包括再循环缓冲器的功率转换器制造技术

一种功率转换器包括第一整流器电路，具有第一整流器电路输出端子的对，以及第二整流器电路，具有第二整流器电路输出端子的对，缓冲器电路，包括在第一节点处彼此连接并且连接第一整流器电路输出端子的对的第一二极管和第一电容器、在第二节点处彼此连接并且连接第二整流器电路输出端子的对的第二二极管和第二电容器、将第一节点连接到第二整流器输出端子的对中的一个的第三二极管以及将第二节点连接到第一整流器输出端子的对中的一个的第四二极管。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括再循环缓冲器的功率转换器
本公开一般地涉及功率转换器，并且更特别地涉及包括再循环缓冲器电路（recirculatingsnubbercircuit）的功率转换器。关于联邦资助研究或开发的声明本专利技术是在NASA授予的NNC16CA21C合同号下由政府支持进行的。政府具有本专利技术中的某些权利。
技术介绍
电功率转换器在多个应用中用于将功率从电压和电流特性的第一集合转换成电压和电流特性的第二集合。使用功率转换器允许诸如电池或其他储能部件之类的单个电源为多个不同的电子部件供电，多个不同的电子部件中的每个可能具有不同的功率要求。称为升压转换器（step-upconverter）的一个示例性类型的功率转换器包括多个堆叠的整流器部分，以便实现更高的输出电压。整流器部分中的每个包括桥式整流器，以及将桥式整流器连接到电压输出的电路。已经利用碳化硅二极管构造了先前的高压桥式整流器。然而，基于碳化硅的二极管由于它们对辐射的敏感性而不适合在一些环境中使用，一些环境诸如是外太空。
技术实现思路
在一个示例性实施例中，一种功率转换器包括第一整流器电路，具有第一整流器电路输出端子的对，以及第二整流器电路，具有第二整流器电路输出端子的对，缓冲器（snubber）电路，包括在第一节点处彼此连接并且连接第一整流器电路输出端子的对的第一二极管和第一电容器、在第二节点处彼此连接并且连接第二整流器电路输出端子的对的第二二极管和第二电容器、将第一节点连接到第二整流器输出端子的对中的一个的第三二极管和将第二节点连接到第一整流器输出端子的对中的一个的第四二极管。在上述功率转换器的另一示例中，第一电容器连接到未连接到第三二极管的第一端子的对中的一个，并且第二电容器连接到未连接到第四二极管的第二端子的对中的一个。在上述功率转换器中的任一个的另一示例中，滤波器电路包括将未连接到第三二极管的第一端子的对中的一个连接到中点节点的第一滤波器电感器，以及将未连接到第四二极管的第二端子的对中的一个连接到中点节点的第二滤波器电感器。在上述功率转换器中的任一个的另一示例中，第一整流器电路和第二整流器电路中的每个是全桥整流器和中心抽头（tapped）整流器中的一个。在上述功率转换器中的任一个的另一示例中，第一整流器和第二整流器中的每个包括多个硅二极管。在上述功率转换器中的任一个的另一示例中，第一整流器电路和第二整流器电路中的每个对来自由多相电力系统驱动的变压器的电流进行整流。在上述功率转换器中的任一个的另一示例中，第一整流器电路和第二整流器电路中的每个与整流器部分的每个其他对基本上相同。一种用于减少功率转换器中的电压尖峰的示例性方法包括通过缓冲器电路再循环缓冲器能量，该缓冲器电路包括在第一节点处彼此连接并且连接第一整流器电路输出端子的对的第一二极管和第一电容器、在第二节点处彼此连接并且连接第二整流器电路输出端子的对的第二二极管和第二电容器、将第一节点连接到第二整流器输出端子的对中的一个的第三二极管以及将第二节点连接到第一整流器输出端子的对中的一个的第四二极管。用于减少功率转换器中的电压尖峰的上述方法的另一示例还包括使用将高电压输出节点连接到中点节点的第三电容器和将低电压输出节点连接到中点节点的第四电容器对高电压输出节点和低电压输出节点之间的电压进行滤波。在用于减少功率转换器中的电压尖峰的上述示例性方法中的任一个的另一示例中，第一电容器和第二电容器具有近似相同的电容。具有多相电力系统的上述功率转换器的另一示例包括可以选择性地以脉宽调制模式或相移桥接模式（phaseshiftedbridgemode）操作的驱动器。在上述功率转换器的另一示例中，每个整流器从具有初级绕组的至少一个变压器接收电力。在上述功率转换器的另一示例中，跨每个初级绕组的电压由钳位二极管限制。从下面的说明书和附图可以最好地理解本专利技术的这些和其他特征，下面是附图说明。附图说明图1示出了包括多个堆叠的整流器部分的功率转换器。图2示意性地示出了诸如可以结合图1利用的示例性镜像整流器部分。图3示意性地示出了用于在双全桥转换器中使用的替代镜像整流器部分。具体实施方式图1示意性地示出了包括多个堆叠的整流器部分110A和110B的功率转换器100。整流器部分110A和110B中的每个包括由连接到缓冲器电路130A和130B的二极管(见图2中的220A和220B)构造的桥式电路120A和120B、电压输出140A和140B以及输出滤波器160A和160B。