CN107294364B - 开关系统、开关组件及故障保护方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种开关系统。该开关系统包括若干开关组件。每一所述开关组件包括：开关模块，包括若干并联连接的电开关，所述若干开关模组的多个所述开关模块串联连接；若干隔离电路，每一所述隔离电路串联于对应的所述电开关的门极，每一所述隔离电路包括电容或可控开关；侦测单元，用来侦测至少一个所述电开关的故障；及驱动单元，通过所述隔离电路连接至所述开关模块，用来驱动对应的开关模块的电开关，且当侦测到故障时，驱动单元用来闭合对应的开关模块中的并联到出现故障的电开关的其他电开关。本发明还公开开关系统的开关组件以及故障保护方法。

Description

开关系统、开关组件及故障保护方法
技术领域
本发明涉及一种包括冗余的电开关模块的开关系统、开关组件及方法，尤其涉及对冗余的电开关模块具有故障保护的开关系统和开关组件，以及故障保护的方法。
背景技术
电力开关，例如绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor，IGBT)模块，因其优良的电控制性能被广泛应用于电力电子领域，例如中高压变频器、斩波器中的IGBT桥。针对中高压应用，多个包含多个电力开关的开关模块串联连接以提供较大的电压输出。随着串联连接的开关模块的数量增加，系统的可靠性降低。例如，如果一个开关模块出现故障，其余串联连接的开关模块可能不能正常工作或随后出现故障。
因此，有必要提供一种用于解决上述问题的解决方案。
发明内容
本发明的一个方面在于提供一种开关系统。该开关系统包括：若干开关组件，每一所述开关组件包括：开关模块，包括若干并联连接的电开关，所述若干开关模组的多个所述开关模块串联连接；若干隔离电路，每一所述隔离电路串联于对应的所述电开关的门极，每一所述隔离电路包括电容或可控开关；侦测单元，用来侦测至少一个所述电开关的故障；及驱动单元，通过所述隔离电路连接至所述开关模块，用来驱动对应的所述开关模块的所述电开关，且当侦测到故障时，驱动单元用来闭合对应的所述开关模块中的并联到出现故障的电开关的其他电开关。
本发明的另一个方面在于提供一种开关组件。该开关组件包括：开关模块，包括若干并联连接的电开关；若干隔离电路，每一所述隔离电路串联于对应的所述电开关的门极，每一所述隔离电路包括电容或可控开关；侦测单元，用来侦测至少一个所述电开关的故障；及驱动单元，通过所述隔离电路连接至所述开关模块，用来驱动所述开关模块的所述电开关，且当侦测到故障时，驱动单元用来闭合对应的所述开关模块中的并联到出现故障的电开关的其他电开关。
本发明的另一个方面在于提供一种故障保护方法。该故障保护方法包括：提供若干串联连接的开关模块，每一所述开关模块包括若干并联连接的电开关；提供若干隔离电路，每一所述隔离电路串联于对应的所述电开关的门极，每一所述隔离电路包括电容或可控开关；当至少一个所述电开关出现故障时，接收故障信号；及响应所述故障信号闭合包含故障的所述电开关的所述开关模块。
附图说明
通过结合附图对于本发明的实施方式进行描述，可以更好地理解本发明，在附图中：
图1所示为本发明电力装置的一个实施例的示意图；
图2所示为本发明开关系统的一个实施例的示意图；
图3所示为本发明开关组件的一个实施例的示意图；
图4所示为本发明开关组件的驱动单元的输出电压的一个实施例的波形图；
图5所示为本发明开关组件的另一个实施例的示意图；
图6所示为本发明开关组件的另一个实施例的示意图；
图7所示为本发明开关组件的另一个实施例的示意图；及
图8所示为本发明故障保护方法的一个实施例的流程图。
具体实施方式
为帮助本领域的技术人员能够确切地理解本发明所要求保护的主题，下面结合附图详细描述本发明的具体实施方式。在以下对这些具体实施方式的详细描述中，本说明书对一些公知的功能或构造不做详细描述以避免不必要的细节而影响到本发明的披露。
