CN109980608B - 三电平功率转换器半桥的操作方法及其控制装置 - Google Patents

三电平功率转换器半桥的操作方法及其控制装置 Download PDF

Info

Publication number
CN109980608B
CN109980608B CN201811406128.2A CN201811406128A CN109980608B CN 109980608 B CN109980608 B CN 109980608B CN 201811406128 A CN201811406128 A CN 201811406128A CN 109980608 B CN109980608 B CN 109980608B
Authority
CN
China
Prior art keywords
power semiconductor
semiconductor switch
terminal
voltage
load current
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811406128.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109980608A (zh
Inventor
英戈·拉布尔
约阿希姆·兰普
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Semikron Electronics Co ltd
Original Assignee
Semikron Electronics Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Semikron Electronics Co ltd filed Critical Semikron Electronics Co ltd
Publication of CN109980608A publication Critical patent/CN109980608A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109980608B publication Critical patent/CN109980608B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/483—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
    • H02M7/487—Neutral point clamped inverters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/10—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers
    • H02H7/12—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers
    • H02H7/122—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers for inverters, i.e. dc/ac converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/10—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers
    • H02H7/12—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers
    • H02H7/122—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers for inverters, i.e. dc/ac converters
    • H02H7/1225—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers for inverters, i.e. dc/ac converters responsive to internal faults, e.g. shoot-through
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

一种三电平功率转换器半桥的操作方法及其控制装置。控制装置具有：第一和第二启动装置，其生成用于启动第一和第二功率半导体开关的启动电压；第一过流检测装置，其当在第一功率半导体开关的接通状态下在第一功率半导体开关处施加的第一功率半导体开关电压超过第一电压值时生成第一过流信号。在存在第一过流信号时第一启动装置生成断开第一功率半导体开关的第一启动电压。控制装置具有在第一功率半导体开关电压超过第二电压值时以第一功率半导体开关被操作于其线性操作中的方式启动第一功率半导体开关的第一线性操作启动装置。控制装置具有在接收到第一过流信号时使得第二启动装置生成断开第二功率半导体开关的第二启动电压的信号电路。

