CN111697847A - Weissach整流器组件 - Google Patents

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Abstract

一种用于将交流电压整流成直流电压的整流器组件(20)，该整流器组件具有至少一个第一端子(21，22，23)、第二端子(24)和中间电路(50)。该至少一个第一端子(21，22，23)籍由所指配的电路组件(31，32，33)与星形点(40)相连，并且该第二端子(24)同样与该星形点(40)相连。该电路组件(31，32，33)具有并联互连的第一支路(81)和第二支路(82)，并且两条支路(81，82)各自具有切换组件(92，93)和与该切换组件(92，93)串联连接的线圈(91，94)，该第一支路(81)中的线圈(91)被设置在该切换组件(92)的背离该星形点(40)的一侧，并且该第二支路(82)中的线圈(94)被设置在该切换组件(93)的朝向该星形点(40)的一侧。

Description

Weissach整流器组件
技术领域
本发明涉及一种整流器组件。
背景技术
US 2015/0061606 A1示出了一种用于发电机的整流器，该发电机具有不同转速以及串联连接的多个无源整流器。
US 5,952,812 A示出了一种电感器或线圈，该电感器或线圈与整流器的输入端子并联连接。
US 2010/0220501 A1示出了一种整流器，该整流器在输出侧与两个并联互连的逆变器相连，这些逆变器各自为所指配的变压器馈电。
EP 2 567 857 A1示出了电压转换器的所有相藉由切换机构而互连。
EP 0 660 498 A2示出了Vienna整流器及其工作方式。
发明内容
本发明的目的是，提供一种新型整流器组件和一种具有这样的整流器组件的新型交通工具。
该目的通过下文所描述的整流器组件来实现。
一种用于将交流电压整流成直流电压的整流器组件具有至少一个第一端子、第二端子和中间电路。该中间电路具有第一线路、第二线路和在该第一线路与该第二线路之间的至少一个电容器。该至少一个第一端子籍由所指配的电路组件与星形点相连，并且该第二端子同样与该星形点相连。该电路组件具有第一支路和第二支路，该第二支路与该第一支路并联互连，该第一支路和该第二支路各自具有切换组件和与该切换组件串联连接的线圈，该第一支路中的线圈被设置在该切换组件的背离该星形点的一侧，并且该第二支路中的线圈被设置在该切换组件的朝向该星形点的一侧，这些切换组件各自具有至少一个可控开关器并且能够实现所指配的支路与该中间电路之间的电流流动，其中在该至少一个可控开关器的第一状态Z1中，籍由该切换组件阻止该第一端子与该星形点之间的电流流动，并且其中在该至少一个可控开关器的第二状态Z2中，籍由该切换组件能够实现该第一端子与该星形点之间的电流流动。
通过这两个就线圈的布置而言彼此反向的支路产生了新的可能性，这是因为可以藉由这些第一端子之一针对预先设定的半波既在上方又在下方对中间电路供电。由此实现较小的波动电流(Rippelstrom)，并且这在可能出现的漏电流方面也是具有优点的。
根据一个优选的实施方式，该整流器组件具有至少三个第一端子，这些第一端子籍由各自所指配的电路组件与该星形点相连。籍由三个第一端子还可以处理三相电流。
根据一个优选的实施方式，该整流器组件具有至少两个第一端子，这些第一端子籍由各自所指配的电路组件与该星形点相连，并且该至少两个第一端子彼此电连接。通过电路组件的电连接或并联电路，可以将总电流分配到至少两个第一端子上，并且这些电路组件可以由此针对较小的最大电流或最大功率来设计。
根据一个优选的实施方式，该整流器组件具有唯一的第一端子。这足以用于单相供电网络。
根据一个优选的实施方式，该整流器组件具有控制装置，该控制装置被设计成用于影响该至少一个可控开关器。籍由控制装置可以对整流器组件的功能产生影响。
根据一个优选的实施方式，该控制装置被设计成用于至少暂时地以时钟控制的方式，优选地借助于PWM信号，操控该至少一个可控开关器。通过以时钟控制的方式进行操控可以准确地预先设定馈送到中间电路中的电流。
根据一个优选的实施方式，该控制装置被设计成用于将该至少一个第一端子之一的该第一支路的至少一个可控开关器与该第二支路的至少一个可控开关器至少暂时地同时切换至该第一状态。这能够实现至少近似对称地向直流电流中间电路中馈电并且因此能够实现减小中间电路中的波动电流。
