DE10350361A1 - Method for limiting potential at collector of switchable power semiconductor switch, e.g. insulated gate bipolar transistor (IGBET), MOSFET, hard driven gat turn (HDGTO) of thyristor etc., to preset value - Google Patents

Method for limiting potential at collector of switchable power semiconductor switch, e.g. insulated gate bipolar transistor (IGBET), MOSFET, hard driven gat turn (HDGTO) of thyristor etc., to preset value Download PDF

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Abstract

Potential limiting of switchable power semiconductor switch (T10,20,30) during switch-off, to preset value is carried out by invented method. In dependence of detected potential course of collector voltage (11c) is determined actual voltage steepness.This steepness is so compared with preset rated voltage steepness values that energizing signal (Usz) is generated, when collector voltage exceeds preset value of one of two rated voltage steepnesses. Independent claims are included for collector potential limiter for IGBT etc.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Begrenzung eines Potentials am Kollektor eines abschaltbaren Leistungshalbleiterschalters während eines Abschaltvorgangs auf einen vorbestimmten Wert und auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.The The invention relates to a method for limiting a potential at the collector of a turn-off power semiconductor switch during a Shutdown to a predetermined value and to a device to carry out this procedure.

Abschaltbare Leistungshalbleiterschalter lassen sich in einrastende und nichteinrastende abschaltbare Leistungshalbleiterschalter unterteilen. Zu den abschaltbaren, nichteinrastenden Leistungshalbeiterschaltern gehören beispielsweise Insulated-Gate-Bipolar-Transistor (IGBT), bipolarer Leistungstransistor (LTR), Metal-Oxid-Semiconductor-Field-Effect-Transistor (MOSFET) oder Hard-Driven Gate-Turn-Off-Thyristor (HD GTO). Im Gegensatz zu den einrastenden Leistungshalbleiterschaltern, beispielsweise Gate-Turn-Off-Thyristor (GTO), MOS-Control-Thyristor (MCT) oder Thyristor benötigen die nichteinrastenden Leistungshalbleiterschalter ständig ein Ansteuersignal um sicher ein- bzw. ausgeschaltet zu bleiben. Nachfolgend wird als nichteinrastender Leistungshalbleiterschalter nur noch der IGBT genannt, wodurch jedoch keine Einschränkung bezweckt werden soll.disconnectable Power semiconductor switches can be in latching and non-latching Divert switchable power semiconductor switches. To the disconnectable, non-latching power circuit breakers include, for example Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT), bipolar power transistor (LTR), Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor (MOSFET) or Hard-Driven Gate Turn-Off Thyristor (HD GTO). In contrast to the latching power semiconductor switches, for example Gate turn-off thyristor (GTO), MOS control thyristor (MCT) or thyristor need the non-latching power semiconductor switches constantly on Control signal to safely stay on or off. following is as non-latching power semiconductor switch only the IGBT, which is not intended to be a limitation.

Mit den derzeitig verfügbaren IGBT-Bauelementen (Modulen) sind Stromrichter im MV-Bereich ohne Parallelschaltung von Modulen realisierbar. Soll der Spannungsbereich und/oder der Leistungsbereich eines derartigen Stromrichters erhöht werden, so bietet sich die Reihenschaltung mehrerer IGBT-Modulen pro Stromrichterventil an. Eine derartige Stromrichterschaltung wird als Stromrichter mit einer Reihenschaltzahl Zwei oder größer bezeichnet.With currently available IGBT components (modules) are converters in the MV range without Parallel connection of modules feasible. Should the voltage range and / or the power range of such a power converter can be increased, so offers the series connection of several IGBT modules per converter valve at. Such a converter circuit is as a power converter with a series shift number two or greater designated.

In 1 ist ein Prinzipschaltbild eines Stromrichters mit der Reihenschaltzahl Drei einer Phase eines mehrphasigen Stromrichters dargestellt. Diese Brückenschaltung weist drei obere und drei untere Leistungshalbleiterschalter T1o, T2o, T3o und T1u, T2u, T3u auf, die elektrisch in Reihe geschaltet sind. Der Verbindungspunkt der oberen und unteren Leistungshalbleiterschalter T1o, T2o, T3o und T1u, T2u, T3u bilden einen Phasenanschluss 2. Eingangsseitig ist dieser Phasen-Stromrichter mit einem Zwischenkreiskondensator CZW verknüpft, der die Zwischenkreis-Gleichspannung UZW stabilisiert. Jedem Leistungshalbleiterschalter T1o, T2o, T3o und T1u, T2u, T3u ist eine RC-Beschaltung, bestehend aus einem Kondensator C1 und einem Widerstand R1, und ein Symmetrierwiderstand R2 elektrisch parallel geschaltet. Jeder Leistungshalbleiterschalter T1o, T2o, T3o und T1u, T2u, T3u weist eine Vorrichtung zur Steuerung auf, von der hier aus Übersichtlichkeitsgründen nur eine Treiberstufe 4 mit nachgeschaltetem Gate-Widerstand Rg dargestellt sind. Jede dieser Vorrichtungen weist noch eine aktive Kollektor-Emitter-Begrenzungsschaltung auf.In 1 is a block diagram of a converter with the Reihenschaltzahl Three of a phase of a polyphase power converter shown. This bridge circuit has three upper and three lower power semiconductor switches T1o, T2o, T3o and T1u, T2u, T3u, which are electrically connected in series. The connection point of the upper and lower power semiconductor switches T1o, T2o, T3o and T1u, T2u, T3u constitute a phase connection 2 , On the input side, this phase converter is linked to an intermediate circuit capacitor C ZW , which stabilizes the intermediate circuit DC voltage U ZW . Each power semiconductor switch T1o, T2o, T3o and T1u, T2u, T3u is an RC circuit consisting of a capacitor C1 and a resistor R1, and a balancing resistor R2 electrically connected in parallel. Each power semiconductor switch T1o, T2o, T3o and T1u, T2u, T3u has a device for controlling, of which here for reasons of clarity, only one driver stage 4 are shown with downstream gate resistance R g . Each of these devices still has an active collector-emitter limiting circuit.

Mittels der RC-Beschaltungen werden jeweils der Effekt nichtlinearer Sperrschichtkapazitäten des IGBTs mit interner Invers-Diode minimiert. Mittels der Symmetrierwiderstände R2 wird eine gleichmäßige statische Spannungsaufteilung erreicht. Die aktive Kollektor-Emitter-Begrenzungsschaltung einer jeden Stufe begrenzt die maximale Spannung für jedes IGBT-Modul T1o, T2o, T3o, T1u, T2u, T3u unterhalb einer zulässigen Blockierspannung.through The RC circuits are each the effect of nonlinear junction capacitances of IGBTs with internal inverse diode minimized. By means of the balancing resistors R2 a uniform static Voltage split achieved. The active collector-emitter limiting circuit each level limits the maximum voltage for each IGBT module T1o, T2o, T3o, T1u, T2u, T3u below a permissible blocking voltage.

