CN118076508A - 用于供电的电路装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于通过第一工作交流电压(uP1)向主要用电设备(M)供电的电路装置(4)，电路装置(4)具有控制装置(8)和至少一个第一逆变器(9)，第一逆变器(9)具有第一主要供电端子(P1)和第二主要供电端子(P2)，在这两个端子之间存在第一工作交流电压(uP1)。第一逆变器(9)具有可配置的第一逆变器模块(10)和可配置的第二逆变器模块(11)，第二逆变器模块(11)在输出端与第一逆变器模块(10)串联连接，这些逆变器模块共同提供第一交流工作电压(uP1)并且在输入端分别连接到至少一个直流电压源(5)，每个逆变器模块都连接至控制装置(8)并且配置为根据控制装置(8)的指定在输出端设置幅值、相位和/或频率，以提供第一工作交流电压(uP1)。第一逆变器(9)具有布置在第一逆变器模块(10)和第二逆变器模块(11)之间的第一次级供电端子(S1)，其中，控制装置(8)设计为配置第一逆变器(9)的逆变器模块(10、11)，以便在第一逆变器(9)的第一次级供电端子(S1)和主要供电端子(P1、P2)中的一个之间产生第一次级电压(uS11、uS12)，从而向次级负载(3)供电。整流器(13)能够从次级电压(uS11、uS12)产生供电电压(uDC1)。

Description

用于供电的电路装置和方法
本申请要求申请号为102021121590.0的德国专利申请的优先权，其内容通过引用完全并入本文。
本发明涉及一种通过第一交流(AC)工作电压向主要负载供电的电路装置，根据权利要求1的前序部分，所述主要负载可以与电路装置相连接。
本发明还涉及一种供电系统、一种电力负载装置和一种计算机程序。
本发明还涉及一种通过第一交流工作电压向主要负载供电以及通过次级电压向次级负载供电的方法。
在供电系统中，有时使用电池存储系统，例如用于存储光伏系统剩余电量的光伏家用存储系统(“太阳能电池”)，或者用于向电动车辆的电动机或驱动单元供电的驱动电池(“高压存储系统”)。这种电池存储系统有时需要数百伏电池电压。然而，由于单个电池单元的电池电压只有几伏(例如锂离子电池的3.7V)，因此必须将许多单个电池单元串联起来以形成电池组(以下也简称为“电池”)。
由于制造因素，电池的每个电池单元都表现出不同的特性，例如电池容量、自放电率和温度特性。随着时间的推移，老化效应会进一步加剧这些差异。因此，在充电过程中，有些电池单元尚未达到最大电量，而另一些电池单元则已充满电。对已经充满电的电池单元过度充电最终会导致电池单元损坏甚至毁坏。为防止出现这种情况，必须提前终止充电过程。
放电过程以类似的方式进行。虽然有些电池单元已经完全放电，但其他电池单元有时仍储存有足够的能量来继续驱动电动汽车等。在电动车辆的实例中，驾驶操作最终必须提前终止，否则较弱的电池单元将深度放电，从而导致其损坏。
为确保充电和放电过程顺利进行，电池管理系统(BMS)用于平衡各个电池单元之间的电荷，参见J.Qi,D.Lu.,“Review of Battery Cell Balancing Techniques”,Australasian Universities Power Engineering Conference,AUPEC2014,CurtinUniversity,Perth,Australia,Sept.28 Oct.1,2014。
目前最常见的方法是所谓的被动电荷平衡(passive charge balancing)。在这种情况下，已经充满电的电池单元通过电阻器放电，而其他电池单元则继续充电。此方法的一个明显缺陷在于会损失宝贵的电能，并且此方法也无法为放电过程提供解决方案。
被动电荷平衡的问题可以通过主动电荷平衡来解决。然而，这种技术需要复杂的电路，包括电力电子元件和复杂的控制。
为了产生三相电压，例如用于电动汽车中的电机或电动马达，通常会使用自换向逆变器。通常，这种逆变器由六个电力电子阀组成，这些电力电子阀相互连接，形成三相桥。在这种“两点式逆变器(two-point inverter)”中，正弦交流电压由具有三个电压电平(0,±UDC)的脉冲电压产生。电压脉冲的电平取决于电池电压UDC，因此是恒定的。要产生交流电压，电压脉冲的持续时间可作为一个执行元素加以改变。这通常使用脉宽调制(PWM)方法计算。但在这种情况下，叠加频率的交流电压中会出现较高的干扰电压。为了减少电压的谐波，已知的做法是增加逆变器的时钟频率。因此，现代逆变器的时钟频率通常在几千赫兹(kHz)到100千赫兹之间。逆变器的开关损耗与其时钟频率成比例增加。
要使用外部交流电源(如家庭连接或电动汽车充电柱)为电池充电，逆变器可用于将交流电压转换为直流(DC)电压。前提条件是电池电压高于交流电源的峰值电压。在低压电网中，单相电源的峰值电压为360V，三相电源的峰值电压为620V。由于与安全和电荷平衡相关的问题，电池电压的电平受到限制，因此大多数电动汽车都需要昂贵的独立充电器。
为了避免这些问题，可以使用模块化逆变器(例如在DE102011004248A1所提出的)。在这种技术中，单个电池单元不是直接串联，而是通过电力电子H桥电路串联。该原理可能适用于单相负载，甚至适用于三相负载。
三相模块化逆变器可以由串联连接的两个单相模块化逆变器形成，例如在通用的DE102018003642A1中所提出的那样。
许多电力负载布置不仅有主要负载，还有一个或多个次级负载。举例来说，电动汽车不仅需要可被视为主要负载的驱动电机，还需要例如空调系统、前照灯、娱乐系统或收音机等次级负载供电。为这些次级负载供电通常采用低于交流工作电压的次级电压，在电动汽车中通常采用12伏或48伏的直流电压。
除了提供交流工作电压之外，提供次级电压也相对复杂。
举例来说，传统的电动汽车通常为次级电压电路提供单独的电池，该电池通过单独的直流斩波器(也称为直流-直流电压转换器或直流/直流斩波器)供电。特别是在具有模块化逆变器的供电系统中，并不是在每个工作状态下都能获得足够高的直流电压为次级负载供电。通常，模块化逆变器的输出电压的幅度和频率取决于电动马达的转速，因此也与电动汽车的行驶速度成正比。特别地，当电动汽车处于静止或低速行驶时，次级负载无法保证获得额定电压。由于逆变器的输出电压的频率取决电动马达的转速，低速还会导致次级电压的波动，这种波动无法通过使用电容器来充分降低。