除非另作定义，本权利要求书和说明书中所使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本说明书以及权利要求书中所使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“具有”等类似的词语意指出现在“包括”或者“具有”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“具有”后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
图1所示为一种实施方式的电力装置10的示意图。电力装置10可以适用于中高功率和中高电压应用领域。例如，电力装置10可以被应用于如下领域，包括但不限于，发电厂(例如风力发电厂)、天然气压缩工业等，以用于驱动一个或多个负载(例如泵、马达、风扇等)。
在图1所示实施例中，电力装置10包括第一功率装置12、功率变换器14、控制器18及第二功率装置16。在本实施例中，控制器18被配置成与功率变换器14通信连接，并且可以通过例如一个或多个电链接或电线将控制信号20传输到功率变换器14，以控制功率变换器14的运作。功率变换器14可以用于在第一功率装置12和第二功率装置16之间进行单向或双向的电力变换。
功率变换器14包括第一变换器22、直流链路24和第二变换器26。第一变换器22通过直流链路24连接至第二变换器26。在本实施例中，第一变换器22可包括交流到直流变换器，其用于将来自第一功率装置12(例如，电网)的交流电转换成直流电。
在本示范性实施例中，第一变换器22包括六个开关单元K1a、K2a、K3a、K4a、K5a及K6a。两个开关单元K1a、K2a的电力端串联连接在第一直流导电线28和第二直流导电线30之间，从而构成了第一相桥臂。两个开关单元K1a、K2a之间的连接点耦合至第一功率装置12。类似地，两个开关单元K3a、K4a的电力端串联连接在第一直流导电线28和第二直流导电线30之间，从而构成了第二相桥臂。两个开关单元K3a、K4a之间的连接点耦合至第一功率装置12。两个开关单元K5a、K6a的电力端串联连接在第一直流导电线28和第二直流导电线30之间，从而构成了第三相桥臂。两个开关单元K5a、K6a之间的连接点耦合至第一功率装置12。该三个桥臂的三个连接点形成第一变换器22的三相交流输入端。在另一个实施例中，可以将第一变换器22构造成由多个二极管形成的整流桥结构，用于将交流电转换成直流电。需要注意的是，本实施例仅用来示范说明，并不限于此。第一变换器22的开关单元K1b、K2b、K3b、K4b、K5b和K6b的数量可以根据特定的应用设置。
在一个实施例中，直流链路24包括一个或多个电容，用来过滤来自第一变换器22的直流电。在一个实施例中，直流链路24包括两个电容C1，C2，两个电容C1，C2串联连接在第一直流导电线28和第二直流导电线30之间。需要注意，本实施例仅用来示范说明，并不限于此。电容器的数量、种类和/或电容可以根据特定应用设定。
在一个实施例中，第二变换器26可包括直流到交流变换器，其用于将来自直流链路24的直流电转换成交流电，并将交流电提供给第二功率装置16。
作为一个非限制性的实施例，第二变换器22包括开关单元K1b、K2b、K3b、K4b、K5b和K6b。开关单元K1b、K2b的电力端串联连接在第一直流导电线28和第二直流导电线30之间，从而构成了第一相桥臂，两个开关单元K1b和K2b之间的连接点耦合至第二功率装置16。两个开关单元K3b、K4b的电力端串联连接在第一直流导电线28和第二直流导电线30之间，从而构成了第二相桥臂，两个开关单元K3b和K4b之间的连接点耦合至第二功率装置16。两个开关单元K5b、K6b的电力端串联连接在第一直流导电线28和第二直流导电线30之间，从而构成了第三相桥臂，两个开关单元K5b和K6b之间的连接点耦合至第二功率装置16。该三个桥臂的三个连接点形成第二变换器24的三相交流输入端。需要注意，本实施例仅用来示范说明，并不限于此。第二变换器22中的开关单元K1b、K2b、K3b、K4b、K5b和K6b的数量可以根据特定应用设定。
