[發明專利]電容性電源系統

有效

• 申請號: 200910159592.0
• 申請日: 2009-05-20
• 公開（公告）號: CN101604921A
• 公開（公告）日: 2009-12-16
• 發明（設計）人: 塞巴斯蒂恩·卡庫特;迪迪爾·倫納德
• 申請（專利權）人: 施耐德電器工業公司
• 主分類號: H02M7/217
• 分類號: H02M7/217
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 錢大勇

技術領域

本發明涉及一種電容性電源系統。

背景技術

用于向電負載C提供電力的電源系統典型地包含：兩個輸入端，即一個 正極端和一個負極端，連接到施加AC電壓的供電干線上；和一個整流器模 塊，包含例如二極管橋，用于從供電干線的AC電壓產生DC總線上的DC電 壓。該系統還包括一個連接在DC總線的正極線和負極線之間的總線電容器。

當電源系統是一個電阻性電力系統時，它包括一個連接到位于整流器模 塊上游的輸入端的電阻器。當電源系統是一個電容性電源系統時，它包括一 個在整流器模塊上游并與輸入端串聯連接的輸入電容器C1。當前，在該輸入 電容器的上游端，電容性電源系統包括一個電阻器，其被設計用于承受在系 統起動時通過該輸入電容器引起的較大的電涌。

盡管電容性電源系統的效率優于電阻性電源系統的效率，但是電容性電 源系統存在體積龐大的主要缺陷。這是由于輸入電容器必須足夠大以便承受 干線上的過電壓。此外，與輸入電容器串聯連接的電阻器通常僅僅用于在系 統起動時限制較大的電涌。現在，一旦起動完成，所述電阻器就會發熱從而 耗散大量的能量。

發明內容

本發明的目的是提出一種簡單的、緊湊的電容性電源系統，其中限制在 電源起動時發生的電涌并且降低在正常操作下的耗散損失。

通過一種用于向電負載提供電力的電源系統來實現所述目的，該系統包 括：

-兩個輸入端，即正極端和負極端，連接到傳遞AC電壓的供電干線上；

-輸入電容器，連接到系統的一個端子；

-整流器模塊，用于從AC電壓產生DC總線上的DC電壓；和

-總線電容器，連接在DC總線的正極線和負極線之間，

其特征在于：

-該系統包括與輸入電容器串聯連接且在其上游的串聯連接的兩個常開 (normally-on)雙向半導體晶體管，所述常開雙向半導體晶體管以寬帶隙 (wide-bandgap)材料制成并能夠以限流模式工作。

根據一個特征，該系統的所述兩個半導體晶體管為JFET(結型場效應晶 體管)型。優選地，以碳化硅或氮化鎵制成所述系統的兩個半導體晶體管。

根據另一個特征，該系統的半導體晶體管以這樣的方式背對背連接：第 一半導體晶體管的漏極連接到供電干線，第二半導體晶體管的漏極連接到在 下游連接的輸入電容器，兩個半導體晶體管的源極連接在一起，并且兩個半 導體晶體管的柵極也連接在一起且每個柵極被回送到源極的公共電勢。

另外，該電源可以包括用于提供對出現在供電干線上的過電壓、特別是 由雷擊或電感性或電容性負載開關操作引起的過電壓進行有效保護的多個組 件。所述電容性電源系統因此可以被有效保護而并不增加電源系統的體積。

因此，該電源系統可包括雙向瞬變二極管或變阻器，連接到所述兩個半 導體晶體管的下游和輸入電容器的上游，并連接在與正極端相連的電流線和 與負極端相連的電流線之間。

同樣，該電源系統還可以包括與兩個半導體晶體管并聯連接的電阻器。

附圖說明

在通過參照以示例的方式給出并通過附圖表示的實施例進行的下述詳細 描述，其他特征和優點將變得顯而易見，其中：

圖1示出了一個依據本發明的電容性電源系統；

圖2示出了本發明的電容性電源系統的改進。

具體實施方式

參照圖1，與現有技術一樣，本發明的電源系統用于向電負載C提供電 力，并且具有連接到施加以例如50Hz的頻率產生的AC電壓的電源干線A 的兩個輸入端、即一個正極端和一個負極端，所述AC電壓例如等于230VAC 或400VAC。系統3還包括：一個例如由二極管橋組成的整流器模塊33，用 于從供電干線A的AC電壓產生DC總線上的DC電壓；一個連接在DC總 線中的正極線31和負極線32之間并位于整流器模塊33的下游的總線電容器 Cb；和一個一側連接到正極端且另一側連接到二極管橋的一個支路的輸入電 容器C1。所述系統3還可以包括用于限制由電源系統傳遞的電壓的裝置，該 裝置包括例如連接在DC總線的正極線31和負極線32之間且位于總線電容 器Cb的下游的一個齊納二極管Dz。