影响切换行为，即，切换速度(更快或更慢)、从启动切换到完成切换的切换进程等，可以通过如何变化和何时将一个或多个栅极电阻器连接到开关的栅极来操纵或控制切换行为。
[0042]智能栅极驱动单元接收(例如，从上级控制系统接收某些测量)和/或通过模拟测量电路获得(大多数)测量是有利的。对这些测量进行处理，并且处理的一个结果可以便于接入或去除一个或多个栅极电阻器。
[0043]在本发明的实施例中，对半导体开关的过电压保护被配置为由有源钳位开关基于对操作参数的测量而禁用。
[0044]操作参数可以是:直流电压、栅极信号(半导体开关的控制信号的打开/关闭)、开关电流(Icollector)、定时(S卩，自从开关最近一次打开或关闭开始的时间)等。可以由智能栅极驱动单元或者上级控制系统产生操作参数。
[0045]智能栅极驱动单元接收(例如，从上级控制系统接收某些测量)和/或通过模拟测量电路获得(大多数)测量可以是有利的。对这些测量进行处理，并且处理的一个结果可以是使能或禁用有源钳位功能。
[0046]在本发明的实施例中，对半导体开关的过电流保护被配置为由饱和开关基于对操作参数的测量而禁用。
[0047]操作参数可以是:开关电流(即，开关传导的电流Icollector)、栅极信号(开关的控制信号的打开/关闭)、定时(即，自从开关最近一次打开或关闭开始的时间)等。可以由智能栅极驱动单元或者上级控制系统产生操作参数。
[0048]过电流可以是高电流，例如，基于情况可以高达并超过额定电流的500%的短路电流。
[0049]智能栅极驱动单元接收(例如，从上级控制系统接收某些测量)和/或通过模拟测量电路获得(大多数)测量可以是非常有利的。对这些测量进行处理，并且处理的一个结果可以是电压(例如，Vce)，可以基于该电压使能或禁用饱和功能(S卩，过电流保护)。
[0050]在本发明的实施例中，智能栅极驱动单元被配置为与上级控制系统通信以获得期望的切换模式，并从而从功率模块获得期望的输出。另外，该配置还可以包括在智能栅极驱动器和上级控制系统之间的测量的互换。
[0051]在本发明的实施例中，智能栅极驱动单元执行的控制基于从模拟测量电路获得的测量和/或根据上级控制系统接收的数据进行。来自上级控制系统的数据可以是有利的，上级控制系统执行或启动的测量、控制参数等也是有利的。
[0052]在本发明的实施例中，智能栅极驱动器执行的控制可以至少包括具有以下控制的列表中的一个或多个:使能所述有源钳位功能、禁用所述有源钳位功能、改变栅极电阻器的值(通过栅极电阻器开关26)、在功率模块中负载共享、打开半导体开、关闭半导体开关。
[0053]另外，本发明涉及一种印刷电路板，其包括根据权利要求1-19中的任意一项所述的、用于控制一个或多个功率模块的一个或多个半导体开关的智能栅极驱动单元。
[0054]因为该印刷电路板便于上文所描述的测量，所以这可以是有利的。栅极驱动器是强制性的，以便能够控制半导体开关，并且如果数据处理器和模拟测量单元都还位于印刷电路板上，则需要传输较少的数据。
[0055]应当指出的是，数据处理器可以位于与栅极驱动器和模拟测量单元所位于的印刷电路板不同的另一个印刷电路板上，但是这样将需要从印刷电路板传输更多数据，即，这将增加对往返于印刷电路板的数据通信路径的要求。
[0056]在本发明的实施例中，智能栅极驱动单元包括一个模拟测量电路和至少一个用于控制一个或多个功率模块的一个或多个开关的栅极驱动器。
[0057]这在功率模块包括例如两个半导体开关的情况下可以是有利的。在这种情况下，智能栅极驱动单元只需要包括两个栅极驱动器和一个模拟测量电路和一个数据处理器，这是因为可以将模拟测量电路连接到两个开关之间的公共点，实际上，所述模拟测量电路将返回一个具有负操作符的测量。
[0058]此外，可以将数据处理器置于包括如上文所述的栅极驱动器的印刷电路板的外部。
[0059]另外，本发明涉及包括根据权利要求1-9所述的智能栅极驱动单元的风力涡轮机。
[0060]另外，本发明涉及包括一个或多个功率模块的风力涡轮机，所述功率模块的半导体开关由包括在如权利要求20-21所述的印刷电路板上的智能栅极驱动单元控制。
[0061]另外，本发明涉及一种借助于智能栅极驱动单元控制一个或多个功率模块的一个或多个半导体开关的方法，其中，智能栅极驱动单元至少包括栅极驱动器和模拟测量电路，其中，所述栅极驱动器控制所述一个或多个半导体开关，并且其中，所述模拟测量电路在所述一个或多个半导体开关处于导通模式时，测量开关电压。
[0062]在本发明的实施例中，所述一个或多个半导体开关根据权利要求24所述的方法由根据权利要求1-23中的任意一项所述的智能栅极驱动单元控制。
【附图说明】
[0063]下面将参考附图更加详细地描述本发明的数个示例性的实施例，其中:
[0064]图1示出了在逆变器的控制中实现的本发明，
[0065]图2示出了在制动斩波器中实现的本发明，
[0066]图3示出了在印刷电路板上实现的本发明，
[0067]图4示出了便于计算结温的本发明的智能栅极驱动单元，
[0068]图5示出了通过使用处理单元获得的优点，
