用于通断电流的电路装置以及用于运行半导体断路器的方法

用于通断电流的电路装置以及用于运行半导体断路器的方法
【专利摘要】在借助半导体断路器（44）通断电流（Ic）时可以设置，即通过控制电路（42）在通断信号的通断边沿产生在半导体断路器（44）的控制输入端（50）处的控制电压，该控制电压具有与通断信号的特性变化曲线相比平缓的曲线。这种解决方案的缺点是，在持续时间内控制电压仅仅缓慢地以平缓的曲线下降，在这段持续时间内半导体断路器（44）的通断损耗是非常高的。本发明的目的在于，在半导体断路器（44）中降低通断损耗。在根据本发明的电路装置中可以预定用于控制电路（42）的控制装置（56）的通断参数的数值，通过该数值能够影响控制电路（42）的开关特性。在此在运行控制电路（42）期间能够改变开关参数的具体的参数值。
【专利说明】用于通断电流的电路装置以及用于运行半导体断路器的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于根据能预定的通断信号来通断电流的电路装置。电路装置包括用于通断电流的半导体断路器以及用于半导体断路器的控制装置。控制装置设计用于接收通断信号并且根据接收到的通断信号在半导体断路器的控制输入端处产生控制电压。
【背景技术】
[0002]由W02008/032113A1已知了一种这样类型的电路装置。当变流器能够用于运行三相交流电机时，可以例如在可控的变流器中提供这种电路装置。
[0003]下面根据图1详细说明可控的变流器的工作原理。可以通过变流器10借助相位导线12，14，16上的直流电压Uzk产生交流电流II，12，13，该交流电流共同形成三相电流，可以借助该三相电流运行电机18。例如在变频器的中间电路的两个汇流排ZK +，ZK -之间提供直流电压Uzk。为了产生交流电流II，12，13相位导线12，14，16以在图1中的方式分别通过半桥20，22，24与汇流排ZK +，ZK -连接。如何产生交流电流II，12，13下面结合半桥20来说明。相应地也适用于结合半桥22和24的交流电流12，13。
[0004]半桥20具有两个半导体断路器26，28，这两个半导体断路器中的每一个具有一个晶体管Trl或Tr2以及一个与这个晶体管反并联的二极管Vl或V2。相位导线12通过半导体断路器26，28 —次与正汇流排ZK +连接并且一次与负汇流排ZK -连接。晶体管Trl，Tr2例如可以是IGBT (Insulated gate bipolar transistor绝缘栅双极型晶体管)或者MOSFET (Metal oxide semiconductor field effect transistor 金属氧化层半导体场效晶体管)。半导体断路器26，28分别通过控制线路30，32与控制单元34连接。控制单元34产生时钟信号36，该时钟信号通过控制线路30传输至半导体断路器26。半导体断路器26的晶体管Trl通过时钟信号36交替地在导通和断开状态上通断。控制单元34通过其他的控制线路32将推挽信号传输至半导体断路器26，以便半导体断路器28的晶体管Tr2相对于晶体管Trl推挽地通断。晶体管Trl和Tr2的交替的通断在相位导线12上产生交流电压并且由此产生交流电流II。为了产生三相电流将由控制单元34相应地相位错开的时钟信号通过其他的控制线路传输到其余的半桥22和24的断路器上。借助半导体断路器的二极管能够对由电机18产生的交流电压整流。
[0005]由控制单元34产生的时钟信号、例如时钟信号36通常不以一种形式存在，以便由此能通断半导体断路器。为此控制电路40连接在半导体断路器26的控制输入端38的上游，该控制电路借助(未详细示出的)驱动电路根据时钟信号36产生在控制输入端38处的控制电压。在晶体管的情况下控制输入端38是其栅极或基极。以相同的方式相应的控制电路连接在半导体断路器28的上游并且相应的控制电路也连接在电桥22和24的断路器的上游。
