[发明专利]半导体开关设备

说明书

背景技术

本发明涉及用于切换电路的方法和设备。

与常规机械开关相关联的问题之一是在关断时在触点表面之间往往产生电弧，这导致开关的磨损。

发明内容

因而，本方案的目的是提供一种新方法以及一种用于实现该方法的设备。通过由独立权利要求中所陈述的内容所表征的方法和设备来实现本发明的目的。本发明的优选实施方式在从属权利要求中公开。

该方案基于下述构思：利用对于每个电流相的成对的半导体开关和与每个半导体开关串联地连接的二极管的特性逐步地使电路从接通切换为关断，其中，每个二极管可以是另一半导体开关的外部二极管或内部二极管。

该方案的方法和设备的有利特征是：可以布置对电路的零电压连接和零电流断开，这使得能够提供在关断时不产生电弧的方案。

附图说明

下面将参照所附(附加)附图借助优选实施方式来更详细地描述该方案，在附图中：

图1a和图1b是对于1相AC电路的半导体开关设备的示意图；

图2示意性地示出了用于切换电路中的电流的方法；

图3示意性地示出了用于切换电路中的电流的另一方法；

图4是示出在包括半导体开关设备的电路中在接通事件期间相电压和相电流关于时间的示意性曲线图；

图5是示出在包括半导体开关设备的电路中在关断事件期间相电压和相电流关于时间的示意性曲线图；

图6示意性地示出了一种实施方式的半导体开关设备；

图7示意性地示出了另一实施方式的半导体开关设备；

图8按照框图示意性地示出了对于3相AC电路的半导体开关设备；

图9按照框图示意性地示出了在零电压情况下接通3相半导体开关设备；

图10按照框图示意性地示出了在零电流情况下关断3相半导体开关设备；

图11按照框图示意性地示出了对于包括主动式撬棒的实施方式的过电流关断逻辑；

图12示意性地示出了对于包括串联隔离开关的3相AC电路的半导体开关设备的实施方式；以及

图13示意性地示出了用于在过电流事件下关断电路的方法。

具体实施方式

在图中，用相同的附图标记指示相似的结构和/或功能的部分和部件。

图1a和图1b是对于1相AC电路的半导体开关设备的示意图。图1a中示出的实施方式包括与1相交流(AC)电路连接的半导体开关设备1。图1a的半导体开关设备包括并联地连接的第一半导体开关2a和第二半导体开关2b。第一二极管3a与第一半导体开关2a串联地连接，并且第二二极管3b与第二半导体开关2b串联地连接，使得第一二极管和第二二极管的正向偏置方向与同所述二极管串联地连接的相应的第一半导体开关和第二半导体开关的内部二极管的正向偏置方向相反。该图中还示出了1相AC源4、输入电阻器5a、输入电感器5b、负载电流10、负载电阻器6a和负载电感器。另外地，图1a的设备还包括用于测量电压的装置7和用于测量电流的装置8，所述用于测量电流的装置8与所述半导体开关串联地布置以测量电流。优选地，半导体开关设备还包括过电压保护元件9，该过电压保护元件9用于吸收通过在过电流事件中使电路关断而产生的感应能量。因而，过电压保护元件9可以用于限制跨半导体开关的电压以防止半导体开关中断(break)。图1a的半导体开关设备可以用于控制在零电压点下接通电路并且在零电流点下关断电路。