与整流器部分配对的是驱动电流通过变压器180到桥式整流器部分110A和110B的对应的驱动器150。驱动器150可以是单个驱动器或多个驱动器，这取决于给定应用的需要。类似地，变压器180可以是单个变压器或多个变压器，这取决于给定应用的需要。整流器部分110A和110B是镜像的，并且包括缓冲器再循环电路132，其被配置为将缓冲器电流从每个缓冲器部分130A或130B传递到对应的镜像缓冲器电路130B或130A。为了使桥式整流器耐辐射（rad-hard）(更防辐射)，可以利用基于硅的二极管而不是诸如由碳化硅制成的二极管之类的其他二极管来构造桥式整流器。然而，基于硅的二极管具有较长的关断（switch-off）时间，称为反向恢复时间，并且可以在桥式整流器的输出电压中引起尖峰。缓冲器电路130A和130B操作以限制整流器电路120A和120B的输出电压中的尖峰的幅度。缓冲器电路130A和130B减轻了由整流器电路120A和120B中的二极管的反向恢复时间引起的电压尖峰。一些现有的缓冲器电路通过耗散大量功率来减轻电压尖峰，导致生成大量热能。在太空应用以及任何类似的环境中，热能的耗散是困难的。一些替代的缓冲器电路通过回收能量来减轻反向恢复时间。这些类型的缓冲器电路被称为“无损”缓冲器电路，尽管有一些少量的能量耗散。一些无损缓冲器电路利用缓冲器电路内的一个或多个晶体管的主动切换（activeswitching），并且需要主动控制，这增加了整个系统的复杂性。在又一个现有无损缓冲器电路中，合并了附加的电感器以虑及无源缓冲，然而这增加了缓冲器电路的重量和成本。与现有的示例相对，图1的镜像缓冲器电路130A和130B通过利用镜像构造避免了对增加的晶体管或电感器的需要。输出滤波器电路160A和160B相对于输出滤波器电感器连接(见图2)被镜像，使得滤波器电路160A的输出滤波器电感器连接到整流器电路120A的低电压连接并且滤波器电路160B的输出电感器连接到整流器电路120B的高电压连接。一个滤波器部分160A的输出电感器连接到被连接到中点节点172的整流器部分130A的负输出端子171。整流器部分110B中的另一个的输出电感器连接到被连接到中点节点172的整流器部分130B的正输出端子173。该配置可以替代地被称为串联连接在输出端子140之间，其中一个的高电压输出连接到另一个的低电压输出，以便增加跨本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种功率转换器，包括：/n第一整流器电路，具有第一整流器电路输出端子的对，以及第二整流器电路，具有第二整流器电路输出端子的对；/n缓冲器电路，包括在第一节点处彼此连接并且连接第一整流器电路输出端子的对的第一二极管和第一电容器、在第二节点处彼此连接并且连接第二整流器电路输出端子的对的第二二极管和第二电容器、将第一节点连接到第二整流器输出端子的对中的一个的第三二极管以及将第二节点连接到第一整流器输出端子的对中的一个的第四二极管。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种功率转换器，包括：
第一整流器电路，具有第一整流器电路输出端子的对，以及第二整流器电路，具有第二整流器电路输出端子的对；
缓冲器电路，包括在第一节点处彼此连接并且连接第一整流器电路输出端子的对的第一二极管和第一电容器、在第二节点处彼此连接并且连接第二整流器电路输出端子的对的第二二极管和第二电容器、将第一节点连接到第二整流器输出端子的对中的一个的第三二极管以及将第二节点连接到第一整流器输出端子的对中的一个的第四二极管。


2.根据权利要求1所述的功率转换器，其中，第一电容器连接到未连接到第三二极管的第一端子的对中的一个，并且第二电容器连接到未连接到第四二极管的第二端子的对中的一个。


3.根据权利要求1所述的功率转换器，其中，所述缓冲器电路还包括将未连接到第三二极管的第一端子的对中的一个连接到中点节点的第一滤波器电感器，以及将未连接到第四二极管的第二端子的对中的一个连接到中点节点的第二滤波器电感器。


4.根据权利要求1所述的功率转换器，其中，第一整流器电路和第二整流器电路中的每个是全桥整流器和中心抽头整流器中的一个。


5.根据权利要求1所述的功率转换器，其中，第一整流器和第二整流器中的每个包括多个硅二极管。


6.根据权利要求1所述的功率转换器，其中，第一整流器电路和第二整流器电路中的每个对来自由多相电力系统驱动的变压器的电...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·L·赫斯特曼，
申请(专利权)人：航天喷气发动机洛克达因股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US