具体实施方式

图1示出了具有包括串联电路的支路的晶闸管电路100，该串联电路由缓冲电抗器80和一对经反并联连接的晶闸管10、20构成。并联电抗器81以电并联方式被连接到串联电路。在图1中，在馈线75的上游，数字“3”指示三相系统，其中晶闸管电路100被设置在三个支路的每个支路中。然而，本公开不限于三相系统，并且还可以提供1、2或4个或更多个支路。提供三相断路器70以在接收到断路器中断信号时，电中断馈线75。

晶闸管控制电路50被配置为使得它可以选择性地触发晶闸管10、20。如本文中所使用的选择性触发可以包括晶闸管控制电路50，该晶闸管控制电路50彼此独立控制每个晶闸管10、20。如本文中所使用的，选择性触发还可以包括晶闸管控制电路50，该晶闸管控制电路50同时控制多个晶闸管10、20，例如，公共晶闸管组10、20或晶闸管堆叠10、20(稍后要描述的)。晶闸管控制电路50可以经由栅极触发线55与相应晶闸管10、20的栅极连接。在图1所示的配置中，晶闸管控制电路50也经由断路器触发线56与三相断路器70连接，以控制断路器中断馈线75的相位。

包括电感电流传感器61以及与其耦合的电流值输出电路60的电流传感器组件经由电流信号线65与晶闸管控制电路50连接。电流传感器61检测在包含晶闸管10、20的支路中流动的电流。电流值输出电路60根据电流传感器61的输出计算电流值，并且将电流值作为电流信号输入到晶闸管控制电路50中。

在晶闸管控制电路50中，电流阈值的值被提前设置。晶闸管控制电路50确定经由电流信号线65作为电流信号输入的支路中的电流是否超过电流阈值。如本文中所使用的，超过包括超过电流的绝对值，即，当正号电流变得大于最大值或当负号电流变得小于最小值时，超过被满足。在典型实施例中，最大值是最小值的反号表示，即，把电流的绝对值考虑在内。

通常选取电流阈值以表示支路故障，诸如低电阻电流或短路电流；换言之，电流阈值通常表示可能导致晶闸管损坏(诸如热损坏)的过电流条件。

本实施例中的电流阈值被预先确定并提前(即，在操作之前)设置。本文中，电流阈值(即，在本例中为最大电流)的设置考虑晶闸管的标称操作范围。当结温由于流过晶闸管的电流而升高时，可以依据偏移(即，劣化)的阻断能力确定最大电流。最大电流还可以被确定为晶闸管能够永久承受而不被破坏的电流。

当晶闸管控制电路50确定存在故障条件时，它经由栅极触发线55向晶闸管10、20的栅极发出栅极触发信号。如本文中所使用的栅极触发信号是确保晶闸管从其阳极到其阴极(例如，经由流入栅极的足够栅极电流)的点燃状态或通过状态的信号。栅极触发信号通常是脉冲信号或脉冲串，具有至少50ms(优选地，至少100ms或至少130ms或至少160ms)的脉冲宽度。

与发出栅极触发信号一起，例如，在发出栅极触发信号的同时，晶闸管控制电路50经由断路器触发线56发出断路器触发信号。断路器触发信号指令断路器被操作进入其中断位置，即，开线位置。

在传统应用中，当满足故障条件的大电流流过包括晶闸管10、20的支路时，仍被操作处于阻断状态(即，未点火状态)的任何晶闸管10、20状态)可能会因大电流引起的温度升高而劣化阻断能力。结果，晶闸管10、20中的pn结的温度进一步升高。即使在检测到故障条件时，诸如断路器70之类的断路器被操作，断路器的操作也花费几十毫秒到几百毫秒。如果在该时间段或时间间隙期间晶闸管中出现高结温，则阻断可能足以永久劣化或损坏晶闸管。

相比之下，根据本公开，当故障条件被检测到时，晶闸管10、20被操作以处于导通状态。当故障电流(即，过高电流)流过晶闸管10、20时，pn结不会阻断，从而将上述时间段期间的温升抑制到较低值。

换言之，通过晶闸管阀10、20的电流被计量。如果故障发生并且电流超过一定水平，则晶闸管的触发立即从受控和相序触发切换到所有相的连续触发。这允许故障电流在没有任何减少的情况下流动，但是连续激发保护晶闸管10、20，因为它不必阻断，即，晶闸管10、20不必应对任何过电压。

