專利名稱：轉(zhuǎn)換器中短路情況的處理的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種操作電子閥，特別是轉(zhuǎn)換器(優(yōu)選的是高功率轉(zhuǎn)換器)中的電子 閥，的方法，其中所述閥包括電絕緣的控制電極。本發(fā)明還涉及一種用于操作這種電子閥的 結(jié)構(gòu)。特別地，本發(fā)明涉及具有至少一個相腳的轉(zhuǎn)換器中短路情況的處理。
背景技術(shù)：
將相腳理解為是能夠被接通和斷開的兩個電子閥的串聯(lián)連接。轉(zhuǎn)換器(特別是可 以連接到高于600伏特電壓的功率轉(zhuǎn)換器)可以例如是電機逆變器、線路轉(zhuǎn)換器、生成器轉(zhuǎn) 換器、電池充電器或者輔助逆變器。特別地，這些類型的轉(zhuǎn)換器適用于電能量向鐵路車輛中 設(shè)備的傳送，例如鐵路車輛的推進單元中的設(shè)備。在這種情況下，將電機逆變器理解為是將 直流電流逆變?yōu)榻涣麟娏鞯霓D(zhuǎn)換器，其中將交流電流直接饋送到電機。電機可以例如是使 鐵路車輛在一個或者多個軌道上移動的推進電機。將線路轉(zhuǎn)換器理解為是AC到DC轉(zhuǎn)換器， 其中電功率供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的線路承載交流電流。將生成器轉(zhuǎn)換器理解為是用于整流來自由燃燒 電機驅(qū)動的發(fā)生器的三相AC供應(yīng)并且形成調(diào)節(jié)的DC電壓的AC到DC轉(zhuǎn)換器。線路轉(zhuǎn)換器 或者生成器轉(zhuǎn)換器的DC側(cè)可以連接到DC鏈路，該DC鏈路可以順次連接到電機逆變器。輔 助轉(zhuǎn)換器可以是例如能夠連接到DC鏈路的逆變器，其中該逆變器的交流電流側(cè)連接到鐵 路車輛的輔助設(shè)備，例如不直接用于使鐵路車輛移動的任何設(shè)備。輔助設(shè)備的示例是冷卻 設(shè)備、控制設(shè)備以及隔室加熱設(shè)備。
轉(zhuǎn)換器通常具有一個共有特征，即利用非常高的頻率控制(并且從而接通和斷 開)轉(zhuǎn)換器的閥，即控制單元和設(shè)備以高速操作，優(yōu)選地具有納秒范圍內(nèi)的反應(yīng)時間。
轉(zhuǎn)換器中存在不同類型的短路情況。在所有這些情況中，需要斷開相腳中的至少 一個閥以防止進一步損害。特別地，會破壞閥本身和/或到閥和來自閥的電連接。
根據(jù)第一種類型的短路情況，在相腳中的其它閥變?yōu)閭鲗?dǎo)狀況(“接通”狀態(tài))時， 該相同相腳中的一個閥或者傳導(dǎo)負載電流或者被承載負載電流的非預(yù)期傳導(dǎo)路徑橋接，例 如由于閥的接通信號或者斷開信號的不合適時序。結(jié)果可能是，通過相腳連接的高電勢線 路和低電勢線路被短路，并且因此，通過該相腳的電流在非常短的時間內(nèi)增加到超出閥的 最大允許值的值。然而，在這種類型的情況下，由于控制該接通過程的控制單元通常逐漸地 打開閥，電流每時間單位的增加通常比在其它短路情況中的少。因此，在該打開過程中電流 還沒有達到極端高的值的階段中，會檢測到短路。
在第二種類型的短路情況中，在相腳中的其余閥被損壞時該相腳中的一個閥承載 負載電流從而產(chǎn)生到該相腳端部的短路連接。在這種情況下，通過相腳的未損壞閥的電流 增加在每時間單位會比第一種類型的情況更高。
在第三種類型的短路情況中，在相腳中的其余閥被損壞并且產(chǎn)生短路時，與該相 腳中第一閥并聯(lián)的續(xù)流二極管承載負載電流。盡管需要首先使通過該未損壞的閥的電流反 向，但是被反向電流的增加在每時間單位會與第二種類型的情況中的一樣高。
處理短路情況的現(xiàn)有方法包括監(jiān)測電量，諸如閥電流(即，由閥承載的電流)、閥電壓(例如，IGBT的集電極發(fā)射極電壓)、閥電流在每時間單位的增加。而且，可以監(jiān)測控 制閥的控制電極的閥控制單元的操作狀態(tài)。如果滿足預(yù)定義的一個或者一組條件(例如， 閥電流超出預(yù)定義閾值)，則閥的控制單元按照這種方式操作閥的控制電極以使得該閥被 斷開。盡管不存 在短路情況，也可能會滿足預(yù)定義的一個或者多個條件。其中的一個可 能原因是外部電磁場在短的時間段內(nèi)在相腳中感應(yīng)電流或者在監(jiān)測設(shè)備的電路中感應(yīng)電 壓或者電流?？梢詫⑦@種事件稱為“噪聲”。因此，處理短路情況的現(xiàn)有方法包括在具有預(yù) 定義長度的時間段上監(jiān)測是否滿足一個或者多個預(yù)定義條件的步驟。僅在預(yù)定義的時間間 隔上預(yù)定義的一個或者多個條件繼續(xù)時才開始關(guān)閉閥的過程。然后，鎖住該關(guān)閉閥的過程， 即無論預(yù)定義的一個或者多個條件是否繼續(xù)，該過程都進行直到閥被斷開。鎖住的一個原 因在于，盡管不再滿足預(yù)定義的一個或者多個條件，但是短路情況可能會繼續(xù)。例如，閥電 流每時間單位的增加會變得更小，但是電流仍然在增加。近來已經(jīng)研發(fā)了設(shè)計用于使用顯著較高的外部電壓的操作的新型閥，特別是 IGBT (絕緣柵雙極晶體管)。例如，相腳兩端的DC鏈路電壓會在高于1500伏特的范圍內(nèi)。 另一方面，這種新型閥對于第二和第三種類型的短路情況具有缺陷，其沒有(使用處理短 路情況的傳統(tǒng)方法)將閥電流限制到安全值。替代地，閥的制造商規(guī)定在比規(guī)定時間長的 時間內(nèi)最大電流不能超出規(guī)定的最大值。使用上述的短路處理過程，至少在一些短路情況 中不能夠滿足該規(guī)范。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種操作轉(zhuǎn)換器中的閥的方法，其保護所述閥免受損害并 且不增加該閥被不必要地斷開的可能性。這種不必要的斷開將妨礙轉(zhuǎn)換器應(yīng)該盡可能長地 可靠工作的需求。