutação 25, de modo que a corrente de curto-circuito possa ser reduzida a um valor de corrente seguro. Então, durante o processo de desligamento do módulo de comutação 25, o módulo de comutação 25 com a maior tensão em seus dois terminais irá injetar a corrente de acionamento em sua porta (terminal de acionamento) através de um elemento unidirecional. Após injetar a corrente de acionamento, o módulo de comutação 25 é operado na região de linha. Assim, a tensão entre os dois terminais do módulo de comutação 25 é reduzida devido ao ligamento do módulo de comutação 25. Por fim, o equilíbrio de tensão dinâmica pode ser obtido entre os múltiplos módulos de comutação 25. [093] Como um exemplo, o módulo de equilíbrio de tensão 273 inclui uma primeira resistência 301, uma primeira capacitância 302, uma segunda resistência 303, uma segunda capacitância 304 e um diodo 305. Os primeiros terminais da resistência 301, o primeiro capacitor 302, a segunda resistência 303, e o segundo capacitor 304 são eletricamente acoplados a um ânodo do diodo 305 em um ponto O. Os segundos terminais da primeira resistência 301 e do primeiro capacitor 302 são eletricamente acoplados a um coletor (um primeiro terminal) do módulo de comutação 25. Os segundos terminais da segunda resistência 303 e do segundo capacitor 304 são eletricamente acoplados a um emissor (um segundo terminal) do módulo de comutação 25. Um cátodo do diodo 305 é eletricamente acoplado à porta 23 do módulo de comutação 25. Nessa realização, a capacidade do primeiro capacitor 302 é maior que aquela do segundo capacitor 304. [094] Considerando-se as características de IGBT e a precisão do sistema de controle, um módulo de comutação será desligado antes de os outros módulos de comutação serem desligados quando controla-se uma derivação de comutação que possui pelo menos dois módulos de comutação acoplados em série sincronamente. Portanto, um problema de desequilíbrio de tensão será causado devido a um rápido desligamento de um módulo de comutação. [095] Quando ocorrer a falha de curto-circuito, o módulo de comutação 25 que tolera a tensão mais alta na derivação de comutação comparado com os outros módulos de comutação é injetado com uma corrente através do diodo 305 do módulo de equilíbrio de tensão 273 que é acoplado ao módulo de comutação 25. O módulo de comutação correspondente 25 pode ser operado na região de linha. O módulo de comutação 25 que é desligado com antecedência será ligado e o equilíbrio de tensão pode ser obtido na derivação de comutação. [096] Em outras realizações, um problema de desequilíbrio de tensão também pode ocorrer quando um módulo de comutação for ligado com um atraso comparado com outros módulos de comutação na derivação de comutação. Um controle de tensão de equilíbrio pode ser realizado utilizando o módulo de equilíbrio de tensão 273. Em outras realizações, o módulo de equilíbrio de tensão 273 pode estar sob a forma de outros circuitos como um circuito de absorção de RC. [097] Com referência à Figura 15, mostra-se uma vista de forma de onda da tensão de comutação e da corrente de comutação dos seis comutadores eletrônicos quando o módulo de equilíbrio de tensão 273 for aplicado para desligar sincronamente os seis comutadores eletrônicos da Figura 11 de acordo com uma realização exemplificai iva. Comparado com a Figura 11, na realização da Figura 15, durante o período de t*2 a t2, os seis módulos de comutação acoplados em série podem ser desligados com uma tensão de desligamento aproximadamente igual Uce para cada módulo de comutação. Portanto, o equilíbrio de tensão é obtido com o uso do módulo de equilíbrio de tensão 273. [098] Será entendido que um elemento versado na técnica irá reconhecer a intercambialidade de várias características de modalidades diferentes e que as várias características descritas, bem como outros equivalentes conhecidos para cada característica, podem ser misturadas e combinadas por um elemento versado na técnica para construir sistemas e técnicas adicionais de acordo com os princípios dessa descrição. Portanto, será entendido que as reivindicações em anexo pretendem abranger essas modificações e alterações como incluídas dentro do espírito real da invenção. [099] Ademais, conforme será entendido pelos versados na técnica, a presente invenção pode ser incorporada de outras formas específicas sem depender do espírito ou características essenciais dessas. Consequentemente, as descrições e revelações aqui são destinadas para serem ilustrativas, porém não limitativas, do escopo da invenção que é apresentado nas reivindicações a seguir.

