功率转换电子器件制造技术

描述了一种功率转换设备及其个体部件。一般而言，功率转换设备将从诸如太阳能电池板的串之类的适当源接收的DC输出转换成AC输出。AC输出可以是单相或三相正弦AC信号。逆变器系统可以包括作为DC到DC转换器的升压转换器以及本质上作为DC‑AC转换器的逆变器。在操作中，升压转换器会将来自适当源的DC输出升压到期望DC输出电压。逆变器会以诸如50或60赫兹之类的期望频率将DC输出电压转换成期望单相或三相输出电压。升压转换器和逆变器可以被一起封装在适当的密封且防风雨的外壳中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及功率转换电子器件。
技术介绍
功率转换电子器件的领域涉及电力的控制和转换。由于可以以直流（DC）或交流（AC）格式以及在不同电压或电流级别处提供和使用功率，因此存在针对更高效且更有成本效益的DC到DC转换器、AC到DC转换器、AC到AC转换器和DC到AC逆变器的持续需要。随着正在进行的收获绿色能量（诸如太阳能和风能）的运动，存在针对用于在商业和住宅建筑物的屋顶上安装的太阳能发电系统的DC到DC转换器和DC到AC逆变器的不断增长的需求，其中出于安装和建筑这两者的原因，功率转换系统的总体重量变成问题。
技术实现思路
本公开涉及一种功率转换设备及其个体部件。一般而言，功率转换设备将从适当源（诸如，太阳能电池板的串）接收的DC输出转换成AC输出。AC输出可以是单相或三相正弦AC信号。逆变器系统可以包括作为DC到DC转换器的升压转换器以及本质上作为DC-AC转换器的逆变器。在操作中，升压转换器会将来自适当源的DC输出升压到期望DC输出电压。逆变器会以期望频率（诸如50或60赫兹）将DC输出电压转换成期望单相或三相输出电压。升压转换器和逆变器可以被一起封装在适当的密封且防风雨的外壳中。在一个实施例中，功率转换设备包括外壳、DC-DC转换电路和逆变器。DC-DC转换电路被配置成将第一DC信号转换成第二DC信号，并包括第一主切换电路，所述第一主切换电路具有在转换过程期间硬切换的碳化硅晶体管。逆变器被配置成将第二DC信号转换成正弦AC信号，并包括第二主切换电路，所述第二主切换电路具有在转换过程期间硬切换的碳化硅晶体管。第一和第二主切换电路两者的碳化硅晶体管可以与彼此直接并联耦合。此外，第一切换电路可以包括至少一个主信号路径，所述至少一个主信号路径包括在所述至少一个主信号路径中串联放置的一对并联碳化硅二极管。在其中包括外壳和电子器件的功率转换设备具有重量，并可以实现可超过1千瓦/千克的输出功率与重量比，且特别地可以实现约1千瓦/千克与3千瓦/千克之间的功率与重量比。功率转换设备可以包括一个或多个控制器，所述一个或多个控制器被配置成在DC到DC转换期间以70千赫兹与100千赫兹之间的频率在开和关状态之间切换第一主切换电路的碳化硅晶体管，并在AC到DC转换期间以35千赫兹与60千赫兹之间的频率在开和关状态之间切换第二主切换电路的碳化硅晶体管。在阅读与附图各图相关联的优选实施例的以下详细描述之后，本领域技术人员将领会到本公开的范围并认识到其附加方面。附图说明并入到本说明书中且形成本说明书的一部分的附图各图图示了本公开的若干方面，并与描述一起服务于解释本公开的原理。图1图示了根据本公开的一个实施例的太阳能环境。图2是根据本公开的一个实施例的图1的太阳能环境中的升压转换器的示意图。图3是根据本公开的一个实施例的三相逆变器的示意图。具体实施方式下面阐述的实施例表示使本领域技术人员能够实践实施例并说明实践实施例的最佳模式所必需的信息。在按照附图各图阅读以下描述时，本领域技术人员将理解本公开的概念并将认识到本文未特别地解决的这些概念的应用。应当理解，这些概念和应用落在本公开和所附权利要求书的范围内。将理解的是，尽管本文可以使用术语第一、第二等来描述各种元件，但这些元件不应当被这些术语限制。这些术语仅被用于将一个元件与另一个元件区分开来。例如，在不脱离本公开的范围的情况下，第一元件可以被称为第二元件，并且类似地，第二元件可以被称为第一元件。如本文使用的那样，术语“和/或”包括关联列出的项目中的一个或多个中的任一个和所有组合。将理解的是，当诸如层、区或衬底之类的元件被称作“处于”另一元件“上”或延伸“到”另一元件“上”时，该元件可以直接处于该另一元件上或直接延伸到该另一元件上，或者居间元件也可以存在。相比而言，当元件被称作“直接处于”另一元件“上”或“直接”延伸“到”另一元件“上”时，没有居间元件存在。同样地，将理解的是，当诸如层、区或衬底之类的元件被称作“处于”另一元件“上方”或延伸“在”另一元件“上方”时，该元件可以直接处于该另一元件上方或直接延伸在该另一元件上方，或者居间元件也可以存在。相比而言，当元件被称作“直接处于”另一元件“上方”或“直接”延伸“在”另一元件“上方”时，没有居间元件存在。还将理解的是，当元件被称作“连接”或“耦合”到另一元件时，该元件可以直接连接或耦合到该另一元件，或者居间元件可以存在。相比而言，当元件被称作“直接连接”或“直接耦合”到另一元件时，没有居间元件存在。本文可以使用诸如“在……之下”或“在……之上”或“上”或“下”或“水平”或“垂直”之类的相对术语来描述一个元件、层或区与另一元件、层或区的关系，如各图中所示。将理解的是，这些术语和上面讨论的那些术语意图涵盖除各图中描绘的取向外器件的不同取向。本文使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而不意图作为本公开的限制。如本文使用的那样，单数形式“一”、“一个”和“该”意图也包括复数形式，除非上下文以其他方式清楚地指示。将进一步理解，术语“包含”、“包含着”、“包括”和/或“包括着”在本文中使用时指定所声明的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组的存在或添加。除非以其他方式定义，本文使用的所有术语（包括技术和科学术语）具有如本公开所属领域的普通技术人员通常理解的相同含义。将进一步理解，本文使用的术语应当被解释为具有与其在本说明书的上下文和相关领域中的含义一致的含义，且不会在理想化或过分正式的意义上解释，除非本文明确如此定义。参照图1，图示了示例性太阳能环境10。多个太阳能电池板12给逆变器系统14馈电，逆变器系统14将从太阳能电池板12接收的DC输入转换成AC输出。AC输出由线路滤波器16滤波并被馈送到三相负载18，三相负载18可以表示电力网、建筑物电力系统、电动机等等。逆变器系统14可以包括作为DC到DC转换器的升压转换器20和作为DC-AC转换器的三相逆变器22。如所示，升压转换器20具有两个DC输入，其中每一个DC输入接收串联连接的太阳能电池板12的对应串S1、S2的DC输出。每一个串S1的DC输出电压被称作“VS”。尽管升压转换器20被图示为具有两个DC输入，但升压转换器20可以具有单个DC输入或多于两个DC输入并可以从除太阳能电池板12外的器件接收功率。在操作中，升压转换器20会将这两个串S1和S2的DC输出电压VS升压到期望DC输出电压VB，该期望DC输出电压VB被馈送到三相逆变器22。三相逆变器22会以期望频率（诸如50或60赫兹）将来自升压转换器20的DC输出电压VB转换成期望三相输出电压V3Φ。升压转换器20和三相逆变器22可以被一起封装在适当的密封且防风雨的外壳24中。在一个实施例中，为了实现（线到线测量的）480伏RMS的三相输出电压V3Φ，应当给三相逆变器22呈现至少650伏的（来自升压转换器20的）DC输出电压VB、800伏的目标DC输出电压VB。照此，升压转换器20会将串S1和S2的可变DC输出电压VS升压到至少650伏的DC输出电压VB，且如果基于串S1和S2的DC输出电压VS的电平可实现的话，升压到800伏的固定DC输出电压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率转换设备，包括：外壳；DC‑DC转换电路，被配置成将第一DC信号转换成第二DC信号，并包括第一主切换电路，所述第一主切换电路具有在转换过程期间硬切换的碳化硅晶体管；以及逆变器，被配置成将第二DC信号转换成正弦AC信号，并包括第二主切换电路，所述第二主切换电路具有在转换过程期间硬切换的碳化硅晶体管。