Description

三电平功率转换器半桥的操作方法及其控制装置
技术领域
本发明涉及用于三电平功率转换器半桥的控制装置和用于操作三电平功率转换器半桥的方法。
背景技术
如例如在图1中说明的三电平功率转换器半桥的特征在于所述三电平功率转换器半桥的AC电压端子AC可以通过适当接通和断开所述三电平功率转换器半桥的功率半导体开关来导电地连接到所述三电平功率转换器半桥的第一DC电压端子DC+或者第二DC电压端子DC-或者连接到所述三电平功率转换器半桥的中性端子N。
在这种情况下，功率转换器具有例如第一三电平功率转换器半桥和第二三电平功率转换器半桥。电力负载被连接在第一三电平功率转换器半桥的AC电压端子AC和第二三电平功率转换器半桥的AC电压端子AC之间。在短路发生时，流过刚刚已经接通的功率半导体开关的电流是非常高的，这可以导致功率半导体开关的破坏。
为了避免这点，已知的是将过流检测电路关联到三电平功率转换器半桥的每个功率半导体开关。当在功率半导体开关的接通状态下流过功率半导体开关的电流例如在短路的情况下是非常高的时，施加在功率半导体开关的第一负载电流端子和第二负载电流端子之间的功率半导体电压显著增加，这被过流检测电路用于检测过流。当在第一功率半导体开关的接通状态下的功率半导体开关电压超过特定电压值时，相关的功率半导体开关由相关的过流检测电路断开。因此，保护功率半导体开关免于流过所述功率半导体开关的高短路电流。这种过流检测电路例如从DE 10 2015 120 166 B3可知。
在这种情况下，当短路发生在当目前接通第一三电平功率转换器半桥的第一和第二功率半导体开关T1和T2和第二三电平功率转换器半桥的第三和第四功率半导体开关T3和T4时的时间点，特别难以管理短路事件。在这种情况下，短路电流从第一三电平功率转换器半桥的DC电压端子DC+流过第一三电平功率转换器半桥的第一和第二功率半导体开关T1和T2到第一三电平功率转换器半桥的AC电压端子AC。如果第一功率半导体开关T1因为例如由于组件公差，与第一功率半导体开关T1相关联的过流检测电路比与第二功率半导体开关T2相关联的过流检测电路反应更快，则在第二功率半导体开关T2之前由与第一功率半导体开关T1相关联的过流检测电路断开，然后，在最糟糕的情况下，实际上在断开第一功率半导体开关T1之后，整个中间电路电压Ud和此外还通过寄生电感生成的过电压在第一功率半导体开关T1两端被降低。然而，在三电平功率转换器半桥的技术传统和经济上可行的设计的情况下，第一功率半导体开关T1的规格不是针对这种极高的电压加载设计的，其结果是可以由于过电压加载而破坏所述功率半导体开关。为了避免这点，在技术中已知的或者常见的措施都旨在在故障发生时只有在第二功率半导体开关T2之后才无条件地切断第一功率半导体开关T1，从那以后，由于二极管D1，中间电路电压的仅仅相应一半Ud/2以及此外还通过寄生电感生成的过电压在第一功率半导体开关T1两端并且还在第二功率半导体开关T2两端在各断开之后被下降。因此对于该第一功率半导体开关T1显著减小当断开第一功率半导体开关T1时发生的电压加载。然而，这些措施具有以下缺点，在短路发生时完全断开第一功率半导体开关T1并且因此断开短路电流可以花费相当长的时间。直到断开短路电流为止在第一功率半导体开关T1中因为这个而转换的高热能可以导致第一功率半导体开关T1的破坏，结果是，在发生短路时，第一功率半导体开关T1不再由于过高电压加载而是由于过高热加载而发生故障。
发明内容
本发明的目的在于提供用于三电平功率转换器半桥的控制装置和用于操作三电平功率转换器半桥的方法，其在短路的情况下实现在该情况中出现的短路电流的可靠断开。
所述目的由用于三电平功率转换器半桥的控制装置实现，所述三电平功率转换器半桥具有第一功率半导体开关、第二功率半导体开关、第三功率半导体开关和第四功率半导体开关、第一二极管和第二二极管、第一DC电压端子和第二DC电压端子、中性端子和AC电压端子，其中，各功率半导体开关具有第一负载电流端子和第二负载电流端子以及控制端子，其中，所述第一功率半导体开关的所述第二负载电流端子导电地连接到所述第三功率半导体开关的所述第一负载电流端子并且连接到所述AC电压端子，其中，所述第二功率半导体开关的所述第一负载电流端子导电地连接到所述第一DC电压端子并且所述第四功率半导体开关的所述第二负载电流端子导电地连接到所述第二DC电压端子，其中，所述第二功率半导体开关的所述第二负载电流端子导电地连接到所述第一功率半导体开关的所述第一负载电流端子并且所述第三功率半导体开关的所述第二负载电流端子导电地连接到所述第四功率半导体开关的所述第一负载电流端子，其中，所述第一二极管电气连接在所述中性端子和所述第一功率半导体开关的所述第一负载电流端子之间并且所述第二二极管电气连接在所述中性端子和所述第三功率半导体开关的所述第二负载电流端子之间，所述控制装置具有
-电气第一控制装置端子，其被提供用于到所述第一功率半导体开关的所述第二负载电流端子的电气连接，
-电气第二控制装置端子，其被提供用于到所述第一功率半导体开关的所述控制端子的电气连接，
-电气第三控制装置端子，其被提供用于到所述第一功率半导体开关的所述第一负载电流端子的电气连接，
-电气第四控制装置端子，其被提供用于到所述第二功率半导体开关的所述第二负载电流端子的电气连接，
-电气第五控制装置端子，其被提供用于到所述第二功率半导体开关的所述控制端子的电气连接，
-第一启动(actuation)装置，其被设计为取决于第一控制信号在所述第一功率半导体开关的所述控制端子处生成用于启动所述第一功率半导体开关的第一启动电压，
-第二启动装置，其被设计为取决于第二控制信号在所述第二功率半导体开关的所述控制端子处生成用于启动所述第二功率半导体开关的第二启动电压，
-第一过流检测电路，其被设计为当在所述第一功率半导体开关的接通状态下在所述第三控制装置端子和所述第一控制装置端子之间施加的第一功率半导体开关电压超过第一电压值时生成第一过流信号，其中，所述第一启动装置被设计为在存在所述第一过流信号时生成用于断开所述第一功率半导体开关的第一启动电压，
-第一线性操作启动装置，其被设计为当所述第一功率半导体开关电压超过第二电压值时以所述第一功率半导体开关被操作于其线性操作中的方式启动第一功率半导体开关，
-信号电路，其被设计为接收所述第一过流信号并且在接收到所述第一过流信号时使得所述第二启动装置生成用于断开所述第二功率半导体开关的第二启动电压。
而且，所述目标通过用于操作三电平功率转换器半桥的方法实现，所述三电平功率转换器半桥具有第一功率半导体开关、第二功率半导体开关、第三功率半导体开关和第四功率半导体开关、第一二极管和第二二极管、第一DC电压端子和第二DC电压端子、中性端子和AC电压端子，其中，各功率半导体开关具有第一负载电流端子和第二负载电流端子以及控制端子，其中，所述第一功率半导体开关的所述第二负载电流端子导电地连接到所述第三功率半导体开关的所述第一负载电流端子并且连接到所述AC电压端子，其中，所述第二功率半导体开关的所述第一负载电流端子导电地连接到所述第一DC电压端子并且所述第四功率半导体开关的所述第二负载电流端子导电地连接到所述第二DC电压端子，其中，所述第二功率半导体开关的所述第二负载电流端子导电地连接到所述第一功率半导体开关的所述第一负载电流端子并且所述第三功率半导体开关的所述第二负载电流端子导电地连接到所述第四功率半导体开关的所述第一负载电流端子，其中，所述第一二极管电气连接在所述中性端子和所述第一功率半导体开关的所述第一负载电流端子之间并且所述第二二极管电气连接在所述中性端子和所述第三功率半导体开关的所述第二负载电流端子之间，从接通所述第一功率半导体开关和所述第二功率半导体开关的操作状态继续，所述方法具有以下方法步骤：
a)当在所述第一功率半导体开关的第一负载电流端子和第二负载电流端子之间施加的第一功率半导体开关电压超过第一电压值时断开第一功率半导体开关，