Im Gegensatz zum Stromrichter mit der Reihenschaltzahl Eins sind bei einem Stromrichter mit Reihenschaltzahl Zwei und größer die möglichen Spannungspotentiale der einzelnen Leistungshalbleiterschalter a priori nicht fest vorgegeben.in the Contrary to the converter with the serial number one are at a power converter with Reihenschaltzahl two and greater the possible voltage potentials the individual power semiconductor switch a priori not fixed.

In der 2 sind beispielhaft Spannungsverläufe der Kollektor-Emitter-Spannung UCE1, UCE2, UCE3, beispielsweise der Leis tungshalbleiterschaltern T1o, T2o, T3o, während der Phasen P1 "Einschalten", P2 "Leiten", P3 "Ausschalten" und P4 "Sperren" über die Zeit t dargestellt.In the 2 are exemplary voltage curves of the collector-emitter voltage U CE1 , U CE2 , U CE3 , for example, the power semiconductor switches T1o, T2o, T3o, during the phases P1 "turn on", P2 "conduct", P3 "turn off" and P4 "lock" shown over the time t.

Während der Phasen P1 bzw. P3 (Ein- bzw. Ausschalten) bestimmen vor allem halbleitereigene Eigenschaften, wie z.B. Unterschiede bezüglich Speicherladung und Sperrschichtkapazität, unterschiedliche Verzögerungen und Ein- bzw. Ausschaltzeiten, die Spannungsverteilung. Aber auch Unterschiede in der Ansteuerung durch toleranz-, jitter- und driftbehaftete Signallaufzeiten sowie Eigenschaften im Lastkreis (Steuerinduktivitäten, Streu- und Erdkapazitäten und zusätzliche Beschaltungen) haben einen nicht zu vernachlässigenden Einfluss. In der 2 ist in der Phase P1 ein Zeitpunkt t1 gekennzeichnet, der aufzeigt, wie die Spannungsverteilung an den in Reihe geschalteten Leistungshalbleiterschaltern T1o, T2o, T3o während der Phase P1 "Einschalten" zu diesem Zeitpunkt t1 aussieht. Zu diesem Zeitpunkt t1 ist der Phase P1 zu entnehmen, dass der Leistungshalbleiterschalter T3o den größten Teil der Sperrspannung aufnimmt.During phases P1 and P3 (switching on and off), semiconductor properties in particular, such as differences in storage charge and junction capacitance, different delays and switch-on and switch-off times, determine the voltage distribution. But also differences in the control by tolerance, jitter and drifting signal propagation times as well as properties in the load circuit (control inductances, stray and earth capacitances and additional wiring) have a not insignificant influence. In the 2 For example, in phase P1, a time t1 is indicated which shows how the voltage distribution on the series-connected power semiconductor switches T1o, T2o, T3o during the phase P1 "switching on" at this time t1 looks like. At this point in time t1, it can be seen from the phase P1 that the power semiconductor switch T3o receives most of the blocking voltage.

Während der Phase P4 "Sperren" ist die Spannungsaufteilung nicht stabil, sondern vom vorhergehenden Abschaltvorgang, dem abgeschalteten Strom und von der Größe, Toleranz und Drift des Leckstromes sowie von einer Beschaltung abhängig. Die Leckströme führen nach einer von Sperrschicht- und Beschaltungskapazitäten abhängigen Zeit zu einer ungleichmäßigen stationären Spannungsaufteilung, bei welcher im ungünstigsten Fall ein einzelner Leistungshalbleiterschalter beispielsweise eine erhöhte Sperrspannung aufnehmen muss. Der Zeitpunkt t4 in der Phase P4 verdeutlicht einen Augenblick einer Spannungsverteilung im ausgeschalteten Zustand.During the Phase P4 "Lock" is the voltage split not stable, but from the previous shutdown, the power off and of the size, tolerance and drift of the leakage current as well as a wiring dependent. The leakage currents to lead after a time dependent on junction and circuit capacitance to a non-uniform stationary voltage distribution, with which in the most unfavorable Case a single power semiconductor switch, for example one increased Must absorb blocking voltage. The time t4 in phase P4 illustrates a moment of voltage distribution in the off state.

In der Phase P3 "Ausschalten" der 2 ist zu entnehmen, dass die drei Leistungshalbleiterschalter T1o, T2o, T3o unterschiedliche maximale Potentiale am jeweiligen Kollektor aufweisen. Am abschaltbaren Leistungshalbleiterschalter T1o steht die höchste Kollektor-Emitter-Spannung UCE1 an. Übersteigt dieses Kollektorpotential einen vorbestimmten Grenzwert, so wird der abschaltbare Leistungshalbleiterschalter T1o zerstört. Dies hätte bei einem Stromrichterventil mit einer Reihenschaltzahl Zwei und größer unter Umständen eine Kettenreaktion zu Folge, durch die die restlichen Leistungshalbleiterschalter T2o, T3o des Stromrichterventils wegen Überspannung zerstört würden. Ob eine derartige Kettenreaktion entstehen würde, hängt vom Spannungs-Sicherheitsfaktor ab. Zumindest wird der Leistungshalbleiterschalter T10 zerstört und die anfallende Sperrspannung teilt sich auf die beiden verbleibenden Leistungshalbleiterschalter T20 und T30 des Stromrichterventils auf.In phase P3 "switch off" the 2 It can be seen that the three power semiconductor switches T1o, T2o, T3o have different maximum potentials at the respective collector. At the turn-off power semiconductor switch T1o is the highest collector-emitter voltage U CE1 . If this collector potential exceeds a predetermined limit, the turn-off power semiconductor switch T1o is destroyed. In the case of a converter valve with a series switching number of two and greater, this could possibly lead to a chain reaction which would destroy the remaining power semiconductor switches T2o, T3o of the converter valve due to overvoltage. Whether such a chain reaction would occur depends on the voltage safety factor. At least the power semiconductor switch T10 is destroyed and the resulting blocking voltage is divided between the two remaining power semiconductor switches T20 and T30 of the converter valve.

Wie bereits erwähnt, weist jeder abschaltbare Leistungshalbleiterschalter T1o, T2o, T3o, T1u, T2u, T3u eine aktive Kollektor-Emitter-Begrenzungsschaltung auf, die in der 1 aus Übersichtlichkeitsgründen nicht näher dargestellt sind.As already mentioned, each turn-off power semiconductor switch T1o, T2o, T3o, T1u, T2u, T3u, an active collector-emitter limiting circuit, which in the 1 are not shown in detail for reasons of clarity.

