電子裝置、控制串聯連接的多個開關模塊的系統及方法制造方法及圖紙

本發明專利技術提供一種電子裝置，其包括串聯連接的多個開關模塊及控制器。該串聯連接的多個開關模塊中的每一者包括并聯連接的至少兩個電子開關。控制器用于響應一個或多個開關模塊中任何電子開關的故障，在其它多個非故障開關模塊中的電子開關被控制為開通狀態時控制一個或多個故障開關模塊中的任何非故障電子開關成開通狀態。本發明專利技術還提供一種用于控制串聯連接的多個開關模塊的系統及方法。

【技術實現步驟摘要】
電子裝置、控制串聯連接的多個開關模塊的系統及方法
本專利技術涉及控制串聯連接的多個開關模塊的系統及方法，特別涉及電子裝置、電能變換裝置中控制串聯連接的多個開關模塊的系統及方法。
技術介紹
變換器，例如直流到直流變換器、直流到交流逆變器或者交流到直流變換器，通常采用絕緣柵雙極型晶體管(insulatedgatebipolartransistor，IGBT)作為基本的電子開關。針對高電流應用，一個典型的IGBT模塊通常包括兩個或多個IGBT，該兩個或多個IGBT并聯連接以提供較大的電流輸出。針對高電壓應用，多個上述IGBT模塊串聯連接以提供較大的電壓輸出。由于將多個IGBT模塊串聯連接在一起，導致IGBT的總數量增加，從而可能降低了變換器的可靠性。例如，如果將三個IGBT模塊串聯連接在一起，那么當三個IGBT模塊中的一者出現故障時，整個三個IGBT模塊可能無法正常運轉或者串聯連接的另外兩個IGBT模塊可能隨后出現故障。IGBT可能由于過電壓等原因而出現故障。因此，為了確保變換器的可靠性，在串聯連接的多個IGBT模塊中實現冗余設計是業界期望解決的問題。
技術實現思路
根據本專利技術所公開的一個或多個具體實施方式，本專利技術的一個方面在于提供一種電子裝置，其包括：串聯連接的多個開關模塊，該串聯連接的多個開關模塊中的每一者包括并聯連接的至少兩個電子開關；及控制器用于，響應一個或多個開關模塊中任何電子開關的故障，在其它多個非故障開關模塊中的電子開關被控制為開通狀態時控制一個或多個故障開關模塊中的任何非故障電子開關成開通狀態。較佳地，在上述電子裝置中，該串聯連接的多個開關模塊中的每一者包括并聯連接的三個扁平封裝IGBTs。較佳地，在上述電子裝置中，該控制器還用于，響應一個或多個開關模塊中任何電子開關的故障，持續開通一個或多個故障開關模塊中的任何非故障電子開關。較佳地，該電子裝置還包括：多個偵測模塊，用于偵測該串聯連接的多個開關模塊中的任何電子開關是否出現故障，并在一個或多個開關模塊中的任何電子開關出現故障時產生一個或多個故障信號，以識別該一個或多個故障開關模塊。較佳地，在上述電子裝置中，該控制器還用于，在來自多個偵測模塊的故障信號的總數小于或等于該串聯連接的多個開關模塊中的冗余開關模塊的總數時，持續開通一個或多個故障開關模塊中的任何非故障電子開關以及開通或關斷其它多個非故障開關模塊中的電子開關。較佳地，在上述電子裝置中，該控制器還用于，在來自多個偵測模塊的故障信號的總數大于該串聯連接的多個開關模塊中的冗余開關模塊的總數時，關斷該多個非故障開關模塊中的電子開關。較佳地，在上述電子裝置中，該控制器還用于響應該一個或多個故障信號產生一個或多個替代控制信號以用于持續開通一個或多個故障開關模塊中的任何非故障電子開關；該電子裝置還包括耦合于控制器和串聯連接的多個開關模塊之間的多個保護模塊，每個保護模塊與對應開關模塊的多個電子開關耦合；多個保護模塊用于將各自替代控制信號的電壓幅值維持在期望電壓幅值，使得該一個或多個替代控制信號足夠持續開通該一個或多個故障開關模塊中的任何非故障電子開關。