b)当第一功率半导体开关电压超过第二电压值时操作第一功率半导体开关于其线性操作中，
c)断开所述第二功率半导体开关。
本发明的有利改进由从属权利要求导致。
所述方法的有利改进类似地导致控制装置的有利改进。
当控制装置具有电气第六控制装置端子和第二线性操作启动装置时，这证明是有利的，所述电气第六控制装置端子被提供用于到第二功率半导体开关的第一负载电流端子的电气连接，所述第二线性操作启动装置被设计为当在所述第六控制装置端子和所述第四控制装置端子之间施加的第二功率半导体开关电压超过第三电压值时以所述第二功率半导体开关被操作于其线性操作中的方式启动所述第二功率半导体开关。这保护了第二功率半导体开关免受过高的第二功率半导体开关电压。
当所述控制装置不具有被设计为当在所述第二功率半导体开关的接通状态下在所述第六控制装置端子和所述第四控制装置端子之间施加的第二功率半导体开关电压超过第四电压值时生成第二过流信号的第二过流检测电路时，或者当控制装置具有被设计为当在所述第二功率半导体开关的接通状态下在所述第六控制装置端子和所述第四控制装置端子之间施加的第二功率半导体开关电压超过第四电压值时生成第二过流信号的第二过流检测电路，其中，第二启动装置未被设计为在存在第二过流信号时生成用于断开所述第二功率半导体开关的第二启动电压时，这证明是有利的。这增加了第一功率半导体开关在时间方面在第二功率半导体开关之前断开的确定性。
当所述控制装置具有第二过流检测电路，其被设计为当在第二功率半导体开关的接通状态下在第六控制装置端子和第四控制装置端子之间施加的第二功率半导体开关电压超过第四电压值时生成第二过流信号，其中，第二启动装置以时间延迟了在存在第二过流信号之后的限定的时段的方式被设计为生成用于断开第二功率半导体开关的第二启动电压时，这进一步证明是有利的。这增加了第一功率半导体开关在时间方面在第二功率半导体开关之前断开的确定性。
当所述第一启动装置和所述第二启动装置以这样的方式被设计：由第二启动装置生成的用于接通第二功率半导体开关的第二启动电压的电压值高于由第一启动装置生成的用于接通第一功率半导体开关的第一启动电压的电压值时，这进一步证明是有利的。这增加了第一功率半导体开关在时间方面在第二功率半导体开关之前断开的确定性。
当所述信号电路被设计为接收由上级控制器生成的第二启动信号，其中，所述信号电路被设计为取决于所述第二启动信号来生成与所述第二启动信号电位隔离的第二控制信号，其中，所述信号电路在接收到第一过流信号时使得第二启动装置生成用于断开第二功率半导体开关的第二启动电压，凭借所述信号电路，在接收到第一过流信号时，生成与第二启动信号无关的用于断开第二功率半导体开关的第二控制信号，或者凭借所述信号电路，在接收到第一过流信号时，从第一过流信号F1生成与所述第一过流信号电位隔离的故障信号，并且将所述故障信号发送到第二启动装置，其中，第二启动装置以这样的方式被设计：所述第二启动装置在接收到故障信号时生成用于断开第二功率半导体开关的第二启动电压时，这进一步证明是有利的。由于第二功率半导体开关的断开过程借助于信号电路而独立于上级控制器启动并且因此信号传播次数被最小化的事实，第二功率半导体开关在第一功率半导体开关之后非常快速断开。
而且，功率半导体电路证明是有利的，该功率半导体电路具有三电平功率转换器半桥，该三电平功率转换器半桥具有第一功率半导体开关、第二功率半导体开关、第三功率半导体开关和第四功率半导体开关、第一二极管和第二二极管、第一DC电压端子和第二DC电压端子、中性端子和AC电压端子，其中，各功率半导体开关具有第一负载电流端子和第二负载电流端子以及控制端子，其中，所述第一功率半导体开关的所述第二负载电流端子导电地连接到所述第三功率半导体开关的所述第一负载电流端子并且连接到所述AC电压端子，其中，所述第二功率半导体开关的所述第一负载电流端子导电地连接到所述第一DC电压端子并且所述第四功率半导体开关的所述第二负载电流端子导电地连接到所述第二DC电压端子，其中，所述第二功率半导体开关的所述第二负载电流端子导电地连接到所述第一功率半导体开关的所述第一负载电流端子并且所述第三功率半导体开关的所述第二负载电流端子导电地连接到所述第四功率半导体开关的所述第一负载电流端子，其中，所述第一二极管电气连接在所述中性端子和所述第一功率半导体开关的所述第一负载电流端子之间并且所述第二二极管电气连接在所述中性端子和所述第三功率半导体开关的所述第二负载电流端子之间，并且具有根据本发明所述的控制装置，其中，所述第一控制装置端子导电地连接到所述第一功率半导体开关的所述第二负载电流端子，其中，所述第二控制装置端子导电地连接到所述第一功率半导体开关的所述控制端子，其中，所述第三控制装置端子导电地连接到所述第一功率半导体开关的所述第一负载电流端子，其中，所述第四控制装置端子导电地连接到所述第二功率半导体开关的所述第二负载电流端子，其中，所述第五控制装置端子导电地连接到所述第二功率半导体开关的所述控制端子。
在根据本发明所述的方法中，以下另外方法步骤而且证明是有利的：
d)当在所述第二功率半导体开关的第一负载电流端子和第二负载电流端子之间施加的第二功率半导体开关电压超过第三电压值时操作第二功率半导体开关于其线性操作中。
这保护第二功率半导体开关免于过高的第二功率半导体开关电压。
而且在根据本发明所述的方法中，当在其中接通所述第一功率半导体开关和所述第二功率半导体开关的操作状态中，在第二功率半导体开关的控制端子处施加的第二启动电压的电压值高于在第一功率半导体开关的控制端子处施加的第一启动电压的电压值时，这证明是有利的。这增加了第一功率半导体开关在时间方面在第二功率半导体开关之前断开的确定性。
附图说明
在下文中参考下面的附图解释本发明的示例性实施例，其中：
图1示出具有三电平功率转换器半桥并且具有根据本发明的控制装置的功率半导体电路。
图2示出根据本发明的控制装置的线性操作启动装置。
具体实施方式
图1示出具有三电平功率转换器半桥1并且具有根据本发明的控制装置2的功率半导体装置5。
三电平功率转换器半桥1具有第一功率半导体开关T1、第二功率半导体开关T2、第三功率半导体开关T3和第四功率半导体开关T4、第一二极管D1和第二二极管D2、第一DC电压端子DC+和第二DC电压端子DC-、中性端子N和AC电压端子AC。各功率半导体开关T1，T2，T3和T4具有第一负载电流端子C和第二负载电流端子E和控制端子G。第一功率半导体开关T1的第二负载电流端子E导电地连接到第三功率半导体开关T3的第一负载电流端子C并且连接到AC电压端子AC。第二功率半导体开关T2的第一负载电流端子C导电地连接到第一DC电压端子DC+，并且第四功率半导体开关T4的第二负载电流端子E导电地连接到第二DC电压端子DC-。第二功率半导体开关T2的第二负载电流端子E导电地连接到第一功率半导体开关T1的第一负载电流端子C。第三功率半导体开关T3的第二负载电流端子E导电地连接到第四功率半导体开关T4的第一负载电流端子C。第一二极管D1电气连接在中性端子N和第一功率半导体开关T1的第一负载电流端子C之间，其中，第一二极管D1的阳极被布置以便与中性端子N电气相关联。第二二极管D2电气连接在中性端子N和第三功率半导体开关T3的第二负载电流端子E之间，其中，二极管D2的阴极被布置以便与中性端子N电气相关联。各二极管D优选与第一功率半导体开关T1、第二功率半导体开关T2、第三功率半导体开关T3和第四功率半导体开关T4反并联。
三电平功率转换器半桥1由两个电压源(在图1中未示出)馈送，电压源中的每一个生成中间电路电压的一半Ud/2，使得中间电路电压Ud被施加在两个DC电压端子DC+和DC-之间。
