CN117581467A - 隔离电压转换器 - Google Patents

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Abstract

该隔离电压转换器(106)包括:‑第一全局输入端子和第二全局输入端子(P,N),旨在接收这两者之间的全局输入电压(VE);以及‑第一电压转换模块和第二电压转换模块(1081,1082),它们各自具有通过磁路隔离和连接的初级电路和次级电路,这些初级电路串联连接在全局输入端子(P,N)之间,以便各自仅接收全局输入电压(VE)的一部分作为局部输入电压(VE1,VE2)。该隔离电压转换器进一步包括用于调节这些局部输入电压(VE1,VE2)的设备(118),以便将它们保持在预定义的比例,例如保持彼此相等。

Description

隔离电压转换器
技术领域
本发明涉及一种隔离电压转换器以及一种包括这种隔离电压转换器的机动车辆。
背景技术
以编号FR 3 064 832 A1公布的法国专利申请描述了一种隔离电压转换器,包括:
-第一全局输入端子和第二全局输入端子,旨在接收全局输入电压;以及
-第一电压转换模块和第二电压转换模块,它们各自包括通过磁路隔离、连接的初级电路和次级电路,该第一电压转换模块的初级电路和该第二电压转换模块的初级电路被设计为串联连接在全局输入端子之间,以便各自仅接收全局输入电压的一部分作为局部输入电压。
更确切地说,在专利申请FR 3 064 832 A1中,电压转换器是DC-DC电压转换器,其前面是旨在连接到单相或三相AC电气网络的AC-DC电压转换器。规定当电气网络为三相时将这两个模块串联在一起,并且当电气网络为单相时将模块之一短路。
这种已知的电压转换器有一个缺点,即可能发生不平衡,从而导致大部分电压转换仅由模块之一执行,如果所述模块的尺寸不适合接收这样的电力,则可能会导致其劣化。
因此,期望提供一种能克服至少一些上述的问题和约束的电压转换器。
发明内容
因此,提出了一种隔离电压转换器,包括:
-第一全局输入端子和第二全局输入端子,旨在接收全局输入电压;以及
-第一电压转换模块和第二电压转换模块,它们各自包括通过磁路隔离、连接的初级电路和次级电路,该第一电压转换模块的初级电路和该第二电压转换模块的初级电路被设计为串联连接在全局输入端子之间,以便各自仅接收全局输入电压的一部分作为局部输入电压;
该隔离电压转换器的特征在于,其进一步包括用于调节局部输入电压的设备,以便在初级电路串联连接时将这些局部输入电压保持在预定义比例,例如保持它们彼此相等。
因此,凭借本发明,调节设备防止了一个模块优先于另一个模块。
可选地,该电压转换模块的初级电路各自包括至少一个半导体开关,并且该调节设备被设计为控制半导体开关,以便将局部输入电压保持在预定义比例。因此,可以容易地实施对局部输入电压的调节。
还可选地,该调节设备被设计为根据局部输入电压之间的差值来确定补偿,并且基于电气设定点减去补偿来控制这些电压转换模块中的一个电压转换模块,并且基于该相同的设定点加上补偿来控制这些电压转换模块中的另一个电压转换模块。通过这种方式,可以在单个补偿环路的基础上同时调节局部输入电压。
还可选地,该调节设备被设计为根据隔离电压转换器的输出电压与输出电压设定点之间的差值来确定电气设定点。通过这种方式,输出电压和局部输入电压可同时得到调节。
还可选地,电气设定点是电流设定点,并且补偿是电流补偿。实际上,这些模块通常已经包括电流调节功能块。例如,还可以监测该电流以便检测电压转换器中的故障。通过这种方式,可以重复使用这些功能块来调节局部输入电压。另外,电流调节可以改善电压转换器的动态性能。
还可选地,这些电压转换模块中的每一个的初级电路包括两个开关,这些开关布置在所讨论的电压转换模块的两个输入端子之间作为开关臂,并且该调节设备被设计为根据相同的开关周期并根据占空比并且通过将用于这些开关臂中的一个开关臂的命令相对于用于另一个开关臂的命令偏移开关周期的45%至55%、优选地为50%来控制这两个开关臂,以便将局部输入电压保持在预定义比例。对命令的这种偏移可以提高噪声的频率,并对干扰电流进行补偿。