根据一个优选的实施方式，该控制装置被设计成用于在该至少一个第一端子之一中，至少暂时地将该第一支路的至少一个可控开关器置于该第一状态Z1，并且至少暂时地将该第二支路的至少一个可控开关器置于该第二状态Z2，或反之亦然。由此可以通过该第一端子对中间电路进行非对称的馈电。这可以在必要时与其他第一端子之一的非对称的馈电组合。
根据一个优选的实施方式，这些切换组件中的至少一个切换组件具有桥式整流器，该桥式整流器具有两个桥式整流器端子、第一输出端、第二输出端以及该至少一个可控开关器，这些桥式整流器端子与所指配的支路相连，该第一输出端与该第一线路相连，该第二输出端与该第二线路相连，并且该桥式整流器被设计成用于：
-在该至少一个可控开关器的预先设定的第一状态Z1中，能够实现从这些桥式整流器端子中的至少一个桥式整流器端子至该第一输出端的电流流动，但是防止从该第一输出端至这些桥式整流器端子的电流流动；
-在该至少一个可控开关器的预先设定的第一状态Z1中，能够实现从该第二输出端至这些桥式整流器端子中的至少一个桥式整流器端子的电流流动，但是防止从这些桥式整流器端子至该第二输出端的电流流动；
-在该至少一个可控开关器的预先设定的第一状态Z1中，阻止在这两个桥式整流器端子之间的电流流动；并且
-在该至少一个可控开关器的预先设定的第二状态Z2中，能够实现沿至少一个方向在这两个桥式整流器端子之间的电流流动。
使用桥式整流器能够实现对功能的优选设计。
根据一个优选的实施方式，这些桥式整流器端子各自籍由二极管与第一点相连并且籍由二极管与第二点相连，并且该第一点籍由二极管与该第一输出端相连且该第二点籍由二极管与该第二输出端相连。具有二极管的桥式整流器的设计能够实现可靠地起作用的桥式整流器电路。
根据一个优选的实施方式，该至少一个可控开关器包括第一可控开关器，该第一可控开关器被连接在该第一点与该第二点之间，并且该第一可控开关器在该第一状态Z1中是不传导的并且在该第二状态Z2中是传导的，以便在该第二状态Z2中产生该第一点与该第二点之间的连接。这种解决方案能够实现具有较少数量的可控开关器的设计。这是成本低廉的。
根据一个优选的实施方式，该至少一个可控开关器包括第二可控开关器和第三可控开关器，这两个桥式整流器端子具有第一桥式整流器端子和第二桥式整流器端子，该第二可控开关器被连接在该第一桥式整流器端子与该第一点之间，并且该第三可控开关器被连接在该第一桥式整流器端子与该第二点之间。这种设计方案需要额外的开关器。然而损耗功率较小，从而使得电路尤其在高功率整流器中是有利的。
根据一个优选的实施方式，该第一桥式整流器端子是指配给所指配的线圈的桥式整流器端子。
根据一个优选的实施方式，该第二桥式整流器端子是指配给所指配的线圈的桥式整流器端子。
该目的同样通过下文所描述的交通工具来实现。
根据一个优选的实施方式，该整流器组件具有电网滤波器，该电网滤波器能够实现漏电流。使用这种电网滤波器改善了整个电路的EMV特性，并且通过对可控开关器的适合的调节得到的优化具有积极效果。
一种交通工具，该交通工具被设计为电动交通工具或混合动力交通工具，该交通工具具有对应的整流器组件。交通工具中需要大功率的整流器组件，并且所描述的整流器组件尽管具有大功率，但具有相对小的漏电流。
根据一个优选的实施方式，该交通工具具有用于连接用于该交通工具的充电线缆的插接连接器，并且在该插接连接器处的端子与该整流器组件之间至少暂时地存在电耦合。根据一个优选的实施方式，该交通工具具有牵引电池，并且在该插接连接器处的端子与该牵引电池之间至少暂时地存在电耦合。在这样的设计方案中，整流器组件中的漏电流也在交通工具的外部起作用，原因在于不存在电隔离。
附图说明
本发明的其他细节和有利的改进方案得自于以下描述的和在附图中示出的、不应以任何方式理解为对本发明的限制的实施例以及得自于优选的实施方式。在附图中：
图1示出具有电路组件的整流器组件，
图2示出供电网络到图1的整流器组件的连接，
图3示出图1的整流器组件的具有切换组件的电路组件的一个实施例，
图4示出图3的切换组件的一个实施例，
图5示出图3的切换组件的另一个实施例，
图6示出中间电路电容器处的电流的图示，
图7示出中间电路电容器处的电压的图表，
图8示出整流器组件在交通工具中的示例性使用，并且
图9示出具有电路组件的整流器组件的另一个实施方式。
具体实施方式
