本发明专利技术涉及一种从一以二极管模式工作的逆导型IGBT(T1)到一以IGBT模式工作的逆导型IGBT(T2)的换向方法。根据本发明专利技术，只有当所述以IGBT模式工作的逆导型IGBT(T2)中开始流过一电流时，所述以二极管模式工作的逆导型IGBT(T1)才再度关断。因此，所述换向方法受事件控制，这能改善其延时性能。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种从一以二极管模式工作的逆导型IGBT到一以IGBT模式工作的逆导型IGBT的换向方法，所述IGBT构成一换流相且与一直流电压源并联，该方法包括如权利要求I前序部分所述的处理步骤。本专利技术还涉及一种用于实施本专利技术方法的装置。
技术介绍
能够导通相反方向电流的IGBT 又称 RC-IGBT (Reverse-Conducting IGBT)。RC-IGBT是已知的逆阻型IGBT的一种改进。RC-IGBT与传统IGBT之间的区别在于，二极管功能和IGBT功能集中在一个芯片上。这导致一功率半导体， 其中二极管模式下的阳极效率与门电压有关。与传统IGBT相比，这一点要求驱动该类装置的方式有所变化。逆导型IGBT可以通过门极来控制二极管模式下的阳极效率。门极导通时，阳极效率下降，而正向电压上升，存储电荷下降。门极关断时，阳极效率较高，导通电压较低，存储电荷较高。可以利用逆导型IGBT的这种性能来减小换流相上以二极管模式工作的逆导型IGBT的反向恢复损耗和第二逆导型IGBT的导通损耗。M. Rahimo> U. Schlapbach、A. Kopta、J. Vobecky> D. Schneider 以及 A. Baschnagel在其刊登于 ISPSD 2008 的 “A High Current 3300V Module Employing ReverseConducting IGBTs S etting a New B enchmark in Output Power Capability(使用逆导型IGBT的强电3300V模块设立功率输出能力的新基准)”一文中描述了一种从以二极管模式工作的逆导型IGBT到以IGBT模式工作的逆导型IGBT的换向方法。根据这种已知方法，以二极管模式工作的IGBT在经过一段预定的第一延迟时间(从产生设定值关断控制信号时开始计算)后导通。两个串联RC-IGBT中以IGBT模式工作的IGBT在经过一段预定的第二延迟时间(从产生设定值导通控制信号时开始计算)后导通。以二极管模式工作的RC-IGBT在以IGBT模式工作的RC-IGBT即将导通前再度关断。为此，为以二极管模式工作的RC-IGBT设置了一个时间跨度，在该时间跨度内，这个逆导型IGBT保持导通状态。这种已知方法的缺点是延时性能较差。一方面，以二极管模式工作的逆导型IGBT在达到反向电流峰值之前，其门电压必须下降至阈值电压(即阈值电压)以下。另一方面，以二极管模式工作的逆导型IGBT在以IGBT模式工作的逆导型IGBT导通时不能已关断较长时间，否则就无法产生阳极效率下降这一效果。然而，从上级控制单元(例如换流器的控制单元)到这两个电性串联RC-IGBT的控制电路(又称驱动电路)的信号路径相互间又电位分离。这会使开关时间产生较大偏差，而这样的偏差将进一步加大电性串联RC-IGBT的控制路径偏差。因此，相互协调的延迟时间的激活必然要求投入大量时间和资源。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是对上述已知方法进行改进以改善其延时性能。权利要求I前序部分所述的特征与区别特征相结合即为本专利技术用以达成上述目的的解决方案。据此，以二极管模式工作的逆导型IGBT的门极关断不再受时间控制，而是受事件控制。根据本专利技术的方法，将以IGBT模式工作的逆导型IGBT开始通流作为事件。根据第一实施方式，借助一电感上的一下降电压测定所述以IGBT模式工作的逆导型IGBT的通流时间点，其中，所述电感布置在换向电路中。