例如，被不必要斷開的電機轉(zhuǎn)換器可能會使鐵路車輛顛簸或者使電機猛 烈震蕩。本發(fā)明的另一目的在于提高一種與該方法相對應(yīng)的結(jié)構(gòu)，特別是執(zhí)行該方法的結(jié) 構(gòu)。本發(fā)明的一個基本理念是監(jiān)測閥和/或轉(zhuǎn)換器的操作并且在開始最終終止過程 之前在特定的預(yù)定義操作條件發(fā)生時開始預(yù)終止過程。在該上下文中，“終止”是指終止閥 的接通狀態(tài)(即，傳導(dǎo)狀態(tài))。注意到，開始預(yù)終止過程并不是必然導(dǎo)致開始最終終止過程。 例如，最終終止過程可以是上述處理短路情況的過程。特別地，預(yù)終止過程可以包括監(jiān)測在具有預(yù)定義長度的時間間隔上是否滿足(或 者實現(xiàn))預(yù)定義的一個或者多個條件的步驟。該預(yù)定義長度比最終終止過程的時間段(如 果存在)短，其中用于開始該最終終止過程的一個或者多個條件在該時間段期間必須被繼 續(xù)滿足?？蛇x地，用于預(yù)終止的該預(yù)定義的一個或者多個條件可以是這種以使得它們比用 于最終終止過程的條件更加容易(例如更加經(jīng)常和/或更加早地)被滿足。更通常地說，可以比最終終止過程更早地開始預(yù)終止過程。特別地，預(yù)終止過程準 備閥的接通狀態(tài)的終止，但是不終止該接通狀態(tài)。另一方面，如果實際上開始了最終終止過 程，則預(yù)終止過程加速該接通狀態(tài)的終止。最終終止過程可以是一旦已經(jīng)開始最終終止過 程就執(zhí)行的過程，直到完成了該接通狀態(tài)的終止。上面描述了這種鎖住。如果在預(yù)終止過程之后沒有開始最終終止過程，則正常的接通狀態(tài)將重新開始。
根據(jù)本發(fā)明的預(yù)終止過程在閥被按照如下操作時尤其有用典型地，閥的控制電 極處的電勢具有定義的電平(例如，11到12V)，該電平足夠高以使得該閥能夠承載正常操 作所需的規(guī)定最大電流。然而，通常使用控制電極的較高電勢(例如15V)以降低在接通狀 態(tài)期間閥兩端的電壓(例如，IGBT或者MOSFET(金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)的集電 極-發(fā)射極電壓)。該柵極電勢的過量與控制電極(例如，IGBT或者MOSFET的柵極)承 載的電荷的過量相對應(yīng)。在特定實施例中，設(shè)計預(yù)終止過程以從控制電極去除該過量電荷。 結(jié)果可能是，在預(yù)終止過程之后的閥操作期間，臨時地輕微增加了電損失。然而，閥仍然能 夠承載正常操作所需的最大電流。在短路的情況下，通過預(yù)終止過程從控制電極去除的過 量電荷將加速可能會在該預(yù)終止過程之后開始的最終終止過程。如果由噪聲引起預(yù)終止， 則不會開始最終終止過程并且正常的接通狀態(tài)將重新開始，在短時間之后產(chǎn)生正常的柵極 電壓和正常的電能量損失。
由于閥是轉(zhuǎn)換器的相腳的一部分，在轉(zhuǎn)換器的正常操作期間，該閥被反復(fù)地接通 或者斷開。因此，如果在預(yù)終止過程之后不開始最終終止過程，則將跟隨有正常終止過程 (即，斷開閥的過程)并且也將跟隨有接通閥的正常過程。如上所述，在被再次斷開和接通 之后，閥的控制電極可能再次承載過量電荷。
前面已經(jīng)提到，閥可以是IGBT或者M0SFET。通常，本發(fā)明涉及能夠用于轉(zhuǎn)換器中 的任何類型的閥，其中該閥具有電絕緣的控制電極并且其中由控制電極承載的電荷控制閥 的操作狀態(tài)(例如，接通狀態(tài)或者斷開狀態(tài))。如果在該說明書中使用類似“發(fā)射極”、“柵 極”和“集電極”的詞語，則除非專門聲明，否則不限制保護范圍。例如，也包括具有通常被 稱為漏極和源極的電極的閥。
具有在預(yù)終止期間僅去除控制電極的過量電荷的優(yōu)點的一個實施例包括在具有 預(yù)定義長度的時間間隔上以恒定(非時變)電流使控制電極放電的步驟?？梢园凑者@種方 式選擇恒定電流的電平以及時間間隔的長度以使得僅去除該過量電荷或者去除不多于該 過量電荷的電荷(包括去除少于過量電荷的情況)。對于特定的操作條件，例如在轉(zhuǎn)換器的 正常操作期間由閥承載的預(yù)定義最大值電流和/或?qū)τ陂y的相腳兩端指定的DC鏈路電壓， 可以選擇恒定電流和時間間隔的長度的值。
特別地，提出以下內(nèi)容一種操作轉(zhuǎn)換器中，特別是操作高功率轉(zhuǎn)換器中的電子閥 的方法，其中所述閥包括電絕緣的控制電極并且其中所述方法包括步驟
-在所述閥打開時監(jiān)測所述轉(zhuǎn)換器和/或所述閥的操作狀態(tài)，
-如果所述操作狀態(tài)滿足表明存在影響經(jīng)過所述閥的電流的短路的第一預(yù)定義標 準，則執(zhí)行使所述控制電極放電以關(guān)閉所述閥的第一過程，并且
-如果所述操作狀態(tài)滿足表明可能會存在影響經(jīng)過所述閥的電流的短路的第二預(yù) 定義標準，則在滿足所述第一標準之前執(zhí)行使所述控制電極放電的第二過程。
可選地，在開始所述第一過程之前結(jié)束其間執(zhí)行所述第二過程的時間段。
