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Die Erfindung betrifft einen Wechselrichter, einen DC-DC-Wandler und ein Verfahren zum Regeln eines Wechselrichters und/oder eines DC-DC-Wandlers, wie in den Oberbegriffen der Ansprüche 1, 2 und 8 beschrieben.
Es sind bereits Wechselrichter bekannt, bei denen eine Energiequelle, insbesondere ein Solarmodul, an einem DC-DC-Wandler angeschlossen ist. Der DC-DC-Wandler ist mit einem Zwischenkreis, der aus einem oder mehreren Kondensatoren gebildet ist, verbunden. An dem Zwischenkreis ist ein DC-AC-Wandler angeschlossen, wobei der Ausgang des DC-AC-Wandlers mit einem Wechselspannungsnetz zur Energieeinspeisung oder zumindest mit einem Verbraucher verbunden ist. Der DC-DC-Wandler ist zur Lieferung einer Gleichspannung und der DC-ACWandler zur Lieferung einer Wechselspannung ausgelegt.
Weiters sind DC-DC-Wandler bekannt, die aus einer Brückenschaltung, einem Transformator und einem Gleichrichter aufgebaut sind. Die Brückenschaltung wird dabei von einem Regler oder einer Steuervorrichtung pulsbreitenmoduliert angesteuert, sodass am Ausgang des DC-DCWandlers eine annähernd konstante Ausgangsspannung geliefert wird.
Bei dem Wechselrichter oder dem DC-DC-Wandler ist der Transformator für ein gewisses Übersetzungsverhältnis ausgelegt, wobei dieses für die kleinste Eingangsspannung von der Energiequelle gewählt wird. Ändert sich jedoch die Eingangsspannung am Wechselrichter bzw. am DC- DC-Wandler, insbesondere erhöht sie sich, so wird der Transformator durch das fix vorgegebene Übersetzungsverhältnis ungünstig betrieben. Hierzu wird das Tastverhältnis der Pulsbreitenmodulation für die vorgeschaltete Brückenschaltung immer kleiner, was zu schlechter Ausnutzung des Transformators und somit zu einem schlechten Wirkungsgrad führt.
Andererseits wird die Spitzen-Ausgangsspannung am Wechselrichter unverhältnismässig hoch, was eine erhöhte Anforderung an die Belastbarkeit der Bauelemente stellt und somit die Preise für die überdimensionierten Bauelemente, insbesondere den nachgeschalteten Gleichrichterdioden, in die Höhe treibt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wechselrichter und/oder einen DC-DC-Wand- ler sowie ein Verfahren zum Regeln eines Wechselrichters und/oder eines DC-DC-Wandlers zu schaffen, bei dem der DC-DC-Wandler bzw. der Transformator an die angelegte Spannung, ins- besondere an die Eingangsspannung, angepasst wird.
Diese Aufgabe der Erfindung wird derartig gelöst, dass ein Transformator des DC-DC-Wandlers auf der Primärseite mehrere Primärwicklungen für unterschiedliche Eingangsspannungsbereiche aufweist und die Primärwicklungen entsprechend der Höhe der zugeführten Eingangsspannung über zumindest eine Schaltvorrichtung in Serie schaltbar sind, womit verschiedene Überset- zungsverhältnisse einstellbar sind.
Vorteilhaft ist hierbei, dass dadurch der Wechselrichter bzw. der DC-DC-Wandler einen weiten Eingangsspannungsbereich ohne grosse Nachteile abdecken kann, da das Übersetzungsverhältnis des Transformators an die anliegende Eingangsspannung angepasst werden kann. Somit wird auch gewährleistet, dass die dem Transformator vorgeschaltete Brückenschaltung immer optimal betrieben wird.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil liegt vor allem darin, dass die nachgeschalteten Bauelemente wesentlich geringer dimensioniert werden können, da vom DC-DC-Wandler, insbesondere vom Ausgang des Transformators, unabhängig der anliegenden Eingangsspannung durch das angepasste Übersetzungsverhältnis immer die gleiche Spannung geliefert wird und somit die Bauelemente nicht mehr auf die maximal zu erwartende Spannungshöhe durch ein fix vorgegebenes Übersetzungsverhältnisses des Transformators dimensioniert werden müssen.
