[发明专利]高压开关单元

说明书

一种高压开关单元(HVU)，包括：高压开关(HVS)，其包括多个串联的半导体开关(S1、S2、Si、Sn)。一种平衡串联在高压开关(HVS)中的开关(S1、S2、Si、Sn)上的电压分布的方法，其中，缓冲器装置(10、10'、12、12'、14、14')分别与每个开关(S1、S2、Si、Sn)相关联，所述方法包括以下步骤：a.确定与第一开关(S1)的缓冲器装置(10、10'、12、12'、14、14')相关的第一量；b.确定与第二开关(S2、Si、…Sn)的缓冲器装置(12、12'、14、14')相关的第二量；c.比较所述第一量和所述第二量；d.基于比较结果，根据所述第一量调节至少第一开关(S1)的驱动信号(6)。

背景技术

本发明涉及一种平衡串联在高压(HV)开关中的开关上的电压分布的方法，其中，每个开关都分别与缓冲器装置相关联。本发明还涉及一种高压开关单元。

高压开关是一种由多个半导体开关串联而成的开关，能够开关等于或高于500V的电压、特别是等于或高于1kV的电压。半导体开关的串联可以称为开关堆。所有串联的半导体开关作为一个单一的开关工作，必须同时进入开启和/或关闭状态，以平衡沿开关堆的电压分布。与信号传播延迟分散相关的小的时间偏差可能会导致大的电压不平衡，并导致一个或几个半导体开关的破坏，从而导致高压开关由于过压或与电压相关的压力而损坏。

由于半导体开关本体上对地的电压不同以及开关之间对地的电容不同，开关上的电压分布也可能是不平等的。不平等的电压分布也会导致不平等的功率损耗分布。这可能导致冷却问题。

这个问题的重要性随着开关堆的长度、即半导体开关的数量、开关频率和开关速度增加而增加。

发明目的

本发明的目的是提供一种方法和一种高压开关，其克服了上述缺点。

发明内容

根据第一方面，本发明涉及到根据权利要求1所述的方法。公开了一种平衡串联在高压开关中的开关上的电压分布的方法，其中缓冲器装置分别与每个开关相关联，所述方法包括以下步骤：

a.确定与第一开关的缓冲器装置相关的第一量，特别是与第一开关相关的第一缓冲器储能构件上的第一电压；

b.确定与第二开关的缓冲器装置相关的第二量，特别是与第二开关相关的第二缓冲器储能构件上的第二电压；

c.比较第一量和第二量，特别是第一电压和第二电压；

d.基于比较结果，根据第一量调节至少第一开关的驱动信号。

第一开关的驱动信号可以以自我控制的方式调节。以自我控制的方式调节可以包括根据高压开关单元的量来调节驱动信号，而不使用控制装置。因此，这个术语意味着调节后的驱动信号不是由控制器或驱动信号发生器产生的。

缓冲器装置可用于确定例如电压作为第一量。基于第一量，可以调节控制第一开关的控制信号，从而调节接通和/或切断的时间，即接通和/或切断的时刻。

驱动信号可以来自数字控制设备、例如微控制器、可编程逻辑设备、例如FPGA，或其它数字逻辑电路。“调节驱动信号”可以由驱动信号调节器完成，它可以是单独的电子电路。这样，驱动信号本身可以保持恒定，即无需单独调节。在这种方式下，调节可以非常快地完成，而且不会介入逻辑电路或程序，而这可能是很慢的。在这种方式下，驱动信号对所有串联的开关来说也是相同的，一个或多个、特别是所有单独的开关的开关调节可以由驱动信号调节器完成。因此，只需要产生一个驱动信号，不需要控制装置来产生和/或调节多个开关的驱动信号。对于生成多个驱动信号的控制装置来说，没有任何负担。

通过改变单个开关的开关时间，可以实现多个半导体开关之间的均衡电压分布，这些开关被串联起来形成高压开关。因此，在高压开关的每个切断状态下，可以实现沿开关堆的电压分布，从而使每个单独的开关堆构件不会遭受过压或任何与电压相关的过度压力。