DE10143169A1

DE10143169A1 - Gleichspannungswandler und Regelverfahren hierfür

Info

Publication number: DE10143169A1
Application number: DE10143169A
Authority: DE
Inventors: Thomas Duerbaum; Reinhold Elferich; Georg Sauerlaender
Original assignee: Philips Corporate Intellectual Property GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 2001-09-04
Filing date: 2001-09-04
Publication date: 2003-03-20
Also published as: US20030043599A1; US6711034B2

Abstract

Ein Gleichspannungswandler, ein Regelverfahren für einen Gleichspannungswandler und ein Schaltnetzteil werden vorgestellt. Der Gleichspannungswandler umfasst einen Wechselrichter und eine primärseitige Schaltung mit einem Transformator, dessen sekundärseitige Spannung zur Erzeugung einer Ausgangsgleichspannung mit mindestens einem Gleichrichter gleichgerichtet wird. Um eine asymmetrische Belastung zu vermeiden, die sich insbesondere ausdrückt durch unterschiedliche Belastung der Gleichrichterelemente (Leistungshalbleiter), wird eine elektrische Größe des Gleichspannungswandlers gemessen. Bei dieser Größe kann es sich beispielsweise um den primärseitigen Strom, eine primärseitige Spannung an einer Kapazität oder eine sekundärseitige, gleichgerichtete Spannung handeln. Aus der Messung der Größe wird ein Maß für die Symmetrieabweichung gebildet, wofür unterschiedliche Symmetriemessverfahren vorgeschlagen werden. Eine Symmetrieregeleinrichtung verwendet die Ansteuerung des Wechselrichters, beispielsweise den Tastgrad, der vom Wechselrichter gelieferten pulsweitenmodulierten Spannung, um das Maß für die Symmetrieabweichung zu minimieren. Hierdurch wird eine gleichmäßige Verteilung der Leistung auf die sekundärseitigen Gleichrichterelemente erreicht.

Description

Die Erfindung betrifft einen Gleichspannungswandler, ein Regelverfahren für einen Gleichspannungswandler und ein Schaltnetzteil.
Gleichspannungswandler, auch bezeichnet als Konverter, sind bekannt zur Umwandlung einer eingangsseitigen Gleichspannung in eine ausgangsseitige Gleichspannung. Eine eingangsseitig anliegende Gleichspannung wird zunächst in eine geschaltete Wechselspannung umgeformt (zerhackt) und diese Wechselspannung speist eine Schaltung, die die Primärseite eines Transformators umfasst. Auf der Sekundärseite des Transformators wird so mindestens eine Spannung erzeugt, die nach Gleichrichtung als Ausgangsgleichspannung vorliegt.
Solche Gleichspannungswandler sind auch als maßgebliche Baugruppe von Schaltnetzteilen bekannt. Diese weisen eine Netzteileingangsschaltung zum Anschluss an das Spannungsversorgungsnetz und zur Erzeugung einer Zwischenkreisgleichspannung auf. Durch die Zwischenkreisgleichspannung wird der enthaltene Gleichspannungswandler gespeist.
Es sind eine Vielzahl von Schaltungen für Gleichspannungswandler bekannt. Dies umfasst einerseits sehr einfache Schaltungen bei denen der Wechselrichter lediglich aus einem einzigen gesteuerten Schalter besteht und durch die geschaltete Wechselspannung direkt die Primärseite des Transformators gespeist wird, so dass die primärseitige Schaltung also allein aus der Primärseite des Transformators besteht. Andererseits sind auch resonante Konverter bekannt, bei denen mit der durch eine Halb- oder Vollbrücke erzeugten geschalteten Wechselspannung eine primärseitige Schaltung gespeist wird, die als Resonanzanordnung aus mindestens einer Kapazität und mindestens einer Induktivität aufgebaut ist, wobei die Induktivität häufig nicht als diskretes Bauteil vorliegt, sondern die Streuinduktivität des Transformators ist.

In der EP 0 898 360 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines Gleichstromumrichters mit Wechselspannungs-Zwischenkreis beschrieben. Ein Wechselrichter mit einer gesteuerten Halb- oder Vollbrücke erzeugt eine Wechselspannung, die über einen Transformator transformiert und ausgangsseitig gleichgerichtet wird. Hierbei umfasst die Sekundärseite des verwendeten Transformators eine Wicklung mit Mittelabgriff, wobei die Ausgangsspannung durch Zweiweg-Gleichrichtung gleichgerichtet wird. In der Veröffentlichung ist das Problem der Sättigung des magnetischen Flusses im Transformatorkern behandelt. Um hier einen Verlauf zu erzielen, der möglichst wenig Sättigung aufweist, wird vorgeschlagen, dass die vom Wechselrichter erzeugte geschaltete Wechselspannung symmetrisch ist, d. h., dass innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls ein ebenso langer positiver wie negativer Spannungspuls erzeugt wird. Diese Veröffentlichung beschäftigt sich allerdings ausschließlich mit einem Steuerverfahren und nicht mit einer Regelung der Ausgangsspannung. Es handelt sich in diesem Fall um eine Umrichter-Topologie, die keine Resonanzanordnung verwendet.

