(57)【要約】  直列に接続された電力開閉デバイス（ＩＧＢＴ）の電圧平衡方法であり、各電力開閉デバイスが、関連する電力開閉モジュールから分流される電流を制御可能な形で導通させるための制御可能なインピーダンスを有する、それに対応する分流加減器と並列に接続され、本方法が、電力開閉デバイスのオフ期間の間に少なくとも二つの連続して上昇するインピーダンスの状態のシーケンスに従うように各分流加減器を制御する工程を有する。この分流加減器毎のインピーダンスの状態のシーケンスが、第一のインピーダンスと、それに続くより高い第二のインピーダンスとを有し、この第一のインピーダンスが、オフ期間の始めの指示に応じて出現する。この第一のインピーダンスの状態は、好ましくは、対応する分流加減器と並列の電力開閉デバイスのテール電流の間に出現し、第二又は後続のインピーダンスの状態が、その電力開閉デバイスの漏れ電流の間に出現する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの電力開閉デバイスがそれに対応する分流加減器と並列に接続され、分流加減器の各々が、それに対応する電力開閉デバイスから分流される電流を制御可能な形で導通させるための制御可能なインピーダンスを有する、直列に接続された電力開閉デバイスの電圧平衡方法において、
電力開閉デバイスのオフ期間の間に連続して上昇するインピーダンスの状態のシーケンスに従うように各分流加減器が制御され、このシーケンスが、少なくとも二つの前記のインピーダンスの状態から構成され、このシーケンスの各々が、少なくとも分流加減器の第一のインピーダンスと、それに続く分流加減器のより高い第二のインピーダンスとを有し、この第一のインピーダンスが、オフ期間の始めの指示に応じて出現すること、
を含む方法。
【請求項２】
第一のインピーダンスが、分流加減器と並列の該電力開閉デバイスのテール電流の間に出現し、シーケンスの後続の該インピーダンスの状態が、電力開閉デバイスの漏れ電流の間に出現する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
後続のインピーダンスの状態が、テール電流の終わりの検出に応じて出現する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
各分流加減器の信号を監視し、それによって監視している信号の間の不平衡を検出し、これらの信号の各々が、分流加減器を流れる電流及び分流加減器を介して降下する電圧の中の少なくとも一つを指示し、
少なくとも一つの分流加減器の連続して上昇する該インピーダンスの状態の中の少なくとも一つが、前記の不平衡の低下の検出に応じて出現する、
請求項１から３までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項５】
分流加減器の連続して上昇する該インピーダンスの状態の中の少なくとも一つが、その分流加減器と別の少なくとも一つの分流加減器の監視している該信号の間において検出された最大偏差が所定の大きさを下回った場合に出現する、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
少なくとも一つの分流加減器の連続して上昇する該インピーダンスの状態の中の少なくとも一つが、オフ期間の始めの指示から所定の時間遅延後に出現する、請求項１から５までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項７】
オフ期間の始めの指示から所定の時間後に分流加減器の中の少なくとも一つをオフに切り換えることを含む、請求項１から６までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項８】
分流加減器のインピーダンスを同期して制御することを含む、請求項１から７までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項９】
電力開閉デバイスがＩＧＢＴから構成される、請求項１から８までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項１０】
直列に接続された電力開閉デバイスの電圧平衡回路において、
対応する電力開閉デバイスと並列に接続された少なくとも一つの分流加減器と、
電力開閉デバイスのオフ期間の始めの指示を受信するように構成された制御回路と、
備え、
この制御回路が、更に、オフ期間の間に連続して上昇するインピーダンスの状態のシーケンスに従うように各分流加減器のインピーダンスを制御するように構成され、このシーケンスが、少なくとも二つの前記のインピーダンスの状態から構成され、このシーケンスの各々が、少なくとも分流加減器の第一のインピーダンスと、それに続く分流加減器のより高い第二のインピーダンスとを有する、
直列に接続された電力開閉デバイスの電圧平衡回路。
【請求項１１】
該指示が、電力開閉デバイスのターンオフを起動するターンオフ信号から構成される、請求項１０に記載の直列に接続された電力開閉デバイスの電圧平衡回路。
【請求項１２】
該制御回路は、分流加減器を流れる電流と分流加減器を介して降下する電圧の中の少なくとも一つを指示する信号を各分流加減器から受信し、この信号に基づき各分流加減器を制御して、第一のインピーダンスが、分流加減器と並列の電力開閉デバイスのテール電流の間に出現し、該シーケンスの後続のインピーダンスの状態が、その電力開閉デバイスの漏れ電流の間に出現するように構成されている、請求項１０又は１１に記載の直列に接続された電力開閉デバイスの電圧平衡回路。
【請求項１３】
該制御回路は、電力開閉デバイスを流れるテール電流の終わりを検出し、その検出に応じて、後続のインピーダンスを有するように分流加減器を制御する形態に構成されている、請求項１０から１２までのいずれか一つに記載の直列に接続された電力開閉デバイスの電圧平衡回路。
【請求項１４】
該制御回路は、分流加減器を流れる電流と分流加減器を介して降下する電圧の中の少なくとも一つを指示する信号を各分流加減器から受信するための入力を有し、該制御回路は、これらの受信した信号の間の不平衡を監視して、この不平衡の低下の検出に応じて、分流加減器の連続して上昇する該インピーダンスの状態の中の少なくとも一つを起動するように構成されている、請求項１０から１３までのいずれか一つに記載の直列に接続された電力開閉デバイスの電圧平衡回路。
【請求項１５】
分流加減器が、制御可能なインピーダンスを有するＩＧＢＴ又はＭＯＳＦＥＴから構成され、分流加減器が、好ましくは、Ｓｉデバイス又はＳｉＣデバイスである、請求項１０から１４までのいずれか一つに記載の直列に接続された電力開閉デバイスの電圧平衡回路。
【請求項１６】
各電力開閉デバイスが、その電力開閉デバイスから分流される電流を制御可能な形で導通させるための制御可能なインピーダンスを有する、それに対応する分流加減器と並列に接続されている、直列に接続された電力開閉デバイスの動的電圧平衡方法において、
（ａ）第一のインピーダンスを有するように各分流加減器を制御し、その場合、電力開閉デバイスがオフである工程と、
（ｂ）分流加減器からその分流加減器と並列に接続された電力開閉デバイスに電流を転流させるために、より高い第二のインピーダンスを有するように各分流加減器を制御する工程と、次に、
（ｃ）各電力開閉デバイスを完全にオンに切り換える工程と、
を含む方法。
【請求項１７】
各分流加減器は、第一のインピーダンスを有する場合に、工程（ｂ）で分流加減器と並列に接続された電力開閉デバイスへ所定の電流を転流させるように制御される、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
本方法が、該電力開閉デバイスを制御するためにフィードバックループを使用することを含み、各フィードバックループが、電力開閉デバイスと並列に接続された分流加減器から、その分流加減器を流れる電流とその分流加減器を介して降下する電圧の中の少なくとも一つを指示するフィードバック信号を受信する差分増幅器を有し、この差分増幅器が、基準信号と該フィードバック信号の間の差に基づき該電力開閉デバイスを制御し、
工程（ｂ）が、フィードバックループ毎に、
フィードバック信号と異なるように、差分増幅器に対する基準信号を設定し、
差分増幅器が、基準信号とフィードバック信号の間の差に応じて、電力開閉デバイスをオンに切り換えることを開始し、
フィードバックループの安定度を検出し、次に、
前記の変化の検出に応じて、分流加減器のインピーダンスを上昇させる、
ことを含み、
工程（ｃ）が、フィードバックループが電力開閉デバイスを完全にオンに切り換えるように基準信号を調整することを含む、
請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
該フィードバックループの安定度の検出がフィードバック信号の所定の変化の検出から成る、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
より高い第二のインピーダンスを有するように各分流加減器を制御することが、より高い第二のインピーダンスに到達するように、連続して上昇するインピーダンスのシーケンスを有する分流加減器を制御することから成る、請求項１６から１９までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項２１】
分流加減器のインピーダンスを同期して制御することを含む、請求項１６から２０までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項２２】
直列に接続された電力開閉デバイスの中の少なくとも一つが、該フィードバックループにより制御されず、本方法が、
少なくとも工程（ａ）と（ｂ）の間に、電力開閉デバイスと並列に接続された各分流加減器が、第一のインピーダンスよりも低いインピーダンスを有する該フィードバックループによって制御されず、次に、
工程（ｃ）の前に、該フィードバックループにより制御されない電力開閉デバイスを完全にオンに切り換える、
ことを含む、請求項１６から２１までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項２３】
ターンオンの間の直列に接続された電力開閉デバイスの動的電圧平衡回路において、
対応する電力開閉デバイスと並列に接続されるように構成された少なくとも一つの分流加減器と、
電力開閉デバイスのターンオフを起動するターンオン信号を受信するための入力、及び
このターンオン信号に応じて、第一のインピーダンスを有するように該分流加減器を制御した後、その分流加減器から、その分流加減器と並列に接続された電力開閉デバイスに電流を分流させるために、より高い第二のインピーダンスを有するように、その分流加減器を制御するための少なくとも一つの出力、
を有する制御回路と、
を備え、この制御回路が、それに続いて、該電力開閉デバイスをそれぞれ完全にオンに切り換えるように構成されている、
ターンオンの間の直列に接続された電力開閉デバイスの動的電圧平衡回路。
【請求項２４】
該電力開閉デバイスを制御するためのフィードバックループを備え、各フィードバックループが、分流加減器を流れる電流と分流加減器を介して降下する電圧の中の少なくとも一つを指示するフィードバック信号を電力開閉デバイスと並列に接続された分流加減器から受信するための入力を備えた差分増幅器を有し、この差分増幅器が、該フィードバック信号と基準信号の比較に基づき該電力開閉デバイスを制御するように構成されている、請求項２３に記載のターンオンの間の直列に接続された電力開閉デバイスの動的電圧平衡回路。
【請求項２５】
直列に接続された電力開閉デバイスの中の少なくとも一つが、該フィードバックループを備えず、該制御回路が、第一のインピーダンスよりも低いインピーダンスを有するように、この直列に接続された電力開閉デバイスの中の少なくとも一つと並列に接続された分流加減器を制御する形態に構成されている、請求項２３又は２４に記載のターンオンの間の直列に接続された電力開閉デバイスの動的電圧平衡回路。
【請求項２６】
分流加減器が、制御可能なインピーダンスを有するＳｉ製ＩＧＢＴ又はＳｉＣ製ＭＯＳＦＥＴから構成される、請求項２３から２５までのいずれか一つに記載のターンオンの間の直列に接続された電力開閉デバイスの動的電圧平衡回路。
【請求項２７】
直列に接続された電力開閉デバイスの電圧平衡回路において、
それぞれがそれと対応する電力開閉デバイスの導通端子と接続された第一の導通端子を有する複数の分流加減器と、
これらの分流加減器毎に、
分流加減器の第二の導通端子を電力開閉デバイスの別の導通端子と接続して、その電力開閉デバイスと並列に接続されるように、その分流加減器を構成するための制御可能な第一の構成スイッチと、
分流加減器の前記の第二の導通端子を電力開閉デバイスの制御端子と接続して、その分流加減器が、第一の構成スイッチのオフの間に、その制御端子の電圧をクランプすることを可能とするための制御可能な第二の構成スイッチと、
を備えた回路。
【請求項２８】
電力開閉デバイスのオフ期間の始めの指示を受信するように構成された制御回路を備え、