[0006]在借助例如半导体断路器26来通断电流时必须考虑，即根据半导体断路器26例如从导通状态转换为断开状态有多快，通过(在图1中未示出的)电路的电感可以引起电压。接着这个感应电压与运行电压叠加，从而可以在半导体断路器26上得出经过其下降的电压值，该电压值处于最高允许值之上。由此则损坏了半导体断路器26的组件。因此可以设置，通过控制电路40至少在通断信号36的通断边沿中产生在控制输入端38处的控制电压，通过该通断边沿起到断开半导体断路器26的作用，该控制电压具有与通断信号36的变化曲线相比的平缓的变化曲线。
[0007]为了获得具有平缓的变化曲线的控制电压，出版物W02008/032113A1表明，测量流过功率半导体件的电流并且在通断过程中在电流强度的时间变化曲线上测定极限值(最大值和最小值)。直到达到极限值时在功率半导体件的控制输入端处的控制电压才慢慢地改变，从而得出控制电压的斜坡形变化曲线并且功率半导体件的导电性只相对缓慢地改变。在达到极限值之后控制电压接着突然切换至其终值。
[0008]这种解决方案的缺点是，在持续时间内控制电压只缓慢地随着斜坡形的变化曲线下降，在这段持续时间内功率半导体件上的开关损耗是非常高的。

【发明内容】

[0009]本发明目的在于，在半导体断路器中降低开关损耗。
[0010]该目的通过根据权利要求1所述的电路装置以及通过根据权利要求8所述的方法来实现。根据本发明的电路装置的以及根据本发明的方法的有利的改进方案通过从属权利要求来给出。
[0011]利用根据本发明的电路装置可以根据能预定的通断信号来通断电流。为此电路装置具有控制装置，该控制装置设计用于接收通断信号并且根据接收的通断信号控制半导体断路器。与上述变流器相关地控制装置例如可以构成用于半导体断路器的控制电路，该控制电路接收微型控制器的通断信号。
[0012]利用半导体断路器可以受控制地通断电流。为了根据通断信号改变电流强度，控制装置根据接收的通断信号在半导体断路器的输入端上产生控制电压。在此这样设置控制电压的时间变化曲线，即在通断过程期间半导体断路器的至少一个预定的运行参数、也就是例如IGBT的集电极发射极电压，满足预定的标准。也就是说该标准不是简单突然地以及持续地在半导体断路器的导电状态与断开状态之间转换。取而代之考虑在两个通断状态(导电和断开)之间的转变中的、运行参数的时间变化曲线并且例如通过控制电压的相应的变化曲线来延长通断过程，从而保持低的感应电压。
[0013]运行参数例如可以是经过半导体断路器的晶体管和/或二极管下降的电压或这个电压的时间变化曲线的斜率。同样可以考虑在通断时将待通断的电流的时间变化曲线的斜率作为运行参数。
[0014]作为用于运行参数的标准例如可以设置，即在通断期间运行参数应该采用确定的额定值。同样可以设置，即运行参数不应该超出或低于确定的极限值。
[0015]在根据本发明的电路装置中，这个标准、例如确定的额定值或确定的极限值通过控制装置的通断参数来确定。在此可以在运行电路装置期间改变通断参数的具体的参数值。涉及这些实例即可以在运行中改变额定值或极限值。由此运行期间可以通过改变确定的参数值来有针对性地改变根据发明的电路装置的开关特性并且该开关特性与半导体断路器的当前的运行状态相匹配。这个开关特性即不必连续地这样调整，即通过始终用于最差情况条件的电感来防止感应出不允许的高电压。其中存在一种认识是，当实际也期望高的感应电压时，则只有必须延长通断持续时间。在所有其余的情况中可以快速中断待通断的电流。当开关损耗例如随着控制电压的斜坡形的变化曲线出现在延迟的转变中时，这避免了开关损耗。
[0016]另一种认识是，即经过半导体断路器的最大允许电压取决于温度。如果该半导体断路器是相对热的，则半导体断路器的一种确定类型例如可以特别是抗电压的。在这种情况下则可以通过预定相应的参数值来缩短通断持续时间。