图1示出用于将交流电压整流成直流电压的整流器组件20。整流器组件20具有第一端子21、第二端子22、第三端子23和第四端子24。整流器组件20具有中间电路50，该中间电路具有两个电容器61、62、第一线路51、第二线路52和节点53。节点53籍由第一电容器61与第一线路51相连并且籍由第二电容器62与第二线路52相连。优选地，电容器61、62是用于在中间电路50中储存以及输出能量的中间电路电容器并且具有适合用于相应的应用情况的电容。在该实施例中，中间电路被设计为直流电压中间电路。第一端子21、第二端子22和第三端子23各自籍由所指配的电路组件31、32、33与星形点40相连，并且第四端子24同样与星形点40相连。星形点40与节点53相连。优选地，整流器组件20额外地具有第五端子25，籍由该第五端子可连接供电网络的保护导体PE(英文为protective earth，保护接地)。在第五端子25处象征性地设有保护导体符号69，该保护导体符号可以象征性地在整流器组件20中使用并且在那里同样设有附图标记69。也可以使用没有保护导体PE的供电网络。这种类型的电网被称为IT电网。供电网络还可以被称为电源。
电路组件31、32、33各自被设计为用于能够实现在电路组件31、32、33(一方面)与第一线路51或第二线路52(另一方面)之间的电流流动。在本申请中，如果提及两点之间的电流流动，则这不意味着关于电流流动方向的论断。为了给电容器61、62充电，电流优选地从电路组件31、32、33流动至第一线路51，并且电流从第二线路52流动至电路组件31、32、33。这在第一线路51中引起比在第二线路52中更高的电势。
当在第四端子24处连接有中性导体时，星形点40与节点53之间的连接是有利的，原因在于这引起中性导体与节点53之间的电势基准(Potenzialbezug)。整流器组件20还可能在星形点40与节点53之间不存在连接的情况下起作用。当在第四端子24处不附接有中性导体时，由于更低的漏电流，在星形点40与节点53之间不存在连接的变体可以是有利的。节点53处的电势在不存在连接的情况下不是固定于端子24的预先设定的电势，而是该电势可以是波动的。在英文中，这被称为“free floating(自由浮动)”，即不存在相对于预先设定的电势的固定基准。在美国例如局部地不存在中性导体。
当不提供星形点40与节点53之间的连接时，电容器61、62可以替代性地由唯一的电容器取代。
工作方式
存在不同的电源，并且整流器组件20优选地对尽可能多的数量的电源变体起作用。
图2示出例如在中欧常见的供电网络10，该供电网络被设计为具有三个相L1、L2和L3以及作为中性导体的星形点14’的TN系统，这些相在所指配的端子11、12、13处准备就绪。这三个相L1、L2、L3由交流电压源17供给，这些相各自具有120°的相差。在示出的实施方式中，中性导体(N)14’接地并且因此同样用作保护导体(PE)。这被称为PEN导体。许多其他的电源也具有中性导体，但不是所有电源都具有中性导体。在中间站18(例如，房屋或充电站)中，PEN端子14’通常被划分成中性导体端子(N)14和保护导体端子(PE)15。端子11、12、13、14、15可以与端子21、22、23、24、25相连，以便运行整流器组件20。为此，例如在交通工具中设置有插接连接器16，端子21至25籍由该插接连接器直接地或间接地与供电网络10相连。负责实际电流传导的端子21至24也被称为有源的端子21至24。
在中欧的单相电网中，由于在诸如德国等国家中不统一的插头，在相端子L1与中性导体端子N之间不存在统一的指配关系，并且或者相端子L1可以连接在第一端子21处且中性导体端子N可以连接在第四端子24处，或者反之亦然。保护导体PE被连接在第五端子25处。或者通过上游的电路可以确保统一的指配关系，或者整流器组件20被设计为利用两种变体工作。如果整流器组件不被设置为用于三相电网，则可以省去具有从属的电路组件32、33的第二端子22和第三端子23。星形点40可以以相似的表述方式继续被称为星形点40或更普遍地称为点40。
与具有中性导体的供电网络10不同，例如称为“分相(split phase)”的US供电网络具有第一相端子和第二相端子，其中第二相端子的相相对于第一相端子的相异相180°。第一相端子也被称为HOT1，并且第二相端子被称为HOT2。可以提供中性导体，但并非总是提供中性导体。经常提供保护导体PE。在没有中性导体的供电网络中，第一相端子HOT1被连接至端子21、22、23之一，或者为了降低通过电路组件31、32、33的电流而被连接至所有三个端子21、22、23，并且第二相端子HOT2可以被连接至第四端子24。因此，在第四端子24处例如可能不是连接有中性导体，而是连接有相端子HOT2，该相端子相对于HOT1具有180°的相差。
图3示出电路组件31的实施例，该实施例可以以相同的方式应用于电路组件32、33。
