变器500或功率转换器500包括电桥电路510和栅极驱动电路530。
[0086]电桥电路510包括第一半桥512，其具有被连接在第一节点nl与中间电路存储器C的高侧节点ncl之间的高侧功率器件514以及被连接在第一节点nl与中间电路存储器C的低侧节点nc2之间的低侧功率器件516。电桥电路510还包括至少第二半桥513，其具有被连接在第二节点n2与中间电路存储器C的高侧节点nc I之间的高侧功率器件515以及被连接在第二节点n2与中间电路存储器C的低侧节点nc2之间的低侧功率器件517。电桥电路510还可包括至少第三半桥，其包括被连接在第三节点与中间电路存储器C的高侧节点ncl之间的高侧功率器件以及被连接在第三节点与中间电路存储器C的低侧节点nc2之间的低侧功率器件。可将第一、第二和第三半桥连接到电气设备M、诸如马达或发动机的各相。优选地，半桥的数目对应于电气设备M的相的数目。电气设备M的相数和半桥的数目可以是三个。
[0087]栅极驱动电路530与第一和第二半桥512、513的高侧和低侧功率器件514、515、516、517的每个栅极或栅极电极结构315相连并可操作用于为每个栅极提供各电压以控制各功率器件514、515、516、517的操作(在图8A至8C中将高侧和低侧功率器件514、515、516、517的栅极驱动电路530与栅极或栅极电极结构315的连接示意性地示为连接“G”)。具体地，可将栅极驱动电路530连接到电桥电路510的所有功率器件的栅极电极结构。栅极驱动电路530可操作用于提供第一电压，其高于各功率器件514、515、516、517的第一阈值电压Vth，l以及高于各功率器件514、515、516、517的浪涌阈值Vth，2的第二电压，在所述第一阈值电压￥让，1下各功率器件514、515、516、517变得导电以用于连续地传导各功率器件514、515、516、517的额定电流，其中，浪涌阈值Vth，2高达第一阈值Vth，I的至少两倍，并定义各功率器件514、515、516、517的浪涌电流操作面积的开始，在其处各功率器件514、515、516、517变得可操作用于传导浪涌电流，该浪涌电流是各功率器件514、515、516、517的额定电流的至少五倍、具体地十倍、优选地10至20倍、更优选地25倍或者甚至更高。
[0088]此外，功率逆变器500可包括更多半桥，其每个包括高侧和低侧功率器件。图8A至8C中所示的功率逆变器500包括三个半桥，即上述第一和第二半桥512、514和第三半桥522。如上所述，第三半桥522包括连接在第三节点n3与中间电路储存器C的高侧节点ncl之间的高侧功率器件521以及连接在第三节点n2与中间电路储存器C的低侧节点nc2之间的低侧功率器件523。具体地，半桥的数目可对应于耦合的电气设备M的相的数目。
[0089]例如，自发半导体故障(宇宙线故障、反向恢复时段期间的二极管故障，参见图8A;功率器件514被短路)可以在转换器中引起DC链路短路。由于非常高的短路电流和用于转换器部件(汇流排、半导体等)的后续应力，优选地防止此类短路。因此，利用功率器件(图8A中的516)的短路容量来限制发生电流并在几微秒内关断DC链路短路。在此类事件之后，所有其余功率器件被关断并保持在脉冲阻断模式。因此，可以发生具有和没有DC链路电容器的电流路径，参见图8A中的箭头。然而，这导致马达/发电机负载的不对称短路，并且可引起交流扭矩(这对于可能的应用、诸如风力涡轮机中的发电机而言可能变得关键)，并且因此应避免。
[0090]如图8B和8C中所示，使负载的短路对称的一个方式是向第一和第二半桥512、513的高侧功率器件514、515施加高于第二阈值Vth，2的栅极电压Vg。在位置Tl处的已毁坏半导体的情况下(514)，高侧功率器件514、515被接通(参见图8C中的箭头)。另一方面，低侧功率器件516、517在位置T4处的已毁坏半导体的情况下(516)被接通。因此，负载的所有相针对所有电流方向被短路，仅发生一次制动扭矩。
[0091]根据可以与其它实施例组合的实施例，功率逆变器还包括检测电路，其可操作用于在电桥电路中的短路与浪涌电流事件之间进行区别，其中，检测电路可操作用于在检测电路检测到浪涌电流事件的情况下控制栅极驱动电路提供第二电压。具体地，短路是相对短的事件，例如持续几至几微秒(例如1ys)的事件，而浪涌电流事件是相对持久的事件，例如持续几至几百毫秒或更多的事件。因此，短路具有明显小于浪涌电流事件持续时间的持续时间。
[0092]为了检测浪涌电流事件，可以使用集电极电流斜率的测量。对于DC链路短路情况而言，斜率通常比针对浪涌电流情况高几倍。在短路情况下，集电极电流斜率(dlc/dt)可高于临界值，并且保护电路可将栅极电压Vg保持在第二阈值Vth，2以下，并可在几微秒之后关断功率器件。对于浪涌电流情况而言，集电极电流斜率通常小于临界值。保护电路可将栅极电压Vg增加至第二阈值Vth2以上的值。因此，第一可开关区的可开关晶胞1la和第二可开关区的可开关晶胞1lb变成活动的，并且可以以低损耗来传导浪涌电流。