此时应当注意到，在示例性实施例的上下文内，功率半导体开关T1，T2，T3和T4以IGBT的形式呈现并且各功率半导体开关的第一负载电流端子C以各IGBT的集电极的形式呈现并且各功率半导体开关的第二负载电流端子E以各IGBT的发射极的形式呈现。功率半导体开关的控制端子G在示例性实施例中以各IGBT的栅极的形式呈现。
通过适当接通和断开功率半导体开关T1，T2，T3和T4，可以在AC电压端子AC处相对于中性端子N生成电压Ud/2、-Ud/2和0V。三电平功率转换器半桥1的电气功能通常是已知的现有技术。
根据本发明的控制装置2具有电气第一控制装置端子SA1(其被提供用于到第一功率半导体开关T1的第二负载电流端子E1的电气连接)、电气第二控制装置端子SA2(其被提供用于到第一功率半导体开关T1的控制端子G的电气连接)、电气第三控制装置端子SA3(其被提供用于到第一功率半导体开关T1的第一负载电流端子C的电气连接)、电气第四控制装置端子SA4(其被提供用于到第二功率半导体开关T2的第二负载电流端子E的电气连接)以及电气第五控制装置端子SA5(其被提供用于到第二功率半导体开关T2的控制端子G的电气连接)。从控制装置2到三电平功率半导体半桥1的相应端子的相应电气连接被形成以实现功率半导体电路5。
而且，控制装置2具有第一启动装置T1a(其被设计为取决于第一控制信号A1在第一功率半导体开关T1的控制端子G处生成用于启动第一功率半导体开关T1的第一启动电压Ua1)、第二启动装置T2a(其被设计为取决于第二控制信号A2在第二功率半导体开关T2的控制端子G处生成用于启动第二功率半导体开关T2的第二启动电压Ua2)。在示例性实施例的上下文内，控制装置2具有第三启动装置T3a(其被设计为取决于第三控制信号A3在第三功率半导体开关T3处生成用于启动第三功率半导体开关T3的第三启动电压Ua3)和第四启动装置T4a(其被设计为取决于第四控制信号A4在第四功率半导体开关T4处生成用于启动第四功率半导体开关T4的第四启动电压Ua4)。
控制装置2被设计为接收第一启动信号A1’和第二启动信号A2’并且优选用于接收第三启动信号A3’和第四启动信号A4’。控制装置2具有信号电路3，其优选被设计为取决于所述第一启动信号而生成第一控制信号A1(其与第一启动信号A1’电位隔离)并且取决于所述第二启动信号而生成第二控制信号A2(其与第二启动信号A2’电位隔离)。而且，信号电路3优选被设计为取决于所述第三启动信号而生成第三控制信号A3(其与第三启动信号A3’电位隔离)并且取决于所述第四启动信号而生成第四控制信号A4(其与第四启动信号A4’电位隔离)。在控制装置2的正常操作状态下，也就是说，当目前不存在短路时，控制信号A1到A4对应于相应关联的启动信号A1’到A4’。各控制信号A1到A4指示与其相关联的功率半导体开关T1到T4应当接通还是断开。在示例性实施例中，各启动装置T1a，T2a，T3a和T4a在各功率半导体开关T1，T2，T3和T4的控制端子G处相对于各功率半导体开关T1，T2，T3和T4的第二负载电流端子E生成用于接通与其相关联的功率半导体开关T1，T2，T3和T4的+15V的各启动电压Ua1，Ua2，Ua3和Ua4以及用于断开与其相关联的功率半导体开关T1，T2，T3和T4的-8V的启动电压。启动信号A1’和A2’以及优选启动信号A3’和A4’由上级控制器4生成并且被发送到控制装置2，具体地发送到控制装置2的信号电路3。
而且，控制装置2具有第一过流检测电路T1b(其被设计为当在第一功率半导体开关T1的接通状态下在第三控制装置端子SA3和第一控制装置端子SA1之间施加的第一功率半导体开关电压UT1超过第一电压值时生成第一过流信号F1)。这种过流检测电路是现有技术并且例如从DE 10 2015 120 166 B3中可知。这里应当注意的是第一电压值未必必须具有暂时固定值而且可以例如在第一功率半导体开关T1的断开过程期间改变。
第一启动装置T1a被设计为在存在第一过流信号F1时生成用于断开第一功率半导体开关T1的第一启动电压Ua1。为此目的，第一启动装置T1a从第一过流检测电路T1b接收第一过流信号F1。
而且，控制装置2具有第一线性操作启动装置T1c，其被设计为当第一功率半导体开关电压UT1超过第二电压值时以所述第一功率半导体开关被操作于其线性操作中的方式启动第一功率半导体开关T1。线性操作是其中相关的功率半导体开关既不完全接通也不断开的操作状态。在线性操作中，功率半导体开关的启动电压的小变化导致在功率半导体开关的第一和第二负载电流端子C和E之间有效的所述功率半导体开关的电阻的相当大的变化，并且因此，在示例性实施例中，导致从所述功率半导体开关的第一负载电流端子C流到所述功率半导体开关的第二负载电流端子E的所述功率半导体开关的电流的相当大的变化。
而且，控制装置2具有信号电路3，其被设计为接收第一过流信号F1并且在接收到第一过流信号F1时使得第二启动装置T2a生成用于断开第二功率半导体开关T2的第二启动电压Ua2。
信号电路3优选被设计为接收由上级控制器4生成的第二启动信号A2’，其中，信号电路3被设计为取决于所述第二启动信号来生成与所述第二启动信号A2’电位隔离的第二控制信号A2，其中，所述信号电路3在接收到第一过流信号F1时使得第二启动装置T2a生成用于断开第二功率半导体开关T2的第二启动电压Ua2，凭借所述信号电路，在接收到第一过流信号F1时，生成与第二启动信号A2’无关的用于断开第二功率半导体开关T2的第二控制信号A2，或者凭借所述信号电路，在接收到第一过流信号F1时，从第一过流信号F1生成与所述第一过流信号电位隔离的故障信号F，并且将所述故障信号发送到第二启动装置T2a(在图1中使用破折号说明)，其中，第二启动装置T2a以这样的方式被设计：所述第二启动装置在接收到故障信号F时生成用于断开第二功率半导体开关T2的第二启动电压Ua2。在第一替代中，信号电路3可以包括例如逻辑门和电位隔离部(诸如光耦合器或者磁性变压器)例如以实现该功能。在第二替代中，信号电路3还可以由仅仅一个电位隔离部(诸如光耦合器或者磁性变压器)的最简单情况组成例如以实现该功能。由于第二功率半导体开关T2的断开过程借助于信号电路3而独立于上级控制器4启动并且因此信号传播次数被最小化的事实，第二功率半导体开关T2由于低信号传播次数在第一功率半导体开关T1之后非常快速断开。
作为对前段中提及的两个替代的替代，信号电路3然而也可以以这样的方式被设计：凭借信号电路3从第一过流信号F1生成电位隔离的故障信号F并且将所述故障信号发送到上级控制器4(在图1中使用虚线说明)，其中，在接收到故障信号F时，上级控制器4生成用于断开第二功率半导体开关T2的第二启动信号A2’，在接收到第一过流信号F1时使得第二启动装置T2a生成用于断开第二功率半导体开关T2的第二启动电压Ua2。然而，该替代与在前段中提及的两个替代相比具有以下缺点，信号传播次数明显更大，并且因此第二功率半导体开关T2在第一功率半导体开关T1之后断开明显花费更长时间。
应当注意到，信号电路3优选以这样的方式被设计：接收第一过流信号F1，并且在接收到第一过流信号F1时使得第二启动装置T2a生成用于断开第二功率半导体开关T2的第二启动电压Ua2，使得第三启动装置T3a生成用于断开第三功率半导体开关T3的第三启动电压Ua3并且使得第四启动装置T4a生成用于断开第四功率半导体开关T4的第四启动电压Ua4。因此，如果在接收到第一过流信号F1时无论怎样存在未断开的三电平功率转换器半桥1的所有其它功率半导体开关，则信号电路3在接收到第一过流信号F1时使得三电平功率转换器半桥1的所有其它功率半导体开关断开。
在以下文本中，参考用于操作三电平功率转换器半桥1的方法来描述控制装置2的功能。在这种情况下，起点是其中接通第一功率半导体开关T1和第二功率半导体开关T2使得短路电流I从第一DC电压端子DC+通过第一功率半导体开关T1和第二功率半导体开关T2流到AC电压端子AC的操作状态。高短路电流I在接通的第一功率半导体开关T1处生成高第一功率半导体开关电压UT1。