Eine mögliche aktive Kollektor-Emitter-Schaltung ist eine aktive Spannungsklemmschaltung, die ein Diodennetzwerk aufweist. Dieses Diodennetzwerk weist eine Entkopplungsdiode und wenigstens eine Zenerdiode auf, die elektrisch in Reihe geschaltet sind. Diese Reihenschaltung ist elektrisch parallel zur Kollektor-Gate-Strecke des abschaltbaren Leistungshalbleiterschalters geschaltet. Durch die Entkopplungsdiode ist nur ein Stromfluss vom Kollektor zum Gate möglich. Mittels einer oder mehrerer Zenerdioden wird eine Ansprechschwelle der aktiven Spannungsklemmschaltung auf einen vorbestimmten Grenzwert eingestellt. Sobald dieser Grenzwert überschritten wird, schalten die Zenerdioden durch, und es fließt ein Strom vom Kollektor zum Gate des zu schützenden abschaltbaren Leistungshalbleiterschalters, wodurch dieser wieder aufgesteuert wird. Durch diese Schutzansteuerung wird das Potential am Kollektor auf den vorbestimmten Wert begrenzt. Am Ende des Abschaltvorgangs fällt an der Kollektor-Emitter-Strecke eines jeden abschaltbaren Leistungshalbleiterschalters des Strom richterventils mit der Reihenschaltzahl Zwei und größer jeweils ein Teil der Zwischenkreisspannung UZW an.One possible active collector-emitter circuit is an active voltage clamp circuit having a diode network. This diode network has a decoupling diode and at least one zener diode, which are electrically connected in series. This series circuit is electrically connected in parallel to the collector-gate path of the turn-off power semiconductor switch. Due to the decoupling diode only a current flow from the collector to the gate is possible. By means of one or more Zener diodes, a threshold of the active voltage clamping circuit is set to a predetermined limit. As soon as this limit is exceeded, the zener diodes switch on, and a current flows from the collector to the gate of the turn-off power semiconductor switch to be protected, whereby it is turned on again. By this protection control, the potential at the collector is limited to the predetermined value. At the end of the shutdown falls on the collector-emitter path of each turn-off power semiconductor switch of the power regulator valve with the series switching number two and greater in each case a part of the intermediate circuit voltage U ZW .

Eine derartige aktive Spannungsklemmschaltung weist jedoch folgende Nachteile auf:

  • – Die Spannungsbegrenzung ist durch die Herstellungstoleranzen und den Temperaturkoeffizienten der Zenerdiode sehr ungenau (ca. +/–5% Herstellung + ca. 10% zusätzlicher Fehler bei 100K Temperaturhub),
  • – die Verlustleistung der Zenerdiode ist so groß, dass die Funktion dieser Spannungsbegrenzung im allgemeinen nur für seltene Störfälle und nicht bei einer vorgesehenen Schaltfrequenz im gepulsten Dauerbetrieb dauernd benutzt werden kann und deshalb
  • – zusätzliche Beschaltungen der Leistungshalbleiterschalter notwendig sind, um im Betrieb die Spannungen zu begrenzen, die bekanntlich eine große und unerwünschte Verlustleistung in den Beschaltungswiderständen verursachen (verlustfreie Beschaltungsnetzwerke erfordern auch höheren Aufwand).
However, such an active voltage clamping circuit has the following disadvantages:
  • - The voltage limitation is very inaccurate due to the manufacturing tolerances and the temperature coefficient of the zener diode (about +/- 5% production + about 10% additional error at 100K temperature stroke),
  • - The power loss of the Zener diode is so large that the function of this voltage limitation can be used in general only for rare incidents and not at a designated switching frequency in pulsed continuous operation and therefore
  • - Additional circuits of the power semiconductor switches are necessary in order to limit the voltages during operation, which is known to cause a large and undesirable power loss in the circuit resistors (lossless Beschaltungsnetzwerke also require more effort).

Aus der EP 0 645 889 B1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Begrenzung der Stromfallgeschwindigkeit beim Ausschalten von Leistungshalbleiterschaltern mit MOS-Steuereingang bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren zur Begrenzung der Stromfallgeschwindigkeit wird beim Ausschalten in Abhängigkeit einer Induktivität im Emitterzweig eine Gegenspannung erzeugt, die auf eine am Leistungshalbleiterschalter anstehende Gate-Emitter-Spannung rückgekoppelt wird. Somit wird durch diese Rückkopplung die Gate-Emitter-Spannung angehoben, wodurch die Abschaltgeschwindigkeit unverzögert wirksam reduziert wird, ohne dabei die Speicherzeit des Leistungshalbleiterschalters zu vergrößern oder das Einschaltverhalten zu beeinflussen.From the EP 0 645 889 B1 For example, there is known a method and apparatus for limiting current falloff when turning off power MOS-input power semiconductor switches. In this known method for limiting the current fall speed, a reverse voltage is generated when switching off in dependence on an inductance in the emitter branch, which is fed back to a pending on the power semiconductor switch gate-emitter voltage. Thus, by this feedback, the gate-emitter voltage is raised, whereby the turn-off is effectively reduced without delay, without increasing the storage time of the power semiconductor switch or to influence the turn-on.

Mit diesem bekannten Verfahren ist eine Adaptierbarkeit auf verschiedene Leistungshalbleiter-Bauteile nicht einfach mög lich. Für eine Adaptierbarkeit ist eine aufwendige Hardware-Anpassung erforderlich.With This known method is adaptable to different Power semiconductor components not easily possible. For an adaptability is a complex hardware adaptation required.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit dem bzw. der sich der Aufwand für eine Adaptierbarkeit wesentlich vereinfacht.Of the Invention is now the object of a method and a Specify device, with or the effort for an adaptability considerably simplified.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 (Verfahren) bzw. des Anspruchs 4 (Vorrichtung) gelöst.These Task is according to the invention with the Features of claim 1 (method) or claim 4 (device) solved.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass abschaltbare Leistungshalbleiter-Bauteile eines Typs nicht immer denselben du/dt-Wert (Spannungssteilheit) aufweisen. Bei unterschiedlichen du/dt-Werten erreicht das Potential am Kollektor eines Leistungshalbleiterschalters nach einer vorbestimmten Zeitspanne unterschiedliche Werte. Dadurch kann es vorkommen, dass installierte Schutzmaßnahmen nicht schnell genug greifen können, ohne dass diese hardwaremäßig daran angepasst sind.Of the The invention is based on the finding that turn-off power semiconductor components of a type does not always have the same du / dt value (steepness of slope) exhibit. At different du / dt values the potential reaches at the collector of a power semiconductor switch after a predetermined Time span different values. As a result, it can happen that installed protective measures can not grab fast enough without that they are hardware-related are adjusted.