[0093]根据实施例，提供了一种用于操作功率逆变器500的方法。功率逆变器500包括电桥电路510，其具有:第一半桥512，该第一半桥512具有连接在第一节点n2与中间电路储存器C的高侧节点ncl之间的高侧功率器件512以及连接在第一节点nl与中间电路储存器C的低侧节点nc2之间的低侧功率器件516;以及至少第二半桥513，该第二半桥513包括连接在第二节点n2与中间电路储存器C的高侧节点ncl之间的高侧功率器件515以及连接在第二节点n2与中间电路储存器C的低侧节点nc2之间的低侧功率器件517。可检测集电极发射极电压Vce和/或集电极电流Ic。此外，确定是否已满足过电流或过电压条件。具体地，可以确定集电极发射极电压dVce/dt的时间变化是否在预定阈值(dVce/dt)_crit以下和/或集电极电流dlc/dt的时间变化是否在预定阈值(dlc/dt)_crit以下和/或受影响功率器件的去饱和作用开始时的集电极电流加预定时间延迟1(3(1:_61^+(161〖3_1:)是否在预定阈值10_01.；^以下，即Vce dVce(t)/dt<(dVce/dt) crit和/或dlc(t)/dt<(dlc/dt) crit和/或Ic(t_ent+delta_t) <Ic_crit 是否适用。
[0094]考虑第一条件，检查短路电流流过的各半桥的受影响功率器件的集电极发射极电压Vce的增加速度在此功率器件的去饱和作用时间〖_6的是否潜在地低于可预先指定临界值。考虑第二条件，检查短路电流流过的各半桥的受影响功率器件的集电极电流Ic的增加速度是否潜在地低于可预先指定临界值。并且，考虑第三条件，检查短路电流流过的各半桥的受影响功率器件的去饱和作用开始时的时间延迟A t到期之后的时间处的集电极电流Ic是否小于可预先指定临界值。这些条件可以例如被检测电路检测。
[0095]如果已满足上述条件中的至少一个，则功率器件512、514、513、517中的一个的栅极电压Vg增加至浪涌预置Vth，2以上，其定义各功率器件512、514、513、517的浪涌电流操作面积的开始。
[0096]通过将栅极电压Vg增加至浪涌阈值￥访，2以上，受影响功率器件512、514、513、517变得可操作用于传导浪涌电流，该浪涌电流为在正常操作期间(即，针对在第一阈值Vth，I以上但在浪涌阈值Vth，2以下的施加栅极电压Vg)由各功率器件512、514、513、517传导的各功率器件的额定电流的至少五倍大。从而，可以避免所述元件的去饱和作用和后续毁坏。随后，可以在其中负载已被连接到的功率逆变器500的那些连接被短路的状态下控制功率逆变器。结果得到的流经负载的短路电流因此可以对称地发展。如果负载是电马达或发电机，则功率整流器的对称性的状态具有在负载上发生较小扭矩变化的效果。
[0097]因此，可以将功率逆变器500移动到在一方面检测分支短路和将(一个或多个)适当功率器件关断以及在另一方面在负载短路的情况下增加功率器件中的一个的栅极发射极电压并因此能够实现马达或发电机、即负载的短路电流的对称化的位置。
[0098]因此，通过将栅极电压Vg增加到浪涌阈值Vth，2以上，可以防止由于高负载驱动电流而引起的功率器件的去饱和作用和后续毁坏。
[0099]图9图示出斩波电路。根据可以与其它实施例组合的实施例，斩波电路900包括用于与电源相连的第一输入端子902、用于与负载相连的第一输出端子904以及功率器件100。可将功率器件100与第一输入端子和第一输出端子并联地电连接。
[0100]斩波电路900还可包括与功率器件100串联连接的制动电阻器906。根据可以与其它实施例组合的实施例，可以将斩波电路并联连接到电容C。具体地，电容C可以是图8A至8C中所示的实施例的电容。因此，可以将斩波电路900、具体地功率器件100和电阻器906并联地连接到图8A至8C中所示的实施例的电容C。
[0101]根据可以与其它实施例组合的实施例，如果检测到过电压或过电流，则向功率器件100施加等于或高于第二阈值Vth，2的电压。在这种情况下，可将在斩波电路中或被连接到斩波电路的电路中发生的过电压或过电流传导至制动电阻器906，由此可以将对应于过电流或过电压条件的能量转换成热能。因此，可保护被连接到斩波电路900的电路。
[0102]当具体地考虑到诸如风力涡轮机之类的驱动系统时，其从速度V’开始，因此其具有动能。如果系统被减速，则多余能量以再生功率的形式从放大器流回到DC链路。如果此电压超过阈值电压，则可通过施加等于或高于第二阈值Vth，2的电压以电子方式对斩波电路900进行开关。多余能量然后被连接的制动电阻器906几乎完全转换成热能。按照惯例，可使用闸流晶体管作为可开关元件。然而，闸流晶体管提供不易于控制的缺点。具体地，闸流晶体管可能不会被立刻接通和关断。因此，本申请提供了可替换公共保护电路中的闸流晶体管的新可开关功率器件100。
[0103]图10图示出断续器。根据可以与其它实施例组合的实施例，断续器1000包括第一二极管电桥1010、第一节点1012以及功率器件100。第一二极管电桥1010可包括被连接在第一节点1012与功率器件100的集电极端子之间的第一断续器二极管1014和被连接在第一节点1012与功率器件100的发射极端子之间的第二断续器二极管1016。第一节点1012可被连接到交流(AC)电路的第一相。集电极端子可与功率器件100的集电极区进行欧姆接触。发射极端子可与功率器件100的发射极区进行欧姆接触。此外，可将断续器电阻器1040与功率器件100串联地连接。具体地，可将断续器电阻器1040连接在功率器件100的集电极端子与第一断续器二极管1014之间。
[0104]断续器1000还可包括第一二极管电桥1020和第二节点1022。第二二极管电桥1020可包括被连接在第二节点1022与功率器件100的集电极端子之间的第三断续器二极管1024和被连接在第二节点1022与功率器件100的发射极端子之间的第四断续器二极管1026。可将第二节点1022连接到AC电路的第