根据已知的现有技术，本发明的目的是提供一种电路装置，所述电路装置不仅可以用于向主要负载提供交流电压，而且可以可靠地向次级负载提供来自直流电压源的电压，优选地使用模块化逆变器来提供。
本发明的另一个目的是提供一种供电系统，所述供电系统不仅可以用于向主要负载提供交流电压，而且可以可靠地向次级负载提供来自直流电压源的电压，优选地使用模块化逆变器来提供。
最后，本发明的另一个目的是提供一种电力负载装置，其主要负载由交流电压供电，次级负载由直流电压源可靠地供电，优选地使用模块化逆变器来供电。
本发明的另一个目的是提供一种有利的方法和计算机程序，用于通过交流电压向主要负载供电，并通过来自直流电压源的电压向次级负载供电，优选使用模块化逆变器来供电。
通过权利要求1中提出的特征，本发明的电路装置实现了目的。通过权利要求17的特征实现了关于供电系统的目的，并且通过权利要求20的特征实现了关于电力负载装置的目的。本发明的目的也通过权利要求22的方法和权利要求23的计算机程序来实现。
下文描述的从属权利要求和特征涉及本发明的有利实施例和变型。
设置通过第一交流工作电压向主要负载供电的电路装置，所述主要负载可以与电路装置相连接。
主要负载可以通过任何方式连接到电路装置。例如，电路装置可以具有端子，以便连接主要负载或连接到主要负载的电线或母线。在一些情况下，电路装置还能够机械连接到主要负载，例如通过压配合、形状配合和/或材料结合与主要负载的壳体部分连接。
优选地，主要负载不应被理解为电路装置的部件。
主要负载可以是任何电力负载，或者甚至是多个电力负载组成的组。主要负载优选是低压电网(特别是家用电网)内的电动机、驱动装置和/或至少一个电力负载。
用于向主要负载供电的第一交流工作电压优选为单相交流电压。主要负载可以用单相运行，也就是说例如仅用第一交流工作电压运行。然而，主要负载也可以以多相运行，特别是以三相电流来运行，主要负载可以其他交流工作电压(例如将在下文中提及的第二交流工作电压和第三交流工作电压)一起运行。
交流工作电压可以调节幅值、相位和/或频率，也可以保持恒定。优选地，交流工作电压的相位、幅值和/或频率在主要负载的运行期间进行调整(特别是由控制装置进行调整，详见下文)，以便为主要负载指定特定的运行状态，例如电动机的转速和/或扭矩。
根据本发明，电路装置具有控制装置和至少一个第一逆变器。
控制装置可以是以微处理器的形式。也可以不采用微处理器，而采用其他任何装置来实现控制装置，例如印刷电路板上的一个或多个分立的电气装置的排列、可编程逻辑控制器(PLC)、专用集成电路(ASIC)或另一种可编程电路，例如包括现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑阵列(PLA)和/或市售的计算机。控制装置也可以作为电路装置中局部分布布置中的多个电子设备的组合出现。
控制装置也可以是上级控制单元的功能模块，例如下文提到的直流电压源的控制模块或电池管理系统的功能模块，或下文提到的主要负载和/或次级负载的控制单元的功能模块。
根据本发明，第一逆变器具有第一主要供电端子和第二主要供电端子，在它们之间存在第一交流工作电压。
主要负载能够连接到第一主要供电端子和第二主要供电端子，或者能够附接到主要供电端子。
根据本发明，第一逆变器具有可配置的第一逆变器模块和可配置的第二逆变器模块，其输出侧与第一逆变器模块串联连接，它们共同提供第一交流工作电压。
特别地，可以在每个逆变器模块上都设置有第一电源输出端和第二电源输出端。为了连接逆变器模块以形成串联布置，第一逆变器模块的第二电源输出端优选地连接到第二逆变器模块的第一电源输出端，第一逆变器模块的第一电源输出端连接到第一主要供电端子，第二逆变器模块的第二电源输出端连接到第二主要供电端子。
在此，需要指出的是，原则上还可以在第一逆变器内设置更多的逆变器模块，这些模块优选地同样与第一逆变器模块和第二逆变器模块串联连接，例如第三逆变器模块、第四逆变器模块或更多逆变器模块。然而，在第一逆变器内优选地设置正好两个逆变器模块(即上述“第一逆变器模块”和“第二逆变器模块”)。
此外，在一些情况下，例如为了增加可以由第一逆变器模块提供的最大输出功率或最大输出电流，还可以在第一逆变器内设置逆变器模块的并联布置。
根据本发明，第一逆变器的逆变器模块的输入侧可以分别连接到至少一个直流电压源。
各逆变器模块与至少一个直流电压源之间的连接可以例如通过适当的供电线路和/或母线等方式实现。然而，也可以提供与直流电压源的直接连接。
在一些情况下，电路装置还能够通过压配合、形状配合和/或材料结合来机械连接到至少一个直流电压源，例如连接到至少一个直流电压源的壳体部分(例如电池的壳体部分)。
优选地，至少一个直流电压源不应被理解为电路装置的部件。
特别地，直流电压源可以是电池的单个电池单元，也可以是由多个相互连接的电池单元组成的电池组(“电池模块”)然而，在某些情况下，直流电压源也可以是一个完整的电池或多个电池的组合。
“电池”在当前情况下应理解为既指可充电的存储装置(即“蓄电池”/“电池组”)，其单个电池也被称为“二次电池”，也指不可充电的存储装置。在一些情况下，电池或电池组也可以仅包括单个电池单元。因此，本发明旨在理解为不一定局限于具有多个相互连接的电池单元的电池。此外，本说明中的电池还可以指设计上不属于或不完全属于电化学的电能存储装置，例如电容器。
但原则上，直流电压源可以是任何直流电压源，也就是说，例如，也可以是由电子组件提供的直流电压，例如可以是由整流器和/或直流斩波器在输出侧提供的直流电压。为简化起见，下文和上文中的直流电压源基本上是指普通电池的电池单元，但这并不意味着限制，而是仅作为示例。
根据本发明，每个逆变器模块都连接到控制装置，并且设计为在输出侧调节幅度、相位和/或频率，以用于提供由控制装置指定的第一交流工作电压。
因此，逆变器或其逆变器模块可以根据控制装置的指定灵活配置，例如用以指定、控制和/或调节主要负载的运行行为。
根据本发明，可以在第一逆变器设置布置在第一逆变器模块和第二逆变器模块之间的第一次级供电端子。控制装置被设计成配置第一逆变器的逆变器模块，使得在第一逆变器的第一次级供电端子和主要供电端子中的一个之间产生至少一个第一次级电压，以向可以连接到电路装置的次级负载供电。