还可选地,该电压转换器进一步包括重新配置设备,该重新配置设备被设计为选择性地将初级电路串联连接,并将第一电压转换模块的初级电路连接在两个全局输入端子之间,使得该初级电路的输入电压等于输入电压。
还可选地,该重新配置设备被设计为选择性地将电压转换模块的初级电路彼此并联连接在全局输入端子之间,使得每个局部输入电压等于全局输入电压。通过这种方式,这两个模块始终被用于执行电压转换。
还可选地,该重新配置设备被设计为停用第二电压转换模块,以便将第一电压转换模块的初级电路连接在这两个全局输入端子之间。事实上,这些模块通常被设计为在高功率下具有最佳性能,例如在标称功率的50%至100%之间的功率下。通过这种方式,停用第二模块增加了第一模块在其最佳性能范围内操作的机会。相反,如果这些模块并联操作,那么存在每个模块都在其最佳性能范围之外操作的风险。
还可选地,该重新配置设备被设计为在全局输入电压处于第一预定义电压范围内时将电压转换模块的初级电路置于串联,并且在全局输入电压处于低于第一预定义电压范围的第二预定义电压范围内时将第一电压转换模块的初级电路连接在这两个全局输入端子之间。通过这种方式,局部输入电压被限制,并且不会采取过高的值。
还可选地,第一电压转换模块和第二电压转换模块是DC-DC转换模块。
还可选地,第一电压转换模块和第二电压转换模块的次级电路彼此并联连接在隔离电压转换器的输出处。
还提出了一种机动车辆,该机动车辆包括根据本发明的电压转换器。
附图说明
借助于仅以示例方式提供并参照附图进行的以下描述,将更好地理解本发明,在附图中:
图1是包括根据本发明的电压转换器的第一示例的电气系统的电气图,
图2是图1的电压转换器的两个电压转换模块之一的电气图,
图3是由用于控制这两个电压转换模块的控制设备实施的自动调节的简图,
图4是包括根据本发明的电压转换器的第二示例的电气系统的电气图,
图5是包括根据本发明的电压转换器的第三示例的电气系统的电气图,以及
图6编制了用于电压转换模块的可控开关的命令的时序图。
具体实施方式
现在将参照图1描述实施本发明的电气系统100。
电气系统100首先包括被设计为提供网络电压VE的电气网络102。在所描述的示例中,电气网络102为DC,这意味着网络电压VE为DC。
电气系统100进一步包括负载104(比如低压网络)和隔离电压转换器106,该隔离电压转换器旨在连接到电气网络102,以将网络电压VE转换为输出电压VS从而向负载104供电。在所描述的示例中,电压转换器106是DC-DC转换器,这意味着输出电压VS是DC。另外,网络电压VE例如是高压(即,例如大于60V的电压),而供应电压VS是低压(即,例如小于60V的电压)。例如,网络电压VE包含在100V至900V之间,而供应电压VS包含在10V至50V之间、通常等于14V或48V。
由电压转换器106接收到的网络电压VE可以采取非常不同的值。这可能是由于电压转换器106旨在相继连接到不同的电气网络102,和/或由于相同的电气网络102的网络电压VE可能随时间变化,例如取决于电气网络102的操作模式而变化。例如,当电气网络102包括旨在供应400V电压的一个或多个电池时,取决于该一个或多个电池的电量,网络电压VE实际上可能在170V至450V之间变化。当电气网络102包括旨在供应800V电压的一个或多个电池时,取决于该一个或多个电池的电量,网络电压VE实际上可能在470V至850V之间变化。这就是为什么电压转换器106优选是被设计为在可能的网络电压VE的整个范围内提供基本恒定的输出电压VS的DC电压转换器。
电压转换器106具有第一输入端子P和第二输入端子N,电气网络102连接在这些输入端子之间,以在端子P、N之间提供其网络电压VE
电压转换器106进一步包括第一电压转换模块1081和第二电压转换模块1082。在所描述的示例中,这些模块1081、1082是DC-DC转换器。优选地,模块1081和1082基本相同。模块1081、1082优选地包括半导体开关。
模块1081、1082例如彼此并联地连接到负载104。通过这种方式,这些模块各自供应输出电压VS