[0017]当然这也同样适用于电流的中断也适用于相同电流的接通。
[0018]根据本发明的方法提出，借助信号发生装置以及借助控制装置来控制半导体断路器，利用该信号发生装置可以产生通断信号，其中后者的控制装置根据通断信号产生用于半导体断路器的控制电压。为了通断半导体断路器借助信号发生装置产生通断信号并且传输到控制装置上。这个控制装置接收这个通断信号并且根据通断信号产生在半导体断路器的控制输入端处的控制电压。然而首先测定半导体断路器的运行状态并且根据测定的运行状态确定控制装置的通断参数的至少一个参数值。接着在半导体断路器的通断过程期间通过通断参数的参数值来确定用于半导体断路器的运行参数的标准。在通断过程期间则利用电压值的时间变化曲线以如下方式产生控制电压，即运行参数满足通过参数值预定的标准。
[0019]在一个有利的实施方式中根据本发明的电路装置具有用于检测至少一个运行参数的测量装置。这个测量出的运行参数不必强制地是相同的，其之后在通断时被考虑。因此例如测量半导体断路器的晶体管的温度或半导体断路器的与晶体管反并联的二极管的温度。在半导体元件中关断能力和开关特性通常取决于温度。因此利用已知的温度可以设置用于经过半导体断路器下降的电压的极限值。通过测量运行参数则半导体断路器的当前的运行状态是已知的，并且可以确定用于通断参数的适当的数值。
[0020]在根据本发明的电路装置的另一个改进方案中测量流过半导体断路器的电流的电流强度。在此得出的优点是，可以由测量值确定到底是否存在风险，即在迅速断开(或接通)半导体断路器时出现不允许的高电压。
[0021]也可以这样设置，即借助测量装置来测量经过半导体断路器下降的电压、也就是例如晶体管的集电极发射极电压。根据这个运行参数则例如可以确定，半导体断路器已经处于最高允许的反向电压值多近的程度并且因此最高允许多大的感应电压。则可以相应地快速地(或缓慢地)通断半导体断路器。
[0022]也可以这样设置，即通过测量装置对于前述参数测定时间上的平均值。由此可以减少在测量上瞬时的负荷峰值的干扰性的影响。
[0023]替代测量也可以这样设置，在数字模块的基础上根据至少一个其他的运行参数测定半导体断路器的运行参数、特别是半导体断路器的温度。则不必提供附加的用于测量刚才所述的运行参数的传感器。
[0024]在根据本发明的电路装置的一个实施方式中控制装置设计用于根据半导体断路器的运行状态特别是在特征变化曲线的基础上独立地确定参数值。由此得出的优点是，在仪器中应该使用根据本发明的电路装置，不必如下调整该仪器，即该仪器能测定用于控制装置的参数值。为此控制装置本身则在这种情况下。在此使用特征变化曲线(或其中的多个)具有的优点是，即在这种类型的半导体断路器的电路装置中在测定参数值时可以简单地这样考虑，即在控制装置中存储适合的特征变化曲线。
[0025]在另一个改进方案中控制装置设计用于通过控制线路接收预定的通断参数的参数值以及一起接收通断信号。由此得出的优点是，开关特性可以预先与通断指令的将来的结果相匹配。
[0026]也可以将测定参数值的、这两种在前文所述的可能性组合。因此通过控制装置可以确定通断参数中的一个参数值并且可以由外面通过控制装置接收通断参数的另一个参数值以及一起接收通断信号。
[0027]在根据本发明的电路装置的另一个有利改进方案中，控制装置设计用于通过通断输入端在具有容错的传输协议的基础上接收数字信号和/或通过测量输出端在具有容错的传输协议的基础上发送数字信号。由此可以防止，即干扰射线导致以不期望的形式影响电路装置的开关特性。
【专利附图】

【附图说明】
[0028]下面根据实施例详细说明本发明。为此附图示出:
[0029]图1是变流器的原则上的构造的示意图；
[0030]图2是控制装置和半导体断路器的示意图，其共同构成根据本发明的电路装置的实施方式；