在第一方法步骤a)中，当第一功率半导体开关电压UT1超过第一电压值时借助于第一过流检测电路T1b断开第一功率半导体开关T1。第一功率半导体开关T1的断开导致第一功率半导体开关电压UT1的激增，这在通常没有电压限制措施的第一功率半导体开关T1的传统技术中的电压加载规模的情况下可以导致第一功率半导体开关T1的破坏。
在第二方法步骤b)中，当第一功率半导体开关电压UT1超过第二电压值时第一功率半导体开关T1因此借助于第一线性操作启动装置T1c被操作于其线性操作中。第二电压值的大小低于第一功率半导体开关T1的最大可允许的第一功率半导体开关电压UT1。由于功率半导体开关T1被操作于其线性操作中的事实，电能在功率半导体开关T1中被转换，这导致第一功率半导体开关电压UT1的大小被限制于功率半导体开关T1可允许的值。
在第三方法步骤c)中，第二功率半导体开关T2借助于信号电路3被断开。由于借助于信号电路3的信号的传播时间，第三方法步骤c)也就是说第二功率半导体开关T2的断开在时间方面发生在第一方法步骤a)之后也就是说在第一功率半导体开关T1的断开之后。
与技术中常见的并且在开始描述的断开顺序相比，在时间方面，第一功率半导体开关T1首先断开并且第二功率半导体开关T2其后断开。第三方法步骤c)因此在时间方面发生在第一方法步骤a)之后。
控制装置2优选具有电气第六控制装置端子SA6(其被提供用于到第二功率半导体开关T2的第一负载电流端子C的电气连接)和第二线性操作启动装置T2c(其被设计为当在第六控制装置端子SA6和第四控制装置端子SA4之间施加的第二功率半导体开关电压UT2超过第三电压值时以所述第二功率半导体开关被操作于其线性操作中的方式启动第二功率半导体开关T2)。为了实现功率半导体电路5，第六控制装置端子SA6导电地连接到第二功率半导体开关T2的第一负载电流端子C。以与如何保护第一功率半导体开关T1免于过高第一功率半导体开关电压UT1的类似方式通过第二线性操作启动装置T2c保护第二功率半导体开关T2免于过高第二功率半导体开关电压UT2。第三电压值的大小低于第二功率半导体开关T2的最大许可的第二功率半导体开关电压UT2。第三电压值可以对应于第二电压值。当在第二功率半导体开关T2的第一负载电流端子C和第二负载电流端子E之间施加的第二功率半导体开关电压UT2超过第三电压值时，第二功率半导体开关T2借助于第二线性操作启动装置T2c被操作于其线性操作中。
控制装置2优选不具有第二过流检测电路T2b，该第二过流检测电路T2b被设计为当在第二功率半导体开关T2的接通状态下在第六控制装置端子SA6和第四控制装置端子SA4之间施加的第二功率半导体开关电压UT2超过第四电压值时生成第二过流信号F2。可替代地，控制装置2优选具有第二过流检测电路T2b，其被设计为当在第二功率半导体开关T2的接通状态下在第六控制装置端子SA6和第四控制装置端子SA4之间施加的第二功率半导体开关电压UT2超过第四电压值时生成第二过流信号F2，其中，第二启动装置T2a在存在第二过流信号F2时未被设计为生成用于断开第二功率半导体开关T2的第二启动电压Ua2。作为对其的替代，控制装置2可以具有第二过流检测电路T2b，其被设计为当在第二功率半导体开关T2的接通状态下在第六控制装置端子SA6和第四控制装置端子SA4之间施加的第二功率半导体开关电压UT2超过第四电压值时生成第二过流信号F2，其中，第二启动装置T2a以时间延迟了在存在第二过流信号F2之后限定的时段的方式被设计生成用于断开第二功率半导体开关T2的第二启动电压Ua2。所有三个替代增加了第一功率半导体开关T1在时间方面在第二功率半导体开关T2之前断开的确定性。在所有三个替代中，第四电压值优选对应于第一电压值。
第一启动装置T1a和第二启动装置T2a可以以这样的方式被设计：由第二启动装置T2a生成的用于接通第二功率半导体开关T2的第二启动电压Ua2的电压值高于由第一启动装置T1a生成的用于接通第一功率半导体开关T1的第一启动电压Ua1的电压值。因此，在其中第一功率半导体开关T1和T2接通的操作状态，在第二功率半导体开关T2的控制端子G处施加的第二启动电压Ua2的电压值高于在第一功率半导体开关T1的控制端子G处施加的第一启动电压Ua1的电压值。这增加了在短路发生时当高短路电流流过第一功率半导体开关T1和第二功率半导体开关T2时第一功率半导体开关T1在第二功率半导体开关T2之前进入饱和并且第二功率半导体开关T1因此在第二功率半导体开关T2之前断开的确定性。
直到现在基本上已经描述了参照图1的功率半导体电路5的上半部分或者控制装置的设计和功能。功率半导体电路5的下半部分或者控制装置2的设计和功能类似地对应于功率半导体电路5的上半部分或者控制装置2的设计和功能。控制装置2因此优选具有第三过流检测电路T3b(其类似地对应于第一过流检测电路T1b)并且优选具有第三线性操作启动装置T3c(其类似地对应于第一线性操作启动装置T1c)。而且，控制装置2可以因此具有第四过流检测电路T4b(其类似地对应于第二过流检测电路T2b)和第四线性操作启动装置T4c(其类似地对应于第二线性操作启动装置T2c)。
图2说明各线性操作启动装置T1c，T2c，T3c和T4c的示例性实施例。各线性操作启动装置T1c，T2c，T3c和T4c具有抑制二极管Ds1(其优选被设计为稳压二极管)的电气串联电路。第一抑制二极管Ds1的电气串联电路电气连接在电路节点K1和各功率半导体开关T1，T2，T3和T4的第一负载电流端子C之间，其中，第一抑制二极管Ds1的阴极电气面对各功率半导体开关T1，T2，T3和T4的第一负载电流端子C。电路节点K1借助于第三二极管D3和电气第一电阻器R1电气连接到各功率半导体开关T1，T2，T3和T4的控制端子G，其中，第三二极管D3的阳极电气面对电路节点K1。各功率半导体开关T1，T2，T3和T4的控制端子G借助于双极型第二抑制二极管Ds2电气连接到各功率半导体开关T1，T2，T3和T4的第二负载电流端子C。当各功率半导体开关电压UT1，UT2，UT3和UT4超过具体的各电压值(在第一线性操作启动装置T1c的情况中的第二电压值或者在第二线性操作启动装置T2c的情况中的第三电压值)也就是说超过第一抑制二极管Ds1的电气串联电路的击穿电压时，电流从各功率半导体开关T1，T2，T3和T4的第一负载电流端子C穿过第一抑制二极管Ds1的电气串联电路到各功率半导体开关T1，T2，T3和T4的控制端子G，其结果是所述功率半导体开关被操作于其线性操作中。双极型第二抑制二极管Ds2一方面导致各线性操作启动装置T1c，T2c，T3c和T4c到各功率半导体开关T1，T2，T3和T4的第二负载电流端子E的电气链接并且另一方面导致各启动电压Ua1，Ua2，Ua3和Ua4限制于第三抑制二极管Ds3的击穿电压。由于各线性操作启动装置T1c，T2c，T3c和T4c在其是活动时与各启动装置T1a，T2a，T3a和T4a的输出相反地操作以便生成各启动电压Ua1，Ua2，Ua3和Ua4，所以高电气损耗可以出现在各启动装置T1a，T2a，T3a和T4a处，该电气损耗可以导致各启动装置T1a，T2a，T3a和T4a的显著加热。为了避免这点，当各第二电压值被超过并且各线性操作启动装置T1c，T2c，T3c和T4c因此是活动时，各线性操作启动装置T1c，T2c，T3c和T4c因此优选生成各断开信号S1，S2，S3和S4。各启动装置T1a，T2a，T3a和T4a在存在各断开信号S1，S2，S3和S4时断开各启动电压Ua1，Ua2，Ua3和Ua4的生成。在示例性实施例的上下文内，为了这个目的，启动装置T1a，T2a，T3a和T4a借助于电气第二电阻器R2(其电气连接在电路节点K1和各启动装置T1a，T2a，T3a和T4a的输入之间)导电地连接。

