[发明专利]半导体开关电路

说明书

在HVDC电力转换器的领域中，需要一种改进的半导体开关电路，其避免了与各个半导体开关元件表现出不同性能特性且在其性能上具有固有限制相关的困难。一种半导体开关电路(70；80；90)包括主电流支路(74；92)，其包括至少一个主半导体开关元件(12)，并且当所述主半导体开关元件(12)或每个主半导体开关元件(12)被接通时，电流在第一方向上(D₁)上流动。半导体开关电路(70；80；90)还包括辅助电流支路(76；104)，其与主电流支路(74；92)并联连接。辅助电流支路(76；104)包括至少一个辅助半导体开关元件(72)，并且所述辅助半导体开关元件(72)或每个辅助半导体开关元件(72)具有与其可操作地连接的控制单元(30)。所述控制单元(30)或每个控制单元(30)被配置为当所述或每个主半导体开关元件(12)被接通时，在辅助电流支路(76；104)中接通所述辅助半导体开关元件(72)或每个辅助半导体开关元件(72)，以经由辅助电流支路(76；104)选择性地建立替代电流路径(32；108)，因此通过主电流支路(74；92)在第一方向(D₁)上流动的电流被转向为通过替代电流路径(32；108)流动，以减少紧接着所述主半导体开关元件(12)或每个所述主半导体开关元件(12)被接通之后流经所述或每个主半导体开关元件(12)的电流的变化率。

技术领域

本发明涉及一种均用于在高压直流(HVDC)电力转换器中使用的半导体开关电路以及半导体开关串。

背景技术

在电力传输网络中，交流(AC)电力通常被转换为经由架空线路和/或海底电缆进行传输的直流(DC)电力。此转换使得不需要补偿由传输线路或电缆导致的AC电容性负载的影响，并且降低了线路和/或电缆的每公里成本，因此当需要长距离传输电力时变得具有成本效益。

HVDC电力转换器用于将AC电力转换为DC电力。诸如晶闸管的半导体开关元件是HVDC电力转换器的关键组件，并且用作将AC电力转换为DC电力的可控整流器，反之亦然。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种用在HVDC电力转换器中的半导体开关电路，包括：

主电流支路，包括至少一个主半导体开关元件，并且当所述主半导体开关元件或每个主半导体开关元件被接通时，电流通过所述至少一个主半导体开关元件在第一方向上流动；以及

辅助电流支路，与主电流支路并联连接，所述辅助电流支路包括至少一个辅助半导体开关元件，所述辅助半导体开关元件或每个辅助半导体开关元件具有与其可操作地连接的控制单元，所述控制单元或每个控制单元被配置为当所述主半导体开关元件或每个主半导体开关元件被接通时，在辅助电流支路中接通所述辅助半导体开关元件或每个辅助半导体开关元件，以经由辅助电流支路选择性地建立替代电流路径，由此通过主电流支路在第一方向上流动的电流被转向为通过替代电流路径流动，以减少紧接着所述主半导体开关元件或每个所述主半导体开关元件被接通之后流经所述主半导体开关元件或每个主半导体开关元件的电流的变化率。

包括一个或多个控制单元，所述控制单元或每个控制单元被配置为经由辅助电流支路建立替代电流路径，由此流经主电流支路的电流被转向为通过替代电流路径流动，以减少流经所述主半导体开关元件或每个主半导体开关元件的电流的变化率，所述控制单元或每个控制单元允许由外部杂散电容(例如，在HVDC电力转换器内)产生的电流通过替代电流路径(而不是通过主电流支路以及其中的所述主半导体开关元件或每个主半导体开关元件)被转向，其中电流可以被安全地释放而不会损坏所述主半导体开关元件或每个主半导体开关元件。因此，这样的配置避免了对大饱和电感器(或di/dt电抗器)的需求，否则将需要它们来对电流的变化率的较低耐受性进行补偿，电流的变化率的较低耐受性是有些主半导体开关元件(诸如，晶闸管)的固有性能限制。