Bei resonanten Konvertern ist es bekannt, die Ausgangsspannung zu regeln, wobei die Ansteuerung des Wechselrichters die Stellgröße bildet. Wird beispielsweise durch eine Halbbrücke eine pulsweitenmodulierte Spannung zur Speisung einer oben genannten Resonanzanordnung erzeugt, so kann durch Variation der Frequenz der pulsweitenmodulierten Spannung die Ausgangsspannung geregelt werden: Je näher die Schaltfrequenz an der Resonanzfrequenz der Resonanzanordnung liegt, desto stärker macht sich eine resonante Spannungsüberhöhung bemerkbar und desto höher ist die (gleichgerichtete) Ausgangsspannung.

Die US-A 5,986,895 beschreibt einen Gleichstromumrichter, der einen durch eine Pulsweitenmodulation angesteuerten Wechselrichter umfasst, der eine Resonanzanordnung aus einer Resonanzkapazität und der Primärseite eines Transformators speist. Die sekundärseitige Spannung des Transformators wird an einer Sekundärwicklung mit Mittelabgriff in zwei Zweigen mit je einer Diode gleichgerichtet und gefiltert, um eine Ausgangsgleichspannung zu erzeugen. Die Ausgangsspannung wird über die Ansteuerung des Wechselrichters mit variabler Pulsbreite geregelt. Um Verluste beim Schalten zu verringern, wird der Strom durch die Resonanzanordnung gemessen und die Schaltzeitpunkte so gewählt, dass - bei Einhaltung einer Minimal- und Maximalfrequenz - nur geschaltet wird, wenn der Strom einen unteren Schwellenwert erreicht. Die US-A-5,986,895 beschreibt zudem das Problem von Verlusten bei der Gleichrichtung von unsymmetrischen Ausgangsspannungen. Diesem Problem wird durch den Einsatz von sekundärseitigen Synchrongleichrichtern anstelle von Dioden begegnet.

In der Tat stellen sekundärseitige Asymmetrien in den Pfaden mit Gleichrichtelementen (Dioden) ein Problem bei Gleichspannungswandlern dar. Sie äußern sich dadurch, dass bei Mehrweg-Gleichrichtung (z. B. mit einer Brücke aus vier Dioden oder mit zwei einzelnen Dioden bei einer Wicklung mit Mittelabgriff) die einzelnen Zweige, und damit die einzelnen Gleichrichtelemente, unterschiedlich belastet sind, d. h. unterschiedliche Leistungen, Spannungen oder Ströme bewältigen müssen. Das hat zur Folge, dass bei der Auslegung der Schaltung bei den asymmetrisch belasteten Bauelementen eine Auslegung jeweils nach der maximal möglichen Belastung zu erfolgen hat. So müssen Bauelemente mit einer größeren, beispielsweise doppelten Verlustleistung dimensioniert werden, so dass zum Teil zusätzliche Kühlmaßnahmen notwendig sind. Auch ein eventueller Ausgangsfilter zur Filterung der gleichgerichteten Ausgangsspannung muss die durch Asymmetrie entstehenden Anteile auch niedrigerer Frequenzen (Subharmonische) verarbeiten können und hierfür sowie für höhere Stromwelligkeit größer ausgelegt sein.

Grund für derartige Asymmetrien können beispielsweise Toleranzen in der Streuinduktivität der ausgangsseitigen Wicklungen oder Toleranzen bei den Flussspannungen der Dioden sein. Die Schaltungen zur Vermeidung solcher Asymmetrien mit Bauteilen mit geringeren Toleranzen aufzubauen führt zu stark erhöhten Kosten. Zudem sind die Toleranzen nicht in jedem Fall zu vermeiden, da beispielsweise die Flussspannung einer Diode von der Temperatur abhängt.

Es ist dementsprechend Aufgabe der Erfindung, einen Gleichspannungswandler und ein Regelverfahren für einen Gleichspannungswandler anzugeben, bei denen asymmetrische Belastungen der sekundärseitigen Gleichrichter möglichst vermieden werden.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Gleichspannungswandler nach Anspruch 1, ein Regelverfahren nach Anspruch 12 und ein Schaltnetzteil nach Anspruch 13. Abhängige Ansprüche beziehen sich auf vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.