电路组件31在第一端子21与星形点40之间具有第一支路81以及与第一支路81并联连接的第二支路82。此外，在第一端子21与星形点40之间可以设置有X电容器形式的(未示出的)第三支路。
为了与Vienna整流器区分，本发明的整流器被称为Weissach整流器或Weissach整流器组件。
第一支路81和第二支路82各自具有切换组件92、93和与切换组件92、93串联连接的线圈91、94，其中第一支路81中的线圈91被设置在切换组件92的背离星形点40的一侧，并且其中第二支路82中的线圈94被设置在切换组件93的朝向星形点40的一侧。也可以将第一支路81称作Vienna单元并且将第二支路称为反向或逆向的Vienna单元。
切换组件92、93各自具有至少一个(示意性标出的)可控开关器110并且能够实现所指配的支路81、82与中间电路50或其第一线路51和/或第二线路52之间的电流流动。切换组件92、93各自具有第一切换组件端子102和第二切换组件端子113，这些切换组件籍由这些切换组件端子与所指配的第一支路81或第二支路82相连。
优选地，至少一个可控开关器110是电子开关器，进一步优选地为半导体开关器。例如MOSFET或IGBT类型的半导体开关器是适合的。
控制装置99被设置成用于操控切换组件92、93或尤其操控可控开关器110。该控制装置99被设计成用于至少暂时地以时钟控制的方式，优选地借助于PWM信号98，操控该至少一个可控开关器110。
在至少一个可控开关器110的第一状态Z1中籍由切换组件92或93阻止第一端子21与星形点40之间的电流流动，并且在至少一个可控开关器110的第二状态Z2中籍由切换组件92、93能够实现第一端子21与星形点40之间的电流流动。
通过将至少一个可控开关器110改变到第二状态Z2能够实现第一端子21与星形点40之间的电流，其中电流流动的方向取决于第一端子21处的交流电压(相)的当前值。当在第一端子21处的电压与星形点40以及处于第二状态Z2的切换组件92的开关器110处的电压相比更为正时，电流从第一端子21经由线圈91和切换组件92流动至星形点40。通过线圈91的电流随时间增大，并且在线圈91的磁场中储存能量。当随后将开关器110切换到第一状态Z1时，所指配的线圈91或94可以籍由切换组件92或93将所储存的能量输出到中间电路50中。
在常见的Vienna整流器(其例如在第一端子21处仅具有第一支路81并且不具有第二支路82)中，线圈91中所储存的能量(取决于在第一端子处是否存在正半波或负半波或者线圈以哪种方向储存能量)或仅被用于第一线路51、或仅被用于第二线路52。设置额外的第二支路82(其中线圈被布置在切换组件93右边的一侧)可以相应地实现：要么可以籍由上方的支路81向第一线路51(正)馈电并且籍由下方的支路82向第二线路52(负)馈电，要么可以籍由下方的支路82向第一线路51(正)馈电并且籍由上方的支路81向第二线路52(负)馈电。由此获得用于对中间电路50馈电的附加的可能性，并且既可以在单相供电网络的情况下、又可以在三相供电网络的情况下在中间电路50处产生直流电压，该直流电压与没有下方的支路82的情况相比发生更小的改变。这种效果尤其在单相供电网络的情况下已经可以被视为积极的，其中可以显著地降低中间电路处的波动电流。中间电路处的电压改变在三相供电网络的情况下已经比单相供电网络的情况下显著更低，从而使得按比例更低地出现这种效果。
优选地，控制装置99具有用于测量端子21、22、23处的相应电压(相)的(未示出的)电压测量装置。进一步优选地，控制装置99具有以下装置中的一个或多个：
-用于测量节点53处的电压的电压测量装置，
-用于测量中间电路50处的电压的电压测量装置，
-用于测量直流电流中间电路处的电流的电流测量装置，
-用于测量电路组件31、32、33至第一线路51和至第二线路52的相应电流的电流测量装置。
为了获得好的功率因数，控制装置99以如下方式控制电路组件31、32、33或切换组件92、93，使得电流遵循相应相的相电压。
由于在端子21、22、23的每个端子处设置有电路组件31、32、33，因此在这些端子的每个端子中既可以在正半波的情况下、又可以在负半波的情况下实现向第一线路51和/或第二线路52馈电。这能够实现多种组合，这些组合在简单的Vienna整流器中是不可能的。
图4示例性地示出切换组件92的实施方式，该实施方式可以以相同的实施方式应用于切换组件93。切换组件92是根据Vienna整流器的方式设计的。
切换组件92具有第一切换组件端子102、第二切换组件端子113、第一输出端96和第二输出端97。切换组件端子102、113还可以被称为桥式整流器端子，并且这些切换组件端子用于与所指配的第一支路81或第二支路82连接。第一输出端96用于与第一线路51连接，并且第二输出端97用于与第二线路52连接。
切换组件92具有桥式整流器95和可控开关器110，这如在下文将更详细地描述。
切换组件端子102籍由二极管103与点104相连，并且点104籍由二极管105与第一输出端96相连。切换组件端子102籍由二极管106与点107相连，并且点107籍由二极管108与第二输出端97相连。可控开关器110被设置在点107与104之间。在该实施例中，开关器110被设计为MOSFET，但例如也可以是其他电子开关器(例如IGBT)。切换组件端子113籍由二极管111与点104相连并且籍由二极管112与点107相连。二极管103、105、106、108、111、112的阴极各自在朝向第一线路51或朝向第一输出端96的一侧连接，并且阳极各自在朝向第二线路52或第二输出端97的一侧连接。Vienna整流器的工作方式例如在EP 0 660 498 A2中描述。
当可控开关器110在第一状态Z1中以不传导的方式连接时，桥式整流器95如同普通的桥式整流器一样起作用。电流可以从切换组件端子102、113经由二极管103、105、111流动至第一输出端96，并且电流可以从第二输出端97经由二极管108、106、112流动至切换组件端子102、113，原因在于对应的二极管在这些方向上在流通方向上切换。
相反地，当可控开关器110在第二状态Z2中以传导的方式连接时，电流可以从切换组件端子102经由二极管103、可控开关器110和二极管112流动至切换组件端子113；或者反向地，电流可以从切换组件端子113经由二极管111、可控开关器110和二极管106流动至切换组件端子102。相应地，电流还可以继续从切换组件端子102和/或113流动至第一输出端51，和/或电流还可以继续从第二输出端52流动至切换组件端子102、113。
是否实际有电流流动取决于切换组件端子102、113和输出端96、97处的电压比。
当二极管103、104被布置在线圈91或94的一侧时，与二极管103、104相比，二极管111、112可以设计地更弱，原因在于这些二极管受到更小的负载。
图5示出图4的切换组件92的另一个实施方式。该切换组件同样具有切换组件端子102、113、二极管103、105、106、108、111和112以及点104、107，它们设有与图4中相同的附图标记。图4的开关器110已被两个开关器110A、110B取代。开关器110A与二极管111并联连接，并且开关器110B与二极管112并联连接。二极管111、112可以被设计为相应的半导体开关器110A、110B的集成的反向二极管，或者被设计为具有优选低流动电压的额外地并联连接的二极管(例如肖特基二极管)。优选地，线圈91或94各自被连接在桥式整流器端子102的一侧，从而使得二极管103、106在线圈91或94的一侧。这能够实现降低通过开关器110A、110B的电流并且使这些开关器的换向变得容易。此外，在该实施方式中，还可以使用没有集成的反向二极管的开关器110A、110B，例如有利的IGBT开关器。然而，两种变体均是可能的。
开关器110A能够在传导的第二状态Z2中实现从点104至切换组件端子113的电流流动，并且开关器110B能够在传导的第二状态Z2中实现从切换组件端子113至点107的电流流动。
在开关器110A、110B的非传导的第一状态中，切换组件92的行为与图4的切换组件92相同。在开关器110A、110B的传导的第二状态中，切换组件92能够实现从切换组件端子102经由二极管103和开关器110A至切换组件端子113的电流流动，或者从切换组件端子113经由开关器110B和二极管106至切换组件端子102的电流流动。与图4的实施方式相比，该电路具有更低的传导损耗，原因在于并非如图4中在传导的开关器110中两个二极管串联连接的情况。
与图4的切换组件92相比，图5的切换组件92相对于切换组件端子102、113是不对称的。切换组件端子113可以被设置为指配给线圈91的桥式整流器端子113，然而或者切换组件端子102也是如此。第二个提到的变体(在线圈91的一侧的二极管103、106和桥式整流器端子102)在开关器110A、110B处具有更低的损耗。
图6示出在整流器组件20中以及与此相比在对应的Vienna整流器中具有中间电路的上方的电容器处和下方的电容器处的模拟电流的图表。已经以如下边界条件实施模拟：
供电网络：具有HOT1、HOT2和60Hz频率的US分相