每个模块1081、1082分别具有第一输入端子P1和第二输入端子N1,以及第一输入端子P2和第二输入端子N2。在所描述的示例中,模块1081的输入端子P1连接到电压转换器106的输入端子P,并且模块1081的输入端子N1连接到模块1082的输入端子P2
电压转换器106进一步包括重新配置设备110,以用于重新配置模块1081、1082与电气网络102的连接。更确切地说,重新配置设备110被设计为选择性地:(i)将模块1081、1082串联连接在输入端子P、N之间,使得所述模块各自仅接收网络电压VE的一部分作为输入电压VE1、VE2,以及(ii)将模块1081连接在两个输入端子P、N之间,使该模块的输入电压VE1等于网络电压VE。在所描述的示例中,在后一种情况下,模块1082被停用,使得仅模块1081执行电压转换。
为了从一种连接配置转变到另一种连接配置,重新配置设备110例如控制开关设备112,该开关设备被设计为选择性地将输入端子N连接到模块1081的输入端子N1和模块1082的输入端子N2。通过这种方式,当开关设备112将输入端子N连接到模块1081的输入端子N1时,该模块被连接在两个输入端子P、N之间,使得该模块的输入电压VE1等于网络电压VE。模块1082的输入端子N2于是具有浮动电位,使得模块1082与电气网络102断开连接,因此处于非活动状态。当开关设备112将输入端子N连接到模块1082的输入端子N2时,模块1081、1082则串联连接在输入端子P、N之间,以便各自仅接收网络电压VE的一部分作为输入电压VE1、VE2。更确切地说,在所描述的示例中,网络电压VE等于输入电压VE1、VE2的总和。
仍旧是在所描述的示例中,电压转换器106进一步包括用于测量网络电压VE的设备114,以及被设计为根据测量的网络电压VE来控制开关设备112的重新配置设备110。例如,重新配置设备110被设计为确定输入电压VE处于两个预定义电压范围中的哪一个范围。优选地,这两个预定义范围不重叠。在所描述的示例中,第一范围对应于400V电气网络的可能网络电压VE(即,例如,170至450V),第二范围对应于800V电气网络的可能网络电压VE(例如,470至850V)。例如,可以将测量的输入电压VE与预定义阈值进行比较,以使得能在这两个范围之间进行区分。在所描述的示例中,该阈值可以包含在450V至470V之间。
然后,例如,重新配置设备110被设计为:在网络电压VE属于分类为最小电压的范围(在所描述的示例中为范围170至450V)时,控制开关设备112将模块1081连接在两个输入端子P、N之间;并且在网络电压VE属于分类为最高电压的范围(在所描述的示例中为范围470至850V)时,控制该开关设备将模块1081、1082串联连接在输入端子P、N之间。
在所描述的模块1081、1082包括半导体开关的示例中,电压转换器106进一步包括用于控制这些开关的设备118,例如以便保持输出电压VS等于设定点VS*。
即使模块1081、1082旨在是相同的,但部件之间总是会存在差异,例如由于制造公差而导致的差异。因此,当模块1081、1082串联连接时,存在模块1081、1082中的一个模块优先于另一个模块并执行整个电压转换的风险。为了避免这种情况,提出尝试保持输入电压VE1、VE2相等。
因此,电压转换器106进一步包括用于调节模块1081、1082的输入电压VE1、VE2的设备,以便当这些模块串联连接时尝试保持这些输入电压VE1、VE2相等,特别是在一定的不确定性范围内。例如,电压转换器106包括用于测量输入电压VE1、VE2的设备120,并且调节设备被设计为基于其测量结果来调节输入电压VE1、VE2
又例如,调节设备被设计为基于测量的输入电压VE1、VE2来控制模块1081、1082的至少一些半导体开关。在所描述的示例中,调节设备由控制设备118实施。这样的控制设备118的示例将参照图3在后面更详细地描述。
现在将参照图2描述模块1082的示例性实施例。模块1081是类似的并且包括基本相同的部件,这些部件在下文会以索引“1”而不是以用于模块1082的部件的索引“2”来指示。