Weitere vorteilhafte Massnahmen sind in den Ansprüchen 3 bis 8 beschrieben. Die sich daraus ergebenden Vorteile sind aus der Beschreibung zu entnehmen.
Die Erfindung wird anschliessend durch ein Ausführungsbeispiel näher beschrieben.
Es zeigen : Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Wechselrichters für eine Solaranlage mit den wesentlichen
Komponenten, insbesondere dem DC-DC-Wandler, in vereinfachter, schematischer
Darstellung ; Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Blockschaltbildes des Wechselrichters für eine Solaranlage mit den wesentlichen Komponenten, insbesondere dem DC-DC-
Wandler, in vereinfachter, schematischer Darstellung.
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Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen glei- che Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäss auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können.
Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z. B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind bei einer Lageände- rung sinngemäss auf die neue Lage zu übertragen. Weiters können auch Einzelmerkmale oder
Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungs- beispielen für sich eigenständige, erfinderische oder erfindungsgemässe Lösungen darstellen.
In den Fig. 1 und 2 ist ein üblicher Aufbau, insbesondere ein Blockschaltbild, eines Wechsel- richtersystems 1 mit einem Wechselrichter 2 (strichpunktiert umrandet) dargestellt. Da die ein- zelnen Komponenten bzw. Baugruppen und Funktionen des Wechselrichtersystems 1 bereits bekannt sind, wird auf diese nicht mehr näher eingegangen.
Der Wechselrichter 2 weist beispielsweise einen DC-DC-Wandler 3 (strichliert umrandet), einen Zwischenkreis 4 und einen DC-AC-Wandler 5 auf. An dem DC-DC-Wandler 3 ist eine Energiequelle 6 bzw. ein Energieerzeuger angeschlossen, die beispielsweise aus einem oder mehreren parallel und/oder seriell zueinander geschalteten Solarmodulen 7, die als Solargenerator bezeichnet werden, oder einer Batterie (nicht dargestellt) gebildet werden kann. Der DC-AC-Wandler 5 ist mit seinen Ausgängen beispielsweise mit einem Wechselspannungsnetz 8 und/oder einem oder mehreren Verbrauchern 9, wie beispielsweise einem Kühlschrank, einem Funkgerät usw., verbunden.
Der DC-DC-Wandler 3 wird bevorzugt zumindest aus einer Brückenschaltung 10, insbesondere aus einer Voll- oder Halbbrücke, einer Schaltvorrichtung 11, einem Transformator 12 und einem Gleichrichter 13 gebildet. Der Zwischenkreis 4 wird aus einem oder mehreren Kondensatoren aufgebaut. Damit eine gewünschte Wechselspannung für das Wechselspannungsnetz 8 oder die Verbraucher 9 erzeugt werden kann, wird der DC-AC-Wandler 5 durch einen entsprechenden Inverter, der die Gleichspannung in eine Wechselspannung umwandelt, gebildet. Weitere Bauelemente bzw. Baugruppen, wie beispielsweise Filter, Glättungskondensatoren usw., sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel nicht dargestellt.
Weiters weist der Wechselrichter 2 einen Regler bzw. eine Steuervorrichtung 14, die beispielsweise durch einen Mikroprozessor, einen Mikrocontroller oder einen Rechner gebildet sein kann,
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auf. Über die Steuervorrichtung 14 kann eine entsprechende Steuerung der einzelnen Baugrup- pen, insbesondere der darin angeordneten Schaltelemente, vorgenommen werden. In der Steuer- vorrichtung 14 sind hierzu die einzelnen Regel- bzw. Steuerabläufe durch entsprechende Soft- ware-Programme und/oder Daten bzw. Kennlinien gespeichert. Weiters ist bzw. sind mit der
Steuervorrichtung 14 ein oder mehrere Messsysteme 15 zur Erfassung des Stromes und der Span- nung an den verschiedensten Punkten des Wechselrichtersystems 1 angeordnet.