Gemäß dem ersten erfindungsgemäßen Verfahren wird während des Ausschaltvorgangs der zeitliche Verlauf des Potentials am Kollektor eines zu schützenden abschaltbaren Leistungshalbleiterschalters erfasst, aus dem anschließend eine zugehörige Ist-Spannungssteilheit ermittelt wird. Diese ermittelte Ist-Spannungssteilheit wird mit einer vorbestimmten Soll-Spannungssteilheit derart verglichen, dass ein Ansteuersignal generiert wird, sobald die Kollektorspannung einen zu einem von zwei Soll-Spannungssteilheiten bestimmter Spannungssteilheitenbereich korrespondierenden vorbestimmten Wert übersteigt. Dadurch kann jedem abschaltbaren Leistungshalbleiterschalter zu einer der Spannungsänderungsgeschwindigkeit seines Kollektorpotentials korrespondierenden Steuerzeit ein Ansteuersignal zugeführt werden, wodurch sein Kollektorpotential einfach auf einen vorbestimmten Grenzwert begrenzt werden kann.According to the first inventive method is during the switch-off process, the time course of the potential at the collector one to be protected disconnected power semiconductor switch detected from the then one associated Actual voltage gradient is determined. This determined actual voltage gradient is compared with a predetermined desired voltage steepness such that a drive signal is generated as soon as the collector voltage a voltage gradient range determined for one of two desired voltage gradients corresponding predetermined value. This allows everyone switchable power semiconductor switch to one of the voltage change rate its collector potential corresponding control time a drive signal supplied be, whereby its collector potential simply to a predetermined Limit can be limited.

Gemäß dem zweiten erfindungsgemäßen Verfahren wird während des Abschaltvorgangs fortlaufend ein Istwert eines Kollektorpotentials eines zu schützenden abschaltbaren Leistungshalbleiterschalters ermittelt und derart mit einem ersten vorbestimmten Wert verglichen, dass bei Gleichheit eine Zeiterfassung getriggert wird. Außerdem wird dieses ermittelte Kollektorpotential derart mit einem weiteren zu korrespondierenden Zeiteckwerten vorbestimmten Wert verglichen, dass bei Gleichheit ein Ansteuersignal generiert wird.According to the second inventive method is during the shutdown process continuously an actual value of a collector potential one to be protected disconnected power semiconductor switch determined and so compared with a first predetermined value that when equal a time tracking is triggered. In addition, this is determined Collector potential so with another to be corresponding Time compares predetermined value compared to that of equality a drive signal is generated.

Dieses zweite erfindungsgemäße Verfahren unterscheidet sich vom ersten erfindungsgemäßen Verfahren dadurch, dass nicht mehr Soll-Spannungsteilheiten berechnet werden müssen. Alleine mit den vorteilhafter Weise in einer Tabelle abgelegten vorbestimmten Werten mit korrespondierenden Zeiteckwerten wird das Potential am Kollektor eines zu schützenden abschaltbaren Leistungshalbleiterschalters während eines Abschaltvorgangs auf einen vorbestimmten Wert begrenzt. Dazu müssen einerseits ein Zählerstand einer getriggerten Zeiterfassung mit abgelegten Zeiteckwerten und das erfasste Kollektorpotential mit zu den Zeiteckwerten korrespondierenden vorbestimmten Werten verglichen werden. Somit erschöpft sich das zweite erfindungsgemäße Verfahren in zwei Vergleichsmethoden. Dadurch ist die Realisierung dieses zweiten erfindungsgemäßen Verfahrens besonders einfach.This different second method of the invention from the first method according to the invention in that no more desired voltage gradients are calculated have to. Alone with the advantageous way in a table filed predetermined values with corresponding time values becomes the Potential at the collector of a turn-off power semiconductor switch to be protected while a shutdown limited to a predetermined value. To have to on the one hand, a meter reading a triggered time recording with stored time values and the detected collector potential with corresponding to the Zeiteckwerten be compared to predetermined values. Thus exhausted the second method according to the invention in two comparison methods. This is the realization of this second inventive method especially easy.

Die Anpassung dieser beiden erfindungsgemäßen Verfahren an beliebige abschaltbare Leistungshalbleiterschalter erschöpft sich in der Hinterlegung von abgespeicherten vorbestimmten Grenzwerten mit korrespondierenden Zeiteckwerten In Abhängigkeit einer verfügbaren Speicherkapazität kann für unterschiedliche abschaltbare Leistungshalbleiterschalter jeweils eine Tabelle abgespeichert werden, wobei jede Tabelle mittels eines Codiersignals aktiviert werden kann.The Adapting these two methods of the invention to any desired switchable power semiconductor switch is exhausted in the deposit from stored predetermined limits with corresponding Time Dependent Dependent one available memory can for different turn-off power semiconductor switches respectively a table are stored, each table using a Coding signal can be activated.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Begrenzung eines Potentials am Kollektor eines abschaltbaren Leistungshalblei terschalters auf einen vorbestimmten Wert, weist dieser einen Analog-Digital-Wandler und einen programmierbaren Logikbaustein auf. Zur Spannungserfassung ist ein Spannungsteiler vorgesehen, dessen Ausgang mittels einer Pegelanpassung mit einem Eingang des A/D-Wandlers verknüpft ist. Durch die Digitalisierung des Zeitverlaufes eines Potentialverlaufs am Kollektor eines zu schützenden abschaltbaren Leistungshalbleiterschalters beim Abschaltvorgang, kann auf einfache Weise eine zugehörige Ist-Spannungssteilheit erfasst werden. Mittels des programmierbaren Logikbausteins werden aus den digitalen Spannungswerten des zeitlichen Potentialverlaufes am Kollektor eines zu schützenden abschaltbaren Leistungshalbleiterschalters eine tatsächliche Spannungssteilheit ermittelt und ausgewertet. In Abhängigkeit von vorbestimmten Grenzwerten und korrespondierenden Zeiteckwerten, aus denen eine Soll-Spannungssteilheit berechnet wird, wird ein Zeitpunkt für ein Ansteuersignal zum Wiederaufsteuern des zu schützenden abschaltbaren Leistungshalbleiterschalters bestimmt. Zu diesem bestimmten Steuerzeitpunkt wird ein kurzes Ansteuersignal während des Abschaltvorgangs ausgegeben, wodurch der zu schützende abschaltbare Leistungshalbeiterschalter kurzzeitig aufgesteuert wird, wodurch der weitere Spannungsanstieg gestoppt wird. Damit die am Kollektor des zu schützenden abschaltbaren Leistungshalbleiterschalters auf einen vorbestimmten Grenzwert begrenzt wird, muss das Ansteuersignal nach einer ermittelten Zeitspanne wieder rückgesetzt werden.at the device according to the invention for limiting a potential at the collector of a disconnectable Leistungshalblei terschalters to a predetermined value, points this one analog-to-digital converter and a programmable logic device on. For voltage detection, a voltage divider is provided, its output by means of a level adjustment with an input of the A / D converter connected is. By digitizing the time course of a potential course at the collector of a to be protected switchable power semiconductor switch during shutdown, can easily an associated actual voltage gradient be recorded. By means of the programmable logic device from the digital voltage values of the temporal potential curve at the collector of a to be protected switchable power semiconductor switch an actual Voltage slope determined and evaluated. Dependent on of predetermined limits and corresponding time values, from which a desired voltage gradient is calculated, is a Time for a drive signal for re-controlling the to be protected switchable power semiconductor switch determined. To that particular Control time is a short drive signal during the shutdown issued, causing the protected Disconnectable power semiconductor switches temporarily open becomes, whereby the further increase in voltage is stopped. In order to the at the collector of the to be protected switchable power semiconductor switch to a predetermined Limit is limited, the drive signal after a determined Time span reset again become.

