[发明专利]用于关断桥式电路的功率半导体开关的方法、桥式电路和包括桥式电路的逆变器

说明书

本发明涉及一种用于关断桥式电路(1)的功率半导体开关的方法，在所述桥式电路中，第一直流电压连接端(2)通过第一功率半导体开关(T1)与第一中间点(3)连接，所述第一中间点(3)通过第二功率半导体开关(T2)与交流电流连接端(4)连接，所述交流电流连接端(4)通过第三功率半导体开关(T3)与第二中间点(5)连接，并且所述第二中间点(5)通过第四功率半导体开关(T4)与第二直流电压连接端(6)连接，并且在所述桥式电路中，中性连接端(7)通过第五功率半导体开关(T5)与所述第一中间点(3)连接并且通过第六功率半导体开关(T6)与所述第二中间点(5)连接。所述方法包括切断过程，在所述切断过程中制造配置(K‑O)，在所述配置中，所述桥式电路(1)的所有功率半导体开关(T1‑T6)都处在关断的状态中。在所述切断过程的进程中有针对性地制造配置(K‑3，K‑5，K‑9)，在所述配置中，所述第五功率半导体开关(T5)和所述第六功率半导体开关(T6)同时处在接通的状态中，而所述第一功率半导体开关(T1)和所述第四功率半导体开关(T4)处在关断的状态中。另外公开了一种桥式电路(1)，所述桥式电路具有控制单元(8)，所述控制单元设置用于实施这种方法。除此之外还公开了一种逆变器(9)，所述逆变器包括至少一个这种桥式电路(1)。

技术领域

本发明涉及一种用于关断桥式电路的功率半导体开关的方法。此外，本发明涉及一种桥式电路，该桥式电路具有控制单元，该控制单元设置用于实施这种方法，本发明还涉及一种逆变器，该逆变器包括这种桥式电路。

背景技术

桥式电路用于电力电子的转换器电路中，用以将一个电流形式转换成另一电流形式，例如在逆变器的情况下用以将直流电流转换成交流电流。桥式电路通常由多个串联连接的和/或并联连接的功率半导体开关的布置组成，其中，功率半导体开关之间的联接点形成桥式电路的连接端(Anschlüsse)。通过不同数量的功率半导体开关的不同布置，得到多个不同的、对于本领域技术人员而言已知的桥式电路拓扑。

为了将一个电流形式转换成另一电流形式，在运行时根据确定的切换模式接通和关断桥式电路的功率半导体开关。尤其是在故障情况下，例如在出现过电流或者过电压的情况下，而且在转换器电路的常规的停止运转的情况下，需要将桥式电路的所有功率半导体开关转变到关断的状态中，在故障情况下甚至需要尽可能快速地进行转变。在此，容易想到并且根据现有技术普遍存在的是，直接并且同时将桥式电路的所有功率半导体开关的操控信号置入到信号状态中，该信号状态将桥式电路的功率半导体开关转变到关断的状态中。

然而，由于构件公差，尤其是当在桥式电路内使用不同技术的功率半导体开关、例如场效应晶体管和双极晶体管时，可能发生：在被操控以转变到关断的状态中之后，桥式电路的个别功率半导体开关比别的功率半导体开关更快速地转变到关断的状态中。

在多级拓扑的桥式电路的情况下，由原理决定地，与在桥式电路的输入连接端上的不同的电势联接的电平被施加到桥式电路的输出连接端上。由此，在同时操控桥式电路的所有功率半导体开关时，能够发生的是：由于不同的功率半导体开关的先前提到的不同速度的、到关断的状态中的转变，结合由于在桥式电路中附加存在的空载二极管而然后出现的电流，与在转换器电路常规运行期间相比，更高的电压短暂地施加在桥式电路的各个功率半导体开关上。这些更高的电压可能能够导致桥式电路的各个功率半导体开关的损伤。

例如由文献EP2779345A1已知一种三点拓扑的桥式电路，在该桥式电路中，第一直流电压连接端通过四个功率半导体开关的串联电路与第二直流电压连接端连接，并且在该桥式电路中，串联电路的第二与第三功率半导体开关之间的联接点形成交流电流连接端。串联电路的第一与第二功率半导体开关之间的联接点和串联电路的第三与第四功率半导体开关之间的联接点分别通过另外的功率半导体开关与中性连接端连接，该中性连接端因此也形成两个另外的功率半导体开关的联接点。这种桥式拓扑也被称为ANPC桥式电路(Active-Neutral-Point-Clamped-Brückenschaltung，有源中性点钳位桥式电路，)。