[發明專利]半導體開關電路

有效

• 申請號: 201580065924.2
• 申請日: 2015-12-03
• 公開（公告）號: CN107005146B
• 公開（公告）日: 2020-01-03
• 發明（設計）人: C.C.戴維森
• 申請（專利權）人: 通用電器技術有限公司
• 主分類號: H02M1/088
• 分類號: H02M1/088;H02M1/34;H03K17/0814;H03K17/10
• 代理公司: 72001 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 鄭浩;付曼

1.一種半導體開關電路，用于HVDC電力轉換器中，包括：

主半導體開關元件，所述主半導體開關元件包括第一連接端子和第二連接端子，當所述主半導體開關元件被接通時電流在所述第一連接端子和第二連接端子之間從所述第一連接端子流向所述第二連接端子，所述主半導體開關元件具有電連接在其所述第一連接端子和第二連接端子之間的輔助半導體開關元件；以及

控制單元，所述控制單元與所述輔助半導體開關元件操作連接，所述控制單元被編程以在給定的操作周期中控制所述輔助半導體開關元件的切換，從而在與其關聯的所述第一連接端子和第二連接端子之間選擇性創建備選電流路徑，由此電流被轉移通過所述備選電流路徑流動，以降低所述主半導體開關元件兩端的電壓，

其中，在給定的操作周期中所述輔助半導體開關元件的切換從而創建所述備選電流路徑包括以以下的至少兩者操作所述輔助半導體開關元件：

（i）完全導通模式，其中，所述輔助半導體開關元件在其最大的額定基極電流或柵極電壓下操作；

（ii）脈沖開關模式，其中，所述輔助半導體開關元件被接通和關斷；以及

（iii）有源模式，其中，所述輔助半導體開關元件以連續可變的基極電流或柵極電壓操作。

2.根據權利要求1所述的半導體開關電路，其中，在所述脈沖開關模式中，所述輔助半導體開關元件在給定的操作周期中被接通和關斷多次。

3.根據權利要求1所述的半導體開關電路，其中，在所述有源模式中操作所述輔助半導體開關元件包括在其線性區和/或飽和區中操作所述輔助半導體開關元件。

4.根據權利要求1所述的半導體開關電路，其中，在給定的操作周期中所述輔助半導體開關元件的切換從而創建所述備選電流路徑，包括：在所述脈沖開關模式之前的所述完全導通模式中和/或在所述有源模式之前的所述完全導通模式中和/或在所述有源模式之前的所述脈沖開關模式中，操作所述輔助半導體開關元件。

5.根據權利要求1所述的半導體開關電路，其中，在給定的操作周期中所述輔助半導體開關元件的切換從而創建所述備選電流路徑，包括：在所述完全導通模式、所述脈沖開關模式和所述有源模式中操作所述輔助半導體開關元件。

6.根據權利要求1所述的半導體開關電路，其中，在給定的操作周期中所述輔助半導體開關元件的切換從而創建所述備選電流路徑，包括：在所述脈沖開關和有源模式中操作所述輔助半導體開關元件，使得在所述輔助半導體開關元件的導通和關斷狀態之間的過渡時段中在所述有源模式中操作所述輔助半導體開關元件。

7.根據權利要求1所述的半導體開關電路，其中，在給定的操作周期中所述輔助半導體開關元件的切換從而創建所述備選電流路徑，包括：在所述主半導體開關元件的換向過沖暫態期間在所述完全導通模式中操作所述輔助半導體開關元件。

8.根據權利要求1所述的半導體開關電路，其中，所述輔助半導體開關元件是或者包括晶體管，所述晶體管具有連接至所述主半導體開關元件的第一連接端子的發射極或源極、連接至對應的主半導體開關元件的第二連接端子的集電極或漏極以及連接至所述控制單元的基極或柵極。

9.一種半導體開關串，用于HVDC電力轉換器中，包括：多個串聯連接的半導體開關組件，所述半導體開關組件的至少一個包括根據前述任一項權利要求所述的半導體開關電路。

10.根據權利要求9所述的半導體開關串，其中，在給定操作周期中所述輔助半導體開關元件的切換從而創建所述備選電流路徑，包括：在所述脈沖開關模式操作所述輔助半導體開關元件，以補償兩個或更多個所述主半導體開關元件的反向恢復電荷的變化。