Bei der erfindungsgemässen Lösung wird ein spezieller DC-DC-Wandler 3 eingesetzt, bei dem der Transformator 12 auf der Primärseite 16 mehrere Primärwicklungen 17,18 für unterschied- liche Eingangsspannungsbereiche aufweist und die Primärwicklungen 17,18 entsprechend der
Höhe der zugeführten Eingangsspannung über zumindest eine Schaltvorrichtung 11 in Serie schaltbar sind, womit verschiedene Übersetzungsverhältnisse einstellbar sind. Dabei weist der
Transformator 12 zumindest zwei Primärwicklungen 17,18 oder eine Primärwicklung 17 mit zumindest einer Mittelanzapfung (nicht dargestellt) auf, wobei auf einer Sekundärseite 19 des Transformators 12 nur eine einzige Sekundärwicklung 20 oder auch mehrere Sekundärwicklungen 20 angeordnet sein können.
Selbstverständlich ist es möglich, dass eine beliebige Anzahl von Primärwicklungen 17,18 vorhanden ist, wobei lediglich sichergestellt werden muss, dass über die vorgeschaltete Schaltvorrichtung 11 jede einzelne eingesetzte Primärwicklung 17,18 zu einer weiteren Primärwicklung
17,18, 21 aktiviert werden kann. Hierzu ist in Fig. 2 beispielsweise ein Ausführungsbeispiel mit drei Primärwicklungen 17,18, 21 dargestellt, wobei die vorgeschaltete Schaltvorrichtung 11 derart geändert wurde, dass wiederum jede einzelne Primärwicklung 17,18, 21 aktiviert werden kann und diese somit in Serie geschaltet werden können.
Die Primärwicklungen 17,18 und gegebenenfalls 21 des Transformators werden dabei derartig zusammengeschaltet, dass jeweils ein Anschluss - beispielsweise das Wicklungsende - der Primärwicklung 17 mit einem Anschluss - beispielsweise dem Wicklungsanfang - der zweiten Primärwicklung 18 und gegebenenfalls der weitere Anschluss - beispielsweise das Wicklungsendeder zweiten Primärwicklung 18 mit einem Anschluss - beispielsweise dem Wicklungsanfang einer weiteren Primärwicklung 21 usw. verbunden ist. Damit die einzelnen Primärwicklungen 17,18, 21 wahlweise von der Steuervorrichtung 14 aktiviert werden können, ist die Schaltvorrichtung 11 derart an die Primärwicklungen 17,18, 21 angeschlossenen, dass beim Umschalten bzw.
Aktivieren der Schaltvorrichtung 11, die durch einzelne Schaltelemente 22 aufgebaut ist,
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eine Reihenschaltung der Primärwicklungen 17,18, 21 und somit eine Änderung des Überset- zungsverhältnisses des Transformators 12 stattfindet.
Dabei ist es auch möglich, dass nicht, wie zuvor beschrieben, die einzelnen Primärwicklungen 17,
18, 21 bereits hardwaremässig verbunden sind, sondern die Primärwicklungen 17,18, 21 erst über die Schaltvorrichtung 11 elektrotechnisch zusammengeschaltet werden.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel in Fig. 1 ist dabei das Schaltelement 22 zwischen den Anschlüssen der zweiten Primärwicklung 18 angeordnet. Somit ist es möglich, dass bei normaler Eingangsspannung, beispielsweise von 200 V DC, zur Erzeugung einer Ausgangsspannung, beispielsweise von 380 V DC, nur eine Primärwicklung 17 aktiviert ist, wie dies durch das Schaltelement 22 mit strichlierten Linien der Fall ist, d. h., dass der Stromfluss nur über die Primärwicklung 17 erfolgt, da der weitere Anschluss der zweiten Primärwicklung 18 keine elektrische Verbindung mit der vorgeschalteten Brückenschaltung 10 aufweist.
Erhöht sich beispielsweise die Eingangsspannung über einen definierten Wert, beispielsweise auf 400 V DC, so wird dies von der Steuervorrichtung 14 über die Messsysteme 15 erkannt, und es kann nunmehr eine Anpassung des Übersetzungsverhältnisses des Transformators 12 an die neue Eingangsspannung durchgeführt werden. Hierzu aktiviert die Steuervorrichtung 14 die Schaltvorrichtung 11, insbesondere das Schaltelement 22, sodass diese von der strichlierten Stellung in die mit vollen Linien gezeichnete Stellung umgeschaltet wird.