模块1082首先包括连接在P2、N2端子之间的输入电容器CE2,以平滑输入电压VE2
模块1082进一步包括被设计为将输入电压VE2转换为DC中间电压VINT2的第一电压转换器2022
电压转换器2022包括开关臂,该开关臂包括两个半导体开关QA2、QB2,这两个半导体开关连接在输入端子P2、N2之间并在中点处彼此连接。每个半导体开关QA2、QB2例如是金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)或绝缘栅双极晶体管(IGBT)。
电压转换器2022进一步包括电感器L2和电容器CINT2,它们依次连接在开关臂QA2、QB2的中点与输入端子N2之间。因此,中间电压VINT2是电容器CINT2的端子两端的电压。
模块1082进一步包括被设计为将中间电压VINT2转换为输出电压VS的第二电压转换器2042
特别地,电压转换器2042包括电气隔离屏障2062,该电气隔离屏障包括磁路2082,在所描述的示例中,该磁路将一个或多个初级绕组2102和一个或多个次级绕组2122彼此耦合。
在所描述的示例中,电压转换器2042是所谓的“飞行型(flyward)”转换器,例如在以编号FR 3 056 038 A1公布的法国专利申请中进行了详细描述。在这种类型的转换器中,提供了通过中间电容器CF2彼此连接的两个半导体开关QC2、QD2,该组件连接到中间电容器CINT2的端子,以接收中间电压VINT2。半导体开关QC2、QD2中的每一个例如包括MOSFET或者IGBT。
电压转换模块1082因此具有通过磁路2082隔离、连接的初级电路2142和次级电路2162。初级电路2142特别地包括端子P2、N2,以便接收局部输入电压VE2。在所描述的示例中,初级电路2142包括电压转换器2022、电压转换器2042中的连接在电压转换器2022与一个或多个初级绕组2102之间的部件、以及该或这些初级绕组2102。就其本身而言,次级电路2162包括电压转换器2042中的连接在一个或多个次级绕组与电压转换模块1082的输出端子2182之间的部件。
控制设备118的示例现在将参照图3更详细地描述。
控制设备118首先包括比较器302,该比较器被设计为确定测量的输出电压VS与输出电压设定点VS*之间的差值ΔVS
控制设备118进一步包括调节器304,该调节器被设计为根据差值ΔVS来确定电气设定点,称为初始电气设定点。在所描述的示例中,初始电气设定点是电流设定点I*。
控制设备118进一步包括比较器306,该比较器被设计为确定输入电压VE1、VE2之间的差值ΔVE
控制设备118进一步包括调节器308,该调节器被设计为根据差值ΔVE来确定补偿。在所描述的示例中,补偿ICOMP是电流补偿。
为了控制这些模块中的一个模块(在所描述的示例中为模块1081),控制设备118进一步包括减法器310,该减法器被设计为从补偿ICOMP中减去设定点I*,以便为该模块1081提供所谓的最终设定点I1*。在所描述的示例中,该最终设定点I1*是流过所讨论的模块的电感器(在所描述的示例中为电感器L1)的电流的电流设定点。
为了控制这些模块中的另一个模块(在所描述的示例中为模块1082),控制设备118进一步包括加法器312,该加法器被设计为将设定点I*与补偿ICOMP相加,以便为该模块1082提供所谓的最终设定点I*2。在所描述的示例中,该最终设定点I2*是流过所讨论的模块的电感器(在所描述的示例中为电感器L2)的电流的电流设定点。
为了控制模块1081,控制设备118进一步包括:比较器314,该比较器被设计为确定测量的电流I1与最终设定点I*1之间的差值ΔI1;以及设备316,该设备被设计为根据该差值ΔI1来确定用于模块1081的开关QA1、QB1的命令。
类似地,为了控制模块1082,控制设备118进一步包括:比较器318,该比较器被设计为确定测量的电流I2与最终设定点I*2之间的差值ΔI2;以及设备320,该设备被设计为根据该差值ΔI2来确定用于模块1082的开关QA2、QB2的命令。
这些命令例如采用脉宽调制(PWM)信号的形式,其占空比根据差值ΔI1或ΔI2来确定,具体取决于所讨论的设备316或设备320。