在滿足所述第一標準(所述最終終止過程的標準)之前或者在開始所述第一過程 之前執(zhí)行使所述控制電極放電的第二過程。在后者的情況中，可能已經(jīng)滿足所述第一標準， 但是還沒有開始所述第一過程。換句話說預(yù)終止可以“越過”(override)最終終止。該 第一和第二過程二者可以是預(yù)定義過程。然而，該預(yù)定義過程的操作可能取決于閥或者轉(zhuǎn) 換器的操作狀態(tài)。例如，可以預(yù)定義該第一過程以降低取決于閥兩端的電壓(例如，集電極-發(fā)射極電壓)而使 控制電極逐漸放電的電流。還能夠與閥或者轉(zhuǎn)換器的操作狀態(tài)無關(guān) 地執(zhí)行第二過程或者在第二過程期間使控制電極放電的電流大小是恒定的并且在第二過 程期間對新操作狀態(tài)反應(yīng)的唯一方式是比在第二過程的開始處所預(yù)期的更早終止控制電 極的放電。還能夠在開始第一過程之前多于一次地中斷或者執(zhí)行第二過程。例如，第二過程 可以包括在使控制電極放電的同時連續(xù)監(jiān)測閥或者轉(zhuǎn)換器的操作狀態(tài)的步驟。如果該監(jiān)測 表明應(yīng)該停止該第二過程(例如，由于閥電流每時間單位的增加已經(jīng)下降到低于閾值)，則 可以停止該第二過程，即，停止使控制電極放電。然而，在接下來的時間段期間，第二過程的 監(jiān)測功能能夠判斷可以重新開始或者可以繼續(xù)該第二過程，并且結(jié)果，在開始第一過程之 前，重新開始或者繼續(xù)所述控制電極的放電。所述第一預(yù)定義標準和所述第二預(yù)定義標準可以均包括一個或者多于一個的標 準和/或條件。特別地，所述標準可以包括特征化所述轉(zhuǎn)換器和/或閥的操作狀態(tài)的電量 位于值的預(yù)定義范圍內(nèi)，大于(或者大于或者等于)預(yù)定義閾值，或者小于(或者小于或者 等于)預(yù)定義閾值的條件。用于第一標準的條件如上所述。用于第二預(yù)定義標準的條件可以包括閥電流每時間單位的增加不大于(或者不 大于或者等于)閾值。由于不期望在閥的接通狀態(tài)(即，已經(jīng)終止了接通閥的過程)期間 的高增加，該條件是短路的指示器。該條件可以與至少一個其它條件組合，例如上述的控制 電極承載過量電荷的條件?？梢酝ㄟ^測量位于閥的控制電極與另一電極之間的電壓，例如 位于IGBT的柵極和發(fā)射極之間的電壓來檢測這種過量。由于本發(fā)明的優(yōu)選實施例在預(yù)終 止期間去除由控制電極承載的過量電荷是有利的，因此前面描述的條件是有價值的。替代前面描述的條件，也可以使用其它條件用于該第二預(yù)定義標準。理論上，還能 夠使用不是在閥本身處直接測量而是例如在將相同相腳的兩個閥相連接的連接中測量的 電量。然而，在閥處直接測量電量是優(yōu)選的，由于包含在測量結(jié)果中的信息直接特征化該閥 的操作狀態(tài)并且由于這些測量可以通過被分配給該閥并且也控制該控制電極充電和放電 的控制單元(例如，柵極驅(qū)動單元，GDU)來進行。由于預(yù)終止的主要優(yōu)點在于能夠保護閥免受損害，所述第二預(yù)定義標準是表明可 能會存在影響經(jīng)過所述閥的電流，即所述閥電流(例如，從IGBT的集電極到發(fā)射極的電流) 的短路的標準。由短路產(chǎn)生的談及的效應(yīng)(例如，相同相腳中其它閥的損壞)是由所述閥 承載的負載電流快速增加的第二種類型的短路情形(如上所述)。在第三種類型的短路情 況中，所述效應(yīng)是電流的反向而不是閥電流的快速增加。關(guān)閉所述閥不是所述第二過程的目標。關(guān)閉的閥被理解為是不承載電流(在該上 下文中，斷開狀態(tài)電流不被考慮為相關(guān)電流)的閥，并且特別地是不承載負載電流的閥。假 設(shè)滿足了所述第一預(yù)定義標準，該第二過程的目的僅是準備和/或加速使所述控制電極放 電的第一過程，該第一過程是關(guān)閉所述閥的過程。能夠在已經(jīng)終止第二過程時直接開始所述第一過程。換句話說能夠在第一過程 和第二過程之間不存在時間間隙。因此，可能發(fā)生通過所述第一預(yù)定義標準還沒有被滿足 方式的第二過程不能夠被完成的情況。而且，可能發(fā)生已經(jīng)滿足所述第一預(yù)定義標準但是 第二處理器仍然繼續(xù)的情況。然而，可以可選地設(shè)計所述第二過程(預(yù)終止)以在能夠滿足所述第一預(yù)定義標準之前終止。在這種情況下，在滿足所述第一預(yù)定義標準并且開始第一過程之前，所述第二 過程終止并且伴隨有不發(fā)生控制電極的有效放電的時間間隔。在第二過程和第一過程之間 具有這種時間間隙的優(yōu)點在于可以根據(jù)預(yù)期精確地執(zhí)行所述第二過程。而且，能夠通過監(jiān) 測所述轉(zhuǎn)換器的操作狀態(tài)觀察所述第二過程的結(jié)果并且可能會是這種情況，即第二過程按 照這種方式影響所述操作狀態(tài)以使得不能滿足所述第一預(yù)定義條件。這尤其適用于不發(fā)生 短路但是滿足更加敏感的第二預(yù)定義標準的情況。
優(yōu)選地，設(shè)計第二過程以從所述控制電極取回預(yù)定義量的電荷。例如，這可以在具 有預(yù)定義長度的時間間隔已經(jīng)過去時通過使用恒定的放電電流或者通過終止所述第二過 程來實現(xiàn)。然而，也可以通過在第二過程期間改變的放電電流滿足預(yù)定義量的電荷。
此外，優(yōu)選的是(如上所述)，所述第二過程從所述控制電極取回在所述閥的正常 非短路操作條件期間不降低經(jīng)過所述閥的電流的量的電荷。這意味著，在已經(jīng)終止所述第 二過程時，在正常操作條件期間可能發(fā)生的最大可能閥電流能夠仍然經(jīng)過所述閥。另一方 面，明顯增加的閥電流將受到降低的柵極電荷的影響，即，能夠限制由于短路引起的電流增 加。
為了降低不必要的放電操作數(shù)量，優(yōu)選的是，僅在具有預(yù)定義長度的時間間隔上 所述操作狀態(tài)滿足所述第二預(yù)定義標準時執(zhí)行使所述控制電極放電的第二過程?？蛇x地， 可以濾波用于確定是否滿足所述第二預(yù)定義標準的電量以排除由于噪聲的瞬間行為導(dǎo)致 開始第二過程的情況。
可能會發(fā)生在第二過程的執(zhí)行期間不存在短路情況的情形。因此，根據(jù)另一實施 例，在所述操作狀態(tài)滿足表明不存在影響經(jīng)過所述閥的電流的短路的第三預(yù)定義標準時， 立即終止使所述控制電極放電的第二過程。
可選地，在所述操作狀態(tài)在具有預(yù)定義長度的時間間隔上滿足表明不存在影響經(jīng) 過所述閥的電流的短路的第三預(yù)定義標準時，可以終止使所述控制電極放電的第二過程。 代替使用這種具有預(yù)定義長度的時間間隔，對相應(yīng)量進行濾波也是可能的。目的在于避免 第二過程的不必要和錯誤的中斷。例如，閥電流每時間單位的增加的單個測量值可能表明 不存在短路。然而，該單個測量值可能是噪聲或者干擾的結(jié)果并且閥電流每時間單位的增 加的接下來測量值再次超過用于確定所述第二預(yù)定義標準的閾值。
