1的其导通方向与电流流动方向不符的 第一或第二IGBT11或12截止。在此，电流I流经与所述IGBT并联连接的反向二极管14。 第一半导体开关元件61和71的其余两个IGBT11或12中的一个IGBT、更确切地说其集电 极端C与子绕组8的负极连接并且发射极端E与该子绕组的正极" + "连接（可能通过 其他IGBT或反向二极管）的那一个IGBT始终导通。最后，活动侧的第四个IGBT以相应于 要达到的中间级的占空因数（TastverhSltnis)切换运行。因此，这个IGBT的集电极端 c位于正极"+"上并且发射极端E位于负极上。
[0035] 在即将电流交零时接通相应的半导体开关元件的相对于切换运行的IGBT反向串 联的IGBT，以便在电流方向改变时确保可靠的电流路径。
[0036] 在图5中的实例中，电压U的取向是这样的，S卩，正极" + "位于子绕组8的上侧上 并且负极位于该子绕组的下侧上。因为电流I从左向右流动，所以为此使用第一半导 体开关元件61和71的第一IGBT11和4与第一半导体开关元件61和71的第二IGBT12 并联的反向二极管1。如果观察第一半导体开关元件61和71的第一IGBT11，则子绕组8 的正极" + "位于第二负载支路7中的第一半导体开关元件71的第一IGBT11的集电极端C 上并且子绕组8的负极位于发射极端E上。因此，这个IGBT切换运行，而第一负载支 路6中的第一半导体开关元件61的第一IGBT11是持续导通的。第二负载支路7中的第 一半导体开关元件71的第二IGBT12在即将电流交零时、亦即在电流I的方向即将改变时 切换成导通的。
[0037] 在每次电压改变或电流方向改变之后总是重新明确哪些IGBT导通、哪些IGBT截 止和哪些IGBT切换运行。在此，活动侧和非活动侧的变换可以有利于损耗的均匀分配并且 由此导致构造元件的使用寿命的延长。
[0038] 在有载分接开关1的纯欧姆负载的情况下，电流I的方向和子绕组8上的电压U 的取向同时改变。在电感性负载和电容性负载的情况下，电压U的取向与电流I的方向改 变错开地变化。
[0039] 在图6中不出图5的开关模块5。开关模块5的包括半导体开关元件61和71的 左侧如之前所确定的那样总是仍然是活动的并且开关模块5的包括半导体开关元件62和 72的右侧是非活动的。在这里，电流I的方向已经改变，从而该电流从开关模块5的右侧 向该开关模块的左侧流动。从欧姆负载出发，子绕组8上的电压U的取向同样也已经颠倒。 现在，负极位于子绕组8的上端上并且正极" + "位于子绕组8的下端上。
[0040] 在非活动侧上，电流I经由第二负载支路7中的第二半导体开关元件72、特别是 第二半导体开关元件72的第二IGBT以及与第二半导体开关元件72的第一IGBT11并联 连接的反向二极管14进行引导。在这里，第一负载支路中的第二半导体开关元件62始终 是不导通的。在开关模块5的活动侧上，电流I只能流经与第一和第二半导体开关元件61 和71的第一IGBT11并联连接的反向二极管14以及第一和第二半导体开关元件61和71 的第二IGBT12。在此，正极" + "位于第二负载支路7中的第一半导体开关元件71的第二 IGBT12的集电极端C上；由此，这个第二IGBT切换运行。因为第二负载支路7中的第一 半导体开关元件71的第二IGBT12切换运行，所以第一负载支路6中的第一半导体开关元 件61的第二IGBT12切换成持续导通的。
[0041] 基于在所述方法期间在活动侧上的半导体开关元件61、62、71或72始终是持续导 通的、亦即低欧姆的事实，在现有技术中在从高欧姆状态向低欧姆状态过渡时产生的开关 损耗明显减少。由此，开关模块5上的发热减少，使得更少的热能必须通过冷却导出。通常 在使用这个方法时可以使用空间上更小的并且由此成本更低的冷却设备。
[0042] 在图7中示出有载分接开关1，其中，第一开关模块51、第二开关模块52和第二开 关模块53串联连接。这些开关模块51、52和53的子绕组8具有不同的匝数比。匝数比的 分配9 : 3 : 1是特别有利的。通过在所述开关模块51、52或53中的一个开关模块中使 用根据本发明的方法可能的是：将在这里产生的更精细的中间级与其他开关模块51、52和 53的级进行组合。
【主权项】
1. 包括半导体开关元件出1、62、71、72)的有载分接开关（1)，该有载分接开关用于在 包括调节绕组（3)的可调变压器（2)上进行电压调节； 其中，有载分接开关（1)设置在调节绕组（3)的固定的、不可调节的部分和负载引线 (4)之间， 其中，有载分接开关（1)具有第一负载支路（6)和与该第一负载支路并联地设置的第 二负载支路（7); 其中，在第一和第二负载支路出、7)之间设置有子绕组（8)， 其中，第一负载支路（6)具有在子绕组（8)上游的第一半导体开关元件(61)和在子绕 组（8)下游的第二半导体开关元件(62)，以及 其中，第二负载支路（7)具有在子绕组（8)上游的第一半导体开关元件（71)和在子绕 组（8)下游的第二半导体开关元件（72)， 其特征在于， 所述有载分接开关（1)包括至少一个开关模块（5)，所述开关模块包括所述有载分接 开关的第一负载支路（6)和第二负载支路（7)。