JPH09510334A - 直列接続されたゲート制御される半導体の電圧配分の均等化のための方法および装置 - Google Patents

直列接続されたゲート制御される半導体の電圧配分の均等化のための方法および装置

Info

Publication number
JPH09510334A
JPH09510334A JP7523801A JP52380195A JPH09510334A JP H09510334 A JPH09510334 A JP H09510334A JP 7523801 A JP7523801 A JP 7523801A JP 52380195 A JP52380195 A JP 52380195A JP H09510334 A JPH09510334 A JP H09510334A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
turn
series
current
semiconductors
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP7523801A
Other languages
English (en)
Inventor
バクラン、マルク−マチアス
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of JPH09510334A publication Critical patent/JPH09510334A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/08Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
    • H03K17/082Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage by feedback from the output to the control circuit
    • H03K17/0824Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage by feedback from the output to the control circuit in thyristor switches
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H02M1/088Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters for the simultaneous control of series or parallel connected semiconductor devices
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/10Modifications for increasing the maximum permissible switched voltage
    • H03K17/105Modifications for increasing the maximum permissible switched voltage in thyristor switches

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Power Conversion In General (AREA)
  • Thyristor Switches And Gates (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】 本発明は直列接続されたゲート制御される半導体(2)の電圧配分の均等化のための方法および装置に関する。本発明によれば、オン状態の間に、負荷電流(iL)の電流測定値に関係して予め決定されたターンオフ遅れ時間が呼び出され、またこれらがスイッチオフが行われた後に求められた電圧誤配分に関係して更新される。こうして、自動的に常に更新された作動状態に適応する、直列接続されたゲート制御される半導体(2)の電圧配分の均等化のための方法および装置(14)が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】 直列接続されたゲート制御される半導体の 電圧配分の均等化のための方法および装置 本発明は相い異なる長さのターンオフ時間を有するゲート制御される半導体の 直列回路における電圧配分を均等化するための方法および装置に関する。 ここでゲート制御される半導体とは制御端子(ゲート)を介してターンオンも ターンオフもされ得るすべての半導体を指すものとする。 変換装置の能力を高めるため動作電圧を高めることは決定的な寄与をする。そ の際に電力用半導体の直列回路は1つの可能性を呈する。特にその際にゲートタ ーンオフ(GTO)サイリスタが半導体として重要である。なぜならば、それら はターンオフ可能な半導体弁の最も高いオフ電圧強度を有するからである。 