Erfindungsgemäß werden asymmetrische Belastungen vermieden, indem eine elektrische Größe gemessen und darauf ein Symmetriekriterium angewendet wird. Durch entsprechende Ansteuerung des Wechselrichters wird dann eine solche Anregung vorgegeben, dass die Ausgangsbelastung symmetrisch ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Gleichspannungswandler ist eine Messeinrichtung für eine elektrische Größe vorgesehen, hierbei kommen verschiedene primär- und sekundärseitige Größen in Frage. Beispielsweise kann der primärseitige Strom durch den Transformator gemessen werden. Ebenso ist es möglich, die Spannung an einer primärseitigen Kapazität zu messen. Eine weitere Möglichkeit umfasst die Messung einer sekundärseitigen Größe, bevorzugt der gleichgerichteten sekundärseitigen Spannung. Entsprechend geeignete Messeinrichtungen sind dem Fachmann hinlänglich bekannt.

Eine Symmetrieberechnungseinheit verwendet das Messergebnis, um daraus ein Maß für die Symmetrieabweichung der elektrischen Größe zu berechnen. Bevorzugt wird hierbei der Zeitverlauf der elektrischen Größe betrachtet und für ein Beobachtungsintervall dessen Symmetrie, d. h. die Abweichung von einem symmetrischen Verlauf ermittelt. Hierfür können verschiedene Kriterien angewendet werden, nach denen die Symmetrie beurteilt und ein Maß für die Symmetrieabweichung gebildet wird:
Gemäß einer ersten Weiterbildung der Erfindung wird ein Maß für die Symmetrieabweichung gebildet, in dem der näherungsweise periodische Zeitverlauf der betrachteten elektrischen Größe, bevorzugt die Spannung an einer primärseitigen Kapazität, in einem Zeitintervall mit mindestens einem lokalen Minimum und einem lokalen Maximum des Verlaufs betrachtet wird. Ein Maß für die Symmetrieabweichung liefert hierbei eine Größe, die von der Differenz der Beträge der jeweiligen Scheitelwerte abhängt. Unter "abhängt" wird hierbei verstanden, dass die Differenz der Beträge bereits direkt das Maß für die Symmetrieabweichung liefern kann, es aber auch möglich ist, dass weitere mathematische Operationen auf diesen Wert angewendet werden, beispielsweise die Multiplikation mit einem konstanten Faktor.

Ein weiterer Vorschlag sieht vor, dass als Maß für die Symmetrieabweichung eine Größe geliefert wird, die sich berechnet aus den unterschiedlich großen Abweichungen eines Maximal- und Minimalwerts von einem Mittelwert der elektrischen Größe. Die jeweiligen Abweichungen (Differenzen) werden ermittelt und miteinander verglichen (Differenz der Beträge). Das Maß für die Symmetrieabweichung wird aus dieser Differenz bestimmt, wobei auch hier weitere mathematische Operationen angewendet werden können.

Gemäß einem weiteren Vorschlag wird als Maß für die Symmetrieabweichung ein Kriterium verwendet, bei dem der Zeitverlauf der elektrischen Größe betrachtet wird und innerhalb eines ersten Zeitintervalls ein Extremem, d. h. ein Minimal- oder Maximalwert bestimmt wird. Ebenso wird für ein zweites Zeitintervall ein Extremwert bestimmt. Ein Maß für die Symmetrieabweichung kann aus der Differenz der Extremwerte berechnet werden. Dieses Maß eignet sich besonders für die Betrachtung einer gleichgerichteten Größe, beispielsweise der sekundärseitigen gleichgerichteten Spannung. Maxima in aufeinanderfolgenden Zeitintervallen, bevorzugt den Anregungsintervallen der pulsweitenmodulierten geschalteten Wechselspannung, sind ein Maß für die über den jeweiligen Zweig des Gleichrichters übertragene Leistung. Eine Abweichung der Extremwerte der beiden betrachteten Zeitintervalle ist somit ein Maß für unsymmetrische Belastung.

Generell ist es möglich, dass die Symmetrieberechnungseinheit aus der gemessenen Größe zunächst eine Zwischengröße berechnet. So kann beispielsweise durch Integration des Stroms an einer Kapazität über die Zeit ein Zwischenwert ermittelt werden, dessen Verlauf dem der Spannung an der Kapazität entspricht. Die angegebenen Kriterien zur Ermittlung der Symmetrieabweichung können dann auf diese Zwischengröße angewendet werden.