Dadurch wird nunmehr der weitere Anschluss der zweiten Primärwicklung 18 aktiviert und es bildet sich nunmehr ein Stromfluss über die beiden in Reihe geschalteten Primärwicklungen 17 und 18 aus, d. h., dass mittels des Schaltelementes 22 der Schaltvorrichtung 11 eine Umschaltung zwischen dem linken Anschluss der Primärwicklung 18 und der Mittelanzapfung bzw. der verbunden Anschlüsse der Primärwicklungen 17 und 18 und damit eine Änderung des Übersetzungsverhältnisses erfolgt.
Würde eine derartige Anpassung des Übersetzungsverhältnisses nicht erfolgen, wie dies im Stand der Technik derzeit der Fall ist, so würde bei gleichbleibender Ansteuerung der restlichen Komponenten durch das fix vorgegebene Übersetzungsverhältnis durch die Verdoppelung der Eingangsspannung eine Ausgangsspannung von beispielsweise 2 x 380 V DC, also 760 V DC, entstehen. Damit dies beim Stand der Technik nicht passieren kann, wird von der Steuervorrichtung 14 die Ansteuerung der Komponenten soweit verändert, dass wiederum nur eine Ausgangsspannung von 380 V DC erreicht wird, d. h., dass die Pulsweite bzw. die Pulsbreite für die vorge-
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schaltete Brückenschaltung 10 verkleinert wird, sodass für etwaige weitere Anpassungen keine sinnvolle Regelung mehr durchgeführt werden kann.
Bei der erfindungsgemässen Lösung hingegen kann durch die Anpassung des Übersetzungsver- hältnisses, also durch das in Reihe schalten mehrerer Primärwicklungen 17,18, 21, die Reduzie- rung der Pulsweite in einfacher Form vermieden werden und somit eine wesentlich bessere
Regelung bzw. Steuerung des Wechselrichters 1 bzw. des DC-DC-Wandlers 3 erreicht werden, da das gesamte Spektrum für die Pulsweite bzw. Pulsbreite noch zur Verfügung steht.
Tritt näm- lich ein derartiger Fall, wie zuvor beschrieben, ein, so wird durch das Zuschalten der weiteren
Primärwicklung 18 das Übersetzungsverhältnis derart geändert, dass beispielsweise bei einer
Verdoppelung der Eingangsspannung, also von 200 V DC auf 400 V DC, die Ausgangsspannung von beispielsweise 380 V DC gleich bleibt, d. h., dass in diesem Fall das Übersetzungsverhältnis von der Primärseite 16 zur Sekundärseite 19 durch hinzuschalten weiterer Windungen, insbeson- dere der Primärwicklung 18, zur Primärwicklung 17 auf der Primärseite 16 reduziert wird und somit immer die gleiche Ausgangsspannung erreicht wird. Damit wird erreicht, dass ein weiterer
Eingangsspannungsbereich ohne grosse Nachteile abgedeckt werden kann. Insbesondere kann das
Tastverhältnis der Pulsweitenmodulation immer in der Nähe des Optimums betrieben werden.
Das Prinzip der Reihenschaltung von Primärwicklungen 17,18, 21 kann selbstverständlich durch mehrere Wicklungen, wie das weitere Ausführungsbeispiel in Fig. 2 zeigt, und mehrere Schaltelemente 22 in der Schaltvorrichtung 11 ausgebaut werden.
Betrachtet man hierzu das Ausführungsbeispiel in Fig. 2, so erkennt man, dass durch entsprechende Anpassung der Schaltvorrichtung 11, also durch Hinzufügen weiterer Schaltelemente 22, bei mehreren Primärwicklungen 17,18, 21 wiederum jede einzelne zusätzliche Primärwicklung 18,21 zur Primärwicklung 17 hinzugeschaltet werden kann. Somit ist es möglich, dass eine beliebige Anzahl von Primärwicklungen 17,18, 21 eingesetzt werden kann. Der Vorteil einer derartigen Lösung mit mehr als zwei Primärwicklungen 17,18, 21 liegt darin, dass eine noch bessere Anpassung an die Eingangsspannung vorgenommen werden kann, d. h., dass eine feinere Abstufung für den Eingangsspannungsbereich erzielt wird und somit der Wirkungsgrad des DCDC-Wandlers 3 bzw. des Wechselrichters 1 wesentlich verbessert wird.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist den Eingangsklemmen des Transformators 12, insbesondere vor der Schaltvorrichtung 11, wiederum eine geeignete Schaltung vorgeschaltet, die entsprechend angesteuert wird, um die Ausgangsspannung des DC-DC-Wandlers 3 an-
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nähernd konstant zu halten, d. h., dass dem Transformator 12 des DC-DC-Wandlers 3 bevorzugt eine Brückenschaltung 10, insbesondere eine Vollbrücke oder Halbbrücke, vorgeschaltet ist, die pulsbreitenmoduliert von einem Regler oder der Steuervorrichtung 14 angesteuert ist. Am Ausgang des Transformators 12, also auf der Sekundärseite 19 ist üblicherweise ein Vollweg-Gleichrichter angeordnet.
