CN103004072B - 升压转换器及其运行方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种升压转换器及其运行方法，其中：只要输入电压（U_E）在第一电压阈值（U_lim1）之下，就为升压转换器预先给定与升压转换器的输入电压（U_E）无关的、具有相对于输入电压（U_E）升高的电压水平的第一电压（U_A1）作为额定输出电压（U_A_SOLL），其中所述第一电压阈值在低于第一电压（U_A1）的电压水平上。只要输入电压（U_E）超过第一电压阈值（U_lim1），就为升压转换器预先给定与升压转换器的输入电压（U_E）相关的、具有相对于输入电压（U_E）降低的电压水平的第二电压（U_A2）作为额定输出电压（U_A_SOLL）。只要输入电压（U_E）下降到第二电压阈值（U_lim2）之下，就为升压转换器又预先给定第一电压（U_A1）作为额定输出电压（U_A_SOLL），其中所述第二电压阈值在低于第一电压（U_A1）的电压水平上。
Description
技术领域
本发明涉及一种升压转换器及其运行方法。
背景技术
升压转换器（通常也称为增压转换器、升压型转换器（Boost-Converter）或者增压型转换器（Step-up–Converter））是直流电压转换器的一种特殊形式，并且用于将输入电压转换为具有升高的电压电势的输出电压。增升压转换器长久以来就已知，并且应用在多种应用领域中，例如应用在混合动力车辆或者电动车辆中用于将低压直流电压（车载电压）转换为高压直流电压。如果升压转换器的输入电压在此接近所希望的输出电压，则升压调节器开始振荡，因为并不可以任意地设置小的变换系数。为了保证升压转换器的安全性和可用性，需要避免升压转换器的这种振荡。
发明内容
本发明提供了一种用于运行升压转换器的方法，其中为升压转换器预先给定了与升压转换器的输入电压无关的作为额定输出电压的第一电压，如果输入电压在第一电压阈值之下时（第一电压阈值在低于第一电压的电压水平上），该第一电压具有相对于输入电压提高的电压水平。如果输入电压超过第一电压阈值，则为升压转换器预先给定了与升压转换器的输入电压相关的第二电压作为额定输出电压，该第二电压具有相对于输入电压降低的电压水平。如果输入电压下降到第二电压阈值之下，该第二电压在低于第一电压的电压水平上，则又为升压转换器预先给定第一电压作为额定输出电压。
此外，本发明提供了一种升压转换器用于将输入电压转换为具有升高的电压水平的输出电压，所述升压转换器借助根据本发明的方法来运行。
发明优点
根据本发明，确定了针对升压转换器的输入电压的第一电压阈值，其具有在第一电压之下的足够的距离，其中该第一电压给出了升压转换器的传统的额定输出电压。通过这种方式，限定了第一运行范围，在该运行范围中可靠地避免了升压转换器的振荡。在达到第一电压阈值时，预先给定第二电压作为额定输出电压，该额定输出电压在升压转换器的输入电压之下优选可预先给定的数值。通过这种方式，实现了升压转换器的第二运行范围，在该第二运行范围中升压转换器被实际上去激活，使得在该运行范围中也可靠地避免了升压转换器的振荡。第一电压阈值在此有意义地被确定，使得一方面并不存在升压转换器的振荡的危险，另一方面新的、略低于输入电压的额定输出电压然而也足够能够可靠地运行后面的电路部件。如果输入电压又降到第二电压阈值之下，该第二电压阈值同样在第一电压之下，则对升压转换器又预先给定第一电压作为额定输出电压，并且由此又回到第一运行范围中。第二电压阈值在此被有意义地确定，使得一方面在切换到第一额定输出电压之后可靠地不再存在升压转换器振荡的危险，然而另一方面在达到第二阈值之前还预先给定的、略低于输入电压的第二额定输出电压足以能够可靠地运行后面的电路部件。
因为在升压转换器的第一运行范围中作为额定输出电压预先给定的第一电压在运行期间可以变化，所以根据本发明的一个实施形式设计了，根据第一电压来确定电压阈值。通过这种方式可以保证的是，一方面尽可能迟地切换到作为额定输出电压的第二电压，并且另一方面尽可能早地又回到作为额定输出电压的第一电压。
为了避免额定输出电压在第一电压和第二电压之间的不断的来回切换，根据本发明的另一个有利的实施形式设计的是，第二电压阈值处于比第一电压阈值更低的电压水平上。
本发明的实施形式的其他特征和优点从下面参照附图的描述中得到。
附图说明
其中：
图1示出了根据第一应用情况的在根据本发明的升压转换器上的电压的时间变化曲线的示意图；
图2示出了根据第二应用情况的在根据本发明的升压转换器上的电压的时间变化曲线的示意图。
具体实施方式