Erst durch die Verwendung eines programmierbaren Logikbausteins in der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die auf Hochspannungspotential angeordnet ist, kann das Kollektorpotential eines abschaltbaren Leistungshalbleiterschalters eines Stromrichterventils mit der Reihenschaltzahl Zwei und größer auf jeden beliebigen Grenzwert ohne großen Aufwand begrenzt werden. Der Aufwand für eine Anpassung dieser erfindungsgemäßen Vorrichtung an einem abschaltbaren Leistungshalbleiterschalter erschöpft sich in einer softwaremäßigen Anpassung.First by the use of a programmable logic device in the device according to the invention, which is arranged at high voltage potential, the collector potential a turn-off power semiconductor switch a converter valve with the serial number two and greater to any limit value without big ones Effort to be limited. The effort for an adaptation of this device according to the invention a turn-off power semiconductor switch is exhausted in a software adaptation.

D.h., bei der Anpassung dieser erfindungsgemäßen Vorrichtung werden über Software Parameter eingestellt.that is, in the adaptation of this device according to the invention are software Parameter set.

Vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind den Unteransprüchen 8 bis 11 zu entnehmen.advantageous embodiments the device according to the invention are the dependent claims To take 8 to 11.

Zur weiteren Erläuterung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Begrenzung eines Kollektorpotentials eines abschaltbaren Leistungshalbleiterschalters schematisch veranschaulicht ist.For further explanation, reference is made to the drawing, in which an embodiment Form of the inventive device for limiting a collector potential of a turn-off power semiconductor switch is illustrated schematically.

1 zeigt ein Prinzipschaltbild eines Brückenzweiges eines bekannten Stromrichters, in der 1 shows a schematic diagram of a bridge branch of a known power converter, in the

2 sind Spannungsverläufe verschiedener Betriebszustände der Kollektor-Emitter-Spannungen elektrisch in Reihe geschalteter Leistungshalbleiterschalter gemäß 1 in einem Diagramm über der Zeit t veranschaulicht, die 2 are voltage waveforms of various operating states of the collector-emitter voltages electrically connected in series power semiconductor switch according to 1 in a diagram over time t illustrates the

3 zeigt die obere Brückenhälfte des Brückenzweiges nach 1 jeweils mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Begrenzung eines Kollektorpotentials eines abschaltbaren Leistungshalbleiterschalters, in der 3 indicates the upper bridge half of the bridge branch 1 each with a device according to the invention for limiting a collector potential of a turn-off power semiconductor switch, in the

4 ist ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung veranschaulicht und in der 4 is a block diagram of a device according to the invention illustrated and in the

5 sind in einem Diagramm über der Zeit t unterschiedliche vorbestimmte Soll-Spannungssteilheiten dargestellt. 5 are shown in a diagram over the time t different predetermined desired voltage slopes.

In der 3 ist die obere Brückenhälfte des Brückenzweiges nach 1 näher dargestellt. Wegen der Übersichtlichkeit sind die RC-Beschaltungen und die Symmetrierwiderstände R2, die jeweils elektrisch parallel zur Kollektor-Emitter-Strecke der abschaltbaren Leistungshalbleiterschalter T1o, T2o, T3o geschaltet sind, nicht dargestellt. In dieser Darstellung weist jeder abschaltbare Leistungshalbleiterschalter T1o, T2o und T3o eine erfindungsgemäße Vorrichtung 6 auf. Jede Vorrichtung 6 ist mit seinem Eingang 8 mit einem Kollektor C und mit einem Bezugseingang 10 mit einem Emitter E eines ab schaltbaren Leistungshalbleiterschalters T1o, T2o bzw. T3o elektrisch leitend verbunden. Am Ausgang 12 einer jeden Vorrichtung 6 steht zu einem vorbestimmten Steuerzeitpunkt ein Ansteuersignal USZ1, USZ2 bzw. USZ3 an. Einem Parameter-Eingang 14 steht wenigstens ein Parametersatz P an.In the 3 is the upper bridge half of the bridge branch behind 1 shown in more detail. For clarity, the RC circuits and the balancing resistors R2, which are each electrically connected in parallel to the collector-emitter path of the turn-off power semiconductor switches T1o, T2o, T3o, not shown. In this illustration, each turn-off power semiconductor switch T1o, T2o and T3o has a device according to the invention 6 on. Every device 6 is with his entrance 8th with a collector C and with a reference input 10 connected to an emitter E of a switchable power semiconductor switch T1o, T2o or T3o electrically conductive. At the exit 12 every device 6 is at a predetermined control time a drive signal U SZ1 , U SZ2 or U SZ3 . A parameter input 14 is at least one parameter set P on.

In der 4 ist eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 6 näher dargestellt. Gemäß dieser Darstellung weist die Vorrichtung 6 einen Spannungsteiler 18, eine Pegelanpassung 20, einen A/D-Wandler 22 und einen programmierbaren Logikbaustein 24 auf. Diese Elemente, 18, 20, 22 und 24 sind signaltechnisch in Reihe geschaltet. Eingangsseitig ist der Spannungsteiler 18 mit dem Eingang 8 der Vorrichtung 6 verknüpft. Der Ausgang 12 dieser Vorrichtung 6 ist mit einem Ausgang des programmierbaren Logikbausteins 24 verbunden, wogegen sein Bezugsanschluss mit dem Bezugseingang 10 der Vorrichtung 6 verbunden ist. Ein Parametereingang des programmierbaren Logikbausteins 24 ist außerdem mit dem Parameter-Eingang 14 der Vorrichtung 6 verknüpft.In the 4 is an embodiment of a device according to the invention 6 shown in more detail. As shown, the device 6 a voltage divider 18 , a level adjustment 20 , an A / D converter 22 and a programmable logic device 24 on. These elements, 18 . 20 . 22 and 24 are signaled in series. On the input side is the voltage divider 18 with the entrance 8th the device 6 connected. The exit 12 this device 6 is connected to an output of the programmable logic device 24 whereas its reference terminal is connected to the reference input 10 the device 6 connected is. One parameter input of the programmable logic device 24 is also available with the parameter input 14 the device 6 connected.

