[发明专利]用于电力变换器中的开关电路及发电系统

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

发明内容

一方面，本发明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，本发明提供一种发电系统。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，本发明提供一种方法，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。