Der Ordnung halber sei abschliessend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus des Wechselrichtersystems 1 bzw. des DC-DC-Wandlers 3 diese bzw. deren Bestandteile teilweise unmassstäblich und/oder vergrössert und/oder verkleinert dargestellt wurden.
Die den eigenständigen erfinderischen Lösungen zugrundeliegende Aufgabe kann der Beschreibung entnommen werden.
Vor allem können die einzelnen in den Fig. 1, 2 gezeigten Ausführungen den Gegenstand von eigenständigen, erfindungsgemässen Lösungen bilden. Die diesbezüglichen, erfindungsgemässen Aufgaben und Lösungen sind den Detailbeschreibungen dieser Figuren zu entnehmen.
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The invention relates to an inverter, a DC-DC converter and a method for regulating an inverter and / or a DC-DC converter, as described in the preambles of claims 1, 2 and 8.
Inverters are already known in which an energy source, in particular a solar module, is connected to a DC-DC converter. The DC-DC converter is connected to an intermediate circuit which is formed from one or more capacitors. A DC-AC converter is connected to the intermediate circuit, the output of the DC-AC converter being connected to an AC voltage network for energy supply or at least to a consumer. The DC-DC converter is designed to supply a DC voltage and the DC-AC converter to supply an AC voltage.
Furthermore, DC-DC converters are known which are constructed from a bridge circuit, a transformer and a rectifier. The bridge circuit is controlled by a controller or a control device with pulse width modulation, so that an approximately constant output voltage is supplied at the output of the DC-DC converter.
In the case of the inverter or the DC-DC converter, the transformer is designed for a certain transmission ratio, this being chosen for the smallest input voltage from the energy source. However, if the input voltage on the inverter or on the DC-DC converter changes, in particular it increases, the transformer is operated unfavorably by the fixed transmission ratio. For this purpose, the pulse duty factor of the pulse width modulation for the upstream bridge circuit is getting smaller, which leads to poor utilization of the transformer and thus to poor efficiency.
On the other hand, the peak output voltage at the inverter becomes disproportionately high, which places higher demands on the load-bearing capacity of the components and thus drives up the prices for the oversized components, in particular the downstream rectifier diodes.
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The invention has for its object to provide an inverter and / or a DC-DC converter and a method for controlling an inverter and / or a DC-DC converter, in which the DC-DC converter or Transformer is adapted to the applied voltage, in particular to the input voltage.
This object of the invention is achieved in such a way that a transformer of the DC-DC converter has a plurality of primary windings for different input voltage ranges on the primary side and the primary windings can be connected in series according to the level of the input voltage supplied via at least one switching device, whereby different transmission ratios can be set are.
It is advantageous here that the inverter or the DC-DC converter can cover a wide input voltage range without major disadvantages, since the transformation ratio of the transformer can be adapted to the input voltage present. This also ensures that the bridge circuit upstream of the transformer is always operated optimally.
Another major advantage is that the downstream components can be dimensioned much smaller, since the DC-DC converter, especially the output of the transformer, always delivers the same voltage regardless of the input voltage due to the adapted transmission ratio, and thus the Components no longer have to be dimensioned to the maximum expected voltage level by means of a fixed transmission ratio of the transformer.
Further advantageous measures are described in claims 3 to 8. The resulting advantages can be found in the description.
The invention is then described in more detail by an embodiment.
1 shows a block diagram of an inverter for a solar system with the essential ones
Components, especially the DC-DC converter, in a simplified, schematic
Presentation ; 2 shows another embodiment of a block diagram of the inverter for a solar system with the essential components, in particular the DC-DC
Converter, in a simplified, schematic representation.