设备316、320也可以被设计为确定分别用于开关QC1、QD1和开关QC2、QD2的命令。这些命令也例如是PWM信号,但其占空比是固定的(特别是与差值ΔI1或ΔI2无关)。
调节器304、308中的每一个例如是以下各项之一:PID调节器、PI调节器和非线性调节器。
现在将参照图4描述根据本发明的电压转换器的另一个示例402。
该电压转换器与图1中的电压转换器类似,但它不包括开关设备112。
在这个实施例中,模块1082的端子N2连接到端子N。另外,重新配置设备110然后例如被设计为:例如以独立于控制设备118的命令的方式控制开关臂QA2、QB2,从而在网络电压VE属于分类为最小电压的范围(在所描述的示例中为范围170至450V)时短路端子P2、N2;以及让控制设备118控制开关QA2、QB2,使得在网络电压VE属于分类为最高电压的范围(在所描述的示例中为范围470至850V)时,模块1082与模块1081串联执行所期望的电压转换。
现在将参照图5描述根据本发明的电压转换器的另一个示例502。
这个实施例与图1中的实施例类似,但开关设备112由开关设备504所取代,该后一个开关设备被设计为选择性地将两个模块1081、1082串联连接并与电气网络102并联连接。在并联配置中,每个输入电压VE1、VE2因此都等于网络电压VE
在所描述的示例中,模块1081的端子P1连接到端子P,并且模块1082的端子N2连接到端子N。因此,为了从一种配置转变到另一种配置,开关设备504被设计为修改端子N1、P2的连接。更确切地说,在所描述的示例中,对于并联配置,开关设备504被设计为将端子P2连接到端子P,并将端子N1连接到端子N。对于串联配置,开关设备504被设计为将端子N1和P2连接在一起。
然后,例如,重新配置设备110被设计为:在网络电压VE属于分类为最小电压的范围(在所描述的示例中为范围170至450V)时,控制开关设备504将两个模块1081、1082并联连接在两个输入端子P、N之间;并且在网络电压VE属于分类为最高电压的范围(在所描述的示例中为范围470至850V)时,控制该开关设备将模块1081、1082串联连接在输入端子P、N之间。
现在将参照图6对展示了用于开关QA1、QA2、QC1、QC2的命令的示例的时序图进行描述。在这些时序图中,横轴表示时间(毫秒),并且纵轴表示控制电压(伏特)。
未示出用于开关QB1、QB2、QD1、QD2的命令,因为它们是根据用于开关QA1、QA2、QC1、QC2的命令得出的:开关QB1、QB2分别与开关QA1、QA2相反地被控制(优选地具有死区时间),并且开关QD1、QD2分别与开关QC1、QC2相反地被控制(优选地具有死区时间)。
如在第一个时序图中所见,用于开关QA2的命令C_QA2根据周期TB在两个值(分别是断开值和闭合值)之间交替变化,该周期等于开关频率FB的倒数。在所描述的示例中,该开关频率FB是固定和预定义的,并且控制设备118被设计为根据局部输入电压VE1、VE2来确定命令C_QA2的占空比,以便将这些电压保持在预定义比例。如图3所展示的,在所描述的示例中,命令C_QA2的占空比由设备320根据差值ΔI2确定。
类似地,如在第二个时序图中所见,用于开关QA1的命令C_QA1根据周期TB在两个值(分别是断开值和闭合值)之间交替变化。在所描述的示例中,控制设备118被设计为根据局部输入电压VE1、VE2来确定命令C_QA1的占空比,以便将这些电压保持在预定义比例。如图3所展示的,在所描述的示例中,命令C_QA1的占空比由设备316根据差值ΔI1确定。
另外,用于开关臂中的一个开关臂的命令优选地相对于用于另一个开关臂的命令偏移开关周期TB的45%至55%,优选地为50%。这在图6中由双向箭头TB/2展示出。
如在第三个时序图和第四个时序图中所见,用于开关QC1、QC2的命令C_QC1、C_QC2根据开关周期TF在两个值(分别是断开值和闭合值)之间交替变化。在所描述的示例中,该开关周期TF是固定的,并且命令C_QC1、C_QC2具有相等且固定的占空比。