Claims (20)

1. CIRCUITO, caracterizado pelo fato de que compreende: um módulo de comutação; um módulo de controle; e um módulo de acionamento eletricamente acoplado entre o módulo de controle e o módulo de comutação para gerar um sinal de acionamento, sendo que o módulo de acionamento compreende: uma unidade de acionamento normal para ligar e desligar o módulo de comutação de acordo com um primeiro sinal de comando do módulo de controle; e uma unidade de proteção contra falhas para reduzir o sinal de acionamento a partir de um valor de acionamento a um valor de proteção de acordo com um segundo sinal de comando do módulo de controle durante um período de proteção contra falhas após o módulo de controle receber um sinal de falha.

2. CIRCUITO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a unidade de acionamento normal serve adicionalmente para fornecer o sinal de acionamento que possui um valor de quebra ao módulo de comutação para desligar o módulo de comutação após o período de proteção contra falhas, e o valor de proteção é maior que o valor de quebra.

3. CIRCUITO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a unidade de proteção contra falhas compreende um elemento de estabilização de tensão para fixar o sinal de acionamento a partir do valor de acionamento ao valor de proteção.

4. CIRCUITO, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a unidade de proteção contra falhas compreende adicionalmente um primeiro comutador para acionar o elemento de estabilização de tensão de modo a operar em um estado de estabilização de tensão de acordo com o segundo sinal de comando do módulo de controle.

5. CIRCUITO, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o elemento de estabilização de tensão compreende um primeiro diodo zener eletricamente acoplado entre o módulo de comutação e o primeiro comutador.

6. CIRCUITO, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o sinal de acionamento é reduzido passo a passo do valor de acionamento ao valor de proteção.

7. CIRCUITO, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o elemento de estabilização de tensão compreende: uma pluralidade de segundos diodos zener eletricamente acoplados ao primeiro diodo zener em série; e uma pluralidade de segundos comutadores, em que cada segundo comutador é eletricamente acoplado entre dois terminais de cada segundo diodo zener; e em que após o primeiro comutador ser acionado para ser operado em um estado ligado de acordo com o segundo sinal de comando, a pluralidade de segundos comutadores é sucessivamente ligada de acordo com os terceiros sinais de comando fornecidos pelo módulo de controle.

8. CIRCUITO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o primeiro sinal de comando compreende um sinal de componente de baixa frequência, o segundo sinal de comando compreende um sinal de componente de alta frequência, o primeiro sinal de comando e o segundo sinal de comando são combinados como um sinal de comando fornecido pelo módulo de controle.

9. CIRCUITO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a unidade de proteção contra falhas compreende um elemento de impedância variável eletricamente acoplado entre o módulo de comutação e a unidade de acionamento normal para reduzir o sinal de acionamento a partir do valor de acionamento ao valor de proteção.

10. CIRCUITO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o elemento de impedância variável compreende uma resistência e um comutador controlável eletricamente acoplados a dois terminais da resistência, e o comutador controlável é desligado quando recebe o segundo sinal de comando.

11. CIRCUITO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um módulo de equilíbrio de tensão eletricamente acoplado ao módulo de comutação para injetar uma corrente em um terminal de acionamento do módulo de comutação através de um elemento unidirecional para equilibrar a tensão entre uma pluralidade de módulos de comutação acoplados em série em uma derivação de comutação.