优选地，控制装置设计为通过适当地对第一逆变器的逆变器模块进行配置，以独立于第一交流工作电压来调节第一次级电压。
次级负载原则上可以是任何电力负载，也可以是一组电力负载。次级负载优选是可以独立于主要负载运行的电力负载。
次级负载能够通过任何方式连接到第一次级供电端子和至少一个主要供电端子。举例来说，次级负载可以直接附接到供电端子，或者可以通过连接到次级负载的电线或母线附接到供电端子。在一些情况下，电路装置还能够机械连接到次级负载，例如通过压配合、形状配合和/或材料结合与次级负载的壳体部分连接。
优选地，次级负载不应被理解为电路装置的部件。
次级负载优选地是能够用直流电压运行的电力负载，优选地是电动车辆(特别是电动汽车)的次级负载，例如空调系统、前照灯或娱乐系统。
第一次级电压优选地是幅值低于第一交流工作电压幅值的电压。
根据本发明提出的电路装置可以独立于第一交流工作电压用于产生第一次级电压以向次级负载供电。这一点非常有利，因为主要负载的第一交流工作电压通常取决于主要负载当前的工作状态——例如在电动车辆的电动机的情况下取决于行驶速度。即使在第一交流工作电压幅值较低和/或第一交流工作电压频率较低的情况下，所提出的电路装置也能继续确保向次级负载可靠地供电。
因此，例如，即使当电动车辆以非常低的速度行驶或处于静止状态时，电动车辆的次级负载仍能够通过所提出的电路装置以第一次级电压可靠地运行。
根据本发明的一个实施例，可以在电路装置中设置第二逆变器，第二逆变器具有第三主要供电端子和第四主要供电端子，在这两个端子之间存在用于向主要负载供电的第二交流工作电压。
优选地，第二逆变器的第三主要供电端子连接到第一逆变器的第二主要供电端子。因此，第一逆变器可以串联连接到第二逆变器。
通过第一交流工作电压和第二交流工作电压，主要负载最终可以运行。
主要负载可连接到第一主要供电端子、第二主要供电端子(其连接到第三主要供电端子)和第四主要供电端子，或附接到上述供电端子，从而实现三相运行。
原则上，第二逆变器也可用于操作另一个独立于主要负载的负载。然而，特别优选的是，通过第一逆变器和第二逆变器的互连产生三相电流，来操作电动汽车的电动机。
原则上，第二逆变器可以是任何形式。因此，第二逆变器也不必是可配置的。然而，优选地，第二逆变器具有与第一逆变器相同的设计。
上文和下文针对其中一个逆变器所描述的特征和优点也可以转移到另一个逆变器。原则上，这也适用于下文所描述的逆变器的逆变器模块以及逆变器模块的逆变器单元。
在本发明的一个有利的实施例中，特别地，第二逆变器具有可配置的第三逆变器模块和可配置的第四逆变器模块，所述第四逆变器模块的输出侧与第三逆变器模块串联连接，以共同提供第二交流工作电压，并且每个逆变器模块的输入侧都可以连接到至少一个直流电压源和控制装置，并且将这些逆变器模块设计为根据控制装置的指定，在输出侧调节幅值、相位和/或频率，以提供第二交流工作电压。
原则上，还可以提供其他逆变器(设计相同或不同)，例如第三逆变器、第四逆变器或更多逆变器。其他逆变器可以优选地与第一逆变器和第二逆变器串联连接。然而，也可以采用并联方式，例如为了增加电路装置的最大输出电流。
根据本发明的一个实施例，第二逆变器具有设置在第三逆变器模块和第四逆变器模块之间的第二次级供电端子，控制装置被设计成配置第二逆变器的逆变器模块，使得在第二逆变器的第二次级供电端子和其中一个主要供电端子之间产生至少一个第二次级电压，以向电力负载、特别是次级负载供电。
第二次级电压可以被设计成例如向另一个独立于上述次级负载的电力负载供电。然而，优选地，第二次级电压与第一次级电压组合或与另一第二次级电压组合、或在一些情况下甚至与两种次级电压组合，以用于运行上述次级负载。
如前所述，次级电压可以是交流电压，也可以是直流电压。如果次级电压是交流电压，在一些情况下，当次级负载适当地附接到两个逆变器上时，次级负载也可以多相运行，特别是三相运行。因此，在一些情况下，次级负载也可以用三相电流运行。
根据本发明的一个实施例，主要负载可以设置为能够连接到第一主要供电端子、第二主要供电端子和第四主要供电端子，以实现三相运行，其中在第一主要供电端子和第四主要供电端子之间存在第三交流工作电压，所述第三交流工作电压与第一交流工作电压和第二交流工作电压的负总电压相对应，并且其中三个交流工作电压具有相同的幅值，且彼此的相位差分别为120°。
优选地，可以在主要供电端子之间设置对称的三相电压，以向主要负载供电。
在本发明的一个实施例中，可以设置第一交流工作电压对应于第一逆变器模块和第二逆变器模块的各个输出电压之和。
替代地或附加地，可以设置第二交流工作电压对应于第三逆变器模块和第四逆变器模块的各个输出电压之和。
在本发明的一个特别优选的实施例中，可以设置每个逆变器模块为多个逆变器单元的级联的形式。
优选地，每个逆变器单元都能连接到不同的直流电压源。
这种基于多个逆变器单元的级联的逆变器也称为“模块化逆变器”。在这种技术中，单个电池单元不是直接串联连接的，而是通过单个逆变器单元(例如下文提到的电力电子H桥)串联连接的。在这种情况下，逆变器模块的振荡输出电压是通过各个直流电压源的各个电压相加而产生的，各个电压呈现出小步长的阶梯模式(staircase pattern)。最小电压步长的电平可以对应于相应直流电压源的输出电压(例如电池单元的单元电压，例如3.7V)。
模块化逆变器的使用使得脉宽调制输出电压所必需的高时钟频率和相关的开关损耗大大降低。
由于各个直流电压源均可通过独立的逆变器单元连接或断开，因此直流电压源之间的电荷平衡是可能的，也就是说例如多个电池单元之间的电荷平衡是可能的。如果直流电压源发生故障，逆变器还可以使用仍在运行的直流电压源继续运行。因此，供电系统的可用性可以比直流电压源的直接串联布置的传统技术高得多。有缺陷的直流电压源(例如有缺陷的电池单元)可以被关闭和绕过。此外，即使在运行期间，也可以安全地更换这些直流电压源。
有利的，不同年代、不同状态或不同类型的直流电压源可以在同一供电系统中使用。
例如，电池块的使用时间因此可以显著延长。
在一种发展中，可以特别设置逆变器单元各自具有H桥电路，所述H桥电路包括四个可由控制装置配置的电力电子开关元件。
