[发明专利]隔离且可重新配置的电力转换器

说明书

本发明涉及一种用于飞行器机载电力系统的电力转换系统，所述电力转换系统能够将高电压DC转换为低电压DC，且反之亦然，所述电力转换系统包括开关构件，所述开关构件被配置成使得所述系统根据各自形成隔离DC/DC转换器的多个配置中操作。

技术领域

本发明涉及飞行器中的机载电力系统，且特定来说涉及集成到此些电力系统中的电力转换器的结构。

背景技术

为了为飞行器上的机载设备供电，使用许多电力转换器，从而允许从飞行器的高DC电压网络在低DC电压下为各个装置供电。

在现有技术水平下有许多类型的电力转换器可用，且相对于飞行器的网络的DC电压电平和装置的正确操作所需的电压电平以及相对于转换器的控制来挑选电力转换器。确切地说，最决定性的控制参数是开关频率、工作循环和电力桥之间的相移。然而，例如停滞时间(两个电力臂之间的开关延迟)等其它参数也可能影响控制质量。

通常，飞行器上的机载高电压DC网络递送约270V的标称DC电压。然而，由此网络递送的电压可能极大地变化，且因此可能比标称电压高或低10％乃至20％。可能与电网的负荷或发电的不稳定性相关的此高变化影响转换器的操作点。在转换器已经被挑选和设定尺寸以将270V的高DC电压转换为在16V和30V之间变化的低DC电压的情况下，当由机载高DC电压网络递送的电压变化时，所述转换器的操作不再是最佳的。

现有技术水平转换器的两个实例在图1和2中展示。

图1展示也被称为双有源桥(Dual Active Bridge，DAB)的隔离DC/DC转换结构的实例。

所述结构包括电力转换器，其特定来说包括绝缘变压器4，所述绝缘变压器能够将跨第一H桥施加的高DC电压V1转换为跨第二H桥施加的低DC电压V2。两个H桥6、8分别包括四个晶体管10a、10b、12a、12b和14a、14b、16a、16b。

变压器4的初级端子18a、18b连接到第一H桥6的第一10和第二12分支。确切地说，电感22布置于变压器4的初级端子中的一个18a和第一H桥6的第二分支12之间。

电感22(也被称为漏电感)可在变压器中的电流截止时生成过电压。

变压器4的次级端子20a、20b连接到第二H桥8的第一14和第二16分支。

电容器24、26可跨第一6和第二8H桥中的每一个布置。这些是滤波电容器，其作用是减少转换器的输入和输出电压中的波纹。电阻器为由转换结构2的输出处递送的电压V2供电的装置建模。

此转换结构2可用于以可在10kHz到1MHz的范围内的固定频率将220V和330V之间的高电压V1转换为16V和32V之间的低电压V2(应注意，通过用电压源替换电阻器28，结构变为可逆的，V2变为输入电压且V1变为输出电压)。

在图2中展示的转换结构30的第二实例中，变压器4将高DC电压V1转换为低DC电压V2，所述低DC电压分别施加到H 6处的第一桥和H 8处的第二桥的端子，所述两个桥分别由四个晶体管10a、10b、12a、12b和14a、14b、16a、16b组成。

除漏电感22外，电感32(也被称为磁化电感)也布置于变压器4的初级端子18a、18b之间。并且，电容器34布置于变压器4的初级端子中的一个18b和第一H桥6的第一分支10之间。

此转换结构30因此包括由电感22和32以及电容器34组成的谐振结构，且也称为串并联谐振转换结构LLC。谐振结构提供正弦电流输出，且取决于机载网络的负荷变化以可在100kHz和3000kHz之间的可变频率转换。输入和输出范围对于DAB结构是相同的，即，分别为在220V和330V之间以及在16V和32V之间。