專利名稱：：平衡晶閘管的電流所采用的系統和方法
技術領域：
：本發明的實施例一般涉及功率半導體變換器(converter),且更具體地涉及測量晶閘管(thyristor)中的電流以及平衡晶閘管橋電路(thyristorbridgecircuit)上的電流負栽。
背景技術：
：在這方面，并聯連接的晶閘管橋電路包括多個橋臂(leg)。橋臂是一組晶閘管，其中該橋臂的每個晶閘管在晶閘管橋電路中占據相似的位置。在工作中，橋臂中的每個晶閘管通常在同一時間被選通。當橋臂中的晶間管在同一時間被選通時，在該橋臂的晶閘管之間可能出現電流負載不平衡。造成電流不平衡的一個原因可能是例如由該橋臂中每個晶閘管之間的幾何差異引起的。例如，橋臂的一個晶閘管的接觸點可能比該橋臂的另一個晶閘管的接觸點更靠近電源母線，導致一旦該橋臂被選通，就會出現電流不平衡。電流不平衡可能會增加各個晶閘管的受熱，這可能引起晶閘管永久失效。因此希望使用一種用來控制晶閘管橋電路的裝置和方法，在橋臂中的各晶閘管被選通時，其允許該橋臂中的每個晶閘管共享基本相等的電流負栽分配。
發明內容本發明的示例性實施例包括一種用來平衡晶閘管橋電路的方法，該方法包括確定晶閘管橋電路的第一晶閘管橋臂(firstlegofthyristors)中的晶閘管的電流；響應于確定該晶閘管的第一門極中的該晶閘管的電流，確定第一晶閘管橋臂中的晶閘管的第一組門極開通(gatefiring)時間，其中第一組門極開通時間可操作以平衡第一晶閘管橋臂中的晶閘管之間的電流負栽；以及根據第一組門極開通時間，選通第一晶閘管橋臂中的晶閘管。本發明的示例性實施例包括一種用來平衡晶閘管橋電路的示例性系統，該系統包括第一晶閘管橋電路，其中該第一晶閘管橋電路包括第一多個晶閘管；第二晶閘管橋電路，其中該第二晶閘管橋電路包括第二多個晶閘管；第一橋臂，其包括該第一多個晶閘管的第一晶閘管和該第二多個晶閘管的第二晶閘管；處理器，其響應于確定第一門極中晶閘管的電流，確定第一橋臂的晶閘管的電流值，并確定第一橋臂中晶閘管的門極開通時間，其中門極開通時間可操作以平衡第一橋臂中的晶閘管之間的電流負栽，并根椐門極開通時間將選通信號發送到第一橋臂中的晶閘管。本發明的可替代示例性實施例包括一種用來確定晶閘管橋電路的一組門極開通時間的示例性方法，包括接收來自第一晶閘管橋臂的第一晶閘管的電流值和第二晶閘管的電流值；確定最低晶閘管電流值；從第一晶閘管的電流值和第二晶閘管的電流值中減去該最低晶閘管電流值，以得到第一誤差信號和第二誤差信號；用增益乘子乘以第一誤差信號和第二誤差信號，以得到第一時間延遲信號和第二時間延遲信號；對第一時間延遲信號和第二時間延遲信號進行積分，以得到第一新的時間延遲信號和第二新的時間延遲信號；確定最低的新的時間延遲信號；從第一新的時間延遲信號和第二新的時間延遲信號中減去該最低的新的時間延遲信號；和將標稱開通時間值加到第一新的時間延遲信號和第二新的時間延遲信號，以得到第一晶閘管門極開通時間和第二晶閘管門極開通時間。在參考附圖閱讀下面的詳細描述后，會更好地理解本發明的這些以及其它特征、方面和優點，在所有圖中相同的符號指代相同的部件，圖中圖1是用來確定并控制橋電路中的多個晶閘管的電流的示例性系統的框圖2是用來平衡一個晶閘管橋臂的電流的示例性方法的流程圖；圖3是圖解說明示例性不平衡晶閘管橋臂的電流值示例的曲線圖；圖4是圖解說明示例性平衡晶閘管橋臂的電流值示例的曲線圖。具體實施例方式在下文的詳細描述中，列出了許多具體細節，以便徹底理解本發明的各個實施例。然而，本領域技術人員將理解沒有這些具體細節也可以實踐本發明的各實施例，本發明不局限于所描述的實施例，并且可以各種可選實施例實踐本發明。在其它實例中，沒有詳細描述已知的方法，過程和部件。而且，可以將各種操作描述為以有助于理解本發明的實施例的方式執行的多個分離步驟。不過，描述的順序不應該被解讀為暗示這些操作必需以所給出的順序執行，或者這些操作甚至是與順序有關的。而且，詞組"在實施例中"的重復使用并不一定指相同的實施例，盡管也可以指相同的實施例。最后，在本申請中使用的術語"包括"、"包含"、"具有"等表示是同義的，除非另外指出。晶閘管橋電路可以用在功率分配系統中。例如，晶閘管橋可以對來自變壓器源的交流電流進行整流，并在發電機系統的領域內使用產生的直流電流。