能的情况下，附图中所用的相同参考字符是指相同或类似的部分，而不重复描述。尽管本发 明的示例性实施例是相对于交流电源进行描述的，但是本发明的实施例也广泛适用于各种 电源。
[0037] 本发明的各方面涉及不含电容器的模块化功率变换器。本发明的进一步方面涉及 内置到叠层母排线上的电源，以便相对较低电感的母排线能够实现与电容器组中多个母线 电容器的有效并联，从而吸收电压浪涌。本发明的进一步方面涉及此类电源，其中母排线 (busbars)和母线电容器（buscapacitors)的联合电感足够低，以实现不含电容器的"无 吸收"功率变换器的模块化连接。本发明的进一步方面涉及以小于传统电源的质量（mass) 和体积构建的电源，其中无吸收功率变换器的间隔小于传统电源中的可行间隔，从而能够 实现大于制造水平的总功率密度。本发明的进一步方面涉及以小于传统电源的冷却要求构 建的电源，其中无吸收功率变换器的散热小于传统电源，以便冷却要求的降低允许以较少 或较低等级的冷却部件构建电源，从而实现大于安装水平的净功率密度。本发明的进一步 方面涉及内置在模块化母排线结构上的电源，其上可以模块化（"即插即用"）方式添加或 移除母线电容器和无吸收功率变换器。
[0038] 本说明书中所用的术语"基本上"、"大体上"和"大约"是指相对于适用于实现部 件或组件功能的理想所需条件，以实现在合理的制造和组装公差内的条件。
[0039] 在示例性实施例中，如图1所示，模块化电源10包括多个无吸收功率变换器12,这 些无吸收功率变换器以并行于母线电容器24的方式在导孔14、16处连接到叠层直流母排 线22的高电位层18和低电位层20。例如，导孔14、16配置用于接收螺纹紧固件的衬套，例 如有头螺钉（未图示），以便将功率变换器12的终端与母排线层18、20电连接。每个功率 变换器12包括多个功率晶体管26(例如，IGBTs、MOSFETs、JFETS、BJTS或其他固态开关控制 装置），每个功率晶体管在层18或20中的一个与若干交流输出终端30中的一个之间与反 并联二极管28相连（"反并联"是指二极管阴极连接到晶体管集电极，而二极管阳极连接 到晶体管发射极）。功率晶体管26和反并联二极管28封装在功率变换器外壳29内。直 流母排线22的层18、20还可以与直流电源31的正极和负极相连，这可以包括发电机、光电 池、热伏打式电池组、能量存储装置（例如，电池或飞轮），以及和/或者其他直流电源。
[0040] 参阅图2,叠层直流母排线22包括高电位层18和低电位层20,这两层中间夹有绝 缘层32 (相对于彼此的"高电位"和"低电位"，意味着在使用连接到层18、20的直流电源31 操作时，高电位元件（例如，层18)的电位高于低电位元件（例如，层20)，所述低电位元件 的电位低于高电位原件。）高电位和低电位层18、20是导电性相对较高的相对较薄层（例 如，厚度小于3_，电阻率小于2E-8ohm-m)。这些层安置在绝缘层32的相对表面的附近，绝 缘层是电介质强度相对较高的相对较薄的层（例如，厚度小于2mm;大于30kV/m)。例如， 绝缘层32可以由PET、特氟隆、三聚氰胺树脂，或类似的高电阻率聚合物构成。高电位和低 电位层可以由铜、铝或类似的高导电性金属构成。由于导电层较薄、彼此相对接近，并且随 时以大体相反的方向穿过母排线22传送电流，因此由叠层母排线22存储的磁能将在直流 应用中达到零，即使是在电流交换期间。因此，叠层的直流母排线22对功率变换器12呈现 低电感。类似于绝缘层32的额外薄绝缘层33设置在导电层18、20的外表面上。每个功率 变换器12包括以类似方式叠层的电源母排线35,该电源母排线从功率变换器外壳29突起， 以便在导孔14、16处附接到叠层的母排线22。
[0041] 再次参见图1，本发明的一方面是相对较低电感的叠层母排线22允许独立于多个 无吸收功率变换器12中的任何功率变化器安装多个母线电容器24,同时使母排线22在母 线电容器24与多个功率变换器12之间的电流瞬态期间不产生显著的自感应。相反，传统 "电轨"式母排线的电感用于有效地隔离每个母线电容器与其相邻部件以及不与母线电容 器直接机械连接的功率变换器。因此，在本发明的实施例中，母线电容器24可以有效地并 行连接，并且可以在功率变换器12之间共享负载，以获得所需的高工作电容及相对较低的 净电感。一方面，"有效并联"是指母排线22以及母线电容器24的联合电感足够低，以便所 有母线电容器24可以大体同等地吸收穿过任何一对高导孔14与低导孔16的电感性浪涌。 例如：
