CN110462960B - 直流电压网的分段的有效预充电 - Google Patents

Abstract

一种具有多个分段(1)的直流电压网，这些分段能够经由相应的开关组件(5)单独地或者成组地相互连接以及相互分离。一种预充电电路(10)，其具有二极管组(11)、开关装置(12)、能量传输路径(13)和控制装置(14)。直流电压网的分段(1)中的每一个各自经由二极管组(11)中的至少一个与能量传输路径(13)耦合连接。能量传输路径(13)对于二极管组(11)是一律相同的。控制装置(14)为了给分段(1)预充电而将控制信号(S)传输至开关装置(12)。开关装置(12)由此为所有与能量传输路径(13)耦合连接的分段(1)接通能量传输路径(13)。

Description

直流电压网的分段的有效预充电

技术领域

本发明涉及一种用于直流电压网的多个分段的预充电电路，这些分段能够经由相应的开关组件单独地或者成组地相互连接以及相互分离。

本发明还涉及一种直流电压网，

-其中，直流电压网具有多个分段，

-其中，直流电压网对于每个分段分别具有一个开关组件，相应的分段经由开关组件能够与其他的分段连接以及分离，

-其中，直流电压网具有这种预充电电路。

背景技术

在封闭的系统内(例如在工厂设备中)，在许多情况下使用直流电压网用于能量分配。通过直流电压进行能量分配与通过交流电压进行能量分配相比具有一些优点。例如，电网的各个分段之间的能量交换更简单。尤其不需要让各个分段的频率和相位相互协调一致。

这类直流电压网通常由能够分别经由开关组件相互分离以及相互连接的多个分段组成。这些分段能够具有各种不同的能量源(例如光伏装置)或者能量存储器(例如蓄电池)以及不同的用电器。通常还设有经由变流器为直流电网馈电的三相交流电压网。在三相交流电压网处的连接部分也能够被视为本发明意义上的分段。

当直流电压网关停或者与三相交流电网分离，或者当直流电压网的不同分段相互分开，可能出现以下情形，即各个分段具有相互不同的电压。这些分段在这种情况下不能直接连接在一起，因为这会导致至少在短时间内产生极高的补偿电流。

为了保持小的补偿电流或者尽可能避免产生补偿电流，各个分段能够具有电容式能量存储器，电容式能量存储器在将各个分段与其他的分段相连之前被预充电。各个分段的电压由此尽量与其他分段的电压平衡，以使得各个分段与其他分段的连接只会导致产生小的补偿电流。

在现有技术中，为了给电容式能量存储器预充电，使用预充电电路。为了给电容式能量存储器预充电，通常为相应分段的开关组件并联一个相应的预充电电路。预充电电路通常由包括电子或机电式开关和电阻的串联电路构成。

现有技术的解决方案具有许多缺点。首先，针对每个分段，需要专用的预充电电路。此外，在预充电时在电阻中会产生电损耗。此外，电阻的功率不仅在最大的充电电流方面而且在电阻中产生的损耗功率方面都必须匹配直流电压网的分别需要充电的分段。

现有技术的另一种解决方式是通过电压源为分段预充电，例如通过AC/DC(交流/直流)转换器或DC/DC(直流/直流)转换器。在这种情况下，虽然能够减少电损耗。然而，对于每个分段还需要一个可调节的转换器。这些转换器必须由应该提供所需能量的分段馈电。因此要特别地设定每个直流电网的配置。转换器的功率必须适应要预充电的分段的要求和为这个要预充电的分段馈电的那些分段的要求。

发明内容

本发明的目的在于，提供能够简单、高效而且低成本地实现对分段预充电的可行方案。

根据本发明，开头部分所述类型的预充电电路通过以下方式设计，

-预充电电路具有二极管组、开关装置、能量传输路径和控制装置，

-直流电压网的分段中的每一个各自经由二极管组中的至少一个与能量传输路径耦合连接，

-能量传输路径对于二极管组是一律相同的，并且

-为了使与其他分段分离的分段经由该分段的相应的开关组件预充电，控制装置将控制信号传输至开关装置，以使开关装置为直流电压网的所有与能量传输路径耦合连接的分段接通能量传输路径。