在一些实施方式中，第二功率装置16可以是负载，例如，天然气压缩设备中使用的电动马达、风扇或泵，其可以由来自第二变换器26的交流电驱动。
图2为一个实施例的开关系统32的示意图。开关系统32包括开关单元34，开关单元34可以应用于电力电子领域，例如中高压变频器、变换器以及斩波器中的开关桥。在一个实施例中，开关单元34可以是图1的第一变换器22的开关单元K1a、K2a、K3a、K4a、K5a和K6a中的一个，或者是第二变换器26的开关单元K1b、K2b、K3b、K4b、K5b和K6b中的一个。
开关单元34包括多个大致相同的串联连接的大功率的开关模块36、37，来提供期望级别的冗余开关。为了图示说明的目的，图2仅图示了两个开关模块36、37，但在特定应用中，开关单元34可能包括两个以上串联连接的开关模块。
在一个实施例中，每个开关模块36、37包括并联连接的三个电开关Q1、Q2、Q3。每个电开关Q1、Q2、Q3与一个二极管D1、D2、D3并联连接。在一个实施例中，二极管D1、D2、D3可嵌入在电开关Q1、Q2、Q3内。电开关Q1、Q2、Q3可以是绝缘栅双极型晶体管(insulated gatebipolar transistor，IGBT)、集成门极换向晶闸管(Integrated Gate CommutatedThyristor，IGCT)、金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET)、电子注入增强栅晶体管(Injection Enhanced GateTransistor，IEGT)、碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管(SiC MOSET)或其它可以在导通和断开状态切换的可控电开关。在本示范性实施例中，电开关Q1、Q2、Q3是扁平封装IGBTs(flat-pack IGBTs)，开关模块36可以是PrimePACK IGBT模块、EconoPACK IGBT模块、EconoDUAL IGBT模块或者IGBT高功率模块。为了图示说明的目的，图2仅图示了三个电开关Q1、Q2、Q3，但在特定应用中，每个开关模块36、37可能包括两个或更多个并联连接的电开关。
开关系统32进一步包括多个分别与相应的开关模块36、37连接的隔离单元38、39，以在电开关Q1、Q2或Q3出现故障时，分别隔离故障的开关模块36、37，以确保其他无故障的开关模块36、37正常运行。如此开关单元34可以持续传导全部电流，开关单元34仍然可以实现其预期的功能。例如，如果开关单元36的电开关Q1出现故障，隔离单元38隔离开关模块36，如此无故障的开关模块37继续正常工作。需注意的是，因为开关模块36或37是冗余的，所以即使开关模块36在故障情况下被隔离，开关单元34仍继续传导全部电流。
开关系统32进一步包括多个分别通过相应的隔离单元38、39与相应的开关模块36、37连接的驱动单元40、41，以驱动电开关Q1、Q2、Q3。在一个实施例中，驱动单元40、41根据控制器18的控制信号给电开关Q1、Q2、Q3的门极供电来闭合或断开电开关Q1、Q2、Q3。在另一个实施例中，驱动单元40、41可以产生控制电开关Q1、Q2、Q3的控制信号，且根据该控制信号来闭合或断开电开关Q1、Q2、Q3。
开关系统32包括多个侦测单元42、43，每一个侦测单元42、43用来侦测对应的开关模块36、37的至少一个电开关Q1、Q2、Q3的故障。在一个实施例中，侦测单元42、43用来检测提供给电开关Q1、Q2、Q3的门极的电压，来监测开关模块36、37的故障。此处提及的电压包括，但不限于，驱动单元40、41的输出电压Vo，或电开关Q1、Q2、Q3的门极处的电压Vg1,Vg2,Vg3。在另一个实施例中，侦测单元42、43可用来侦测一个或多个其他电信号，例如，但不限于，流过隔离单元38、39的电流或流过电开关Q1、Q2、Q3的电流。侦测单元42、43在电开关出现故障时产生故障信号，在一个实施例中将故障信号发送给控制器18，或在另一个实施例中将故障信号发送给相应的驱动单元40、41。图示的多个侦测单元42、43可以是多个单独的器件或芯片，或集成在一个器件或芯片中。
