[发明专利]半导体开关串

权利要求书

1.一种半导体开关串，用在电力变换器中，包括：

多个串联连接的半导体开关组件，每个半导体开关组件具有主半导体开关元件，所述主半导体开关元件包括第一连接端子和第二连接端子，当所述主半导体开关元件接通时，电流在所述第一连接端子和第二连接端子之间从所述第一端子向所述第二端子流动，所述主半导体开关元件具有电连接在所述第一连接端子和第二连接端子之间的辅助半导体开关元件；

本地控制单元，所述本地控制单元与每个辅助半导体开关元件操作连接，所述或每个本地控制单元被编程以控制各自的辅助半导体开关元件的开关，从而在与其关联的所述第一连接端子和第二连接端子之间选择性产生替代性电流路径，由此电流被转向通过所述替代性电流路径流动，以降低对应的主半导体开关元件两端的电压，所述或每个本地控制单元被这样编程以选择性控制各自的辅助半导体开关元件在完全导通模式中以及在脉冲开关模式和有源模式的一个或两个中的开关，在完全导通模式中，所述辅助半导体开关元件以其最大额定基极电流或门极电压操作，在脉冲开关模式中，所述辅助半导体开关元件被接通和关断，在有源模式中，所述辅助半导体开关元件以连续可变的基极电流或门极电压操作；以及

较高级控制单元，所述较高级控制单元设置成与所述或每个本地控制单元通信，并被编程以选择性执行：

(i)基于第一模型的控制方法，从而经由所述或每个本地控制单元共同操作每个辅助半导体开关元件处于所述完全导通模式；以及

(ii)基于第二有源控制的控制方法，从而经由所述或每个本地控制单元选择性和共同操作每个辅助半导体开关元件处于所述脉冲开关模式和所述有源模式的一个或两个。

2.根据权利要求1所述的半导体开关串，其中，使所述较高级控制单元编程为选择性执行基于第一模型的控制方法包括：使所述较高级控制单元编程为确定每个主半导体开关元件何时关断，并且一旦各自的主半导体开关元件关断之后，操作所述对应的辅助半导体开关元件在第一时间段内处于其完全导通模式。

3.根据权利要求2所述的半导体开关串，其中，使所述较高级控制单元编程为确定每个主半导体开关元件何时关断包括：通过将给定的主半导体开关元件两端的电压与相邻的主半导体开关元件两端的电压相比较，检测所述给定的主半导体开关元件何时关断。

4.根据权利要求3所述的半导体开关串，其中，将给定的主半导体开关元件两端的电压与相邻的主半导体开关元件两端的电压相比较包括：测量所述电压之间的差，以及当所述电压之间的差超过电压阈值时，发起对应于所述给定的主半导体开关元件的所述辅助半导体开关元件处于其完全导通模式的操作。

5.根据权利要求2所述的半导体开关串，其中，使所述较高级控制单元编程为确定每个主半导体开关元件何时关断包括：根据从其导通经过的时间估计给定的主半导体开关元件何时关断。

6.根据权利要求5所述的半导体开关串，其中，估计给定的主半导体开关元件何时关断包括：在估计的关断时间，发起所述对应的辅助半导体开关元件处于其完全导通模式的操作。

7.根据权利要求2至5中任一项所述的半导体开关串，其中，使所述较高级控制单元编程为操作对应的辅助半导体开关元件在第一时间段内处于其完全导通模式包括：预先计算所述第一时间段的长度。

8.根据权利要求7所述的半导体开关串，其中，预先计算所述第一时间段的长度包括：建立传递函数，所述传递函数代表当在电力变换器中的变换器分支的分支部分内操作处于阻断模式时所述半导体开关串的电压传递特性，其中所述半导体开关串中的所有主半导体开关元件关断。

9.根据权利要求8所述的半导体开关串，其中，建立传递函数包括：考虑所述传递函数的时间响应，以及与对所述半导体开关串的电压过冲的主要影响关联的时间常数。

10.根据任一前述权利要求所述的半导体开关串，其中，使所述较高级控制单元编程为选择性执行基于第二有源控制的控制方法包括：使所述较高级控制单元编程为最小化与每个主半导体开关元件关联的测量的特性与期望参数的偏差。