Darüber hinaus lassen sich noch weitere Kriterien finden, die sich als Maß für die Symmetrieabweichung der Größe eignen. Für einen konkreten Anwendungsfall wird der Fachmann das hinsichtlich des Aufwands und der Anforderungen günstigste Kriterium wählen.

Die so ermittelte Symmetrieabweichung wird erfindungsgemäß einer Symmetrieregeleinrichtung zugeführt, die die Ansteuerung des Wechselrichters so vorgibt, dass die Symmetrieabweichung auf Null geregelt wird. Es hat sich gezeigt, dass durch Regelung der elektrischen Größe in einer Weise, dass ein hinsichtlich des jeweils angewendeten Kriteriums symmetrischer Verlauf erzielt wird, eine - je nach angewendetem Kriterium besser oder schlechter - gleichmäßige Belastung der Ausgangsgleichrichter erzielt wird. So ist es selbst bei relativ weit tolerierten Bauelementen möglich, eine gleichmäßige Belastung der Ausgangsgleichrichter zu erreichen.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Wechselrichter so angesteuert, dass er eine pulsweitenmodulierte Wechselspannung liefert. Hierunter wird eine Wechselspannung verstanden, die durch eine Schaltfrequenz und einen Tastgrad charakterisiert ist, wobei innerhalb jedes Zeitintervalls, dessen Dauer durch die Schaltfrequenz festgelegt ist, zunächst ein positiver und danach ein negativer Spannungspuls erzeugt werden (Vollbrücke) oder zunächst ein positiver Spannungspuls und dann für eine Zeitdauer eine Ausgangsspannung von Null erzeugt werden (Halbbrücke). Die Dauer des positiven Spannungspulses ist durch den Tastgrad (Verhältnis der Dauer des positiven Spannungspulses zur Gesamtdauer des Intervalls) und die Dauer, in der die Spannung Null oder negativ ist, durch die verbleibende Restdauer des Intervalls vorgegeben. Bevorzugt wird, dass die Symmetrieregeleinrichtung hierbei den Tastgrad als Stellgröße verwendet, um die Symmetrieabweichung auf Null zu regeln, d. h. einen bezüglich des jeweiligen Symmetriemaßes symmetrischen Verlaufs der elektrischen Größe zu erreichen.

Eine Symmetrieregeleinrichtung, die den Tastgrad entsprechend vorgibt, lässt sich auf einfache Weise mit einer herkömmlichen, bekannten Regeleinrichtung zur Regelung der Ausgangsspannung kombinieren. Die Ausgangsregeleinrichtung kann dann beispielsweise die Ausgangsspannung regeln und hierfür in bekannter Weise die Frequenz der pulsweitenmodulierten Wechselspannung vorgeben, während die Symmetrieregeleinrichtung den Tastgrad vorgibt. So kann ein Gleichspannungswandler zur Lieferung einer geregelten Ausgangsgleichspannung realisiert werden, bei dem die Leistungshalbleiter (Gleichrichter), der Transformator und gegebenenfalls die Ausgangsfilter bestmöglich ausgenutzt werden können.

Unter einer Symmetrieregeleinrichtung und einer Symmetrieberechnungseinheit werden zunächst rein funktionale Einheiten verstanden, d. h. in einer konkreten Realisierung müssen sich derartige Einheiten nicht notwendigerweise als separate Baugruppen wiederfinden. Eine Symmetrieberechnungseinheit, ebenso wie eine Symmetrieregeleinrichtung, kann einerseits als analoge Schaltung realisiert werden. Dem Fachmann sind entsprechende Schaltungen zur Durchführung mathematischer Berechnungen (z. B. Differenzbildung, Multiplikation mit einer Konstanten, Mittelwertbildung, Integration etc.) bekannt. Ebenso sind analoge Schaltungen zur Realisierung einer Regeleinrichtung, beispielsweise als einfache Proportionalregler oder als PID-Regler bekannt. Alternativ kann die Symmetrieberechnungseinheit und/oder die Symmetrieregeleinrichtung auch als diskrete oder integrierte Digitalschaltung realisiert werden, bzw. ganz oder teilweise als auf einem Mikro- oder Signalprozessor ablaufendes Programm ausgebildet sein.

In einer konkreten Realisierung ist es auch möglich, in einer einzigen Baueinheit sowohl die erfindungsgemäße Symmetrieregeleinrichtung, sowie eine bekannte Ausgangsregeleinrichtung zur Regelung der Ausgangsspannung zusammen zu realisieren.