这种H桥电路在原理上是已知的(也参见“级联H桥”)。举例来说，在这方面可参考DE102018003642A1，其公开内容已通过此参考文献完全纳入本说明书中。
举例来说，在每种情况下，两个电力电子开关元件的输出可以连接以形成串联布置，并且可以形成H桥电路的相应公共连接路径。可以设置两条这样的连接路径。在这两条连接路径中的每一条路径上，电力电子开关元件可以具有附接在它们之间的逆变器单元的输出端。连接路径的各个端部可以彼此连接，逆变器单元的输入端附接在每个端部；因此，两条连接路径可以并联连接。
可以设置可配置的电力电子开关元件为双极晶体管的形式或者优选为MOSFET的形式。然而，原则上也可以使用任何开关元件，特别是半导体器件。可配置的电力电子开关元件也可以是继电器的形式。原则上，可配置的电力电子开关元件的设计对于本发明是非限制性的。
优选地，电路装置的所有逆变器都具有逆变器模块，这些逆变器模块具有相同数量的逆变器单元，因此具有相同数量的直流电压源。特别地，可以设置所有逆变器和逆变器模块都具有相同数量的级联H桥电路。
在本发明的一个实施例中，可以设置具有整流器的电路装置，所述整流器用于提供直流电压以向次级负载供电。
原则上，次级负载也可以直接使用交流电压运行，但这取决于次级负载的应用或类型。然而，次级负载优选地被使用直流电压，例如12伏和48伏之间的直流电压。
整流器的输入侧可以连接到第一主要供电端子、第二主要供电端子、第四主要供电端子、第一次级供电端子和/或第二次级供电端子，以便从连接到输入侧的供电端子之间产生的一个或多个电势差来产生直流电压。
在此，需要指出的是，虽然优选使用整流器来提供直流电压为次级负载供电，但这并不是绝对必要的——即使次级负载需要使用直流电压供电。原则上，也可以直接从第一逆变器和/或第二逆变器获取直流电压，以便向次级负载供电。举例来说，其中一个逆变器的其中一个逆变器模块可以产生适用的直流电压。在一些情况下，如果直流分量对主要负载的运行有影响，则可再次从交流工作电压中滤除直流分量
在一个实施例中，可以设置整流器具有电子阀装置或者是阀装置的形式，阀装置与附接到输入侧的供电端子相连接。
电子阀装置用于确保在供电端子之间产生的最大电势差始终可用于输出侧，以向次级负载供电。因此，无论交流工作电压的幅度、相位和/或频率如何，次级负载都更容易可靠地运行。
在一个有利的实施例中，电子阀装置可以设置为具有包括两个二极管的二极管串，这两个二极管朝向相同的方向并连接成串联布置，并且每个供电端子连接到输入侧。与各个二极管部分相关联的供电端子可以附接在二极管串的两个二极管之间，所有二极管串都能够在输出侧并联连接，以便共同产生直流电压来向次级负载供电。
使用二极管来制造电子阀装置可能是一种特别简单且廉价的实施方式。然而，也可以设置其他阀元件。使用二极管作为阀元件应该理解为仅仅是说明性的而非限制性的。作为上文描述的二极管整流器的替代方案，还可以设置例如基于晶闸管的整流器或不同设计的整流器。
在本发明的一个有利的实施例中，特别地，控制装置可以设计为始终将逆变器模块配置为：首先提供交流工作电压以向主要负载供电，其次至少两个供电端子之间的电势差大于运行次级负载所需的电压。
优选地，供电端子之间的所有电势差都大于运行次级负载所需的电压。如果尽可能多的电势差已经独立地大到足以运行次级负载，则直流电压源(例如电池单元)之间的主动电荷平衡就可以特别容易地实现。
在本发明的一个实施例中，可以额外地设置电路装置具有直流斩波器，所述直流斩波器的输入侧与整流器提供直流电压的输出侧相连接，所述直流斩波器的输出侧则为次级负载的运行提供额定工作电压。
直流斩波器可用于产生稳定的直流电压，并将其提供给次级负载。
上述电子阀装置还可用于确保无论主要负载处于何种工作状态，整流器的输出电压始终高于次级负载正确工作所需的额定电压(例如12伏或48伏)。
然而，使用直流斩波器并非绝对必要，特别是如果次级负载也可以使用未调节的直流电压来运行，或者次级电压已经可以由控制装置调节。
在本发明的一个有利的实施例中，可以将控制装置设计为通过控制装置关断至少一个逆变器的位于电路中的至少一个电力电子开关元件(例如可开关半导体器件或可开关电子保险丝)来中断主要负载的电路。
用于对主要负载的电路进行中断的电力电子开关元件特别可以是其中一个逆变器模块的其中一个逆变器单元的至少一个电力电子开关元件。然而，它也可以是单独的电力电子开关元件。
主要负载的电路的中断可能是有利的，特别是当主要负载暂时不打算以任何方式运行时，例如当电动机处于静止状态时。在这种情况下，可以去激活其中一个逆变器、其中一个逆变器模块或其中一个逆变器单元。然后，可以通过仍处于激活状态的逆变器、逆变器模块和/或逆变器单元来确保向次级负载供电。这可以简化逆变器/逆变器模块/逆变器单元的控制，并且可能特别有利于各个直流电压源之间进行特别灵活的电荷平衡。
在本发明的一个实施例中，可以设置控制装置以通信方式连接到至少一个直流电压源的控制模块，以便从控制模块接收与直流电压源相关的状态信息，控制装置还设计为当配置逆变器模块以产生交流工作电压和次级电压时考虑状态信息。
控制模块特别可以是电池的电池管理系统。电池管理系统可用于监测和/或控制电池(有时也称为电源管理系统(PMS))，并可使用模拟和/或数字方式来传输关于当前状态(例如充电状态和/或温度状态)和/或与各电池及其电池单元相关的设计或特性参数(例如额定电压、充电结束电压和/或识别数据)的信息。
根据本发明的一个实施例，可以根据从控制模块传输到直流电压源的状态信息，将控制装置设计为在产生交流工作电压和/或次级电压的过程中包括直流电压源中的一个或至少间歇性地排除直流电压源中的一个。
举例来说，可以排除故障或过热的直流电压源。具体而言，可以排除深度放电的电池单元。
本发明还涉及一种供电系统，所述供电系统包括根据上文和下文所述的电路装置以及直流电压源。
所提出的供电系统的特别有利的应用涉及向电动车辆(特别是电动汽车)的主要负载和次级负载供电。
根据一个实施例，可以设置供电系统具有包含各个直流电压源的储能组件。
然而，直流电压源也可以各自彼此独立，并且不一定需要放在共同的储能组件中。
在一个特别有利的实施例中，可以设置储能组件具有电池或或以电池的形式存在，各个直流电压源以电池的电池单元的形式存在。
本发明还涉及一种电力负载装置，特别是电动车辆，其包括根据上文和下文所述的供电系统、主要负载和次级负载。
