技術(shù)人員來說是不重要的，因此，本文沒有對(duì)其作詳細(xì)描述。因此，所描述的測(cè)量電路9的不同方面可以實(shí)現(xiàn)為單個(gè)測(cè)量電路或者兩個(gè)或更多個(gè)獨(dú)立的測(cè)量電路。實(shí)現(xiàn)方式的選擇可以基于最相關(guān)的測(cè)量、硬件等而變化。
[0156]應(yīng)當(dāng)指出的是，所述要測(cè)量的值可以根據(jù)測(cè)量它們的模式而具有不同的值。因此，測(cè)量電路9或測(cè)量電路9的一部分可以在一種模式中給出期望的測(cè)量，而測(cè)量電路9或測(cè)量電路9的一部分可以例如在另一種模式中飽和。后面的情形的例子可以是測(cè)量處于不導(dǎo)通狀態(tài)和導(dǎo)通狀態(tài)的二極管電壓。這種在不導(dǎo)通模式測(cè)量的結(jié)果將會(huì)是期望的值，而在導(dǎo)通模式測(cè)量的結(jié)果將是無用的，這是因?yàn)檫M(jìn)行該測(cè)量的測(cè)量電路9 (基于實(shí)現(xiàn)方式，或者是測(cè)量電路的一部分，或者是獨(dú)立的測(cè)量電路)將處于飽和。應(yīng)當(dāng)指出的是，這種無用的測(cè)量例如由于部件或電路的飽和而被解釋為測(cè)量結(jié)果。
[0157]如上文所提到的，半導(dǎo)體開關(guān)2還可以包括二極管，例如，圖6所示的二極管29，在這種情況下，可以將開關(guān)電壓稱為Vd(VdlC]dJ。通常，半導(dǎo)體開關(guān)2是IGBT(電壓稱為VJ、MOSFET/碳化硅MOSFET (電壓稱為Vds)開關(guān)。
[0158]當(dāng)附圖的部件相同時(shí)，附圖的參考標(biāo)號(hào)相同，這說明示出的實(shí)施例是相同的發(fā)明并且可以在不受限制的情況下合并。另外，本發(fā)明的智能柵極驅(qū)動(dòng)器不限于附圖中示出的使用，而是可以用于在任何合適的應(yīng)用中控制任何類型的半導(dǎo)體開關(guān)。
[0159]因?yàn)槭褂昧怂璧耐ㄐ沛溌?9 (以及未編號(hào)的)，所以在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明時(shí)，示出通信鏈路19(以及未編號(hào)的)的附圖上的線不是限制性的。這也適用于通信接口 10，其可以是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所需的任何硬件插座、軟件協(xié)議映射數(shù)據(jù)等。
[0160]應(yīng)當(dāng)指出的是，即使在整個(gè)說明書中發(fā)明被針對(duì)可再生發(fā)電單元描述，但是，智能柵極驅(qū)動(dòng)器7也可以用在其他應(yīng)用的開關(guān)控制中。
[0161]另外，應(yīng)當(dāng)指出的是，例如，功率轉(zhuǎn)換器可以包括圖1示出的實(shí)施例和圖2示出的實(shí)施例。實(shí)際上，可以在同一個(gè)實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)在貫穿本專利申請(qǐng)中描述的所有的實(shí)施例，即，所有的實(shí)施例可以包括在相同的智能柵極驅(qū)動(dòng)單元7中。
[0162]應(yīng)當(dāng)指出的是，盡管在任何圖中(除了圖4)均未示出，但是開關(guān)2通常用在具有反并聯(lián)二極管22的配置中。二極管也可以是和開關(guān)2 —樣的半導(dǎo)體裝置，并且智能柵極驅(qū)動(dòng)單元也便于在該二極管22上的測(cè)量。
[0163]列表
[0164]1.功率模塊(逆變器應(yīng)用)
[0165]2.半導(dǎo)體開關(guān)
[0166]3.直流鏈路
[0167]4.柵極驅(qū)動(dòng)器
[0168]5.上級(jí)控制系統(tǒng)
[0169]6.公用電網(wǎng)
[0170]7.智能柵極驅(qū)動(dòng)單元
[0171]8.數(shù)據(jù)處理器
[0172]9.模擬測(cè)量電路
[0173]10.接口
[0174]11.功率模塊輸出(逆變器應(yīng)用)
[0175]12.數(shù)據(jù)處理電路
[0176]13.電流傳感器(逆變器應(yīng)用)
[0177]14.功率模塊(制動(dòng)斬波器應(yīng)用)
[0178]15.功率模塊輸出(制動(dòng)斬波器應(yīng)用)
[0179]16.制動(dòng)斬波器電阻器
[0180]17.電流傳感器(制動(dòng)斬波器應(yīng)用)
[0181]18.印刷電路板
[0182]19.通信鏈路
[0183]20.發(fā)電機(jī)
[0184]21.電流注入器
[0185]22.二極管
[0186]23.柵極電阻器
[0187]24.有源鉗位開關(guān)
[0188]25.飽和開關(guān)
[0189]26.柵極電阻器開關(guān)
[0190]27.電子元件
[0191]28.瞬時(shí)關(guān)閉電壓
[0192]29.二極管