2. 根据权利要求1所述的有载分接开关（1)， 其中，每个半导体开关元件（61、62、71、72)分别包括相互反向串联地接线的第一 IGBT(Il)和第二IGBT(12)，其中，第一 IGBT(Il)和第二IGBT(12)分别这样设有反向二极 管（14)，使得所述反向二极管（14)的正极与所述第一 IGBT(Il)和所述第二IGBT(12)的发 射极端（E)连接并且所述反向二极管（14)的负极与所述第一 IGBT和所述第二IGBT的集 电极端（C)连接，以及 其中，第一负载支路（6)和第二负载支路（7)的半导体开关元件出1、62、71、72)能选 择性地切断。3. 根据权利要求1或2所述的有载分接开关（1)， 其中，所述有载分接开关（1)包括第一开关模块（51)、第二开关模块（52)和第三开关 模块（53)并且每一个开关模块（51、52、53)的子绕组（8)相互具有不同的IM数比。4. 根据权利要求3所述的有载分接开关（1)， 其中，所述子绕组（8)的匝数比为9 : 3 : 1。5. 用于运行有载分接开关（1)的方法， 其特征在于如下步骤： _确定开关模块（5)的子绕组（8)的要变换的设定， -确定所述开关模块（5)的活动侧和非活动侧， -确定电流（I)的方向和子绕组⑶上的电压⑶的取向， -确定所述开关模块（5)的半导体开关元件出1、62、71、72)的开关状态。6. 根据权利要求5所述的方法， 其中，在削减设定（20)中，将所述子绕组（8)的匝数从调节绕组（3)中减去， 其中，在增加设定（21)中，将所述子绕组（8)的匝数加到调节绕组（3)上，以及 其中，在额定设定（22)中，将所述子绕组（8)完全忽略。7. 根据权利要求5或6中任一项所述的方法， 其中，在所述开关模块（5)的活动侧上操纵半导体开关元件出1、71)或半导体开关元 件（62、72)，以及 其中，在所述开关模块（5)的非活动侧上，半导体开关元件（61、71)或半导体开关元件 (62、72)保持在确定的开关状态中。8. 根据权利要求5至7中任一项所述的方法， 其中，第一半导体开关元件出1、71)或第二半导体开关元件出2、72)的与相应活动侧 的交替引导电流的反向二极管（14)连接的IGBT(11、12)始终是截止的， 其中，活动侧的两个交替引导电流的IGBT(11、12)中的一个IGBT、更确切地说其集电 极端（C)与子绕组（8)的负极（-)连接并且该IGBT的发射极端（E)与子绕组的正极（+) 连接的那一个IGBT(11、12)始终是导通的， 其中，活动侧的两个交替引导电流的IGBT(11、12)中的一个IGBT、更确切地说其集电 极端（C)与子绕组（8)的正极（+)连接并且发射极端（E)与子绕组的负极（-)连接的那一 个IGBT切换运行，以及 其中，在非活动侧上，一个半导体开关元件出1、62、71、72)始终是截止的并且另一个 半导体开关元件（61、62、71、72)始终是导通的。9. 根据权利要求5至8中任一项所述的方法， 其中，在所述电流（I)的方向和所述子绕组（8)上的正极（+)与负极（_)的取向改变 的情况下确定：在活动侧上的所述半导体开关元件（61、62、71、72)的哪些IGBT(11、12)切 换成切换运行的或导通的。10. 根据权利要求9所述的方法， 其中，在所述电流（I)的方向和所述子绕组（8)上的正极（+)与负极（_)的取向改变 的情况下确定：在非活动侧上的所述半导体开关元件（61、62、71、72)的哪些IGBT(11、12) 切换成导通的或不导通的。11. 根据权利要求10所述的方法， 其中，在所述电流（I)的方向和所述子绕组（8)上的正极（+)与负极（_)的取向改变 的情况下确定活动侧和非活动侧。
【专利摘要】本发明涉及一种用于电压调节的、包括半导体开关元件(61、62、71、71)的有载分接开关(1)和一种用于可调变压器(2)的电压调节的方法。所述有载分接开关(1)具有第一负载支路(6)和与该第一负载支路并联设置的第二负载支路(7)。在第一和第二负载支路(6、7)之间设置子绕组(8)。在第一负载支路(6)中设置有在子绕组(8)上游的第一半导体开关元件(61)和在子绕组(8)下游的第二半导体开关元件(62)。在第二负载支路(7)中设置有在子绕组(8)上游的第一半导体开关元件(71)和在子绕组(8)下游的第二半导体开关元件(72)。有载分接开关(1)包括至少一个开关模块(5)，所述开关模块包括有载分接开关的第一负载支路(6)和第二负载支路(7)。通过切换运行所述半导体开关元件中的相应的开关以及确定相应的开关模块(5)中的电流路径应减少开关损耗并且因此减少发热。
【IPC分类】H01F29/04, H01H9/00
【公开号】CN105009241
【申请号】CN201480009559
【发明人】A·加夫里洛夫
【申请人】赖茵豪森机械制造公司
【公开日】2015年10月28日
【申请日】2014年1月15日
【公告号】DE102013101652A1, US20150338861, WO2014127932A2, WO2014127932A3