例如，所述第三預(yù)定義標準可以是閥電流每時間單位的增加已經(jīng)下降到低于閾值 的條件，所述閾值可以與用于所述第二預(yù)定義標準的閾值相同的閾值，或者是比用于所述 第二預(yù)定義標準的閾值低的另一閾值。
優(yōu)選的是通過固件，特別地通過CPLD或者FPGA來執(zhí)行是否滿足所述第二預(yù)定義 標準的判斷和/或使所述控制電極放電的第二過程。與軟件相比，固件確保了短的反應(yīng)時 間。而且，與硬連線方案相比，固件可以被重新編程。然而，本發(fā)明也可以包括硬連線方案。
關(guān)于所述第一過程(關(guān)閉所述閥的過程)，優(yōu)選的是具有鎖住功能，即一旦已經(jīng)開 始所述第一過程或者一旦已經(jīng)決定開始所述第一過程，所述第一過程與是否仍然滿足所述 第一預(yù)定義標準無關(guān)地關(guān)閉所述閥。該安全措施確保了終止所述關(guān)閉過程并且不會有干 擾、噪聲或者其它情況錯誤地停止所述第一過程。
所述第二預(yù)定義標準可以包括位于所述閥的控制電極與另一電極之間的電壓處 于預(yù)定義范圍內(nèi)的標準，所述預(yù)定義范圍包括與所述控制電極的過量電荷相對應(yīng)的值，其中所述過量電荷與所述閥的操作狀態(tài)相比較，在所述操作狀態(tài)下，所述閥完全打開以承載 在正常操作期間最大可能閥電流，但是在不限制所述閥電流的情況下，不從所述控制電 極 取回電荷。上面描述了該實施例的其它方面。區(qū)分所述第一過程和所述第二過程的另一方式可以是從所述控制電極取回電荷 的電流大小。優(yōu)選地，在所述第一過程中與所述第二過程中的所述電流的大小不同。本發(fā)明還包括用于操作轉(zhuǎn)換器中，特別是高功率轉(zhuǎn)換器中的電子閥的結(jié)構(gòu)，其中 所述閥包括電絕緣的控制電極并且其中所述結(jié)構(gòu)包括-監(jiān)測單元，適于在所述閥打開時監(jiān)測所述轉(zhuǎn)換器和/或所述閥的操作狀態(tài)，-驅(qū)動單元，適于在所述操作狀態(tài)滿足表明存在影響經(jīng)過所述閥的電流的短路的 第一預(yù)定義標準時，執(zhí)行使所述控制電極放電以關(guān)閉所述閥的第一過程，-驅(qū)動單元，適于在所述操作狀態(tài)滿足表明可能會存在影響經(jīng)過所述閥的電流的 短路的第二預(yù)定義標準時，在滿足所述第一標準或者在開始所述第一過程之前執(zhí)行使所述 控制電極放電的第二過程。所述結(jié)構(gòu)的優(yōu)點和其它實施例可以根據(jù)所附權(quán)利要求以及針對所述方法的上面 描述給出。用于執(zhí)行在短路時使所述控制電極放電的第一過程和/或第二過程的所述結(jié)構(gòu) 可以是模塊(即，單個單元)的一部分，在閥具有柵極的情況下所述模塊被稱為“柵極驅(qū)動 單元”(GDU)。典型地，轉(zhuǎn)換器中的每一個閥具有其自己的由單個CCU (轉(zhuǎn)換器控制單元)或 者多個CCU結(jié)構(gòu)控制的一個或者多個GDU。CCU在轉(zhuǎn)換器的正常操作期間觸發(fā)閥的接通和 斷開處理。CCU典型地包括通過軟件控制的計算機。結(jié)果，與典型地由硬連線設(shè)備構(gòu)成和/ 或包含在FPGA或者CPLD上運行的固件的⑶U相比較，CXU的操作通常更慢(具有更長的 反應(yīng)時間)。因此，優(yōu)選地通過閥的GDU執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的短路情況的處理。在優(yōu)選實施例中，可以按照在WO 00/10243中描述的并且結(jié)合該文獻的圖1_圖3 來設(shè)計用于控制接通和斷開閥的過程的控制單元。在該文獻中，將控制單元稱為“控制裝 置”。可以例如通過這種類型的單獨控制單元控制轉(zhuǎn)換器的每一個閥。為了實現(xiàn)本發(fā)明，通 過修改該單元的固件，可以容易地滿足該控制單元的修改。因此，優(yōu)選的是，控制單元以其包括可編程恒流源為理論基礎(chǔ)進行操作，該可編程 恒流源即為能夠被編程以驅(qū)動到和來自所述控制電極的電流以使得該電流不隨著時間變 化的設(shè)備。當然，能夠?qū)﹄娏鞯拇笮∵M行重新編程。例如，可以對電流的大小進行編程以在 使控制電極放電的第二過程期間具有第一值并且在使所述控制電極放電的所述第一過程 階段期間具有至少一個其它值。然而，本發(fā)明并不局限于控制到和來自所述控制電極的電流的這種方法。理論上， 存在執(zhí)行用于控制電流的控制過程的不同方案。所有這些方案可以結(jié)合本發(fā)明實現(xiàn)。例 如，可以結(jié)合位于電壓源和閥的控制電極之間的電連接中的一個或者多個電阻器使用具有 可控電壓的電壓源。根據(jù)另一方案，可以使用具有預(yù)編程的電壓斜坡的電壓放大器。在接通所述閥的過程期間(即，在正常操作期間接通所述閥時)可以禁止本發(fā)明 的第二過程(預(yù)終止過程)。如上所述，在閥接通之前已經(jīng)存在的短路不會導(dǎo)致與在閥(或 者其續(xù)流二極管)已經(jīng)傳導(dǎo)負載電流時發(fā)生短路情況時相同極端的閥電流。由于存在更多 的時間對短路做出反應(yīng)，在接通過程期間可以禁止第二過程。閥還沒有完全打開。然而，本發(fā)明還覆蓋在接通所述閥期間啟用所述第二過程的情況。