直列回路における主な問題は、半導体弁のターンオフ特性が同一でなく、それ によってこれらが不均等にオフ電圧により負荷されることにある。なかんずく異 なるターンオフ時間により表面化する相い異なるターンオフ特性は半導体の個々 のばらつきによってもターンオフ電流および温度のような外部パラメータによっ ても惹起される。他の措置が講じられないならば、このことは半導体弁およびそ の付属回路のオーバーディメンジョニングをひき起こし、それによってこのよう な回路は不経済なものとなり、また直列接続される半導体弁の数が制限される。 直列接続された半導体弁のターンオン過程は、常に電流上昇の制限が行われて いる変換装置回路の設定により、ターンオンの瞬間における半導体弁のオフ電圧 強度により、また電力用半導体のターンオフ特性のごくわずかな相違により比較 的臨界的でない。静的なオフ電圧負荷は受動的な手段により意のままになる。従 って、ターンオフ特性および静的なオフ電圧負荷はここではこれ以上考察しない 。 すなわち、ターンオフ過程の間の半導体弁の動的電圧負荷を均等にするための 方策が見い出されなければならない。設定される周辺条件として、変換装置が直 ちに完全な電圧で作動しなければならないこと、また半導体弁または他の手動的 措置の選択が回避されなければならないことが注意されなければならない。さら に、半導体弁のターンオフ特性に、すなわち特にターンオフ時間の相違に半導体 のばらつきのほかにターンオフ電流および温度が影響を及ぼすことが注意されな ければならない。すなわち、跳躍的に変化するターンオフ電流の影響が徐々に変 化する温度の影響と同様に補償されなければならない。直列接続された電力用半 導体における電圧配分を均等化するためのこのような方法における別の必要事項 はすべての(誤りを含む)状態での回路の作動の確実さである。 ターンオフ可能な半導体弁を直列に接続し、その際に確実なターンオフを保証 する種々の方法が知られている。その際に解決策は純粋に受動的な方法から手動 による関与を必要とする措置を経て調節に基づく方法まで達している。 純粋に受動的な方法とは、外部接続キャパシタンスのオーバーディメンジョニ ング、半導体弁のオフ電圧のオーバーディメンジョニング、等しいターンオフ特 性の半導体弁の選定ならびに駆動および外部回路の選択を指すものとする。これ は、可能なかぎり均等な動的オフ電圧配分を得る目的で行われる。 回路への手動による関与としては、ターンオフ時点の手動調節により達成可能 であり駆動回路または種々のゲートインダクタンス内の遅れにより半導体弁にお ける均等なオフ電圧配分を達成しようと努める方法が知られている。 これらの種々の解決策は、半導体弁の直列接続のための方法に対する上記の必 要条件を満足しないように見受けられる。なかんずく半導体弁の直列接続は経済 的でないと思われる。 ヨーロッパ特許第 0288422B1号明細書から、制御される半導体の直列回路のタ ーンオフの際の電圧配分を均等化するための方法であって、個々の半導体弁のタ ーンオフ時点が駆動側で相応に遅らされることによって、オフ電圧の調節に基づ く方法は公知である。この方法では、直列接続された半導体弁の陽極電圧の実際 の振幅が測定され、また、個々の半導体弁に対するターンオフ遅れを決定する補 正量が形成されるように、直列接続された半導体弁の全電圧の振幅と比較される 。それにより理想的な場合の半導体の間の電圧差が零に補償される。電力用半導 体のターンオフは最後に完全な作動電流で行われるまで最初はごくわずかな電流 で行われ、その際に2つの相い続くターンオフ過程のターンオフ電流の間の差は 個々の半導体弁に対する決定された遅れ時間を補正する。個々の半導体弁に対す る 遅れ時間を発生するため差形成器が設けられている。それによって、実際の電圧 配分と理想的な電圧配分との間の測定された電圧差に比例し、同時にそのつどの 半導体弁に対するターンオフ遅れの値を表わす信号が発生されなければならない 。ここに説明される調節器はこうして純粋に比例性の特性を有する。相い続く開 閉過程の間の相い異なるターンオフ電流は、変化する電流の影響を補償するため 、電流差形成器を介してターンオフ信号の追加的な遅れを生じさせなければなら ない。この調節システムは、たとえば電力用トランジスタおよび絶縁ゲート‐バ イポーラトランジスタ(IGBT)のように、そのターンオフ時間とターンオフ 電流との関係がごくわずかであり、全体としてまさに丈夫な特性を有する半導体 弁において重要である。しかし、このような半導体弁では、ターンオフ過程で当 該の半導体弁の電圧が外部から予め設定された電圧もしくは固定的に設定された 電圧を上方超過する際に遅れるより簡単な純粋の追従調節も実現可能であると考 えられる。 本発明の課題は、直列接続されたゲート制御される半導体における電圧配分を 均等化するための方法および装置であって、確実なターンオフを保証するため、 各ターンオフ瞬間に直列接続されたゲート制御される半導体弁に対する正しい遅 れ時間が正確に知られている方法および装置を提供することである。 この課題は、本発明によれば、請求項1の特徴a)ないしg)および請求項4 の特徴により解決される。 