[0031]图3是一个变化曲线图，在该变化曲线图中示出通断参数对断开过程具有哪种影响，该通断参数在图2的控制电路中可以是可调节的；
[0032]图4是一个变化曲线图，在该变化曲线图中示出通断参数对接通过程具有哪种影响，该通断参数在图2的控制电路中可以是可调节的；
[0033]图5是一个变化曲线图，在该变化曲线图中示出在图2的半导体断路器的温度与其最闻允许的反向电压之间的关系；
[0034]图6至图11分别是具有半导体断路器的控制电路的示意图，其共同构成根据本发明的电路装置的各一个其他的实施方式。
[0035]这些示出示出本发明的优选的实施方式。
【具体实施方式】
[0036]在图2中示出控制电路42，该控制电路安装在(在图2未详细示出的)变频器的可控的变流器中。变流器的构造方式例如可以相应于那种变流器10。控制电路42控制半导体断路器44。这种半导体断路器具有晶体管46 (在此是IGBT)以及与其反并联的二极管48。替代IGBT例如也可以设置MOSFET。为了控制半导体断路器44，控制电路42在半导体断路器44的控制输入端50处产生控制电压。在此控制输入端50相应于IGBT的栅极。控制电路42和半导体断路器44共同示出根据本发明的电路装置的一个实施方式。借助半导体断路器44来控制电流Ic。
[0037]根据通断信号产生控制电压，控制电路42通过光接收器或者输入光电耦合器52接收该通断信号，控制电路42通过该光接收器或者输入光电耦合器与(未示出的)变流器控制器的信号线路54连接。变流器控制器类似于已经描述的控制单元34是变流器的信号发生装置。
[0038]通断信号由可编程的控制装置56来分析。这个控制装置例如可以通过FPGA(field programmable gate array 现场可编程门阵列)或 ASIC (application-specificintegrated circuit专用集成电路)来提供。变流器控制器通过通断信号预定出，半导体断路器44是否应该处于导通状态或者断开状态。控制装置56产生相应的数字信号，该数字信号由数字模拟转换器58产生为模拟信号。模拟信号由放大器电路60放大并且作为控制电压通过栅极电阻62传输到控制输入端50。
[0039]在控制装置56中可以设置数字滤波器或者数字调节器，以便从换向电路的通断信号产生适合于控制半导体断路器44的数字信号。此外可能的是，例如设置用于半导体断路器44的保护功能。控制装置56构成在变流器控制器与半导体断路器44之间的数字接□。
[0040]控制电路42具有电压测量装置64，利用该电压测量装置检测晶体管46的集电极发射极电压Uce。在此该集电极发射极电压同时相应于二极管电压Ud。通过模拟数字转换器66检测的电压值转换成数字测量值，该数字测量值由控制装置56来分析。二极管电压Ud是半导体断路器44的运行参量。
[0041]在控制电路42中可以通过光发射器或输出光电耦合器68以及信号线路70将数据、例如数字测量值或状态信息传输至变流器控制器。
[0042]在控制电路42中可以设置，为了在变流器控制器与控制装置56之间交换数据使用具有容错的传输协议，以便在例如由于干扰射线使数据失真时，可以再次从失真的数据复原原始发射的信息(直到确定失真的级别)。用于这种传输协议的实例是巴克码(Barker-Code)以及循环码。
[0043]当通过控制线路54的通断信号由变流器控制器来预定转换半导体断路器44的通断状态、即从导通到断开或者相反的情况，则相应的通断过程由控制电路42通过改变在控制输入端50处的控制电压而引起。在此控制电路42的开关特性通过控制装置56的通断参数来确定，在运行控制电路42期间可以改变该通断参数的数值。在控制电路42中通过控制线路54可以将通断参数值与通断信号一起从变流器控制器传输至控制装置56。