换向电路中的电流上升率比相应负载电路中的电流上升率至少大十倍。因此，通过电感电压降可方便而明确地测定换向的开始。据此，换向会引起较大的正电流变化(dic/dt),进而使所述电感上形成绝对值较大的负电压值，在此用作测量电压。借助预定的极限值对该测量电压的分布进行分析，其中，一旦达到或超过这个极限值，就对连接在下游的驱动电路进行控制。根据一种有利实施方式，用于检测所述以IGBT模式工作的逆导型IGBT的通流时间点的单元是所述RC-IGBT模块内部的一漏感，该漏感布置在辅助发射极和功率发射极之间。这个漏感与一分析单元的两个输入端电性并联。 另一种检测所述以IGBT模式工作的RC-IGBT的通流时间点的方法是测量所述以二极管模式工作的RC-IGBT的集电极电流。一种可以实现电流测量的特别有利的方案是使用按罗氏线圈原理构建的电流互感器。按罗氏线圈原理构建的电流互感器的输出信号与电流变化(dic/dt)成比例，因此像在换向电路中使用电感那样非常便于分析。另一种检测所述以IGBT模式工作的RC-IGBT的通流时间点的方法是借助饱和变压器进行电流检测。用这种变压器测定流过以二极管模式工作的IGBT的集电极电流的过零。只有当磁场强度处于磁化特性曲线较窄的线性区域时，饱和变压器才提供输出信号。在此情况下，以二极管模式工作的逆导型IGBT的门极不是在换向过程开始时放电，而是在集电极电流过零(即反向恢复电流开始)时才放电。附图说明下文将参照附图及其所示的用于实施本专利技术方法的装置的多个实施方式对本专利技术作进一步说明，其中图I为具有直流电压源的两个RC-IGBT的桥接旁路的电路图；图2和图3为图I所示桥接旁路的两个RC-IGBT的设定值控制信号分别以时间t为横坐标的时间特性曲线图；图4和图5为图I所示桥接旁路的两个RC-IGBT的实际控制信号分别以时间t为横坐标的时间特性曲线图；图6为用于实施本专利技术换向方法的装置的第一实施方式的电路图；图7为用于实施本专利技术换向方法的装置的第二实施方式的电路图；图8为集电极电流及相应测量电压以时间t为横坐标的曲线图；图9为用于实施本专利技术换向方法的装置的第三实施方式的电路图；图10为饱和变压器的磁化特性曲线；以及图11为集电极电流及相应测量电压以时间t为横坐标的曲线图。具体实施例方式在图I中，附图标记2表示桥接旁路，4表示直流电压源，6表示正向电流母线，8表示负母线。桥接旁路2和直流电压源4借助这两个母线6和8电性并联。所述桥接旁路具有两个电性串联的逆导型IGBT Tl和T2。这两个RC-IGBT Tl和T2的连接点构成交流电压侧输出端A，该输出端上可接一负载。直流电压源4具有两个同样电性串联的电容器10和12。这两个电容器10和12的连接点构成中点端子M。作为设置两个电容器10和12的替代方案，也可以在母线6和8之间只布置一个电容器。在此情况下，中点M为不可及。相对于直流电压源4的中点端子M，桥接旁路2的输出端A上存在一个脉宽调制方波电压UAM。图I所示的电路图相当于多相换流器(特别是交流电逆变器)的电路图的一部分。由于二极管功能和IGBT功能集中在一个芯片上，逆导型IGBT Tl和T2不需要使用续流二极管或反向二极管。这些IGBT由于具有反向导通能力而又被称作RC-IGBT (ReverseConducting-Insulated Gate Bipolar Transistor,逆导型绝缘栅双极晶体管)。由于二极管功能和IGBT功能集中在一个芯片上，这种RC-IGBT可以二极管模式(负的集电极-发射极电流)和IGBT模式(正的集电极-发射极电流)工作。二极管模式 下可通过门极来控制阳极效率。门极导通时，阳极本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：汉斯京特·埃克，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：
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