本発明による方法は直列接続されたゲート制御される半導体の許容可能なター ンオフ電流範囲を多くの範囲に配分することに基づいており、その際に直列接続 された半導体弁の各々に対する各範囲に対して予め決定された遅れ時間が得られ る。それにより既にオン状態の間に瞬時電流に対して遅れ時間が得られるので、 各ターンオフ瞬間に半導体弁に対する十分に正確な遅れ時間が得られる。さらに 予め決定された遅れ時間がターンオフが行われた後に常に更新されるので、遅れ 時間は開閉動作から開閉動作へと常に、その変換装置弁がそれぞれ直列接続され たゲート制御される半導体から成る変換装置の作動に適合している。この方法で は、ターンオフ電流および温度のような変化する影響量も考慮に入れられる。こ うして、直列接続されたゲート制御される半導体の電圧配分を均等化するための 方法であって、自動的に常に更新された作動状態に設定される方法が得られ、そ れによって学習能力のある方法が得られる。 有利な方法では、予め決定されるターンオフ遅れ時間が学習段階により求めら れる。システムの学習段階は請求項1による方法と異なり、ここではターンオフ 電流の設定または制限が調節システムにより与えられる。その際に最も簡単な場 合には学習段階は、個々の弁に対する遅れ時間の設定により電圧不均等配分が近 似的に零に補正されるように進行する。このことが最初の電流範囲で行われると 、この遅れ時間がすぐ次の電流範囲に初期値として与えられる。いまこのより高 い電流に対して等しい調節過程が、これに対しても電圧不均等配分が補償される まで行われる。正しいディメンジョニングの際には調節過程は2つの開閉過程以 上に継続しない。この過程は最高の電流範囲まで繰り返される。その際に電圧誤 配分が常に限界内に保たれ得ることは、半導体弁におけるスイッチオフ電流とス イッチオフ時間との間の不変の関係に基づいている。学習段階の間の最大の電圧 誤配分は電流範囲の決定により決定され得る。 本発明による方法を実施するための有利な装置では、本方法を実現するために マイクロプロセッサが設けられており、このマイクロプロセッサに電流測定値、 検出されたオフ電圧配分の電圧測定値およびパルス変調器からのターンオンおよ びターンオフ信号が供給されている。このソフトウェア的な解決策は、パルス変 調器が既にマイクロプロセッサを使用しているときに考慮に値する。この解決策 は、パルス変調器および本発明による方法を実施するための装置が構成ユニット を形成するときにも有利である。 本発明による方法を実施するための装置は離散的な調節器によっても構成され 得る。その際に各電流範囲に対して、また各々の直列接続されたゲート制御され る半導体に対して離散的なI調節器が設けられる。この調節器形式は徐々に変化 するパラメータ(たとえば温度)の補償も個々の半導体弁に対する正しい遅れ時 間を記憶する能力も保証する。弁の各スイッチオフの際に先行の開閉過程の時間 の補正から成る遅れ時間が調節器の出力端に得られ、その際に補正は最後のスイ ッチオフの際に存在した電圧誤配分に比例する大きさを表わす。 電流の各範囲に固有の調節器が割り当てられていることにより、各スイッチオ フ過程の際に、そのつどのスイッチオフ電流に相応する遅れ時間が得られること が保証されている。ソフトウェア的な解決策の際にも実現されるこのコンセプト は遅れ時間とスイッチオフ電流との間の任意の非線形的な関係も許す。さらに、 それはスイッチオフの際に直ちに正しい遅れ時間が得られることを保証する。 スイッチオフ電流の検出は最も望ましくは変換装置の出力電流の測定により行 われる。なぜならば、これは相応の電流方向の際に弁電流と同一であるからであ る。この方法の利点は、負荷電流が簡単に測定技術的に近接可能であり、または 既にたいてい測定値として無電位で存在していることにある。 電圧誤配分の測定は一方では半導体弁における陽極電圧を測定し、それを弁に おける全電圧と半導体の数との比と比較することにより行われ得る。電圧測定の 第2の可能性は、個々の陰極電位と並列に取付けられている分圧回路網との間の 電圧差のみを測定することにある。この小さい電圧差は互いに結び付けられ、ま た装置により零に補償される。これらの方法の共通の特徴は、常に静的なオフ電 圧の検出が行われること、すなわち動的な過程に対する高価な測定値検出器が応 用されなくてよいことにある。 以下、直列接続されたゲート制御される半導体の電圧配分の均等化のための本 発明による方法を実施するための装置の概要を示す図面により本発明を説明する 。 第1図は直列接続されたゲート制御される半導体の駆動時間に対する本発明に よる装置の有利な実施例の原理回路図を示す。 第2図は直列接続されたゲート制御される半導体に対するスイッチオフ遅れ時 間の本発明による装置の学習能力のある調節に対する進行ダイアグラムを示す。 第3図は簡単な電圧検出に対する原理回路図を示す。 第4図は補償なしのスイッチオフ時間差を有する2つの直列接続されたゲート 制御される半導体における制御信号、制御電流ならびに陽極電流および陽極電圧 の典型的な時間的経過を時間tを横軸にとって示す。 第5図は駆動側のスイッチオフ時間の補償ありのこの信号経過を時間tを横軸 にとって示す。 