专利名称：：平衡晶闸管的电流所采用的系统和方法
技术领域：
：本发明的实施例一般涉及功率半导体变换器(converter),且更具体地涉及测量晶闸管(thyristor)中的电流以及平衡晶闸管桥电路(thyristorbridgecircuit)上的电流负栽。
背景技术：
：在这方面，并联连接的晶闸管桥电路包括多个桥臂(leg)。桥臂是一组晶闸管，其中该桥臂的每个晶闸管在晶闸管桥电路中占据相似的位置。在工作中，桥臂中的每个晶闸管通常在同一时间被选通。当桥臂中的晶间管在同一时间被选通时，在该桥臂的晶闸管之间可能出现电流负载不平衡。造成电流不平衡的一个原因可能是例如由该桥臂中每个晶闸管之间的几何差异引起的。例如，桥臂的一个晶闸管的接触点可能比该桥臂的另一个晶闸管的接触点更靠近电源母线，导致一旦该桥臂被选通，就会出现电流不平衡。电流不平衡可能会增加各个晶闸管的受热，这可能引起晶闸管永久失效。因此希望使用一种用来控制晶闸管桥电路的装置和方法，在桥臂中的各晶闸管被选通时，其允许该桥臂中的每个晶闸管共享基本相等的电流负栽分配。
发明内容本发明的示例性实施例包括一种用来平衡晶闸管桥电路的方法，该方法包括确定晶闸管桥电路的第一晶闸管桥臂(firstlegofthyristors)中的晶闸管的电流；响应于确定该晶闸管的第一门极中的该晶闸管的电流，确定第一晶闸管桥臂中的晶闸管的第一组门极开通(gatefiring)时间，其中第一组门极开通时间可操作以平衡第一晶闸管桥臂中的晶闸管之间的电流负栽；以及根据第一组门极开通时间，选通第一晶闸管桥臂中的晶闸管。本发明的示例性实施例包括一种用来平衡晶闸管桥电路的示例性系统，该系统包括第一晶闸管桥电路，其中该第一晶闸管桥电路包括第一多个晶闸管；第二晶闸管桥电路，其中该第二晶闸管桥电路包括第二多个晶闸管；第一桥臂，其包括该第一多个晶闸管的第一晶闸管和该第二多个晶闸管的第二晶闸管；处理器，其响应于确定第一门极中晶闸管的电流，确定第一桥臂的晶闸管的电流值，并确定第一桥臂中晶闸管的门极开通时间，其中门极开通时间可操作以平衡第一桥臂中的晶闸管之间的电流负栽，并根椐门极开通时间将选通信号发送到第一桥臂中的晶闸管。本发明的可替代示例性实施例包括一种用来确定晶闸管桥电路的一组门极开通时间的示例性方法，包括接收来自第一晶闸管桥臂的第一晶闸管的电流值和第二晶闸管的电流值；确定最低晶闸管电流值；从第一晶闸管的电流值和第二晶闸管的电流值中减去该最低晶闸管电流值，以得到第一误差信号和第二误差信号；用增益乘子乘以第一误差信号和第二误差信号，以得到第一时间延迟信号和第二时间延迟信号；对第一时间延迟信号和第二时间延迟信号进行积分，以得到第一新的时间延迟信号和第二新的时间延迟信号；确定最低的新的时间延迟信号；从第一新的时间延迟信号和第二新的时间延迟信号中减去该最低的新的时间延迟信号；和将标称开通时间值加到第一新的时间延迟信号和第二新的时间延迟信号，以得到第一晶闸管门极开通时间和第二晶闸管门极开通时间。在参考附图阅读下面的详细描述后，会更好地理解本发明的这些以及其它特征、方面和优点，在所有图中相同的符号指代相同的部件，图中图1是用来确定并控制桥电路中的多个晶闸管的电流的示例性系统的框图2是用来平衡一个晶闸管桥臂的电流的示例性方法的流程图；图3是图解说明示例性不平衡晶闸管桥臂的电流值示例的曲线图；图4是图解说明示例性平衡晶闸管桥臂的电流值示例的曲线图。具体实施例方式在下文的详细描述中，列出了许多具体细节，以便彻底理解本发明的各个实施例。然而，本领域技术人员将理解没有这些具体细节也可以实践本发明的各实施例，本发明不局限于所描述的实施例，并且可以各种可选实施例实践本发明。在其它实例中，没有详细描述已知的方法，过程和部件。而且，可以将各种操作描述为以有助于理解本发明的实施例的方式执行的多个分离步骤。不过，描述的顺序不应该被解读为暗示这些操作必需以所给出的顺序执行，或者这些操作甚至是与顺序有关的。而且，词组"在实施例中"的重复使用并不一定指相同的实施例，尽管也可以指相同的实施例。最后，在本申请中使用的术语"包括"、"包含"、"具有"等表示是同义的，除非另外指出。晶闸管桥电路可以用在功率分配系统中。例如，晶闸管桥可以对来自变压器源的交流电流进行整流，并在发电机系统的领域内使用产生的直流电流。