开关模式电源系统和包括该系统的航空器技术方案

一种开关模式电源系统和包括该系统的航空器。该电源系统包括：主开关单元（6），其包括第一主分支（14）和第二主分支（16），每个主分支包括主开关（T1、T2）；辅开关单元（10），其连接至主开关单元（6）并包括第一次级分支（20）和第二次级分支（22）及连接分支（24），每个次级分支包括次级开关（T3、T4），连接分支（24）将辅开关单元（10）连接至主开关单元（6），连接分支（24）包括开关电感器（L1）；主开关单元（6）和辅开关单元（10）相互级联连接；辅开关单元（10）包括至少两个开关电容器（C1、C2），开关电容器（C1）中的一者与次级开关（T3、T4）之一并联，开关电容器（C2）中的另一者与主开关（T1、T2）之一并联。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种开关模式电源系统和包括该系统的航空器。该电源系统包括：主开关单元（6），其包括第一主分支（14）和第二主分支（16），每个主分支包括主开关（T1、T2）；辅开关单元（10），其连接至主开关单元（6）并包括第一次级分支（20）和第二次级分支（22）及连接分支（24），每个次级分支包括次级开关（T3、T4），连接分支（24）将辅开关单元（10）连接至主开关单元（6），连接分支（24）包括开关电感器（L1）；主开关单元（6）和辅开关单元（10）相互级联连接；辅开关单元（10）包括至少两个开关电容器（C1、C2），开关电容器（C1）中的一者与次级开关（T3、T4）之一并联，开关电容器（C2）中的另一者与主开关（T1、T2）之一并联。【专利说明】开关模式电源系统和包括该系统的航空器
本专利技术涉及开关模式电源系统。
技术实现思路
更具体地，本专利技术涉及一种计划在输入连接至电功率源(electric powersource)及在输出连接至负载的电力电源系统(electric power supply system),该电力电源系统包括:主开关单元，该主开关单元包括第一主分支和第二主分支，第一主分支和第二主分支各自包括主开关，所述主开关可以在打开状态和闭合状态之间是可控的，以及辅开关单元，其连接至主开关单元并包括第一次级分支和第二次级分支及连接分支，一方面，第一次级分支和第二次级分支各自包括次级开关，该次级开关可以在打开状态和闭合状态之间被控制，以及另一方面，连接分支用于将辅开关单元连接至主开关单元，所述连接分支包括开关电感器，所述主开关单元和所述辅开关单元相互级联连接。这种类型的电力电源系统显然装配于航空器并被用于向电子设备提供电功率。此类系统例如在文献《ANovel Two-quadrant Zero-Voltage TransitionConverter for DC Motor Drives》中进行了描述,其中所述电源系统在输出连接至牵引电机。这些电源系统的操作原理基于所述主开关单元的开关的开关操作，以用于调整由这些电源系统传递的电功率。在这些电源系统的操作期间，许多元件产生了电功率损耗。包括在这些系统中并被控制用于打开和闭合以调整所传递的电功率的开关产生了两种类型的电功率损耗:静态损耗，其与导电的开关的性能相关并不能通过修改电源系统的拓扑结构而减少，以及动态损耗，或开关动作损耗，其与穿过开关的电流相关并与在开关打开和闭合期间开关端子上的电压有关，以及与开关的开关动作持续时间有关。在上述文献中，为了减少动态损耗，辅开关单元的开关被控制以用于经由特定控制定律打开和闭合，以使得主开关单元的开关的开关动作产生较少的损耗。然而，预期的解决方案并不是非常满意。实际上，在该系统中，主开关和次级开关的控制依赖于连接至电源系统的输出的牵引电机的操作模式而利用两个不同的控制定律实现:在电机像负载一样起作用时第一控制定律负责开关的控制，以及在电极像发电机一样起作用时第二控制定律负责开关的控制。该系统的开关的控制因此特别复杂。进一步地，开关的本征二极管被用于驱动与开关相关联的负载电流，该负载电流用于产生主开关单元的开关的端子上的电压谐振。这引起了由电流通路导致的二极管中巨大的导电损耗以及还引起了由开关的导电形成的巨大损耗，这些损耗与二极管的恢复电流(recovery current)相关。最后，辅开关单元的开关被控制以为了使开关电流为零且这仅仅是基于打开操作。所描述的系统并未限制次级开关的寄生电容放电所产生的损耗。本专利技术的目的因此是为了提出一种允许减少电功率损耗的电源系统。出于这个目的，本专利技术涉及以上所述的电力电源系统，其特征在于，辅开关单元还包括至少两个开关电容器，一个开关电容器与次级开关中的一者并联放置，另一开关电容器与主开关中的一者并联放置。