第1図は相い異なる長さのターンオフ時間を有するゲート制御される半導体2 の直列回路における電圧配分を均等化するための学習能力のある調節器システム の原理回路図を示す。ゲート制御される半導体2としてここではターンオフ可能 なサイリスタ(GTOサイリスタ)が設けられている。これらのGTOサイリス タは詳細には示されていない変換装置回路のブリッジ枝路の半部を形成する。こ の変換装置回路たとえば6パルス‐インバータは直流電圧源から給電されるが、 図面には正の中間回路母線のみが示されている。ブリッジ枝路の図示されている 部分はnのGTOサイリスタ2とならんで電流制限のためのリアクトル6をも有 する。ブリッジ枝路の中心点に負荷電流iLを検出するための変流器10を有す る負荷端子8が接続されている。各半導体弁2は弁に電気的に並列に接続されて いる装置12を設けられている。 この装置12は一般にスナバ回路とも呼ばれる公知の減負荷回路網、たとえば RCD付属回路、分圧回路網の抵抗およびそれぞれ電圧誤配分の値を測定する電 圧測定装置を含んでいる。公知のRCD付属回路は付属コンデンサと、オーム抵 抗が電気的に並列に接続されている付属ダイオードとの直列回路から成っている 。nの半導体弁2の直列回路への電圧配分は定常的な状態では各半導体2に並列 に接続されている抵抗により保証される。比較的高抵抗の並列に接続されている 抵抗により徐々にしか電圧配分が生じないこの定常的な状態は弁2の持続的オフ 状態でしか本来の意義を有していない。それにくらべてスイッチオフ過程の直後 に存在する電圧誤配分は正常なパルス継続時間の間はほぼ不変にとどまり、それ によってこの誤配分はオフ段階の端に準静的に近接可能である。さらに各装置1 2は付属の半導体弁2に対するフリーホィーリングダイオードをも有する。出力 信号、すなわち電圧誤配分の値ΔU1、ΔU2、…、ΔUn-2、ΔUn-1はそれぞれ 電位絶縁されてn−1の導線の1つを経て装置14に導かれる。 nの半導体弁2をスイッチオンおよびスイッチオフするための駆動は当該のゲ ート制御される半導体2の制御端子Gおよび陰極Kにそれぞれ接続されているそ れぞれ公知のドライバ回路16により行われる。入力側でドライバ回路16はそ れぞれ電位絶縁されて装置14の出力端と接続されている。 電位絶縁のために、オプトカップラーおよび光導波路による電圧‐周波数変換 またはディジタル信号の光学的伝送による測定電位上のの測定値のディジタル化 が行われている。その際に信号伝送の簡単化のために、電圧誤配分の非常に粗い 測定のみを行うことも可能であると考えられる。 直列接続されたゲート制御される半導体2における電圧配分を均等化するため の装置14は入力側で変換装置のパルス変調器18と接続されており、それから 制御信号E/A(スイッチオンおよびスイッチオフ信号)および開始信号StA を受ける。この変調器18は装置14から半導体弁2の開閉状態または学習段階 に関するそれぞれ帰還報知信号RSまたはRLを受ける。装置14は非対称性監 視装置20、制御装置22、計算装置24、一時記憶装置26および出力装置2 8から成っている。制御装置22は装置14のなかで入力側に配置されており、 またパルス変調器18から開始信号STまたは制御信号E/Aを受信する。さら にこの制御装置22にはオフ信号SGおよび負荷電流iLの電流測定信号も供給 される。制御装置22から一方では変調器18に対する帰還報知信号RSおよび RLが、また他方では計算装置24に対する状態信号SL、SEAおよび出力装 置28に対する開始信号Stが発生される。計算装置24にはさらに電圧誤配分 の値ΔU1、…、ΔUn-1および負荷電流iLの電流測定信号も供給される。 本発明による方法をこの原理回路図および第2図による進行ダイアグラムによ り一層詳細に説明する。その際に先ず請求項1による方法を、次いで学習プログ ラムを一層詳細に説明する。 計算装置24には、kの電流範囲およびnの半導体弁2に対する遅れ時間を有 する表が用意されており、これらの遅れ時間はたとえば本発明による方法のサブ プログラムである学習プログラムにより作成され得る。正常作動の間に装置14 の制御装置22はパルス変調器18から制御信号EまたはAを受ける。それに基 づいて制御装置22は状態信号SEAを能動化し、それによって計算装置24が 開閉モードにおかれる。詳細には示されていないクロック信号に関係して負荷電 流iLの相い続く測定値が計算装置24に読み入れられ、その際にこの電流測定 範囲にすぐ次のクロックの際に表からnの付属の遅れ時間が読み出され、それら がすぐ次のクロックの際に一時記憶装置26に記憶される。いま変調器18の制 御信号がEからA(オフ状態)へ切換わると、制御装置22が開始信号Stを発 生し、それによって一時記憶装置26に記憶されたnの遅れ時間が出力装置28 に転送されるので、nの半導体弁2はそれぞれそれらの個別の遅れ時間によりタ ーンオフされる。さらに状態信号SEAのレベルが切換わり、それによって最後 に呼び出された遅れ時間が記憶される。 nの直列接続されたゲート制御される半導体2のスイッチオフが行われた後に 、スイッチオフ電流範囲に対して記憶された遅れ時間が更新される。