[实用新型]脉冲变换单元、控制系统和整流器系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及功率电子领域，尤其涉及一种为功率半导体产生切换脉冲的脉冲变换单元和用于功率电子系统例如高功率整流器系统的控制系统。

背景技术

一种功率电子系统例如高功率整流器通常包括多个功率半导体，例如高功率晶闸管。与功率半导体相关联的是控制器件，其用来控制各个功率半导体。通常，这些控制器件与功率电子系统的中央控制单元通信，中央控制单元例如可以协调特定的控制器件。例如，晶闸管的栅极可以由控制器件来切换，所述控制器件从中央控制单元得到它们的切换脉冲的定时。由于功率电子系统可以达到很大的尺寸，因此功率半导体与它们的控制器件以及中央控制单元之间的距离可以为许多米。

功率电子系统内部的通信线路由于高电磁场而通常工作在恶劣的环境中并且因此对电磁干扰表现脆弱。

发明内容

本实用新型的目的是降低功率电子系统的控制系统对电磁场的脆弱性。

本实用新型的一方面是脉冲变换单元，其用来产生用于功率半导体的切换脉冲。

根据本实用新型的一个实施例，脉冲变换单元包括光脉冲接收器和电脉冲发生器。该光脉冲接收器可以被适配为接收来自控制单元的光启动脉冲。该电脉冲发生器可以被适配为响应于该启动脉冲而产生用于切换功率半导体栅极的电切换脉冲。

由于该光脉冲接收器，功率电子系统的控制单元和脉冲变换单元之间的通信可以是光通信，其不受或基本不受电磁场的干扰。通过光脉冲接收器，脉冲变换单元可以被适配为将光启动脉冲变换为用于切换功率半导体的电切换脉冲。

根据本实用新型的一个实施例，电脉冲发生器被适配为产生带有调制波形的电切换脉冲。该调制波形是被调制过的以使得其被适配为高可靠性地切换该功率半导体。如上所述，这样的调制波形可以具有陡的上升沿和更低的保持电流。

调制波形并不仅是简单的矩形信号，而是可以包括具有不同特性的部分。

根据本实用新型的一个实施例，调制波形可以具有第一部分，在所述第一部分中电脉冲包含高峰值，调制波形还具有第二部分，在所述第二部分中电脉冲被保持。例如，该高峰值可以比保持的电脉冲高至少三到四倍。在高峰值位于调制波形的最开始的情况下，至少晶闸管栅极的一部分很可能变成导通的。由于保持的电脉冲位于调制波形的末尾，晶闸管栅极的其它部分可以变成导通的。如果维持特定的调制脉冲波形，则可以提高或保证并行连接的功率半导体的可靠运行。典型的调制脉冲波形的脉冲长度可以具有典型的100到300us的脉冲长度。

根据本实用新型的一个实施例，脉冲变换单元包括输出线，其中该输出线被适配为将电切换脉冲传送到功率半导体，其中该输出线具有电隔离以使得具有高峰值的调制电切换脉冲被电隔离。脉冲变换单元的输出的高电隔离可以保证即使在栅极阴极区中高峰值电压激增，也不会影响或干扰在脉冲变换单元附近的功率电子系统的其它电力或电子元件，也不会破坏脉冲变换单元。

根据本实用新型的一个实施例，脉冲变换单元被适配为将来自控制单元的启动脉冲传送到另外的脉冲变换单元。于是可以构建脉冲变换单元为主、多个其它脉冲变换单元为从的主/从配置。例如，主脉冲变换单元可以被适配为电触发多达12个从脉冲变换单元。

脉冲变换单元可以被适配为在主模式中被光触发或可以被适配为在从模式中被电触发。

根据本实用新型的一个实施例，从脉冲变换单元可以被适配为接收来自主脉冲变换单元的电启动脉冲，并可被适配为将电启动脉冲变换为带有调制波形的电切换脉冲。

根据本实用新型的一个实施例，脉冲变换单元被适配为将来自控制单元的光启动脉冲变换为电启动脉冲。脉冲变换单元可被适配为将电启动脉冲传送到另外的脉冲变换单元。

根据本实用新型的一个实施例，脉冲变换单元可以包括诊断单元。该诊断单元可被适配为检测脉冲变换单元和功率半导体至少其中之一的诊断状态。诊断状态可能是脉冲变换单元和/或功率半导体的内部错误。其可以指示脉冲变换单元和/或功率半导体的错误，并且/或者可以包含关于脉冲变换单元和/或功率半导体的强健性的信息。

取决于脉冲变换单元的类型，可以向控制系统发送反馈。该反馈可以包括脉冲变换单元以及用于接收来自该脉冲变换单元的启动脉冲的晶闸管的强健性。

根据本实用新型的一个实施例，诊断单元被适配为将与诊断状态有关的信息传送到控制单元。例如，如果控制单元被适配为接收功率电子系统的多个脉冲变换单元的诊断信息，尤其是功率电子系统的功率半导体的强健性，则控制单元可以根据功率半导体的强健性分布负载，即功率半导体必须切换的最大电流。