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As an introduction, it should be noted that in the differently described embodiments, the same parts are provided with the same reference numerals or the same component names, and the disclosures contained in the entire description can be applied analogously to the same parts with the same reference numerals or the same component names.
The location information selected in the description, such as. B. above, below, laterally, etc. refer to the figure described and illustrated immediately and are to be transferred to the new position in the event of a change of position. Furthermore, individual features or
Represent combinations of features from the different exemplary embodiments shown and described for independent, inventive or inventive solutions.
1 and 2 show a conventional structure, in particular a block diagram, of an inverter system 1 with an inverter 2 (with dash-dotted lines). Since the individual components or assemblies and functions of the inverter system 1 are already known, they will not be discussed in more detail.
The inverter 2 has, for example, a DC-DC converter 3 (with dashed lines), an intermediate circuit 4 and a DC-AC converter 5. An energy source 6 or an energy generator is connected to the DC-DC converter 3 and can be formed, for example, from one or more solar modules 7 connected in parallel and / or in series with one another, which are referred to as solar generators, or a battery (not shown) , The outputs of the DC-AC converter 5 are connected, for example, to an AC voltage network 8 and / or one or more consumers 9, such as a refrigerator, a radio, etc.
The DC-DC converter 3 is preferably formed at least from a bridge circuit 10, in particular from a full or half bridge, a switching device 11, a transformer 12 and a rectifier 13. The intermediate circuit 4 is constructed from one or more capacitors. So that a desired AC voltage can be generated for the AC voltage network 8 or the loads 9, the DC-AC converter 5 is formed by a corresponding inverter, which converts the DC voltage into an AC voltage. Further components or assemblies, such as filters, smoothing capacitors, etc., are not shown in the exemplary embodiment shown.
Furthermore, the inverter 2 has a regulator or a control device 14, which can be formed, for example, by a microprocessor, a microcontroller or a computer,
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on. Corresponding control of the individual assemblies, in particular the switching elements arranged therein, can be carried out via the control device 14. For this purpose, the individual control or control sequences are stored in the control device 14 by means of corresponding software programs and / or data or characteristic curves. Furthermore, is or are with the
Control device 14 one or more measuring systems 15 for detecting the current and voltage at the most varied points of the inverter system 1.
In the solution according to the invention, a special DC-DC converter 3 is used, in which the transformer 12 on the primary side 16 has a plurality of primary windings 17, 18 for different input voltage ranges and the primary windings 17, 18 correspond to the
The level of the input voltage supplied can be connected in series via at least one switching device 11, with which different transmission ratios can be set. The
Transformer 12 has at least two primary windings 17, 18 or a primary winding 17 with at least one center tap (not shown), it being possible for only a single secondary winding 20 or also a plurality of secondary windings 20 to be arranged on a secondary side 19 of the transformer 12.
Of course, it is possible for any number of primary windings 17, 18 to be present, it only having to be ensured that each individual primary winding 17, 18 used leads to a further primary winding via the upstream switching device 11
17, 18, 21 can be activated. For this purpose, an exemplary embodiment with three primary windings 17, 18, 21 is shown in FIG. 2, the upstream switching device 11 having been changed such that each individual primary winding 17, 18, 21 can in turn be activated and these can thus be connected in series.
The primary windings 17, 18 and possibly 21 of the transformer are interconnected such that one connection - for example the winding end - of the primary winding 17 with one connection - for example the winding start - of the second primary winding 18 and optionally the further connection - for example the winding end of the second primary winding 18 is connected to a connection - for example the start of the winding of a further primary winding 21 etc. So that the individual primary windings 17, 18, 21 can optionally be activated by the control device 14, the switching device 11 is connected to the primary windings 17, 18, 21 in such a way that when switching or
Activating the switching device 11, which is constructed by individual switching elements 22,
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a series connection of the primary windings 17, 18, 21 and thus a change in the transmission ratio of the transformer 12 takes place.
It is also possible that the individual primary windings 17,
18, 21 are already connected by hardware, but the primary windings 17, 18, 21 are only interconnected electrotechnically via the switching device 11.