根据本专利技术的其他有益方面，电源系统包括以下技术特征中的一个或多个特征，这些特征可以独立使用或根据任何可能的技术组合进行组合使用:该系统进一步包括两个输入端子、两个输出端子、连接在所述输出端子之间的输出滤波器以及电感器、该电感器被包括在所述输出滤波器中或者连接至所述输入端子中的一者和连接至主开关单元，电感器电流能够流过所述电感器；该系统能够接收输入电压并能够在输出提供输出电压，所述电源系统进一步包括控制装置，该控制装置能够控制主开关和次级主开关的打开和闭合，以用于使所述电源系统的电压从动于所述输入电压或输出电压，或者使所述电源系统的电流从动于所述电感器电流；所述控制装置被配置用于控制相互关联的具有相反相位的所述主开关，并且控制装置还依赖于所述主开关单元的所述第二主分支的主开关的端子上的电压来控制所述主开关被打开或闭合；所述控制装置被配置用于:只要所述第二分支的主开关的端子上的电压大于第一阈值，就控制闭合所述主开关单元的第一主分支的主开关，以及只要所述主开关单元的第二分支的主开关的端子上的电压小于第二阈值，就控制闭合所述主开关单元的第二主分支的主开关；所述控制装置被配置以用于根据以下各项来控制相互具有相反相位的次级开关:穿过开关电感器的辅开关电流、所述主开关的状态以及所述辅开关单元的第二次级分支的次级开关的端子上的电压；所述控制装置被配置以为了控制闭合所述辅开关单元的第一次级分支的次级开关:如果所述主开关单元的第一主分支的主开关被闭合且所述辅开关电流小于为负值的第二电流阈值，以及如果所述辅开关单元的第二次级分支的次级开关的端子上的电压大于第一次级阈值，或者所述主开关单元的第一主分支的主开关被闭合并且所述辅开关电流小于所述第二电流阈值的时间达到预定时间，以及如果所述主开关单元的第二主分支的主开关闭合且所述辅开关电流大于为正值的第一电流阈值，则用于控制打开所述辅开关单元的第一次级分支的次级开关；所述控制装置被配置以为了控制闭合所述辅开关单元的第二次级分支的次级开关:如果所述主开关单元的第二主分支的主开关被闭合且所述辅开关电流大于第一电流阈值，以及如果所述开关单元的第二次级分支的次级开关上的端子上的电压小于第二次级阈值，或者所述主开关单元的第二主分支的主开关被闭合并且所述辅开关电流大于所述第一电流阈值的时间达到预定时间，以及如果所述主开关单元的第一主分支的主开关闭合且所述辅开关电流小于第二电流阈值，则用于控制打开所述辅开关单元的第二次级分支的次级开关，所述辅开关单元仅包括两个开关电容器；所述辅开关单元包括四个开关电容器，这四个开关电容器分别与主开关或次级开关之一并联放置，每个开关与单个开关电容器相关联；该系统进一步包括连接至控制装置的至少三个电流传感器，这些电流传感器中的至少二者分别被置于次级分支中的一个分支和另一个分支上以及第三个电流传感器置于所述主开关单元的第一主分支上；所述输出滤波器包括输出电容器和电感器，所述主开关单元连接在所述辅开关单元与所述输出滤波器之间；所述主开关单元和所述输出滤波器形成电压降压转换器(voltage step-downconverter)；该系统进一步包括两个串联安装在所述电源系统的输入的电容器，所述输出滤波器进一步连接至所述电容器，所述主开关单元和所述输出滤波器形成半桥反相器电路；该系统进一步包括相互级联连接的次级辅开关单元和次本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种计划在输入连接至电功率源及在输出连接至负载的电力电源系统，该电力电源系统包括：主开关单元（6），该主开关单元（6）包括第一主分支（14）和第二主分支（16），所述第一主分支（14）和所述第二主分支（16）各自包括主开关（T1、T2），所述主开关（T1、T2）在打开状态和闭合状态之间是可控的，以及辅开关单元（10），该辅开关单元（10）连接至所述主开关单元（6）并包括第一次级分支（20）和第二次级分支（22）及连接分支（24），一方面，所述第一次级分支（20）和所述第二次级分支（22）各自包括次级开关（T3、T4），所述次级开关（T3、T4）在打开状态和闭合状态之间是可控的，以及另一方面，所述连接分支（24）用于将所述辅开关单元（10）连接至所述主开关单元（6），所述连接分支（24）包括开关电感器（L1），所述主开关单元（6）和所述辅开关单元（10）相互级联连接，其特征在于，所述辅开关单元（10）进一步包括至少两个开关电容器（C1、C2），一个所述开关电容器（C1）与所述次级开关（T3、T4）中的一者并联，以及另一所述开关电容器（C2）与所述主开关（T1、T2）中的一者并联。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：V·拉戈尔斯，C·托朗，F·克莱因，
申请(专利权)人：泰利斯公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR