用于电力变换器中的开关电路及发电系统技术方案

本发明专利技术提供一种用于电力变换器中的开关电路。所述开关电路包括绝缘栅双极晶体管(IGBT)，其包括栅极引线、集电极引线和发射极引线，栅极驱动电路以电气方式连接到所述栅极引线，且经配置以开启和关闭所述IGBT，且抗温度漂移箝位电路在所述IGBT的所述栅极引线和所述集电极引线之间以电气方式连接，所述抗温度漂移箝位电路经配置以保持所述集电极引线处的电压低于阈电压，且有助于减小温度对所述开关电路的运行的影响。

【技术实现步骤摘要】
用于电力变换器中的开关电路及发电系统
本专利技术大体涉及电力变换器，确切地说，涉及用于电力变换器中晶体管开关的箝位电路。
技术介绍
至少一些已知电力变换器使用包括能够处理高电流和电压的晶体管的开关电路。在此类电路中快速开启和关闭晶体管有利于提高变换器的电力输出的质量。在瞬态运行条件下(即，在开启和关闭晶体管时)，开关电路进行充电和/或放电，因此产生开关损耗。为减少开关损耗并改善电力输出，较有利的是，在晶体管的集电极引线处保持相对较高的电压。至少一些已知电力变换器中的晶体管具有运行限制，如果超过此限制，则可能损坏电力变换器中的晶体管和/或其他部件。因此，为在可接受范围内运行晶体管，至少一些已知电力变换器需使用电压箝位电路，以便在集电极引线处的电压超过特定量的情况下，电压箝位电路可限制晶体管的集电极引线和发射极引线之间的峰值电压。但是，由于零件间变差和温度变化，至少一些已知电压箝位电路具有相对较宽的运行范围。也就是说，电压箝位电路切断开关电路的精确电压可根据电压箝位电路中的部件和这些部件的温度而明显变化。因此，在至少一些已知开关电路中，为避免晶体管的运行有超过运行限制的风险，开关电路必须以大体上低于运行限制的电压水平运行，因而增加了关闭损耗，并减少了变换器的电力输出。
技术实现思路
一方面，本专利技术提供一种用于电力变换器中的开关电路。所述开关电路包括绝缘栅双极晶体管(IGBT)、栅极驱动电路以及抗温度漂移箝位电路。所述IGBT包括栅极引线、集电极引线和发射极引线，栅极驱动电路以电气方式连接到所述栅极引线，且经配置以开启和关闭所述IGBT，且抗温度漂移箝位电路在所述IGBT的所述栅极引线和所述集电极引线之间以电气方式连接，所述抗温度漂移箝位电路经配置以保持所述集电极引线处的电压低于阈电压，且有助于减小温度对所述开关电路的运行的影响。其中所述抗温度漂移箝位电路包括：至少一个齐纳二极管；以及以电气方式连接到所述齐纳二极管的温度补偿电路。其中所述温度补偿电路包括至少一个热敏电阻器。其中所述热敏电阻器补偿所述齐纳二极管因温度变化而导致的击穿电压变化。其中所述抗温度漂移箝位电路包括：反向二极管部件；以及以电气方式连接到所述反向二极管部件的温度补偿电压源。其中所述温度补偿电压源包括直流(DC)电源。另一方面，本专利技术提供一种发电系统。所述发电系统包括发电机和电力变换器，所述电力变换器以电气方式连接到所述发电机，所述电力变换器经配置以使所述发电机生成的电力发生变换，并向负载供应变换后的电力。所述电力变换器包括至少一个开关电路，所述开关电路包括绝缘栅双极晶体管(IGBT)、栅极驱动电路以及抗温度漂移箝位电路，所述IGBT包括栅极引线、集电极引线和发射极引线，栅极驱动电路以电气方式连接到所述栅极引线，且经配置以开启和关闭所述IGBT，且抗温度漂移箝位电路在所述IGBT的所述栅极引线和所述集电极引线之间以电气方式连接，所述抗温度漂移箝位电路经配置以保持所述集电极引线处的电压低于阈电压，且有助于减小温度对所述开关电路的运行的影响。其中所述电力变换器经配置以将变频交流(AC)输入电力变换成定频输出电力。其中所述发电机为风力发电机。其中所述抗温度漂移箝位电路包括：至少一个齐纳二极管；以及以电气方式连接到所述齐纳二极管的温度补偿电路。其中所述温度补偿电路包括至少一个热敏电阻器。其中所述抗温度漂移箝位电路包括：反向二极管部件；以及温度补偿电压源，其以电气方式连接到所述反向二极管部件。其中所述温度补偿电压源包括直流(DC)电源。又一方面，本专利技术提供一种方法，其用于减小温度对用于电力变换器中的开关电路的影响。所述方法包括：提供绝缘栅双极晶体管(IGBT)，所述绝缘栅双极晶体管包括栅极引线、集电极引线和发射极引线；使栅极驱动电路连接到所述栅极引线，所述栅极驱动电路经配置以开启和关闭所述IGBT；以及在所述IGBT的所述栅极引线和所述集电极引线之间连接抗温度漂移箝位电路，所述抗温度漂移箝位电路经配置以保持所述集电极引线处的电压低于阈电压，且有助于减小温度对所述开关电路的运行的影响。所述方法进一步包括，在电力变换器内连接所述开关电路，所述电力变换器经配置以将变频交流(AC)输入电力变换成定频输出电力。其中连接抗温度漂移箝位电路包括在所述栅极引线和所述集电极引线之间以串联方式连接温度补偿电路和至少一个齐纳二极管。其中连接温度补偿电路包括，连接包括热敏电阻器的温度补偿电路。其中连接包括热敏电阻器的温度补偿电路包括，连接包括经配置以补偿所述齐纳二极管因温度变化而导致的击穿电压变化的热敏电阻器的温度补偿电路。其中连接抗温度漂移箝位电路包括在所述栅极引线和所述集电极引线之间以串联方式连接温度补偿电压源和反向二极管部件。其中连接温度补偿电源包括：连接包括直流(DC)电源的温度补偿电压源。附图说明图1是示例性发电系统的方框图。图2是已知开关电路的示意图。图3是可与图1所示发电系统一起使用的示例性开关电路的示意图。图4是可与图1所示发电系统一起使用的示例性开关电路的示意图。图5是可与图4所示开关电路一起使用的示例性温度补偿电路的示意图。图6是可与图1所示发电系统一起使用的示例性开关电路的示意图。图7是可与图6所示开关电路一起使用的示例性抗温度漂移箝位电路的示意图。图8是可与图6所示开关电路一起使用的温度补偿电压源的示意图。图9是用于向负载提供输出电力的示例性方法的流程图。部件标号列表：具体实施方式本专利申请文件所述的方法和系统包括抗温度漂移箝位电路，其有助于减小温度对电力变换器开关电路的影响。在一个实施例中，抗温度漂移箝位电路包括至少一个齐纳二极管和温度补偿电路。在另一个实施例中，抗温度漂移箝位电路包括反向二极管部件和温度补偿电压源。因为通过使用抗温度漂移箝位电路可减小温度对开关电路的影响，所以开关电路可以较高电压运行，从而减少开关损耗，并增加电力变换器的总电力输出。图1是包括电力变换器12的示例性发电系统10的方框图。发电系统10经配置以将电力从发电机14提供给负载16。虽然图中包括一个电力变换器12，但可包括使发电系统10如本专利申请文件所述那样运行的任何合适数量的变换器。在示例性实施例中，发电机14经配置以生成交流(AC)电力。在一个实施例中，发电机14为风力发电机。或者，发电机14为使发电系统10如本专利申请文件所述那样运行的任何发电装置。发电机14生成的AC电力作为AC输入电力18提供给电力变换器12。电力变换器12接收AC输入电力18，并将其变换成输出电力20，输出电力20提供给负载16。负载16可包括，但不限于包括电动机、电力网和/或电阻性负载。在示例性实施例中，AC输入电力18具有可变频率，且电力变换器12将变频AC输入电力18变换成定频输出电力20。或者，电力变换器12通过使发电系统10如本专利申请文件所述那样运行的任何方式来变换电力。图2是可用于电力变换器12(图1所示)等电力变换器中的已知开关电路100的示意图。开关电路100包括绝缘栅双极晶体管(IGBT)102，其包括栅极引线104、集电极引线106和发射极引线108。栅极引线104以电气方式连接到结点110，且集电极引线106以电气方式连接到结点112。栅极驱动电路114通过栅极电阻本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电力变换器(12)中的开关电路(150)，所述开关电路包括：绝缘栅双极晶体管(IGBT)(102)，其包括栅极引线(104)、集电极引线(106)和发射极引线(108)；栅极驱动电路(114)，其以电气方式连接到所述栅极引线，且经配置以开启和关闭所述IGBT；以及抗温度漂移箝位电路(152)，其在所述IGBT的所述栅极引线和所述集电极引线之间以电气方式连接，所述抗温度漂移箝位电路经配置以保持所述集电极引线处的电压低于阈电压，且有助于减小温度对所述开关电路的运行的影响。

【技术特征摘要】
2011.07.13 US 13/1821831.一种用于电力变换器(12)中的开关电路(150)，所述开关电路包括：绝缘栅双极晶体管(IGBT)(102)，其包括栅极引线(104)、集电极引线(106)和发射极引线(108)；栅极驱动电路(114)，其以电气方式连接到所述栅极引线，且经配置以开启和关闭所述IGBT；以及抗温度漂移箝位电路(152)，其在所述IGBT的所述栅极引线和所述集电极引线之间以电气方式连接，所述抗温度漂移箝位电路经配置以保持所述集电极引线处的电压低于阈电压，且有助于减小温度对所述开关电路的运行的影响。2.根据权利要求1所述的开关电路(150)，其中所述抗温度漂移箝位电路(152)包括：至少一个齐纳二极管(122)；以及温度补偿电路(204)，其以电气方式连接到所述齐纳二极管。3.根据权利要求2所述的开关电路(150)，其中所述温度补偿电路包括至少一个热敏电阻器(340)。4.根据权利要求3所述的开关电路(150)，其中所述热敏电阻器(340)补偿所述齐纳二极管(122)因温度变化而导致的击穿电压变化。5.根据权利要求1所述的开关电路(150)，其中所述抗温度漂移箝位电路(152)包括：反向二极管部件(404)；以及温度补偿电压源(406)，其以电气方式连接到所述反向二极管部件。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：RG瓦戈纳，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：