中间电路的电容器的电容：上方为C_O＝1.3mF并且下方为C_U＝1.3mF
中间电路处的电压：U＝800V
输出电功率：P＝19.2kW
图表示出了相应的电流。大于零的电流对应于在相应的电容器中储存能量，而小于零的电流对应于从相应的电容器输出能量。
线131或132示出在Vienna整流器中通过中间电路的上方的电容器的电流或通过中间电路的下方的电容器的电流。相应地，要么向上方的电容器馈电，要么向下方的电容器馈电。可看出的是，相应地未被源馈电的电容器被放电。为此，该电容器必须在其被馈电的时间内以双倍的功率充电。最大的正电流为约73A，而最大的负电流为约-26A。
线133、134重叠并且示出在Weissach整流器20中通过中间电路的上方的电容器的电流或通过中间电路的下方的电容器的电流。在模拟中省去了图1的星形点40与节点53之间的连接，原因在于这对于所使用的US分相供电网络是有利的。通过电路组件31、32、33可以各自为图1的上方的电容器61以及下方的电容器62充电。由此，在相同的输出电功率中，可以降低通过电容器61、62的所需的电流。最大的正电流为约25A，而最大的负电流为约-25A。
通过中间电路电容器的电流的有效值(均方值)在Vienna整流器中为34A并且在Weissach整流器中为17A。因此，单相充电时中间电路50的负载在Weissach整流器20中显著地低于在Vienna整流器中。这能够实现电容器61、62的更长的使用寿命。
图7对应于图6的模拟示出中间电路50处的模拟电压的图表。
线121或122示出Vienna整流器的中间电路的上方的线路(对应于图1中的线路51)处或中间电路的下方的线路(对应于图1中的线路52)处的电压。最大电压为约480V，而最小电压为约300V。这得出约180V的电压波动。
彼此重叠的线123、124示出Weissach整流器20的中间电路的上方的线路51处和下方的线路52处的电压，参见图1。最大电压为约424V，而最小电压为约376V。这得出约48V的电压波动。
如可看出的，在US分相供电网络的情况下，在Weissach整流器20中更均匀的馈电导致电压的更小的波动性或导致更小的电压波动。Weissach整流器20的电压波动性为Vienna整流器的电压波动性的约27％。
由于更小的电压波动性，在平均电压相同时，Weissach整流器20中的最小电压大于Vienna整流器中的最小电压。因此，例如在下游连接有Buck转换器的情况下，Weissach整流器20中的中间电路电压被选择为低于Vienna整流器中的中间电路电压。这导致Buck转换器的效率提高并且因此导致整个装置的更高的效率。
图8示意性地示出交通工具19，在该交通工具中设置有图1的整流器组件20。交通工具例如可以是陆路交通工具、水运交通工具或飞行器。第一线路51和第二线路52与直流电压转换器(DC/DC转换器)55相连，以便从中间电路50给该直流电压转换器供应能量。直流电压转换器55例如被设计为Buck转换器。
直流电压转换器55的输出端示例性地设置有线路56、57和EMV滤波器63。EMV滤波器63具有连接在线路56、57之间的X电容器161、在线路57与端子25(保护导体PE)之间的Y电容器162、以及在线路56与端子25之间的Y电容器163。随后，线路56、57各自籍由电感器164或165与线路156或157相连。随后设置有连接在线路156、157之间的X电容器166、在线路157与端子25(保护导体PE)之间的Y电容器167；以及在线路156与端子25之间的Y电容器168。EMV滤波器63还可以被设计为是多级的。
Y电容器用于降低干扰电压，这些干扰电压相对于保护导体端子25处的电势而出现。这些Y电容器通常具有比图1的电容器61、62更小的电容。通过使漏电流在保护导体端子25与线路56或57之间流动来实现降低干扰电压。X电容器用于缓冲线路56和57之间的推挽干扰电压(Gegentakt-
Figure BDA0002409440520000131
)。籍由EMV滤波器63产生来自保护导体PE或向保护导体PE的漏电流。
线路156、157与用电器58相连，尤其与用于具有电驱动器的交通工具的交通工具电池(牵引电池)相连，或例如与加热装置相连。在该实施例中，在交通工具19的所展示的部分中没有提供变压器。通常，具有用于牵引电池的充电装置的交通工具具有变压器，并且该变压器导致外部电网与被设置在变压器的在交通工具内侧的部件之间的电隔离。这导致的结果是：在变压器的在交通工具内侧的漏电流对变压器的交通工具外侧不具有任何影响。因此，通过这种工作电流还也可以不导致电网熔断器的触发。相反，在所示的实施例中，不存在变压器并且不存在电隔离，并且因此有利的是通过中间电路电压的更小的波动来降低漏电流。