Als Spannungsteiler 18 ist ein abgeglichener Spannungsteiler vorgesehen, der beispielsweise aus einer Kette von RC-Gliedern bestehen kann. Mit Hilfe dieses Spannungsteilers 18 wird der Spannungswert UC am Kollektor C des zu schützenden abschaltbaren Leistungshalbleiterschalters T1o, T2o bzw. T3o auf eine verarbeitbare Kollektorspannung U'C heruntergeteilt, beispielsweise 3000V auf einige Volt. Diese heruntergeteilte Spannung U'C wird mittels der nachgeschalteten Pegelanpassung 20 an den Spannungshub des nachgeschalteten A/D-Wandlers 22 angepasst. Als Pegelanpassung wird beispielsweise eine Operationsverstärkungsschaltung verwendet. Mittels des A/D-Wandlers 22 wird jeder anstehende Spannungswert U'Ca in eine binäre Zahl umgewandelt. Um eine hohe Genauigkeit des Zahlenwertes zu erreichen, werden hier beispielsweise acht Bit benötigt. Diese digitalen Zahlen werden dem programmierbaren Logikbaustein 24 zur weiteren Bearbeitung zugeführt.As a voltage divider 18 a balanced voltage divider is provided, which may for example consist of a chain of RC elements. With the help of this voltage divider 18 the voltage value at the collector C U C is the divided down to be protected turn-off power semiconductor switch T1o, T2o or T3o on a processable collector voltage U 'C, for example 3000V to a few volts. This divided voltage U ' C is adjusted by means of the downstream level adjustment 20 to the voltage swing of the downstream A / D converter 22 customized. As the level adjustment, for example, an operational amplification circuit is used. By means of the A / D converter 22 Each pending voltage value U ' Ca is converted into a binary number. To achieve a high accuracy of the numerical value, for example, eight bits are needed here. These digital numbers become the programmable logic device 24 fed for further processing.

Gemäß dem zweiten erfindungsgemäßen Verfahren werden diese eingelesenen Zahlenwerte mit einem ersten Grenzwert UGr0 verglichen. Bei Gleichheit wird eine Zeiterfassung, beispielsweise ein Zähler, gestartet. Der Zählerstand wird mit den Zeiteckwerten aus der Tabelle verglichen, wodurch für den Vergleich des ermittelten Kollektorpotentials mit einem vorbestimmten Grenzwert dieser Grenzwert bestimmt wird. Bei Gleichheit des Kollektorpotentials mit einem über der Zeitmessung bestimmten Grenzwert wird ein Ansteuersignal USZ1, USZ2 bzw. USZ3 generiert. Dieses Ansteuersignal USZ1, USZ2 bzw. USZ3 steht dann am Steuereingang der Treiberstufe 4 eines abschaltbaren Leistungshalbleiterschalters T1o, T2o bzw. T3o an. Dadurch wird während des Abschaltvorgangs des abschaltbaren Leistungshalbleiterschalters T1o, T2o bzw. T3o ein abschaltbarer Leistungshalbleiterschalter T1o, T2o bzw. T3o wieder aufgesteuert, so dass die Steilheit des Spannungsanstieges vermindert wird, wodurch seine ansteigende Kollektor-Emitter-Spannung UCE1, UCE2 bzw. UCE3 auf einen vorbestimmten Grenzwert UGr1, UGr2 bzw. UGr3 begrenzt wird. Gemäß dem Diagramm nach 2 weist während der Phase P3 "Ausschalten" der abschaltbare Leistungshalbleiterschalter T1o die größte Kollektor-Emitter-Spannung UCE1 auf. Würde der Wert dieser Kollektor-Emitter-Spannung UCE1 einen vorbestimmten Grenzwert UGr1 bzw. UGr2 bzw. UGr3 übersteigen, so würde dieser mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung 6 auf den vorbestimmten Grenzwert UGr1 bzw. UGr2 bzw. UGr3 begrenzt werden.According to the second method according to the invention, these read-in numerical values are compared with a first limit value U Gr0 . In case of equality, a time detection, for example a counter, is started. The counter reading is compared with the time check values from the table, whereby this limit value is determined for the comparison of the ascertained collector potential with a predetermined limit value. If the collector potential is equal to a limit value determined over the time measurement, a drive signal U SZ1 , U SZ2 or U SZ3 is generated. This drive signal U SZ1 , U SZ2 and U SZ3 is then at the control input of the driver stage 4 a turn-off power semiconductor switch T1o, T2o or T3o on. As a result, a turn-off power semiconductor switch T1o, T2o or T3o is turned on again during the turn-off of the turn-off power semiconductor switch T1o, T2o or T3o, so that the slope of the voltage increase is reduced, causing its rising collector-emitter voltage U CE1 , U CE2 or U CE3 is limited to a predetermined limit U Gr1 , U Gr2 and U Gr3 . According to the diagram 2 has the largest collector-emitter voltage U CE1 during the phase P3 "off" the turn-off power semiconductor switch T1o . If the value of this collector-emitter voltage U CE1 exceeded a predetermined limit value U Gr1 or U Gr2 or U Gr3 , this would be done by means of the device according to the invention 6 be limited to the predetermined limit value U Gr1 or U Gr2 or U Gr3 .

Das Diagramm nach 5 zeigt drei Spannungsverläufe U1S, U2S und U3S mit vorbestimmten Soll-Spannungssteilheiten. Jede Soll-Spannungssteilheit ist durch einen Zeiteckwert tE1 bzw. tE2 bzw. tE3 und einem Grenzwert UGr1 bzw. UGr2 bzw. UGr3 bestimmt. Jeder weitere Spannungsverlauf, der oberhalb des Spannungsverlaufes U1S verläuft, weist eine Ist-Spannungssteilheit auf, die größer der Soll-Spannungssteilheit des Spannungsverlaufes U1S ist. Verläuft eine Spannungskurve zwischen den Spannungsverläufen U1S und U2S so ist die zugehörige Ist-Spannungssteilheit größer der Soll-Spannungssteilheit des Spannungsverlaufes U2S und kleiner der Soll-Spannungssteilheit des Spannungsverlaufes U1S. Ein dritter Spannungssteilheitenbereich wird durch die beiden Spannungsverläufe U2S und U3S aufgespannt. Je mehr Grenzwerte UGr1,..., UGrn mit korrespondierenden Zeiteckwerten tE1,...,tEn in eine im programmierbaren Logikbaustein hinterlegten Tabelle abgelegt werden, um so anpassungsfähiger ist die Vorrichtung 6 zur Begrenzung eines Potentials am Kollektor C eines zu schützenden abschaltbaren Leistungshalbleiterschalters T1o,...,T3u. Als abschaltbarer Leistungshalbleiterschalter T1o, T20, T3o, T1u, T2u bzw. T3u ist beispielsweise ein IGBT mit einer Sperrspannung von 4,5kV vorgesehen.The diagram after 5 shows three voltage waveforms U 1S , U 2S and U 3S with predetermined desired voltage slopes. Each nominal voltage gradient is determined by a time value t E1 or t E2 or t E3 and a limit value U Gr1 or U Gr2 or U Gr3 . Each further voltage curve, which runs above the voltage curve U 1S , has an actual voltage gradient, which is greater than the desired voltage gradient of the voltage curve U 1S . If a voltage curve runs between the voltage curves U 1S and U 2S , the associated actual voltage gradient is greater than the desired voltage gradient of the voltage curve U 2S and smaller than the desired voltage gradient of the voltage curve U 1S . A third voltage gradient range is spanned by the two voltage curves U 2S and U 3S . The more limit values U Gr1 ,..., U Grn with corresponding time ticks t E1 ,..., T En are stored in a table stored in the programmable logic device, the more adaptable the device is 6 for limiting a potential at the collector C of a turn-off power semiconductor switch T1o, ..., T3u to be protected. As turn-off power semiconductor switch T1o, T20, T3o, T1u, T2u and T3u, for example, an IGBT is provided with a blocking voltage of 4.5kV.

