数据处理器8可以位于智能栅极驱动单元7的其他位置之外的另一个物理位置，例如，作为上级控制系统5的一部分。在这种情况下，不能由数据处理器8促进智能栅极驱动单元7和上级控制系统5之间的时间同步(通常如图3所示，数据处理器8位于印刷电路板18上)。时间同步是有利的，这是因为其使得例如电压和电流的测量的相关性便于电压和电流测量在时域的匹配。因此，上级控制系统5和智能栅极驱动单元7之间的通信链路19需要提供该时间同步。数据通信系统(例如，Ethercat (倍福自动化有限公司(Beckhoff Automat1n GmbH)的注册商标))便于该时间同步并且可以用作通信链路19。应当指出的是，也可以使用专用的通信方案。
[0128]特别是在开关电压(在IGBT开关的情况下为Vec)和输出电流测量11、15不是由相同的单元(例如，智能栅极切换单元7和上级控制系统5)作出的方案中，上级控制系统5和智能栅极驱动单元7中的同步时间是重要的。这是因为，必须对电流测量和开关电压配对(并在同一时间点及时测量)以计算最精确的切换结温、电阻器温度等。因此，时间越同步，可以计算更精确的温度。
[0129]这也是本发明是有利的原因之一，因为其便于在智能栅极驱动单元7执行所有测量，从而对智能栅极驱动单元7和上级控制系统之间的时间同步的要求降低。
[0130]贯穿本文所描述的本发明便于在正常操作下和电网分配(例如，低电压穿越(LowVoltage Ride Through，LVRT)现象期间对风力祸轮机的转换器进行控制。
[0131]在本发明的实施例中，不主动冷却电阻器16，这是因为其在当时仅“运行”几秒钟。以同样的方式，也可以仅将制动斩波器的功率模块14置于金属板上，即，不主动冷却。
[0132]因为高电流(在正常操作(即，发电操作)期间和尤其在故障(例如，LVRT)期间)，所以功率模块1、14和包括智能栅极驱动单元7的附属的印刷电路板18的温度也高。为了控制这种高温，需要非常了解功率模块1、14和包括智能栅极驱动单元7的附属的印刷电路板18的热模型、热行为以及设计限制。
[0133]已知的半导体开关2的控制基于热模型，并且模型越好，需要的安全裕度就越小，所以就实现了对半导体开关的更好的利用。本发明通过直接在半导体开关上进行测量，热模型在原理上来说是多余的，这是因为实际的(或实时的)电压和电流是已知的，并且如果不对其进行测量，也可计算相关的温度(例如，开关结温和电阻器温度)。因此，将半导体开关驱动/装载到设计极限而无需安全裕度变得可能。实际上，在已经达到设计极限之前负载就会减少，这是因为可再生发电单元需要时间来进行减载发电。因此，通过实施本发明的智能栅极驱动单元7，与传统的基于热模型的控制相比，利开发功率模块1、14的更多容量变得可能。
[0134]例如，可以基于Vce相对于开关2或二极管22的电流特性，通过数据处理器8来计算功率模块1、14的结温。在高负载电流，由于键合线和互连线中的电压降，测量的Vce可能受到通过开关2或二极管22的负载电流的影响。智能栅极驱动单元7可以使用来自低电流注入器21的低电流通过对系统(即，Vce测量)进行校正而补偿这些额外电压降。在这种配置中，智能栅极驱动单元7包括将预定的电流注入到开关2或二极管22中的电路21。当开关2不导通任何负载电流时，可以进行该低电流注入。通过使用低电流，将可以减少键合线和互连的影响。低电流将低于负载电流的10%。图4示出的智能栅极驱动单元7便于该结温的计算。
[0135]图4示出的本发明的实施例正是由智能栅极驱动单元7推动的很多测量和计算的一个例子。实际上，可以在开关2上测量的任何参数均可以通过智能栅极驱动单元7来测量。
[0136]可以从直接在由如上文所述的智能栅极驱动单元7帮助的半导体开关2、功率模块1，14和/或印刷电路板18进行的测量获得该知识。
[0137]图5示出了由包括数据处理器8的智能栅极驱动单元7执行的对半导体开关2的控制的优点。在用于高功率半导体开关2的典型的栅极驱动器4(例如，ICBT)中，除了 IGBT2的基本驱动之外，还有数个功能。这种额外的功能是用于过电流保护的Vce饱和检测和在关闭期间保护IGBT 2免于过电压的有源钳位。典型的栅极驱动器4具有用于打开/关闭IGBT 2的固定的打开和关闭电阻器23(也称为栅极电阻器)。
[0138]通过将数据处理器8增加到智能栅极驱动单元7，可以基于系统的状况(通常为直流电压和负载电流(Icollector))来操纵上文描述的功能。
[0139]这种操纵动作可以例如包括:
[0140].当直流链路电压高于有源钳位触发电压时，可以通过有源钳位开关24断开有源钳位功能。基于直流链路电压和IGBT栅极状态(开/关)，数据处理器8可以确定何时通过有源钳位开关24再次连接有源钳位电路。
[0141].在某些负载情况下，可以无意地触发Vce饱和功能，即，触发饱和开关25。数据处理器8可以确定该状况并通过饱和开关25暂时断开Vce饱和功能。
[0142]-1GBT 2切换的行为至少取决于负载电流、直流电压和结温。通过了解这些情况和IGBT 2的切换之间的关系，数据处理器8可以通过利用一个或多个栅极电阻器开关26连接/断开一个或多个栅极电阻器23为IGBT改变栅极电阻器23。对栅极电阻器23的操纵可以与打开和关闭IGBT 2不同。也可以例如通过具有两个或更多个并行输出缓冲级，直接在栅极驱动器输出缓冲器执行该操纵。有时也将输出缓冲器称为晶体管(在栅极驱动器4) ο