通过这种设计方案实现的是：当开关装置接通能量传输路径时，由与能量传输路径耦合连接的具有最高电压的分段(仅由该分段)给与能量传输路径耦合连接的具有最低电压的分段(仅该分段)预充电。

优选地，能量传输路径设计为电感式的能量传输路径。由此能够实现从一个部段到另一个部段的、高效且低损耗的能量传输。

可行的是，与相应的二极管组连接的分段的两个电势中的仅一个电势分别经由二极管组与能量传输路径耦合连接。在这种情况下，开关装置优选布置在能量传输路径中。由此能够非常简单地设计开关装置。

可选地，还可行的是，与相应的二极管组连接的分段的两个电势都分别经由二极管组与能量传输路径耦合连接。在这种情况下，能量传输路径优选与二极管组电隔离。电隔离的优点是显而易见的。

在这种情况下，开关装置优选地具有多个子开关装置，子开关装置各自配属于一个二极管组。由此实现开关装置的简单设计。

可行的是，由控制装置单独地驱控子开关装置。然而优选实施统一的驱控。该设计简化了预充电电路的结构和控制。

优选地，根据由控制装置传输的控制信号，子开关装置以变换器的方式将与相应的二极管组连接的分段连接至能量传输路径。由此能够实现简单的能量传输方式和方法。

在预充电电路的一种特别优选的设计方案中，能量传输路径配备有电阻和配属于该电阻的另外的开关装置，以使能量传输路径在另外的开关装置闭合的情况下作为用电器起作用。由此能够让预充电电路在必要时也作为分段的放电电路使用。

根据本发明，开头所述类型的直流电压网通过以下方式设计，

-预充电电路设计为根据本发明的预充电电路，并且

-直流电压网的分段分别与预充电电路的二极管组中的至少一个相连。

可行的是，开关组件中的至少一部分设计用于，使得开关组件根据相应的开关组件的开关状态仅与分段的两个电势中的一个电势相互分开或相互连接，并且开关组件与分段中的另一个电势持久地相互连接。同样可行的是，开关组件中的至少一部分设计用于，使得开关组件根据相应的开关组件的开关状态与分段的两个电势都相互分开或相互连接。虽然对于只有一个开关组件的情况，这两种设计方案互不相容。然而当有多个开关组件时，一部分的开关组件能够根据第一次提到的设计方案设计，与之互补的部分能够根据第二次提到的设计方案设计。

优选地提出，

-开关组件分别具有电子开关装置和从电子开关装置观察至少朝向相应配属的分段的机电式开关，

-在相应的电子开关装置与相应的机电式开关之间设有相应的分接头，并且

-分段经由分接头与预充电电路的二极管组连接。

通过这种设计方案，尤其能够以特别简单的方式通过相应地驱控机电式开关来设定，哪些分段真正地被预充电电路预充电。

附图说明

结合下面联合附图详尽阐述的实施例的说明，本发明的上述特性、特征和优点以及实现其的方式和方法变得更清楚明白。在此以示意图示出：

图1示出具有多个分段的直流电压网，

图2示出开关组件的一种可行方案，

图3示出开关组件的另一种可行方案，

图4示出预充电电路的一种可行方案，以及

图5示出预充电电路的另一种可行方案。

具体实施方式

一般而言，本发明涉及电技术方面的内容。因此，例如“连接”和“分开”或“隔离”等概念总是关于电的意义的，而不是关于机械意义的。

根据图1，一个直流电压网具有多个分段1。这些分段1在图1中被额外地添加一个单独的小写字母。下文如果提到在图1中所示的分段1的一个完全确定的分段，那么就使用被添加了相应的小写字母的附图标记，也就是例如附图标记1c或附图标记1f。相反地，如果仅仅一般而言地提到分段1，那么就仅使用没有添加小写字母的附图标记1。

通常，直流电压网还具有一个中央分段。在图1中，中央分段是分段1a。中央分段1a是其他分段1的“枢纽”。中央分段1a对于其他的分段1就是共有的。

正如能够从图1中看出的那样，分段1能够类似树结构那样形成分支和分叉。例如分段1d划分成更多的分段1e至1h。也能够将多个分段1前后相连。在图1中，分段1k和1l前后相连。“分段”1m是中央分段1a在交流电网(在这里是三相交流电网)处的连接部分。

分段1的类型能够根据需要确定。然而它们通常分别具有一个电能存储器2。电能存储器2例如能够是蓄电池或电容器。这些分段1大部分都仍然具有至少一个能量源3和/或至少一个用电器4。能量源3的一个例子是光伏设备或(已充电的)电池。例如用电器4包括电驱动器、加热装置和(未充电的)电池。但是也能够有其他的能量源3和其他的用电器4。它们的组合也是可行的。为了清楚起见，在图1中仅为分段1中的一个标出了能量存储器2、能量源3和用电器4。但是相应的单元(存储器2、能量源3和用电器4)也能够在其他的分段1中存在。

直流电压网对于每个分段1分别具有一个开关组件5。根据对相应的开关组件5的驱控，通过相应的开关组件5能够将相应的分段1与至少一个另外的分段1相连以及与该至少一个另外的分段1分开。结果就是，分段1b至1l能够直接或间接地通过其他的分段1与中央分段1a相连或者分开。例如，分段1f的开关组件5的连接或分开引起分段1f与分段1d连接或分开。根据用于分段1d的开关组件5的开关状态，分段1f经由分段1d与中央分段1a相连或分开或者在没有继续与中央分段1a相连的情况下仅与分段1d相连或分开。

因为设计实施为直流电压网，分段1具有一个正电势P1和一个负电势P2。为了清楚起见，在图1中仅示出了用于分段1a和1l的电势P1、P2。分段1的具有相同电势P1、P2的导线能够经由开关组件5相互连接，也就是例如其中一个分段1的正电势P1与其他分段1的正电势P1相连，同样地，这个分段1的负电势P2与其他分段1的负电势P2相连。然而，通过“交叉”进行连接(也就是例如让中央分段1a的正电势P1与其他分段1中的一个的负电势P2连接)却是不允许的。

在最简单的情况下，开关组件5按照图2设计。根据图2，各个开关组件5设计用于，根据开关状态，只有当前分段1的正电势P1与其他分段1的正电势P1分开或与其他分段1的正电势P1连接。相反地，分段1的负电势P2却持久地连接。在根据图2的设计方案中，于是可能仅让当前分段1与其他的分段1单极分离。因此仅存在一个(1)开关路径。在不限制普遍性的情况下，这里能够假设：正电势P1是接通的电势，而负电势P2是未接通的。然而，原则上也能够反过来。

可选地，开关组件5按照图3设计。根据图3，各个开关组件5设计用于，根据开关状态，不仅当前分段1的正电势P1与其他分段1的正电势P1分离或与其他分段1的正电势P连接，而且当前分段1的负电势P2也与其他分段1的负电势P2分离或与其他分段1的负电势P2连接。在根据图3所示的设计方案中，于是可能实现各个分段1与其他分段1的两极分离。因此存在两个开关路径。

可行的是，所有的开关组件5都统一地并且相同地设计，也就是说，或者所有开关组件都仅实现各个分段1与其他分段1的单极分离，或者所有开关组件都实现各个分段1与其他分段1的两极分离。但是也能够采用混合的形式，也就是一部分开关组件5实现各个分段1与其他分段1的单极分离，另一部分的开关组件5实现各个分段1与其他分段1的两极分离。例如，用于分段1e至1h的开关组件5分别能够实现两极分离，而分段1a至1d和1i至1m的开关组件5只能实现单极分离。