原则上，电力负载装置可以是首先具有至少一个主要负载、其次具有至少一个次级负载的任何负载装置。举例来说，负载装置可以是电动工具或者甚至是需要供电的建筑物。
在一个有利的实施例中，可以设置主要负载具有电动机，特别是交流电动机或三相电动机。
特别优选地，电力负载装置是电动车辆，因为根据本发明，无论行驶速度如何，也就是说，即使当电动车辆以低速行驶或甚至处于静止时，电动车辆的次级负载也可以可靠地获得足够高的电压。
“电动车辆”一词指任何电动运行的交通工具，特别是陆上、水上或空中的交通工具，包括航天器。然而，优选地，电动车辆或负载装置是电动汽车。
然而，本发明也特别适用于向家庭或工业设施供电。
此外，本发明还涉及一种用于通过第一交流工作电压向主要负载供电以及通过第一次级电压向次级负载供电的方法。所述方法至少包括以下方法步骤：
-对至少一个第一逆变器进行操作，所述第一逆变器具有第一逆变器模块和第二逆变器模块，所述第二逆变器模块的输出侧与第一逆变器模块串联，两个逆变器模块的每一个逆变器模块的输入侧都与至少一个直流电压源相连接；以及
-对逆变器模块的输出侧的幅值、相位和/或频率进行调节，使得在由逆变器模块形成的串联布置的外部的主要供电端子之间产生第一交流工作电压，并且在布置在两个逆变器模块之间的第一次级供电端子和至少一个外部的主要供电端子之间产生第一次级电压。
特别地，所提出的方法可以产生次级电压(因此特别是未调节或调节的直流电压)，该次级电压具有足够的电压电平用于向一个或多个次级负载供电，优选地使用至少一个模块化逆变器进行供电。
最后，本发明还涉及一种包括控制命令的计算机程序，当控制装置(特别是前述的控制装置)执行程序时，控制命令使得所述控制装置执行上文所描述的方法。
已经结合本发明的其中一个主题描述的特征，特别是由电路装置、供电系统、负载装置、方法和计算机程序提供的特征，也可以在本发明的其他主题中有利地实现。类似地，已经提到了与本发明的主题之一相关联的优点也可以相对于本发明的其他主题来理解。
在此需要指出的是，本说明书和专利权利要求书中使用的术语“连接(connected)”或“连接(connection)”，既可以描述所述部件的直接电气连接，也可以描述所述部件的间接电气连接(例如，通过电阻、电感和/或电容等进一步的电气线路或电子装置)。另一方面，“附接”一词通常表示所述部件的直接连接。
另外需要指出的是，诸如“包括”、“具有”或“带有”的术语并不排除其他特征或步骤。此外，诸如“一/一个”或“该”等表示步骤或特征的单数形式的术语并不排除多个特征或步骤，反之亦然。
然而，在本发明的纯粹的实施例中，也可以规定在本发明中将由术语“包括”、“具有”或“带有”所引入的特征详尽地列举出来。因此，在本发明的上下文中，特征的一个或多个列举可以被认为是独立的，例如在每个权利要求的每种情况下被考虑。例如，本发明可以仅包括权利要求1中提到的特征。
需要指出的是，诸如“第一”或“第二”等标签主要是为了区别于各自的装置或方法特征，而不一定是为了表示特征是相互依赖或彼此相关的。
此外，需要强调的是，在当前情况下描述的值和参数包括分别提到的值或参数的±10％或更小、优选为±5％或更小、更优选为±1％或更小、非常特别优选为±0.1％或更小的偏差或变化，只要这些偏差在本发明的实施方式中不被排除。通过起始值和结束值对范围的指定还包括分别提到的范围所包括的所有那些值和分数，特别是起始值和终止值以及各自的中值。
本发明还涉及一种独立于专利权利要求1的电路装置，所述电路装置通过由至少一个逆变器从多个单独的直流电压源产生的交流电压，向可以连接到电路装置的主要负载供电，逆变器另外提供次级电压用于向可以连接到电路装置的次级负载供电。专利权利要求1和从属权利要求的其他特征以及本说明书中描述的特征涉及此电路装置的有利实施例和变型。
下文基于附图更详细地描述本发明的示例性实施例。
每个附图都示出了优选的示例性实施例，其中本发明的各个特征相互结合地示出。示例性实施例的特征也能够独立于同一示例性实施例的其他特征来实现，并且因此可以由本领域技术人员容易地与其他示例性实施例的特征相结合，以形成进一步有利的组合和子组合。
在附图中，功能相同的元件具有相同的附图标记。
图示地：
图1示出了具有根据本发明的供电系统的根据本发明的电力负载装置，所述供电系统具有根据本发明第一实施例的电路装置；
图2示出了根据本发明的电路装置的示例性逆变器模块，其具有多个可单独配置的逆变器单元；
图3示出了根据本发明的电路装置的逆变器模块的示例性逆变器单元的H桥电路；以及
图4示出了具有根据本发明的供电系统的根据本发明的电力负载装置，所述供电系统具有根据本发明第二实施例的电路装置。
图1示出了电力负载装置1，其例如可以是电动车辆(特别是电动汽车)。负载装置1具有供电系统2，以便向主要负载M和次级负载3供电。示例性实施例中的主要负载M是电动机，更准确地说是交流电动机(参见图1)或三相电动机(参见图4)。次级负载3可以是任何电力负载的形式或者是多个电力负载的组的形式，例如是光源、电路、热源的形式和/或电动机的形式。优选地，次级负载3是可以使用直流电压运行的电力负载，主要负载M是可以使用交流电压运行的电力负载。举例来说，电动车辆的次级负载3可以是空调系统、照明装置、娱乐系统、驾驶辅助系统或电动车辆的其他电子设备。
供电系统2具有电路装置4和多个直流电压源5。在示例性实施例中，图1中以虚线示出的直流电压源5是公共储能组件6的一部分。储能组件6优选为电池或电池组，单个直流电压源5为电池或电池组的电池单元形式。特别地，直流电压源5可以是电动车辆的高压存储系统的电池单元。在下文中有时将储能组件6称为电池，将直流电压源5称为电池单元。然而，这仅仅是优选的应用，并不应理解为限制性的。
储能组件6或电池可以具有控制模块7，特别是电池管理系统，以便确定与电池单元5相关的状态信息并通过电池接口提供信息(参见图1)。状态信息特别可以是与各个电池单元5的当前充电状态、当前温度或当前“健康状态”相关的信息。
根据本发明提出的电路装置4主要用于通过至少一个第一交流工作电压uP1向主要负载M供电，所述主要负载M可以连接到电路装置4。
电路装置4具有控制装置8和至少一个第一逆变器9。
为了向主要负载M供电，第一逆变器9具有第一主要供电端子P1和第二主要供电端子P2，在它们之间存在第一交流工作电压uP1。