Nachfolgend wird eine Ausführungsform der Erfindung anhand von Zeichnungen näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 ein Schaltbild einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gleichspannungswandlers;
Fig. 2 ein Diagramm des Zeitverlaufs von elektrischen Größen in Fig. 1;
Fig. 3 ein zweites Diagramm des Zeitverlaufs von elektrischen Größen in Fig. 1;
Fig. 4 ein Blockdiagramm einer allgemeinen Symmetrieberechnungseinheit und einer Symmetrieregeleinheit;
Fig. 5 ein schematisches Schaltbild einer Symmetrieberechnungseinheit;
Fig. 6 ein schematisches Schaltbild einer Symmetrieregeleinheit;
Fig. 7 ein Schaltbild eines Teils einer vierten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gleichspannungswandlers;
Fig. 8 ein schematisches Schaltbild einer Symmetrieberechnungseinheit und einer Symmetrieregeleinrichtung;
Fig. 9 ein Diagramm des Zeitverlaufs von elektrischen Größen der Schaltung nach Fig. 7;
Fig. 10 ein Schaltbild eines Teils einer fünften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gleichspannungswandlers.
In Fig. 1 ist ein teilweise schematisches Schaltbild eines Gleichspannungswandlers 10 dargestellt. Dieses umfasst einen durch eine Gleichspannungsquelle Vdc gespeisten Wechselrichter 12, der hier als asymmetrisch schaltende Halbbrücke realisiert ist. Die vom Wechselrichter 12 erzeugte geschaltete Wechselspannung vHB speist eine Resonanzanordnung 14, die in Reihe eine Resonanzkapazität C, eine Induktivität L und die Primärseite eines Transformators T umfasst. Die Induktivität L kann, außer als diskretes Bauteil, auch durch die primärseitige Streuinduktivität des Transformators T repräsentiert sein.
Sekundärseitig weist der Transformator T zwei Sekundärwicklungen Lsa, Lsb auf, die als eine Wicklung mit Mittelabgriff realisiert sind. An den Enden der Sekundärwicklung sind die beiden Leistungshalbleiter (Dioden) Da, Db angeschlossen, so dass insgesamt sekundärseitig eine Zweiweg-Gleichrichtung mit zwei Gleichrichtelementen erfolgt. Die gleichgerichtete Spannung wird in einem Filter F gefiltert zu einer Ausgangsspannung Vo, an der eine Last 20 angeschlossen ist. Ausführungsformen von Filterschaltungen F sind dem Fachmann hinlänglich bekannt. Beispiele umfassen kapazitive, induktive oder kombinierte Ausgangsfilter F.
Der Wechselrichter 12 weist zwei gesteuerte Schalter auf, realisiert üblicherweise als Feldeffekttransistoren. Diese werden angesteuert durch einen Halbbrückentreiber D, dem von einem Modulator M ein Steuersignal (Pulssignal) zugeführt wird. Treiber D und Modulator M sind Teil einer Mess- und Regeleinrichtung 16. Das Steuersignal gibt hierbei direkt die Stellung der Schalter der Halbbrücke des Wechselrichters 12 vor: Bei einem Hi-Pegel ist der obere Schalter geschlossen und der untere geöffnet, bei einem Lo-Pegel ist der untere Schalter geschlossen und der obere geöffnet. Je nach Stellung der Schalter liegt somit eine Spannung vHB von +Vdc oder Null an der Resonanzanordnung 14 an.