在本实施例中，控制器18用来控制驱动单元40、41来分别闭合或断开开关模块36、37的电开关Q1、Q2、Q3。控制器18进一步用来接收侦测单元42、43的故障信号，并根据故障信号控制驱动单元40或41闭合对应的开关模块36或37中的并联到出现故障的电开关的其他电开关。控制器18控制其余的驱动单元40、41正常闭合或断开相应的无故障的开关模块36、37。也就是说，无故障的开关模块36或37根据整个系统32的正常的电压和电流需求闭合或断开。控制器18可具有其他此处未列出的控制功能。
图2所示实施例中的控制器18、侦测单元42、43以及驱动单元40、41以功能和/或模块组件的形式进行描述。应当理解的是，这些组件可以通过任何数量的用于执行该特定功能的硬件和/或软件配置实现。此外，所述的系统，仅作为一个示例性具体实施方式进行描述。
图3所示为开关组件44一个实施例的示意图。开关组件44包括图2所示的驱动单元40、隔离单元38和开关模块36。隔离单元38包括多个隔离电路，每一隔离电路串联连接于对应的电开关Q1、Q2、Q3的门极。在本实施例中，每一隔离电路包括电容C1、C2、C3。每个电容C1、C2、C3串联在对应的电开关Q1、Q2、Q3的门极与驱动单元40之间，且相应的电开关Q1、Q2、Q3的发射极连接至驱动单元40。门极和发射极分别与驱动单元40的终端45和终端47相连，以形成回路。
驱动单元40用来驱动电开关Q1、Q2、Q3。也就是说，驱动单元40给电开关Q1、Q2、Q3的门极供电，以控制电开关Q1、Q2、Q3的闭合和断开。在一个实施例中，驱动单元40输出高电压，例如，但不限于15V、20V，以闭合电开关Q1、Q2、Q3；输出低电压，比如，但不限于-15V、-7V，以断开电开关Q1、Q2、Q3。此实施例是非限制性的。驱动单元40可以根据特定的电开关和开关模块提供需要的电压。
在一个实施例中，每个电容C1、C2、C3的电容值大于对应的电开关Q1、Q2、Q3的寄生电容。在一个实施例中，每个电容C1、C2、C3的电容值是相应的电开关Q1、Q2、Q3的寄生电容的十倍或者十倍以上。相应的，电容C1、C2、C3的存在对电开关Q1、Q2、Q3的正常运行影响很小。
在一个实施例中，电容C1、C2、C3可以大致相同，或具有不同的类型和/或电容。在另一个实施例中，每个电容C1、C2、C3仅是一个电容器件。在另一个实施例中，每个电容C1、C2、C3是一组电容器件，该些电容器件可串联连接，但不限于此，该些电容器件的总电容比相应的电开关Q1、Q2、Q3的寄生电容大。
当一个电开关Q1、Q2或Q3出现故障时，驱动单元40闭合其余无故障的电开关。为更清楚地描述发生故障时开关组件44的运行状况，假设电开关Q1出现故障，电开关Q1和Q2无故障。在一个实施例中，电开关Q1的门极和发射极之间发生短路故障，可能由过电压、电开关Q1的缺陷和/或电开关Q1的使用寿命引起。因此电开关Q1的门极和发射极之间电阻值很小。在此情况下，驱动单元40不能驱动电开关Q1闭合或断开。