这些系统可以包括若千并联连接的晶闸管桥电路。这些桥电路包括多个桥臂，所述桥臂包括来自每一并联桥电路中的相似位置的晶闸管。在工作中，桥臂中的晶闸管通常在同一时间被选通。通常桥臂中晶闸管的电流负载是不平衡的，例如因为互连桥电路中的电感的晶闸管的几何关系对于桥臂中的每个晶闸管是不同的。图1中图解说明的系统100的示例性实施例可以用来控制并联的若干晶闸管桥电路的选通时间和电流负载。在这方面，参考图1，晶闸管桥电路101，102和103被并联连接。所示的示例性实施例显示了3个晶闸管桥电路，不过，其它实施例可以包括更多或更少的晶闸管桥电路。晶闸管桥电路101,102和103被连接到交流电源150和直流负栽170。示例性的负载170可以包括发电机领域。在图解示出的示例性实施例中，晶闸管桥电路IOI,102和103中的每个晶闸管包含在与该晶闸管在该桥中的位置对应的桥臂中。因此，例如，晶闸管桥电路101的晶闸管11，晶闸管桥电路102的晶闸管21和晶闸管桥电路103的晶闸管31定义了系统100中的第一桥臂。参考晶闸管桥电路IOI,每个晶闸管门极端112被连接到晶闸管选通单元110。晶闸管选通单元110还可以通过各种方法(诸如分流器(shunt)和罗戈夫斯基(Rowgoski)线圏)从每个晶闸管接收电流测量。在图解示出的示例性实施例中，罗戈夫斯基线圏111连接到晶闸管选通单元110。晶闸管选通单元110连接到处理器160。在可替代实施例中，罗戈夫斯基线圈in可以通过与晶闬管选通单元uo分离的部件连接到处理器160。晶闸管桥电路102和103以类似方式连接到晶闸管选通单元120和130。在工作中，系统100的每个桥臂以对交流电流进行整流的顺序被开通。为了平衡桥臂中的晶闸管，该桥臂中每个晶闸管的各个选通时间可以被稍微调节，使得桥臂中晶闸管的电流负栽基本相似。桥臂中晶闸管之间的选通时间的略微差别使负栽平衡，但小得足以不会显著影响晶闸管桥的整流性能。图3图解说明了当晶闸管11,21和31在同一时间(t。)被选通时，晶闸管ll,21，31的桥臂得到的示例性电流负栽。Gll,G21和G31表示门极的状态。在t。，晶闸管11，21，31中的每一个具有不同的电流负栽(分别为in，i"和i31)。图4图解说明了当晶闸管11，21和31以一间隔被选通时，晶闸管11,21,31的桥臂所得到的示例性电流负载，该间隔有效地平衡晶闸管11，21和31的电流负载。在图解说明的实施例中，晶闸管31在时间(t。)被选通，晶闸管21在时间(tj被选通，晶闸管11在时间(t2)被选通。晶闸管11,21和31得到的电流负栽被有效地平衡，其中晶闸管11,21和31中每一个的电流负载为ib。参考图1，为了平衡包括晶闸管ll，21和31的第一桥臂的负载，处理器160接收允许处理器160确定每个晶间管11,21和31的电流的信号。处理器160使用逻辑来确定每个晶闸管11,21和31的门极开通时间，所述门极开通时间将基本平衡晶闸管11,21和31的电流负载。晶闸管选通单元IIO，120和130分别从处理器160接收晶闸管11,21和31的门极开通时间，并把信号发送到门极端112以开通晶闸管11,21和31的门极。处理器160接收具有每个晶闸管11,21和31的合成电流的第二信号，并调节下一组门极开通时间，直到通过第一桥臂中晶闸管ll,21和31的电流负载被有效地平衡。对系统100中每一个桥臂重复该过程。因此，当系统IOO的每个桥臂被依次开通时，每个桥臂中的各个晶闸管共享基本相等的电流负栽。图2是图解说明用来确定一个桥臂的晶闸管的门极开通时间的示例性逻辑200的流程图。在图解说明的实施例中，(图1的)处理器160正在平衡包括晶闸管ll，21和31的桥臂。在这方面，处理器160根据8;漠拟电流样本54A，55A和56A计算每一晶闸管11,21和31的直流电流。电流样本54,55和56是54A，55A和56A经过时间延迟202之后的时间延迟版本。逻辑200在204处确定最小电流值53。在206,从电流样本54,55和56中减去最小电流值53。合成的值57,58和59在208被乘以设置的积分器增益，得到成比例缩放的值513，514和515。