根据图2和图3所示，开关组件5通常针对每个开关路径分别具有一个电子开关装置6。此外，从电子开关装置6的角度看，开关组件5具有至少朝向相应配属的分段1的机电式开关7。相应的电子开关装置6和相应的机电式开关7因此通常是串联的。在特定情况下，也可能存在包括两个机电式开关7和一个电子开关装置6的串联电路。在这种情况下，电子开关装置6布置在串联电路的中间。电子开关装置6例如能够由两个串联连接的电子开关8组成，电子开关各自并联一个二极管9。两个二极管9在这种情况下彼此以反向平行的方式极化。于是，无论如何驱控两个电子开关8，两个二极管9中总有一个闭锁。电子开关8例如能够按照图2和

图3中所示设计为IGBT。然而也能够采用其他的设计方案，例如设计为MOSFET。二极管9能够是电子开关8的固有组件。可选地，二极管也能够是独立的电子构件。

只要分段1是相互连接的，正电势P1就彼此相同，负电势P2也彼此相同。正电势P1和负电势P2之间的电势差因此对于分段1也都一样。电压U应该尽可能等于一个额定值。额定值能够按照需求选择。这个额定值例如能够是24V、100V、500V或者其他合适的值。当分段1相互分离，在单极分离的情况下，负电势P2对于分段1仍然还是相同的。相反地，在这种情况下，正电势P1却能够对于分段1或在特定情况下针对成组的分段1具有单独的值。在两极分离的情况下，额外地对于负电势P2来说也是如此。然而，在这两种情况下，也就是在单极分离和两极分离的情况下，电压U却也能够单独地针对各个分段1或各个成组的分段1分别具有一个单独的值。

当一个分段1的电压U与另一个分段1的电压U有差别，就能够直接通过其中一个开关组件5接通相应的分段1。为了像之前那样补偿这样的电压差，直流电压网因此具有一个预充电电路10。下面结合图4和图5阐述这种预充电电路的两种可行方案。

图4的预充电电路10具有二极管组11、开关装置12、能量传输路径13和控制装置14。二极管组11的数量能够根据需求决定。在图4中纯粹示例性示出了三个二极管组11。直流电压网的分段1分别与预充电电路10的至少一个二极管组11相连。通过相应的二极管组11将直流电压网的分段1耦合连接至能量传输路径13。能量传输路径13对于多个二极管组11以及多个分段1都是一律相同的。

在根据图4的设计方案中，用于将每一个单独的分段1分别耦合连接至能量传输路径13的二极管组11能够各自由一个分别包含两个二极管15的串联电路组成。当前分段1在这种情况下与节点16相连，这个节点布置在相应的二极管组11的两个二极管15之间。二极管15的和节点16的附图标记在图4中仅针对一个二极管组11标出。

为了将直流电压网的分段1与预充电电路10的二极管组11相连，分段1的开关组件5根据图2和图3所示分别具有一个分接头17，这个分接头位于相应的电子开关装置6与相应的开关路径的相应的机电式开关7之间。在这种情况下，分段1能够经由相应的分接头17与相应的二极管组11的节点16相连。如果开关组件5的开关路径(分别从电子开关装置6的角度看)朝着两个方向分别具有一个机电式开关7，那么这些开关路径就优选地也分别具有两个分接头17。两个分接头17中的每一个在这种情况下布置在电子开关装置6与一个机电式开关7之间、以及电子开关装置6与另一个机电式开关7之间。两个分接头17在这种情况下与预充电电路10的彼此不同的二极管组11相连。

为了给与其他的分段1分开的分段1通过该分段的相应的开关组件5进行预充电，控制装置14将控制信号S传输至开关装置12。由此如下地控制开关装置12，即使得开关装置接通能量传输路径13。这个效果自动地作用于直流电压网的所有耦合连接至能量传输路径13的分段1。