Claims (10)

1.用于三电平功率转换器半桥(1)的控制装置，所述三电平功率转换器半桥(1)具有第一功率半导体开关(T1)、第二功率半导体开关(T2)、第三功率半导体开关(T3)和第四功率半导体开关(T4)、第一二极管(D1)和第二二极管(D2)、第一DC电压端子(DC+)和第二DC电压端子(DC-)、中性端子(N)和AC电压端子(AC)，其中，各功率半导体开关(T1，T2，T3，T4)具有第一负载电流端子(C)和第二负载电流端子(E)以及控制端子(G)，其中，所述第一功率半导体开关(T1)的所述第二负载电流端子(E)导电地连接到所述第三功率半导体开关(T3)的所述第一负载电流端子(C)并且连接到所述AC电压端子(AC)，其中，所述第二功率半导体开关(T2)的所述第一负载电流端子(C)导电地连接到所述第一DC电压端子(DC+)并且所述第四功率半导体开关(T4)的所述第二负载电流端子(E)导电地连接到所述第二DC电压端子(DC-)，其中，所述第二功率半导体开关(T2)的所述第二负载电流端子(E)导电地连接到所述第一功率半导体开关(T1)的所述第一负载电流端子(C)并且所述第三功率半导体开关(T3)的所述第二负载电流端子(E)导电地连接到所述第四功率半导体开关(T4)的所述第一负载电流端子(C)，其中，所述第一二极管(D1)电气连接在所述中性端子(N)和所述第一功率半导体开关(T1)的所述第一负载电流端子(C)之间并且所述第二二极管(D2)电气连接在所述中性端子(N)和所述第三功率半导体开关(T3)的所述第二负载电流端子(E)之间，所述控制装置具有
-电气第一控制装置端子(SA1)，所述电气第一控制装置端子(SA1)被提供用于到所述第一功率半导体开关(T1)的所述第二负载电流端子(E)的电气连接，
-电气第二控制装置端子(SA2)，所述电气第二控制装置端子(SA2)被提供用于到所述第一功率半导体开关(T1)的所述控制端子(G)的电气连接，
-电气第三控制装置端子(SA3)，所述电气第三控制装置端子(SA3)被提供用于到所述第一功率半导体开关(T1)的所述第一负载电流端子(C)的电气连接，
-电气第四控制装置端子(SA4)，所述电气第四控制装置端子(SA4)被提供用于到所述第二功率半导体开关(T2)的所述第二负载电流端子(E)的电气连接，
-电气第五控制装置端子(SA5)，所述电气第五控制装置端子(SA5)被提供用于到所述第二功率半导体开关(T2)的所述控制端子(G)的电气连接，
-第一启动装置(T1a)，所述第一启动装置(T1a)被设计为取决于第一控制信号(A1)在所述第一功率半导体开关(T1)的所述控制端子(G)处生成第一启动电压(Ua1)，用于启动所述第一功率半导体开关(T1)，
-第二启动装置(T2a)，所述第二启动装置(T2a)被设计为取决于第二控制信号(A2)在所述第二功率半导体开关(T2)的所述控制端子(G)处生成第二启动电压(Ua2)，用于启动所述第二功率半导体开关(T2)，
-第一过流检测电路(T1b)，所述第一过流检测电路(T1b)被设计为当在所述第一功率半导体开关(T1)的接通状态下在所述第三控制装置端子(SA3)和所述第一控制装置端子(SA1)之间施加的第一功率半导体开关电压(UT1)超过第一电压值时，生成第一过流信号(F1)，其中，所述第一启动装置(T1a)被设计为在存在所述第一过流信号(F1)时生成用于断开所述第一功率半导体开关(T1)的第一启动电压(Ua1)，
-第一线性操作启动装置(T1c)，所述第一线性操作启动装置(T1c)被设计为当所述第一功率半导体开关电压(UT1)超过第二电压值时，以所述第一功率半导体开关被操作于其线性操作中的方式，来启动所述第一功率半导体开关(T1)，
-信号电路(3)，所述信号电路(3)被设计为接收所述第一过流信号(F1)，并且在接收到所述第一过流信号(F1)时，使得所述第二启动装置(T2a)生成用于断开所述第二功率半导体开关(T2)的第二启动电压(Ua2)。
2.根据权利要求1所述的控制装置，具有
-电气第六控制装置端子(SA6)，所述电气第六控制装置端子(SA6)被提供用于到所述第二功率半导体开关(T2)的所述第一负载电流端子(C)的电气连接，以及
-第二线性操作启动装置(T2c)，所述第二线性操作启动装置(T2c)被设计为当在所述第六控制装置端子(SA6)和所述第四控制装置端子(SA4)之间施加的第二功率半导体开关电压(UT2)超过第三电压值时，以所述第二功率半导体开关被操作于其线性操作中的方式，来启动所述第二功率半导体开关(T2)。
3.根据权利要求2所述的控制装置，其特征在于，所述控制装置(2)不具有下述第二过流检测电路(T2b)，该第二过流检测电路(T2b)被设计为当在所述第二功率半导体开关(T2)的接通状态下，在所述第六控制装置端子(SA6)和所述第四控制装置端子(SA4)之间施加的第二功率半导体开关电压(UT2)超过第四电压值时，生成第二过流信号(F2)，或者
其特征在于，所述控制装置(2)具有下述第二过流检测电路(T2b)，该第二过流检测电路(T2b)被设计为当在所述第二功率半导体开关(T2)的接通状态下，在所述第六控制装置端子(SA6)和所述第四控制装置端子(SA4)之间施加的第二功率半导体开关电压(UT2)超过第四电压值时，生成第二过流信号(F2)，其中，所述第二启动装置(T2a)未被设计为在存在所述第二过流信号(F2)时生成用于断开所述第二功率半导体开关(T2)的第二启动电压(Ua2)。
4.根据权利要求2所述的控制装置，其特征在于，所述控制装置(2)具有第二过流检测电路(T2b)，该第二过流检测电路(T2b)被设计为当在所述第二功率半导体开关(T2)的接通状态下，在所述第六控制装置端子(SA6)和所述第四控制装置端子(SA4)之间施加的第二功率半导体开关电压(UT2)超过第四电压值时，生成第二过流信号(F2)，其中，所述第二启动装置(T2a)以在存在所述第二过流信号(F2)之后延时限定的时段的方式被设计为生成用于断开所述第二功率半导体开关(T2)的第二启动电压(Ua2)。
5.根据权利要求1或2所述的控制装置，其特征在于，所述第一启动装置(T1a)和所述第二启动装置(T2a)以下述方式被设计：由所述第二启动装置(T2a)生成的用于接通所述第二功率半导体开关(T2)的第二启动电压(Ua2)的电压值高于由所述第一启动装置(T1a)生成的用于接通所述第一功率半导体开关(T1)的第一启动电压(Ua1)的电压值。
6.根据权利要求1或2所述的控制装置，其特征在于，所述信号电路(3)被设计为接收由上级控制器(4)生成的第二启动信号(A2’)，其中，所述信号电路(3)被设计为取决于所述第二启动信号来生成与所述第二启动信号(A2’)电位隔离的所述第二控制信号(A2)，其中，所述信号电路(3)在接收到所述第一过流信号(F1)时使得所述第二启动装置(T2a)生成用于断开所述第二功率半导体开关(T2)的第二启动电压(Ua2)，