12. CIRCUITO, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o módulo de equilíbrio de tensão compreende uma primeira resistência, um primeiro capacitor, uma segunda resistência, um segundo capacitor, e um diodo, e em que: os primeiros terminais do primeiro capacitor, a primeira resistência, o segundo capacitor, e a segunda resistência são eletricamente acoplados a um ânodo do diodo estão em um ponto; os segundos terminais do primeiro capacitor e da primeira resistência são eletricamente acoplados a um coletor do módulo de comutação; os segundos terminais do segundo capacitor e da segunda resistência são eletricamente acoplados a um emissor do módulo de comutação; e um cátodo do diodo é eletricamente acoplado a uma porta do módulo de comutação.

13. CIRCUITO DE CONVERSÃO DE POTÊNCIA, caracterizado pelo fato de que compreende: um módulo de controle; e um conversor para converter uma primeira potência em uma segunda potência, e em que o conversor compreende: um módulo de comutação; um módulo de acionamento eletricamente acoplado entre o módulo de controle e o módulo de comutação para gerar um sinal de acionamento, sendo que o módulo de acionamento compreende: uma unidade de acionamento normal para ligar e desligar o módulo de comutação de acordo com um primeiro sinal de comando do módulo de controle; e uma unidade de proteção contra falhas para reduzir o sinal de acionamento a partir de um valor de acionamento a um valor de proteção de acordo com um segundo sinal de comando do módulo de controle durante um período de proteção contra falhas após o módulo de controle receber um sinal de falha.

14. CIRCUITO DE CONVERSÃO DE POTÊNCIA, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a unidade de acionamento normal serve adicionalmente para fornecer o sinal de acionamento que possui um valor de quebra ao módulo de comutação para desligar o módulo de comutação após o período de proteção contra falhas, e o valor de proteção é maior que o valor de quebra.

15. CIRCUITO DE CONVERSÃO DE POTÊNCIA, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a unidade de proteção contra falhas compreende um elemento de estabilização de tensão para fixar o sinal de acionamento a partir do valor de acionamento ao valor de proteção.

16. CIRCUITO DE CONVERSÃO DE POTÊNCIA, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a unidade de proteção contra falhas compreende um elemento de impedância variável eletricamente acoplado entre o módulo de comutação e a unidade de acionamento normal para reduzir o sinal de acionamento a partir do valor de acionamento ao valor de proteção.

17. CIRCUITO, caracterizado pelo fato de que compreende: um módulo de comutação; um módulo de controle; e um módulo de acionamento eletricamente acoplado entre o módulo de controle e o módulo de comutação para gerar um sinal de acionamento, sendo que o módulo de acionamento compreende: ligar e desligar o módulo de comutação de acordo com um primeiro sinal de comando do módulo de controle; em que durante um período de proteção contra falhas, o módulo de acionamento serve para reduzir o sinal de acionamento a partir de um valor de acionamento a um valor de proteção de acordo com um segundo sinal de comando do módulo de controle após o módulo de controle receber um sinal de falha; e após o período de proteção contra falhas, o módulo de acionamento serve para fornecer o sinal de acionamento que possui um valor de quebra ao módulo de comutação para desligar o módulo de comutação.

18. CIRCUITO, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o módulo de acionamento compreende um elemento de estabilização de tensão para fixar o sinal de acionamento a partir do valor de acionamento ao valor de proteção.

19. CIRCUITO, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que o módulo de acionamento compreende adicionalmente um primeiro comutador para acionar o elemento de estabilização de tensão de modo a operar em um estado de estabilização de tensão de acordo com o segundo sinal de comando do módulo de controle.

20. CIRCUITO, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de compreende adicionalmente um módulo de equilíbrio de tensão eletricamente acoplado ao módulo de comutação para injetar uma corrente em um terminal de acionamento do módulo de comutação através de um elemento unidirecional para equilibrar a tensão entre uma pluralidade de módulos de comutação acoplados em série em uma derivação de comutação.