特別地，在短路的情況下，在所述預(yù)終止之后并且在所述最終終止之前，發(fā)生不期 望的充電(即，在由所述預(yù)終止執(zhí)行放電之后再次充電)。這是所謂的米勒效應(yīng)的結(jié)果。這 是因為在閥內(nèi)的集電極和柵極之間(尤其對于IGBT)存在相當量的電容(被稱為米勒電 容)，以使得在閥的傳導(dǎo)狀態(tài)中(即，處于低的集電極發(fā)射極電壓)發(fā)生短路條件時，在集 電極電壓升高以防止閥電流增加時向所述柵極饋送(特別是直接位于構(gòu)成所述閥的模塊 的芯片內(nèi))電容性電流。例如，在放電到11到12V的電平之后，柵極-發(fā)射極電壓會再次 升高到高于18V。而且，在預(yù)終止過程產(chǎn)生放電電流的同時，米勒電容可能導(dǎo)致柵極充電電 流。然而，與不執(zhí)行預(yù)終止過程的情況相比，該預(yù)終止過程仍然改善了這種情況。


將參照附圖描述本發(fā)明的示例和優(yōu)選實施例。在附圖中
圖1示出了包括串聯(lián)連接的兩個閥的相腳，其中由于誤觸發(fā)產(chǎn)生短路，
圖2示出了圖1所示的結(jié)構(gòu)，其中由于在其它閥承載負載電流時一個閥被損壞而 發(fā)生短路，
圖3示出了用于通過監(jiān)測相腳的一個閥的操作狀態(tài)處理短路情況的結(jié)構(gòu)的元件，
圖4示出了作為圖3所示結(jié)構(gòu)的一部分的控制元件的細節(jié)，
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明在短路情況期間閥電流、閥兩端的電壓、閥的控制電極和 另一電極之間的電壓的時間依賴行為以及用于使控制電極放電的放電電流的時間依賴行 為，
圖6示出了在短路情形下圖5所示的閥電流以及其它電量的時間依賴行為，其中 沒有執(zhí)行預(yù)終止過程，
圖7示意性示出了在相同短路情形下圖5所示的四個電量，其中執(zhí)行預(yù)終止過程 之后跟隨有(沒有時間間隙)斷開閥的過程，
圖8示意性示出了根據(jù)圖6的短路情形，其中沒有執(zhí)行預(yù)終止過程，
圖9示意性示出了與圖5和圖7所示的情形類似的短路情形，但是具有交流閥電 流以使得停止和重新啟動預(yù)終止過程，
圖10示意性示出了在沒有發(fā)生短路的情況下圖5到圖9的四個量，但是由于導(dǎo)致 短路情形的錯誤檢測的干擾而開始預(yù)終止過程。
具體實施方式
圖1示出了轉(zhuǎn)換器的相腳19，其中相腳19包括彼此串聯(lián)連接的第一閥18a和第二 閥18b。串聯(lián)連接的一端連接到DC鏈路的線路20，例如到鐵路車輛的推進單元的線路轉(zhuǎn)換 器的DC鏈路。相腳19的相對端連接到DC鏈路的第二線路21。
如在圖1的右手側(cè)所示，電容器M連接在DC鏈路的線路20、21之間。線路20的 電勢比線路21的電勢高，由+和-符號標記。將閥18a、18b之間的電連接連接到線路23， 線路23是到諸如電機的負載的連接，該電機例如是產(chǎn)生鐵路車輛的牽引力的電機。
圖1僅示出了轉(zhuǎn)換器的一部分。特別地，沒有示出控制閥18a、18b的控制單元25a、 25b的控制設(shè)備。而且，轉(zhuǎn)換器可以包括一個或者多于一個的附加相腳。
控制單元25a、25b包括到包含閥18的模塊27的不同連接31、32、33。實際上，這 種模塊27可以包括彼此并聯(lián)連接的多個閥。特別地 ，閥18可以是IGBT或者M0SFET。由“Cl”表示從控制單元25到閥18的集電極的連接31。由“G”表示將控制單元 25與例如閥18的柵極的控制電極連接的連接32。由‘ Κ”表示將控制單元25與閥18的 電流路徑上的其它電極連接，特別是與發(fā)射極(開爾文)連接的連接33。由“EM”表示將 控制單元25與電流路徑上的第二電極的外部連接點，例如發(fā)射極(主要)連接的位于模塊 27外部的外部線路34。在所示的示例中，控制單元經(jīng)由信號線38連接到轉(zhuǎn)換器的中央控制設(shè)備(未示 出)，該信號線38可以是用于傳輸光學信號的線路。而且，控制單元25經(jīng)由線路39連接到 DC功率源。續(xù)流二極管40反向并聯(lián)地連接到每一個閥18。圖1還示出了具有箭頭的虛線。 在兩個閥18a、18b同時處于接通狀態(tài)下，虛線形成表明高短路電流將沿箭頭方向形成的閉 合環(huán)路。這可能在如上所述的第一種類型的短路情形中發(fā)生。圖2示出了與圖1相同的結(jié)構(gòu)，但是在不同的短路情形下，S卩如上所述的第二種類 型的短路情形。如實線帶箭頭的線路所表明的，負載電流經(jīng)過線路23并且經(jīng)過閥18a流動， 而其它閥18b被損壞，例如由于集電極和發(fā)射極之間的絕緣擊穿。結(jié)果，經(jīng)過閥18a的短路 電流將快速增加并且將破壞閥18a，除非通過使控制電極快速放電并且從而限制短路電流 的增加來保護閥18a。與圖2所示的情形類似，在電流沿實線箭頭線路的反向方向流動時，即電流經(jīng)過 續(xù)流二極管40a到線路23流動時，閥18b能夠產(chǎn)生短路。這是第三種類型的短路情形并且 略微晚于第二種類型的短路情形，經(jīng)過相腳19的短路電流將快速形成。然而，如果對于短 路情形監(jiān)測經(jīng)過閥18a的閥電流，則剩余用于使控制電極放電的反應(yīng)時間不長于第二種類 型的情形。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明可以用于執(zhí)行預(yù)終止功能的結(jié)構(gòu)。該圖僅示出了控制單元 25的元件和/或單元的一部分，該控制單元25可以是根據(jù)圖1的控制單元25a或者25b。 可以通過固件或者硬件實現(xiàn)的控制單元25包括可以是用于執(zhí)行邏輯操作的邏輯單元的控 制元件57。將控制元件57的輸入端連接到用于從轉(zhuǎn)換器控制設(shè)備接收接通/斷開命令信 號的信號線38。控制元件57的其它輸入端接收第一比較器51和第二比較器53的輸出信 號。比較器51連接到柵極G并且適于將柵極G的電勢與閾值進行比較。如果柵極G的電 勢位于兩個閾值之間的范圍內(nèi)，則電壓比較器51適于將柵極G的電勢與上閾值和下閾值進 行比較并且輸出特定信號(例如邏輯“1”)。在單個閾值的情況下，如果柵極G的電勢超出 該閾值(或者等于該閾值或者超出該閾值)，則從比較器51向控制元件57輸出特定的邏輯 輸出信號。第二比較器53連接到模塊27的發(fā)射極(主要)EM。這示意性地表明，比較器53 監(jiān)測閥電流和/或閥電流每時間單位的增加(后者的情況是最優(yōu)選的情況)并且如果監(jiān)測 的量超出預(yù)定義的閾值，則向控制元件57輸出預(yù)定義的輸出信號(例如邏輯“1”)。在圖3的右手視圖上，示出了可以是根據(jù)圖1的模塊27a或者27b的模塊27。模 塊27包括可以是根據(jù)圖1的閥18a或者18b的閥18。