較佳地，在上述電子裝置中，每個開關模塊的多個電子開關的控制端共同耦合至公共節點，該公共節點通過對應保護模塊耦合至控制器。較佳地，在上述電子裝置中，每個保護模塊包括耦合于控制器與對應開關模塊的多個電子開關之間的多個保護元件；每個保護模塊中的一個或多個保護元件用于對從控制器流至對應開關模塊中的一個或多個故障電子開關的電流進行限制。較佳地，在上述電子裝置中，該多個保護元件中的每一者包括保險絲元件或者正溫度系數電阻。較佳地，在上述電子裝置中，該每個保護模塊的多個保護元件均具有足夠高的阻抗值，使得對應開關模塊所包括的多個電子開關中的任一者的控制端上發生的短路不會將對應開關模塊中的其它電子開關的控制端上的控制信號幅值降低至足夠開通該電子開關的最小值。較佳地，在上述電子裝置中，該每個保護模塊的多個保護元件分別為多個獨立驅動級，該多個獨立驅動級產生多個獨立控制信號以分別用于持續導通對應開關模塊中的多個電子開關，該多個獨立驅動級被設計成使得對應開關模塊所包括的多個電子開關中的任一者的控制端上發生的短路不會將對應開關模塊中的其它電子開關的控制端上的控制信號幅值降低至足夠開通該電子開關的最小值。本專利技術的另一個方面在于提供一種用于控制串聯連接的多個開關模塊的方法，該串聯連接的多個開關模塊中的每一者包括并聯連接的至少兩個電子開關；該方法包括：響應一個或多個開關模塊中任何電子開關的故障，在其它多個非故障開關模塊中的電子開關被控制為開通狀態時控制一個或多個故障開關模塊中的任何非故障電子開關成開通狀態。較佳地，上述方法還包括：響應一個或多個開關模塊中任何電子開關的故障，持續開通一個或多個故障開關模塊中的任何非故障電子開關。較佳地，上述方法還包括：通過多個偵測模塊分別偵測該串聯連接的多個開關模塊中的任何電子開關是否出現故障，并在一個或多個開關模塊中的任何電子開關出現故障時產生一個或多個故障信號，以識別該一個或多個故障開關模塊。較佳地，上述方法還包括：在來自多個偵測模塊的故障信號的總數小于或等于該串聯連接的多個開關模塊中的冗余開關模塊的總數時，持續開通一個或多個故障開關模塊中的任何非故障電子開關以及開通或關斷其它多個非故障開關模塊中的電子開關。較佳地，上述方法還包括：在來自多個偵測模塊的故障信號的總數大于該串聯連接的多個開關模塊中的冗余開關模塊的總數時，關斷該多個非故障開關模塊中的電子開關。較佳地，上述方法還包括：使用控制器響應該一個或多個故障信號產生一個或多個替代控制信號以用于持續開通一個或多個故障開關模塊中的任何非故障電子開關，其中控制器和串聯連接的多個開關模塊之間連接有多個保護模塊，每個保護模塊與對應開關模塊的多個電子開關耦合；以及使用多個保護模塊將各自替代控制信號的電壓幅值維持在期望電壓幅值，使得該一個或多個替代控制信號足夠持續開通該一個或多個故障開關模塊中的任何非故障電子開關。本專利技術的另一個方面在于提供一種用于控制串聯連接的多個開關模塊的系統，該串聯連接的多個開關模塊中的每一者包括并聯連接的至少兩個電子開關；該系統包括：控制器用于，響應一個或多個開關模塊中任何電子開關的故障，在其它多個非故障開關模塊中的電子開關被控制為開通狀態時控制一個或多個故障開關模塊中的任何非故障電子開關成開通狀態。較佳地，上述系統還包括：多個偵測模塊，用于偵測該串聯連接的多個開關模塊中的任何電子開關是否出現故障，并在一個或多個開關模塊中的任何電子開關出現故障時產生一個或多個故障信號，以識別該一個或多個故障開關模塊。較佳地，在上述系統中，該控制器還用于，在來自多個偵測模塊的故障信號的總數小于或等于該串聯連接的多個開關模塊中的冗余開關模塊的總數時，持續開通一個或多個故障開關模塊中的任何非故障電子開關以及開通或關斷其它多個非故障開關模塊中的電子開關。