[0069]图6示出了不同测量电路的实现方式，以及
[0070]图7示出了电压/电流曲线图。
【具体实施方式】
[0071]图1示出了转换器的一部分，该转换器将可再生发电单元(例如，风力涡轮机)连接到公用电网6。该转换器可以包括发电机/机器侧逆变器(未示出)和由包括两个半导体开关2的功率模块示出的电网侧逆变器。发电机侧逆变器和电网侧逆变器通过直流链路(DC-1ink) 3彼此连接。每个逆变器都可以包括一个或多个功率模块，所述功率模块包括一个或多个开关。
[0072]控制功率模块以形成由可再生发电单元产生的、符合预定要求(例如，有关电网频率和电压方面的要求)的功率。半导体开关2通常为绝缘栅双极晶体管(IGBT)，但是也可以使用其他类型的半导体开关2(举例来说，例如，IGCT、晶闸管、GT0、碳化硅开关等)。在功率模块中，可以将半导体开关2组合到一起，从而逆变器可以包括一个或多个功率模块。
[0073]贯穿本说明书，功率模块指逆变器功率模块I (典型地参考图1)和斩波器功率模块14(典型地参考图2)，或仅指功率模块。应当指出的是，(逆变器和斩波器)功率模块1、14在设计、功能、要测量、处理、通信的数据等方面可以完全相同。功率模块1、14的各个开关2优选地由栅极驱动器4控制，但是，多于一个的开关也可以由单个栅极驱动器4控制。
[0074]应当指出的是，可以要求其他部件或电路系统(举例来说，例如，滤波器、电感器、电阻器、电容器、二极管等)以能够获得对转换器的期望的控制。这还包括作为如下文将描述的切断功率的电阻网络的一部分的附加开关。
[0075]优选地，功率模块I (即开关)由栅极驱动器4a、4b分别控制。栅极驱动器4通常使用脉宽调制(脉冲宽度调制；PWM)来产生打开或关闭半导体开关2 (根据切换模式，例如，上级控制系统5指令的)的控制信号。这种栅极驱动器4还可以具有附加功能或特征，例如，短路保护、过电压控制等，并且包括栅极控制电路、开关模式电源、附加控制系统5的接口 10(光学接口或电接口)、防止击穿的逻辑电路、过电流最小死区时间等。
[0076]发电机侧逆变器从发电机20接收交流(AC)输入电压并将该电压转换为直流(DC)电压。电网侧逆变器经由直流链路3接收直流电压并将直流电压转换为适于并提供给电网6的交流电压。
[0077]在可再生发电单元不能将产生的功率传送给电网6的电网扰动期间，已知的是在短路器或直流斩波器中阻截该多余的功率。后者有时也指制动斩波器。
[0078]对于转换器控制领域的技术人员来说，认为如上所述的对转换器的控制是公知常识，因此将不作进一步地解释。
[0079]现在将描述本发明的实施例，在该实施例中，由本发明的智能栅极驱动单元7控制逆变器的功率模块(即逆变器功率模块I)。通过智能栅极驱动单元7控制逆变器功率模块I的半导体开关2。智能栅极驱动单元7优选地包括用于每个半导体开关2的至少一个栅极驱动器4、数据处理器8和模拟测量电路9。智能栅极驱动单元7设有通信接口 10(硬件)，其使得智能栅极驱动单元7能够与可再生发电单元的上级控制系统5进行通信。
[0080]从智能栅极驱动单元7到例如上级控制系统5的通信可以例如是原始测量数据，例如，直流链路3电压、输出电流11 (功率模块的输出电流)、栅极电压(在开关是IGBT情况下的Vce)等。基于该原始测量数据，上级控制系统5能够确定功率模块I的开关2的负载、状态等。
[0081]来自智能栅极驱动单元7的备选通信还可以例如是处理后的数据，即，经过滤波、平均等的原始测量数据。这种处理后的数据可以是半导体开关2/功率模块I的结温、开关的2/功率模块I的疲劳程度(即，剩余寿命估计或当前健康状况)等。
[0082]在智能栅极驱动单元7中执行的处理越多，必须从智能栅极驱动单元7传送的数据就越少。
[0083]上文描述的来自智能栅极驱动单元7的通信也至少适用于图2描述的实施例。
[0084]应当指出的是，一个栅极驱动器4可以能够控制超过一个半导体开关2，并且数据处理器8可以物理地位于智能栅极驱动单元7的外部。后者的一个例子可以由虚线8所示、作为上级控制系统5的一部分。
[0085]上级控制系统5可以指整个可再生发电单元的控制系统。在可再生发电单元是风力涡轮机的情况下，上级控制系统5可以指风力涡轮机控制器。
[0086]另外，应当指出的是，如果需要，智能栅极驱动单元7还可以包括模数转换器(未示出)，其用于例如将来自模拟测量电路9的模拟信号转换到数据处理器8。
[0087]数据处理器8、模拟测量电路9和模数转换器(如果有的话)一起形成用于执行与逆变器功率模块I及其周围环境有关的测量、处理、分析和估计的数据处理电路12。应当指出的是，数据处理器8可以是具有嵌入式模拟测量电路、模数转换器等的数据处理电路12的一部分。
[0088]由模拟测量电路9执行测量，并且测量可以包括电压(举例来说，例如，Vce(当单个半导体开关2或逆变器功率模块I处于导通模式时，单个半导体开关2上或逆变器功率模块I上的集电器/发射器电压、栅极电压、Vdc电压(直流链路3电压)等)、电流(举例来说，例如，半导体开关2或