在故障条件或过电流条件下，没有强制要求过电压条件也存在。由于结温升高，所以晶闸管10、20在这种情况下可能无法阻断在没有增加温度的情况下本可以阻断的特定电压。

在传统设置中，晶闸管10、20可能被控制为处于阻断状态，从而过热。对于过热的晶闸管，由于升高的结温，阻断电压能力大大降低。在不采用本技术的传统设置中，晶闸管10、20被控制为进一步阻断，这可能会导致故障和/或损坏。

虽然流过晶闸管10、20的故障电流加热了结并且降低了半导体的阻断电压能力，但是由于之后断路器70将馈线75断开数十到数百毫秒，不必再阻断电压，晶闸管10、20得以保护。没有防止故障(即，过载电流)，但是防止了晶闸管10、20在故障条件的情况下的阻断，当必须承载该故障电流时，这种阻挡可能会损坏半导体。

应当指出，根据本技术，被监测的不是电压而是大电流，晶闸管控制电路50利用该大电流来确定发出触发指令的条件。大电流或过电流源于转换器外部故障。

通过采用本技术，例如，可以省去用于限制故障电流的串联电抗器。任何这样的电抗器都会增加成本，并且由于电损耗，所以会增加操作成本。它会添加可能会发生故障的部件。通过采用本技术而不再需要该部件。

图2示意性地示出了根据另一实施例的晶闸管电路。在图2的实施例中，串联晶闸管的堆叠30和串联晶闸管的反并联堆叠40代替单个晶闸管10、20而被设置。每个堆叠30、40包括串联连接(即，堆叠)的两个或更多个晶闸管。在典型应用中，每个堆叠30、40包括至少10个或至少20个晶闸管；例如，每个堆叠30、40包括24个晶闸管，但不限于这些数目。与图1所示的配置一样，在图2的实施例中，如图所示配置三个支路，并且提供三相断路器70以在接收到断路器信号时中断馈线75。再者，每个相位设置并联电抗器81。应当指出，三个相位仅是示例，并且本公开不限于三相应用，而是适用于具有与三不同的相位的数目的单相应用或多相应用。

包括晶闸管控制电路50在内的其他部件的主要操作方式主要如上文在图1的实施例所描述的。

在图2的采用堆叠30、40的实施例中，优选的是，当故障条件被确定为存在于一个或多个支路中时，触发，优选地，连续触发，堆叠30、40的所有晶闸管或其中发生故障条件的一个或多个支路中的每个堆叠30、40的所有晶闸管进入导通状态。

在图2的实施例中，配置可以使得当一个或多个支路中被确定为存在故障条件时，触发，优选地，连续触发，所有支路中的每个堆叠30、40的所有晶闸管进入导通状态。

图3示出了根据本文中所描述的实施例的晶闸管保护方法的流程图。该方法可以应用于例如图1中所示的示例性配置或图2所示的示例性配置，但其可以应用于具有上文所描述的构成要素中的至少一些构成要素的每个合适配置。该方法是一种晶闸管保护方法，用于保护晶闸管电路100的至少一个支路中的晶闸管10、20(其可能位于晶闸管堆叠30、40中)。

在图3中，该方法从1000开始。处理进行到1001，其中代表流过晶闸管10、20的电流的电流值被检测。在1002中，电流值是否超过预先确定的电流阈值被确定。电流阈值被提前设置，电流阈值(即，在本例中为晶闸管能够永久承受而不会被破坏的最大电流)的设置考虑了晶闸管的标称操作范围。

如果在1002中确定电流值没有超过预先确定的电流阈值，则处理返回到1001。如果在1002中确定电流值超过预先确定的电流阈值，则处理继续到1003。在1003中，晶闸管10、20被触发进入导通状态，优选地，该晶闸管10、20被连续触发进入导通状态。处理进行到1004，在该1004处，方法结束。

在图3中，在1003中，作为示例，触发晶闸管进入导通状态通常包括连续触发晶闸管达至少50ms或至少100ms或至少130ms或至少160ms。

与1003中的触发一起，该方法通常提供发出触发操作以断开断路器，诸如图1和图2的三相断路器70。

虽然本公开参考附图和前述描述详细说明了特定实施例和方面，但任何这种说明和说明应被视为说明性或示例性的而非限制性的。本发明不限于所公开的实施例。

所公开的实施例的其他变化对于本领域技术人员而言是显而易见的。在权利要求中，术语“包括(comprise)”不排除其他要素或步骤，不定冠词“一”/“一个”不排除多个。单个处理器或控制器或其他单元可以实现说明书或权利要求的几个项的功能。例如，电流控制器60、61可以是单个单元。例如，电流控制器60、61或其部分可以与晶闸管控制电路50集成。在相互不同的从属权利要求中叙述某些措施的仅仅事实并不指示不能有利地使用这些措施的组合。权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制范围。