另外,用于多对开关中的一对开关(在所描述的示例中是QC2、QD2这一对)的命令优选地相对于用于另一对开关(在所描述的示例中是QC1、QD1这一对)的命令偏移开关周期TF的20%至30%,优选地为25%。这在图6中由双向箭头TF/4展示出。
很明显,如上所述的电压转换器可以使模块的操作保持均衡。
还应注意,本发明不限于上文所述的实施例。事实上,对于本领域技术人员来说将显而易见的是,根据刚刚向其披露的教导,可以对上文所述实施例进行各种修改。
例如,在第二电压转换器2041、2042为飞行型的情况下,大约25%的偏移是有效的。对于其他类型的转换器,偏移可以有所不同。例如,对于相移转换器或谐振LLC转换器,偏移可以包含在45%至55%之间,优选地为50%。
在上文提供的对本发明的详细呈现中,所使用的术语不应被解读为将本发明限制于本说明书中所阐述的实施例,而应被解读为将所有等效方案包括在其中,本领域技术人员有能力通过应用其一般知识来实施刚刚向其披露的教导从而提供这些等效方案。

Claims (13)

1.一种隔离电压转换器(106;402;502),包括:
-第一全局输入端子和第二全局输入端子(P,N),旨在接收这两者之间的全局输入电压(VE);以及
-第一电压转换模块和第二电压转换模块(1081,1082),它们各自包括通过磁路(2082)隔离、连接的初级电路(2142)和次级电路(2162),所述第一电压转换模块(1081)的初级电路和所述第二电压转换模块(1082)的初级电路(2142)被设计为串联连接在所述全局输入端子(P,N)之间,以便各自仅接收所述全局输入电压(VE)的一部分作为局部输入电压(VE1,VE2);
所述隔离电压转换器的特征在于,其进一步包括用于调节所述局部输入电压(VE1,VE2)的设备(118),以便在所述初级电路(2142)串联连接时将所述局部输入电压保持在预定义比例,例如将它们保持彼此相等。
2.如权利要求1所述的隔离电压转换器(106;402;502),其中,所述电压转换模块(1081,1082)的初级电路(2142)各自包括至少一个半导体开关(QA2,QB2),并且其中,所述调节设备(118)被设计为控制所述半导体开关(QA2,QB2),以便将所述局部输入电压(VE1,VE2)保持在所述预定义比例。
3.如权利要求2所述的隔离电压转换器(106;402;502),其中,所述调节设备(118)被设计为根据所述局部输入电压(VE1,VE2)之间的差值(ΔVE)来确定补偿(ICOMP),并且基于电气设定点(I*)减去所述补偿(ICOMP)来控制所述电压转换模块(1081,1082)中的一个电压转换模块,并且基于相同的设定点(I*)加上所述补偿(ICOMP)来控制所述电压转换模块(1081,1082)中的另一个电压转换模块。
4.如权利要求3所述的隔离电压转换器(106;402;502),其中,所述调节设备(118)被设计为根据所述隔离电压转换器(106)的输出电压(VS)与输出电压设定点(VS*)之间的差值(ΔVS)来确定所述电气设定点(I*)。
5.如权利要求3或4所述的隔离电压转换器(106;402;502),其中,所述电气设定点(I*)是电流设定点,并且其中,所述补偿(ICOMP)是电流补偿。
6.如权利要求2至5中任一项所述的隔离电压转换器(106;402;502),其中,所述电压转换模块(1081,1082)中的每一个的初级电路(2142)包括两个开关(QA2,QB2),所述开关布置在所讨论的所述电压转换模块(1081,1082)的两个输入端子(P1,N1,P2,N2)之间作为开关臂,并且其中,所述调节设备(118)被设计为根据相同的开关周期(TB)并根据占空比并且通过将用于所述开关臂中的一个开关臂的命令相对于用于另一个开关臂的命令偏移所述开关周期(TB)的45%至55%、优选地为50%来控制所述两个开关臂,以便将所述局部输入电压(VE1,VE2)保持在所述预定义比例。