[0044]下面根据图3和图4来示出，在通断过程中以确定的值调节通断参数具有哪种影响。
[0045]在图3中示出在断开过程期间电流Ic的电流强度的和电压Ud的变化曲线。为了断开电流Ic，它的电流强度逐渐减小，从而在通断过程中电流强度的时间变化曲线具有有限的斜率。在此斜率dloff/dt (在断开期间Ic对时间求导)是通断参数。这个斜率相应于通断速度，以该通断速度进行通断过程。
[0046]通过确定在控制装置56中的斜率dloff/dt的通断参数的确定的参数值在示出的实例中来预定，即在断开期间电流Ic的电流强度满足下列条件，即斜率dloff/dt从数值上不允许大于设定的参数值。由此这个条件是一个标准，在通断过程期间必须满足该标准。在控制装置56中为了遵循这个条件提供了相应的控制算法或者具有闭合的调节回路的调节算法。
[0047]第二通断参数是集电极发射极电压Uce的电压最大值Uce，max，其部允许被超过。作为第三通断参数的二极管电压Ud的斜率dUoff/dt可以是可预定的。电压Ud的变化曲线在断开过程中具有升高部72，该升高部由电压引起，该电压由在断开电流Ic时的(在图2中未示出的)电感而产生。升高部72的最高值、即电压最大值Uce, max可以通过设定对于Uce, max和/或dUoff/dt的通断参数的数值来影响。
[0048]在图4中给出如图3中的对于接通过程的相应的说明。又示出二极管电压Ud的和电流Ic的电流强度的时间变化曲线。为此可以设置，通过通断参数可以在控制装置56中预定电流Ic的电流强度的斜率dlon/dt和/或斜率dUon/dt。二级管电流Ic的变化曲线具有尖峰部74，该尖峰部由整流的蓄流二极管的反向电流特性引起。电流尖峰部74的最高值可以通过设定通断参数的数值来影响。
[0049]电压最大值Uce, max 和斜率 dlon/dt, dUon/dt, dloff/dt 和 dUoff/dt 是半导体断路器44的运行参数。下面如同用于运行参数地使用相同的标号用于控制装置56的通断参数，该运行参数影响该通断参数。由此即可以设置通断参数Uce, max, dlon/dt, dUon/dt,dloff/dt和/或dUoff/dt。然而在控制装置56中不必为所有的所述运行参数设置通断参数。
[0050]在图5示出特征曲线76,通过该特征曲线描述了最高允许断开电压Uce, max (T)与晶体管46的温度T的相关性。晶体管46的通断能力根据特征曲线76随着温度T而下降。特征曲线76可以例如作为测量技术上测定的数值表或者也作为数学函数被提供。
[0051]通过引入数字控制装置56可能的是，晶体管44的通断由其温度以及其通断特性在线、即在运行期间来影响。由此可以取消在特别是最差条件(worst case)下IGBT控制装置的设计方案。例如当必须在非常低的温度下通断电流Ic时，可以得出最差条件。半导体断路器44在较低的温度下在允许的较低的最大电压(见图5)附近还具有改变的开关特性，这结合寄生电感可以导致升高的电压负荷。通过使通断参数与半导体断路器44的实际的运行状态相匹配可以降低通断损耗并且可以提高半导体断路器44的充分使用性(例如使用寿命)。
[0052]在图6至图11中示出分别具有控制电路和半导体断路器的其他的电路装置。在这些附图中这些元件以如在图2中相同的参考标号标出，这些元件的工作原理对于于图2的元件。下面不再说明这些元件。
[0053]在图6中示出控制装置78，其与温度传感器80连接。温度传感器80测量半导体断路器44的温度。在示出的例子中可以涉及晶体管46的温度或者半导体断路器44的二极管48。温度传感器80例如可以布置在半导体断路器44的散热体上或者布置在半导体断路器44的内部。温度传感器80的测量值通过模拟数字转换器82转换为数字测量值，在产生用于控制半导体断路器44的控制电压时，考虑将控制装置56的数字测量值作为其运行参数。