图9示出整流器组件20的另一个实施方式，该实施方式示例性地连接到US分相供电网络10。供电网络10提供相HOT1、HOT2和保护导体PE。这被示意性地示出为具有两个交流电压源17，这些交流电压源在点117处彼此相连。点117同时被设置为具有对应的(未示出的)接地的保护导体端子PE。
端子21、22、23籍由至少一条线路26彼此相连，从而使得HOT1与HOT2之间的电流可以流动通过所有电路组件31、32、33。由此降低通过各个电路组件31、32、33的电流，并且这些电路组件可以针对更小的最大电流而设计。
在连接到US分相供电网络、所期望的总充电功率为19.2kW并且与此相关的电流为总计约80A的情况下，在三个第一端子中的各个电路组件可以例如被设计为7.2kW。在总功率非常高的情况下，还可以并联连接其他的电路组件。
并联电路在第一端子处为L1且第二端子处为N(或反之亦然)的单相的欧规端子的情况下也是有利的。
当然，在本发明范围内可以有各种各样的变化和修改。
在真实的实施方式中，优选地存在其他部件，例如EMV滤波器、功率因数调节器，和/或绝缘监测器电路。
在端子21、22、23处可以在输入侧设置有额外的滤波器线圈，这些滤波器线圈也被称为抗干扰阻流圈。一般地，在输入侧额外地设置有EMV滤波器和电网滤波器。
二极管可以各自被开关器取代，这些开关器取决于相应开关器处的电压传导地或不传导地进行切换并且因此如同二极管那样起作用。然而这是高耗费的，并且二极管可以是优选的。
通过本发明的Weissach整流器可以实现大功率的充电装置。在具有三相端子以及400V电压振幅的充电设施中，例如在中间电路50处可以产生800V的直流电压并且提供22kW的功率。

Claims (16)

1.一种用于将交流电压整流成直流电压的整流器组件(20)，
该整流器组件(20)具有至少一个第一端子(21，22，23)、第二端子(24)和中间电路(50)，
该中间电路(50)具有第一线路(51)、第二线路(52)和在该第一线路(51)与该第二线路(52)之间的至少一个电容器(61，62)，
该至少一个第一端子(21，22，23)籍由所指配的电路组件(31，32，33)与星形点(40)相连，该第二端子(24)同样与该星形点(40)相连，
该电路组件(31，32，33)具有第一支路(81)和第二支路(82)，该第二支路(82)与该第一支路(81)并联互连，该第一支路(81)和该第二支路(82)各自具有切换组件(92，93)和与该切换组件(92，93)串联连接的线圈(91，94)，该第一支路(81)中的线圈(91)被设置在该切换组件(92)的背离该星形点(40)的一侧，并且该第二支路(82)中的线圈(94)被设置在该切换组件(93)的朝向该星形点(40)的一侧，
这些切换组件(92，93)各自具有至少一个可控开关器(110；110A，110B)并且能够实现所指配的支路(81，82)与该中间电路(50)之间的电流流动，
其中在该至少一个可控开关器(110；110A，110B)的第一状态(Z1)中，籍由该切换组件(92，93)阻止该第一端子(21，22，23)与该星形点(40)之间的电流流动，并且
其中在该至少一个可控开关器(110；110A，110B)的第二状态(Z2)中，籍由该切换组件(92，93)能够实现该第一端子(21，22，23)与该星形点(40)之间的电流流动。
2.根据权利要求1所述的整流器组件，该整流器组件具有至少三个第一端子(21，22，23)，这些第一端子籍由各自所指配的电路组件(31，32，33)与该星形点(40)相连。
3.根据权利要求1或2所述的整流器组件，该整流器组件具有至少两个第一端子(21，22，23)，这些第一端子籍由各自所指配的电路组件(31，32，33)与该星形点(40)相连，并且该至少两个第一端子(21，22，23)彼此电连接。
4.根据权利要求1所述的整流器组件，该整流器组件具有唯一的第一端子(21)。
5.根据前述权利要求之一所述的整流器组件(20)，该整流器组件具有控制装置(99)，该控制装置(99)被设计成用于影响该至少一个可控开关器(110；110A，110B)。
6.根据权利要求5所述的整流器组件(20)，其中该控制装置(99)被设计成用于至少暂时地以时钟控制的方式，优选地借助于PWM信号(98)，操控该至少一个可控开关器(110；110A，110B)。