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種智能柵極驅(qū)動(dòng)單元(7)，其用于控制一個(gè)或多個(gè)功率模塊(1，14)的一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)(2)，所述智能柵極驅(qū)動(dòng)單元(7)至少包括柵極驅(qū)動(dòng)器(4)和模擬測(cè)量電路(9)， 其中，所述柵極驅(qū)動(dòng)器(4)被配置為控制所述一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)(2)，并且 其中，所述模擬測(cè)量電路(9)被配置為當(dāng)所述一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)(2)處于導(dǎo)通模式時(shí)，測(cè)量開關(guān)電壓。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能柵極驅(qū)動(dòng)單元(7)，其中，所述模擬測(cè)量電路(9)還便于在切換模式測(cè)量所述開關(guān)電壓。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的智能柵極驅(qū)動(dòng)單元(7)，其中，所述模擬測(cè)量電路(9)還便于在不導(dǎo)通模式測(cè)量所述開關(guān)電壓。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能柵極驅(qū)動(dòng)單元(7)，其中，所述模擬測(cè)量電路(9)包括用于在不導(dǎo)通模式期間阻斷通過所述半導(dǎo)體開關(guān)的高電壓的裝置，例如，半導(dǎo)體設(shè)備，所述半導(dǎo)體開關(guān)優(yōu)選地為IGBT。5.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的智能柵極驅(qū)動(dòng)單元(7)，其中，來自所述模擬測(cè)量電路(9)的測(cè)量包括測(cè)量功率模塊的輸出電流(11，15)和/或直流鏈路(3)的電壓。6.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的智能柵極驅(qū)動(dòng)單元(7)，其中，所述智能柵極驅(qū)動(dòng)單元(7)還包括數(shù)據(jù)處理器(8)，其便于在智能柵極驅(qū)動(dòng)單元(7)計(jì)算半導(dǎo)體開關(guān)結(jié)溫。7.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的智能柵極驅(qū)動(dòng)單元(7)，其中，所述一個(gè)或多個(gè)功率模塊(1，14)是逆變器的一部分或者是制動(dòng)斬波器的一部分。8.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的智能柵極驅(qū)動(dòng)單元(7)，其中，所述智能柵極驅(qū)動(dòng)單元被配置為控制由各個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)(2)導(dǎo)通的負(fù)載。9.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的智能柵極驅(qū)動(dòng)單元(7)，其中，所述數(shù)據(jù)處理器(8)便于所述開關(guān)電壓和所述功率模塊(11，15)的輸出電流的測(cè)量之間的時(shí)間同步，和/或所述直流鏈路電壓和所述功率模塊(11，15)的輸出電流的測(cè)量之間的時(shí)間同步。10.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的智能柵極驅(qū)動(dòng)單元(7)，其中，所述模擬測(cè)量電路(9)被進(jìn)一步配置為測(cè)量包括以下參數(shù)的列表中的一個(gè)或多個(gè):Vdc、所述半導(dǎo)體開關(guān)的輸出電流、柵極電流、柵極電荷和/或柵極電壓。11.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的智能柵極驅(qū)動(dòng)單元(7)，其中，來自所述模擬測(cè)量電路(9)的測(cè)量便于估計(jì)包括以下參數(shù)的列表中的至少一個(gè)或多個(gè):半導(dǎo)體開關(guān)結(jié)溫、半導(dǎo)體開關(guān)基板溫度、制動(dòng)斬波器電阻器溫度、半導(dǎo)體開關(guān)的疲勞程度、制動(dòng)斬波器電阻器的疲勞程度、半導(dǎo)體開關(guān)的壽命終止和/或制動(dòng)斬波器電阻器的壽命終止。12.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的智能柵極驅(qū)動(dòng)單元(7)，其中，所述數(shù)據(jù)處理器(8)便于產(chǎn)生用于控制所述一個(gè)或多個(gè)功率模塊(1，14)的一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)(2)的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)，和/或便于控制通過所述功率模塊(1，14)的一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)(2)的電流。13.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的智能柵極驅(qū)動(dòng)單元(7)，其中，所述智能柵極驅(qū)動(dòng)單元(7)便于所述一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)(2)的過電流保護(hù)和/或過溫保護(hù)。14.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的智能柵極驅(qū)動(dòng)單元(7)，其中，所述半導(dǎo)體開關(guān)(2)的切換行為被配置為借助于一個(gè)或多個(gè)柵極電阻器控制，其中，所述一個(gè)或多個(gè)柵極電阻器的值基于測(cè)量的、用于控制一個(gè)或多個(gè)柵極電阻器開關(guān)(26)的操作參數(shù)而變化。15.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的智能柵極驅(qū)動(dòng)單元(7)，其中，所述半導(dǎo)體開關(guān)(2)的過電壓保護(hù)被配置為借助于有源鉗位開關(guān)(24)基于操作參數(shù)的測(cè)量而禁用。