[0054]在控制装置56中存储了特征曲线76，如图5所示。借助特征曲线76根据温度T测定最高允许断开电压Uce，max (T)的数值。设定测定的数值作为用于控制装置56的通断参数Uce, max的参数值。
[0055]在图7中示出变流器的变流器控制器84，该变流器控制器通过控制线路54将通断信号发送到控制电路上，该控制电路相应于已经在图2中示出的控制电路42。变流器控制器84是信号发生装置。其发送通断信号以及一起发送通断参数Uce，max的参数值。基于数字模块86测定这个参数值。借助模块86可以计算半导体断路器44的当前温度T。根据计算的温度T，这个参数值由变流器控制器84借助特征曲线76 (见图5)来确定。特征曲线76储存在特征曲线存储器88中。
[0056]数字模块86需要作为输入参数的半导体断路器44的初始温度Ta，该初始温度示出用于开始运行变流器的输入参数。另一个输入参数是功率P，从开始运行起在半导体断路器44中转换该功率。功率P在计算单元中由运行电压u (t)和运行电流i (t)的时间变化曲线来测定，该运行电压和运行电流由变流器借助半导体断路器44从开始运行起被提供在(未示出的)接口上。
[0057]通讯模块92通过控制线路54传输测定的参数值以及一起传输由时钟发生装置94产生的实际的通断信号。通过其他的、在图7中未示出的控制线路将参数值也传输到变流器的其他的(未示出的)控制电路。通断参数的数值可以在使用具有容错的传输协议下传输到变流器的各个控制电路上并且在该处在可编程的控制装置中作为参数值来接收。
[0058]替代温度模块也可以实现变流器内部温度的测量。
[0059]在图8中示出控制电路96，电流转换器98与该控制电路连接。电流转换器98测量待通断的电流Ic的电流强度。在此电流转换器98的测量值通过控制电路96的模拟数字转换器100转换成数字测量值，在产生用于控制半导体断路器44的控制电压时，考虑将控制装置56的数字测量值作为其运行参数。在半导体断路器44中在确定的运行条件下由嵌入其中的晶体管46的类型以及嵌入的二极管48的类型引起了升高、例如在断开时的升高部72 (图3)或者在闭合半导体断路器44时的尖峰部74 (图4)。基于此例如可以是电流略图或电压略图，即这些参数的数值的突然的变化。然而这种特性被限制在非常少的工作点上。根据借助电流转换器98对电流Ic的测量并且根据借助电压测量装置64对二极管电压Ud的测量在实际的通断过程之前已经可以预先测定出，是否存在这个工作点。换句话说可以通过测量运行参数Ic和Ud来测定半导体断路器44的运行状态并且预先相应地确定控制装置56的通断参数。在图8中示出的实例中可以根据二极管电压Ud的测量值和待通断的电流Ic的电流强度测定通断参数Uce, max, dloff/dt, dUoff/dt, dlon/dt, dUon/dt的参数值。在此对于相应的运行状态最有利的参数值存储在控制装置56内部的表格102中。
[0060]在图9中示出(未进一步示出的)变流器的变流器控制器104，其具有表格102'，借助该表格类似于表格102可以测定控制电路42的通断参数的参数值。测定的参数值由通讯单元92与时钟发生装置94的通断信号一起以结合图7所述的方式传输到控制电路42(和其他的、未示出的控制电路)上。借助表格102'可以基于当前的运行状态实现参数值的确定，该运行状态根据运行电压u (t)和运行电流i (t)的时间变化曲线的测量来测定。
[0061]在图10中示出控制电路106，其中根据半导体断路器44的三个运行参量测定控制装置56的通断参数Uce, max, dloff/dt, dUoff/dt, dlon/dt, dUon/dt,该三个运行参量是电流Ic、二极管电压Ud和半导体断路器44的温度T。检测半导体断路器44的温度T并且根据电流Ic和电压Ud从之前测量技术上测定的表格108来确定允许的取决于温度的通断速度dloff/dt, dlon/dt并且确定作为通断参数dloff/dt, dlon/dt的参数值。其余的通断参数Uce, max, dUoff/dt和dUon/dt也可以结合表格以及根据当前运行状态来确定。