將控制元件57的輸出端連接到驅(qū)動器55，驅(qū)動器55適于驅(qū)動充電或者放電電流 以使控制電極充電或或者放電，在這種情況下控制電極是柵極G。將驅(qū)動器55連接到柵極 G以及發(fā)射極(開爾文)EK。這意味著，充電或者放電電流從發(fā)射極流到柵極(充電電流) 或者從柵極流到發(fā)射極(放電電流)。通常，在閥處于接通狀態(tài)下時，柵極承載正電荷。然 而，在閥處于接通狀態(tài)下柵極承載負電荷也是可能的。從控制元件57傳輸?shù)津?qū)動器55的 信號包含有信息以根據(jù)本發(fā)明的預(yù)終止方法開始控制電極的放電。也可以包含關(guān)于放電電 流大小的信息。然而，在可選方案中，驅(qū)動器陽可以獲得關(guān)于來自另一設(shè)備的電流大小的 信息和/或該信息能夠被預(yù)編程并且驅(qū)動器陽可以訪問該預(yù)編程的信息。根據(jù)在預(yù)終止 期間閥或者轉(zhuǎn)換器的操作狀態(tài)，改變和/或調(diào)節(jié)預(yù)終止期間放電電流的大小也是可能的。
圖4示出了根據(jù)最優(yōu)選實施例的控制元件57的基本元件。然而，這只是一個實施 例并且本發(fā)明并非局限于該實施例。
第一邏輯單元1包括用于經(jīng)由如圖3所示的信號線路58、59從比較器51、53接收 信號的輸入端。例如，如果柵極G的電勢處于表明在控制電極上存在過量電荷的預(yù)定義范 圍內(nèi)，則經(jīng)由信號線路58接收特定的邏輯信號(例如“1”)。因此，在不影響閥18的正常 操作期間的最大可能閥電流的情況下，從柵極或者控制電極去除所述過量電荷。
經(jīng)由信號線路59，第一邏輯單元1可以接收表明閥電流每時間單位的增加已經(jīng)超 過閾值的特定邏輯信號(例如，邏輯高=“1”)。這是用于短路情況的指示器，特別是在閥 處于由第二邏輯單元3經(jīng)由線路38接收的0N/0FF信號表明的接通狀態(tài)下時。然而，第一 邏輯單元1可以不具有該信息。
如果單元1的兩個輸入信號都與預(yù)定義的邏輯信號(例如“1”)相對應(yīng)，則通過該 第一邏輯單元1向濾波器單元2輸出預(yù)定義的輸出信號(例如邏輯“1”)。
如果濾波器單元2的輸入信號在具有預(yù)定義長度的時間間隔上連續(xù)是預(yù)定義的 邏輯信號，則濾波器單元2適于輸出預(yù)定義的邏輯信號(例如“1”)?？梢栽O(shè)置該時間間隔 的長度并且如濾波器單元2上方的箭頭所表明的，可以將該長度傳輸?shù)綖V波器單元。將濾 波器單元2的輸出端連接到第二邏輯單元3和脈沖發(fā)生器4。
第二邏輯單元3的目的在于產(chǎn)生表明滿足了用于預(yù)終止過程的條件的信號，因此 可以執(zhí)行一種斷開過程。使用“接通”標記第二邏輯單元3的輸出信號。如果從濾波器單 元2接收的輸出信號不是預(yù)定義的邏輯信號(例如是“0” )，則該信號是第一邏輯狀態(tài)，表 明當前不存在預(yù)終止。另一方面，如果經(jīng)由線路38接收的0N/0FF信號表明該“接通”狀態(tài) 并且如果從濾波器單元12接收的信號是預(yù)定義的邏輯信號，則第二邏輯單元3的輸出信號 “接通”具有表明可以發(fā)生預(yù)終止的其它邏輯狀態(tài)。可以由控制單元25中在圖3和圖4中 沒有示出的其它單元或者設(shè)備內(nèi)部使用該“接通”信號。
圖5示出了作為時間t的函數(shù)的閥兩端的電壓VCE、閥電流ICE、柵極-發(fā)射極電 壓VCE以及柵極充電電流IGE。對于上面的兩個圖，0位于該圖的上半部的底部。對于下面 的兩個圖，0位于該圖的下半部的中部。
圖5示出了仿真的短路情形，其中轉(zhuǎn)換器的相腳中的一個閥由多個閥的并聯(lián)連接 代替，以使得在接通并聯(lián)連接的閥時仿真短路。四個圖示出了相腳中其它閥的相應(yīng)電量。
在時刻0處，柵極電勢VGE處于+15V的電平。這意味著該閥處于其接通狀態(tài)。選 擇該圖的時間標度以使得圖中的每一個矩形框具有2μ s的寬度。緊接在時刻2μ s之前，發(fā)生仿真的短路。結(jié)果，閥電流ICE快速升高。由于監(jiān)測閥電流每時間單位的增加并且在緊 接仿真的短路之后超出相應(yīng)的閾值電流，滿足了用于預(yù)終止過程的標準，并且在處于50到 100納秒，特別是例如70納秒的60到80納秒范圍內(nèi)的延遲時間(例如通過根據(jù)圖4的濾 波器單元2滿足)之后，開始預(yù)終止。這可以通過柵極充電電流IGE的急劇下降識別，這意 味著柵極被放電。在緊接時刻2μ s之后，充電電流IGE達到-13V的電平。這意味著產(chǎn)生 13V的放電電流。該電平持續(xù)大約600納秒。此時，柵極電勢VGE已經(jīng)下降到大約9到IOV 并且 由于米勒電容而開始再次上升。而且，閥兩端的電壓VCE已經(jīng)開始升高，這意味著已經(jīng) 準備關(guān)閉閥(斷開閥)的實際過程。然而，從在圖的上半部可以看出，在時刻2.7ys處，閥 電流還沒有達到其最大值。預(yù)終止過程之后伴隨有斷開閥的過程，在這兩個過程之間沒有任何時間間隙。通 過在閥兩端的電壓VCE升高的同時查看逐漸降低(S卩，充電電流逐漸升高到電平0)的柵極 放電電流IGE的形成，能夠識別斷開閥的過程。這只是斷開過程的示例。其它實施例可以 包括控制放電電流的其它方式。在圖5所示的特定實施例中，設(shè)計預(yù)終止過程以通過控制的放電電流從柵極去除 預(yù)定義的電荷量。