16.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的智能柵極驅(qū)動(dòng)單元(7)，其中，所述半導(dǎo)體開關(guān)(2)的過電流保護(hù)被配置為借助于飽和開關(guān)(25)基于操作參數(shù)的測(cè)量而禁用。17.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的智能柵極驅(qū)動(dòng)單元(7)，其中，所述智能柵極驅(qū)動(dòng)單元被配置為與上級(jí)控制系統(tǒng)(5)通信以獲得期望的切換模式，并從而從所述功率模塊(I, 14)獲得期望的輸出。18.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的智能柵極驅(qū)動(dòng)單元(7)，其中，所述智能柵極驅(qū)動(dòng)單元(7)執(zhí)行的控制基于從所述模擬測(cè)量電路獲得的測(cè)量和/或根據(jù)從所述上級(jí)控制系統(tǒng)(5)接收的數(shù)據(jù)而進(jìn)行。19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的智能柵極驅(qū)動(dòng)單元(7)，其中，所述智能柵極驅(qū)動(dòng)器執(zhí)行的控制至少包括具有以下控制的列表中的一個(gè)或多個(gè):使能有源鉗位功能、禁用有源鉗位功能、改變柵極電阻器的值、在功率模塊(1，14)中負(fù)載共享、打開半導(dǎo)體開關(guān)(2)、關(guān)閉半導(dǎo)體開關(guān)⑵。20.一種印刷電路板(18)，其包括根據(jù)權(quán)利要求1-19中的任意一項(xiàng)所述的、用于控制一個(gè)或多個(gè)功率模塊(1，14)的一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)(2)的智能柵極驅(qū)動(dòng)單元(7)。21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的印刷電路板(18)，其中，所述智能柵極驅(qū)動(dòng)單元(7)包括一個(gè)模擬測(cè)量電路(9)和用于控制一個(gè)或多個(gè)功率模塊(1，14)的一個(gè)或多個(gè)開關(guān)(2)的至少一個(gè)柵極驅(qū)動(dòng)器(4)。22.—種風(fēng)力禍輪機(jī)，其包括一個(gè)或多個(gè)功率模塊(1，14)，所述一個(gè)或多個(gè)功率模塊(I, 14)的半導(dǎo)體開關(guān)(2)由如權(quán)利要求1-19所述的智能柵極驅(qū)動(dòng)單元(7)控制。23.—種風(fēng)力禍輪機(jī)，其包括一個(gè)或多個(gè)功率模塊(1，14)，所述一個(gè)或多個(gè)功率模塊(I, 14)的半導(dǎo)體開關(guān)⑵由如權(quán)利要求20-21所述的印刷電路板(18)所包括的智能柵極驅(qū)動(dòng)單元(7)控制。24.一種借助于智能柵極驅(qū)動(dòng)單元(7)控制一個(gè)或多個(gè)功率模塊(1，14)的一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)(2)的方法，所述智能柵極驅(qū)動(dòng)單元(7)至少包括柵極驅(qū)動(dòng)器(4)和模擬測(cè)量電路(9)， 其中，所述柵極驅(qū)動(dòng)器(4)控制所述一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)(2)，并且 其中，在所述一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)(2)處于導(dǎo)通模式時(shí)，所述模擬測(cè)量電路(9)測(cè)量開關(guān)電壓。25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的控制一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)(2)的方法，由根據(jù)權(quán)利要求1-23中任意一項(xiàng)所述的智能柵極驅(qū)動(dòng)單元(7)控制所述一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)(2)。
【專利摘要】一種用于控制一個(gè)或多個(gè)功率模塊的一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)的智能柵極驅(qū)動(dòng)單元，所述智能柵極驅(qū)動(dòng)單元至少包括柵極驅(qū)動(dòng)器和模擬測(cè)量電路，其中，所述柵極驅(qū)動(dòng)器便于控制一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)，并且其中，所述模擬測(cè)量電路便于在一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)處于導(dǎo)通模式時(shí)測(cè)量開關(guān)電壓。另外，還公開了一種用于控制一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)的方法。
【IPC分類】H03K17/082, H03K17/687
【公開號(hào)】CN105191130
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201480018005
【發(fā)明人】B·蘭涅斯泰德
【申請(qǐng)人】Kk風(fēng)能解決方案公司
【公開日】2015年12月23日
【申請(qǐng)日】2014年3月26日
【公告號(hào)】EP2979361A2, US20160036430, WO2014154221A2, WO2014154221A3