7.如权利要求1至6中任一项所述的隔离电压转换器(106;402;502),进一步包括重新配置设备(110),所述重新配置设备被设计为选择性地将所述初级电路(2142)串联连接,并将所述第一电压转换模块(1081)的初级电路连接在所述两个全局输入端子(P,N)之间,使得所述初级电路的输入电压(VE1)等于所述输入电压(VE)。
8.如权利要求7所述的隔离电压转换器(502),其中,所述重新配置设备(110)被设计为选择性地将所述电压转换模块(1081,1082)的初级电路(2142)彼此并联连接在所述全局输入端子(P,N)之间,使得每个局部输入电压(VE1,VE2)等于所述全局输入电压(VE)。
9.如权利要求7所述的隔离电压转换器(106;402),其中,所述重新配置设备(110)被设计为停用所述第二电压转换模块(1082),以便将所述第一电压转换模块(1081)的初级电路连接在所述两个全局输入端子(P,N)之间。
10.如权利要求7至9中任一项所述的隔离电压转换器(106;402;502),其中,所述重新配置设备(110)被设计为在所述全局输入电压(VE)处于第一预定义电压范围内时将所述电压转换模块(1081,1082)的初级电路(2142)串联放置,并且在所述全局输入电压(VE)处于低于所述第一预定义电压范围的第二预定义电压范围内时将所述第一电压转换模块(1081)的初级电路连接在所述两个全局输入端子(P,N)之间。
11.如权利要求1至10中任一项所述的隔离电压转换器(106;402;502),其中,所述第一电压转换模块和所述第二电压转换模块(1081,1082)是DC-DC转换模块。
12.如权利要求1至11中任一项所述的隔离电压转换器(106;402;502),其中,所述第一电压转换模块和所述第二电压转换模块(1081,1082)的次级电路(2162)在所述隔离电压转换器的输出处彼此并联连接。
13.一种机动车辆,包括如权利要求1至12中任一项所述的电压转换器(106;402;502)。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI387188B (zh) * 2008-07-10 2013-02-21 Delta Electronics Inc 輸入串聯輸出並聯的多個變換器之結構的控制方法
US8227939B2 (en) * 2009-06-11 2012-07-24 Raytheon Company Reconfigurable multi-cell power converter
US9006930B2 (en) * 2010-07-08 2015-04-14 Delta Electronics Inc. Power supply having converters with serially connected inputs and parallel connected outputs
FR3056038B1 (fr) 2016-09-12 2018-10-12 Valeo Systemes De Controle Moteur Convertisseur de tension avec deux circuits convertisseur de tension chaines
FR3064832B1 (fr) * 2017-04-03 2020-10-30 Valeo Siemens Eautomotive France Sas Systeme de chargeur electrique triphase et monophase pour vehicule electrique ou hybride
FR3074984B1 (fr) * 2017-12-08 2020-12-25 Valeo Siemens Eautomotive France Sas Convertisseur continu-continu avec pre-charge d’un premier reseau electrique a partir d’un deuxieme reseau electrique

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