然而，由于米勒電容可能同時導(dǎo)致充電電流，這并不確保在預(yù)終止結(jié)束時 柵極具有被去除的相應(yīng)的電荷量。這實際上是由柵極電勢VGE所示的情況。然而，在沒有 預(yù)終止時，這種情況將是有意義的。這將參照圖6進行描述。在圖5中，在大約三微秒處閥電流達到其最大值。同時，閥兩端的電壓VCE開始快 速增加并且柵極處的電勢VGE朝向0降低。斷開過程已經(jīng)獲得了對短路情形的控制并且防 止了閥的損壞。圖6示出了與圖5類似的圖，但是與圖6中的時間標度不同(每一個矩形框僅具 有一微秒的寬度)。該圖與短路情形相對應(yīng)，其中不執(zhí)行預(yù)終止。而是僅執(zhí)行斷開閥的標 準過程。而且，與圖5的示例中的1800V相比較，圖6的示例中DC鏈路電壓是1200V。圖6 示出了在由短路產(chǎn)生的閥電流急劇增加之后放電電流僅開始大約0. 5微秒。而且，由于集 電極_發(fā)射極電壓VCE超出12V的閾值，放電電流再次降低(在時刻3. 15 μ s處)。然而， 這利用斷開閥的其它策略可以避免。由于不執(zhí)行預(yù)終止，閥電流達到最大值，該最大值比圖5的示例中的最大值高 50%。而且，閥兩端的電壓VCE達到顯著更高的最大值(在4. 5118的時刻處)，在該示例中 超出了閥的額定電壓。圖7示意性示出了與圖5中相同的情形。此外，示出了作為時間t的函數(shù)位于該 圖的上部和下部之間的兩個邏輯信號。上面邏輯信號表明閥電流每時間單位的增加是否超 過了預(yù)定義的閾值。如果該邏輯信號是“1”(由階梯函數(shù)的較上電平表示)，則滿足用于預(yù) 終止過程的標準。下邏輯信號表明是否滿足用于執(zhí)行斷開閥的過程的標準。在滿足用于預(yù)終止過程的標準并且延遲時間間隔已經(jīng)終止時，開始預(yù)終止過程并 且柵極放電電流被保持在恒定值直到預(yù)終止結(jié)束。在預(yù)終止期間，滿足用于斷開閥的過程 的標準。然而，預(yù)終止過程具有優(yōu)先權(quán)并且越過斷開閥的過程。因此，首先終止預(yù)終止過程 并且然后，在沒有時間間隙的情況下，開始斷開閥的過程。圖8示意性示出了圖6的情況。而且，與圖7類似，示出了用于圖6的短路情形的 兩個邏輯信號。然而，由于不存在預(yù)終止，上邏輯信號將不觸發(fā)預(yù)終止。
圖9示意性示出了進一步的短路情形，其中執(zhí)行預(yù)終止過程。然而，與圖5和圖 7的情形相比，閥電流的增加不連續(xù)。而且在電流的第一增加之后跟隨有降低。盡管對閥 電流每時間單位的增加的相應(yīng)測量信號進行濾波，但是該降低會使預(yù)終止過程中斷，如圖9 中的上邏輯信號所示。只要閥電流再次升高，預(yù)終止過程繼續(xù)或者重新開始。
圖10示出了非短路情形，其中激活預(yù)終止過程的監(jiān)測功能。閥電流ICE是恒定的， 處于對于處于接通狀態(tài)下的閥的正常操作典型的電平處。
由于干擾(例如，電磁感應(yīng))，表明滿足了用于預(yù)終止過程的標準的邏輯信號變?yōu)?邏輯高并且開始預(yù)終止過程，這可以通過柵極充電電流和柵極電勢的降低識別。然而，由于 預(yù)終止功能不會導(dǎo)致降低的閥電流，不會影響閥的正常操作。
權(quán)利要求
1.一種操作轉(zhuǎn)換器中，特別是高功率轉(zhuǎn)換器中的電子閥(18)的方法，其中所述閥包括 電絕緣的控制電極(G)并且其中所述方法包括步驟-在所述閥(18)打開的同時監(jiān)測所述轉(zhuǎn)換器和/或所述閥(18)的操作狀態(tài)，-如果所述操作狀態(tài)滿足表明存在影響經(jīng)過所述閥(18)的電流的短路的第一預(yù)定義 標準，則執(zhí)行使所述控制電極(G)放電以關(guān)閉所述閥(18)的第一過程，其特征在于-如果所述操作狀態(tài)滿足表明可能存在影響經(jīng)過所述閥(18)的電流的短路的第二預(yù) 定義標準，則在滿足所述第一標準之前或者在開始所述第一過程之前執(zhí)行使所述控制電極 (G)放電的第二過程。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第二過程不關(guān)閉所述閥(18)。
3.如權(quán)利要求1或者2所述的方法，其中所述第二過程從所述控制電極(G)取回預(yù)定 義量的電荷。
4.如權(quán)利要求1到3之一所述的方法，其中所述第二過程從所述控制電極(G)取回在 所述閥的正常非短路操作條件期間不降低經(jīng)過所述閥(18)的電流的量的電荷。
5.如前述權(quán)利要求之一所述的方法，其中僅在所述操作狀態(tài)在預(yù)定義長度的時間間隔 上滿足所述第二預(yù)定義標準時執(zhí)行使所述控制電極(G)放電的所述第二過程。
6.如前述權(quán)利要求之一所述的方法，其中如果所述操作狀態(tài)滿足表明不存在影響經(jīng)過 所述閥(18)的電流的短路的第三預(yù)定義標準，則立即終止使所述控制電極(G)放電的所述 第二過程。
7.如權(quán)利要求1到5之一所述的方法，其中如果所述操作狀態(tài)在預(yù)定義長度的時間間 隔上滿足表明不存在影響經(jīng)過所述閥(18)的電流的短路的第三預(yù)定義標準，則終止使所 述控制電極(G)放電的所述第二過程。
8.如前述權(quán)利要求之一所述的方法，其中通過固件，特別是通過復(fù)雜可編程邏輯設(shè)備 或者現(xiàn)場可編程門陣列來執(zhí)行是否滿足所述第二預(yù)定義標準的判斷和/或使所述控制電 極(G)放電的所述第二過程。
9.如前述權(quán)利要求之一所述的方法，其中一旦已經(jīng)開始所述第一過程或者一旦已經(jīng)決 定開始所述第一過程，則所述第一過程是與是否滿足所述第一預(yù)定義標準無關(guān)地關(guān)閉所述 閥(18)的過程。