この制御回路が、更に、オフ期間の間に連続して上昇するインピーダンスの状態のシーケンスに従うように少なくとも一つの該分流加減器のインピーダンスを制御するように構成され、このシーケンスが、少なくとも二つの前記のインピーダンスの状態から構成され、このシーケンスの各々が、少なくとも分流加減器の第一のインピーダンスと、それに続く分流加減器のより高い第二のインピーダンスとを有し、その際、第一の構成スイッチがオンであり、第二の構成スイッチがオフである、
請求項２７に記載の回路。
【請求項２９】
ターンオンの間の直列に接続された電力開閉デバイスの動的電圧平衡のために、
電力開閉デバイスのターンオフを起動するターンオン信号を受信するための入力と、
このターンオン信号に応じて、第一のインピーダンスを有するように少なくとも一つの該分流加減器を制御した後、その分流加減器から、その分流加減器と並列に接続された電力開閉デバイスに電流を分流させるために、より高い第二のインピーダンスを有するように、その分流加減器を制御するための少なくとも一つの出力と、
を有する制御回路を備え、この制御回路が、それに続いて、各電力開閉デバイスを完全にオンに切り換えるように構成されており、その際、第一の構成スイッチがオンであり、第二の構成スイッチがオフである、請求項２７又は２８に記載の回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直列に接続された電力開閉デバイスの電圧平衡方法、直列に接続された電力開閉デバイスの電圧平衡回路、直列に接続された電力開閉デバイスの動的電圧平衡方法及びターンオンの間の直列に接続された電力開閉デバイスの動的電圧平衡回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力開閉モジュール、例えば、ＩＧＢＴモジュール／デバイスを直列に接続して切り換える場合、各デバイスのコレクタからエミッタにおいて測定される電圧は、如何なる時でも最大定格を超えてはならない。しかし、静的オフの場合を考えると、モジュール間のパラメータ不均衡のために、モジュールの出力容量が充放電するので、一連のデバイスがオフの場合、一つのデバイスを介して降下する電圧は一定のままではない。そのため、デバイスがオフの場合、各デバイスを介して降下する電圧がモジュール定格内に留まることを保証する措置を採ることが望ましい。
【０００３】
所謂「静的電圧共有」は、一般的に、デバイスがオフである場合に一つのデバイスもその電圧定格を超えないように、直列に接続された個々のＩＧＢＴモジュールの各々を介して降下する電圧の平衡を維持するものである。
【０００４】
同様に、切換エッジの間の「動的電圧共有」を提供することが望ましい。例えば、一つのデバイスが早く、或いは遅く切り換わるために、一連のデバイスが同期して切り換わらない場合、デバイスは壊れるかもしれない。例えば、デバイスがオンに切り換わるにつれて、一つのデバイスが置き去りにされて、非常に速く完全な阻止電圧に晒される可能性が有る。動的電圧共有は、一般的に、切り換えの間に一つのデバイスもその電圧定格を超えないように、直列に接続された個々のＩＧＢＴモジュールの各々を介して降下する電圧の平衡を維持するものである。
【０００５】
電圧共有のための一つの技術は、電力開閉デバイスと並列な一連の電圧平衡用抵抗を使用することに関連する。幾つかの容量デバイスも支配的なＩＧＢＴモジュール容量と並列に使用される。しかし、そのような追加回路は大きく、電力の浪費となる場合が有る。
【０００６】
別の技術は、一般的にフィードバック制御方式である。例えば、各電力開閉デバイスがそれ自身のフィードバックループを有するアクティブ電圧制御（ＡＶＣ）が有り、そのようなループは、一般的に同じ基準信号プロファイルにより駆動される。そのような回路は、ＩＧＢＴコレクタ電圧を制限することによって、一連のＩＧＢＴがそれらの安全動作限界を超えて動作することを防止している。図１４ａと１４ｂは、それぞれアクティブ電圧制御（ＡＶＣ）回路とカスケード式アクティブ電圧制御（ＣＡＶＣ）回路の例を図示しており、それぞれが差分増幅器のＶｒｅｆ端子への入力である基準信号を図示している。そのようなＡＶＣ又はＣＡＶＣ回路は、そのようなデバイスの直列接続における各電力開閉デバイスに適用される。ＡＶＣの例は、特許文献１及び２（両文献はパトリック・パルマー氏他による）に見い出される。（Ｃ）ＡＶＣは、更に、電力開閉デバイスの電圧クランプのために使用することができる。
【０００７】
更に、ＡＶＣに関して、並びに上述した通りの背景技術を考慮して、本発明者は、そこで、フィードバック制御方式の実際の実現が、大規模な電力開閉モジュールにおける寄生（浮遊）インダクタンス及び抵抗のために難しいと考えている。更に、これに関して、本発明者は、ＡＶＣを有する複数のＩＧＢＴを同期させるために、ターンオフにおいて電圧平坦部を導入することを考えた。それは、切換エッジを同期させるために複数のＩＧＢＴを短時間の間線形領域に保持するものである。更にまた、本発明者は、そこで、ターンオンにおける電流測定とフィードバック方式が、電圧変化前に電流が上昇するので好ましく、そのためデバイスを同期させるためには、複数のＩＧＢＴを低電流状態に保持することが好ましいことを開示する。しかし、電流に基づく制御が高価で不正確であり、損失が多く、電流が測定するには遅い。特に、非常に大きな電流（例えば、１，０００Ａ）を電力損失無し及び／又は広いダイナミックレンジで測定することは難しい。更に、ループ帯域幅を低減させるフィードバックループ遅延は、開閉デバイスをゆっくり制御することだけが可能であることを意味する。ゆっくり開閉することは、回路がゼロボルトで切り換わるように設計されている場合でも、より多くの制御を必要とする外に、電力消費量を大きくする結果となる。
【０００８】
或る用途（例えば、高電圧直流（ＨＶＤＣ）コンバータ及び中電圧モータ駆動部）のためには、直列に接続されたＩＧＢＴモジュールのための解決策が特に望ましい。例えば、ＨＶＤＣ電圧源コンバータ（ＶＳＣ）では、切換周波数が低い（１００〜１２０回／秒）場合、直列に接続されたＩＧＢＴモジュールをＡＣスイッチとして使用することができる。そのシステムでの損失は、主にＩＧＢＴの伝導損であり、そのため、ゆっくり切り換えることは問題とならない。しかし、或る故障条件の下では、ＩＧＢＴは、短時間の間に、より高速に（例えば、２ｋＨｚで）切り換える必要が有り、そのため、システム設計は、故障条件下でのより大きな切換損失を考慮する必要が有る。そのようなより高い周波数での切換要件は、一般的にサイリスタやＧＴＯなどのそれ以外の電力半導体を使用できないことを意味する。そのため、ＩＧＢＴなどの電力開閉デバイスの改善された制御が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】国際特許公開第９７／４３８３２号明細書
【特許文献２】国際特許公開第２００８／０３２１１３号明細書
【特許文献３】欧州特許第０８９８８１１号明細書（Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｓｅｒｖｉｃｅｓ  Ｌｔｄ．、Ｐａｌｍｅｒ外、１９９７年１１月２０日に公開された、出願人及び発明者がＰａｔｒｉｃｋ  Ｐａｌｍｅｒ外であるＷＯ９７／４３８３２と同じファミリーである、１９９９年３月３日に公開されたＥＰ９７９２１９６２．３）
【特許文献４】米国特許公開第２０１０／０，０６０，３２６号明細書（Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ  Ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅ  Ｌｔｄ．、Ｐａｌｍｅｒ外、２００８年３月２０日に公開された、出願人及び発明者がＰａｔｒｉｃｋ  Ｐａｌｍｅｒ外であるＷＯ  ２００８／０３２１１３と同じファミリーであり、２０１０年３月１１日に公開された）
【特許文献５】英国特許第２４８８７７８号明細書（Ａｍａｎｔｙｓ  Ｌｔｄ．、Ｐａｌｍｅｒ外、２０１２年９月１２日に公開されたＧＢ１１０３８０６．４に対応する）
【特許文献６】米国特許公開第２００５／２５３，１６５号明細書（Ｐａｃｅ  ａｎｄ  Ｒｏｂｂｉｎｓ、２００５年１１月７日に公開された）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記に鑑みて、例えば、低電力損、電圧共有の正確性及び／又は高速平衡などをＩＧＢＴなどの直列に接続された電力開閉デバイスの電圧平衡及び／又は電圧クランプに付与するニーズが残されている。それに追加して、或いはそれに代わって、そのような電圧平衡及び／又は電圧クランプに関して、好ましくは、少数の構成部品及び／又は低コスト等による、直列に接続されたデバイスの静的オフ状態及び／又は動的オン・オフ切換遷移時における改善された電圧平衡が望まれている。
【００１１】
本発明の理解に用いるために、特許文献３〜６を参照されたい。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第一の観点では、直列に接続された電力開閉デバイスの電圧平衡方法が規定され、本方法では、少なくとも一つの電力開閉デバイスが、それに対応する分流加減器と並列に接続され、この分流加減器が、それぞれ対応する電力開閉デバイスから分流された電流を制御可能な形で導通させるための制御可能なインピーダンスを有し、これらの電力開閉デバイスのオフ期間の間に、連続して上昇するインピーダンスの状態のシーケンスに従うように、各分流加減器が制御され、このシーケンスが、少なくとも二つのインピーダンスの状態から構成され、各シーケンスが、少なくとも分流加減器の第一のインピーダンスとそれに続くその分流加減器のより高い第二のインピーダンスを有し、第一のインピーダンスがオフ期間の始めの指示に応じて出現する。
【００１３】
有利には、一つの実施形態は、電力開閉デバイスによってではなく、分流加減器によって生み出されるオフ期間の始めにおける電流不平衡を許容し、これらの電力開閉デバイスは、好ましくは、不平衡電流（例えば、テール電流及び／又は漏れ電流）が低下するにつれて、より多くの電流を取り込む。これは、電力開閉デバイスの間の電圧不均衡を小さくする結果となり、そのため静的電圧平衡を改善する。
【００１４】
これに関して、一つ又は複数の分流加減器が、さもなければそれに対応する一つ又は複数の電力開閉デバイスを流れてしまう電流を通す。このバイパス電流は、好ましくは、電力開閉デバイスがオフに切り換わった直後の第一のインピーダンスの状態を表す、分流加減器のインピーダンス（抵抗性インピーダンス及び／又はリアクタンス性インピーダンス）に依存する。この分流加減器のインピーダンスは、第一のインピーダンスの状態とするために、オフ期間の始め又は前に低減される。このオフ期間の始めは、例えば、分流加減器又は電力開閉デバイスの電流が、（例えば、テール電流を考慮して）ほぼゼロ又は所定の電流レベルに到達した時を検出するか、或いは分流加減器又は電力開閉デバイスを介して降下する電圧が所定のレベルに到達した時及び／又は（任意選択により、所定の遅延を加えた後、オフ期間の始めの指示を提供するようにして、）少なくとも一つの分流加減器へのターンオフ信号が起動された時を検出することによって指示される。インピーダンスの上昇は、２、３又はそれ以上の数の、好ましくは、所定の離散的なインピーダンスの状態又はインピーダンスの漸進的な滑らかな上昇の一部を構成するインピーダンスの状態と関連する。
【００１５】
更に、このシーケンスは、分流加減器の制御入力レベル（Ｚｒｅｆ）及び／又は各状態から次の状態に変化するタイミングに関して予め定義される。分流加減器の前記のインピーダンスを出現させるために印加される、そのような少なくとも一つのレベルは、（例えば、分流加減器と直列のセンス抵抗を用いて）分流加減器を介して降下する電圧及び／又は分流加減器を流れる電流の測定に基づき決定される。
【００１６】
更に、本方法では、第一のインピーダンスが分流加減器と並列の電力開閉デバイスのテール電流の間に出現し、このシーケンスの後続のインピーダンスの状態が電力開閉デバイスの漏れ電流の間に出現すると規定される。一般的に、各電力開閉デバイスがオフに切り換わった時に、そのデバイスの少数担体の再結合に起因してテール電流が発生する。そのようなテール電流（例えば、テール電流は約２０μ秒に渡って５０Ａから低下する）は、ターンオフ前にデバイス内を運ばれる電流量にほぼ比例し、デバイスが、例えば、少なくとも２０μ秒の間オンであった場合に、より明らかに見ることができる。テール電流が低下したら、デバイスからの（一般的にマイクロアンペアオーダーの）漏れ電流が流れ続ける。この漏れ電流は、一般的に直流電流であり、温度の関数及び／又はデバイス特性の差の関数である。
【００１７】
これに関して、テール電流と漏れ電流は、所与の切換条件下において、製造時の偏差に起因してデバイス毎に変化することに留意されたい。たとえ、直列に接続された開閉デバイスがターンオフ時に同期して切り換わっても、テール電流の差と漏れ電流の不平衡は、一般的にこれらのデバイスを介して降下する電圧が分散することを意味する。好ましくは、全ての電力開閉デバイスに対して分流加減器を追加的又は代替的に使用することは、電圧共有の改善又は実現のためのより簡単な技術を提供する。
【００１８】
上記を考慮すると、後続のインピーダンスの状態は、テール電流の終わりの検出及び／又は漏れ電流の検出に応じて出現する。同様に、第一の抵抗は、テール電流の始めの検出に応じて出現する。そのような電流の何れかは、例えば、少なくとも一つの分流加減器と直列のセンス抵抗の電流又は電圧を測定することによって、例えば、その測定又はその変化速度が閾値レベルに到達した時を検知することによって検出される。
【００１９】
更に、本方法が、各分流加減器の信号を監視して、それにより監視している信号の間の不平衡を検出することを含み、この信号が、それぞれ分流加減器を流れる電流と分流加減器を介して降下する電圧の少なくとも一つを指示し、この少なくとも一つの分流加減器の前記の連続して上昇するインピーダンスの状態の中の少なくとも一つが前記の不平衡の低下の検出に応じて出現すると規定される。対応する分流加減器からの信号の監視及び制御は、中央で、例えば、分流加減器からのフィードバックを受信する中央バルブコントローラで実施される。従って、一つのコントローラが、そのような不平衡を指示する信号の間の偏差を検出する。
【００２０】
更に、本方法では、前記の分流加減器の連続して上昇するインピーダンスの状態の中の少なくとも一つは、その分流加減器とそれ以外の少なくとも一つの（好ましくは、全ての）分流加減器の前記の監視している信号の間で検出される最大偏差が所定の大きさを下回った場合に出現すると規定される。この大きさは、監視している信号の所定の閾値、或いは最小値、平均値又は最大値の所定の割合又は百分率とされる。従って、この不平衡の大きさを表す最大偏差がこの大きさに到達した時に、全ての分流加減器は、次のインピーダンスの状態に変えられる。これは、シーケンスの一つの状態から次の状態への一つ又は複数の遷移、例えば、最後の遷移に適用される。
【００２１】
更に、本方法では、少なくとも一つの（好ましくは、全ての）分流加減器の前記の連続して上昇するインピーダンスの状態の中の少なくとも一つ（例えば、第二又はそれ以降のインピーダンスの状態）は、オフ期間の始めの指示から所定の時間遅延後に出現すると規定される。従って、状態間の遷移タイミングは、信号監視に対応してと言うよりも、事前に決定される。
【００２２】
更に、本方法は、オフ期間の始めの指示から所定の時間後に分流加減器の中の少なくとも一つ（好ましくは、全て）をオフに切り換えることを含むと規定される。
【００２３】
従って、分流加減器は、所定の時間にシーケンスの中の抵抗が最も高い状態となるように制御される。従って、オフ期間の始めにおける電圧平衡の時間期間が制限され、その結果、通常の（例えば、ＡＶＣを用いた）オープン又はクローズドなループ制御が後を引き継ぐこととなる。
【００２４】
更に、本方法は、分流加減器のインピーダンスを同期して制御することを含むと規定される。従って、一連の電力開閉デバイスに対する分流加減器の上昇するインピーダンスの状態間の遷移が、好ましくは、中央コントローラの制御の下で、ほぼ（例えば、厳密に）同期して行なわれる。
【００２５】
更に、本方法では、電力開閉デバイスがＩＧＢＴから構成されると規定される。例えば、一般的に高電力、高電圧用途に好ましい縦型ＩＧＢＴが用いられる。一般的に、電力開閉デバイスは、如何なる跳ね返り電力スイッチともすることができる。
【００２６】
本発明の第二の観点では、直列に接続された電力開閉デバイスの電圧平衡回路が規定され、この回路は、対応する電力開閉デバイスと並列に接続されるように構成された少なくとも一つの分流加減器と、電力開閉デバイスのオフ期間の始めの指示を受信するように構成された制御回路とを備え、この制御回路が、更に、オフ期間の間に連続して上昇するインピーダンスの状態のシーケンスに従うように各分流加減器のインピーダンスを制御するように構成され、このシーケンスが、少なくとも二つの前記のインピーダンスの状態から成り、このシーケンスが、それぞれ少なくとも分流加減器の第一のインピーダンスと分流加減器の後続のより高い第二のインピーダンスから構成される。
【００２７】
第一の観点と同様に、これは、電力開閉デバイスの間の電圧不均衡を小さくさせる結果となり、そのようにして静的電圧平衡を改善する。
【００２８】
更に、本回路では、この指示が、電力開閉デバイスのオフへの切り換えを起動するターンオフ信号から成ると規定される。従って、この指示は、電力開閉デバイス（例えば、ＩＧＢＴ）の全てのオフへの切り換えを始動する信号であり、中央のバルブコントローラから受信される。それに代わって、この信号は、対応する電力開閉デバイスのオフへの切り換えを始動するための信号である。
【００２９】
更に、本回路では、制御回路が、分流加減器を流れる電流と分流加減器を介して降下する電圧の中の少なくとも一つを指示する信号を各分流加減器から受信して、この信号に基づき、第一のインピーダンスが分流加減器と並列の電力開閉デバイスのテール電流の間に出現し、シーケンスの後続のインピーダンスの状態が電力開閉デバイスの漏れ電流の間に出現するように、各分流加減器を制御するように構成されると規定される。
【００３０】
更に、本回路では、制御回路が、電力開閉デバイスを流れるテール電流の終わりを検出し、その検出に応じて、後続のインピーダンスを有するように、分流加減器を制御するように構成されると規定される。
【００３１】
更に、本回路では、制御回路が、分流加減器を流れる電流と分流加減器を介して降下する電圧の中の少なくとも一つを指示する信号を各分流加減器から受信するための入力を有し、この制御回路が、受信した信号の間の不平衡を監視して、この不平衡の低下の検出に応じて、分流加減器の連続して上昇するインピーダンスの状態の中の少なくとも一つを起動するように構成されると規定される。
【００３２】
更に、本回路では、分流加減器が、制御可能なインピーダンスを有するＩＧＢＴ又はＭＯＳＦＥＴから構成され、この分流加減器が、好ましくは、Ｓｉ又はＳｉＣデバイスであると規定される。
【００３３】
本発明の第三の観点では、直列に接続された電力開閉デバイスの動的電圧平衡方法が規定され、この方法では、電力開閉デバイスが、それぞれ対応する分流加減器と並列に接続され、この分流加減器が、電力開閉デバイスから分流された電流を制御可能に導通させるための制御可能なインピーダンスを有し、本方法が、（ａ）第一のインピーダンスを有するように各分流加減器を制御し、その際、電力開閉デバイスがオフである工程、（ｂ）分流加減器から、その分流加減器と並列に接続された電力開閉デバイスに転流する電流を発生させる、より高い第二のインピーダンスを有するように各分流加減器を制御する工程、（ｃ）各電力開閉デバイスを完全にオンに切り換える工程、を有する。
【００３４】
従って、一つの実施形態では、電力開閉デバイスは、それに対応する分流加減器が第一のインピーダンスにより決まる（既知の）初期電流を導通した後、分流加減器が第二のインピーダンスに変わった場合に、その実効電流が電力開閉デバイスに流れるようにすることによって（この電流が流れることは、電力開閉デバイスがその活性領域に入ることを可能とするが、完全にオンにはしない、例えば、飽和させない）、制御された形態でオンに切り換えられる。従って、動的ターンオンの間に電力開閉デバイスを流れる電流の上昇タイミングと上昇レベルが制御される。従って、電力開閉モジュール間の偏差から生じる電圧不均衡、例えば、出力容量が低減される。これに関して、デバイスを完全にオンに切り換える工程の前に、各分流加減器が、第一と第二のインピーダンスから成る上昇するインピーダンスの状態とインピーダンスがより一層上昇した追加状態のシーケンスを有する場合に、各分流加減器からそれに対応する電力開閉デバイスへの三回以上の電流の転流が起こることに留意されたい。
【００３５】
更に、本方法では、各分流加減器は、第一のインピーダンスを有する場合に、工程（ｂ）において、その分流加減器と並列に接続された電力開閉デバイスに所定の電流を転流させるように制御されると規定される。
【００３６】
更に、本方法は、対応する電力開閉デバイスを制御するためのフィードバックループを使用することを含み、各フィードバックループが、対応する電力開閉デバイスと並列に接続された分流加減器から、その分流加減器を流れる電流とその分流加減器を介して降下する電圧の中の少なくとも一つを指示するフィードバック信号を受信する差分増幅器を備え、この差分増幅器は、基準信号とフィードバック信号の間の差に基づき、それに対応する電力開閉デバイスを制御し、工程（ｂ）が、フィードバックループ毎に、フィードバック信号と異なるように、差分増幅器に対して基準信号を設定することと、この差分増幅器が、基準信号とフィードバック信号の差に応じて、電力開閉デバイスのオンへの切り換えを開始することと、フィードバックループの安定度を検出することと、次に、その変化の検出に応じて、分流加減器のインピーダンスを（好ましくは、二回以上のステップで、及び／又は滑らかに）上昇させることとを含み、工程（ｃ）が、フィードバックループが電力開閉デバイスを完全にオンに切り換えるように基準信号を調整することを含むと規定される。
【００３７】
そのような差分増幅器は、如何なる形式の比較器からも構成することができ、好ましくは、アナログ式であり、例えば、演算増幅器を用いて実現される。
【００３８】
更に、本方法では、フィードバックループの安定度の検出は、フィードバック信号の所定の変化の検出から成ると規定される。例えば、所定の変化は、基準信号とフィードバック信号の間の差の所定の割合、例えば、２５％、５０％、７５％である。
【００３９】
更に、本方法では、より高い第二のインピーダンスへの各分流加減器の制御が、分流加減器がより高い第二のインピーダンスに到達するための連続して上昇するインピーダンスのシーケンスを有するように制御することから成ると規定される。そのようなインピーダンスは、離散的なインピーダンスレベルであるか、或いはインピーダンスの滑らか上昇又は漸進的な上昇の一部である。
【００４０】
更に、本方法は、分流加減器のインピーダンスを同期して制御することを含むと規定される。そのような制御は、好ましくは、分流加減器の制御端子（例えば、ゲート）の全てと接続された中央コントローラの制御の下で、インピーダンス（例えば、抵抗）の上昇が厳密に同期して起こるような制御である。
【００４１】
更に、本方法では、直列に接続された電力開閉デバイスの中の少なくとも一つが前記のフィードバックループにより制御されず、この方法が、少なくとも工程（ａ）と（ｂ）の間において、前記のフィードバックループによって制御されない電力開閉デバイスと並列に接続された各分流加減器が、第一のインピーダンスよりも低いインピーダンスを有することと、次に、工程（ｃ）の前に、前記のフィードバックループにより制御されない電力開閉デバイスを完全にオンに切り換えることとを含むと規定される。
【００４２】
本発明の第四の観点では、ターンオンの間の直列に接続された電力開閉デバイスの動的電圧平衡回路が規定され、この回路が、対応する電力開閉デバイスと並列に接続されるように構成された少なくとも一つの分流加減器と、電力開閉デバイスのターンオフを起動するためのターンオン信号を受信するための入力及びこのターンオン信号に応じて、第一のインピーダンスを有するように分流加減器を制御した後、分流加減器からその分流加減器と並列に接続された電力開閉デバイスに電流を分流するために、より高い第二のインピーダンスを有するように分流加減器を制御するための少なくとも一つの出力を有する制御回路とを備え、この制御回路が、それに続いて各電力開閉デバイスを完全にオンに切り換えるように構成される。
【００４３】
更に、本回路は、対応する電力開閉デバイスを制御するフィードバックループを備え、各フィードバックループが、電力開閉デバイスと並列に接続された分流加減器から、その分流加減器を流れる電流とその分流加減器を介して降下する電圧の中の少なくとも一つを指示するフィードバック信号を受信するための入力を有する差分増幅器を備え、この差分増幅器が、このフィードバック信号と基準信号の比較に基づき、対応する電力開閉デバイスを制御するように構成されると規定される。
【００４４】
更に、本回路では、直列に接続された電力開閉デバイスの中の少なくとも一つが、前記のフィードバックループを備えておらず、制御回路が、第一のインピーダンスよりも低いインピーダンスを有するように、直列に接続された電力開閉デバイスの中の少なくとも一つと並列に接続された分流加減器を制御するように構成されると規定される。
【００４５】
更に、本回路では、分流加減器が、制御可能なインピーダンスを有するＳｉ製ＩＧＢＴ又はＳｉＣ製ＭＯＳＦＥＴから成ると規定される。
【００４６】
別の観点では、複数の分流加減器が配備され、その各々が対応する電力開閉デバイスの導通端子とそれぞれ接続された第一の導通端子を有し、分流加減器毎に、分流加減器を電力開閉デバイスと並列に接続するように構成するために、その分流加減器の第二の導通端子を電力開閉デバイスの別の導通端子と接続するように制御可能な第一の構成スイッチと、この第一の構成スイッチがオフの間に、分流加減器が制御端子の電圧をクランプすることを可能とするために、分流加減器の第二の導通端子を電力開閉デバイスの制御端子と接続するように制御可能な第二の構成スイッチとが配備される。従って、電圧平衡及び／又は電圧クランプを提供するために、その分流加減器又は各分流加減器を使用する設定可能な回路が配備される。これらの第一及び第二の構成スイッチは、それぞれＭ２及びＭ１と呼ばれ、好ましくは、両方のスイッチが同時にオンとならないように制御される。この第一の構成スイッチは、電力開閉デバイスのコレクタ導通端子と接続される。この第一の構成スイッチは、第二の構成スイッチがオフの場合に、分流加減器の第二の導通端子を電力開閉デバイスの別の導通端子（例えば、エミッタ）と接続するように制御される。例えば、動的なターンオン又はターンオフの間のクランプ動作は、ダイオードと直列の分流加減器に電流を流すことによって実現される。分流加減器のインピーダンスは、ダイオードを通って電力開閉デバイスのゲートに供給される電流を制御するために、例えば、センス抵抗を介して降下する電圧に基づき制御される。
【００４７】
更に、本回路は、電力開閉デバイスのオフ期間の始めの指示を受信するように構成された制御回路を備え、この制御回路が、更に、第一の構成スイッチがオンであり、第二の構成スイッチがオフである場合に、オフ期間の間に連続して上昇するインピーダンスの状態のシーケンスに従うように、少なくとも一つの分流加減器のインピーダンスを制御するように構成され、このシーケンスが、少なくとも二つの前記のインピーダンスの状態から構成され、各シーケンスが、少なくとも分流加減器の第一のインピーダンスと分流加減器の後続のより高い第二のインピーダンスから成ると規定される。
【００４８】
更に、ターンオンの間の直列に接続された電力開閉デバイスの動的電圧平衡回路が規定され、この回路は、電力開閉デバイスのターンオフを起動するターンオン信号を受信するための入力と、第一の構成スイッチがオンであり、第二の構成スイッチがオフである間に、第一のインピーダンスを有するようにした後、分流加減器から、その分流加減器と並列に接続された電力開閉デバイスに電流を分流させるために、より高い第二のインピーダンスを有するように、ターンオン信号に応じて、少なくとも一つの分流加減器を制御するための少なくとも一つの出力とを有する制御回路を備え、この制御回路が、それに続いて、各電力開閉デバイスを完全にオンに切り換えるように構成される。
【００４９】
好ましい実施形態は、添付した従属請求項に記載される。
【００５０】
上記の観点の中の一つ又は複数の観点及び／又は好ましい実施形態の上記の任意選択の特徴の中の一つ又は複数の特徴は、如何なる順列でも組み合わされる。
【００５１】
ここで、本発明をより良く理解するとともに、本発明が如何にして実現されるかを示すために、例示目的で添付図面を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】（それぞれ並列の抵抗及びトランゾーブとして表示された）分流加減器と並列な（開路により表された）静的オフ状態の電力開閉デバイスの模式図
【図１ａ】全てのＩＧＢＴがオフであり、分流加減器が高いインピーダンスを有し、トランゾーブの動作が行なわれている、（それぞれ並列の抵抗及びトランゾーブとして表示された）分流加減器と並列な静的オフ状態の電力開閉デバイスの同様の模式図
【図２】上の図が二つの直列に接続された電力開閉デバイス及びそれに対応する分流加減器を図示し（各分流加減器が抵抗として表示され、各電力開閉デバイスが開路又は電流源として表示され）、下の図がｎ番目／ｎ番目毎の（閉路又は開路として表示された）電力開閉デバイス及びそれに対応する（抵抗として表示された）分流加減器を図示した、一つの実施形態によるターンオン段階を表す模式図
【図２ａ】図面が（各分流加減器が抵抗として表示され、各電力開閉デバイスが任意選択のフィードバック制御回路を備えたＩＧＢＴとして表示された）二つの直列に接続された電力開閉デバイス及びそれに対応する分流加減器を図示し、更に、ｎ番目／ｎ番目毎の（オフ又はオンのＩＧＢＴとして表示された）電力開閉デバイス及びそれに対応する（抵抗として表示された）分流加減器が直列に接続されている、同様に一つの実施形態によるターンオン段階を表す模式図
【図３】上の図が二つの直列に接続された電力開閉デバイス及びそれに対応する分流加減器を図示し（各分流加減器が抵抗として表示され、各電力開閉デバイスが開路又は電流源として表示され）、下の図がｎ番目／ｎ番目毎の（閉路又は開路として表示された）電力開閉デバイス及びそれに対応する（抵抗として表示された）分流加減器を図示した、一つの実施形態によるターンオン段階を表す模式図
【図３ａ】図面が（各分流加減器が抵抗として表示され、各電力開閉デバイスが任意選択のフィードバック制御回路を備えたＩＧＢＴとして表示された）二つの直列に接続された電力開閉デバイス及びそれに対応する分流加減器を図示し、更に、ｎ番目／ｎ番目毎の（オフ又はオンのＩＧＢＴとして表示された）電力開閉デバイス及びそれに対応する（抵抗として表示された）分流加減器が直列に接続されている、同様に一つの実施形態によるターンオン段階を表す模式図
【図４】上の図が二つの直列に接続された電力開閉デバイス及びそれに対応する分流加減器を図示し（各分流加減器が抵抗として表示され、各電力開閉デバイスが開路又は電流源として表示され）、下の図がｎ番目／ｎ番目毎の（閉路又は開路として表示された）電力開閉デバイス及びそれに対応する（抵抗として表示された）分流加減器を図示した、一つの実施形態によるターンオン段階を表す模式図
【図４ａ】図面が（各分流加減器が抵抗として表示され、各電力開閉デバイスが任意選択のフィードバック制御回路を備えたＩＧＢＴとして表示された）二つの直列に接続された電力開閉デバイス及びそれに対応する分流加減器を図示し、更に、ｎ番目／ｎ番目毎の（オフ又はオンのＩＧＢＴとして表示された）電力開閉デバイス及びそれに対応する（抵抗として表示された）分流加減器が直列に接続されている、同様に一つの実施形態によるターンオン段階を表す模式図
【図５】上の図が二つの直列に接続された電力開閉デバイス及びそれに対応する分流加減器を図示し（各分流加減器が抵抗として表示され、各電力開閉デバイスが開路又は電流源として表示され）、下の図がｎ番目／ｎ番目毎の（閉路又は開路として表示された）電力開閉デバイス及びそれに対応する（抵抗として表示された）分流加減器を図示した、一つの実施形態によるターンオン段階を表す模式図
【図５ａ】図面が（各分流加減器が抵抗として表示され、各電力開閉デバイスが任意選択のフィードバック制御回路を備えたＩＧＢＴとして表示された）二つの直列に接続された電力開閉デバイス及びそれに対応する分流加減器を図示し、更に、ｎ番目／ｎ番目毎の（オフ又はオンのＩＧＢＴとして表示された）電力開閉デバイス及びそれに対応する（抵抗として表示された）分流加減器が直列に接続されている、同様に一つの実施形態によるターンオン段階を表す模式図
【図６】上の図が二つの直列に接続された電力開閉デバイス及びそれに対応する分流加減器を図示し（各分流加減器が抵抗として表示され、各電力開閉デバイスが開路又は電流源として表示され）、下の図がｎ番目／ｎ番目毎の（閉路又は開路として表示された）電力開閉デバイス及びそれに対応する（抵抗として表示された）分流加減器を図示した、一つの実施形態によるターンオン段階を表す模式図
【図６ａ】図面が（各分流加減器が抵抗として表示され、各電力開閉デバイスが任意選択のフィードバック制御回路を備えたＩＧＢＴとして表示された）二つの直列に接続された電力開閉デバイス及びそれに対応する分流加減器を図示し、更に、ｎ番目／ｎ番目毎の（オフ又はオンのＩＧＢＴとして表示された）電力開閉デバイス及びそれに対応する（抵抗として表示された）分流加減器が直列に接続されている、同様に一つの実施形態によるターンオン段階を表す模式図
【図７】上の図が二つの直列に接続された電力開閉デバイス及びそれに対応する分流加減器を図示し（各分流加減器が抵抗として表示され、各電力開閉デバイスが開路又は電流源として表示され）、下の図がｎ番目／ｎ番目毎の（閉路又は開路として表示された）電力開閉デバイス及びそれに対応する（抵抗として表示された）分流加減器を図示した、一つの実施形態によるターンオン段階を表す模式図
【図７ａ】図面が（各分流加減器が抵抗として表示され、各電力開閉デバイスが任意選択のフィードバック制御回路を備えたＩＧＢＴとして表示された）二つの直列に接続された電力開閉デバイス及びそれに対応する分流加減器を図示し、更に、ｎ番目／ｎ番目毎の（オフ又はオンのＩＧＢＴとして表示された）電力開閉デバイス及びそれに対応する（抵抗として表示された）分流加減器が直列に接続されている、同様に一つの実施形態によるターンオン段階を表す模式図
【図８】図２〜７及び／又は図２ａ〜７ａのプロセスにおける電力開閉デバイス及び分流加減器の電圧及び電流例の模式的なグラフ図
【図９ａ】フィードバックループが（＋符号を有する円として表示された）差分増幅器を備え、各分流加減器が（トランゾーブＤにより表示された）制御可能な電圧クランプとして動作する、フィードバック制御式電力開閉デバイスのターンオフ工程例の模式図
【図９ｂ】フィードバックループが（＋符号を有する円として表示された）差分増幅器を備え、各分流加減器が（トランゾーブＤにより表示された）制御可能な電圧クランプとして動作するが、この状態では、電力開閉デバイスＩＧＢＴがオフに切り換えられ、フィードバックループが動作しないので、差分増幅器が省略されている、フィードバック制御式電力開閉デバイスのターンオフ工程例の模式図
【図９ｃ】フィードバックループが差分増幅器を備え、各分流加減器が（トランゾーブにより表示された）制御可能な電圧クランプとして動作する、フィードバック制御式電力開閉デバイスのターンオフ工程例の同様の模式図
【図９ｄ】フィードバックループが差分増幅器を備え、各分流加減器が（トランゾーブにより表示された）制御可能な電圧クランプとして動作するが、この状態では、電力開閉デバイスＩＧＢＴがオフに切り換えられ（−１０Ｖ）、フィードバックループが動作しないので、差分増幅器が省略されている、フィードバック制御式電力開閉デバイスのターンオフ工程例の同様の模式図
【図１０】静的オフ期間の始めにおける電流及び電圧特性例のグラフ図
【図１１】インピーダンスがテール電流の間に上昇する、静的オフ期間の始めにおける分流加減器のインピーダンス変化例のグラフ図
【図１２】レベルコントローラの形の任意選択のインタフェース回路と共に、電力スイッチと分流加減器を備えたバルブの実施形態の模式図
【図１３ａ】図１１と同様に、理想的なＩ−Ｖ曲線セットが分流加減器Ｍ３のインピーダンス変化例を図示する、図１〜７及び／又は図２ａ〜７ａ，９ａ，９ｂ，１２の分流加減器を再利用する構成例の模式図
【図１３ｂ】例えば、静的オフの始めにおける電圧平衡のための分流加減器Ｍ３の電流・電圧プロファイル例のグラフ図
【図１３ｃ】分流加減器回路がＦＥＴ  Ｍ３、電圧測定回路、電流測定回路及び分流加減器制御ブロックを備えた、図１〜７及び／又は図２ａ〜７ａ，９ａ，９ｂ，１２の分流加減器を再利用する分流加減器の構成例の同様の模式図
【図１４ａ】アクティブ電圧制御（ＡＶＣ）回路及びカスケード式アクティブ電圧制御（ＣＡＶＣ）回路の模式図
【図１４ｂ】アクティブ電圧制御（ＡＶＣ）回路及びカスケード式アクティブ電圧制御（ＣＡＶＣ）回路の模式図
【図１５】一連の電力開閉デバイスを備えた実施形態の模式図
【図１６】全てのＩＧＢＴがオンであり、分流加減器のインピーダンスが重要でない、（それぞれ並列の抵抗及びトランゾーブとして表示された）分流加減器と並列な静的オン状態の電力開閉デバイスの模式図
【発明を実施するための形態】
【００５３】
図１２は、電力開閉デバイスサブシステム（電力スイッチ）、例えば、ＩＧＢＴ又はＭＯＳＦＥＴを備えたシステム実施形態のトップレベル構造を図示しており、各々が、制御回路、入力基準電圧Ｖｒｅｆ、及びコレクタ端子とエミッタ端子（Ｃ，Ｅ）を備え、並列の分流加減器と接続されている。（任意選択により、レベルコントローラを介した）中央のバルブコントローラからの各制御信号Ｚｒｅｆが、対応する分流加減器のインピーダンスを制御する。
【００５４】
一つの実施形態の代替図面が、中央コントローラ（制御回路）１５１と、単なる例として、一連の電力開閉デバイス１５３とを有する図１５に図示されている。この制御回路は、電力開閉デバイスの少なくとも一つ（好ましくは、全て）のオフ期間の始めの指示及び／又は電力開閉デバイスの少なくとも一つ（好ましくは、全て）のターンオフを起動するターンオン信号を受信する。任意選択のＡＶＣフィードバック回路１５５（例えば、分圧器）と基準信号（例えば、Ｚｒｅｆ）を受信する差分増幅器１５２とを用いた電力平衡用フィードバックループが配備されている。分流加減器１５４が、各電力開閉デバイス１５３と並列に接続され、センス抵抗１５６と直列に接続されている。分流加減器フィードバック信号は、センス抵抗を流れる電流又はセンス抵抗を介して降下する電圧を指示する。それに代わって、フィードバック信号は、例えば、分流加減器又はＩＧＢＴのコレクタ電圧又はコレクタ・エミッタ電圧を指示する。
【００５５】
バルブは、一般的に全体的なスイッチを形成する一連の電力開閉モジュールを備えており、各モジュールは、ＩＧＢＴなどの少なくとも一つの電力開閉デバイスを有する。更に、バルブコントローラに言及すると、それは、一般的にそのような複数のモジュールの切り換えを調整するデバイスを備えている（「デバイス」及び「モジュール」は、本明細書を通して、電力開閉デバイスに関して互いに置き換え可能な形で使用され、モジュールが、電力開閉デバイスとフリーホイールダイオードなどの任意選択の別のコンポーネントとから構成されることに留意されたい）。
【００５６】
更に、分流加減器に言及すると、それは、時として、それに代わって、例えば、抵抗又は能動的な電圧クランプとして参照／表示される。分流加減器は、好ましくは、ＭＯＳＦＥＴなどの制御可能な線形デバイス（好ましくは、そのような高周波デバイス）を備え、一つの実施形態では、プログラミング可能なバイパス素子として記載される。標準的なゲート駆動部では、トランゾーブデバイス（過渡電圧サプレッサ）が、電圧クランプを提供するために、しばしばデバイスのコレクタとゲートの間に接続され、そのため、図面の幾つかでは、少なくとも部分的に分流加減器を表すために、トランゾーブ用の記号が使用されている。
【００５７】
一般的に、複数の実施形態が、スイッチングの間の静的な電圧平衡及び／又は電圧クランプを保証するための直列に接続された電力開閉デバイスの平衡方法を規定する。直列に接続されたＩＧＢＴの各々を介して降下する電圧は、少なくともオン−オフ遷移、オフ−オン遷移の間及び／又はモジュールがオフである静的オフの間に管理される。
【００５８】
これは、対応する電力開閉モジュールとそれぞれ並列に動作するとともに、スイッチングサイクルの間に様々な機能を実施する能動回路を用いて達成される。各能動回路は、フィードバック制御方式が適用される分流加減器を有する。この分流加減器は、好ましくは、電力開閉モジュールよりも容易に制御することができる（好ましくは、同じく電力開閉モジュールに格付けされる）高電圧トランジスタを備える。この分流加減器は、電力開閉モジュールと比べて、より小さいデバイスから構成されることと、好ましくは、高電圧高速デバイスであることとの一つ以上である。デバイスの例は、Ｓｉ製ＩＧＢＴ又はＳｉＣ製ＦＥＴ、例えば、ＳｉＣ製ＭＯＳＦＥＴである。この分流加減器は、抵抗（又は抵抗性インピーダンス及び／又はリアクタンス性インピーダンス）、トランゾーブ又はそれら両方の並列を擬装するために使用される。以下でより詳しく記述する通り、分流加減器は、電力開閉モジュールと並列の電流分流加減器及び／又は能動クランプとして使用される。分流加減器の電圧及び／又は電流などの測定されたパラメータをバルブコントローラに送信するために、通信システムが使用される。このバルブコントローラは、スイッチングプロセスの様々な部分に関する目標とするクランプ電圧及び／又は抵抗値により応答する。
【００５９】
制御された分流加減器は、事実上、制御システムを備えた能動スイッチであり、主要な電力開閉デバイス（ＩＧＢＴ）と並列に動作する。そのような分流加減器は、直列に接続されたデバイスを介して降下する電圧が等しく共有されることを保証する。ターンオフ後に、例えば、静的オフの始めに、分流加減器は、テール電流を平衡にするように（例えば、図１２に図示されている通りのＺｒｅｆにより）制御された後、更に、漏れ電流を平衡にするように制御される。それに追加して、或いはそれに代わって、分流加減器は、（プリセット制御パラメータにより予め設定又は決定されるか、或いは、例えば、センス抵抗を用いて分流加減器の電流を測定し、それに応じて分流加減器のインピーダンスを調整することにより所定の値に設定される）「既知の」電流を通すように制御され、その電流は、次に、電力開閉デバイスを能動（線形）動作領域に移行させるために、対応する電力開閉デバイスに転送される。そのことから、電力開閉デバイスは、より容易に既知のタイミングで制御することができる。それに追加して、或いはそれに代わって、ターンオンでは、分流加減器は、少ない割合（例えば、１０％）の負荷電流を流し、その電流は、次に、デバイスを能動状態にするために、対応する電力開閉デバイスに移送される。
【００６０】
そのため、分流加減器の制御は、対応する電力開閉モジュールのターンオン及び／又はターンオフのスイッチング時間を少なくとも部分的に決定する。これは、より厳密にスイッチングを同期させることを保証するのに役に立つ。
【００６１】
例えば、ＩＧＢＴを考えると、「テール電流」が一般的にＩＧＢＴのコレクタ電流（Ｉｃ）の波形において、Ｉｃが初期の急降下後に連続して流れる部分として定義されることに留意されたい。ＩＧＢＴは、一般的にターンオフプロセスの間にテール電流を示す。過剰な担体は、一般的にターンオフプロセスの間にドリフト領域に貯められる。遅い再結合プロセスに起因する過剰な担体を除去するためには、比較的長い時間がかかる場合が有る。そのため、ＩＧＢＴの「テール時間」が長くなる可能性が有る。漏れ電流は、ＩＧＢＴが特定のコレクタ−エミッタ電圧及びゲート−エミッタ電圧でオフの時に、コレクタからエミッタに流れる。この漏れ電流は、一般的に逆バイアス式コレクタ・エミッタ接合を通って流れ、一般的に温度に応じて上昇する。
【００６２】
［静的オフ状態］
以下において、分流加減器とオフ状態の（従って、開路として表示された）電力開閉デバイスを図示する図１を参照して、直列に接続された（以下では、ＩＧＢＴであると仮定する）電力開閉デバイスを制御する実施例を考察する。そのような実施形態のより詳細な模式図が図１ａに図示されている。
【００６３】
このオフ状態では、直列に接続されたＩＧＢＴは、一般的に、各々が全電圧の一部を受け持つ一連のコンデンサのように動作する。ＩＧＢＴ間のパラメータ（例えば、漏れ電流）の変化に起因して、それらを介して降下する電圧が、容量の充放電として分散し始める。分流加減器は、動的ターンオフ後の始めなどの静的オフの間の如何なる時でも、漏れ電流を平衡にするために、そのため、各ＩＧＢＴを介して降下する電圧を等しくするために（例えば、図１２に図示された通り、信号Ｚｒｅｆにより）制御される。これに関して、図１は、分流加減器を簡単に表すために並列の抵抗及びトランゾーブを図示しており、この分流加減器の回路は、並列の抵抗及びトランゾーブの組合せとして動作する単一の物理的な素子から構成される。この分流加減器の電流及び／又は電圧が測定されて、バルブコントローラに返送され、その結果、そのコントローラは、分流加減器の目標となる抵抗、電流及び／又は電圧（例えば、電圧クランプレベル）を適宜設定することができる。
【００６４】
更に、ＩＧＢＴがオフに切り換えられた直後の静的オフ状態の始めに関して、大きなテール電流の間の不平衡は、大きな分流加減器電流が必要であるが、場合によっては、モジュール間の漏れ電流の差を平衡にするためには、小さい電流しか必要としないことを意味する。この変化を管理する一つの手法は、全ての分流加減器を当初低いインピーダンスに設定した後、時間をかけて、例えば、時間に関するプリセットインピーダンスプロファイルに従って、或いはそのプロファイルの制御されたインピーダンス値及び／又はインピーダンスの変化タイミングを分流加減器の電流及び／又は電圧測定に応じて、好ましくは、そのような測定における不平衡に応じて制御する形で、より高いインピーダンスに設定することである。そのような全ての分流加減器の測定は、全ての分流加減器が同じインピーダンスプロファイルに従うように制御するために組み合わされる。それに代わって、分流加減器の中の少なくとも一つが、例えば、その分流加減器及び／又は隣の一つ又は複数の分流加減器だけの測定に基づき制御される。好ましい実施形態では、（例えば、分流加減器と直列のセンス抵抗を用いて検出される、例えば、分流加減器の電流及び／又は電圧の不平衡に応じて、）電力損失を低減できる場合、バルブコントローラは、一連の全ての分流加減器のインピーダンス（例えば、抵抗）を等しく設定して、時間をかけてインピーダンス値を上昇させる。
【００６５】
従って、一つの実施形態は、静的オフ状態の間、例えば、全ての開閉デバイス（例えば、ＩＧＢＴ）がオフに制御されている時のテール電流及び／又は漏れ電流の不平衡の作用を制御するために分流加減器の抵抗を調整する。各分流加減器は、「主要な」開閉デバイス（即ち、対応する電力開閉デバイス）と並列に使用される場合、主要な開閉デバイスから分流加減器に電流を分流させることができる。従って、電力開閉デバイス間の電圧不平衡は、その結果、分流される電流が、その時に流れる分流加減器のインピーダンスを介して降下する電圧に応じて低減／防止される。好ましくは、静的オフ状態の間に、全ての分流加減器がアクティブであり、従って、テール電流及び／又は漏れ電流を制御することができる。各分流加減器は、当初低い抵抗（分流加減器の特性において高いＩ／Ｖ勾配）を示すように、従って、実質的にテール電流を導通させて、テール電流期間の間に電力開閉デバイスの電圧不平衡の発達を低下させるように制御される。テール電流が低下するにつれて、損失を低減するために、分流加減器の抵抗が（滑らか又は段階的に）増大される。
【００６６】
そのような方式では、デバイスにおけるテール電流及び／又は漏れ電流の不平衡は、有利には、（対応する電力開閉デバイスを流れる電流よりも）各分流加減器を介して降下する電圧及び／又は各分流加減器を流れる電流の検知によって検出される。分流加減器の全ては、監視されて、検出結果は、中央コントローラにより、例えば、図１２に図示されている通りバルブコントローラを用いて、分流加減器の制御のために使用される。一般的に、分流加減器の電流の量は比較的少なく、その結果、分流加減器と直列の抵抗を用いた分流加減器の電流の測定は低い損失しか発生させない。
【００６７】
タイミングを考慮すると、好ましくは、分流加減器の全ては同期して制御される。従って、全ての分流加減器は、ほぼ（例えば、厳密に）同時にインピーダンスを変化させるように制御される。そのような制御は、分流加減器毎の抵抗が連続して上昇する状態の中の二つの状態、例えば、図１１に図示されているような状態と関連する予めプログラミングされたプロファイルに従う。少なくとも一方の状態はテール電流の間に出現し、少なくとも他方の状態は漏れ電流の間に出現する。これらの状態遷移は、インピーダンスの階段状変化から構成されるか、或いは滑らかである。上で示した通り、分流加減器のインピーダンスの状態遷移のタイミングは、予めプログラミングされるか、或いは検出結果に反映された電流の不平衡（例えば、平均偏差又は最大偏差）に応じてリアルタイムに決定される。分流加減器の検出された電流及び／又は電圧における偏差は、各抵抗状態において時間をかけて低下すると期待され、この場合、分流加減器は、検出された最大偏差が所定の大きさを下回る、より高い抵抗状態に変化するように制御される。そのような所定の大きさは、電流／電圧の絶対偏差であるか、或いは、例えば、最小又は最大測定電流／電圧の割合又は百分率である。一つの実施形態では、分流加減器は、分流加減器の電流間の最大偏差が所定の大きさ、例えば、５％以内の最大電圧偏差を示す、より高い抵抗状態に移行するように制御することができる（例えば、各開閉デバイスを介して降下する電圧が約２，０００Ｖの場合、分流加減器は、１００Ｖ以内の最大偏差を示す、より高い抵抗状態に移行するように制御することができる）。
【００６８】
中央コントローラが分流加減器を同期して制御できるように、分流加減器に関するタイミング制御のためにクロック信号及び／又は制御信号が使用される。従って、分流加減器は、Ｚｒｅｆ信号に追加して、そのようなクロック信号を受信するデジタルタイミング制御回路を有し、受信したクロック信号及び／又は制御信号により決まる時点でＺｒｅｆ信号に応じて動作する。
【００６９】
各分流加減器は、好ましくは（即ち、必ずしもそうではない）、電力開閉デバイスの静的オフ期間に先行するオン期間の間オフであり、電流の分流を可能とするために、対応する電力開閉デバイスのターンオフの間にオンに切り換えられる。それに代わって、分流加減器は、先行するオン期間の間オンであり、それにも関わらず、ほぼゼロ電流及びゼロ電圧である。テール電流が消滅した後の静的オフの間の如何なる時点においても、例えば、開閉デバイスへのターンオフ信号から所定の時間後に、例えば、２０μｓ後に、分流加減器は同期してオフに切り換えられる。
【００７０】
任意選択により、一つの実施形態は、各分流加減器の電流変化速度（ｄＩ／ｄｔ）を監視し、その分流加減器又は全ての分流加減器に関するインピーダンスの状態遷移が起こる時を制御するために、好ましくは、中央のバルブコントローラにおいて、例えば、比較器及び／又はアナログ・デジタル・コンバータを使用する。
【００７１】
静的オフ期間の始めにおける電流及び電圧特性の例が図１０に図示されている。図示されている通り、各分流加減器のインピーダンスは、好ましくは、少なくともテール電流に向かって、或いはテール電流の終わりに上昇するように制御される（更なる上昇は漏れ電流の間に起こる）。これは、インピーダンスにおける単なる単一の階段状変化又は図１１の実際の（理想的な）特性に図示されている通り複数の階段状変化から構成される。それに代わって、分流加減器毎のインピーダンスの上昇は、例えば、少なくともテール電流期間の終わりの間にインピーダンスが徐々に上昇することを示すような滑らか上昇及び／又は線形的な上昇である。理想的には、この上昇は、分流加減器を流れるテール電流及び／又は漏れ電流の低下を示す測定に応じて制御される。各分流加減器のインピーダンス変化は、好ましくは、中央のバルブコントローラの制御の下でインピーダンス制御信号Ｚｒｅｆにより制御される。
【００７２】
上記を考慮して、一つの実施形態は、直列に接続された電力開閉デバイスの少なくとも静的オフ状態の始めにおいて、分流加減器のインピーダンスが、テール電流の始めに向かって／テール電流の始めでは低く、テール電流の終わりに向かって／テール電流の終わりでは高くなるような分流加減器のインピーダンス制御を規定する。このようにして、インピーダンスが、全ての分流加減器に対して同期して変更される。更に、分流加減器のインピーダンスは、一時的に低下された後、検出された不平衡に応じて、静的オフの間の如何なる時点においても上昇される。
【００７３】
［ターンオン］
ターンオンの間の動的電圧平衡のために、一つの実施形態は、当初は少なくとも一つの分流加減器の電流を（例えば、プリセットパラメータにより決まる）所定の値に設定した後、その電流を（以下において、一般的にＩＧＢＴであると仮定する）対応する電力開閉デバイスに転送する。これは、ターンオンの間のレイテンシーに起因する、例えば、各ＩＧＢＴがその動作領域に到達する厳密なタイミングが予想不可能であることに起因する電力開閉デバイス間の電圧不均衡を防止又は低減する。
【００７４】
当初は、分流加減器の全てが低い抵抗状態にある。大部分のＩＧＢＴが、フィードバック、例えば、ＡＶＣにより制御される。それ以外のＩＧＢＴ（例えば、直列接続の最後のＩＧＢＴ）は、フィードバックループを適用されず、当初は、大部分のＩＧＢＴをオンに、例えば、少なくとも能動的な動作領域に切り換えるために、フィードバックループが基準電圧により制御されている間、オフに保持される（「それ以外の」ＩＧＢＴの異なる取り扱いは、過剰に制約されたシステムを防止するが、そのような取り扱いは、例えば、分流加減器との直列接続を備えた回路における抵抗及び／又は容量が十分である場合、任意選択である）。次に、大部分のＩＧＢＴのゲート電圧は、ＩＧＢＴの電流が流れ続けるように保持される（ＡＶＣオフ）。次に、それ以外のＩＧＢＴは、大部分のＩＧＢＴが一定の電流を導通し続ける間に素早くオンに切り換えられる（ハードスイッチされる）。それ以外のＩＧＢＴがオンに切り換わった場合、それらのデバイスに対してＡＶＣが動作しないので、それらのＩＧＢＴを介して降下する電圧が下降する。次に、それ以外のＩＧＢＴがオンになると、大部分のＩＧＢＴの全てを完全にオンに切り換えるために、ＡＶＣが使用される。分流加減器のインピーダンスは、直列に接続されたＩＧＢＴの電流を制御するために、このプロセスを通して制御される。
【００７５】
ターンオンの間の動的電圧平衡に関する一つの実施形態は、図２〜７又は２ａ〜７ａに図示されているような多段階プロセスを実施する。有利には、そのようなプロセスは、そのようなデバイスの一つでもそれ以外のデバイスの前に切り換わらないことを保証し、従って、デバイスの中の何れもその最大電圧を上回らないことを保証する。一つの実施形態では、電力開閉デバイスを通る主要な電流経路を流れる電流の測定に基づく制御と言うよりも、大部分のＩＧＢＴに対する各分流加減器が、対応するＩＧＢＴに（プリセットパラメータにより予め設定、或いは決定された）「既知の」電流を転流させるために使用される。別のＩＧＢＴ、例えば、ｎ番目毎のＩＧＢＴに対して分流加減器を配置することは、システムを過剰に制約しないことを保証する。これらの別のＩＧＢＴ／分流加減器の部分は、直列接続内に規則的な間隔を開けて、或いはそれよりもランダムな間隔を開けて配置される。この既知の分流加減器の電流をそれに対応する電力開閉デバイスに制御された形で流すことは、制御された形態のターンオンを可能とし、従って、改善された動的電圧平衡を可能とする。
【００７６】
上記を考慮して、一つのＩＧＢＴの電流を制御するとの難しい課題を実現しようと努める代わりに、一つの実施形態は、電荷移動を実施する。それは、全てのＩＧＢＴを最終的なオン導通状態に同時に効果的に移行させることを可能とする。
【００７７】
図２〜７は、少なくともｎ＝１０個の（ＩＧＢＴと仮定する）電力開閉デバイスと関連するプロセスの例を詳細に図示している。この場合、ｎ番目毎のＩＧＢＴが異なる形で取り扱われるので、図２〜７の各々は、上方の図面に「主要な」（例えば、１〜ｎ−１番目の）ＩＧＢＴの中の二つの例を図示し、下方の図面に異なる形で取り扱われる（ｎ番目の）ＩＧＢＴを図示している。好ましくは、そのようなプロセスは、低い電力損失でのターンオンを可能とする。そのような実施例が、より詳しく図２ａ〜７ａに図示されている。
【００７８】
初期段階では、電力開閉デバイスはオフであり、従って、図２では（図２ａに図示されている通り、ゲートが−１０Ｖに保持された）開路として図示されている。電圧を共有するために、各分流加減器Ｒは、電流Ｉ１を通すインピーダンスＺｒｅｆ（そのような抵抗Ｒｆｅｔは、例えば、１００オームである）を有する（任意選択として、更にリアクタンス性インピーダンスを有する）抵抗を擬装し、好ましくは、ｎ番目毎の分流加減器は、より低いインピーダンスに、例えば、５０オームに設定される。そのようなより低いインピーダンスは、以降の段階で増加して流れる電流に起因して電圧が上昇するように規定され、上述した通り、過剰な制約を防止するためには、幾らかのヘッドルームが有利である。
【００７９】
図３には、主要なＩＧＢＴは、それぞれ対応する分流加減器を介して降下する測定された定常的な電圧を用いる電圧フィードバックループを有する。ｎ番目毎のＩＧＢＴはオフのままであり、この場合、対応する分流加減器は、５０オームなどの低い抵抗を有する。主要なＩＧＢＴ毎のフィードバック制御に関する設定点は、分流加減器の電圧（Ｖｒ１．．．Ｖｒ９）−小さい電圧差（ｄ）、例えば、５０Ｖである。この小さい電圧差は、フィードバックループがアクティブになるようにし、そのフィードバックループが、次に、ＩＧＢＴに電流を流して、それをオンに切り換えることを始動する。好ましくは、この設定（基準）点は、分流加減器の電圧を受信するコントローラ（例えば、中央のバルブコントローラ）によって決定され、そして、ＩＧＢＴを制御するために、そのコントローラから設定点が出力される。そのようなコントローラは、図１２に図示されている通り、全ての分流加減器及び対応するＩＧＢＴに同様に接続される。
【００８０】
図４は、主要なＩＧＢＴに関するフィードバックループが安定した後（これは、電圧（例えば、Ｖｒ１，Ｖ２等）の中の少なくとも一つが所定の大きさ又は小さい差の割合、例えば、少なくともｄ／２だけ低下することによって特定される）、主要なＩＧＢＴに関する分流加減器の抵抗値が、例えば、この場合１０倍に、１，０００オームに増大されることを図示している。次に、主要なＩＧＢＴは、それぞれ対応する分流加減器からの電流を受け入れさせられる。この時点で、（ｎ番目毎のＩＧＢＴを除く）全てのＩＧＢＴはアクティブとなり、小さいが、好ましくは、プリセットパラメータにより（ほぼ、例えば、完全に）決定される測定された量の電流を導通させる。ｎ番目のＩＧＢＴはオフのままであり、ｎ番目の分流加減器は依然として低いインピーダンス抵抗として出現し、有利には、システムが過剰に制約されないことを保証する。この時点でｎ番目のＩＧＢＴが異ならない場合、システムの全体的な挙動は、バルブ電圧とフィードバック電圧設定の合計の両方によって設定される。これらの制約の何れかが変更された場合、電流の流れが急速に変化する（一つの実施形態では、動作するフィードバックループを備えていないＩＧＢＴが無い場合、ＩＧＢＴ及び分流加減器の系列の中の一部における変化がその系列全体に渡って不安定性を引き起こし、少なくとも一つのＩＧＢＴが、例えば、ｎ番目毎のＩＧＢＴがそのようなループを備えていない場合、不安定性は、フィードバックを備えたＩＧＢＴ及び分流加減器に限定される、即ち、シーケンス全体に拡大しない）。
【００８１】
図５では、１〜ｎ−１番目のＩＧＢＴに対するゲート電圧が、フィードバックループにより設定されるレベルに保持されている。一般的に、それは、電流が上昇できないことを保証する。
【００８２】
図６では、ｎ番目毎のＩＧＢＴが、従って、（図６では見易さのために、この地点で電圧が急落するＩＧＢＴにフィードバックが適用されない短絡回路として図示され、それに代わって、図６ａでは、ゲートに＋１５Ｖを有するＩＧＢＴとして図示されている）低い抵抗のＩＧＢＴがオンに切り換えられる。この例では、この段階では低い抵抗、例えば、５０オームを持ち続けるｎ番目の分流加減器を介して、３Ｖの電圧が降下している。
【００８３】
それに続いて、図７に図示されている通り、電圧のフィードバックループを有効にし、基準（Ｖｒｘ−ｄ；ｘ＝１．．．ｎ−１）を低下することによって、１〜ｎ−１番目のＩＧＢＴが完全にオンに切り換えられる。図７は、主要なＩＧＢＴの同期したターンオンを図示している。
【００８４】
図２〜７（又は一般的に上記の記載を更に適用した図２ａ〜７ａ）或いは図１〜７又は１ａ〜７ａの工程の中の少なくとも一つは、好ましくは、そのような全ての工程は、少なくとも一連の１〜ｎ−１番目の電力開閉デバイス、好ましくは、全ての電力開閉デバイスに渡って同期して（例えば、厳密に同時に）実施される。
【００８５】
図２〜７又は２ａ〜７ａのプロセスにおけるＩＧＢＴと分流加減器の電圧及び電流のグラフが図８に図示されている。上述した通り、初期段階では、分流加減器の全てが低い抵抗に設定され、従って、電流を導通させる。それに続いて、１．．．ｎ−１番目の分流加減器の抵抗が増大されて、それらの導通性が低下し、対応するＩＧＢＴを流れる電流が増加する。その後、フィードバックループを備えていないｎ番目のＩＧＢＴがオンに切り換えられ、その結果、ｎ番目のＩＧＢＴを介して降下する電圧が低下し、それに対応してｎ番目の分流加減器を流れる電流の低下が見られる。１．．．ｎ−１番目の分流加減器が最終的に完全にオンに切り換えられた時に、一連のＩＧＢＴの全てに等しい電流が流れる。
【００８６】
図７又は７ａに図示されているようなフィードバックループの代替策として、１〜ｎ−１番目のＩＧＢＴを同期して切り換えることを可能とするために、対応するＩＧＢＴのゲートに対する電圧クランプとして、少なくとも一つの分流加減器を再利用することができる。そのような電圧クランプは、ＩＧＢＴが過電圧と成り得ないことを保証する。従って、同期して切り換えるメカニズムは、フィードバックループ、即ち、アクティブ電圧制御（ＡＶＣ）を用いるか、或いは、より簡単に、過電圧からＩＧＢＴを防止するためのクランプとして分流加減器を使用して、（ＡＶＣの無い）オープンループとしてオフに切り換えることができる。同期したターンオン及びターンオフは、分流加減器がＡＶＣを許容するように構成されているか、或いはクランプとして動作するように構成されているかに応じて、何れかのメカニズムを用いて実現することができる（図１３ａを参照）。
【００８７】
図２ａ〜７ａは、図２〜７よりも詳細にターンオンプロセスの例を図示していることに留意されたい。図２ａでは、全てのＩＧＢＴがオフであり、分流加減器が低いインピーダンスを有する。図３ａでは、１〜ｎ−１番目のＩＧＢＴが電圧フィードバックを備え、分流加減器が低いインピーダンスを有する。図４ａでは、１〜ｎ−１番目のＩＧＢＴが電圧フィードバックを備え、分流加減器が高いインピーダンスを有し、電流がＩＧＢＴに転送される。図５ａでは、１〜ｎ−１番目のＩＧＢＴに関して、ゲートが一定の電圧に保持され、その結果、そのようなＩＧＢＴがそれぞれ電流を一定に保持する。図６ａでは、ｎ番目のＩＧＢＴがオンに切り換えられる。図７ａでは、１〜ｎ−１番目のＩＧＢＴが、Ｖｒｅｆの低減によって、同期してオンに切り換えられる。
【００８８】
［静的オン状態］
一般的に、一連の電力開閉デバイス、例えば、ＩＧＢＴの全ては、図１６に図示されている通り、静的オン状態でオンである。しかし、各分流加減器は、例えば、限界効率節約を提供するためにオン（低いインピーダンス）であるか、或いはその冷却を可能とするためにオフ（高いインピーダンス）である。
【００８９】
［ターンオフ］
上述した分流加減器の更なる使用又は代替的な使用は、ターンオフに関する動的電圧平衡に関連して考えられる。特に、その代わりに、分流加減器、例えば、トランジスタが、図９ａ及び９ｂでダイオード部品Ｄにより図示されている通り電圧クランプとして接続される（同様に、電圧クランプは図９ｃ及び９ｄに図示された回路を用いて実現される）。同様に、例えば、図１３ａ又は１３ｃに図示されているような使用に対して分流加減器を再構成するために、追加の一つ又は複数のスイッチが用いられる。
【００９０】
オン状態からオフ状態への切り換えは、好ましくは、一つの電力開閉デバイス、例えば、ＩＧＢＴがそれ以外のデバイスの前に切り換わらないことを保証するために、多段階プロセスであり、そうでなければ、幾つかのＩＧＢＴがそれらの最大電圧を上回る可能性が有る。
【００９１】
そのようなプロセスの例では、図９ａ又は９ｃに図示されている通り、第一の工程が、（以下では、ＩＧＢＴと仮定する）電力開閉デバイスをそれらの動作領域に移行させる。例えば、図１３ａ又は１３ｃのＭ１及び／又はＭ２のようなスイッチを用いて、デバイスが早期にオフに切り換わって全ての電圧を引き受けないことを保証するための電圧クランプとして構成された分流加減器を用いて、例えば、設定点のために、差分増幅器に対する基準電圧を調整することによって、小さい電圧差（例えば、５０Ｖ）が加えられる。フィードバックの結果、ＩＧＢＴが、それを介して小さい電圧を発生させて、アクティブになり始める。
【００９２】
図９ｂは、依然として過電圧を防止するための（ＩＧＢＴのゲートに対する）電圧クランプとして分流加減器を使用して（例えば、抵抗駆動式ターンオフを用いて）全てのＩＧＢＴのオフへの同期した切り換えが後続することを図示している（その代替策として、このフェーズにおいて、例えば、図７又は７ａに図示されている通りのフィードバック回路を用いたアクティブ電圧制御を使用することができる）。
【００９３】
この後、全ての分流加減器が、共有を保証するために、直に電源を介して使用される。図１０は、動的ターンオフと（図１０で述べた通り、テール電流を有する）静的オフの始めの間に適用される分流加減器の電流・電圧プロファイルを図示している。このプロファイルは、一般的にトランゾーブと並列の抵抗に対応する。選択された抵抗は当初低く、時間と共にＩＧＢＴのテール電流の不平衡が低下するにつれて、選択された擬装抵抗／擬装インピーダンスは、静的オフと関連して上述した通り、分流加減器の損失を低減するために上昇する。
【００９４】
図９ａ及び９ｂと比べて、図９ｃ及び９ｄが共にオン・オフ遷移工程の例を同様により詳しく図示することに留意されたい。図９ｃでは、全てのＩＧＢＴが、電圧フィードバックにおいて低い電圧に有り、分流加減器が、ゲートに対するトランゾーブとして作用する。図９ｄでは、全てのＩＧＢＴが同期して（例えば、厳密に同期して）オフに切り換えられて、分流加減器が、ゲートに対するトランゾーブとして作用する。
【００９５】
［ゼロ電圧切換用途のためのスローターンオン］
直列に接続されたゲート駆動部は、或る故障条件下を除いて、一般的に（例えば、ＶＳＣ  ＨＶＤＣ  Ｇｅｎ  ２において）ゼロ電圧で切り換わるように設計される。それは、オフ・オン遷移が大きな電力を消費しないことを意味し、一般的な場合、遷移を実施させて、ＩＧＢＴのような電力開閉デバイスの安全な動作領域（ＳＯＡ）内に依然として留まるのに１０μｓ以上の時間が有る。
【００９６】
高いボルトでの電圧フィードバックが電力を消費する（これが、ハード切換式コンバータにおけるＡＶＣの主な欠点の一つである）一方、ソフト切換式コンバータでは、効率に大きな影響を及ぼすこと無く、この遷移を比較的遅くすることができる。この遷移のスローダウンは、フィードバック回路が低い利得しか必要でなく、そのため基準電圧の追尾は劣るが、良好な安定性及び／又は低オーバーシュートとなることを意味する。
【００９７】
定電流源を用いて駆動される場合、例えば、ＩＧＢＴのゲートの統一的な動作は、ここでは極めて適している。非常に低い（例えば、１ＭＨｚで０〜２０ｄＢの）ループ利得により、約１〜１００μｓ内にループが安定化される。ＩＧＢＴが完全に同期しない場合、（電圧クランプとして動作する）分流加減器は、遅いＩＧＢＴのゲートに電流を注入して、ターンオンを加速する。ＩＧＢＴ／分流加減器の部分が同期する場合、それらは、過電圧用のトランゾーブ／分流加減器を用いて一緒に切り換えられる。
【００９８】
従って、好ましくは、図１３ａ又は１３ｃのＭ１及び／又はＭ２のようなスイッチを用いた（例えば、電力開閉デバイスのコレクタからゲートへの）電圧クランプとして構成された分流加減器は、有利には、ゼロ電圧切換及び／又は低利得フィードバック（例えば、ＡＶＣ）と共に使用される。これは、ここで開示されている通りの同じ分流加減器又は追加の分流加減器の別の使用による実施形態において適用される。
【００９９】
［オープンループターンオン］
電力開閉デバイス、例えば、ＩＧＢＴが、（例えば、容量のようなモジュール特性が十分に均一であるので、）互いに±１００ｎｓ内で同期することが見い出された場合、それらは、好ましくは、トランゾーブとして同様に機能する分流加減器を用いて、対応するゲートに対してオープンループに切り戻すことができる。それを可能とする構成例が、Ｍ１及び／又はＭ２を用いて図１３ａ又は１３ｃに図示されている。
【０１００】
バルブが作動すると、ずれを低減するために切換タイミングを調整することができる。
【０１０１】
第一のオン切り換えは、より難しいプロセスであるが、オフ状態では、スローターンオンに関連して前に述べた通り、レイテンシーを測定するために、幾つかのデバイスを一時的にオンに切り換えることができる。例えば、ＩＧＢＴを介して降下する電圧の遷移タイミングを検出することによって得られる、レイテンシーを指示するためのタイミング測定は、好ましくは、中央コントローラによって、対応する分流加減器に対する対応するターンオン信号のタイミングを調整するために使用される。
【０１０２】
［非線形抵抗］
複数の実施形態において、各分流加減器が、オームの法則に準拠する従来の抵抗よりも非線形抵抗のようなインピーダンスを擬装することが好ましい。例えば、それは、Ｒ∝Ｖ２（Ｖは分流加減器を介して降下する電圧である）又はそれ以外の関数とすることができる。複数の実施形態は、低い分流加減器電圧で非常に低い電流を要求するが、より高い電圧では大量の電流を要求する。電力開閉デバイス系列の電圧を速く安定化させる（即ち、一つの実施形態において、最小動的抵抗を有する）ことが望ましいが、安定に近づくと、静的分流加減器電流は、好ましくは、非常に低い。このプロセスは、バルブコントローラとの不断の通信に依存するよりもＩＧＢＴ毎に自動化することが望ましい。
【０１０３】
従って、電力開閉デバイスの少なくとも動的ターンオン電圧平衡のための各分流加減器（例えば、図２〜７又は２ａ〜７ａの各１．．．ｎ−１番目の分流加減器）は、非線形抵抗を有するように、中央コントローラにフィードバックされる分流加減器の電流及び／又電圧に基づき制御される。
【０１０４】
［分流加減器の電力半導体の再利用］
例えば、図１３ａ又は１３ｃに図示されている通り、例えば、静的オフ状態及び／又は動的切換遷移に対して、少なくとも一つの分流加減器の構成可能な再利用を可能にすることが望ましい。それは、分流加減器に使用される電力半導体デバイスが高価である場合（例えば、４．５ｋＶで１００ＡピークのＦＥＴ）に有利である。
【０１０５】
図１３ａ（同様に図１３ｃ）では、電力開閉デバイス、例えば、ＩＧＢＴのコレクタと接続された、二つの低電圧ＭＯＳＦＥＴ、Ｍ１，Ｍ２と一つの高電圧「分流加減器ＭＯＳＦＥＴ」Ｍ３が有る。これら二つの低電圧ＭＯＳＦＥＴは、好ましくは、ＩＧＢＴのゲートに対するトランゾーブのような能動デバイスとしての分流加減器ＭＯＳＦＥＴの使用形態又はＩＧＢＴ自体を直接経由して使用するための分流加減器ＭＯＳＦＥＴの使用形態を構成する。
【０１０６】
オフ段階の間、Ｍ２はオンに切り換えられ、Ｍ３は、上記の静的オフと関連して述べた通り電圧を平衡させるためにＩＧＢＴを直接経由して線形領域内で使用される。Ｍ３は、コレクタ電圧の割合であるようにＲｍｅａｓｕｒｅを介して降下する電圧を維持するために、（線形又は非線形の）抵抗などのインピーダンスを巡るフィードバックループを使用することによって、インピーダンスを擬装するために使用することができる。しかし、当業者は、トランゾーブのＩ−Ｖ特性により近い特性を実現するために、それ以外の線形及び非線形関数を使用できることを分かっている。
【０１０７】
ターンオン遷移及びターンオフ遷移の間に、Ｍ１は、好ましくは、プログラミング可能な電圧クランプとしてＭ３を線形領域で使用できるように、オンに切り換えられる。
【０１０８】
Ｍ１は、直接的に、或いはＭ３のクランプ損失を低減する必要が有る場合、エミッタホロワートランジスタのバッファ対を介して、ＩＧＢＴのゲートと接続することができる。
【０１０９】
図１３ｂは、例えば、静的オフの始めにおける、電圧平衡のための分流加減器Ｍ３の電流・電圧プロファイル例を図示している。
【０１１０】
ここの述べた如何なる実施形態も、例えば、ＨＶＤＣ（高電圧ＤＣ）、（例えば、複数のインダクタを用いた、一般的にサイリスタベースの）ＬＬＣ又はＶＳＣ（一般的にＩＧＢＴを使用する、電圧源制御）の用途に適用される。幾つかの実施形態は、例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータで使用される。一つの実施形態のための好適な形式のＨＶＤＣコンバータはＭＭＣ（モジュール式マルチレベルコンバータ）である。そのような如何なる用途も電圧成形を使用するか、或いは全ての開閉デバイス（例えば、ＩＧＢＴ）が同時に切り換えられる。幾つかの実施形態は、地方で用いられるようなＨＶＤＣリンクのために、及び／又はＤＣ伝送がより低い損失を提供する場合、例えば、陸風などの一般的に長い海底ケーブルの場合などの、例えば、容量が大きい時に特に使用される。別の用途は、鉄道での牽引及びそれ以外の系統連系用途、並びにモータ駆動部のような中電圧用途を含む。
【０１１１】
更に、一つの実施形態では、（例えば、テール電流及び／又は漏れ電流の作用の緩和を支援するための静的オフの始めにおけるインピーダンス上昇を有する）電力開閉デバイスのスイッチングサイクルの如何なる一部の間の電圧平衡及び／又は電圧クランプのために配備された一つ又は複数の分流加減器が、それ以外の如何なる一部又は別のサイクルの間の電圧平衡及び／又は電圧クランプのために（例えば、ターンオフの間における、例えば、電力開閉デバイスに対する電圧クランプとして機能することと、ターンオンの間に対応する電力開閉デバイスに「既知の」電流を流すことと、スローターンオンの同期を改善することとの一つ以上のために）更に制御されることに留意されたい。従って、ここで開示した分流加減器の一つ又は複数の使用は、一つの実施形態において同じ又は異なる分流加減器に適用するために組み合わせることが可能である。
【０１１２】
別の多くの効果的な代替形態が当業者に想到されることは疑い無い。本発明がここで述べた実施形態に限定されず、ここに添付した請求項の技術思想及び範囲内に有る、当業者に明らかな修正形態を包含することを理解されたい。
【図１】
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【図１ａ】
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【図２】
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【図２ａ】
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【図３】
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【図３ａ】
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【図４】
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【図４ａ】
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【図５】
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【図５ａ】
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【図６】
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【図６ａ】
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【図７】
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【図７ａ】
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【図８】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図９ｃ】
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【図９ｄ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３ａ】
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【図１３ｂ】
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【図１３ｃ】
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【図１４ａ】
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【図１４ｂ】
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【図１５】
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【図１６】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年2月9日(2017.2.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの電力開閉デバイスがそれに対応する分流加減器と並列に接続され、分流加減器の各々が、それに対応する電力開閉デバイスから分流される電流を制御可能な形で導通させるための制御可能なインピーダンスを有する、直列に接続された電力開閉デバイスの電圧平衡方法において、
電力開閉デバイスのオフ期間の間に連続して上昇するインピーダンスの状態のシーケンスに従うように各分流加減器が制御され、このシーケンスが、少なくとも二つの前記のインピーダンスの状態から構成され、このシーケンスの各々が、少なくとも分流加減器の第一のインピーダンスと、それに続く分流加減器のより高い第二のインピーダンスとを有し、この第一のインピーダンスが、オフ期間の始めの指示に応じて出現することと、
各分流加減器の信号を監視し、それによって監視している信号の間の不平衡を検出し、これらの信号の各々が、分流加減器を流れる電流及び分流加減器を介して降下する電圧の中の少なくとも一つを指示することと、
を含み、
少なくとも一つの分流加減器の連続して上昇する該インピーダンスの状態の中の少なくとも一つが、前記の不平衡の低下の検出に応じて出現する、
方法。
【請求項２】
第一のインピーダンスが、分流加減器と並列の該電力開閉デバイスのテール電流の間に出現し、シーケンスの後続の該インピーダンスの状態が、電力開閉デバイスの漏れ電流の間に出現し、
後続のインピーダンスの状態が、テール電流の終わりの検出に応じて出現する、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
分流加減器の連続して上昇する該インピーダンスの状態の中の少なくとも一つが、その分流加減器と別の少なくとも一つの分流加減器の監視している該信号の間において検出された最大偏差が所定の大きさを下回った場合に出現する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
少なくとも一つの分流加減器の連続して上昇する該インピーダンスの状態の中の少なくとも一つが、オフ期間の始めの指示から所定の時間遅延後に出現する、請求項１から３までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項５】
オフ期間の始めの指示から所定の時間後に分流加減器の中の少なくとも一つをオフに切り換えることを含む、請求項１から４までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項６】
分流加減器のインピーダンスを同期して制御することを含む、請求項１から５までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項７】
直列に接続された電力開閉デバイスの電圧平衡回路において、
対応する電力開閉デバイスと並列に接続された少なくとも一つの分流加減器と、
電力開閉デバイスのオフ期間の始めの指示を受信するように構成された制御回路と、
備え、
この制御回路が、更に、オフ期間の間に連続して上昇するインピーダンスの状態のシーケンスに従うように各分流加減器のインピーダンスを制御するように構成され、このシーケンスが、少なくとも二つの前記のインピーダンスの状態から構成され、このシーケンスの各々が、少なくとも分流加減器の第一のインピーダンスと、それに続く分流加減器のより高い第二のインピーダンスとを有する、
直列に接続された電力開閉デバイスの電圧平衡回路。
【請求項８】
該指示が、電力開閉デバイスのターンオフを起動するターンオフ信号から構成される、請求項７に記載の直列に接続された電力開閉デバイスの電圧平衡回路。
【請求項９】
該制御回路は、分流加減器を流れる電流と分流加減器を介して降下する電圧の中の少なくとも一つを指示する信号を各分流加減器から受信し、この信号に基づき各分流加減器を制御して、第一のインピーダンスが、分流加減器と並列の電力開閉デバイスのテール電流の間に出現し、該シーケンスの後続のインピーダンスの状態が、その電力開閉デバイスの漏れ電流の間に出現するように構成されている、請求項７又は８に記載の直列に接続された電力開閉デバイスの電圧平衡回路。
【請求項１０】
該制御回路は、電力開閉デバイスを流れるテール電流の終わりを検出し、その検出に応じて、後続のインピーダンスを有するように分流加減器を制御する形態に構成されている、請求項７から９までのいずれか一つに記載の直列に接続された電力開閉デバイスの電圧平衡回路。
【請求項１１】
該制御回路は、分流加減器を流れる電流と分流加減器を介して降下する電圧の中の少なくとも一つを指示する信号を各分流加減器から受信するための入力を有し、該制御回路は、これらの受信した信号の間の不平衡を監視して、この不平衡の低下の検出に応じて、分流加減器の連続して上昇する該インピーダンスの状態の中の少なくとも一つを起動するように構成されている、請求項７から１０までのいずれか一つに記載の直列に接続された電力開閉デバイスの電圧平衡回路。
【請求項１２】
各電力開閉デバイスが、その電力開閉デバイスから分流される電流を制御可能な形で導通させるための制御可能なインピーダンスを有する、それに対応する分流加減器と並列に接続されている、直列に接続された電力開閉デバイスの動的電圧平衡方法において、
（ａ）第一のインピーダンスを有するように各分流加減器を制御し、その場合、電力開閉デバイスがオフである工程と、
（ｂ）分流加減器からその分流加減器と並列に接続された電力開閉デバイスに電流を転流させるために、より高い第二のインピーダンスを有するように各分流加減器を制御する工程と、次に、
（ｃ）各電力開閉デバイスを完全にオンに切り換える工程と、
を含む方法。
【請求項１３】
各分流加減器は、第一のインピーダンスを有する場合に、工程（ｂ）で分流加減器と並列に接続された電力開閉デバイスへ所定の電流を転流させるように制御され、
該電力開閉デバイスを制御するためにフィードバックループが使用され、各フィードバックループが、電力開閉デバイスと並列に接続された分流加減器から、その分流加減器を流れる電流とその分流加減器を介して降下する電圧の中の少なくとも一つを指示するフィードバック信号を受信する差分増幅器を有し、この差分増幅器が、基準信号と該フィードバック信号の間の差に基づき該電力開閉デバイスを制御し、
工程（ｂ）が、フィードバックループ毎に、
フィードバック信号と異なるように、差分増幅器に対する基準信号を設定し、
差分増幅器が、基準信号とフィードバック信号の間の差に応じて、電力開閉デバイスをオンに切り換えることを開始し、
フィードバックループの安定度を検出し、次に、
前記の変化の検出に応じて、分流加減器のインピーダンスを上昇させる、
ことを含み、
工程（ｃ）が、フィードバックループが電力開閉デバイスを完全にオンに切り換えるように基準信号を調整することを含み、
該フィードバックループの安定度の検出がフィードバック信号の所定の変化の検出から成る、
請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
より高い第二のインピーダンスを有するように各分流加減器を制御することが、より高い第二のインピーダンスに到達するように、連続して上昇するインピーダンスのシーケンスを有する分流加減器を制御することから成る、請求項１２又は１３に記載の方法。
【請求項１５】
分流加減器のインピーダンスを同期して制御することを含む、請求項１２から１４までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項１６】
直列に接続された電力開閉デバイスの中の少なくとも一つが、該フィードバックループにより制御されず、本方法が、
少なくとも工程（ａ）と（ｂ）の間に、電力開閉デバイスと並列に接続された各分流加減器が、第一のインピーダンスよりも低いインピーダンスを有する該フィードバックループによって制御されず、次に、
工程（ｃ）の前に、該フィードバックループにより制御されない電力開閉デバイスを完全にオンに切り換える、
ことを含む、請求項１２から１５までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項１７】
ターンオンの間の直列に接続された電力開閉デバイスの動的電圧平衡回路において、
対応する電力開閉デバイスと並列に接続されるように構成された少なくとも一つの分流加減器と、
電力開閉デバイスのターンオフを起動するターンオン信号を受信するための入力、及び
このターンオン信号に応じて、第一のインピーダンスを有するように該分流加減器を制御した後、その分流加減器から、その分流加減器と並列に接続された電力開閉デバイスに電流を分流させるために、より高い第二のインピーダンスを有するように、その分流加減器を制御するための少なくとも一つの出力、
を有する制御回路と、
を備え、この制御回路が、それに続いて、該電力開閉デバイスをそれぞれ完全にオンに切り換えるように構成されている、
ターンオンの間の直列に接続された電力開閉デバイスの動的電圧平衡回路。
【請求項１８】
該電力開閉デバイスを制御するためのフィードバックループを備え、各フィードバックループが、分流加減器を流れる電流と分流加減器を介して降下する電圧の中の少なくとも一つを指示するフィードバック信号を電力開閉デバイスと並列に接続された分流加減器から受信するための入力を備えた差分増幅器を有し、この差分増幅器が、該フィードバック信号と基準信号の比較に基づき該電力開閉デバイスを制御するように構成されている、請求項１７に記載のターンオンの間の直列に接続された電力開閉デバイスの動的電圧平衡回路。
【請求項１９】
直列に接続された電力開閉デバイスの中の少なくとも一つが、該フィードバックループを備えず、該制御回路が、第一のインピーダンスよりも低いインピーダンスを有するように、この直列に接続された電力開閉デバイスの中の少なくとも一つと並列に接続された分流加減器を制御する形態に構成されている、請求項１７又は１８に記載のターンオンの間の直列に接続された電力開閉デバイスの動的電圧平衡回路。
【請求項２０】
直列に接続された電力開閉デバイスの電圧平衡回路において、
それぞれがそれと対応する電力開閉デバイスの導通端子と接続された第一の導通端子を有する複数の分流加減器と、
これらの分流加減器毎に、
分流加減器の第二の導通端子を電力開閉デバイスの別の導通端子と接続して、その電力開閉デバイスと並列に接続されるように、その分流加減器を構成するための制御可能な第一の構成スイッチと、
分流加減器の前記の第二の導通端子を電力開閉デバイスの制御端子と接続して、その分流加減器が、第一の構成スイッチのオフの間に、その制御端子の電圧をクランプすることを可能とするための制御可能な第二の構成スイッチと、
を備えた回路。
【請求項２１】
電力開閉デバイスのオフ期間の始めの指示を受信するように構成された制御回路を備え、
この制御回路が、更に、オフ期間の間に連続して上昇するインピーダンスの状態のシーケンスに従うように少なくとも一つの該分流加減器のインピーダンスを制御するように構成され、このシーケンスが、少なくとも二つの前記のインピーダンスの状態から構成され、このシーケンスの各々が、少なくとも分流加減器の第一のインピーダンスと、それに続く分流加減器のより高い第二のインピーダンスとを有し、その際、第一の構成スイッチがオンであり、第二の構成スイッチがオフである、
請求項２０に記載の回路。
【請求項２２】
ターンオンの間の直列に接続された電力開閉デバイスの動的電圧平衡のために、
電力開閉デバイスのターンオフを起動するターンオン信号を受信するための入力と、
このターンオン信号に応じて、第一のインピーダンスを有するように少なくとも一つの該分流加減器を制御した後、その分流加減器から、その分流加減器と並列に接続された電力開閉デバイスに電流を分流させるために、より高い第二のインピーダンスを有するように、その分流加減器を制御するための少なくとも一つの出力と、
を有する制御回路を備え、この制御回路が、それに続いて、各電力開閉デバイスを完全にオンに切り換えるように構成されており、その際、第一の構成スイッチがオンであり、第二の構成スイッチがオフである、請求項２０又は２１に記載の回路。
【国際調査報告】
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2017523761.tif 000033
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