これは、設 定すべき時間の後に各弁2に対する電圧値に関係して電圧誤配分の値ΔU1、… 、ΔUn-1が形成され、また非対称性監視装置20および計算装置24に供給さ れることによって行われる。電圧誤配分のこれらの値ΔU1、…、ΔUn-1から計 算装置24がこれらのスイッチオフ電流範囲に対して、記憶された遅れ時間に電 圧誤配分の値ΔU1、…、ΔUn-1からの演算に比例する大きさがそれぞれ加わえ られることによって、新しい遅れ時間を求める。 電圧誤配分の値ΔU1、…、ΔUn-1はたとえば式 UUnsym.Vi=ΔUn-1+ΔUi−ΔUi-1 により互いに演算され得る。その際にnは直列接続された弁2の数、またiは第 1、第2、…、第nの弁2を示す。 これらの更新された遅れ時間はこれらのスイッチオフ電流範囲に対して表中に 記憶される。すなわち現在の遅れ時間がこれらの電流範囲に対する相応の記憶さ れた遅れ時聞を重ね書きする。それにより装置14は連続的に可変のパラメータ に適合する。電圧誤配分の値が予め定められた限界値を超過すると、装置14は スイッチオフされ、また光学的信号により識別しやすくされる。スイッチオフに より、すぐ次の開閉過程の際に過大な電圧誤配分の結果として直列接続されたゲ ート制御される弁2が損傷されることが回避される。 これが正常作動中の装置14の典型的な調節過程であり、それによって装置1 4が重要な特性を有することが明らかなる。それによって調節誤差、すなわち電 圧誤配分が零に補償され得る。装置14のクロック周波数または走査時間は弁2 の開閉時間に相当する。 計算装置24内の表の代わりに各表値に対して離散的なI調節器も使用され得 る。なぜならば、この調節器形式は徐々に変化するパラメータ(たとえば温度) の補償も個々の半導体弁2に対する正しい遅れ時間を“記憶”する能力も保証す るからである。 変換装置の最初のスイッチオンの際には半導体弁2に対する遅れ時間は知られ ていないが、電圧過負荷が既に最初のスイッチオフの際に半導体2の損傷に通じ 得るので、本発明による方法によりいわゆる学習段階で遅れ時間が求められる。 学習段階での方法は既に説明した方法と、学習段階ではスイッチオフ電流の設定 または制限が調節により与えられることにより相違する。 第2図による進行ダイアグラムによれば、電圧は定格電圧に等しく、電流値は 近似的に零であり、またGTOパラメータは知られていない。GTO弁2のパラ メータが知られていないので、スイッチオフ遅れ時間が装置14に記憶されてい ないこともあり得る。最小の電流範囲k=1では直列接続されたゲート制御され る半導体2はスイッチオフされる。電圧誤配分の求められた値ΔU1、…、ΔUn -1 は計算装置24により遅れ時間に換算される。すぐ次に低い電流範囲k=1に 対するこの過程は、電圧誤配分が近似的に零に補正されるように、複数回繰り返 され得る。この調節過程は2つよりも多い開閉過程にわたり継続しないことが好 ましい。最初の電流範囲に対するこれらの求められたnの遅れ時間は計算装置2 4の表に記憶され、また電流範囲k=2に対する選択された遅れ時間として記憶 される。スイッチオフが行われた後に、電流範囲k=2のこれらの記憶された遅 れ時間は電圧誤配分の求められた値ΔU1、…、ΔUn-1により更新され、また第 2の電流範囲に対する表に記憶される。同時にこれらの遅れ時間は再びすぐ次の 電流範囲k=3に対する遅れ時間を形成する。これらの過程は、最大の電流範囲 k=kが到達されるまで、繰り返される。 各電流範囲kでスイッチオフ過程は複数回行われ得る。それによってスイッチ オフ遅れ時間を求める際の非常に高い精度が達成される。装置14のこの学習段 階では詳細には示されていない調節により電流が値零から最大のスイッチオフ電 流まで高められる。kの電流範囲に対してそれぞれnのスイッチオフ遅れ時間が 求められているならば、正常作動に切換えられる。 電圧誤配分の測定は一方では半導体弁2における陽極電圧UV1、…、UVnを測 定し、次いでそれを弁2における全電圧Uges と半導体2の数nとの商Uges /nと比較することにより行われ得る。電圧測定の第2の可能性は個々の陰極電 位UV1、…、UVnと並列に取付けられた分圧器回路網との間の電圧差ΔU1、… 、 ΔUn-1のみを測定することにある(第3図)。これらの両方法の共通の特徴は 、常にスイッチオフの後に存在する静的なオフ電圧の検出が行われること、すな わち動的な過程に対する高価な測定変換器が応用されなくてよいことである。双 方の場合に電圧測定値の電位絶縁された伝達が必要とされ、その際に全陽極電圧 の検出の際には純粋な電圧差の検出の際よりも約4倍高い分解能が必要とされる 。電位絶縁された伝達は有意義な仕方で測定信号のディジタル化により行われ、 また基本的にいずれにせよ存在するドライバ帰還報知の範囲内で妥当な費用によ り実現可能であると考えられる。 第3図には半導体弁2における電圧誤配分を測定するために抵抗分圧器回路網 を使用する際の電圧検出に対する原理回路図が示されている。この際にドライバ 16のただ1つの追加的な帰還報知RSZ、すなわち、ΔUmaxが上方超過され たか、−ΔUmaxが下方超過されたかの帰還報知が必要であることが明らかにな る。それによってA/D変換が省略され、また電位絶縁も簡単にされると考えら れる。 