图1示出了借助根据本发明的方法运行的、未被进一步示出的升压转换器的输入电压U_E和额定输出电压U_A_SOLL的时间变化曲线。在T0至T1的第一时间范围中，输入电压连续升高，然而始终在第一电压阈值U_lim1之下，所述第一电压阈值固定在第一电压U_A1之下。在该时间范围（T0-T1）中，为升压转换器预先给定与输入电压无关的第一电压U_A1作为额定输出电压U_A_SOLL。在此，第一电压U_A1限定了相对于输入电压U_E升高的电压水平，该电压水平对于随后的电路部件的可靠功能作用是必需的。第一电压U_A1在图1中作为恒定电压示出，然而也可以是随时间可变的。至少在该情况中有意义的是，根据第一电压U_A1来确定第一电压阈值U_lim1，以便始终可靠地避免升压转换器的振荡。
在时刻T1，输入电压U_E超过第一电压阈值U_lim1，紧接着为升压转换器预先给定第二电压U_A2作为新的额定输出电压。第二电压U_A2根据升压转换器的输入电压U_E来预先给定，并且优选在输入电压U_E之下预先给定的数值。额定输出电压U_A_SOLL就此而言跟随输入电压U_E到相对于输入电压U_E降低的电压水平。实际上，额定输出电压U_A_SOLL在升压转换器的输入电压U_E之下的该确定意味着升压转换器的去激活。通过这种方式，在该第二运行范围中也可靠地避免了升压转换器的振荡。在时刻T2，输入电压低于第二电压阈值U_lim2，该第二电压阈值同样在比第一电压U_A1更低的电压水平上并且也在比第一电压阈值U_lim1更低的电压水平上。在该时刻，又为升压转换器预先给定第一电压U_A形式的原始的额定输出电压。
通过根据本发明的方法，与输入电压无关地可靠地避免了升压转换器的振荡，而并不影响随后的电路部件的工作。
除了作为升压转换器的运行之外，直流电压转换器也可以构建为降压转换器（通常也称为降压变换器，降压型变换器（Step-Down-Converter）或者降压型转换器（Buck-Converter））。这种降压转换器例如在混合动力车辆或者电动车辆中用于将高压直流电压转换为低压直流电压（车载电压）。然而存在的高压和预先给定的低压的确定结合会由于直流电压转换器的结构而是有问题的，因为由全桥和半桥构成的固定的结构以及变压器的绕组关系并不能对于任何可能的工作点都是合适的。在一个这种情况中，引入中间回路电压形式的、在直流电压转换器之外并不可见的第三电压，该第三电压在高压之上并且被选择为使得对于全桥、半桥和变压器以及预先给定的低压的分别存在的组合得到理想的工作点。
为了将存在的高压升高到在更高电压水平上的中间回路电压，又使用升压转换器。就此而言，所希望的降压转换器通过组合的升压－降压转换器来实现，其中“实际的”降压转换器之前连接有升压转换器，该升压转换器在“实际的”降压转换器将电压水平随后降低到所希望的低的电压水平之前首先将输入电压升高到更高的电压水平。如果在此在高压和中间回路电压之间的差并且由此升压转换器的输入电压和输出电压的距离太小，则升压转换器开始振荡，因为并不能设置任意小的变换系数。就此而言，得到与根据图1的应用情况中相同的问题。
类似于图1，图2示意性示出了在借助根据本发明的方法运行升压转换器时组合的升压－降压转换器的输入电压U_HV（高压）、输出电压U_NV（低压）以及用作升压转换器的额定输出电压的中间回路电压U_ZK的时间变化曲线。针对图1进行的说明类似地适用。
Claims (5)
1.一种用于运行升压转换器的方法，其中：
－当输入电压（U_E）连续升高时并且只要输入电压（U_E）在第一电压阈值（U_lim1）之下，就为升压转换器预先给定与升压转换器的输入电压（U_E）无关的、具有相对于输入电压（U_E）升高的电压水平的第一电压（U_A1）作为额定输出电压（U_A_SOLL），其中所述第一电压阈值（U_lim1）在低于第一电压（U_A1）的电压水平上，
－只要输入电压（U_E）超过第一电压阈值（U_lim1），就为升压转换器预先给定与升压转换器的输入电压（U_E）相关的、具有相对于输入电压（U_E）降低的电压水平的第二电压（U_A2）作为额定输出电压（U_A_SOLL），以及
－当升压转换器被去激活时并且只要输入电压（U_E）下降到第二电压阈值（U_lim2）之下，就为升压转换器又预先给定第一电压（U_A1）作为额定输出电压（U_A_SOLL），其中所述第二电压阈值（U_lim2）在低于第一电压（U_A1）的电压水平上。
2.根据权利要求1所述的方法，其中根据第一电压（U_A1）来确定电压阈值（U_lim1，U_lim2）。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中第二电压阈值（U_lim2）在比第一电压阈值（U_lim1）更低的电压水平上。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中第二电压（U_A2）确定为使得其在输入电压（U_E）之下可预先给定的数值。
5.一种升压转换器，用于将输入电压（U_E；U_HV）转换为具有升高的电压水平的输出电压（U_A；U_ZK），所述升压转换器借助根据权利要求1至4之一所述的方法来运行。
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