技术人员来说是不重要的，因此，本文没有对其作详细描述。因此，所描述的测量电路9的不同方面可以实现为单个测量电路或者两个或更多个独立的测量电路。实现方式的选择可以基于最相关的测量、硬件等而变化。
[0156]应当指出的是，所述要测量的值可以根据测量它们的模式而具有不同的值。因此，测量电路9或测量电路9的一部分可以在一种模式中给出期望的测量，而测量电路9或测量电路9的一部分可以例如在另一种模式中饱和。后面的情形的例子可以是测量处于不导通状态和导通状态的二极管电压。这种在不导通模式测量的结果将会是期望的值，而在导通模式测量的结果将是无用的，这是因为进行该测量的测量电路9 (基于实现方式，或者是测量电路的一部分，或者是独立的测量电路)将处于饱和。应当指出的是，这种无用的测量例如由于部件或电路的饱和而被解释为测量结果。
[0157]如上文所提到的，半导体开关2还可以包括二极管，例如，图6所示的二极管29，在这种情况下，可以将开关电压称为Vd(VdlC]dJ。通常，半导体开关2是IGBT(电压称为VJ、MOSFET/碳化硅MOSFET (电压称为Vds)开关。
[0158]当附图的部件相同时，附图的参考标号相同，这说明示出的实施例是相同的发明并且可以在不受限制的情况下合并。另外，本发明的智能栅极驱动器不限于附图中示出的使用，而是可以用于在任何合适的应用中控制任何类型的半导体开关。
[0159]因为使用了所需的通信链路19 (以及未编号的)，所以在实现本发明时，示出通信链路19(以及未编号的)的附图上的线不是限制性的。这也适用于通信接口 10，其可以是实现本发明所需的任何硬件插座、软件协议映射数据等。
[0160]应当指出的是，即使在整个说明书中发明被针对可再生发电单元描述，但是，智能栅极驱动器7也可以用在其他应用的开关控制中。
[0161]另外，应当指出的是，例如，功率转换器可以包括图1示出的实施例和图2示出的实施例。实际上，可以在同一个实施例中实现在贯穿本专利申请中描述的所有的实施例，即，所有的实施例可以包括在相同的智能栅极驱动单元7中。
[0162]应当指出的是，尽管在任何图中(除了图4)均未示出，但是开关2通常用在具有反并联二极管22的配置中。二极管也可以是和开关2 —样的半导体装置，并且智能栅极驱动单元也便于在该二极管22上的测量。
[0163]列表
[0164]1.功率模块(逆变器应用)
[0165]2.半导体开关
[0166]3.直流链路
[0167]4.栅极驱动器
[0168]5.上级控制系统
[0169]6.公用电网
[0170]7.智能栅极驱动单元
[0171]8.数据处理器
[0172]9.模拟测量电路
[0173]10.接口
[0174]11.功率模块输出(逆变器应用)
[0175]12.数据处理电路
[0176]13.电流传感器(逆变器应用)
[0177]14.功率模块(制动斩波器应用)
[0178]15.功率模块输出(制动斩波器应用)
[0179]16.制动斩波器电阻器
[0180]17.电流传感器(制动斩波器应用)
[0181]18.印刷电路板
[0182]19.通信链路
[0183]20.发电机
[0184]21.电流注入器
[0185]22.二极管
[0186]23.栅极电阻器
[0187]24.有源钳位开关
[0188]25.饱和开关
[0189]26.栅极电阻器开关
[0190]27.电子元件
[0191]28.瞬时关闭电压
[0192]29.二极管
【主权项】
1.一种智能栅极驱动单元(7)，其用于控制一个或多个功率模块(1，14)的一个或多个半导体开关(2)，所述智能栅极驱动单元(7)至少包括栅极驱动器(4)和模拟测量电路(9)， 其中，所述栅极驱动器(4)被配置为控制所述一个或多个半导体开关(2)，并且 其中，所述模拟测量电路(9)被配置为当所述一个或多个半导体开关(2)处于导通模式时，测量开关电压。2.根据权利要求1所述的智能栅极驱动单元(7)，其中，所述模拟测量电路(9)还便于在切换模式测量所述开关电压。3.根据权利要求1或2所述的智能栅极驱动单元(7)，其中，所述模拟测量电路(9)还便于在不导通模式测量所述开关电压。4.根据权利要求3所述的智能栅极驱动单元(7)，其中，所述模拟测量电路(9)包括用于在不导通模式期间阻断通过所述半导体开关的高电压的装置，例如，半导体设备，所述半导体开关优选地为IGBT。5.根据前述任意一项权利要求所述的智能栅极驱动单元(7)，其中，来自所述模拟测量电路(9)的测量包括测量功率模块的输出电流(11，15)和/或直流链路(3)的电压。6.根据前述任意一项权利要求所述的智能栅极驱动单元(7)，其中，所述智能栅极驱动单元(7)还包括数据处理器(8)，其便于在智能栅极驱动单元(7)计算半导体开关结温。7.根据前述任意一项权利要求所述的智能栅极驱动单元(7)，其中，所述一个或多个功率模块(1，14)是逆变器的一部分或者是制动斩波器的一部分。8.根据前述任意一项权利要求所述的智能栅极驱动单元(7)，其中，所述智能栅极驱动单元被配置为控制由各个半导体开关(2)导通的负载。9.根据前述任意一项权利要求所述的智能栅极驱动单元(7)，其中，所述数据处理器(8)便于所述开关电压和所述功率模块(11，15)的输出电流的测量之间的时间同步，和/或所述直流链路电压和所述功率模块(11，15)的输出电流的测量之间的时间同步。10.根据前述任意一项权利要求所述的智能栅极驱动单元(7)，其中，所述模拟测量电路(9)被进一步配置为测量包括以下参数的列表中的一个或多个:Vdc、所述半导体开关的输出电流、栅极电流、栅极电荷和/或栅极电压。11.根据前述任意一项权利要求所述的智能栅极驱动单元(7)，其中，来自所述模拟测量电路(9)的测量便于估计包括以下参数的列表中的至少一个或多个:半导体开关结温、半导体开关基板温度、制动斩波器电阻器温度、半导体开关的疲劳程度、制动斩波器电阻器的疲劳程度、半导体开关的寿命终止和/或制动斩波器电阻器的寿命终止。12.根据前述任意一项权利要求所述的智能栅极驱动单元(7)，其中，所述数据处理器(8)便于产生用于控制所述一个或多个功率模块(1，14)的一个或多个半导体开关(2)的脉冲宽度调制信号，和/或便于控制通过所述功率模块(1，14)的一个或多个半导体开关(2)的电流。13.根据前述任意一项权利要求所述的智能栅极驱动单元(7)，其中，所述智能栅极驱动单元(7)便于所述一个或多个半导体开关(2)的过电流保护和/或过温保护。14.根据前述任意一项权利要求所述的智能栅极驱动单元(7)，其中，所述半导体开关(2)的切换行为被配置为借助于一个或多个栅极电阻器控制，其中，所述一个或多个栅极电阻器的值基于测量的、用于控制一个或多个栅极电阻器开关(26)的操作参数而变化。15.根据前述任意一项权利要求所述的智能栅极驱动单元(7)，其中，所述半导体开关(2)的过电压保护被配置为借助于有源钳位开关(24)基于操作参数的测量而禁用。16.根据前述任意一项权利要求所述的智能栅极驱动单元(7)，其中，所述半导体开关(2)的过电流保护被配置为借助于饱和开关(25)基于操作参数的测量而禁用。17.根据前述任意一项权利要求所述的智能栅极驱动单元(7)，其中，所述智能栅极驱动单元被配置为与上级控制系统(5)通信以获得期望的切换模式，并从而从所述功率模块(I, 14)获得期望的输出。18.根据前述任意一项权利要求所述的智能栅极驱动单元(7)，其中，所述智能栅极驱动单元(7)执行的控制基于从所述模拟测量电路获得的测量和/或根据从所述上级控制系统(5)接收的数据而进行。19.根据权利要求17所述的智能栅极驱动单元(7)，其中，所述智能栅极驱动器执行的控制至少包括具有以下控制的列表中的一个或多个:使能有源钳位功能、禁用有源钳位功能、改变栅极电阻器的值、在功率模块(1，14)中负载共享、打开半导体开关(2)、关闭半导体开关⑵。20.一种印刷电路板(18)，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(1，14)的一个或多个半导体开关(2)的智能栅极驱动单元(7)。21.根据权利要求19所述的印刷电路板(18)，其中，所述智能栅极驱动单元(7)包括一个模拟测量电路(9)和用于控制一个或多个功率模块(1，14)的一个或多个开关(2)的至少一个栅极驱动器(4)。22.—种风力祸轮机，其包括一个或多个功率模块(1，14)，所述一个或多个功率模块(I, 14)的半导体开关(2)由如权利要求1-19所述的智能栅极驱动单元(7)控制。23.—种风力祸轮机，其包括一个或多个功率模块(1，14)，所述一个或多个功率模块(I, 14)的半导体开关⑵由如权利要求20-21所述的印刷电路板(18)所包括的智能栅极驱动单元(7)控制。24.一种借助于智能栅极驱动单元(7)控制一个或多个功率模块(1，14)的一个或多个半导体开关(2)的方法，所述智能栅极驱动单元(7)至少包括栅极驱动器(4)和模拟测量电路(9)， 其中，所述栅极驱动器(4)控制所述一个或多个半导体开关(2)，并且 其中，在所述一个或多个半导体开关(2)处于导通模式时，所述模拟测量电路(9)测量开关电压。25.根据权利要求24所述的控制一个或多个半导体开关(2)的方法，由根据权利要求1-23中任意一项所述的智能栅极驱动单元(7)控制所述一个或多个半导体开关(2)。
【专利摘要】一种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，所述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，所述栅极驱动器便于控制一个或多个半导体开关，并且其中，所述模拟测量电路便于在一个或多个半导体开关处于导通模式时测量开关电压。另外，还公开了一种用于控制一个或多个半导体开关的方法。
【IPC分类】H03K17/082, H03K17/687
【公开号】CN105191130
【申请号】CN201480018005
【发明人】B·兰涅斯泰德
【申请人】Kk风能解决方案公司
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2014年3月26日
【公告号】EP2979361A2, US20160036430, WO2014154221A2, WO2014154221A3