這些系統可以包括若千并聯連接的晶閘管橋電路。這些橋電路包括多個橋臂，所述橋臂包括來自每一并聯橋電路中的相似位置的晶閘管。在工作中，橋臂中的晶閘管通常在同一時間被選通。通常橋臂中晶閘管的電流負載是不平衡的，例如因為互連橋電路中的電感的晶閘管的幾何關系對于橋臂中的每個晶閘管是不同的。圖1中圖解說明的系統100的示例性實施例可以用來控制并聯的若干晶閘管橋電路的選通時間和電流負載。在這方面，參考圖1，晶閘管橋電路101，102和103被并聯連接。所示的示例性實施例顯示了3個晶閘管橋電路，不過，其它實施例可以包括更多或更少的晶閘管橋電路。晶閘管橋電路101,102和103被連接到交流電源150和直流負栽170。示例性的負載170可以包括發電機領域。在圖解示出的示例性實施例中，晶閘管橋電路IOI,102和103中的每個晶閘管包含在與該晶閘管在該橋中的位置對應的橋臂中。因此，例如，晶閘管橋電路101的晶閘管11，晶閘管橋電路102的晶閘管21和晶閘管橋電路103的晶閘管31定義了系統100中的第一橋臂。參考晶閘管橋電路IOI,每個晶閘管門極端112被連接到晶閘管選通單元110。晶閘管選通單元110還可以通過各種方法(諸如分流器(shunt)和羅戈夫斯基(Rowgoski)線圏)從每個晶閘管接收電流測量。在圖解示出的示例性實施例中，羅戈夫斯基線圏111連接到晶閘管選通單元110。晶閘管選通單元110連接到處理器160。在可替代實施例中，羅戈夫斯基線圈in可以通過與晶闬管選通單元uo分離的部件連接到處理器160。晶閘管橋電路102和103以類似方式連接到晶閘管選通單元120和130。在工作中，系統100的每個橋臂以對交流電流進行整流的順序被開通。為了平衡橋臂中的晶閘管，該橋臂中每個晶閘管的各個選通時間可以被稍微調節，使得橋臂中晶閘管的電流負栽基本相似。橋臂中晶閘管之間的選通時間的略微差別使負栽平衡，但小得足以不會顯著影響晶閘管橋的整流性能。圖3圖解說明了當晶閘管11,21和31在同一時間(t。)被選通時，晶閘管ll,21，31的橋臂得到的示例性電流負栽。Gll,G21和G31表示門極的狀態。在t。，晶閘管11，21，31中的每一個具有不同的電流負栽(分別為in，i"和i31)。圖4圖解說明了當晶閘管11，21和31以一間隔被選通時，晶閘管11,21,31的橋臂所得到的示例性電流負載，該間隔有效地平衡晶閘管11，21和31的電流負載。在圖解說明的實施例中，晶閘管31在時間(t。)被選通，晶閘管21在時間(tj被選通，晶閘管11在時間(t2)被選通。晶閘管11,21和31得到的電流負栽被有效地平衡，其中晶閘管11,21和31中每一個的電流負載為ib。參考圖1，為了平衡包括晶閘管ll，21和31的第一橋臂的負載，處理器160接收允許處理器160確定每個晶間管11,21和31的電流的信號。處理器160使用邏輯來確定每個晶閘管11,21和31的門極開通時間，所述門極開通時間將基本平衡晶閘管11,21和31的電流負載。晶閘管選通單元IIO，120和130分別從處理器160接收晶閘管11,21和31的門極開通時間，并把信號發送到門極端112以開通晶閘管11,21和31的門極。處理器160接收具有每個晶閘管11,21和31的合成電流的第二信號，并調節下一組門極開通時間，直到通過第一橋臂中晶閘管ll,21和31的電流負載被有效地平衡。對系統100中每一個橋臂重復該過程。因此，當系統IOO的每個橋臂被依次開通時，每個橋臂中的各個晶閘管共享基本相等的電流負栽。圖2是圖解說明用來確定一個橋臂的晶閘管的門極開通時間的示例性邏輯200的流程圖。在圖解說明的實施例中，(圖1的)處理器160正在平衡包括晶閘管ll，21和31的橋臂。在這方面，處理器160根據8;漠擬電流樣本54A，55A和56A計算每一晶閘管11,21和31的直流電流。電流樣本54,55和56是54A，55A和56A經過時間延遲202之后的時間延遲版本。邏輯200在204處確定最小電流值53。在206,從電流樣本54,55和56中減去最小電流值53。合成的值57,58和59在208被乘以設置的積分器增益，得到成比例縮放的值513，514和515。信號519,520和521是已經經過時間延遲212的過去遞增延遲時間(pastincrementaldelaytime)。成比例縮放的值513,514和515在210被加到信號519,520和521,產生新的遞增延遲時間516,517,518。在214確定新的最小遞增延遲時間52。在216從新的遞增延遲時間516，517,518中減去新的最小遞增延遲時間52。產生遞增延遲時間522,523和524。在218將標稱開通時間51加到遞增延遲時間522,523和524,得到最終門極開通時間525,526和527。最終門極開通時間525,526和527被發送到選通邏輯220,221和222,選通邏輯220，221和222可以分別位于(圖1的)晶閘管選通單元IIO，120,130中或位于處理器160中。晶閘管選通單元IIO,120，130發送門極開通信號528,529和530到(圖1的)晶閘管11，21和31。所得到的電流樣本54，55,56是從(圖1的)電流傳感器(羅戈夫斯基線圖)111返回的，其經過了時間延遲202。每當第一橋臂被順序開通時重復邏輯200，有效地平衡第一橋臂的電流負栽。系統100的每個附加橋臂是使用邏輯202平衡的，從而平衡了系統100的每個橋臂。邏輯200的示例性運算在下表中示出信號519520521電流545556間隔10001027555416間隔2305690835621544間隔34501070742647611間隔45161250700658641間隔55451340682662656在時間間隔l,過去遞增延遲時間信號519,520和521全都是0，電流樣本54,55，56是1027，555和416。在間隔2，計算新的過去遞增延遲時間信號519,520和521。從上表中可以看出，由于電流56在9間隔l最低，所以信號521在間隔2保持為0。由于電流樣本54在間隔2最大，所以信號519的計算增加得最多。隨著更多間隔的過去，信號519，520和521穩定，并且電流樣本54,55和56基本相等。示例性實施例說明了包括3個晶閘管橋電路的系統，每個橋電路有6個晶閘管。其它實施例也可以包括兩個或更多個晶閘管橋電路。該說明書用多個示例(包括最佳模式)公開了本發明，并使得能夠實踐本發明，包括制造和使用任何裝置或系統以及執行任何所包括的方法。本發明可獲得專利保護的范圍是由權利要求書限定的，并且可以包括其它示例。如果其它的這類示例具有不同于權利要求書的字面語言的結構元件，或者包括與權利要求書的字面語言有非實質差異的等效結構元件，則也在該權利要求書的范圍內。<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>權利要求1.一種用來平衡晶閘管橋電路(101，102)的方法，該方法包括確定晶閘管橋電路(101，102)的第一晶閘管橋臂(11，21)中的晶閘管的電流；響應于確定在該晶閘管(11，21)的第一門極中的該晶閘管的電流，確定所述第一晶閘管橋臂(11，21)中的晶閘管的第一組門極開通時間(525，526)，其中所述第一組門極開通時間(525，526)用于平衡所述第一晶閘管橋臂(11，21)中的晶閘管之間的電流負載；和根據所述第一組門極開通時間(525，526)，選通所述第一晶閘管橋臂(11，21)中的晶閘管。2.根椐權利要求1所述的用來平衡晶閘管橋電路(101,102)的方法，所述方法進一步包括確定第二晶閘管橋臂(12,22)中的晶閘管的電流；響應于確定所述第二晶閘管橋臂(12,22)中的晶閘管的電流，確定所迷第二晶閘管橋臂(12,22)中的晶閘管的第二組門極開通時間(525,526),其中所述第二組門極開通時間(525,526)用于平衡所述第二晶閘管橋臂(12,22)中的晶閘管之間的電流負栽；和根據所述第二組門極開通時間(525,526),選通所述第二晶閘管橋臂(12,22)中的晶閘管。3.