结合参照图4，由于电开关Q1发生故障，驱动单元40的输出电压Vo从初始驱动电压Vi开始下降。初始驱动电压Vi是在正常情况下闭合无故障的电开关的电压，例如15V。输出电压Vo可由图2所示的侦测单元42侦测，且当输出电压Vo低于电压阈值Vt时，侦测单元42产生故障信号。在一个实施例中，驱动单元40响应故障信号，升高输出电压Vo，当输出电压Vo高于电压阈值Vt时，侦测单元42停止产生故障信号。输出电压Vo可以升高至初始驱动电压Vi。在另一个实施例中，控制器18响应故障信号产生提供给侦测单元42的控制信号，且驱动单元40响应来自控制器18的控制信号，升高输出电压Vo。当输出电压Vo升高时，无故障的电开关Q2和Q3闭合。具体地，驱动单元40持续地输出高电压，电容C1充电且阻止来自驱动单元40的直流电通过，从而直流电不能到达故障的电开关Q1，因此故障电开关Q1被隔离。电容C2、C3也充电，电开关Q2、Q3分别连接至电容C2、C3的门极端的电压Vg1、Vg2大致等于输出电压Vo，如此无故障的电开关Q2和Q3闭合。因此开关模块的一个电开关的故障被检测到时，通过闭合该开关模块中的所有无故障的电开关来使得整个开关模块通路让电流通过。
当故障发生时，输出电压Vo开始下降。然而，当驱动单元40接收到故障信号，驱动单元40在输出电压Vo下降到最低驱动电压VL的值之前被升高，最低驱动电压VL是能够闭合无故障的电开关的最低电压。在一个实施例中，电压阈值Vt设定的比最低驱动电压VL高，确保在故障信号产生到驱动单元40产生响应的响应时间内输出电压Vo没有下降至最低驱动电压VL以下。在一个非限制性的实施例中，输出电压Vo是15V，电压阈值Vt是13V，最低驱动电压VL是12V。然而输出电压Vo、电压阈值Vt、最低驱动电压VL可以根据具体应用中的电开关的性能设定。如此，包含故障电开关的故障开关模块36保持闭合，并且其余与故障开关模块36串联连接的无故障的开关模块(例如37)可以正常运行。因此故障开关模块36被成功旁路，且开关单元34可以继续运行，实现其预期的功能。
当电开关Q2或Q3出现故障时，开关组件44的运行方式类似于电开关Q1出现故障时开关组件44的运行方式。在此不再重复说明。
图5所示为开关组件144的另一个实施例的示意图。图5所示的开关组件144与图3所示的开关组件44类似。与图3所示的开关组件44相比，图5所示的开关组件144中的隔离电路还包括与电容C1、C2、C3并联的电阻R1、R2、R3。在正常运行时，图3的电容C1、C2、C3可能存在初始偏置电压，可能是很低电压，例如，但不限于3V。图5的实施例中，电容C1、C2、C3上的初始偏置电压通过并联的电阻R1、R2、R3释放。从而驱动单元40的输出电压可以完全提供给电开关Q1、Q2、Q3，以确保电开关Q1、Q2、Q3的正常运行。
如果电开关Q1、Q2、Q3中的一个出现故障，驱动单元40的输出电压由于故障的电开关、对应的电阻R1、R2、R3和对应的电容C1、C2、C3而下降。图5所示的驱动单元40和开关模块36的运行与图3所示的驱动单元40和开关模块36的运行类似。具体地，例如电开关Q1出现故障，驱动单元40响应故障信号持续地输出高电压。电容C1充电，且阻止来自驱动单元40的直流电通过，直流电流过电阻R1。电阻R1的阻值设置得足够大，保证通过电阻R1的直流电很小，例如1mA。如此，故障电开关Q1被隔离。直流电也流过电阻R2和R3，电容C2和C3也充电，从而电开关Q2和Q3的门极端电压Vg1、Vg2大致等于输出电压Vo，因此无故障电开关Q2和Q3闭合。
每个电阻R1、R2、R3的电阻值的设置仍需考虑所期望的偏置电压放电速度。在一个实施例中，每个电阻R1、R2、R3的电阻值不小于100欧，以获得较快的偏置电压放电速度且故障时流过电阻R1、R2、R3和故障的电开关的电流很低。
图6所示为开关组件244的另一个实施例的示意图。图6所示的开关组件244与图3所示的开关组件类似。与图3所示的开关组件44相比，图6所示的开关组件244中的隔离电路还包括与电容C1、C2、C3并联的保险丝F1、F2、F3。在正常运行时，电容C1、C2、C3可能存在偏置电压，可能是低压，例如，但不限于3V。电容C1、C2、C3上的偏置电压通过并联的保险丝F1、F2、F3释放。保险丝的电阻很小，比图5中的电阻R1、R2、R3的阻值小很多。因此偏置电压的释放速度很快。