凭借所述信号电路，在接收到所述第一过流信号(F1)时，生成与所述第二启动信号(A2’)无关的用于断开所述第二功率半导体开关(T2)的第二控制信号(A2)，或者
凭借所述信号电路，在接收到所述第一过流信号(F1)时，从所述第一过流信号(F1)生成与所述第一过流信号电位隔离的故障信号(F)，并且将所述故障信号发送到所述第二启动装置(T2a)，其中，所述第二启动装置(T2a)以下述方式被设计：所述第二启动装置在接收到所述故障信号(F)时生成用于断开所述第二功率半导体开关(T2)的第二启动电压(Ua2)。
7.具有三电平功率转换器半桥(1)的功率半导体电路，所述三电平功率转换器半桥(1)具有第一功率半导体开关(T1)、第二功率半导体开关(T2)、第三功率半导体开关(T3)和第四功率半导体开关(T4)、第一二极管(D1)和第二二极管(D2)、第一DC电压端子(DC+)和第二DC电压端子(DC-)、中性端子(N)和AC电压端子(AC)，其中，各功率半导体开关(T1，T2，T3，T4)具有第一负载电流端子(C)和第二负载电流端子(E)以及控制端子(G)，其中，所述第一功率半导体开关(T1)的所述第二负载电流端子(E)导电地连接到所述第三功率半导体开关(T3)的所述第一负载电流端子(C)并且连接到所述AC电压端子(AC)，其中，所述第二功率半导体开关(T2)的所述第一负载电流端子(C)导电地连接到所述第一DC电压端子(DC+)并且所述第四功率半导体开关(T4)的所述第二负载电流端子(E)导电地连接到所述第二DC电压端子(DC-)，其中，所述第二功率半导体开关(T2)的所述第二负载电流端子(E)导电地连接到所述第一功率半导体开关(T1)的所述第一负载电流端子(C)并且所述第三功率半导体开关(T3)的所述第二负载电流端子(E)导电地连接到所述第四功率半导体开关(T4)的所述第一负载电流端子(C)，其中，所述第一二极管(D1)电气连接在所述中性端子(N)和所述第一功率半导体开关(T1)的所述第一负载电流端子(C)之间并且所述第二二极管(D2)电气连接在所述中性端子(N)和所述第三功率半导体开关(T3)的所述第二负载电流端子(E)之间，并且
具有根据前述权利要求中的任一项所述的控制装置(2)，其中，所述第一控制装置端子(SA1)导电地连接到所述第一功率半导体开关(T1)的所述第二负载电流端子(E)，其中，所述第二控制装置端子(SA2)导电地连接到所述第一功率半导体开关(T1)的所述控制端子(G)，其中，所述第三控制装置端子(SA3)导电地连接到所述第一功率半导体开关(T1)的所述第一负载电流端子(C)，其中，所述第四控制装置端子(SA4)导电地连接到所述第二功率半导体开关(T2)的所述第二负载电流端子(E)，其中，所述第五控制装置端子(SA5)导电地连接到所述第二功率半导体开关(T2)的所述控制端子(G)。
8.用于操作三电平功率转换器半桥(1)的方法，所述三电平功率转换器半桥(1)具有第一功率半导体开关(T1)、第二功率半导体开关(T2)、第三功率半导体开关(T3)和第四功率半导体开关(T4)、第一二极管(D1)和第二二极管(D2)、第一DC电压端子(DC+)和第二DC电压端子(DC-)、中性端子(N)和AC电压端子(AC)，其中，各功率半导体开关(T1，T2，T3，T4)具有第一负载电流端子(C)和第二负载电流端子(E)以及控制端子(G)，其中，所述第一功率半导体开关(T1)的所述第二负载电流端子(E)导电地连接到所述第三功率半导体开关(T3)的所述第一负载电流端子(C)并且连接到所述AC电压端子(AC)，其中，所述第二功率半导体开关(T2)的所述第一负载电流端子(C)导电地连接到所述第一DC电压端子(DC+)并且所述第四功率半导体开关(T4)的所述第二负载电流端子(E)导电地连接到所述第二DC电压端子(DC-)，其中，所述第二功率半导体开关(T2)的所述第二负载电流端子(E)导电地连接到所述第一功率半导体开关(T1)的所述第一负载电流端子(C)并且所述第三功率半导体开关(T3)的所述第二负载电流端子(E)导电地连接到所述第四功率半导体开关(T4)的所述第一负载电流端子(C)，其中，所述第一二极管(D1)电气连接在所述中性端子(N)和所述第一功率半导体开关(T1)的所述第一负载电流端子(C)之间并且所述第二二极管(D2)电气连接在所述中性端子(N)和所述第三功率半导体开关(T3)的所述第二负载电流端子(E)之间，自接通所述第一功率半导体开关(T1)和所述第二功率半导体开关(T2)的操作状态继续，具有以下方法步骤：
a)当在所述第一功率半导体开关(T1)的所述第一负载电流端子(C)和所述第二负载电流端子(E)之间施加的第一功率半导体开关电压(UT1)超过第一电压值时，断开所述第一功率半导体开关(T1)，
b)当所述第一功率半导体开关电压(UT1)超过第二电压值时，操作所述第一功率半导体开关(T1)于其线性操作中，
c)断开所述第二功率半导体开关(T2)。
9.根据权利要求8所述的方法，还具有以下方法步骤：
d)当在所述第二功率半导体开关(T2)的所述第一负载电流端子(C)和所述第二负载电流端子(E)之间施加的第二功率半导体开关电压(UT2)超过第三电压值时，操作所述第二功率半导体开关(T2)于其线性操作中。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，在接通所述第一功率半导体开关(T1)和所述第二功率半导体开关(T2)的操作状态下，在所述第二功率半导体开关(T2)的所述控制端子(G)处施加的第二启动电压(Ua2)的电压值高于在所述第一功率半导体开关(T1)的所述控制端子(G)处施加的第一启动电压(Ua1)的电压值。
CN201811406128.2A 2017-12-04 2018-11-23 三电平功率转换器半桥的操作方法及其控制装置 Active CN109980608B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017128696.9 2017-12-04
DE102017128696.9A DE102017128696B3 (de) 2017-12-04 2017-12-04 Steuereinrichtung für eine 3-Level-Stromrichterhalbbrücke und Verfahren zum Betrieb einer 3-Level-Stromrichterhalbbrücke