7.根据权利要求5或6所述的整流器组件(20)，其中该控制装置(99)被设计成用于将该至少一个第一端子(21，22)之一的该第一支路(81)的至少一个可控开关器(110；110A，110B)与该第二支路(82)的至少一个可控开关器(110；110A，110B)至少暂时地同时切换至该第一状态。
8.根据权利要求5至7之一所述的整流器组件(20)，其中该控制装置(99)被设计成用于在该至少一个第一端子(21，22，23)之一中，至少暂时地将该第一支路(81)的至少一个可控开关器(110；110A，110B)置于该第一状态(Z1)，并且至少暂时地将该第二支路(82)的至少一个可控开关器(110；110A，110B)置于该第二状态(Z2)，或反之亦然。
9.根据前述权利要求之一所述的整流器组件，其中这些切换组件(92，93)中的至少一个切换组件具有桥式整流器(95)，该桥式整流器(95)具有两个桥式整流器端子(102，113)、第一输出端(96)、第二输出端(97)以及该至少一个可控开关器(110；110A，110B)，这些桥式整流器端子(102，113)与所指配的支路(81，82)相连，该第一输出端(96)与该第一线路(51)相连，该第二输出端(97)与该第二线路(52)相连，并且该桥式整流器(95)被设计成用于：
-在该至少一个可控开关器(110；110A，110B)的预先设定的第一状态(Z1)中，能够实现从这些桥式整流器端子(102，113)中的至少一个桥式整流器端子至该第一输出端(96)的电流流动，但是防止从该第一输出端(96)至这些桥式整流器端子(102，113)的电流流动；
-在该至少一个可控开关器(110；110A，110B)的预先设定的第一状态(Z1)中，能够实现从该第二输出端(97)至这些桥式整流器端子(102，113)中的至少一个桥式整流器端子的电流流动，但是防止从这些桥式整流器端子(102，113)至该第二输出端(97)的电流流动；
-在该至少一个可控开关器(110；110A，110B)的预先设定的第一状态(Z1)中，阻止在这两个桥式整流器端子(102，113)之间的电流流动；并且
-在该至少一个可控开关器(110；110A，110B)的预先设定的第二状态(Z2)中，能够实现沿至少一个方向在这两个桥式整流器端子(102，113)之间的电流流动。
10.根据权利要求9所述的整流器组件(20)，其中这些桥式整流器端子(102，113)各自籍由二极管(103，111)与第一点(104)相连并且籍由二极管(106，112)与第二点(107)相连，其中该第一点(104)籍由二极管(105)与该第一输出端(96)相连并且该第二点(107)籍由二极管(108)与该第二输出端(97)相连。
11.根据权利要求10所述的整流器组件(20)，其中该至少一个可控开关器(110；110A，110B)包括第一可控开关器(110)，该第一可控开关器被连接在该第一点(104)与该第二点(107)之间，并且该第一可控开关器(110)在该第一状态(Z1)中是不传导的并且在该第二状态(Z2)中是传导的，以便在该第二状态(Z2)中产生该第一点(104)与该第二点(107)之间的连接。
12.根据权利要求10或11所述的整流器组件(20)，其中该至少一个可控开关器(110；110A，110B)包括第二可控开关器(110A)和第三可控开关器(110B)，这两个桥式整流器端子(102，113)具有第一桥式整流器端子(113)和第二桥式整流器端子(102)，该第二可控开关器(110A)被连接在该第一桥式整流器端子(113)与该第一点(104)之间，并且该第三可控开关器(110B)被连接在该第一桥式整流器端子(113)与该第二点(107)之间。
13.根据权利要求12所述的整流器组件(20)，其中该第一桥式整流器端子(113)是指配给所指配的线圈(91，94)的桥式整流器端子(113)。
14.根据权利要求12所述的整流器组件(20)，其中该第二桥式整流器端子(102)是指配给所指配的线圈(91，94)的桥式整流器端子(102)。
15.一种交通工具(19)，该交通工具被设计为电动交通工具或混合动力交通工具，并且该交通工具具有根据前述权利要求之一所述的整流器组件(20)。
16.根据权利要求15所述的交通工具(19)，该交通工具具有用于连接用于该交通工具(19)的充电线缆的插接连接器(16)，并且其中在该插接连接器(16)处的端子(21，22，23，24，25)与该整流器组件(20)之间至少暂时地存在电耦合。
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