10.如前述權(quán)利要求之一所述的方法，其中所述第二預(yù)定義標準包括位于所述閥(18) 的所述控制電極(G)與另一電極(EK)之間的電壓處于預(yù)定義范圍內(nèi)的標準，所述預(yù)定義范 圍包括與所述控制電極(G)的過量電荷相對應(yīng)的值，其中過量電荷與所述閥(18)的操作狀 態(tài)相比較，在所述操作狀態(tài)中，所述閥(18)完全打開以承載在正常操作期間最大可能的閥 電流，但是在不限制所述閥電流的情況下不從所述控制電極(G)取回電荷。
11.如前述權(quán)利要求之一所述的方法，其中在所述第一過程中與在所述第二過程中從 所述控制電極(G)取回電荷的電流大小不同。
12.一種用于操作轉(zhuǎn)換器中，特別是高功率轉(zhuǎn)換器中的電子閥(18)的結(jié)構(gòu)，其中所述 閥包括電絕緣的控制電極(G)并且其中所述結(jié)構(gòu)包括監(jiān)測單元(57)，適于在所述閥(18)打開的同時監(jiān)測所述轉(zhuǎn)換器和/或所述閥的操作狀態(tài)，-驅(qū)動單元(55)，適于在所述操作狀態(tài)滿足表明存在影響經(jīng)過所述閥(18)的電流的短 路的第一預(yù)定義標準時，執(zhí)行使所述控制電極(G)放電以關(guān)閉所述閥(18)的第一過程，-驅(qū)動單元(55)，適于在所述操作狀態(tài)滿足表明可能存在影響經(jīng)過所述閥(18)的電流 的短路的第二預(yù)定義標準時，在滿足所述第一標準或者在開始所述第一過程之前執(zhí)行使所 述控制電極(G)放電的第二過程。
13.如前述權(quán)利要求所述的結(jié)構(gòu)，其中所述結(jié)構(gòu)適于執(zhí)行所述第二過程以使得所述閥 (18)不由所述第二處理器關(guān)閉。
14.如前述權(quán)利要求之一所述的結(jié)構(gòu)，其中所述結(jié)構(gòu)適于以從所述控制電極(G)取回 預(yù)定義量的電荷的方式來執(zhí)行所述第二過程。
15.如前述權(quán)利要求之一所述的結(jié)構(gòu)，其中所述結(jié)構(gòu)適于以從所述控制電極(G)取回 在所述閥的正常非短路操作條件期間不降低經(jīng)過所述閥(18)的所述電流的量的電荷的方 式來執(zhí)行所述第二過程。
16.如前述權(quán)利要求之一所述的結(jié)構(gòu)，其中所述結(jié)構(gòu)適于僅在所述操作狀態(tài)在預(yù)定義 長度的時間間隔上滿足所述第二預(yù)定義標準時執(zhí)行使所述控制電極(G)放電的所述第二 過程。
17.如前述權(quán)利要求之一所述的結(jié)構(gòu)，其中所述結(jié)構(gòu)適于在所述操作狀態(tài)滿足表明不 存在影響經(jīng)過所述閥(18)的電流的短路的第三預(yù)定義標準時立即終止使所述控制電極 (G)放電的所述第二過程。
18.如權(quán)利要求12到16之一所述的結(jié)構(gòu)，其中所述結(jié)構(gòu)適于在所述操作狀態(tài)在預(yù)定義 長度的時間間隔上滿足表明不存在影響經(jīng)過所述閥(18)的電流的短路的第三預(yù)定義標準 時，終止使所述控制電極(G)放電的所述第二過程。
19.如前述權(quán)利要求之一所述的結(jié)構(gòu)，其中所述結(jié)構(gòu)包括適于決定是否滿足所述第二 預(yù)定義標準和/或執(zhí)行使所述控制電極(G)放電的所述第二過程的固件，特別是復(fù)雜可編 程邏輯設(shè)備或者現(xiàn)場可編程門陣列。
20.如前述權(quán)利要求之一所述的結(jié)構(gòu)，其中所述結(jié)構(gòu)適于在一旦已經(jīng)開始所述第一過 程或者一旦已經(jīng)決定開始所述第一過程時，與是否仍然滿足所述第一預(yù)定義標準無關(guān)地執(zhí) 行作為關(guān)閉所述閥(18)的過程的所述第一過程。
21.如前述權(quán)利要求之一所述的結(jié)構(gòu)，其中所述第二預(yù)定義標準包括位于所述閥(18) 的所述控制電極(G)與另一電極(EK)之間的電壓處于預(yù)定義范圍內(nèi)的標準，所述預(yù)定義范 圍包括與所述控制電極的過量電荷相對應(yīng)的值，其中所述過量電荷與所述閥的操作狀態(tài)相 比較，在所述閥的所述操作狀態(tài)中，所述閥完全打開用于承載在正常操作期間最大可能的 閥電流，但是在不限制所述閥電流的情況下不從所述控制電極取回電荷。
22.如前述權(quán)利要求之一所述的結(jié)構(gòu)，其中在所述第一過程中與在所述第二過程中從 所述控制電極(G)取回電荷的電流大小不同。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種操作轉(zhuǎn)換器中，特別是高功率轉(zhuǎn)換器中的電子閥的方法，其中所述閥包括電絕緣的控制電極并且其中所述方法包括步驟在所述閥打開(例如，產(chǎn)生邏輯時間依賴信號“高di/dt”和“短路”)的同時監(jiān)測所述轉(zhuǎn)換器和/或所述閥的操作狀態(tài)，如果所述操作狀態(tài)滿足表明存在影響經(jīng)過所述閥(18)的電流的短路的第一預(yù)定義標準(由“短路＝1”表示)，則執(zhí)行使所述控制電極(G)放電的第一過程以關(guān)閉所述閥(18)(所述過程在右側(cè)垂直虛線之后開始)，如果所述操作狀態(tài)實現(xiàn)表明可能存在影響經(jīng)過所述閥(18)的電流的短路的第二預(yù)定義標準(由“高di/dt＝1”表示)，則在滿足所述第一標準之前或者開始所述第一過程之前執(zhí)行使所述控制電極(G)放電的第二過程(所述過程在左側(cè)垂直虛線處開始)。
文檔編號H02M1/32GK102037637SQ200980118269
公開日2011年4月27日 申請日期2009年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月28日
發(fā)明者K·奧林, P·文納龍德, W·A.·貝文 申請人:邦巴爾迪爾運輸有限公司