如果电开关Q1、Q2、Q3中的一个出现短路故障，大电流会流过故障的电开关的门极和发射极，且与其串联的保险丝F1、F2、F3因流过的大电流而熔断。驱动单元40的输出电压由于与故障电开关Q1、Q2或Q3串联连接的电容C1、C2、C3而下降。随后图6所示的驱动单元40和开关模块36的运行与图3所示的驱动单元40和开关模块36的运行类似。具体地，例如电开关Q1出现故障，保险丝F1熔断。驱动单元40响应故障信号持续地输出高电压。电容C1充电，且阻止来自驱动单元40的直流电通过。如此，故障电开关Q1被隔离。电容C2和C3也充电，电开关Q2和Q3的门极端电压Vg1、Vg2大致等于输出电压Vo，因此无故障电开关Q2和Q3闭合。
保险丝F1、F2、F3是根据通过的故障电流、电开关Q1、Q2、Q3以及驱动单元40的输出电压来设置，以确保在出现故障时保险丝F1、F2、F3可以被熔断。
在一个可替代的实施例中，每个隔离电路包括与电容C1、C2、C3并联的正温度系数电阻。正温度系数电阻可以用来代替保险丝F1、F2、F3，其具有类似于保险丝F1、F2、F3的特性。当一个电开关Q1、Q2、Q3出现短路故障时，大电流流过其门极和发射极，且由于流过正温度系数电阻的大电流，对应的正温度系数电阻的电阻值迅速增大至一个相当大的阻值。随后驱动单元40和开关模块36的运行与保险丝F1、F2、F3实施例中的驱动单元40和开关模块36的运行类似。
图7所示为开关组件344的另一个实施例的示意图。每个隔离电路包括串联于对应的电开关Q1、Q2、Q3的门极的可控开关S1、S2、S3。在一个实施例中，可控开关S1、S2、S3被驱动单元40控制。在另一个实施例中，可控开关S1、S2、S3被控制器18控制。在正常运行时，可控开关S1、S2、S3保持闭合。如果一个电开关Q1、Q2、Q3出现故障时，对应的可控开关S1、S2、S3断开，其他可控开关仍然保持闭合。该开关模块36中的其他无故障的电开关Q1、Q2、Q3被驱动单元40闭合。可控开关S1、S2、S3可以是三极管，例如，但不限于，MOSFET、SiC MOSFET、半导体闸流管，或其他可以实现此处所描述的功能的开关装置。
图8所示为一个实施例的故障保护方法50的流程图。步骤52中，提供若干串联连接的开关模块。每一开关模块包括若干并联连接的电开关。开关模块可以是图2、3和5至7中的开关模块36。步骤54中，提供若干隔离电路，每一隔离电路串联于对应的电开关的门极，每一隔离电路包括电容或可控开关。隔离电路可以是图3、5至7中的隔离电路38。
步骤56中，驱动开关模块正常运行。当所有电开关无故障时，根据控制信号闭合或断开开关模块的电开关来传导全部电流。步骤58中，确定是否接收到表示至少一个电开关出现故障的故障信号。如果所有的电开关无故障，不产生故障信号，且电开关正常地闭合或断开。如果至少一个电开关出现故障时，产生并接收故障信号。检测提供给电开关的电压，且如果检测到的电压低于电压阈值，产生故障信号。在一个实施例中，检测电开关的门极端电压。在另一个实施例中，检测驱动单元输出的输出电压。步骤60中，响应故障信号，闭合包含故障的电开关的开关模块。
步骤62中，等待一段从闭合故障开关模块到故障信号应该消失的响应时间，例如但不限于，70ms、80ms、90ms。步骤64中，确定故障信号是否消失。如果故障的开关模块被成功地旁路，故障信号消失。步骤66中，如果在故障的开关模块闭合后故障信号消失，驱动其他无故障的开关模块断开或闭合，使其正常工作来实现预期的功能。步骤68中，如果故障信号没有消失，触发系统。如果故障开关模块没有被旁路，故障信号仍然会产生且被接收到。系统不得不触发来停止工作，以防止系统发生更大的故障。例如，停止整个开关系统的工作，或停止整个电力系统的工作。
方法50中的操作以功能框图的形式图示，图8中的框图的先后顺序和框图中的操作的划分并不限于图示的实施例。例如，框图可以按照不同的顺序执行，一个框图中的操作可与另一个或多个其他框图中的动作结合，或拆分成几个子框图。
虽然结合特定的具体实施方式对本发明进行了详细说明，但本领域的技术人员可以理解，对本发明可以作出许多修改和变型。因此，要认识到，权利要求书的意图在于覆盖在本发明真正构思和范围内的所有这些修改和变型。

