[发明专利]用于控制飞行器风机逆变器的DC‑DC转换器及其相关控制方法以及风机

说明书

技术领域

本发明涉及对DC-DC电源转换器结构的优化。特别地，本发明涉及一种用于对三相逆变器、尤其是控制飞行器通风系统的风机的三相逆变器进行控制的DC-DC电源转换器。

背景技术

用于调节飞行器内空气流通的通风系统包括至少一个适于使空气在飞行器内、尤其是在机舱内流通的风机。每个风机由三相逆变器控制。三相逆变器包括三个供电臂，这些供电臂中的每一个包括两个绝缘栅双极型晶体管(IGBT)。用于控制IGBT晶体管的电压要求通常为+15V正偏置电压和-7.5V负偏置电压。这些电压由至少一个DC-DC(直流-直流)转换器来提供并且通常每个IGBT晶体管一个转换器。

然而，已经研发出新一代风机，其质量和体积均有显著的减小。因此，为了从这些质量和体积的减小中获得益处，需要使用合适的DC-DC转换器。特别是，当前使用的DC-DC转换器具有很大空间需求和重量以及大量的部件。因此，它们不再适用于其中为安装DC-DC转换器所预留的空间减小的新一代风机。此外，由于该空间减小，出现了新的热限制，因此，当前的DC-DC转换器不再适合，因为它们的输出太低并会在该减小的空间中导致难以接受的热加热。

因此，需要提出一种新型的适用于飞行器通风系统的新一代风机的DC-DC转换器。

发明目的

本发明的目的在于克服已知的DC-DC转换器的缺陷中的至少一些缺陷。

特别地，本发明的目的在于在本发明的至少一个实施例中提供一种包括数量减少的部件的DC-DC转换器。

本发明的另一目的在于在本发明的至少一个实施例中提供一种包括极少复杂部件的DC-DC转换器。

本发明的还一目的在于在本发明的至少一个实施例中提供一种具有减小的空间需求和重量的DC-DC转换器。

本发明的又一目的在于在本发明的至少一个实施例中提供一种具有高输出的DC-DC转换器。

本发明的再一目的在于在本发明的至少一个实施例中提供一种具有减少的发热的DC-DC转换器。

发明内容

为此，本发明涉及一种DC-DC电源转换器，其适于由初级电压源供电并且适于给三相逆变器的控制电子器件供电，所述三相逆变器被配置成控制飞行器通风系统的风机，其特征在于，所述转换器包括：

变压器，该变压器包括两个初级绕组和至少一个次级绕组；

初级电路，该初级电路包括适于被连接到初级电压源的第一端子的供电输入，所述供电输入被连接到两个开关回路，每个开关回路包括变压器的初级绕组之一和具有寄生电容的可控晶体管，并因此形成对称组件；

至少一个次级电路，该至少一个次级电路包括变压器的次级绕组，所述次级绕组包括两个端子，该两个端子首先连接到适于给逆变器的控制电子器件提供正输出电压的电容式整流桥，所述正输出电压等于次级绕组的端子处的峰值电压的两倍，其次连接到适于给逆变器的控制电子器件提供负输出电压的电路支路，所述负输出电压等于次级绕组的端子处的峰值电压的相反数，

并且其特征在于，每一个可控晶体管适于由在导通状态和关断状态之间切换的控制信号来控制，使得当一个可控晶体管处于导通状态时，另一可控晶体管处于关断状态，并且使得当可控晶体管从导通状态切换到关断状态时，这两个可控晶体管在死区时间期间都保持在关断状态，以实现零电压开关。

在说明书的其余部分中，晶体管的控制电压指的是场效应晶体管的栅极和源极之间的电压，晶体管的端子处的输出电压指的是场效应晶体管的漏极和源极之间的电压，而流经晶体管的电流指的是场效应晶体管的漏极和源极之间的电流。可控晶体管的导通状态对应于电流正在流经晶体管的状态，而可控晶体管的关断状态对应于流经晶体管的电流为零或可忽略不计的状态。因此，可控晶体管用作具有并联的寄生电容的可控开关，其中导通状态对应于闭合的开关，而关断状态对应于打开的开关。

因此，根据本发明的DC-DC转换器使得能够通过数量减少的部件来控制三相逆变器的控制电子器件。特别地，初级电路包括对称组件(又称为推挽式组件)，该对称组件仅包括两个晶体管而不是通常所使用的全桥结构中的四个晶体管。此外，DC-DC转换器的次级电路的结构使得能够借助于单个次级绕组来获得该次级电路的两个输出电压。除了初级绕组和次级绕组之外，DC-DC转换器不包括通常具有很大空间需求的任何磁性部件。因此，根据本发明的DC-DC转换器具有比目前的方案更低的空间需求。