在图4所示的预充电电路10中，分别仅只有分段1的正电势P1经由二极管组11耦合连接至能量传输路径13。在这种情况下，开关装置12布置在能量传输路径13中。开关装置12在根据图4所示的设计方案中例如能够设计为简单的电子开关，尤其设计为IGBT或者MOSFET。

当开关装置12接通能量传输路径13时，基于二极管组11只有那些具有最高的正电势P1以及具有最高电压U的分段1为能量传输路径13馈送能量。以类似的方式，基于二极管组11，只有那些具有最低正电势P1以及具有最低电压U的分段1从能量传输路径13中获取能量。通过相应地驱控开关组件5的机电式开关7，还能够确定究竟哪些分段1能够被预充电。

在能量传输路径13中设有一个限制电流的元件18。限制电流的元件18能够设计为电阻。在这种情况下，能量传输路径13设计为电阻式的能量传输路径。然而优选地，限制电流的元件18设计为扼流圈。在这种情况下，能量传输路径13设计为电感式的能量传输路径。

在优选地将限制电流的元件18设计为扼流圈的情况下，该元件18实际上不是限制电流I本身，而是仅限制电流的增加。因为在图4所示的能量传输路径13中没有发生显著的电流限制，所以经由能量传输路径13流通的电流I能够具有很大的值。因此优选地存在一个监控装置19，其在特定情况下临时闭锁开关装置12。然而，监控装置19却不会持久地闭锁开关装置12，而是仅用于保护预充电电路10免于过载。监控装置19尤其能够起到限制能量传输路径13中的电流和/或限制开关装置12的温度的作用。监控装置19例如能够按照电流调节器的形式设计。

为了保护预充电电路10在开关装置12闭锁时不产生短时间的过高压，还为限制电流的元件18并联连接了一个续流二极管20。续流二极管20例如能够仅与限制电流的元件18桥接。根据图3，续流二极管20与负电势P2相连。

通常还存在一个电容器21。电容器21用于进行整流。电容器能够具有很小的规格，从而不需要给电容器21预充电。可选地或者附加地，还能够存在一个电容器22。电容器22用于使预充电电路10的输入导线的固有电感退耦。

根据图4所示，还能够为能量传输路径13附加地配备一个电阻23和一个配属于这个电阻23的另外的开关装置24。因为存在电阻23与另外的开关装置24的串联连接，根据电阻23是否通过另外的开关装置24与负电势P2相连还是保持分开，能够根据需要使用预充电电路10或者为分段1预充电或者为分段1放电。能量传输路径13因此能够在另外的开关装置24闭合时作为用电器使用。

只有在通过相应的分段1的开关组件5仅让分段1单极分离情况下，根据图4所示的预充电电路10的设计方案才是可行的。与之相反，不仅在通过相应的分段1的开关组件5只能让分段1相互单极分离的情况下，而且在通过相应的分段1的开关组件5让分段1相互两极分离的情况下，根据图5所示的预充电电路10的设计方案都是能够实现的。

正如同在图4所示的预充电电路10中那样，图5所示的预充电电路10也具有二极管组11、开关装置12、能量传输路径13和控制装置14。在图5中所示的三个二极管组11又是纯示例性的。这里的直流电压网的分段1也分别与预充电电路10的至少其中一个二极管组11相连。通过相应的二极管组11将直流电压网的分段1耦合连接至能量传输路径13。能量传输路径13对于多个二极管组11以及对于多个分段1都是一律相同的。

在根据图5所示的设计方案中，用于分别将一个单独的分段1耦合连接至能量传输路径13的二极管组11例如分别能够按照桥式整流器的方式设计。各个分段1在这种情况下与布置在桥式整流器的输出端处的两个节点16相连。

