[发明专利]具有并联连接的低功率晶体管的高功率转换器

说明书

本发明涉及一种用于将第一电压转换为第二电压的系统，为包括下列的类型：

-至少两个输入端子和两个输出端子，

-换向(commutation)部件，其安置在输入端子与输出端子之间，适合于将第一电压转换为第二电压，

至少一个换向部件包括并联连接的至少两个臂，每个臂具有能够在接通状态与断开状态之间控制的电子开关，所述开关具有一个控制电极、两个传导电极，电流适合于在接通状态下在传导电极之间循环，

所述至少一个换向部件具有连接到并联连接的每个臂的开关的控制电极上的共用控制端子，以及分别连接到并联连接的每个臂的开关的第一传导电极和第二传导电极上的第一共用传导端子和第二共用传导端子。

本发明尤其适用于具有高电功率(诸如大于1MW的功率)的转换系统。

前述类型的电压转换器是已知的。所述转换器是三相电压逆变器，其针对三相输出电压的每个相具有两个直流输入电压端子和一个输出端子。所述三相逆变器针对每个相包括两个换向路径。每个换向路径连接于对应的输出端子与一个相应输入端子之间，并且包括换向部件。所述换向部件适合于将直流输入电压转换为交流输出电压。

为了使得较高强度的电流能够循环，每个换向部件包括并联连接的两个可控电子开关，所述两个开关的控制电极和传导电极分别彼此连接。所述开关是相同的，以使得电流在两个开关之间尽可能平等地分配。

然而，两个开关并不总是具有相同的电学特征，并且取决于其自己的布置，一般经受彼此不同的热条件。于是，这导致两个开关之间的电流不平衡，尤其是在开关的换向阶段期间，这种不平衡在一些情况下导致两个开关中的一个开关受到破坏。

本发明的目的是提出一种转换系统，其使得能够在开关的换向阶段期间减小布置在换向部件的并联臂中的开关之间的电流不平衡，同时递送具有相同电压和相同强度的电流。

为此，本发明的目的是前述类型的转换系统，其特征在于，所述至少一个换向部件针对并联连接的每个臂进一步包括连接在两个传导电极中的同一电极与对应的共用传导端子之间的电感，所述电感具有超过10nH的值并且对于并联连接的每个臂是大致相同的。

根据本发明的其它有利方面，所述转换系统包括以下特征中的一个或多个，其单独地或以任何技术上可能的组合呈现：

-所述系统包括至少两个换向部件，所述换向部件具有并联连接的至少两个臂，所述换向部件彼此串联连接，并且所述换向部件各自具有连接于第一共用传导端子与第二共用传导端子之间的电容器，

-所述换向部件具有并联连接到所述臂的一个或多个电容器，而没有电阻器串联连接到对应的电容器，

-每个换向部件包括并联连接的至少两个臂，每个臂具有可控电子开关，

-所述电子开关具有来自由以下各项组成的群组的至少一个晶体管：双极晶体管、场效应晶体管、IGBT晶体管和IEGT晶体管，

-当晶体管是双极晶体管、IGBT晶体管或IEGT晶体管时，所述两个传导电极中的所述电极是发射极电极，并且当晶体管是场效应晶体管时，所述两个传导电极中的所述电极是源极电极，

-所述电子开关包括串联连接的多个晶体管，

-所述电感具有介于10nH与100nH之间的值，

-所述系统进一步包括具有互连所述电子开关的条带的印刷电路，并且所述电感是长度超过1cm的条带的一部分，

-所述电感是长度介于1cm与10cm之间的条带的一部分，并且

-所述条带的部分具有介于1mm与5mm之间的宽度。

将从以下描述中看到本发明的这些特征和优点，所述描述只是以举例方式给出并且参考附图来提供，其中：

-图1是根据本发明的转换系统的示意性表示，其包括适合于将输入电压转换为输出电压的六个换向部件，

-图2是根据第一实施例的图1的换向部件的电气图，

-图3是根据第二实施例的与图2的视图类似的视图，并且

-图4是根据第三实施例的串联连接的两个换向部件的电气图。

本发明涉及一种用于将第一电压转换为第二电压的系统10，其包括至少两个输入端子12和至少两个输出端子14。所述转换系统10包括设置在输入端子12与输出端子14之间的换向(commutation)部件16，并且所述换向部件适合于将第一电压转换为第二电压。

所述转换系统适合于允许高电功率(例如大于1MW)循环。

在图1的实施例中，转换系统10是电压逆变器，其适合于将在两个输入端子12之间接收的连续直流输入电压转换为在输出端子14中的每一个处递送的交流输出电压。