第一逆变器9是可配置的，并且为此具有可配置的第一逆变器模块10和可配置的第二逆变器模块11，第二逆变器模块11的输出侧与第一逆变器模块10串联连接。两个逆变器模块10、11共同提供第一交流工作电压uP1，并且每个逆变器模块的输入侧都连接到直流电压源5或电池单元中的至少一个，并且为了可配置性，还连接到控制装置8。每个逆变器模块10、11都具有第一电源输出端a和第二电源输出端b，它们根据串联布置连接。第一交流工作电压uP1最终由第一逆变器模块10和第二逆变器模块11的各个输出电压uS11、uS12的总和产生。
控制装置8设计为通过相应的通信线路12对第一逆变器9进行配置，以便最优地调节主要负载M的第一交流工作电压uP1的幅值、相位和/或频率，以用于主要负载M的运行。因此，控制装置8可以用于调节第一交流工作电压uP1，使得例如产生电动机的设想速度和/或电动机的设想扭矩。
第一逆变器9可以设置为具有布置在第一逆变器模块10和第二逆变器模块11之间的第一次级供电端子S1。因此，最终在第一逆变器9的第一次级供电端子S1和主要供电端子P1、P2之一之间产生第一次级电压uS11或uS12，所述第一次级电压uS11或uS12可用于向可连接到电路装置4的次级负载3供电。
控制装置8可以最终设计为通过产生用于次级负载运行的适当的第一次级电压uS11或uS12，从而来配置第一逆变器9的逆变器模块10、11。控制装置8特别地设计为始终将逆变器模块10、11配置为首先提供第一交流工作电压uP1以向主要负载M供电，其次供电端子P1、P2、S1中的至少两者之间的电势差大于运行次级负载3所需的电压。
如果次级负载3的运行需要直流电压，则可以优选地设置整流器13，所述整流器13的输入侧连接到第一主要供电端子P1、第二主要供电端子P2和第一次级供电端子S1，以便从与输入侧相连接的供电端子P1、P2、S1之间产生的电势差uS11、uS12、uP1的一个或多个中产生所需的直流电压。
可选地，整流器13可以具有电子阀装置14或者是电子阀装置14的形式(参见下文关于图4的描述)。以这种方式，无论第一交流工作电压uP1如何，第一次级电压uS11或uS12的可控性和可配置性以及可用性都会更加简单。
有利地，本发明还允许当电动机低速运行时甚至当电动机处于静止时，确保通过第一次级电压uS11或uS12向次级负载3供电。
整流器13，特别是阀装置14，对于所有应用来说并不是绝对必要的。
控制装置8可以额外地通信连接到控制模块7或电池6的电池管理系统(在图1中以虚线示出)，以便从控制模块7接收与单个电池单元5相关的前述状态信息，并在对逆变器模块10、11进行配置以产生第一交流工作电压uP1和第一次级电压uS11或uS12时考虑所述状态信息。控制装置8特别可以设计为基于从控制模块7传送到直流电压源5的状态信息，在生成第一交流工作电压uP1和第一次级电压uS11或uS12时，将多个直流电压源5或电池单元中的一个包括在内或至少间歇性地排除在外。这样就可以在电池单元5之间实现电荷平衡。
如果控制装置8设计为中断主要负载M的电路，特别是当主要负载M间歇地不打算运行时，例如当电动机处于静止时，则可以进一步改善电荷平衡方案。为此，控制装置8可以断开位于电路中的至少一个电力电子开关元件。
可以设置包括控制命令的计算机程序，当控制装置8执行程序时，控制命令使得控制装置执行用于向主要负载M和次级负载3供电的相应方法。
原则上，可配置的逆变器模块10、11可以是任何形式。然而，优选地，第一逆变器9是模块化逆变器的形式，并且具有逆变器模块10、11，如图2所示。逆变器模块10、11可以是多个逆变器单元15的级联形式，每个逆变器单元15都能够连接到直流电压源5的不同实例。图2中示出了适用于连接到电池单元或直流电压源5的供电线路16。此外，示出了连接到电路装置4的控制装置8的通信线路12。以这种方式，通过适当地对逆变器模块10、11进行配置，能够从各个直流电压源5分步产生交流电压。
图3通过图示的方式示出了单个逆变器单元15的可能设计。逆变器单元15特别地可以每个都具有H桥电路17，所述H桥电路17包括四个可由控制装置8配置的电力电子开关元件18。举例来说，电力电子开关元件18可以是半导体器件的形式，特别是图3所示的MOSFET的形式。
在此需要指出的是，各个逆变器模块10、11中的H桥电路17的数量不一定完全相同。
基于图4中的第二示例性实施例示出了本发明的更复杂的应用实例。为了简化起见，图4中未示出控制装置8和上文所述的一些细节。
图4中的示例性实施例中的主要负载M是三相电动机，或者可以使用三相电流运行的电动机。次级负载3则是可以使用直流电压运行的次级负载3。
电路装置4同样具有第一逆变器9，以便提供第一交流工作电压uP1，用于向第一主要供电端子P1和第二主要供电端子P2之间的主要负载M供电。第一逆变器9的设计可以如图1或图2和图3中的示例性实施例所述。
为了产生三相电压，在图4所示的示例性实施例中还设置有第二逆变器19，所述第二逆变器19具有第三主要供电端子P3和第四主要供电端子P4，在这两个端子之间存在用于向主要负载M供电的第二交流工作电压uP2。第二逆变器19的第三主要供电端子P3连接到第一逆变器9的第二主要供电端子P2。
在所示的示例性实施例中，第一逆变器9和第二逆变器19具有相同的设计。因此，第二逆变器19具有可配置的第三逆变器模块20和可配置的第四逆变器模块21，所述第四逆变器模块21的输出侧与第三逆变器模块20串联连接，共同提供第二交流工作电压uP2，每个逆变器模块的输入侧都可连接到至少一个直流电压源5，并且同样可由控制装置8配置，以便调节第二交流工作电压uP2的幅值、相位和/或频率。
第二交流工作电压uP2最终对应于第三逆变器模块20和第四逆变器模块21的各个输出电压uS21、uS22之和。
对于三相运行，主要负载M连接到第一主要供电端子P1、第二主要供电端子P2或第三主要供电端子P3和第四主要供电端子P4。第三交流工作电压uP3存在于第一主要供电端子P1和第四主要供电端子P4之间，第三交流工作电压对应于来自第一交流工作电压uP1和第二交流工作电压uP2的负总电压。因此，适用的电压方程为：
uP1+uP2+uP3＝0。