在图5所示的设计方案中，直流电压网的分段1也分别与预充电电路10的至少其中一个二极管组11相连。特别地，这里的分段1的开关组件5也能够按照图3所示在开关组件的两个开关路径中分别具有一个分接头17，分接头位于相应的电子开关装置6与相应的开关路径的相应的机电式开关7之间。即使在这种情况下，分段1也能够通过相应的分接头17与相应的二极管组11的节点16相连。然而，与图4中的设计方案相反，在图5的设计方案中，能够在相应的开关组件5的两个开关路径中都存在分接头17，并且两个分接头17的每一个分别与两个节点16中的一个相连。于是，在图5所示的设计方案中，通过二极管组11分别让相应的分段1的两个电势P1、P2耦合连接至能量传输路径13。

在采用图5所示的设计方案的情况下，能量传输路径13与二极管组11电势解耦或电隔离。例如，能量传输路径13在采用图5所示的设计方案的情况下能够按照变压器芯的形式设计，其中，在桥式整流器的电桥分支中设有绕组25。由此使得能量传输路径13设计为电感式的能量传输路径。依据能量流的方向，绕组25作为变压器的初级绕组或者作为次级绕组起作用。绕组25具有相同的绕组数。因此，通过绕组25和能量传输路径13虽然实现电势解耦，但是不发生电压变换。

在采用图5所示的设计方案的情况下，开关装置12具有多个子开关装置。这些子开关装置分别配属于一个二极管组11。子开关装置各自包括两个电子开关26，电子开关各自与一个二极管15并联连接。参照桥式整流器，两个电子开关26以交叉的形式布置。电子开关26例如能够设计为IGBT或者MOSFET。

为了通过分段的相应的开关组件5对与其他的分段1分开的分段1进行预充电，控制装置14如先前那样给开关装置12传输控制信号S，通过这个控制信号如下地控制开关装置12，即使得开关装置接通能量传输路径13。例如，控制信号S能够实现的是，子开关装置以变换器的方式将与相应的二极管组11连接的分段1接通至能量传输路径13。

子开关装置优选地由控制装置14统一地驱控。于是，从控制装置14的角度看，优选地还是仅输出一个唯一的控制信号S。当开关装置12接通能量传输路径13，正如图4所示的设计方案那样，只有具有最高电压U的分段1向能量传输路径13馈送能量。以类似的方式，只有具有最低电压U的分段1才从能量传输路径13提取能量。这种效果自动地作用于直流电压网的所有耦合连接至能量传输路径13的分段1上。正如先前那样，通过相应地驱控开关组件5的机电式开关7，能够确定究竟哪些分段1能够被预充电。

为了保护预充电电路10不过载，为子开关装置优选地配备监控装置27。监控装置27仅作用于各个子开关装置，并且在特定情况下临时地闭锁子开关装置。然而，监控装置27不持久地闭锁各个子开关装置，而是仅用于保护各个子开关装置不发生过载。监控装置27的工作方式类似于监控装置19的工作方式。

在最简单的情况下，为每个二极管组11分别配备一个子开关装置。然而可选地，还可行的是，仅为二极管组11中的一些分别配备子开关装置，而没有为其他的二极管组11配备开关装置。在最后提及的情况下，通过没有配备子开关装置的二极管组11，只能为耦合连接的分段1预充电。相反地，耦合连接至这些二极管组11的分段1无法为能量传输路径13馈送电能。如果存在这样的二极管组11、也就是没有配备子开关装置的二极管组11，就能够相应地为相应的二极管组11做标记，从而避免错误连接。

与图4中的设计方案类似，即使在图5的设计方案中，也能够为能量传输路径13附加地配备一个电阻23和配属于该电阻23的另外的开关装置24。因为存在包括电阻23和另外的开关装置24的串联电路，同样如同在图4中那样，根据电阻23是通过另外的开关装置24激活的还是保持未激活，能够根据需求使用预充电电路10或者为分段1预充电或者为分段1放电。能量传输路径13因此能够在另外的开关装置24闭合时作为用电器起作用。然而只要分段1仅通过二极管组11耦合连接至能量传输路径13，就不为二极管组配备任何子开关装置，而这些分段1却不能通过电阻23放电。

