[發明專利]包括使用常通場效應晶體管的逆變器模塊的功率轉換器

有效

• 申請號: 201210243434.5
• 申請日: 2012-07-13
• 公開（公告）號: CN102882415A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: A.P.巴勞納
• 申請（專利權）人: 施耐德東芝換流器歐洲公司
• 主分類號: H02M7/5387
• 分類號: H02M7/5387;H02M1/08
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 錢大勇

技術領域

本發明涉及一種包括常通（normally?ON）類型的場效應晶體管的功率轉換器。

背景技術

已知的是，被設計來控制電負載的功率轉換器主要包括：

-整流電壓施加到的直流（DC）電源總線，直流電源總線配備有一個或多個總線電容器，使得總線電壓保持在一個恒定的值，

-在輸出端，逆變器模塊被設計來將直流電源總線上的電壓變換為將施加到電負載的可變電壓。

作為組成二極管電橋的一般規則，轉換器也可以在其輸入端包括整流模塊，該整流模塊被設計來整流由配電系統所提供的交流（AC）電壓。

逆變器模塊包括幾個開關臂，作為一般規則，三個開關臂連接到直流電源總線的正線和負線。對于逆變器模塊，采用的晶體管例如是場效應晶體管并且具有常通類型，其漏-源溝道在不存在施加到它們的柵極（grid）的控制電壓的情況下導電。為了使其截止，每個晶體管因而必須依靠一個特定的控制設備來控制，以允許其被施加一個合適的控制電壓。用于晶體管的控制設備通過輔助電源系統供電，該輔助電源系統連接到直流電源總線的正線和負線。

當功率轉換器被加電時，輔助供電系統不被充電，從而防止任何控制信號被施加到晶體管。即使逆變器模塊采用常通類型的場效應晶體管，在加電時，也必須使能總線電容器的充電，以便對輔助電源系統充電。

本發明的目的是提供一種功率轉換器，采用使用常通組件的開關臂并且在加電時允許總線的電壓上升。

發明內容

該目的通過被設計來控制電負載的功率轉換器實現：

-整流電壓施加到的直流電源總線，并且包括正電源線和負電源線，

-逆變器模塊，其上游連接到直流電源總線而下游連接到幾個輸出相，

-總線電容器，連接到直流電源總線的正電源線和負電源線，

-限流電阻器，串聯連接到直流電源總線的負電源線，在總線電容器的上游，并且設計來限制總線電容器的充電電流，

-逆變器模塊，包括連接在直流電源總線的正電源線和負電源線之間的幾個開關臂，每個開關臂包括串聯的頂部晶體管和底部晶體管、以及位于頂部晶體管和底部晶體管之間并且連接到電負載的中央連接點，頂部晶體管和底部晶體管具有常通場效應類型，

-幾個柵極控制設備，每個柵極控制設備允許柵極電壓被施加到頂部晶體管和底部晶體管以控制它們來閉合或打開，

-在轉換器中，用于底部晶體管的柵極控制設備的每個連接到直流電源總線的負電源線，并且該轉換器包括啟動源，與限流電阻器并聯連接以及連接到用于底部晶體管的每個柵極控制設備并且被配置用于在功率轉換器啟動時利用一負電壓充電。

根據一個特征，啟動源包括并聯連接并且連接到負電源線、以及連接到用于每個底部晶體管的柵極控制設備的電容器和齊納二極管。

根據另一特征，啟動源還包括電阻器和二極管，一方面它們連接到齊納二極管，而另一方面它們連接到限流電阻器。

根據另一特征，啟動源經由電阻器連接到用于底部晶體管的每個柵極控制設備。

根據另一特征，該功率轉換器包括與限流電阻器并聯連接的開關。

根據另一特征，開關臂的頂部晶體管和底部晶體管具有JFET類型。

根據另一特征。，JFET類型的頂部晶體管和底部晶體管利用碳化硅或氮化鎵制成。

附圖說明

在關于隨后提供的附圖的詳細描述中，其他特征和優點將變得更明了，其中：

圖1示出根據本發明的功率轉換器的電路圖，

圖2示出本發明的功率轉換器的逆變器模塊的底部晶體管及其控制設備。

具體實施方式

功率轉換器例如被設計來施加輸出電壓到電負載2。參考圖1，功率轉換器例如包括：

-接收整流電壓的直流電源總線，并且具有正電源線10和負電源線11，

-總線電容器C_bus，一方面連接到直流電源總線的正電源線10，而另一方面連接到直流電源總線的負電源線11，并且設計來維持恒定的直流電源總線電壓V_bus，

-逆變器模塊，連接到直流電源總線，在總線電容器C_bus的下游，包括n個相（phase）并且在每個相具有至少兩個開關晶體管。在圖1中，逆變器模塊具有三個相U、V、W并因此包括三個開關臂，每個開關臂連接到直流電源總線的正電源線10和負電源線11。每個開關臂包括由設計來連接電負載2的中央連接點M1、M2、M3而分離的頂部晶體管T2、T4、T6和底部晶體管T1、T3、T5。