[发明专利]用于驱控并联布置的、能反向导通的半导体开关的方法

说明书

本发明涉及一种对至少两个可反向导通的半导体开关(1)的驱控方法，其中，至少两个可反向导通的半导体开关(1)布置在并联电路(2)中。为了改进开关性能而提出，布置在并联电路中的能反向导通的半导体开关(1)中的至少两个至少有时候以不同电压来驱控。本发明此外还涉及一种开关元件(3)，其具有两个布置在并联电路(2)中的、可反向导通的半导体开关(1)和一个用于驱控这些可反向导通的半导体开关(1)的驱控单元(4)或者驱控单元(4)的至少一部分(5)，其中，可以将用于获取穿流过并联电路(2)的负载电流(iL)的电流传感器(6)与用于评估电流传感器(6)的测量值的调节模组(7)相连，其中，借助于驱控单元(4)或者通过驱控单元(4)的这个部分(5)可以分别以不同的电压驱控各个可反向导通的半导体开关(1)。

技术领域

本发明涉及一种驱控至少两个能反向导通的半导体开关的方法，其中，至少两个能反向导通的半导体开关布置在并联电路中。本发明此外还涉及一种具有至少两个布置在并联电路中的、能反向导通的半导体开关的开关元件。此外本发明还涉及一种具有由至少两个这种开关元件组成的串联电路的整流器。

背景技术

在能反向导通的半导体开关中，开关元件的功能和二极管功能统一到一个芯片中。尤其是已知IGBT(绝缘栅双极型晶体管)是能反向导通的IGBT。它们也被称为RC-IGBT。与传统的IGBT相反，借助对栅极触点的驱控，不仅能够影响开关元件的性能、在这种情况下是IGBT的功能，还能够影响二极管模式下的性能。

在DE 10 2011 003 938 A1中公知一种用于控制两个串联连接的、能反向导通的IGBT的方法。文本描述了一种对半电桥的两个串联的IGBT进行电开关的控制方法，在半桥处排有运行直流电压，其中，能反向导通的IGBT具有三种开关状态。

为了提高例如整流器的工作能力，可以将多个半导体开关布置在一个并联电路中。这个并联电路允许升高要接通的电流，因为这个电流被划分到并联电路的不同的分支上。从而让例如整流器中的一个开关元件的工作能力提升，这是因为让可接通的总电流也相应地高。在此，半导体开关用于将整流器的、也被称为相位连接端的负载连接端与其中一个中间回路电压电势相连。因为并联布置的半导体开关连接着相同的相位连接端，所以已经证明可行的是，分别利用相同的驱控信号对并联布置的半导体开关进行驱控。不仅对于传统的IGBT是如此，对于能反向导通的IGBT也是如此。

能反向导通的IGBT依据电流方向，可以或者处于IGBT模式、或者处于二极管模式。如果电流从集电极流向发射极，那么这个能反向导通的IGBT就处于IGBT模式。相反地，如果电流从发射极流向集电极，那么这个能反向导通的IGBT就处于二极管模式。当负载电流的方向逆转，这个能反向导通的IGBT就从二极管模式切换到IGBT模式或从IGBT模式切换到二极管模式。因此，通过IGBT的电流方向的变化起到改变相应的模式的作用。为了在IGBT模式下运行，需要一个正的、栅极-发射极电压(用于电流的开放沟道)，而为了二极管模式却需要负的、栅极-发射极电压(封闭沟道，以阻止电子流走)。因此能够高度精确地确定负载电流的过零，进而确定通过半导体开关的相应电流的过零，这是因为提供了在所述模式之间进行切换的时间点。栅极-连接端上过早或过晚的电压变化可能造成RC-IGBT处的损伤，或者歪曲通过上级控制系统预设的开关状态，此时会在逆变器的输出端上产生错误的电压时间区域。

二极管在负载电流小的时候倾向于断流。这种断流也被称为猝然的行为(有缺陷的软恢复)。因为电流持续时间结束时的二极管电流具有很高的di/dt，所以二极管此外还倾向于诱发高电压，这可能危害构造元件本身并且触发EMV(电磁辐射)方面的问题。

在IGBT不能反向导通、却具有一个与IGBT并联的二极管的情况下，二极管没有控制连接端。于是不能反向导通的IGBT就无法控制二极管所存储的电荷。因此也就不可能影响二极管的性能。

当穿流过半导体开关的负载电流从这个半导体开关传递到另一个半导体开关时，就被称为换向。负载电流因为这一个半导体开关而消失也被称为换向完成。只要通过半导体开关的电流消失，就完成了换向。