信号519,520和521是已经经过时间延迟212的过去递增延迟时间(pastincrementaldelaytime)。成比例缩放的值513,514和515在210被加到信号519,520和521,产生新的递增延迟时间516,517,518。在214确定新的最小递增延迟时间52。在216从新的递增延迟时间516，517,518中减去新的最小递增延迟时间52。产生递增延迟时间522,523和524。在218将标称开通时间51加到递增延迟时间522,523和524,得到最终门极开通时间525,526和527。最终门极开通时间525,526和527被发送到选通逻辑220,221和222,选通逻辑220，221和222可以分别位于(图1的)晶闸管选通单元IIO，120,130中或位于处理器160中。晶闸管选通单元IIO,120，130发送门极开通信号528,529和530到(图1的)晶闸管11，21和31。所得到的电流样本54，55,56是从(图1的)电流传感器(罗戈夫斯基线图)111返回的，其经过了时间延迟202。每当第一桥臂被顺序开通时重复逻辑200，有效地平衡第一桥臂的电流负栽。系统100的每个附加桥臂是使用逻辑202平衡的，从而平衡了系统100的每个桥臂。逻辑200的示例性运算在下表中示出信号519520521电流545556间隔10001027555416间隔2305690835621544间隔34501070742647611间隔45161250700658641间隔55451340682662656在时间间隔l,过去递增延迟时间信号519,520和521全都是0，电流样本54,55，56是1027，555和416。在间隔2，计算新的过去递增延迟时间信号519,520和521。从上表中可以看出，由于电流56在9间隔l最低，所以信号521在间隔2保持为0。由于电流样本54在间隔2最大，所以信号519的计算增加得最多。随着更多间隔的过去，信号519，520和521稳定，并且电流样本54,55和56基本相等。示例性实施例说明了包括3个晶闸管桥电路的系统，每个桥电路有6个晶闸管。其它实施例也可以包括两个或更多个晶闸管桥电路。该说明书用多个示例(包括最佳模式)公开了本发明，并使得能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何所包括的方法。本发明可获得专利保护的范围是由权利要求书限定的，并且可以包括其它示例。如果其它的这类示例具有不同于权利要求书的字面语言的结构元件，或者包括与权利要求书的字面语言有非实质差异的等效结构元件，则也在该权利要求书的范围内。<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>权利要求1.一种用来平衡晶闸管桥电路(101，102)的方法，该方法包括确定晶闸管桥电路(101，102)的第一晶闸管桥臂(11，21)中的晶闸管的电流；响应于确定在该晶闸管(11，21)的第一门极中的该晶闸管的电流，确定所述第一晶闸管桥臂(11，21)中的晶闸管的第一组门极开通时间(525，526)，其中所述第一组门极开通时间(525，526)用于平衡所述第一晶闸管桥臂(11，21)中的晶闸管之间的电流负载；和根据所述第一组门极开通时间(525，526)，选通所述第一晶闸管桥臂(11，21)中的晶闸管。2.根椐权利要求1所述的用来平衡晶闸管桥电路(101,102)的方法，所述方法进一步包括确定第二晶闸管桥臂(12,22)中的晶闸管的电流；响应于确定所述第二晶闸管桥臂(12,22)中的晶闸管的电流，确定所迷第二晶闸管桥臂(12,22)中的晶闸管的第二组门极开通时间(525,526),其中所述第二组门极开通时间(525,526)用于平衡所述第二晶闸管桥臂(12,22)中的晶闸管之间的电流负栽；和根据所述第二组门极开通时间(525,526),选通所述第二晶闸管桥臂(12,22)中的晶闸管。3.