較佳地，在上述系統中，該控制器還用于，在來自多個偵測模塊的故障信號的總數大于該串聯連接的多個開關模塊中的冗余開關模塊的總數時，關斷該多個非故障開關模塊中的電子開關。本專利技術提供的上述電子裝置、用于控制串聯連接的多個開關模塊的系統及方法本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種電子裝置，其包括：串聯連接的多個開關模塊，該串聯連接的多個開關模塊中的每一者包括并聯連接的至少兩個電子開關；及控制器用于，響應一個或多個開關模塊中任何電子開關的故障，在其它多個非故障開關模塊中的電子開關被控制為開通狀態時控制一個或多個故障開關模塊中的任何非故障電子開關成開通狀態。

【技術特征摘要】
1.一種電子裝置，其包括：串聯連接的多個開關模塊，該串聯連接的多個開關模塊中的每一者包括并聯連接的至少兩個電子開關；及控制器用于，響應一個或多個開關模塊中任何電子開關的故障，在其它多個非故障開關模塊中的電子開關被控制為開通狀態時控制一個或多個故障開關模塊中的任何非故障電子開關成開通狀態。2.如權利要求1所述的電子裝置，其特征在于：該控制器還用于，響應一個或多個開關模塊中任何電子開關的故障，持續開通一個或多個故障開關模塊中的任何非故障電子開關。3.如權利要求1所述的電子裝置，其特征在于，該電子裝置還包括：多個偵測模塊，用于偵測該串聯連接的多個開關模塊中的任何電子開關是否出現故障，并在一個或多個開關模塊中的任何電子開關出現故障時產生一個或多個故障信號，以識別該一個或多個故障開關模塊。4.如權利要求3所述的電子裝置，其特征在于：該控制器還用于，在來自多個偵測模塊的故障信號的總數小于或等于該串聯連接的多個開關模塊中的冗余開關模塊的總數時，持續開通一個或多個故障開關模塊中的任何非故障電子開關以及開通或關斷其它多個非故障開關模塊中的電子開關。5.如權利要求4所述的電子裝置，其特征在于：該控制器還用于，在來自多個偵測模塊的故障信號的總數大于該串聯連接的多個開關模塊中的冗余開關模塊的總數時，關斷該多個非故障開關模塊中的電子開關。6.如權利要求3所述的電子裝置，其特征在于：該控制器還用于響應該一個或多個故障信號產生一個或多個替代控制信號以用于持續開通一個或多個故障開關模塊中的任何非故障電子開關；該電子裝置還包括耦合于控制器和串聯連接的多個開關模塊之間的多個保護模塊，每個保護模塊與對應開關模塊的多個電子開關耦合；多個保護模塊用于將各自替代控制信號的電壓幅值維持在期望電壓幅值，使得該一個或多個替代控制信號足夠持續開通該一個或多個故障開關模塊中的任何非故障電子開關。7.如權利要求6所述的電子裝置，其特征在于：每個開關模塊的多個電子開關的控制端共同耦合至公共節點，該公共節點通過對應保護模塊耦合至控制器。8.如權利要求6所述的電子裝置，其特征在于：每個保護模塊包括耦合于控制器與對應開關模塊的多個電子開關之間的多個保護元件；每個保護模塊中的一個或多個保護元件用于對從控制器流至對應開關模塊中的一個或多個故障電子開關的電流進行限制。9.如權利要求8所述的電子裝置，其特征在于：該多個保護元件中的每一者包括保險絲元件或者正溫度系數電阻。10.如權利要求6所述的電子裝置，其特征在于：該每個保護模塊的多個保護元件均具有足夠高的阻抗值，使得對應開關模塊所包括的多個電子開關中的任一者的控制端上發生的短路不會將對應開關模塊中的其它電子開關的控制端上的控制信號幅值降低至足夠開通該電子開關的最小值。11.如權利要求6所述的電子裝置，其...

【專利技術屬性】
技術研發人員：苑志輝，理查德·S·張，斯蒂芬·施勒德，張穎奇，沈捷，張帆，
申請(專利權)人：通用電氣公司，
類型：發明
國別省市：美國,US