Anhand dieses Diagramms soll nun das zweite erfindungsgemäße Verfahren zur Begrenzung eines Potentials am Kollektor C eines zu schützenden abschaltbaren Leistungshalbleiterschalters näher erläutert werden:
Am zu schützenden abschaltbaren Leistungshalbleiterschalter wird am Kollektor C fortlaufend der Istwert des Kollektorpotentials gemessen und mittels der Elemente 18, 20 und 22 dem programmierbaren Logikbaustein als digitaler Zahlenwert zugespielt. Zu Beginn des Abschaltvorgangs (Phase P3 der 2) ist die Kollektor-Emitter-Spannung UCE annähernd Null. Mit dem Abschalten des Leistungshalbleiterschalters nimmt dieser Spannung auf. D.h., seine Kollektor-Emitter-Spannung UCE steigt (Phase 3 der 2). Mittels einer Vergleichseinrichtung wird diese ansteigende Kollektor-Emitter-Spannung UCE mit dem ersten vorbestimmten Grenzwert UGr0 verglichen. Gemäß diesem Diagramm ist der Wert dieses Grenzwertes UGr0 = 2400V. Übersteigt die Kollektor-Emitter-Spannung UCE den Wert dieses Grenzwertes UGr0 wird eine Zeiterfassung, beispielsweise ein Zähler, gestartet. Mit dieser Triggerung des Zählers beginnt das erfindungsgemäße Verfahren.The second method according to the invention for limiting a potential at the collector C of a turn-off power semiconductor switch to be protected will now be explained in more detail with reference to this diagram.
At the turn-off power semiconductor switch to be protected, the actual value of the collector potential is continuously measured at the collector C and by means of the elements 18 . 20 and 22 the programmable logic device as a digital numeric value leaked. At the beginning of the switch-off process (phase P3 of the 2 ), the collector-emitter voltage U CE is approximately zero. With the switching off of the power semiconductor switch of this voltage increases. That is, its collector-emitter voltage U CE increases (Phase 3 of the 2 ). By means of a comparison device , this rising collector-emitter voltage U CE is compared with the first predetermined limit value U Gr0 . According to this diagram, the value of this limit U Gr0 = 2400V. If the collector-emitter voltage U CE exceeds the value of this limit value U Gr0 , a time detection , for example a counter, is started. With this triggering of the counter, the inventive method begins.

Da der Zählerstand noch klein gegenüber dem ersten Zeiteckwert tE1 ist, steht beim Spannungsvergleich als Referenzwert ein zum Zeiteckwert tE1 korrespondierender Grenzwert UGr1 an. Übersteigt die Kollektor-Emitter-Spannung UCE diesen Grenzwert, wobei der Zählerstand größer als der Zeiteckwert tE1 ist, so wird dem Spannungsvergleich als Referenzwert der Grenzwert UGr2 für den weiteren Vergleich zugeführt. Übersteigt jedoch die Kollektor-Emitter-Spannung UCE den Grenzwert UGr1 bevor der Zählerstand gleich dem Zeiteckwert tE1 ist, wird zum Zeitpunkt der Spannungsgleichheit ein Ansteuersignal USZ generiert. Wenn die Kollektor-Emitter-Spannung UCE den Grenzwert UGr2 übersteigt, wobei der Zählerstand den korrespondierenden Zeiteckwert tE2 überschritten hat, so wird für den Spannungsvergleich der Grenzwert UGr3 als Referenzwert bereitgestellt. Diese Verfahrensschritte werden so lange durchgeführt, bis der Zählerstand gleich dem Zeiteckwert tES ist. Mit Erreichen dieses Zählerstandes wird der Zähler wieder zurückgesetzt, da nun die Kollektor-Emitter-Spannung UCE dermaßen angestiegen ist, dass eine vorhandene aktive Spannungsklemmschaltung anspricht. Die zugehörige Grenzspannung dieser aktiven Spannungsklemmschaltung ist als Grenzwert UGr4 im Diagramm nach 5 eingetragen.Since the count is still small compared to the first time value t E1 , is the voltage comparison as a reference value to the time value t E1 corresponding limit value U Gr1 . If the collector-emitter voltage U CE exceeds this limit value, the counter reading being greater than the time threshold value t E1 , then the limit value U Gr2 is supplied to the voltage comparison as a reference value for the further comparison. However, if the collector-emitter voltage U CE exceeds the limit value U Gr1 before the counter reading equals the time threshold value t E1 , a drive signal U SZ is generated at the time of voltage equality. If the collector-emitter voltage U CE exceeds the limit value U Gr2 , wherein the counter reading has exceeded the corresponding time threshold t E2 , the limit value U Gr3 is provided as the reference value for the voltage comparison . These method steps are carried out until the counter reading equals the time value t ES . Upon reaching this count, the counter is reset again, since now the collector-emitter voltage U CE has risen so much that an existing active voltage clamping circuit responds. The associated limit voltage of this active voltage clamping circuit is shown as limit U Gr4 in the diagram 5 entered.

Mit diesem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es nun möglich, jeden abschaltbaren Leistungshalbleiterschalter vor Überspannungen zu schützen, wobei mittels Parameter die Vorrichtung 6 an einen abschaltbaren Leistungshalbleiterschalter angepasst werden kann. Für die Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens, dem eine ermittelte Spannungsänderung zugrunde liegt, werden einerseits digitale Istwerte eines zeitlichen Verlaufs einer Kollektor-Emitter-Spannung UCE und andererseits für die Verarbeitung und Auswertung dieser digitalen Istwerte ein programmierbarer Logikbaustein 24 benötigt. Somit entfällt eine aufwendige hardwaremäßige Anpassung.With this method according to the invention and the device according to the invention, it is now possible to protect any turn-off power semiconductor switch against overvoltages, wherein the device by means of parameters 6 can be adapted to a turn-off power semiconductor switch. For the implementation of the method according to the invention, which is based on a determined voltage change, on the one hand digital actual values of a time course of a collector-emitter voltage U CE and on the other hand for the processing and evaluation of these digital actual values a programmable logic device 24 needed. This eliminates the need for a complex hardware adaptation.