总而言之，本发明因此涉及以下事实：

直流电压网具有多个分段1，这些分段能够由相应的开关组件5单独地或者成组地相互连接以及相互分离。预充电电路10具有二极管组11、开关装置12、能量传输路径13和控制装置14。直流电网的分段1中的每一个各自经由二极管组11中的至少一个耦合连接至能量传输路径13。能量传输路径13对于二极管组11是一律相同的。控制装置14为了给分段1预充电将控制信号S传输至开关装置12。开关装置12由此为所有耦合连接至能量传输路径13的分段1接通能量传输路径13。

本发明具有许多的优点。因此通过根据本发明的预充电电路例如能够为直流电压网的多个分段1同时充电。通过监控装置19、27在此确保了预充电电路10的设计极限不被超过。该系统是模块式的。尤其能够使用多个预充电电路10。例如可行的是，使用多个预充电电路10，以增大有效电流。也可行的是，分别通过一个自有的预充电电路10为不同组的分段1预充电。例如有可能让一个预充电电路10与分段1b至1h相连，另一个预充电电路10与分段1a、1d和1i至1m相连。预充电电路10在此可能有区别地设计，也就是例如分别根据图4和图5设计。在采用根据图5所示的预充电电路10的设计方案的情况下，还可行的是，特意为了给分段1预充电，将一个专用的能量源耦合连接至能量传输路径13。相对于直流电压网的额定电压，用于耦合能量源的绕组25在这种情况下就其匝数而言能够匹配该能量源的额定电压。预充电电路10的配置非常简单。能够根据需要确定预充电电路10的规格。然而，甚至能够与规格无关地为包含在分段1中的电池或者其他更大的能量存储器预充电。

另外的优点在于，二极管组11以及与之相对应的预充电电路10的输入端不必适用于预充电电路10的全部功率。只要存在相应的必要性，例如能够将直流电压网的一个特定的分段1(例如分段1c)连接到两个或者三个二极管组11上。为此，一个例子是：假设开关装置12和能量传输路径13的规格是为1.5kW的能量传输设计的，二极管组11的规格却仅分别设计用于500W。当在这种情况下将直流电压网的一个特定分段1接在三个二极管组11上时，就能够在直流电压网的分段1和预充电电路10之间实现1.5kW的全能量传输。甚至可行的是，有差别地确定二极管组11的规格，例如确定一个用于1kW的能量传输的二极管组11和另一个用于500W的能量传输的二极管组11。

另外的优点在于，预充电是无损耗的，并且不需要进行电压调节或协调。分段1总是在具有电压U最高的分段1的电压U上充电。

此外还能够有更多不同的设计方案。因此例如能够测量预充电电路10内的分段1的电压，并且为了显示、诊断或控制的目的而评估，或者传输给上一级的装置(例如电网管理系统)。当对分段1的预充电结束时，还能够提交报告。当开关装置12的接通持续时间超过一个预设的值时，还能够自动地结束预充电。在采用根据图4所示的设计方案的情况下，还可行的是：当通过二极管组11下降的电压差超过一个阈值或者在二极管组11的基点处设置的电势与负电势P2有足够的差距时，自动地结束预充电。在相反的条件下，就能够启动预充电。为了避免不断地反复开关，在特定情况下能够让预充电电路10的相应的开关状态持续一段最短时间，或者运用迟滞效应。

还可行的是，在节点16和分接头17之间的线路中布置开关。在这种情况下，能够通过该开关来设定各个分段1是否与预充电电路10有效连接。

尽管通过优选的实施例详尽地阐述和说明了本发明的细节，然而本发明并不受公开的示例限制，专业技术人员能够从中推导出其他的变体方案，而不脱离本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于直流电压网的多个分段(1)的预充电电路，所述分段能够经由相应的开关组件(5)单独地或者成组地相互连接以及相互分离，