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.28 US 14/1938421.一种功率转换设备，包括：外壳；DC-DC转换电路，被配置成将第一DC信号转换成第二DC信号，并包括第一主切换电路，所述第一主切换电路具有在转换过程期间硬切换的碳化硅晶体管；以及逆变器，被配置成将第二DC信号转换成正弦AC信号，并包括第二主切换电路，所述第二主切换电路具有在转换过程期间硬切换的碳化硅晶体管。2.如权利要求1所述的功率转换设备，其中所述功率转换设备具有重量和能够超过1千瓦/千克的输出功率与重量比。3.如权利要求1所述的功率转换设备，其中所述功率转换设备具有重量和能够在约1千瓦/千克与3千瓦/千克之间实现的输出功率与重量比。4.如权利要求1所述的功率转换设备，其中针对第一和第二主切换电路两者的碳化硅晶体管中的至少两个直接与彼此并联耦合。5.如权利要求4所述的功率转换设备，其中所述第一主切换电路包括至少一个主信号路径，所述至少一个主信号路径包括在所述至少一个主信号路径中串联放置的一对并联碳化硅二极管。6.如权利要求1所述的功率转换设备，进一步包括：控制器，被配置成在DC到DC转换期间以70千赫兹与100千赫兹之间的频率在接通和关断状态之间切换所述第一主切换电路的碳化硅晶体管。7.如权利要求1所述的功率转换设备，进一步包括：控制器，被配置成在AC到DC转换期间以35千赫兹与60千赫兹之间的频率在接通和关断状态之间切换所述第二主切换电路的碳化硅晶体管。8.如权利要求1所述的功率转换设备，进一步包括第一控制器和第二控制器，并且其中：所述功率转换设备具有重量和能够在约1千瓦/千克与3千瓦/千克之间实现的输出功率与重量比；针对第一和第二主切换电路两者的碳化硅晶体管中的至少两个直接与彼此并联耦合；所述第一主切换电路包括至少一个主信号路径，所述至少一个主信号路径包括在所述至少一个主信号路径中串联放置的一对并联碳化硅二极管；所述第一控制器被配置成在DC到DC转换期间以70千赫兹与100千赫兹之间的频率在接通和关断状态之间切换所述第一主切换电路的碳化硅晶体管；以及所述第二控制器被配置成在AC到DC转换期间以35千赫兹与60千赫兹之间的频率在接通和关断状态之间切换所述第二主切换电路的碳化硅晶体管。9.一种升压转换器，包括：至少一个串联路径，耦合在输入与输出之间，并包括能量存储器件和至少一个串联连接的碳化硅二极管；对于所述至少一个串联路径中的每一个，分流电路，耦合在所述至少一个串联路径上的点与地之间，并包括直接与彼此并联耦合的至少两个碳化硅晶体管；以及控制器，被配置成在接通和关断状态之间切换所述分流电路，以提供所述输入与所述输出之间的DC到DC转换，使得在所述DC到DC转换期间在接通和关断状态之间对所述至少两个碳化硅晶体管进行硬切换。10.如权利要求9所述的升压转换器，其中所述至少一个串联连接的碳化硅二极管包括直接与彼此并联耦合的至少两个碳化硅二极管。11.如权利要求9所述的升压转换器，其中所述控制器被配置成以70千赫兹与100千赫兹之间的频率在接通和关断状态之间切换所述分流电路。12.如权利要求9所述的升压转换器，其中所述控制器被配置成以约75千赫兹的频率在接通和关断状态之间切换所述分流电路。13.如权利要求9所述的升压转换器，进一步包括印刷电路板，并且其中能量存储器件是连同所述至少一个串联路径和所述分流电路安装在所述印刷电路板上的串联电感器，并且所述升压转换器具有能够超过7千瓦/千克的输出功率与重量比。14.如权利要求9所述的升压转换器，进一步包括印刷电路板，并且其中能量存储器件是连同所述至少一个串联路径和所述分流电路安装在所述印刷电路板上的串联电感器，并且所述升压转换器具有能够在约7千瓦/千克与21千瓦/千克之间实现的输出功率与重量比。15.如权利要求9所述的升压转换器，其中所述至少一个串联路径包括多个串联路径，其中每一个串联路径包括作为所述能量存储器件的串联电感器，并且每一个分流电路的切换是交织的。16.如权利要求9所述的升压转换器，其中所述至少两个碳化硅晶体管是MO...

【专利技术属性】
技术研发人员：X·C·刘，J·莫克肯，
申请(专利权)人：科锐，
类型：发明
国别省市：美国;US