[发明专利]一种级联功率模块旁路保护方法

说明书

本申请提供一种级联功率模块旁路保护方法。所述功率模块至少包括旁路开关、功率半导体开关、二极管和控制板；所述二极管与旁路开关串联；所述功率半导体开关与旁路开关并联。所述旁路保护方法包括：当控制板控制功率模块完成旁路前，首先控制板控制所述功率半导体开关开通；然后控制板控制所述旁路开关完成旁路。本申请保护的方法通过控制所述功率半导体开关开通来控制所述二极管反向恢复速度，避免二极管运行超出安全工作区，提高了功率模块旁路安全可靠性。

技术领域

本申请涉及电力系统电力电子装备领域，具体涉及级联式功率模块的旁路保护方法。

背景技术

在电力系统领域，由于电压等级较高，电力电子装备一般应用功率器件串联或者级联式功率模块的技术方案。为了提高电力电子装备的运行可靠性，特别是级联式多电平功率装备，功率模块一般要求配置旁路功能，当功率模块出现故障时，可以通过旁路功率模块，维持装备继续运行，避免故障扩大、造成经济损失。

功率模块的旁路功能一般采用机械开关来实现，机械开关在合闸过程中，金属触点的闭合会导致功率半导体器件出现高的电压、电流变化率，特别是在原电流通过二极管续流时，旁路开关的旁路动作会导致二极管出现强烈的反向恢复，导致二极管运行曲线超出安全工作区，从而造成二极管损坏。目前，暂无相关研究和技术提及功率模块旁路保护方面内容。

本申请提出了一种级联功率模块旁路保护方法，针对配置有旁路开关的功率模块，消除了旁路引起的高电压、电流变化率对功率模块的影响，提升了旁路的可靠性。

发明内容

本申请针对电力系统电力电子装备领域，配置有旁路开关的级联功率模组，提出了一种级联功率模块旁路保护方法。

在本发明所公开的级联功率模块旁路保护方法中，所述功率模块至少包括旁路开关(K1)、功率半导体开关(Q1)、二极管(D1)和控制板；所述二极管(D1)与旁路开关(K1)串联；所述功率半导体开关(Q1)与旁路开关(K1)并联或者通过其它开关与旁路开关(K1)并联；所述方法包括：

所述功率模块控制板接收上位机指令发出控制旁路命令，或者所述功率模块控制板检测功率模块故障发出旁路命令；

所述功率模块控制板控制所述功率半导体开关Q1开通；

所述功率模块控制板控制所述旁路开关K1完成旁路。

作为本发明的进一步优选方案，所述功率半导体开关Q1为IGCT、BIGT、IGBT或MOSFET，控制板控制功率半导体开关Q1开通后，至少经过延时t时间后，关断功率半导体开关Q1。

作为本发明的进一步优选方案，所述延时t是所述旁路开关K1合闸控制和动作延时时间。

作为本发明的进一步优选方案，所述功率半导体开关Q1为晶闸管，所述功率半导体开关Q1响应于其电流低于维持电流而关断。

作为本发明的进一步优选方案，所述二极管(D1)为独立器件或者功率半导体器件的寄生二极管。

作为本发明的进一步优选方案，所述旁路开关(K1)为电气式机械开关或者爆炸式机械开关。

本发明通过先开通与旁路开关并联的功率半导体开关，控制二极管反向恢复速度，然后再控制旁路开关合闸，避免了二极管强烈反向恢复导致的功率模块损坏，提高了功率模块旁路安全可靠性。

技术方案

本申请提出了一种级联功率模块旁路保护方法，具有以下优势：

(1)本申请可以控制旁路开关合闸时串联二极管的反向恢复速度，提高了二极管反向恢复可靠性；

(2)本申请通过合理设置延时时间，避免了旁路机械开关金属触点可能的弹跳带来的功率模块承受过电气应力，提高了功率模块的旁路安全可靠性。