[發明專利]電容器組、疊層母排線和供電設備

有效

• 申請號: 201310418560.4
• 申請日: 2013-09-13
• 公開（公告）號: CN104852602B
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發明（設計）人: H.T.楊;A.J.瑪麗庫爾貝洛;J.D.庫滕庫勒;S.西勒森
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: H02M7/00
• 分類號: H02M7/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 柯廣華,湯春龍

技術領域

本發明的實施例總體上涉及電源。本發明特定的實施例涉及固態開關電源。

背景技術

電源是向一個或多個電負載供電的電子／電氣電路。術語“電源”最常用于電氣裝置組合或組件中，這些電氣裝置將一種形式的電能轉換為另一種，并且通常稱為“功率變換器”。許多電源包括兩個或更多個連接在一起的功率變換器。通常，功率變換器是“交換式”功率變換器，其中使用多個固態裝置來間歇性地中斷輸入電流，從而實現輸入電流到輸出電流的轉換，輸出電流具有不同的振幅、電壓和／或頻率。例如，“交流功率變換器(AC power converter)”接收直流或交流輸入電流，并以設計的電壓、電流和／或頻率值產生輸出功率。相反，“直流功率變換器(DC power converter)”以大體恒定的輸出電壓和／或電流產生輸出功率。

傳統的功率變換器通常是多個固態開關的分組，這些固態開關從高電位直流電軌(DC rail)或較低電位直流電軌連接到交流輸出終端。兩個直流電軌通常一起稱作“直流鏈路(DC link)”，而術語“直流鏈路電路”通常是指穿過此直流鏈路的電位差。通常，固態開關是開啟以從直流電源軌產生交流電流的晶體管。晶體管的開啟致使直流電軌與交流輸出終端之間產生電壓浪涌(voltage surges)。因此，每個晶體管均與反并聯二極管(anti-parallel diode)一起封裝，以便緩和浪涌。此外，電容器有時跨接在單個開關的電源終端兩端，以便緩和開關瞬態期間的快速電壓和電流斜率(current slopes)。具體來說，“緩沖”電容器具有此功能。此外，每個電壓源功率變換器需要直接相連或者極接近該功率變換器的直流鏈路終端的一個或多個電容器來進一步緩和穿過變換器開關的電壓浪涌?！皳Q向”電容器有此功能。

電容器傳導電壓瞬態期間的漏電流，并且具有可測量的電阻，因此每當吸收電壓浪涌時均散熱。每個電容器均慎重指定安全限度，以便在常規操作期間不會接近電氣設計參數，例如，電介質擊穿。此外，每個電容器均做出指定，以承受設計溫度瞬態。應認識到，這些特征將增加設計、制造和操作成本。例如，電容器需要額外的設計工作。電容器也需要購買、跟蹤并組裝額外的零件。

在操作中，電容器致使每個傳統的功率變換器占用的體積和散熱多于所需，從而減小可達到的總功率密度。電容器的散熱還將增加用于冷卻功率變換器所需的寄生負載，從而減小安裝時可達的凈功率密度。此外，在功率變換器的常規操作期間，每個電容器僅在一部分的工作周期中使用。因此，包括電容器的傳統功率變換器具有大量的額外成本、冷卻要求更高，且重量和體積凈功率密度均小于所需水平。

鑒于上述原因，需要減小電源的成本和冷卻要求，同時提高其功率密度。因此，需要提供能夠使用較小電容器安全操作的電源。

發明內容

在實施例中，一種電容器組包括疊層母排線，所述疊層母排線具有安置在中間絕緣層的相對表面上的高電位導電層和低電位導電層。所述電容器組包括電連接到疊層母排線的多個母線電容器。疊層母排線和母線電容器具有足夠低的聯合電感，以便母線電容器以并行于疊層母排線的方式有效地電連接。其中：所述高電位導電層包括高電位導孔陣列；所述低電位導電層包括低電位導孔陣列；所述多個母線電容器各自具有連接在所述疊層母排線的所述高電位導電層處的對應高電位終端，以及連接在所述疊層母排線的所述低電位導電層處的對應低電位終端；以及所述母線電容器以并行于所述疊層母排線的所述高電位導孔和所述低電位導孔的方式有效地電連接。

本申請進一步提供一種供電設備，該供電設備包括上述電容器組，并且進一步包括：至少一個功率變換器，所述功率變換器以并行于所述母線電容器的方式穿過至少一個所述高電位導孔和至少一個所述低電位導孔有效地電連接到所述疊層母排線，所述功率變換器不包含換向電容器；

進一步地，其中所述至少一個功率變換器是多個功率變換器中的第一功率變換器，所有功率變換器均以并行于所述母線電容器的方式有效地電連接，并且不具有內部換向電容器。

進一步地，所述供電設備進一步包括以并行于所述功率變換器的方式有效地電連接到所述疊層母排線的至少一個直流電源。

進一步地，其中所述至少一個直流電源包括電池、超電容、光電池或直流發電機中的至少一項。

進一步地，其中所述第一功率變換器配置為主功率變換器，并且所述多個功率變換器中的其他功率變換器以數據并行的方式連接到所述主功率變換器。