[发明专利]电能转换系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种电能转换系统。

这样的系统的示例可以在文献US 2009/0260668中找到，该文献描述了根据权利要求1的前序所述的系统。

更具体地，根据本发明的系统可以应用在从交流(AC)或直流(DC)初级电力网络到DC输出或中级网络的能量转换的范围内。这种类型的系统例如被称为网络调节器。

背景技术

这种类型的转换系统应用在例如尤其是飞机上的机载供电网络中。

当然，可以预期其他应用。

在此类型的应用中，寻求获得一定数量的特殊特性。

实际上，这样的系统应当在一定程度上不受初级电力网络的瞬变电力线干扰的影响。在这种情况下，实现此特性的能量存储在用于存储能量的电容性装置中，例如存储在铝电化学电容器类型的电容性装置中。

当然，为实现此功能，也可以使用其他类型的能量存储装置，比如，电池。

寻求的另一特性是例如借助于用于存储能量的同一电容性装置对最终负载产生的电流请求进行低通滤波，即取平均值。

此滤波于是防止频率过高的电流请求对初级电力网络造成污染。

这样的特性尤其是在航电网络中特别重要，因为应用新的电气标准。

现有技术中已提出了提供解决这些问题的不同方案。

因此，例如，在现有技术中，已提出了将用于存储能量的电容性装置直接放置在中级网络上。

于是中级网络的电压受初级转换器控制。最终转换器(即连接在初级转换器的输出处的那些转换器)的电流请求借助于能量存储装置的电流/电压特性(即电容器的阻抗)而被滤波。

为了受益于存储在能量储备中的最大能量，最终转换器在扩展电压范围下工作，例如在中级网络的额定电压和该额定电压的一半之间工作。

因此，在瞬变电力线干扰期间，初级转换器不再提供任何电源。然后能量由电容性能量存储装置传送。

根据最终转换器所请求的电流，中级网络的电压根据时间且依据电容而自然地减小。

然而，这样的结构具有一定数量的缺点。

实际上，不可能以其最大能量密度使用用于存储能量的电容性装置。用于铝电解电容器的最佳电压约为100伏。将此电压用作中级网络的额定电压会导致最终转换器尺寸过大、最终转换器上的非最佳收益以及绝缘限制。

而且，为了在电容性能量存储装置上获得良好的能量密度，中级网络的电压不应当过低。通常，选择接近35伏的电压。对最终低电压转换器的收益而言，这样的电压是一项缺点。

最后，为了能够在电力线干扰结束时提供有用电源的同时对能量储备再充电，初级转换器应当在整个输出电压范围内具有恒定的电压输出特性。如果为了避免此转换器尺寸过大，则积累拓扑(在现有技术中也称为“驰返”)是唯一的可能。

现有技术中也已提出了将能量储备用在中级网络和扩展转换器上。

这样的结构例如在带有本申请人名称的文献FR 2895167中所述。

因此，为了解决前面提到的第一个问题，即不可能以其最佳能量密度使用能量存储装置，添加了双向转换器(也称为充电器)，利用该双向转换器，可能在中级网络和能量存储网络之间进行链接。

该充电器于是控制能量存储网络的电压，使得其与中级网络的电压成比例。因此可能在能量存储网络上以100伏使用铝电解电容器，而对该设计的其他部件没有任何影响。

然而，此方案不是最佳的，因为其向已很复杂的组件中添加转换器并且没有解决最终转换器的输入动态范围的问题。

另一方案包括将能量储备放置在中级阶段上以及借助于称为校准器的附加的双向转换器来控制网络。

在现有技术中，此架构经常用于具有功率因数校正器的电源，功率因数校正器也称为PFC并具有两个阶段，即增压阶段和绝缘阶段。

在所有操作时期中，中级网络的电压是恒定的DC电压，在一定范围内其由校准器控制。宽广的输入动态范围的限制被转移到校准器，而最终转换器在恒定的输入电压下工作。

此架构的主要缺点在于：初级网络和稳态条件下的不同输出电压之间的电能传送是通过校准器完成的。这对总能量转换链的收益有严重影响，因为这样就有三个转换器阶段。

发明内容

因此，本发明的目的是解决这些问题。