[發明專利]四部分AC MOSFET開關

有效

• 申請號: 201380080605.X
• 申請日: 2013-09-30
• 公開（公告）號: CN105765818B
• 公開（公告）日: 2019-12-31
• 發明（設計）人: 阿蘭·拉卡諾伊
• 申請（專利權）人: 施耐德電氣IT公司
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02M7/44;H02M7/537
• 代理公司: 11262 北京安信方達知識產權代理有限公司
• 代理人: 張瑞;鄭霞

本公開的至少一個方面針對AC開關系統。AC開關系統包括第一I/O、第二I/O、包括第一多個開關的第一部分，第一部分被耦合至第一I/O，包括第二多個開關的第二部分，第二部分被與第一部分耦合在一起并被耦合至第二I/O，包括二極管的第三部分，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結合點，以及包括二極管的第四部分，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結合點。

技術領域

本文所述的至少某些實施例總體上涉及AC開關系統，并且更特別地涉及AC開關系統的部分內的高速切換以及涉及利用高速開關的設備。

發明背景

傳統的功率轉換方法(例如AC/DC降壓雙向轉換器、DC/AC逆變器、AC/AC轉換器(例如，矩陣轉換器)以及雙極切換中性點鉗位(BSNPC))利用AC開關。典型的AC開關通常包括晶體管和二極管。

發明概述

本公開的至少一個方面針對AC開關系統。AC開關系統包括第一I/O、第二I/O、包括第一多個開關的第一部分(第一部分被耦合至第一I/O)包括第二多個開關的第二部分(第二部分與第一部分耦合并被耦合至第二I/O)、包括二極管的第三部分(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結合點)以及包括二極管的第四部分(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結合點)。

在AC開關系統中，第一多個開關和第二多個開關中的每個可以包括至少一個金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)。此外，至少一個MOSFET可以被配置為低電壓MOSFET。至少一個MOSFET還可以被配置為高壓MOSFET。

在AC開關系統中，第二部分和第三部分中的每個還可以包括至少一個開關設備。此外，至少一個開關設備可以是絕緣雙極型晶體管(IGBT)。

在AC開關系統中，第一二極管和第二二極管中的每個可以是碳化硅(SiC)二極管。

AC開關系統還可以包括第一開關設備(其中第一開關設備可以被配置成在第一操作模式期間將正電壓耦合至第二I/O)和第二開關設備(其中第二開關設備可以被配置成在第二操作模式期間將負電壓耦合至第二I/O)。第一開關設備和第二開關設備中的每個可以是碳化硅結柵場效應晶體管(SiC-JFET)。此外，第一開關設備和第二開關設備中的每個可以是IGBT設備。

在一個實施例中，AC開關系統可以被配置為充當AC/DC降壓雙向轉換器。在另一個實施例中，AC開關系統可以被配置為充當矩陣轉換器。

本公開的另一個方面針對操作AC開關系統的方法。AC開關系統可以包括第一I/O和第二I/O。方法可以包括以下動作：在第一時間段期間閉合第一開關設備(第一開關設備提供使第一電流通過第一二極管和第二二極管至第二I/O的通路)；在第二時間段期間閉合第二開關設備，第二時間段大于第一時間段，第二開關設備將第一I/O耦合至第一二極管和第二二極管的結合點以提供從第一I/O至第二I/O的第二電流，并且在第三時間段期間閉合第三開關設備，第三開關設備被耦合至第一二極管并提供使第二電流通過第三二極管的通路，其中第三二極管被耦合至第二I/O，并且其中在第二時間段和第三時間段期間大部分第二電流被導通通過第二開關設備，并且在第三時間段期間僅一部分第一電流被第三二極管導通。

方法還可以包括在第四時間段期間閉合第三開關設備，第三開關設備提供使第三電流通過第四二極管和第五二極管至第一I/O的通路。此外，方法還可以包括以下動作：在第五時間段期間閉合第四開關設備(第五時間段大于第四時間段，第四開關設備將第二I/O耦合至第四二極管和第五二極管的結合點以提供從第二I/O至第一I/O的第四電流)以及在第六時間段期間閉合第一開關設備(第一開關設備被耦合至第四二極管并提供使第四電流通過第六二極管的通路)。