为了产生对称的三相电压，交流工作电压uP1、uP2、uP3及其电流以相同的幅值产生，并且在每种情况下相对于彼此具有120°的相移，根据：
第二逆变器19还具有第二次级供电端子S2，所述第二次级供电端子S2布置在第三逆变器模块20和第四逆变器模块21之间。控制装置8设计为对第二逆变器19的逆变器模块20、21进行配置，使得在第二逆变器19的第二次级供电端子S2和主要供电端子P3、P4之一之间产生第二次级电压uS21或uS22，以向次级负载3供电。
两个逆变器9、19因此可以分成四个部分逆变器或逆变器模块10、11、20、21。这有利地产生两个附加的供电端子，在本例中称为次级供电端子S1、S2。在所有供电端子(也就是说主要供电端子P1、P2、P3、P4和次级供电端子S1、S2)之间产生可应用的电势差uP1、uP2、uP3、uS11、uS12、uS3、uS21、uS22(参见图4)，这些电势差可以有利地适于单独或组合地向次级负载3供电。在图4的示例性实施例中，总共五个供电端子P1、P2或P3、P4、S1和S2连接到电子阀装置14形式的整流器13。
在当前情况下，电子阀装置14包括十个电力电子阀，它们以单个二极管22的形式存在以降低成本。阀装置14具有包括两个二极管22的二极管串23，这两个二极管22以相同的电流方向定向并且连接成串联布置，每个供电端子P1、P2或P3、P4、S1和S2附接到输入侧，与各个二极管串23相关联的供电端子P1、P2或P3、P4、S1和S2附接在二极管串23的两个二极管22之间，并且所有二极管串23都在输出侧并联连接，以便共同产生直流电压uDC1来向次级负载3供电。阀装置14允许电势差uS11、uS12、uS3、uS21、uS22中的最大值始终能够用于向次级负载3供电。最后，特别是附加的次级供电端子S1、S2可以用于确保供电端子P1、P2或P3、P4、S1和S2之间的电势差uP1、uP2、uP3、uS11、uS12、uS3、uS21、uS22中的至少一个大于次级负载3所需的额定电压。
当电动机转速较高时，交流工作电压uP1、uP2、uP3的幅值通常大于次级负载3所需的额定电压。仅仅因为这个原因，整流器13因此可以产生足够高的输出电压用于向次级负载3供电。另一方面，在较低转速下，如果幅值不够大，则电势差uS11、uS12、uS3、uS21、uS22中的至少一个电势差可以调节，以确保次级负载3仍然能获得足够的电压。
可选地，还可以设置直流斩波器24，其输入侧与整流器13的提供直流电压uDC1的输出侧连接，其输出侧提供调节的交流工作电压uDC2用于次级负载3的运行。然而，并非对所有应用来说都同等程度地需要直流斩波器24。

Claims (23)

1.一种用于通过第一交流工作电压(uP1)向主要负载(M)供电的电路装置(4)，所述主要负载(M)连接至电路装置(4)，所述电路装置(4)包括控制装置(8)和至少一个第一逆变器(9)，所述第一逆变器(9)具有第一主要供电端子(P1)和第二主要供电端子(P2)，在两个主要供电端子之间存在第一交流工作电压(uP1)，其中第一逆变器(9)具有可配置的第一逆变器模块(10)和可配置的第二逆变器模块(11)，所述第二逆变器模块(11)的输出侧与第一逆变器模块(10)串联连接，以共同提供第一交流工作电压(uP1)，每个逆变器模块的输入侧与至少一个直流电压源(5)和控制装置(8)相连接，并且逆变器模块设计为调整输出侧的幅值、相位和/或频率，以提供由控制装置(8)指定的第一交流工作电压(uP1)，
其特征在于，
第一逆变器(9)具有第一次级供电端子(S1)，所述第一次级供电端子(S1)布置在第一逆变器模块(10)和第二逆变器模块(11)之间，控制装置(8)设计为配置第一逆变器(9)的逆变器模块(10、11)，使得第一次级电压(uS11、uS12)在第一逆变器(9)的第一次级供电端子(S1)和主要供电端子(P1、P2)中的一个之间产生，以便向连接至电路装置(4)的次级负载(3)供电。
2.根据权利要求1所述的电路装置(4)，
其特征在于，
第二逆变器(19)具有第三主要供电端子(P3)和第四主要供电端子(P4)，在主要供电端子之间存在向主要负载(M)供电的第二交流工作电压(uP2)，第二逆变器(19)的第三主要供电端子(P3)与第一逆变器(9)的第二主要供电端子(P2)相连接。
3.根据权利要求2所述的电路装置(4)，
其特征在于，
第二逆变器(19)具有可配置的第三逆变器模块(20)和可配置的第四逆变器模块(21)，所述第四逆变器模块(21)的输出侧与第三逆变器模块(20)串联连接，以共同提供第二交流工作电压(uP2)，并且每个逆变器模块的输入侧都连接到至少一个直流电压源(5)和控制装置(8)，并且所述逆变器模块设计为根据控制装置(8)的指定，在输出侧调节幅值、相位和/或频率，以提供第二交流工作电压(uP2)。
4.根据权利要求3所述的电路装置(4)，
其特征在于，
第二逆变器(19)具有第二次级供电端子(S2)，所述第二次级供电端子(S2)布置在第三逆变器模块(20)和第四逆变器模块(21)之间，控制装置(8)设计为配置第二逆变器(19)的逆变器模块(20、21)，使得第二次级电压(uS21、uS22)在第二逆变器(19)的第二次级供电端子(S2)和主要供电端子(P3、P4)中的一个之间产生，以便向连接至电路装置(4)的次级负载(3)供电。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的电路装置(4)，
其特征在于，
主要负载(M)能够连接至第一主要供电端子(P1)、第二主要供电端子(P2)和第四主要供电端子(P4)，以实现三相运行，其中在第一主要供电端子(P1)和第四主要供电端子(P4)之间存在第三交流工作电压(uP3)，所述第三交流工作电压(uP3)与第一交流工作电压(uP1)和第二交流工作电压(uP2)的负总电压相对应，并且其中三个交流工作电压(uP1、uP2、uP3)具有相同的幅值，且彼此的相位差分别为120°。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的电路装置(4)，
其特征在于，
a)第一交流工作电压(uP1)对应于第一逆变器模块(10)和第二逆变器模块(11)的各个输出电压(uS11、uS12)之和；和/或