根据权利要求1所述的用来平衡晶闸管桥电路(101，102)的方法，其中确定所述第一组门极开通时间(525,526)包括从所述第一晶闸管桥臂(11,21)接收第一晶闸管的电流值(54)和第二晶闸管的电流值(55);确定最低晶闸管电流值(53);从所述第一晶闸管的电流值(54)和所述第二晶闸管的电流值(55)中减去所述最低晶闸管电流值(53),得到第一误差信号(57)和第二误差信号(58);用增益乘子(208)乘以所述第一误差信号(57)和所述第二误差信号(58),得到第一时间延迟信号(513)和第二时间延迟信号(514);对所述第一时间延迟信号(513)和所述第二时间延迟信号(514)进行积分，得到第一新的时间延迟信号(516)和第二新的时间延迟信号(517);确定最低的新的时间延迟信号(52);从所述第一新的时间延迟信号(516)和所迷第二新的时间延迟信号(517)中减去所述最低的新的时间延迟信号(52);和将标称开通时间值(51)加到所述第一新的时间延迟信号(516)和所述第二新的时间延迟信号(517)，得到第一晶闸管门极开通时间(525)和第二晶闸管门极开通时间(526)。4.根据权利要求1所述的用来平衡晶闸管桥电路(101,102)的方法，其中所述第一晶闸管桥臂Ul，21)中的晶闸管的电流是通过从多个罗戈夫斯基线圈(111)接收信号而确定的。5.—种用来确定晶闸管桥电路(101，102)的一组门极开通时间(525,526)的方法，包括从第一晶闸管桥臂(11,21)接收第一晶闸管的电流值(54)和第二晶闸管的电流值(55);确定最低晶闸管电流值(53);从所述第一晶闸管的电流值(54)和所述第二晶闸管的电流值(55)中减去所述最低晶闸管电流值(53),得到第一误差信号(57)和第二误差信号(58);用增益乘子(208)乘以所述第一误差信号(57)和所述第二误差信号(58),得到第一时间延迟信号(513)和第二时间延迟信号(514);对所述第一时间延迟信号(513)和所述第二时间延迟信号(514)进行积分，得到第一新的时间延迟信号(516)和第二新的时间延迟信号(517);确定最低的新的时间延迟信号(52);从所述第一新的时间延迟信号(516)和所述第二新的时间延迟信号(517)中减去所述最低的新的时间延迟信号(52);和将标称开通时间值(51)加到所述第一新的时间延迟信号(516)和所述第二新的时间延迟信号(517),得到第一晶闸管门极开通时间(525)和第二晶闸管门极开通时间(529)。6.—种用来平衡晶闸管桥电路的系统，包括第一晶闸管桥电路，其中该第一晶闸管桥电路包括第一多个晶闸管；第二晶闸管桥电路，其中该第二晶闸管桥电路包括笫二多个晶间管；第一桥臂，其包括所述第一多个晶闸管的第一晶闸管和所述第二多个晶闸管的第二晶闸管；处理器，其确定所述第一桥臂中的晶闸管的电流值并响应于确定所述第一门极中晶闸管的电流，确定所述第一桥臂中的晶闸管的门极开通时间，其中所述门极开通时间用于平衡所述第一桥臂中的晶闸管之间的电流负栽，并根椐所述门极开通时间将选通信号发送到所述第一桥臂中的晶闸管。7.根据权利要求6所述的用来平衡晶闸管桥电路的系统，其中所述系统进一步包括晶闸管选通单元，其用于从所述处理器接收所述选通信号并根据所述门极开通时间将所述选通信号发送到所述第一桥臂中的晶闸管。8.根据权利要求7所述的用来平衡晶闸管桥电路的系统，其中所述系统进一步包括所述处理器和所述晶闸管选通单元之间的串联链接，该串联链接用于在所述处理器和所述晶闸管选通单元之间发送和接收信号。9.根椐权利要求6所述的用来平衡晶闸管桥电路的系统，其中所述系统进一步包括多个传感器，所述多个传感器用于将所迷第一多个晶闸管的晶闸管的电流值和所迷第二多个晶闸管的晶闸管的电流值发送到所述处理器。10.根据权利要求9所述的用来平衡晶闸管桥电路的系统，其中所述多个传感器包括罗戈夫斯基线圏。全文摘要本发明涉及平衡晶闸管的电流所采用的系统和方法。示例性实施例包括一种用来平衡晶闸管桥电路的方法，该方法包括确定晶闸管桥电路的第一晶闸管桥臂中的晶闸管电流；响应于确定晶闸管的第一门极中的晶闸管的电流，确定第一晶闸管桥臂中的晶闸管的第一组门极开通时间，其中第一组门极开通时间是可操作的以平衡第一晶闸管桥臂中的晶闸管之间的电流负载，以及根据第一组门极开通时间，选通第一晶闸管桥臂中的晶闸管。文档编号H02M7/12GK101453172SQ200810179810公开日2009年6月10日申请日期2008年12月5日优先权日2007年12月5日发明者P·蒙克洛瓦,W·R·珀森申请人:通用电气公司