この本発明による方法により長時間のパラメータ変化、すなわちたとえば温度 変化のような多くの開閉過程にわたるパラメータ変化が純粋な追従調節により補 償され、それに対して速く変化する影響量、すなわちスイッチオフ電流は制御量 として直ちに、またそれによって現在のスイッチオフ過程で遅れ時間に作用する 。調節の追従と離散的な制御との間のこの組み合わせにより、最初にあげた問題 の非常に有利な解決策が得られる。 直列接続されたゲート制御される半導体2の電圧配分を均等化するための本発 明による方法の作用を明らかにするため、第4図および第5図に、異なるスイッ チオフ時間を有する2つの直列接続された半導体弁2のスイッチオフに対してそ れぞれ時間的経過がそれぞれ時間tを横軸にとったダイアグラムで示されている 。ダイアグラム中には制御信号S、制御電流IGV1、IGV2ならびに陽極電流IAV 1 、IAV2および陽極電圧UAV1、UAV2の典型的な時間的経過が示されている。ス イッチオフ時間差Δtoff は第4図中では零に等しくなく、それに対してこのス イッチオフ時間差Δtoff は第5図中では本発明による方法により零に補正され ている。より速い半導体弁の相応の遅れにより弁2における電圧経過が均等化 されている。 本発明による方法の別の利点は、高価な装置なしに自動的に始動可能であり、 またその際に変換装置の確実な作動を保証するシステムの能力である。いわゆる 学習段階での本方法により、構成部分の交換または長時間の停止の後の最初の始 動の際に半導体弁2の遅れ時間が知られていないという問題が解決される。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.相い異なる長さのターンオフ時間を有するゲート制御される半導体(2)の 直列回路における電圧配分を均等化するための方法において、 a)直列接続されたゲート制御される半導体(2)のオン状態の間に、この半導 体(2)を通って流れる電流(iL)が測定され、 b)この測定された電流値に関係して、直列接続されたゲート制御される半導体 (2)に対してそれぞれ予め決定されたターンオフ遅れ時間が呼び出され、 c)ターンオフ信号(A)の到来により、求められたターンオフ遅れ時間を有す る直列接続されたゲート制御される半導体(2)がスイッチオフされ、 d)この半導体(2)のスイッチオフが行われた後に設定すべき時間の後にこの 半導体(2)におけるオフ電圧配分が求められ、 e)この求められたオフ電圧配分に関係して電圧誤配分の値が求められ、 f)呼び出されたターンオフ遅れ時間が、電圧誤配分の求められた値(ΔU1、 …、ΔUn-1)から成るブール演算に比例する大きさがそれぞれ加えられること によって更新され、また g)これらの更新されたターンオフ遅れ時間が記憶される ことを特徴とする直列接続されたゲート制御される半導体の電圧配分の均等化の ための方法。 2.予め決定されるターンオフ遅れ時間が始動の際に自動的に学習段階により求 められ、また記憶されることを特徴とする請求項1記載の方法。 3.学習段階が、 a)直列接続されたゲート制御される半導体(2)を通って流れる電流(iL) の測定範囲がkの電流測定範囲に分割され、 b)各電流範囲に対して請求項1によるa)ないしg)の工程が実行され、その 際にそれぞれ記憶すべき更新されたターンオフ遅れ時間が同時に後続の電流 測定範囲に対する予め決定されるターンオフ遅れ時間としての役割をし、また c)すべてのkの電流測定範囲に対して更新されたターンオフ遅れ時間がが求め られた後に、正常作動に切換えられる ことを特徴とする請求項2記載の方法。 4.相い異なる長さのスイッチオフ時間を有するゲート制御される半導体(2) であって、電位絶縁装置によりパルス変調器(18)と導電的に接続されている 制御端子(G、K)にそれぞれドライバ回路(16)が接続されている半導体( 2)の直列回路に対して、請求項1による方法を実施するための装置(14)に おいて、この装置(14)が制御装置(22)、計算装置(24)、一時記憶装 置(26)および出力装置(28)を有し、またパルス変調器(18)と電位絶 縁装置との間に接続されており、その際に制御装置(22)がパルス変調器(1 8)の信号(StA、E/A)に関係して計算装置(24)および出力装置(2 8)を制御し、その際に負荷電流(iL)の測定値が制御装置(22)および計 算装置(24)に供給されており、またその際に計算装置(24)に電圧測定値 (UV1、…、UVn;ΔUV1、…、ΔUn-1)も供給されることを特徴とする装置 。 5.装置(14)が、入力側に電圧測定値(UV1、…、ΔUn-1)を供給され、 また出力側で一方では制御装置(22)と、また他方では一時記憶装置(26) と接続されている非対称性監視装置(20)を含んでいることを特徴とする請求 項4記載の装置(14)。 6.装置(14)としてマイクロプロセッサが設けられていることを特徴とする 請求項4記載の装置(14)。 7.装置(14)がパルス変調器(18)の構成部分であることを特徴とする請 求項4記載の装置(14)。