b)第二交流工作电压(uP2)对应于第三逆变器模块(20)和第四逆变器模块(21)的各个输出电压(uS21、uS22)之和。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的电路装置(4)，
其特征在于，
逆变器模块(10、11、20、21)每个都是多个逆变器单元(15)的级联形式，每个逆变器单元(15)都能够连接到不同的直流电压源(5)。
8.根据权利要求7所述的电路装置(4)，
其特征在于，
逆变器单元(15)每个都具有H桥电路(17)，所述H桥电路(17)包括四个由控制装置(8)配置的电力电子开关元件(18)。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的电路装置(4)，
其特征在于，
整流器(13)用于提供直流电压(uDC1)以向次级负载(3)供电，整流器(13)的输入侧与第一主要供电端子(P1)、第二主要供电端子(P2)和第四主要供电端子(P4)、第一次级供电端子(S1)和/或第二次级供电端子(S2)相连接，以便从连接到输入侧的供电端子(P1、P2、P4、S1、S2)之间产生的一个或多个电势差(uP1、uP2、uP3、uS11、uS12、uS3、uS21、uS22)中产生直流电压(uDC1)。
10.根据权利要求9所述的电路装置(4)，
其特征在于，
整流器(13)具有电子阀装置(14)，所述电子阀装置(14)与附接至输入侧的供电端子(P1、P2、P4、S1、S2)相连接。
11.根据权利要求10所述的电路装置(4)，
其特征在于，
电子阀装置(14)具有包括两个二极管(22)的一个二极管串(23)，两个二极管(22)定向在相同的方向上并且连接成串联布置，每个供电端子(P1、P2、P4、S1、S2)都附接至输入侧，与各个二极管串(23)相关联的供电端子(P1、P2、P4、S1、S2)附接在二极管串(23)的两个二极管(22)之间，并且所有二极管串(23)都在输出侧并联连接，以便共同产生直流电压(uDC1)来向次级负载(3)供电。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的电路装置(4)，
其特征在于，
控制装置(8)设计为始终将逆变器模块(10、11、20、21)配置为：首先提供第一交流工作电压(uP1、uP2、uP3)以向主要负载(M)供电，其次供电端子(P1、P2、P3、P4、S1、S2)中的至少两个之间的电势差(uP1、uP2、uP3、uS11、uS12、uS3、uS21、uS22)大于运行次级负载(3)所需的电压。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的电路装置(4)，
其特征在于，
设有直流斩波器(24)，所述直流斩波器(24)的输入侧与整流器(13)提供直流电压(uDC1)的输出侧相连接，所述直流斩波器(24)的输出侧提供额定工作电压(uDC2)用于次级负载(3)的运行。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的电路装置(4)，
其特征在于，
控制装置(8)设计为通过控制装置(8)关断至少一个逆变器(9、19)的位于电路中的至少一个电力电子开关元件来中断主要负载(M)的电路，特别是关断其中一个逆变器模块(10、11、20、21)的其中一个逆变器单元(15)的至少一个电力电子开关元件(18)来中断主要负载(M)的电路。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的电路装置(4)，
其特征在于，
控制装置(8)通信连接至少一个直流电压源(5)的控制模块(7)，以便从控制模块(7)接收与至少一个直流电压源(5)相关的状态信息，控制装置(8)还设计为在配置逆变器模块(10、11、20、21)以产生至少一个交流工作电压(uP1、uP2、uP3)和次级电压(uS11、uS12、uS21、uS22)时考虑状态信息。
16.根据权利要求15所述的电路装置(4)，
其特征在于，
控制装置(8)设计为基于从控制模块(7)传送到直流电压源(5)的状态信息，在产生至少一个交流工作电压(uP1、uP2、uP3)和至少一个次级电压(uS11、uS12、uS21、uS22)时，将直流电压源(5)中的一个包括在内或至少间歇性地排除在外。
17.一种供电系统(2)，其包括根据权利要求1至16中任一项所述的电路装置(4)，以及包括直流电压源(5)。
18.根据权利要求17所述的供电系统(2)，
其特征在于，
储能组件(6)具有单个直流电压源(5)。
19.根据权利要求18所述的供电系统(2)，
其特征在于，
储能组件(6)具有电池，单个直流电压源(5)为电池的电池单元的形式。
20.一种电力负载装置(1)，特别是电动车辆，其包括根据权利要求17至19中任一项所述的供电系统(2)、主要负载(M)和次级负载(3)。
21.根据权利要求20所述的电力负载装置(1)，
其特征在于，
主要负载(M)具有电动机，特别是交流电动机或三相电动机。
22.一种用于通过第一交流工作电压(uP1)向主要负载(M)供电以及通过至少一个第一次级电压(uS11、uS12)向次级负载(3)供电的方法，其至少包括以下方法步骤：
-对至少一个第一逆变器(9)进行操作，所述第一逆变器(9)具有第一逆变器模块(10)和第二逆变器模块(11)，所述第二逆变器模块(11)的输出侧与第一逆变器模块(10)串联，两个逆变器模块(10、11)的每一个逆变器模块的输入侧都与至少一个直流电压源(5)相连接；以及
-对逆变器模块(10、11)的输出侧的幅值、相位和/或频率进行调节，使得在由逆变器模块(10、11)形成的串联布置的外部的主要供电端子(P1、P2)之间产生第一交流工作电压(uP1)，并且在布置在两个逆变器模块(10、11)之间的第一次级供电端子(S1)和至少一个外部的主要供电端子(P1、P2)之间产生第一次级电压(uS11、uS12)。
23.一种计算机程序，其包括控制命令，当控制装置(8)执行程序时，所述控制命令使得控制装置执行根据权利要求22所述的方法。
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