[0062]在图11中示出变流器控制器110，其以一种方式测定通断参数Uce，maX，dloff/dt, dUoff/dt, dlon/dt, dUon/dt,同样该方式也能够通过控制电路106的控制装置56来实现。在此替代温度测量可以设置使用数字模块86。基于半导体断路器44的测定的运行状态根据表格108'测定通断参数Uce, max, dloff/dt, dUoff/dt, dlon/dt, dUon/dt的参数值并且传输到控制电路42。
[0063]通过这个实例示出，如何借助数字可编程控制电路实现这种可能，在变流器运行期间重新配置或改变通断参数。这可以在用于降低通断损耗的通断运行中实现取决于温度地在线影响允许的最大电压。同样可以实现取决于电流地或取决于电压地在线影响接通参数和断开参数。可以与通断信号一起编码地实现传输用于影响开关特性的参数值。在此借助于容错的传输协议能实现参数值的传输。
[0064]由此可以实现，半导体断路器44的通断损耗在半导体断路器44的可能运行温度的较大区域上保持恒定。因为此时不必再为了限制出现的超电压在最低温度下(worstcase)调整通断速度(见图5)，因此在较高温度下实现明显较高通断速度并且由此降低了功率损耗。
【权利要求】
1.一种用于根据能预定的通断信号来通断电流(Ic)的电路装置，所述电路装置包括: -用于通断所述电流(Ic)的半导体断路器(44)以及 -控制装置(42，78，96，106)，所述控制装置设计用于接收所述通断信号并且根据接收到的所述通断信号在所述半导体断路器(44)的控制输入端(50)处产生具有时间变化曲线的控制电压，通过所述时间变化曲线引起，即在通断过程期间所述半导体断路器(44)的、至少一个预确定的运行参数(Uce, max, dloff/dt, dUoff/dt, dlon/dt, dUon/dt)满足预确定的标准,其中所述标准通过所述控制装置(42, 78,96,106)的通断参数(Uce, max, dloff/dt,dUoff/dt, dlon/dt, dUon/dt)来预定并且在运行所述电路装置期间能够改变所述通断参数(Uce, max, dloff/dt, dUoff/dt, dlon/dt, dUon/dt)的参数值。
2.根据权利要求1所述的电路装置，其特征在于，通过确定参数值能够为下列运行参数中的至少一个预定标准: -经过所述半导体断路器(44)的晶体管和/或二极管下降的电压(Uce，max)， -所述电压的时间变化曲线的斜率(dUoff/dt，dUon/dt)， -待通断的所述电流(Ic)的时间变化曲线的斜率(dloff/dt, dlon/dt)和/或 -对于前述的参数的时间上的平均值。
3.根据权利要求1或2所述的电路装置，其特征在于，通过所述参数值，用于所述运行参数(Uce, max, dloff /dt, dUoff/dt, dlon/dt, dUon/dt)的极限值或额定值能够预定作为标准。
4.根据前述权利要求中任一项所述的电路装置，其特征在于，测量装置(64，66，80，82，98，100)用于检测至少一个运行参数(Ic，T，Ud)，特别是用于检测 -所述半导体断路器(44)的晶体管(46)的温度(T)， -所述半导体断路器(44)的与所述晶体管(46)反并联的二极管(48)的温度， -流过所述半导体断路器(44)的电流(Ic)的电流强度， -经过所述半导体断路器(44)下降的电压(Ud)和/或 -对于前述参数的时间上的平均值， 通过所述运行参数描述了所述半导体断路器(44 )的运行状态。