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109980608A CN109980608A (zh) 2019-07-05
CN109980608B true CN109980608B (zh) 2022-06-14

Family

ID=64334543

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811406128.2A Active CN109980608B (zh) 2017-12-04 2018-11-23 三电平功率转换器半桥的操作方法及其控制装置

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN109980608B (zh)
DE (1) DE102017128696B3 (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0933858A1 (fr) * 1998-01-28 1999-08-04 Gec Alsthom Acec Transport S.A. Procédé de protection par mise en court-circuit
CN106330152A (zh) * 2015-06-30 2017-01-11 赛米控电子股份有限公司 包括场效应晶体管的功率半导体电路

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5226183B2 (ja) * 2006-01-10 2013-07-03 東芝三菱電機産業システム株式会社 多レベル電力変換装置
US7940503B2 (en) * 2008-05-27 2011-05-10 Infineon Technologies Ag Power semiconductor arrangement including conditional active clamping
US9083237B2 (en) * 2010-07-13 2015-07-14 O2Micro, Inc. Circuits and methods for controlling a DC/DC converter
US9225262B2 (en) * 2012-06-29 2015-12-29 Eaton Corporation Multi-level inverter apparatus and methods using variable overcurrent response
CN102868291B (zh) 2012-09-19 2015-08-19 华为技术有限公司 二极管中点箝位型三电平逆变器限流控制方法及相关电路
CN104518699B (zh) 2013-09-30 2017-03-15 艾默生网络能源有限公司 一种三电平逆变器的限流控制方法、装置和系统
DE102015120166B3 (de) 2015-11-20 2016-11-17 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Steuereinrichtung für einen Leistungshalbleiterschalter

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0933858A1 (fr) * 1998-01-28 1999-08-04 Gec Alsthom Acec Transport S.A. Procédé de protection par mise en court-circuit
CN106330152A (zh) * 2015-06-30 2017-01-11 赛米控电子股份有限公司 包括场效应晶体管的功率半导体电路

Also Published As

Publication number Publication date
DE102017128696B3 (de) 2018-12-13
CN109980608A (zh) 2019-07-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107070191B (zh) 用于根据需要暂时承担能量传输或分配设备的电流的装置
CN106471740B (zh) 具有动态定时的多级栅极断开
EP3475963B1 (en) Hybrid dc circuit breaker
US9947496B2 (en) Circuit breaker with hybrid switch
US20150002975A1 (en) Solid state circuit-breaker switch devices
DK2522075T3 (en) CIRCUIT AND PROCEDURE FOR PROTECTING A CONTROLLABLE POWER SWITCH
KR101731478B1 (ko) Ｍｍｃ 컨버터의 서브모듈용 전원공급장치
US20150372474A1 (en) Circuit interruption device
US10263611B2 (en) DC switching device and method of control
CN108847835B (zh) 一种功率器件驱动保护电路及其控制方法
US11569727B2 (en) Drive circuit and power conversion device
CN108418187B (zh) 一种功率变换电路及其驱动电路和输出短路保护方法
US9412853B2 (en) Protective device for a voltage-controlled semiconductor switch
CN109980608B (zh) 三电平功率转换器半桥的操作方法及其控制装置
GB2545236A (en) A method of controlling an inverter
EP3493343B1 (en) Circuit arrangement
CN114389589A (zh) 固态功率开关
Giannakis et al. A universal automatic and self‐powered gate driver power supply for normally‐ON SiC JFETs
EP3931851B1 (en) Hybrid circuit breaker, hybrid circuit breaking system, and circuit breaking method
US11539326B2 (en) Photovoltaic direct-current breaking apparatus
WO2023148988A1 (ja) ゲート駆動回路および電力変換装置
JP7419277B2 (ja) 電力変換装置
CN105493407A (zh) 半导体开关装置
JP7250266B1 (ja) 直流電流遮断装置
CN218734246U (zh) 一种过压保护电路及电力设备

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant