專利名稱：用于電力變換器中的開關(guān)電路及發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體涉及電力變換器，確切地說，涉及用于電力變換器中晶體管開關(guān)的箝位電路。
背景技術(shù)：
至少一些已知電力變換器使用包括能夠處理高電流和電壓的晶體管的開關(guān)電路。在此類電路中快速開啟和關(guān)閉晶體管有利于提高變換器的電力輸出的質(zhì)量。在瞬態(tài)運(yùn)行條件下(即，在開啟和關(guān)閉晶體管時(shí))，開關(guān)電路進(jìn)行充電和/或放電，因此產(chǎn)生開關(guān)損耗。為減少開關(guān)損耗并改善電力輸出，較有利的是，在晶體管的集電極引線處保持相對(duì)較高的電
壓。至少一些已知電力變換器中的晶體管具有運(yùn)行限制，如果超過此限制，則可能損壞電力變換器中的晶體管和/或其他部件。因此，為在可接受范圍內(nèi)運(yùn)行晶體管，至少一些已知電力變換器需使用電壓箝位電路，以便在集電極引線處的電壓超過特定量的情況下，電壓箝位電路可限制晶體管的集電極引線和發(fā)射極引線之間的峰值電壓。但是，由于零件間變差和溫度變化，至少一些已知電壓箝位電路具有相對(duì)較寬的運(yùn)行范圍。也就是說，電壓箝位電路切斷開關(guān)電路的精確電壓可根據(jù)電壓箝位電路中的部件和這些部件的溫度而明顯變化。因此，在至少一些已知開關(guān)電路中，為避免晶體管的運(yùn)行有超過運(yùn)行限制的風(fēng)險(xiǎn)，開關(guān)電路必須以大體上低于運(yùn)行限制的電壓水平運(yùn)行，因而增加了關(guān)閉損耗，并減少了變換器的電力輸出。

發(fā)明內(nèi)容
一方面，本發(fā)明提供一種用于電力變換器中的開關(guān)電路。所述開關(guān)電路包括絕緣柵雙極晶體管(IGBT)、柵極驅(qū)動(dòng)電路以及抗溫度漂移箝位電路。所述IGBT包括柵極引線、集電極引線和發(fā)射極引線，柵極驅(qū)動(dòng)電路以電氣方式連接到所述柵極引線，且經(jīng)配置以開啟和關(guān)閉所述IGBT，且抗溫度漂移箝位電路在所述IGBT的所述柵極引線和所述集電極引線之間以電氣方式連接，所述抗溫度漂移箝位電路經(jīng)配置以保持所述集電極引線處的電壓低于閾電壓，且有助于減小溫度對(duì)所述開關(guān)電路的運(yùn)行的影響。其中所述抗溫度漂移箝位電路包括至少一個(gè)齊納二極管；以及以電氣方式連接到所述齊納二極管的溫度補(bǔ)償電路。其中所述溫度補(bǔ)償電路包括至少一個(gè)熱敏電阻器。其中所述熱敏電阻器補(bǔ)償所述齊納二極管因溫度變化而導(dǎo)致的擊穿電壓變化。其中所述抗溫度漂移箝位電路包括反向二極管部件；以及以電氣方式連接到所述反向二極管部件的溫度補(bǔ)償電壓源。其中所述溫度補(bǔ)償電壓源包括直流(DC)電源。另一方面，本發(fā)明提供一種發(fā)電系統(tǒng)。所述發(fā)電系統(tǒng)包括發(fā)電機(jī)和電力變換器，所述電力變換器以電氣方式連接到所述發(fā)電機(jī)，所述電力變換器經(jīng)配置以使所述發(fā)電機(jī)生成的電力發(fā)生變換，并向負(fù)載供應(yīng)變換后的電力。所述電力變換器包括至少一個(gè)開關(guān)電路，所述開關(guān)電路包括絕緣柵雙極晶體管(IGBT)、柵極驅(qū)動(dòng)電路以及抗溫度漂移箝位電路，所述IGBT包括柵極引線、集電極引線和發(fā)射極引線，柵極驅(qū)動(dòng)電路以電氣方式連接到所述柵極引線，且經(jīng)配置以開啟和關(guān)閉所述IGBT，且抗溫度漂移箝位電路在所述IGBT的所述柵極引線和所述集電極引線之間以電氣方式連接，所述抗溫度漂移箝位電路經(jīng)配置以保持所述集電極引線處的電壓低于閾電壓，且有助于減小溫度對(duì)所述開關(guān)電路的運(yùn)行的影響。其中所述電力變換器經(jīng)配置以將變頻交流(AC)輸入電力變換成定頻輸出電力。其中所述發(fā)電機(jī)為風(fēng)力發(fā)電機(jī)。其中所述抗溫度漂移箝位電路包括至少一個(gè)齊納二極管；以及以電氣方式連接到所述齊納二極管的溫度補(bǔ)償電路。其中所述溫度補(bǔ)償電路包括至少一個(gè)熱敏電阻器。其中所述抗溫度漂移箝位電路包括反向二極管部件；以及溫度補(bǔ)償電壓源，其以電氣方式連接到所述反向二極管部件。其中所述溫度補(bǔ)償電壓源包括直流(DC)電源。又一方面，本發(fā)明提供一種方法，其用于減小溫度對(duì)用于電力變換器中的開關(guān)電路的影響。所述方法包括提供絕緣柵雙極晶體管(IGBT)，所述絕緣柵雙極晶體管包括柵極引線、集電極引線和發(fā)射極引線；使柵極驅(qū)動(dòng)電路連接到所述柵極引線，所述柵極驅(qū)動(dòng)電路經(jīng)配置以開啟和關(guān)閉所述IGBT ;以及在所述IGBT的所述柵極引線和所述集電極引線之間連接抗溫度漂移箝位電路，所述抗溫度漂移箝位電路經(jīng)配置以保持所述集電極引線處的電壓低于閾電壓，且有助于減小溫度對(duì)所述開關(guān)電路的運(yùn)行的影響。所述方法進(jìn)一步包括，在電力變換器內(nèi)連接所述開關(guān)電路，所述電力變換器經(jīng)配置以將變頻交流(AC)輸入電力變換成定頻輸出電力。其中連接抗溫度漂移箝位電路包括在所述柵極引線和所述集電極引線之間以串聯(lián)方式連接溫度補(bǔ)償電路和至少一個(gè)齊納二極管。其中連接溫度補(bǔ)償電路包括，連接包括熱敏電阻器的溫度補(bǔ)償電路。其中連接包括熱敏電阻器的溫度補(bǔ)償電路包括，連接包括經(jīng)配置以補(bǔ)償所述齊納二極管因溫度變化而導(dǎo)致的擊穿電壓變化的熱敏電阻器的溫度補(bǔ)償電路。其中連接抗溫度漂移箝位電路包括在所述柵極引線和所述集電極引線之間以串聯(lián)方式連接溫度補(bǔ)償電壓源和反向二極管部件。其中連接溫度補(bǔ)償電源包括連接包括直流(DC)電源的溫度補(bǔ)償電壓源。


圖I是示例性發(fā)電系統(tǒng)的方框圖。圖2是已知開關(guān)電路的示意圖。圖3是可與圖I所示發(fā)電系統(tǒng)一起使用的示例性開關(guān)電路的示意圖。圖4是可與圖I所示發(fā)電系統(tǒng)一起使用的示例性開關(guān)電路的示意圖。圖5是可與圖4所示開關(guān)電路一起使用的示例性溫度補(bǔ)償電路的示意圖。圖6是可與圖I所示發(fā)電系統(tǒng)一起使用的示例性開關(guān)電路的示意圖。圖7是可與圖6所示開關(guān)電路一起使用的示例性抗溫度漂移箝位電路的示意圖。
圖8是可與圖6所示開關(guān)電路一起使用的溫度補(bǔ)償電壓源的示意圖。圖9是用于向負(fù)載提供輸出電力的示例性方法的流程圖。部件標(biāo)號(hào)列表
權(quán)利要求
1.一種用于電力變換器(12)中的開關(guān)電路(150)，所述開關(guān)電路包括 絕緣柵雙極晶體管(IGBT) (102)，其包括柵極引線(104)、集電極引線(106)和發(fā)射極引線(108)； 柵極驅(qū)動(dòng)電路(114)，其以電氣方式連接到所述柵極引線，且經(jīng)配置以開啟和關(guān)閉所述IGBT ;以及 抗溫度漂移箝位電路(152)，其在所述IGBT的所述柵極引線和所述集電極引線之間以電氣方式連接，所述抗溫度漂移箝位電路經(jīng)配置以保持所述集電極引線處的電壓低于閾電壓，且有助于減小溫度對(duì)所述開關(guān)電路的運(yùn)行的影響。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的開關(guān)電路(150)，其中所述抗溫度漂移箝位電路(152)包括 至少一個(gè)齊納二極管(122);以及 溫度補(bǔ)償電路(204)，其以電氣方式連接到所述齊納二極管。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的開關(guān)電路(150)，其中所述溫度補(bǔ)償電路包括至少一個(gè)熱敏電阻器(340) ο
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的開關(guān)電路(150)，其中所述熱敏電阻器(340)補(bǔ)償所述齊納二極管(122)因溫度變化而導(dǎo)致的擊穿電壓變化。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的開關(guān)電路(150)，其中所述抗溫度漂移箝位電路(152)包括 反向二極管部件(404);以及 溫度補(bǔ)償電壓源(406)，其以電氣方式連接到所述反向二極管部件。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的開關(guān)電路(150)，其中所述溫度補(bǔ)償電壓源(406)包括直流(DC)電源(610)。
7.一種發(fā)電系統(tǒng)(10),其包括 發(fā)電機(jī)(14);以及 電力變換器(12)，其以電氣方式連接到所述發(fā)電機(jī)，所述電力變換器經(jīng)配置以使所述發(fā)電機(jī)生成的電力發(fā)生變換，并向負(fù)載(16)供應(yīng)變換后的電力，其中所述電力變換器包括至少一個(gè)開關(guān)電路(150)，所述至少一個(gè)開關(guān)電路包括 絕緣柵雙極晶體管(IGBT) (102)，其包括柵極引線(104)、集電極引線(112)和發(fā)射極引線(108)； 柵極驅(qū)動(dòng)電路(114)，其以電氣方式連接到所述柵極引線，且經(jīng)配置以開啟和關(guān)閉所述IGBT ;以及 抗溫度漂移箝位電路(152)，其在所述IGBT的所述柵極引線和所述集電極引線之間以電氣方式連接，所述抗溫度漂移箝位電路經(jīng)配置以保持所述集電極引線處的電壓低于閾電壓，且有助于減小溫度對(duì)所述開關(guān)電路的運(yùn)行的影響。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)(10)，其中所述電力變換器(12)經(jīng)配置以將變頻交流(AC)輸入電力(18)變換成定頻輸出電力(20)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)(10)，其中所述發(fā)電機(jī)(14)為風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)(10)，其中所述抗溫度漂移箝位電路(152)包括 至少一個(gè)齊納二極管(122);以及 溫度補(bǔ)償電路(204)，其以電氣方式連接到所述齊納二極管。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于電力變換器中的開關(guān)電路。所述開關(guān)電路包括絕緣柵雙極晶體管(IGBT)，其包括柵極引線、集電極引線和發(fā)射極引線，柵極驅(qū)動(dòng)電路以電氣方式連接到所述柵極引線，且經(jīng)配置以開啟和關(guān)閉所述IGBT，且抗溫度漂移箝位電路在所述IGBT的所述柵極引線和所述集電極引線之間以電氣方式連接，所述抗溫度漂移箝位電路經(jīng)配置以保持所述集電極引線處的電壓低于閾電壓，且有助于減小溫度對(duì)所述開關(guān)電路的運(yùn)行的影響。
文檔編號(hào)H02M1/08GK102882358SQ20121024339
公開日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月13日
發(fā)明者R.G.瓦戈納 申請(qǐng)人:通用電氣公司