5.根据前述权利要求中任一项所述的电路装置，其特征在于，所述控制装置(78，96，106)设计用于根据所述半导体断路器(44)的运行状态特别是在特征变化曲线(76)的基础上独立地确定所述参数值。
6.根据前述权利要求中任一项所述的电路装置，其特征在于，所述控制装置(42)设计用于通过控制线路(54)接收预确定的通断参数(Uce, max, dloff/dt, dUoff/dt, dlon/dt,dUon/dt)的所述参数值以及一起接收所述通断信号。
7.根据前述权利要求中任一项所述的电路装置，其特征在于，所述控制装置(42，78，96，106)设计用于通过通断输入端(52)在具有容错的传输协议的基础上接收数字信号和/或通过测量输出端(68)在具有容错的所述传输协议的基础上发送数字信号。
8.一种借助用于产生通断信号的信号发生装置(84，104)以及借助用于产生所述半导体断路器(44)的控制电压的控制装置(42，78，96，106)控制所述半导体断路器(44)的方法，所述方法具有这些步骤: -测定所述半导体断路器(44)的运行状态(Ic，T，Ud)以及确定所述控制装置(42，78，.96,106)的通断参数(Uce, max, dloff/dt, dUoff/dt, dlon/dt, dUon/dt)的至少一个参数值，通过所述参数值在所述半导体断路器(44)的通断过程期间确定用于所述半导体断路器(44)的至少一个运行参数(Uce, max, dloff/dt, dUoff/dt, dlon/dt, dUon/dt)的标准； -借助所述信号发生装置(84，104)产生通断信号并且将所述通断信号传输给所述控制装置(42，78，96，106)； -通过所述控制装置(42，78，96，106)接收所述通断信号以及根据所述通断信号产生在所述半导体断路器(44)的控制输入端(50)处的控制电压，其中确定所述控制电压的电压值的时间变化曲线，以使得在通断过程期间所述运行参数(Uce, max, dloff/dt, dUoff/dt, dlon/dt, dUon/dt)满足通过所述参数值预定的所述标准。
9.根据权利要求8所述的方法，其中为了测定所述运行状态测量所述半导体断路器(44)的下列运行参数中的至少一个: -所述半导体断路器(44)的晶体管(46)的温度(T)， -所述半导体断路器(44)的与所述晶体管(46)反并联的二极管(48)的温度， -流过所述半导体断路器(44)的电流(Ic)的电流强度， -经过所述半导体断路器(44)下降的电压(Ud)， -对于前述参数的时间上的平均值。
10.根据权利要求8或9所述的方法,其中通过确定通断参数(Uce,max, dloff/dt,dUoff/dt, dlon/dt, dUon/dt)的所述参数值,下列这些所述运行参数中的一个的极限值或额定值被预定，以用于通断过程: -经过所述半导体断路器(44 )的晶体管(46 )和/或二极管(48 )下降的电压(Ud )， -所述电压(Ud)的时间变化曲线的斜率(dUoff/dt，dUon/dt)， -待通断的所述电流(Ic)的时间变化曲线的斜率(dloff/dt, dlon/dt)或 -对于前述的参数的时间上的平均值。
11.根据权利要求8至10所述的方法，其中在数字模块(86)的基础上根据至少一个其他的运行参数(Ta，i (t)，u (t))测定所述半导体断路器(44)的运行参数、特别是所述半导体断路器的温度(T)。
【文档编号】H03K17/082GK103718462SQ201280035970
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2012年7月12日 优先权日:2011年7月21日
【发明者】斯文·格迪加, 卡斯滕·汉特, 赖纳·佐默 申请人:西门子公司