JP7523801A 1994-03-15 1995-03-03 直列接続されたゲート制御される半導体の電圧配分の均等化のための方法および装置 Pending JPH09510334A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE94104203.8 1994-03-15
EP94104203 1994-03-15
PCT/EP1995/000789 WO1995025383A1 (de) 1994-03-15 1995-03-03 Verfahren und vorrichtung zur vergleichmässigung der spannungsaufteilung seriengeschalteter, gategesteuerter halbleiter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH09510334A true JPH09510334A (ja) 1997-10-14

Family

ID=8215782

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7523801A Pending JPH09510334A (ja) 1994-03-15 1995-03-03 直列接続されたゲート制御される半導体の電圧配分の均等化のための方法および装置

Country Status (7)

Country Link
EP (1) EP0750808B1 (ja)
JP (1) JPH09510334A (ja)
CN (1) CN1144024A (ja)
AT (1) ATE162347T1 (ja)
CA (1) CA2185559A1 (ja)
DE (1) DE59501290D1 (ja)
WO (1) WO1995025383A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11235015A (ja) * 1998-02-13 1999-08-27 Toshiba Corp 電圧駆動型電力用半導体装置およびそのゲート制御方法
JP2016127779A (ja) * 2015-01-08 2016-07-11 株式会社豊田中央研究所 電源システム

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19755984C2 (de) * 1997-12-17 2002-12-12 Alcatel Sa Verfahren und Schaltungsanordnung zur Sperrspannungsausgleichsregelung in einer Reihenschaltung gategesteuerter Halbleiter
CN101354427B (zh) * 2007-07-24 2010-12-15 通嘉科技股份有限公司 电源管理芯片的前缘遮蔽参数的测试方法
CN102880443B (zh) * 2012-08-31 2014-11-05 深圳市英威腾电气股份有限公司 数据处理方法及其相关装置
FR3013467A1 (fr) * 2013-11-21 2015-05-22 St Microelectronics Tours Sas Systeme d'equilibrage de tension d'elements semi-conducteurs en serie
GB2550892B (en) * 2016-05-27 2019-02-27 General Electric Technology Gmbh Method of controlling a switching valve

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62154815A (ja) * 1985-12-27 1987-07-09 Toshiba Corp ゲ−トタ−ンオフサイリスタのゲ−ト回路
DE3714173A1 (de) * 1987-04-24 1988-11-10 Licentia Gmbh Vergleichmaessigung der spannungsaufteilung beim abschalten einer reihenschaltung gategesteuerter halbleiter
JPH0470209A (ja) * 1990-07-11 1992-03-05 Hitachi Ltd スイッチング素子駆動方法及びその装置
JPH04295269A (ja) * 1991-03-20 1992-10-20 Toshiba Corp 直列接続gtoの電圧分担調整方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11235015A (ja) * 1998-02-13 1999-08-27 Toshiba Corp 電圧駆動型電力用半導体装置およびそのゲート制御方法
JP2016127779A (ja) * 2015-01-08 2016-07-11 株式会社豊田中央研究所 電源システム

Also Published As

Publication number Publication date