In the exemplary embodiment shown in FIG. 1, the switching element 22 is arranged between the connections of the second primary winding 18. It is thus possible that with a normal input voltage, for example of 200 V DC, only one primary winding 17 is activated to generate an output voltage, for example of 380 V DC, as is the case with the switching element 22 with dashed lines, i. that is, the current flows only through the primary winding 17, since the further connection of the second primary winding 18 has no electrical connection to the upstream bridge circuit 10.
If, for example, the input voltage rises above a defined value, for example to 400 V DC, this is recognized by the control device 14 via the measuring systems 15, and the transformation ratio of the transformer 12 can now be adapted to the new input voltage. For this purpose, the control device 14 activates the switching device 11, in particular the switching element 22, so that it is switched from the dashed position to the position drawn with full lines.
As a result, the further connection of the second primary winding 18 is now activated and a current flow is now formed over the two primary windings 17 and 18 connected in series, ie. That is, by means of the switching element 22 of the switching device 11, there is a switchover between the left connection of the primary winding 18 and the center tap or the connected connections of the primary windings 17 and 18, and thus a change in the transmission ratio.
If the transmission ratio were not to be adjusted in this way, as is currently the case in the prior art, the constant control of the remaining components by the fixedly specified transmission ratio would result in an output voltage of, for example, 2 x 380 V DC, i.e. 760, by doubling the input voltage V DC, arise. So that this cannot happen in the prior art, the control of the components is changed by the control device 14 to such an extent that in turn only an output voltage of 380 V DC is reached, i. that is, the pulse width or the pulse width for the
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switched bridge circuit 10 is reduced, so that no sensible control can be carried out for any further adjustments.
In the solution according to the invention, on the other hand, by adapting the transmission ratio, that is to say by connecting a plurality of primary windings 17, 18, 21 in series, the reduction in the pulse width can be avoided in a simple form and thus a much better one
Regulation or control of the inverter 1 or the DC-DC converter 3 can be achieved, since the entire spectrum for the pulse width or pulse width is still available.
If such a case arises, as described above, switching on the other
Primary winding 18 changed the gear ratio so that, for example, at a
Doubling the input voltage, i.e. from 200 V DC to 400 V DC, the output voltage of, for example, 380 V DC remains the same, i.e. This means that in this case the transmission ratio from the primary side 16 to the secondary side 19 is reduced by adding further turns, in particular the primary winding 18, to the primary winding 17 on the primary side 16, and thus the same output voltage is always achieved. This ensures that another
Input voltage range can be covered without major disadvantages. In particular, it can
Duty cycle of the pulse width modulation can always be operated in the vicinity of the optimum.
The principle of series connection of primary windings 17, 18, 21 can of course be expanded by a plurality of windings, as the further exemplary embodiment in FIG. 2 shows, and a plurality of switching elements 22 in the switching device 11.
If one considers the exemplary embodiment in FIG. 2, it can be seen that by appropriately adapting the switching device 11, that is to say by adding further switching elements 22, in the case of a plurality of primary windings 17, 18, 21, each individual additional primary winding 18, 21 is in turn connected to the primary winding 17 can. It is therefore possible for any number of primary windings 17, 18, 21 to be used. The advantage of such a solution with more than two primary windings 17, 18, 21 is that an even better adaptation to the input voltage can be carried out, i. that is, a finer gradation is achieved for the input voltage range and thus the efficiency of the DCDC converter 3 or the inverter 1 is significantly improved.
In the exemplary embodiment shown in FIG. 2, the input terminals of the transformer 12, in particular in front of the switching device 11, are in turn connected upstream of a suitable circuit which is controlled accordingly in order to switch on the output voltage of the DC-DC converter 3.
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to keep approximately constant, d. That is, the transformer 12 of the DC-DC converter 3 is preferably preceded by a bridge circuit 10, in particular a full bridge or half bridge, which is controlled by a regulator or the control device 14 in a pulse-width-modulated manner. A full-wave rectifier is usually arranged at the output of the transformer 12, that is to say on the secondary side 19.
For the sake of order, it should finally be pointed out that, for a better understanding of the structure of the inverter system 1 or of the DC-DC converter 3, these or their components have been partially shown to scale and / or enlarged and / or reduced.
The object on which the independent inventive solutions are based can be found in the description.
Above all, the individual versions shown in FIGS. 1, 2 can form the subject of independent solutions according to the invention. The relevant tasks and solutions according to the invention can be found in the detailed descriptions of these figures.