[0143]应当指出的是，上述的数据处理器8可以由专用于这些操纵动作的数据处理单元或新的附加数据处理单元代替。该(附加的)数据处理单元优选地也位于智能栅极驱动单元7。另外，应当指出的是，数据处理器8可以是微控制器、数字信号处理器、FPGA或等价物。
[0144]图6示出了测量电路9a，9b，9c、数据处理器8、半导体开关2、二极管29和电子元件27a，27b，27c。图6示出了用于测量半导体开关2上电压的不同的测量电路9a，9b，9c的实现方式，所述测量电路(一个、两个或者所有的三个一起)可以是本发明的智能栅极驱动单元7的实现方式的一部分。因此，当在贯穿本申请中提到测量电路9时，该测量电路可以实现为图6所示的测量电路并执行上文描述的测量。或者作为示出的测量电路9a，9b，9c中的单个测量电路，或者作为这些测量电路9a，9b，9c中的两个或三个的组合。示出的实现方式仅是用于测量半导体开关2两端的电压的测量电路的多个不同的可能实现方式中的一种可能的方式。
[0145]另外，图6还示出了阻断电流、分压等所必需的电子元件27a，27b，27c。再一次，图6仅示出了实现测量电路9a，9b，9c的一种方式，并且可能需要其他或附加的电子部件，或者所述其他或附加的电子部件将优化对一个或多个测量电路的测量。
[0146]测量电路9a在半导体开关2正导通电流时便于测量Vce，即，便于在导通模式进行电压测量。测量电路9b在半导体开关不导通电流时便于测量Vce，即，便于在不导通模式进行电压测量。测量电路9c在半导体开关两端的电压的状态从导通模式改变为不导通模式或者从不导通模式改变为导通模式的时间便于测量Vce，即，便于在切换模式进行电压测量。如所提到的，电子元件27a，27b，27c便于或优化所描述的电压测量。
[0147]如所示出的，测量电路9a，9b，9c正与数据处理器8通信，如上文所提到的，所述数据处理器8用于启动测量、分析数据、与其他数据处理器通信等。
[0148]图7示出了当半导体开关从导通模式切换到不导通模式时的电压V和电流I的曲线图。根据示出的实施例，半导体开关2的导通电流Icin约为2100A，半导体开关2上的电压Vce约为25V (在时间-5)。当半导体开关2处于不导通模式时，通过半导体开关的电流Iciff约为100A，半导体开关上的电压Vot约为1100V(在时间25)。应当指出的是，理论上I。?和Vcin应当至少接近于O。
[0149]如上所述，来自以导通模式执行的测量电路9a的Vm的测量可例如用于在控制功率模块时减少不必要的安全裕度。可以通过至少包括阻断开关(例如，图6所示的MOSFET27a)来执行该测量。应当指出的是，该MOSFET 27a不是如半导体开关2那样的功率电子装置。
[0150]来自以不导通模式执行的测量电路9b的Vce的测量可例如用于指示半导体开关2中的高的漏电流。该测量可以包括能够进行如图6所示的例如1:1000的分压的电子部件。
[0151]在本文中将导通和不导通模式之间的模式称为切换模式，但有时也称为关闭切换(图7所示)或打开切换。在本领域通常将切换模式何时开始和结束定义为实际负载的10% /90%。这方面的非限制性的例子可以是，如果半导体开关传导2200A，则导通模式结束/切换模式开始低于2200A 10%时，S卩，当开关传导1980A时。切换模式结束/不导通模式开始低于2200A 90%，8卩，当开关传导22(^时。备选地，由启动开关的时间定义切换模式，启动开关的时间通常以微秒来测量。作为例子，将要把切换模式定义为从半导体开关启动测量的例如3-10us开始并且在从启动开始的例如15-20us结束。
[0152]从图7可以观察到，出现了瞬时关闭电压28 (在时间5)。测量电路9c进行的有关瞬时关闭电压28的测量(例如，随着时间的漂移、最大电压、峰值/瞬时时间等)可以是有利的，这是因为，通过该测量信息，尤其可以推导出二极管29的信息。该信息可以包括例如二极管29的健康状况。
[0153]通常，仅在半导体开关2的状态从导通模式变换到不导通模式时，才会出现瞬时关闭电压。因此，相对于打开切换模式，最感兴趣的是在关闭切换模式(图7所示)中进行测量。可以出现打开切换模式中的测量是相关的情况。对瞬时关闭电压的测量可以包括电子元件27c，例如，如图6所示的二极管。
[0154]除了由测量电路9执行的测量所推动的优化控制之外，测量相对于错误检测和根本原因分析来说是非常有利的。这在错误的根本原因不明显的情况下尤其正确。在这种情况下，来自智能栅极驱动单元的特定测量中的数据是有价值的，这是因为，这些测量数据是所谓的原始测量，即，直接在例如开关2执行的测量而没有作处理，即，在获得测量时没有丢失信息或时间。另外，可以调整测量的采样率以符合使用测量数据的目的，因此，可以在GHz范围(例如，利用测量之间的I纳秒)进行测量。
[0155]进行具体测量的电子元件27、测量电路9a，9b，9c、二极管19、数据处理器8等的详细实现方式对本领域