Claims (11)

Verfahren zur Begrenzung eines Potentials am Kollektor (C) eines abschaltbaren Leistungshalbleiterschalters (T1o, T2o, T3o, T1u, T2u, T3u) während eines Abschaltvorgangs auf einen vorbestimmten Wert (UGr1,...,UGr3), wobei in Abhängigkeit eines erfassten Potentialverlaufs seiner Kollektorspannung (UC) eine Ist-Spannungssteilheit (du/dt) bestimmt wird, die mit vorbestimmten Soll-Spannungssteilheiten (du/dtE1, du/dtE2, du/dtE3) derart verglichen wird, dass ein Ansteuersignal (USZ) generiert wird, sobald die Kollektorspannung (UC) einen zu einem von zwei Soll-Spannungssteilheiten (du/dtE1, du/dtE2, du/dtE3) bestimmter Spannungssteilheitenbereich korrespondierenden vorbestimmten Wert (UGr1,...,UGr3) übersteigt.A method for limiting a potential at the collector (C) of a turn-off power semiconductor switch (T1o, T2o, T3o, T1u, T2u, T3u) during a shutdown to a predetermined value (U Gr1 , ..., U Gr3 ), depending on a detected Potential potential of its collector voltage (U C ) an actual voltage gradient (du / dt) is determined, which is compared with predetermined desired voltage slopes (du / dt E1 , du / dt E2 , du / dt E3 ) such that a drive signal (U SZ ) is generated as soon as the collector voltage (U C ) has a predetermined value (U Gr1 ,..., U.) Corresponding to one of two desired voltage gradients (du / dt E1 , du / dt E2 , du / dt E3 ) Gr3 ) exceeds. Verfahren zur Begrenzung eines Potentials am Kollektor (C) eines abschaltbaren Leistungshalbleiterschalters (T1o, T2o, T3o, T1u, T2u, T3u) während eines Abschaltvorgangs auf einen vorbestimmten Wert (UGr1,...,UGr3), wobei fortlaufend ein Istwert seines Kollektorpotentials ermittelt und derart mit einem ersten vorbestimmten Wert (UGr0) verglichen wird, dass bei Gleichheit eine Zeiterfassung getriggert wird, und wobei die ermittelten Kollektorpotentiale derart mit einem weiteren zu korrespondierenden Zeiteckwerten (tE1, tE2, tE3) vorbestimmten Wert (UGr1, UGr2, UGr3), verglichen werden, dass bei Gleichheit ein Ansteuersignal (USZ) generiert wird.A method for limiting a potential at the collector (C) of a turn-off power semiconductor switch (T1o, T2o, T3o, T1u, T2u, T3u) during a shutdown to a predetermined value (U Gr1 , ..., U Gr3 ), where continuously an actual value of his Collector potential determined and so with a first predetermined value (U Gr0 ) is compared, that a time detection is triggered in case of equality, and wherein the determined collector potentials with such another time Corresponding value (t E1 , t E2 , t E3 ) predetermined value (U Gr1 , U Gr2 , U Gr3 ), it can be compared that a drive signal (U SZ ) is generated when equal. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmten Werte (UGr0,...,UGr3), mit zugehörigen Zeiteckwerten (tE0,...,tE3) in Form einer Tabelle hinterlegt sind.A method according to claim 1 or 2, characterized in that the predetermined values (U Gr0 , ..., U Gr3 ), with associated Zeiteckwerten (t E0 , ..., t E3 ) are stored in the form of a table. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus vorbestimmten Werten (UGr0,...,UGr3) und den zugehörigen Zeiteckwerten (tE0,...,tE3) gemäß folgender Gleichung:
Figure 00150001
Soll-Spannungssteilheiten (du1/dtE1,du2/dtE2,du3/dtE3) berechnet werden.Method according to Claim 1, characterized in that predetermined values (U Gr0 , ..., U Gr3 ) and the associated time-offset values (t E0 , ..., t E3 ) are used according to the following equation:
Figure 00150001
Nominal voltage gradients (du1 / dt E1 , du2 / dt E2 , du3 / dt E3 ) are calculated. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erfasste zeitliche Verlauf des Potentials am Kollektor (C) digitalisiert wird.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the detected time course of the potential is digitized at the collector (C). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Pegel des erfassten, zeitlichen Verlaufs des Potentials am Kollektor (C) angepasst wird.Method according to one of claims 1 to 4, characterized that the level of the detected, time course of the potential adjusted at the collector (C). Vorrichtung zur Begrenzung eines Potentials am Kollektor (C) eines abschaltbaren Leistungshalbleiterschalters (T1o, T2o, T3o, T1u, T2u, T3u) auf einen vorbestimmten Wert (UGr1, UGr2, UGr3) mit einem Spannungsteiler (18), einer Pegelanpassung (20), einem A/D-Wandler (22) und einem programmierbaren Logikbaustein (24), wobei diese Elemente (18, 20, 22, 24) signaltechnisch in Reihe geschaltet sind, und wobei der programmierbare Logikbaustein (24) mit einem Emitterpotential und der Spannungsteiler eingangsseitig mit einem Kollektor (C) eines korrespondierenden abschaltbaren Leistungshalbleiterschalters (T1o, T2o, T3o, T1u, T2u, T3u) verknüpft sind.Device for limiting a potential at the collector (C) of a turn-off power semiconductor switch (T1o, T2o, T3o, T1u, T2u, T3u) to a predetermined value (U Gr1 , U Gr2 , U Gr3 ) with a voltage divider ( 18 ), a level adjustment ( 20 ), an A / D converter ( 22 ) and a programmable logic device ( 24 ), these elements ( 18 . 20 . 22 . 24 ) are signal-wise connected in series, and wherein the programmable logic module ( 24 ) with an emitter potential and the voltage divider on the input side with a collector (C) of a corresponding turn-off power semiconductor switch (T1o, T2o, T3o, T1u, T2u, T3u) are linked. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass im programmierbaren Logikbaustein (24) mehrere vorbestimmte Werte (UGr0, UGr1, UGr2, UGr3) mit zugehörigen Zeiteckwerten (tE0 ,tE1, tE2, tE3) abgespeichert sind.Apparatus according to claim 7, characterized in that in the programmable logic device ( 24 ) a plurality of predetermined values (U Gr0 , U Gr1 , U Gr2 , U Gr3 ) are stored with associated time corners (t E0 , t E1 , t E2 , t E3 ). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungsteiler (18) abgeglichen ist.Device according to one of claims 7 or 8, characterized in that the voltage divider ( 18 ) is adjusted. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Pegelanpassung (20) eine Operationsverstärkerschaltung ist.Device according to one of claims 7 to 9, characterized in that the level adjustment ( 20 ) is an operational amplifier circuit. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der programmierbare Logikbaustein (24) mit einem Programmiergerät verbindbar ist.Device according to one of claims 7 or 8, characterized in that the programmable logic device ( 24 ) is connectable to a programmer.
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