Claims (19)

1.一种开关系统，其特征在于，该开关系统包括：
若干开关组件，每一所述开关组件包括：
开关模块，包括若干并联连接的电开关，所述若干开关组件的多个所述开关模块串联连接；
若干隔离电路，每一所述隔离电路串联于对应的所述电开关的门极，每一所述隔离电路包括电容或可控开关；
侦测单元，用来侦测至少一个所述电开关的故障；及
驱动单元，所述驱动单元通过所述若干隔离电路连接至所述开关模块，驱动单元被配置成在所述开关模块正常工作期间通过所述若干隔离电路驱动所述开关模块的所述电开关以闭合和断开，并且被进一步配置成响应于侦测到至少一个所述电开关的故障，通过所述若干隔离电路中对应的隔离电路驱动并联到出现故障的电开关的其他电开关以闭合。
2.如权利要求1所述的开关系统，其特征在于：每一所述隔离电路包括串联于对应的所述电开关的门极的所述电容。
3.如权利要求2所述的开关系统，其特征在于：所述电容的电容值大于对应的所述电开关的寄生电容。
4.如权利要求2所述的开关系统，其特征在于：每一所述隔离电路包括并联至所述电容的电阻。
5.如权利要求2所述的开关系统，其特征在于：每一所述隔离电路包括并联至所述电容的保险丝和正温度系数电阻中的至少一种。
6.如权利要求1所述的开关系统，其特征在于：每一所述隔离电路包括串联于对应的所述电开关的门极的所述可控开关。
7.如权利要求6所述的开关系统，其特征在于：所述可控开关包括三极管。
8.如权利要求1所述的开关系统，其特征在于：所述侦测单元用来检测提供给所述电开关的门极的电压。
9.一种开关组件，其特征在于，其包括：
开关模块，包括若干并联连接的电开关；
若干隔离电路，每一所述隔离电路串联于对应的所述电开关的门极，每一所述隔离电路包括电容或可控开关；
侦测单元，用来侦测至少一个所述电开关的故障；及
驱动单元，所述驱动单元通过所述若干隔离电路连接至所述开关模块，所述驱动单元被配置成在所述开关模块正常工作期间通过所述若干隔离电路驱动所述开关模块的所述电开关以闭合和断开，并且被进一步配置成响应于侦测到至少一个所述电开关的故障，通过所述若干隔离电路中对应的隔离电路驱动并联到出现故障的电开关的其他电开关以闭合。
10.如权利要求9所述的开关组件，其特征在于：每一所述隔离电路包括串联于对应的所述电开关的门极的所述电容。
11.如权利要求9所述的开关组件，其特征在于：所述电容的电容值大于对应的所述电开关的寄生电容。
12.如权利要求10所述的开关组件，其特征在于：每一所述隔离电路包括并联至所述电容的电阻。
13.如权利要求10所述的开关组件，其特征在于：每一所述隔离电路包括并联至所述电容的保险丝和正温度系数电阻中的至少一种。
14.如权利要求9所述的开关组件，其特征在于：每一所述隔离电路包括串联于对应的所述电开关的门极的所述可控开关。
15.如权利要求14所述的开关组件，其特征在于：所述可控开关包括三极管。
16.如权利要求10所述的开关组件，其特征在于：所述侦测单元用来检测提供给所述电开关的门极的电压。
17.一种故障保护方法，其特征在于，其包括：
提供若干串联连接的开关模块，每一所述开关模块包括若干并联连接的电开关；
提供若干隔离电路，每一所述隔离电路串联于对应的所述电开关的门极，每一所述隔离电路包括电容或可控开关；
当至少一个所述电开关出现故障时，接收故障信号；
响应所述故障信号，闭合包含故障的所述电开关的所述开关模块；及
如果在故障的所述开关模块闭合后所述故障信号消失，驱动其他无故障的所述开关模块闭合或断开。
18.如权利要求17所述的故障保护方法，其特征在于：所述故障保护方法进一步包括检测提供给所述电开关的电压，且如果检测到的电压低于电压阈值，产生所述故障信号。
19.如权利要求17所述的故障保护方法，其特征在于：每一所述隔离电路包括并联至所述电容的保险丝和正温度系数电阻中的至少一种。
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