[发明专利]包括过压保护电路的交流-直流转换器设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种包括过压保护电路的交流-直流转换器设备。

背景技术

已知在供电系统中使用的几种类型的转换器，在此存在将交流电力转换成控制的直流电力的需要。交流电力通常从交流电力源(诸如干线)提供。直流电力被提供给诸如远程通信设备、宽频带数据通信设备(GSM/UMTS基站等)、军事装备、医疗设备等的设备。

对于这样的供电系统有若干要求。首先，效率应当较高，例如，损失应当较低。在WO 2009/028954和WO 2009/058024中描述的供电系统具有ca96％的效率，并由Eltek Valere以FlatPack 2HE之名上市和销售。提供的供电系统作为用于插入机架的单元。该单元的高度为1U(在机架中的一个架子的标准高度，对应为44.5mm)，长度为328mm以及宽度为109mm，使得四个这样的单元可以在一个19″机架中彼此紧靠设置。该单元的可以输送48V直流的2kW或者3kW的电力。

下一代电源的目标是提供实质上与以上供电系统具有相同功率并具有相对较高效率的较小的单元。更具体地说，新的单元应当具有1U的高度。长度应当是220mm，使得该单元和机架可以设置在30cm的配电柜中。此外，宽度应当为72mm，以便可以在19″机架中彼此紧靠设置6个这样的单元。该单元应能够提供48V直流的2-3000W的电力。因此，部件的有效体积减少大约55％。

下一代供电系统的另一个重要目标是减少成本。缩小的尺寸是成本降低的一个途径。另一个成本降低的途径是使用便宜的电子组件(诸如，处理器单元等)。然而，这样的电子组件较为简单，并且因此必须灵活使用该电子组件。一种达到该目标的方法是减少控制供电系统需要的计算数量。

该供电系统包括用于将空气吹过该单元的风扇。该风扇通常位于单元的正面并且通过单元后侧将空气吹出。该单元增加的功率密度(每体积单位的功率)使得难以满足足够的气流通过单元。

在一些应用中，供电单元具有安全完整性水平(SIL)的要求。安全完整性水平被定义为由安全功能提供的风险降低的相对水平，或者指定风险降低的目标水平。国际电气标准会议(IEC)标准IEC EN 61508使用分组为两大类的要求来定义SIL：硬件安全完整性和系统的安全完整性。设备或者系统必须满足两个分类的需要以实现给定的SIL。

此应用的一个示例是用于油汽工业的设备，在此，该设备需要24V直流输入，并且在30V直流以上的电压时此设备的功能不能被保证，或者某些SIL水平不能在此电压下被保证。于是，本发明的目标是提供具有显著地降低提供30V直流以上的电压的风险的供电单元，使得该设备本身的故障风险降低。更具体地说，本发明的目的是提供一种供应30V以上的直流电力的风险被分类为SIL 3的供电单元。当然，该设备可具有不同于30V直流的电压极限。

应注意，SIL分类经常需要相对复杂的概率分析计算。更复杂的供电单元将具有更加复杂的计算。于是，本发明的一个目标是简化供电单元，以便简化该SIL的计算。同样提供该供电单元状态的标识以及SIL状态的标识是本发明的一个目标。

发明内容

本发明涉及交流-直流转换器设备包括：

-交流-直流转换器和直流-直流转换器，连接在第一交流输入端和第二交流输入端与第一直流输出端和第二直流输出端之间，在此该直流-直流转换器包括限定该交流-直流转换器设备的主侧和副侧之间的边界的第一电流绝缘屏障，并且在此，该直流-直流转换器包括在主侧上的第一开关；

-门脉冲控制器，包括连接至第一开关的第一控制端；

-第二电流绝缘屏障；

其特征在于，交流-直流转换器设备进一步包括：

-第一过压保护电路，连接在第一直流输出端与门脉冲控制器的第一控制端之间；

在此，第一过压保护电路被配置为当直流输出端之间的输出电压高于阈值电压时关掉第一开关；以及

在此，第二电流绝缘屏障任一连接在第一过压保护电路与第一控制端(例如，门脉冲控制器在主侧上)之间或者在第一控制端与第一开关(例如，门脉冲控制器在副侧上)之间。

根据上述内容，实现了相对便于计算SIL分类的一种简单的过压保护电路。

在一个方面中，交流-直流转换器设备进一步包括：

-第二过压保护电路，连接在第一直流输出端与门脉冲控制器的第一控制端之间；

在此，第二过压保护电路被配置为如果直流输出端之间的输出电压高于阈值电压则关掉第一开关；以及