[发明专利]四部分AC MOSFET开关

说明书

本公开的至少一个方面针对AC开关系统。AC开关系统包括第一I/O、第二I/O、包括第一多个开关的第一部分，第一部分被耦合至第一I/O，包括第二多个开关的第二部分，第二部分被与第一部分耦合在一起并被耦合至第二I/O，包括二极管的第三部分，第三部分被耦合至第一I/O并且被耦合至第一部分和第二部分的结合点，以及包括二极管的第四部分，第四部分被耦合至第二I/O并且被耦合至第一部分和第二部分的结合点。

技术领域

本文所述的至少某些实施例总体上涉及AC开关系统，并且更特别地涉及AC开关系统的部分内的高速切换以及涉及利用高速开关的设备。

发明背景

传统的功率转换方法(例如AC/DC降压双向转换器、DC/AC逆变器、AC/AC转换器(例如，矩阵转换器)以及双极切换中性点钳位(BSNPC))利用AC开关。典型的AC开关通常包括晶体管和二极管。

发明概述

本公开的至少一个方面针对AC开关系统。AC开关系统包括第一I/O、第二I/O、包括第一多个开关的第一部分(第一部分被耦合至第一I/O)包括第二多个开关的第二部分(第二部分与第一部分耦合并被耦合至第二I/O)、包括二极管的第三部分(第三部分被耦合至第一I/O并且被耦合至第一部分和第二部分的结合点)以及包括二极管的第四部分(第四部分被耦合至第二I/O并且被耦合至第一部分和第二部分的结合点)。

在AC开关系统中，第一多个开关和第二多个开关中的每个可以包括至少一个金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。此外，至少一个MOSFET可以被配置为低电压MOSFET。至少一个MOSFET还可以被配置为高压MOSFET。

在AC开关系统中，第二部分和第三部分中的每个还可以包括至少一个开关设备。此外，至少一个开关设备可以是绝缘双极型晶体管(IGBT)。

在AC开关系统中，第一二极管和第二二极管中的每个可以是碳化硅(SiC)二极管。

AC开关系统还可以包括第一开关设备(其中第一开关设备可以被配置成在第一操作模式期间将正电压耦合至第二I/O)和第二开关设备(其中第二开关设备可以被配置成在第二操作模式期间将负电压耦合至第二I/O)。第一开关设备和第二开关设备中的每个可以是碳化硅结栅场效应晶体管(SiC-JFET)。此外，第一开关设备和第二开关设备中的每个可以是IGBT设备。

在一个实施例中，AC开关系统可以被配置为充当AC/DC降压双向转换器。在另一个实施例中，AC开关系统可以被配置为充当矩阵转换器。

本公开的另一个方面针对操作AC开关系统的方法。AC开关系统可以包括第一I/O和第二I/O。方法可以包括以下动作：在第一时间段期间闭合第一开关设备(第一开关设备提供使第一电流通过第一二极管和第二二极管至第二I/O的通路)；在第二时间段期间闭合第二开关设备，第二时间段大于第一时间段，第二开关设备将第一I/O耦合至第一二极管和第二二极管的结合点以提供从第一I/O至第二I/O的第二电流，并且在第三时间段期间闭合第三开关设备，第三开关设备被耦合至第一二极管并提供使第二电流通过第三二极管的通路，其中第三二极管被耦合至第二I/O，并且其中在第二时间段和第三时间段期间大部分第二电流被导通通过第二开关设备，并且在第三时间段期间仅一部分第一电流被第三二极管导通。

方法还可以包括在第四时间段期间闭合第三开关设备，第三开关设备提供使第三电流通过第四二极管和第五二极管至第一I/O的通路。此外，方法还可以包括以下动作：在第五时间段期间闭合第四开关设备(第五时间段大于第四时间段，第四开关设备将第二I/O耦合至第四二极管和第五二极管的结合点以提供从第二I/O至第一I/O的第四电流)以及在第六时间段期间闭合第一开关设备(第一开关设备被耦合至第四二极管并提供使第四电流通过第六二极管的通路)。