-其中，所述预充电电路具有二极管组(11)、开关装置(12)、能量传输路径(13)和控制装置(14)，

-其中，所述直流电压网的所述分段(1)中的每一个各自经由所述二极管组(11)中的至少一个与所述能量传输路径(13)耦合连接，

-其中，所述能量传输路径(13)对于所述二极管组(11)是一律相同的，并且

-其中，为了使与其他分段分离的分段经由该分段的相应的开关组件(5)预充电，所述控制装置(14)将控制信号(S)传输至所述开关装置(12)，以使所述开关装置(12)为所述直流电压网的所有与所述能量传输路径(13)耦合连接的分段(1)接通所述能量传输路径(13)，以及

-其中，与相应的所述二极管组(11)连接的所述分段(1)的两个电势(P1、P2)中的仅一个电势分别经由所述二极管组(11)与所述能量传输路径(13)耦合连接，并且所述开关装置(12)布置在所述能量传输路径(13)中，其中，所述二极管组(11)构造为桥式整流器的桥分支，或者

-其中，与相应的所述二极管组(11)连接的所述分段(1)的两个电势(P1、P2)都分别经由所述二极管组(11)与所述能量传输路径(13)耦合连接，所述能量传输路径(13)与所述二极管组(11)电隔离，并且所述开关装置具有多个子开关装置，所述子开关装置各自配属于一个二极管组(11)，其中，所述二极管组(11)构造为桥式整流器。

2.根据权利要求1所述的预充电电路，其特征在于，所述能量传输路径(13)设计为电感式的能量传输路径。

3.根据权利要求1或2所述的预充电电路，其特征在于，所述子开关装置由所述控制装置(14)统一地驱控。

4.根据权利要求1或2所述的预充电电路，其特征在于，根据由所述控制装置(14)传输的所述控制信号(S)，所述子开关装置以变换器的方式将与相应的所述二极管组(11)连接的所述分段(1)连接至所述能量传输路径(13)。

5.根据权利要求1或2所述的预充电电路，其特征在于，所述能量传输路径(13)配备有电阻(23)和配属于该电阻(23)的另外的开关装置(24)，以使所述能量传输路径(13)在所述另外的开关装置(24)闭合的情况下作为用电器起作用。

6.一种直流电压网，

-其中，所述直流电压网具有多个分段(1)，

-其中，所述直流电压网对于每个所述分段(1)分别具有一个开关组件(5)，相应的所述分段(1)经由所述开关组件能够与其他的分段连接以及分离，

-其中，所述直流电压网具有根据权利要求1至5中任一项所述的预充电电路(10)，并且

-其中，所述直流电压网的所述分段(1)分别与所述预充电电路(10)的所述二极管组(11)中的至少一个连接。

7.根据权利要求6所述的直流电压网，其特征在于，所述开关组件(5)中的至少一部分设计用于，使得所述开关组件根据相应的开关组件(5)的开关状态仅与所述分段(1)的两个电势(P1、P2)中的一个电势相互分开或相互连接，并且所述开关组件与所述分段(1)中的另一个电势持久地相互连接。

8.根据权利要求6所述的直流电压网，其特征在于，所述开关组件(5)中的至少一部分设计用于，使得所述开关组件根据相应的开关组件(5)的开关状态与所述分段(1)的两个电势(P1、P2)都相互分开或相互连接。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的直流电压网，其特征在于，

-所述开关组件(5)分别具有电子开关装置(6)和从所述电子开关装置(6)观察至少朝向相应配属的所述分段(1)的机电式开关(7)，

-在相应的所述电子开关装置(6)与相应的所述机电式开关(7)之间设有相应的分接头(17)，并且

-所述分段(1)经由所述分接头(17)与所述预充电电路(10)的所述二极管组(11)连接。