ATE162347T1 (de) 1998-01-15
WO1995025383A1 (de) 1995-09-21
CA2185559A1 (en) 1995-09-21
DE59501290D1 (de) 1998-02-19
CN1144024A (zh) 1997-02-26
EP0750808A1 (de) 1997-01-02
EP0750808B1 (de) 1998-01-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6545452B2 (en) Method and device for controlling a power converter valve that can be turned off and has at least two series circuits
US8446206B2 (en) Current balancing of parallel connected semiconductor components
JPH11501198A (ja) 直列接続されたパワー半導体用の保護回路
JP3512248B2 (ja) 電子パワーコンバータ回路装置、およびこの装置の駆動方法
EP1146620B1 (en) Driving method of semiconductor switching device and power supply apparatus operated according to said method
US20210320587A1 (en) Control of Power Converters Having Integrated Capacitor Blocked Transistor Cells
Gierschner et al. Quasi-two-level operation of a five-level flying-capacitor converter
JPH09510334A (ja) 直列接続されたゲート制御される半導体の電圧配分の均等化のための方法および装置
US6285169B1 (en) Sag generator with switch-mode impedance
US20110025286A1 (en) Control Circuit For a Primary Controlled Switched Mode Power Supply with Improved Accuracy of the Voltage Control and Primary Controlled Switched Mode Power Supply
CN107735949B (zh) 对半导体开关的控制
JPH1195846A (ja) 電圧調整装置
EP2704520B1 (en) An induction heating generator and an induction cooking hob
US20050207194A1 (en) Control device and process of a converter and converter and electrical installation comprising such a device
EP2062347A1 (en) Method and device for reducing the influence of a dc component in a load current of an asynchronous three-phase motor
Handt et al. Fully digitally controlled gate drive unit for high power IGBTs
US20240283372A1 (en) Power conversion device
Ting et al. Digital control of IGBTs for module shutdown in input-series and output-parallel connected modular DC-DC converter
US20180367134A1 (en) Voltage balancing of voltage source converters
AU2017336307B2 (en) Method for operating an inverter, and inverter
EP3174188B1 (en) System and method for controlling parallel legs in a switched mode power supply
Handt et al. Fully digitised, quasi-continuous working gate-drive unit for 1200V-IGBT
US6967852B2 (en) Power converter with dynamic current limiting
CN107408879A (zh) 半导体开关串
US20250392301A1 (en) Driving device for switching element