根據權利要求1所述的用來平衡晶閘管橋電路(101，102)的方法，其中確定所述第一組門極開通時間(525,526)包括從所述第一晶閘管橋臂(11,21)接收第一晶閘管的電流值(54)和第二晶閘管的電流值(55);確定最低晶閘管電流值(53);從所述第一晶閘管的電流值(54)和所述第二晶閘管的電流值(55)中減去所述最低晶閘管電流值(53),得到第一誤差信號(57)和第二誤差信號(58);用增益乘子(208)乘以所述第一誤差信號(57)和所述第二誤差信號(58),得到第一時間延遲信號(513)和第二時間延遲信號(514);對所述第一時間延遲信號(513)和所述第二時間延遲信號(514)進行積分，得到第一新的時間延遲信號(516)和第二新的時間延遲信號(517);確定最低的新的時間延遲信號(52);從所述第一新的時間延遲信號(516)和所迷第二新的時間延遲信號(517)中減去所述最低的新的時間延遲信號(52);和將標稱開通時間值(51)加到所述第一新的時間延遲信號(516)和所述第二新的時間延遲信號(517)，得到第一晶閘管門極開通時間(525)和第二晶閘管門極開通時間(526)。4.根據權利要求1所述的用來平衡晶閘管橋電路(101,102)的方法，其中所述第一晶閘管橋臂Ul，21)中的晶閘管的電流是通過從多個羅戈夫斯基線圈(111)接收信號而確定的。5.—種用來確定晶閘管橋電路(101，102)的一組門極開通時間(525,526)的方法，包括從第一晶閘管橋臂(11,21)接收第一晶閘管的電流值(54)和第二晶閘管的電流值(55);確定最低晶閘管電流值(53);從所述第一晶閘管的電流值(54)和所述第二晶閘管的電流值(55)中減去所述最低晶閘管電流值(53),得到第一誤差信號(57)和第二誤差信號(58);用增益乘子(208)乘以所述第一誤差信號(57)和所述第二誤差信號(58),得到第一時間延遲信號(513)和第二時間延遲信號(514);對所述第一時間延遲信號(513)和所述第二時間延遲信號(514)進行積分，得到第一新的時間延遲信號(516)和第二新的時間延遲信號(517);確定最低的新的時間延遲信號(52);從所述第一新的時間延遲信號(516)和所述第二新的時間延遲信號(517)中減去所述最低的新的時間延遲信號(52);和將標稱開通時間值(51)加到所述第一新的時間延遲信號(516)和所述第二新的時間延遲信號(517),得到第一晶閘管門極開通時間(525)和第二晶閘管門極開通時間(529)。6.—種用來平衡晶閘管橋電路的系統，包括第一晶閘管橋電路，其中該第一晶閘管橋電路包括第一多個晶閘管；第二晶閘管橋電路，其中該第二晶閘管橋電路包括笫二多個晶間管；第一橋臂，其包括所述第一多個晶閘管的第一晶閘管和所述第二多個晶閘管的第二晶閘管；處理器，其確定所述第一橋臂中的晶閘管的電流值并響應于確定所述第一門極中晶閘管的電流，確定所述第一橋臂中的晶閘管的門極開通時間，其中所述門極開通時間用于平衡所述第一橋臂中的晶閘管之間的電流負栽，并根椐所述門極開通時間將選通信號發送到所述第一橋臂中的晶閘管。7.根據權利要求6所述的用來平衡晶閘管橋電路的系統，其中所述系統進一步包括晶閘管選通單元，其用于從所述處理器接收所述選通信號并根據所述門極開通時間將所述選通信號發送到所述第一橋臂中的晶閘管。8.根據權利要求7所述的用來平衡晶閘管橋電路的系統，其中所述系統進一步包括所述處理器和所述晶閘管選通單元之間的串聯鏈接，該串聯鏈接用于在所述處理器和所述晶閘管選通單元之間發送和接收信號。9.根椐權利要求6所述的用來平衡晶閘管橋電路的系統，其中所述系統進一步包括多個傳感器，所述多個傳感器用于將所迷第一多個晶閘管的晶閘管的電流值和所迷第二多個晶閘管的晶閘管的電流值發送到所述處理器。10.根據權利要求9所述的用來平衡晶閘管橋電路的系統，其中所述多個傳感器包括羅戈夫斯基線圏。全文摘要本發明涉及平衡晶閘管的電流所采用的系統和方法。示例性實施例包括一種用來平衡晶閘管橋電路的方法，該方法包括確定晶閘管橋電路的第一晶閘管橋臂中的晶閘管電流；響應于確定晶閘管的第一門極中的晶閘管的電流，確定第一晶閘管橋臂中的晶閘管的第一組門極開通時間，其中第一組門極開通時間是可操作的以平衡第一晶閘管橋臂中的晶閘管之間的電流負載，以及根據第一組門極開通時間，選通第一晶閘管橋臂中的晶閘管。文檔編號H02M7/12GK101453172SQ200810179810公開日2009年6月10日申請日期2008年12月5日優先權日2007年12月5日發明者P·蒙克洛瓦,W·R·珀森申請人:通用電氣公司