【主权项】
1. 一种电容器组，包括： 叠层母排线，所述叠层母排线具有高电位导电层和低电位导电层，所述高电位导电层 和低电位导电层设置在中间绝缘层的相对表面上； 多个母线电容器，所述多个母线电容器电连接到所述叠层母排线；以及 所述叠层母排线和所述母线电容器具有足够低的联合电感，以便所述母线电容器以并 行于所述叠层母排线的方式有效地电连接。
2. 根据权利要求1所述的电容器组，其中： 所述高电位导电层包括高电位导孔阵列； 所述低电位导电层包括低电位导孔阵列； 所述多个母线电容器各自具有连接在所述叠层母排线的所述高电位导电层处的对应 高电位终端，以及连接在所述叠层母排线的所述低电位导电层处的对应低电位终端；以及 所述母线电容器以并行于所述叠层母排线的所述高电位导孔和所述低电位导孔的方 式有效地电连接。
3. -种供电设备，所述供电设备包括权利要求2所述的电容器组，并且进一步包括： 至少一个功率变换器，所述功率变换器以并行于所述母线电容器的方式穿过至少一个 所述高电位导孔和至少一个所述低电位导孔有效地电连接到所述叠层母排线，所述功率变 换器不包含换向电容器。
4. 根据权利要求3所述的供电设备，其中所述至少一个功率变换器是多个功率变换器 中的第一功率变换器，所有功率变换器均以并行于所述母线电容器的方式有效地电连接， 并且不具有内部换向电容器。
5. -种供电设备，所述供电设备包括权利要求1所述的电容器组，并且进一步包括： 至少一个功率变换器，所述功率变换器电连接到所述叠层母排线，以便与所述母线电 容器有效地并联，所述至少一个功率变换器不包括任何换向电容器。
6. 根据权利要求5所述的供电设备，进一步包括： 至少一个直流电源以并行于所述至少一个功率变换器的方式有效地电连接到所述叠 层母排线。
7. -种供电设备，包括： 叠层母排线，所述叠层母排线具有高电位导电层和低电位导电层，所述高电位导电层 和低电位导电层设置在中间绝缘层的相对表面上，相互靠近，所述高电位导电层包括高电 位导孔阵列，并且所述低电位导电层包括低电位导孔阵列； 多个母线电容器，其各自具有电连接到所述高电位导电层的对应高电位终端，并且具 有电连接到所述叠层母排线的所述低电位导电层的对应低电位终端；以及 多个功率变换器，所述多个功率变换器连接穿过所述高电位导孔和所述低电位导孔， 其中所述功率变换器不具有换向电容器。
8. 根据权利要求7所述的供电设备，所述功率变换器包括配置用于向所述叠层母排线 供应电流的至少一个第一功率变换器，以及配置用于从所述叠层母排线接收电流的至少一 个第二功率变换器。
9. 一种叠层母排线，包括： 绝缘层，所述绝缘层沿轴延伸并且限定与所述轴正交的轮廓，所述轮廓包括第一翼和 第二翼，所述第二翼以特定角度从所述第一翼的纵向边缘突起； 第一导电层，所述第一导电层设置在所述绝缘层的第一表面上； 第二导电层，所述第二导电层设置在所述绝缘层的与所述第一导电层相对的第二表面 上； 第一多个导孔和第二多个导孔，所述导孔以与所述第一导电层电接触的方式形成，分 别穿过所述第一翼和所述第二翼；以及 第三多个导孔和第四多个导孔，所述导孔以与所述第二导电层电接触的方式形成，分 别穿过所述第一翼和所述第二翼。
10. -种供电设备，包括： 权利要求9所述的叠层母排线； 多个母线电容器，所述母线电容器附接在所述第一翼处，并且通过所述第一多个导孔 和第三多个导孔电连接穿过所述第一导电层和所述第二导电层；以及 多个功率变换器，所述功率变换器附接在所述第二翼处，并且通过所述第二多个导孔 和第四多个导孔电连接穿过所述第一导电层和所述第二导电层。
【专利摘要】本发明公开一种电容器组、叠层母排线和供电设备，所述电容器组包括叠层母排线，所述叠层母排线具有高电位导电层和低电位导电层，所述高电位导电层和低电位导电层设置在中间绝缘层的相对表面上，相互靠近。所述电容器组还包括电连接到所述叠层母排线的多个母线电容器。所述叠层母排线和所述母线电容器具有足够低的联合电感，以便所述母线电容器以并行于所述叠层母排线的方式有效地电连接。
【IPC分类】H02M7-00
【公开号】CN104852602
【申请号】CN201310418560
【发明人】H.T.杨, A.J.玛丽库尔贝洛, J.D.库滕库勒, S.西勒森
【申请人】通用电气公司
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2013年9月13日
【公告号】DE102013109940A1, US20140077611