Die Ansteuerung durch den Modulator M und den Treiber D erfolgt in der Weise, dass die Ausgangsspannung des Umrichters 12 eine pulsweitenmodulierte Spannung ist. Der Zeitverlauf der pulsweitenmodulierten Spannung vHB ist in Fig. 2 oben dargestellt. Innerhalb eines Zeitintervalls der Dauer T_ges weist die pulsweitenmodulierte Spannung einen positiven Spannungspuls der Dauer T_A auf und einen Verlauf der Dauer T_B, während der die Spannung Null ist. Der Zeitverlauf einer solchen pulsweitenmodulierten Spannung lässt sich eindeutig festlegen durch Angabe der Schaltfrequenz f = 1/T_ges und den Tastgrad δ = T_A/T_ges. Hierbei handelt es sich natürlich um einen idealisierten Zeitverlauf. In der Praxis haben die erzeugten Pulse - aufgrund endlicher Flankensteilheit - eher Trapezform. Zur Vermeidung von Kurzschlüssen werden zudem Totzeiten zwischen den Pulsen verwendet.
Die Ausgangsspannung Vo wird in an sich bekannter Weise unter Ausnutzung einer Resonanzüberhöhung geregelt. Hierfür ist innerhalb der Regeleinrichtung 16 ein Ausgangsregler 18 (PID-Regler) vorgesehen. Durch eine Messvorrichtung wird die Ausgangsspannung Vo an den Lastanschlüssen gemessen und dem Ausgangsregler 18 zugeführt. Weiter wird dem Ausgangsregler 18 der Sollwert der Ausgangsspannung Vo zugeführt (nicht dargestellt). Der Ausgangsregler 18 gibt über das Signal Sfrq dem Modulator M die Schaltfrequenz der Schalter des Umrichters 12 und damit der pulsweitenmodulierten Spannung vor. Hierbei wird Wechselrichter 12 stets auf einer Schaltfrequenz deutlich oberhalb der bekannten Resonanzfrequenz(en) der Resonanzanordnung 14 betrieben. Durch Verringerung der Frequenz, d. h. ein entsprechendes Signal Sfrq, kann demnach die Ausgangsspannung Vo erhöht werden und umgekehrt. So liefert der Ausgangsregler 18 das Stellsignal Sfrq, mit dem die Spannung Vo auf den Sollwert geregelt wird.
Die Regeleinrichtung 16 enthält weiter eine Einheit 22, die eine Symmetrieberechnungseinheit und einen Symmetrieregler enthält. Eine solche Einheit 22 ist allgemein in Fig. 4 in Form eines Blockdiagramms dargestellt.
Wie Fig. 4 zeigt, nimmt die Einheit 22, bestehend aus einer Symmetrieberechnungseinheit EC und einem Symmetrieregler R, ein Messsignal Smes einer elektrischen Größe auf. Die Symmetrieberechnungseinheit EC ermittelt aus dem Messsignal Smes ein Maß für die Abweichung des Zeitverlaufs von Smes von einem - gemäß einem Symmetriekriterium - symmetrischen Verlauf. Um ein möglichst symmetrischen Verlauf zu erhalten, wird dieses Maß minimiert, d. h. das ermittelte Maß für die Abweichung Serr wird als auszuregelnder Regelfehler behandelt und dem Symmetrieregler R zugeführt. Über den Tastgrad, den der Symmetrieregler R als Signal Sduty vorgibt, wird Smes so geregelt, dass es das durch die Symmetrieberechnungseinheit EC angewandte Symmetriekriterium möglichst gut erfüllt und Serr minimiert ist.
Je nach Ausführung kommen verschiedene elektrische Größen der Schaltung in Frage, die gemessen und als Messsignal Smes der Einheit 22 zugeführt werden können. Dies umfasst primärseitige Größen, bei denen, wie in Fig. 1 dargestellt, eine Messeinheit 24 den primärseitigen Strom iC oder die Spannung vC an der primärseitigen Kapazität C erfasst und als Messgröße Smes der Einheit 22 zuführt. Es können, wie unten erläutert wird, aber auch sekundärseitige Größen betrachtet werden.
Auf die primärseitigen Messgrößen wird ein Symmetriekriterium angewendet, das den periodischen Zeitverlauf der Größe betrachtet und durch Vergleich von Maxima und Minima hieraus ein Maß für die Symmetrie ableitet. Allgemein lässt sich die durch dieses Kriterium ermittelte Symmetrieabweichung Serr schreiben als

Serr = const.[max{smes} - av{Smes} + min{Smes} - av{Smes}]

wobei

- Smes die gemessene elektrische Größe ist,
- const eine Mess- oder Verstärkerkonstante ist,
- die Operationen max() und min() das jeweilige Maximum, bzw. Minimum der betrachteten Größe Smes innerhalb des jeweils betrachteten Intervalls liefern. (Als Messintervall sollte hierbei mindestens eine Periode des Signals verwendet werden. Da eine Änderung im Signalverlauf von Periode zu Periode jedoch als klein betrachtet werden darf, können Maximum und Minimum auch über eine Anzahl aufeinanderfolgenden Perioden ermittelt werden),
- die Operation av() den zeitlichen Mittelwert, d. h. den Gleichanteil der betrachteten Größe liefert.

Fig. 5 zeigt den entsprechenden Aufbau der Symmetrieberechnungseinheit EC. Das Messsignal Smes wird zunächst einer durch den Kasten 50 allgemein dargestellten Vorbehandlung unterworfen. Hierbei handelt es sich um einen Eingangsfilter, dass beispielsweise den Gleichanteil aus Smes entfernen kann. Je nach Realisierung kann der Filter 50 aber auch weggelassen werden oder auch andere Operationen ausführen. Das gefilterte Signal wird einer Maximumeinheit 26 und einer Minimumeinheit 28 zugeführt, die jeweils Minimum und Maximum des Wertes ermitteln. Die symbolische Darstellung von Fig. 5 nimmt hierbei auf eine Analogschaltung mit dieser Funktion bezug. Ebenso sind selbstverständlich digitale Realisierungen denkbar.
Die Beträge von Maximum und Minimum werden subtrahiert (da in Fig. 5 davon ausgegangen wird, dass das Minimum betragsmäßig negativ ist, reicht eine einfache Summation aus). Nach Multiplikation mit der Messkonstanten const entsteht so ein Fehlersignal Serr, das ein Maß für die Symmetrieabweichung darstellt.
Fig. 6 zeigt den Aufbau des Reglers R, dem die Symmetrieabweichung Serr als auszuregelnde Fehlergröße zugeführt wird. Für die Vorgabe des durch Sduty gesteuerten Tastgrades verwendet der Regler R eine Vorgabe δ₀ von beispielsweise 50%. Durch einen Regler G_R, beispielsweise einen PID-, PI-, oder nur I-Regler wird in Abhängigkeit von Serr eine (positive oder negative) Abweichung von der Grundeinstellung δ₀ hinzuaddiert. Aufgrund des I-Anteils des Reglers G_R wird auch bei verschwindendem Serr ein nicht- verschwindender Beitrag zu δ₀ addiert, so dass die Genauigkeit der Voreinstellung δ₀ keinen Einfluss auf das Regelergebnis hat.
Das durch den Symmetrieregler R innerhalb der Einheit 22 vorgegebene Signal Sduty wird dem Modulator M zugeführt, der abhängig hiervon ein Pulssignal an den Treiber D zur Ansteuerung der Halbbrücke 12 abgibt, bei dem der Tastgrad der so erzeugten pulsweitenmodulierten Spannung vHB der Vorgabe Sduty entspricht.
Fig. 2 zeigt den Zeitverlauf verschiedener elektrischer Größen des Gleichspannungsumwandlers aus Fig. 1. Dies umfasst außer der pulsweitenmodulierten Spannung vHB und dem primärseitigen Strom iC auch die Spannung vC an der Kapazität C sowie die sekundärseitigen Ströme ia, ib durch die Gleichrichter-Dioden Da, Db. In Fig. 2 ist der Fall einer unsymmetrischen Belastung gezeigt. Wie aus Fig. 2 ersichtlich fließt innerhalb jedes Zeitintervalls T_ges eine deutlich geringere Leistung ia (Integral über dem Strom) über das erste Gleichrichtelement Da, und eine deutlich größere Leistung ib über das zweite Gleichrichterelement Db. Dies ist die oben erwähnte unsymmetrische Belastung, die bei der Auslegung, beispielsweise der erwähnten Dioden Da, Db dazu führt, dass diese bezüglich ihrer Verlustleistung (Kühlung etc.) erheblich höher ausgelegt werden müssen, als eigentlich notwendig wäre. Denn bei der Auslegung muss immer vom "Worst Case" der (unsymmetrisch) höheren Belastung bei jeder der Dioden ausgegangen werden.
Nachfolgend werden drei Beispiele für gemessene primärseitige Größen und Anwendung des oben beschriebenen allgemeinen Symmetriekriteriums auf diese Größen erläutert.
Ein erster Vorschlag für ein Symmetriekriterium bezieht sich auf die Betrachtung des Zeitverlaufs der Spannung vC an der primärseitigen Kapazität C. Der Zeitverlauf der entsprechenden Spannung vC ist wie in Fig. 2 dargestellt näherungsweise sinusförmig. Wie oben erläutert erfolgt ein Vergleich der Maxima und Minima des zeitlichen Verlaufs.
Die entsprechenden Größen sind in Fig. 3 separat dargestellt. Die Spannung vC oszilliert zwischen dem Maximalwert vCmax und dem Minimalwert vCmin um ihren zeitlichen Mittelwert vC0. Maßgeblich für die symmetrische Belastung der Gesamtschaltung ist hierbei die Abweichung der "Höhe" des Maximums über dem zeitlichen Mittelwert, bzw. des Minimums unterhalb dieses Mittelwertes. Die entsprechenden Größen sind in Fig. 3 als dvC1 und dvC2 eingezeichnet. Als Maß für die Symmetrieabweichung wird die Differenz der Beträge von dvC1 und dvC2 verwendet:

Serr = const.((vCmax - vC0) + (vCmin - vC0)).
Die entsprechende erste Ausführungsform eines Gleichspannungswandlers aus Fig. 1 umfasst eine Messeinrichtung 24, die die Spannung vC an der Kapazität C erfasst. Die Symmetrieberechnungseinheit EC der ersten Ausführungsform ist entsprechend Fig. 5 aufgebaut und umfasst im Filter S0 eine Einheit zur Bildung und Subtraktion des zeitlichen Mittelwerts von vC. Entsprechende Schaltungen, bzw. entsprechende Algorithmen hierfür sind allgemein bekannt. So vereinfacht sich der obige Ausdruck, da nun lediglich der Wechselanteil ac(vC) vorliegt, so dass die Substraktion von vC0 entfallen kann.
Weiter umfasst die Symmetrieberechnungseinheit EC eine Schaltung, bzw. einen Algorithmus zur Auswertung des obigen Ausdrucks und entsprechenden Berechnung von Serr. Die Regelung durch den entsprechenden Regler G_R erfolgt mit der Vorgabe, dass bei einem Wert Serr > 0 der Tastgrad verringert und bei Serr < 0 der Tastgrad vergrößert wird.
Bei einer zweiten Ausführungsform wird für das Symmetriekriterium der Zeitverlauf des primärseitigen Strom iC betrachtet, der von einem Stromsensor 24 gemessen und der Einheit 22 zugeführt wird.
Der zweite Vorschlag für das durch die Symmetrieberechnungseinheit EC angewendete Symmetriekriterium soll anhand des Zeitverlaufs für den Strom iC erläutert werden, der in Fig. 2 unten dargestellt ist. Wie dort zu sehen, ist der Zeitverlauf des primärseitigen Stroms iC mit der Anregungsfrequenz periodisch. Es handelt sich um einen welligen Zeitverlauf mit Minima und Maxima, jedoch um keine reine Sinus-Schwingung.
Zur Bildung eines Maßes für die Symmetrieabweichung wird innerhalb des Anregungsintervall T_ges der Minimal- und Maximalwert des zeitlichen Verlaufs von iC ermittelt. Als Maß für die Symmetrieabweichung dient die Differenz der Beträge der Maximal- und Minimalwerte. Auf eine Subtraktion der Mittelwerte (Gleichanteil) kann verzichtet werden, da der Strom durch eine Kapazität keinen Gleichanteil aufweist.
Somit berechnet sich die Symmetrieabweichung zu

Serr = const.(Imax + Imin).
Die Symmetrieabweichung wird ausgeregelt, indem bei Serr > 0 der Tastgrad vergrößert und bei Ser < 0 der Tastgrad verringert wird.
Aufbau und Funktionsweise der Einheit 22 der zweiten Ausführungsform entsprechen Fig. 5. Die Symmetrieberechnungseinheit EC verarbeitet Messwerte iCmes des Stromsensors 24 für den Primärstrom iC. Die zweite Ausführungsform einer Symmetrieberechnungseinheit EC wendet durch den Vergleich der Beträge von Minimum und Maximum ohne Gleichanteil ein etwas vereinfachtes Symmetriekriterium auf den Zeitverlauf der betrachteten Größe, hier iCmes, an. Entsprechend ist auch die schaltungstechnische Umsetzung (z. B. als Analogschaltung) oder die programmtechnische Realisierung (bei Verwendung eines Regelalgorithmus) etwas weniger aufwendig. Es hat sich experimentell gezeigt, dass ein hinsichtlich dieses Kriteriums symmetrisch geregelter primärseitiger Strom iC zu einer verbesserten symmetrischen Belastung der Ausgänge, hier insbesondere der Ausgangsdioden Da, Db führt. Dennoch wird der erste Vorschlag (Betrachtung der Spannung vC) bevorzugt, da hier noch bessere Ergebnisse erzielt wurden. Auch die Messung ist oft einfacher, da generell Spannungen mit geringerem Aufwand als Ströme messbar sind. Für einen konkreten Anwendungsfall wird der Fachmann anhand der Anforderungen zu entscheiden haben, welche Ausführungsform zum Einsatz kommt. Die Betrachtung des Stroms iC ist beispielsweise dann vorteilhaft, wenn dieser Strom - für andere Zwecke - ohnehin gemessen wird.
Gemäß einem dritten Vorschlag wird das allgemeine Symmetriekriterium auf eine aus dem primärseitigen Strom iG berechnete Zwischengrößen angewendet. Hierbei wird zunächst als Zwischengröße durch zeitliche Integration des Stroms iC ein Signal int(iC) gebildet, welches in seinem Verlauf vC entspricht. Als Formel wiedergegeben berechnet sich Serr wie folgt:

Serr = const.[max{int(iC)} - av{int(iC)} + min{int(iC)} - av{int(iC)}],

wobei int(iC) das zeitliche Integral über die Messgröße iC, max() das Maximum in einem betrachteten Intervall, av() der zeitliche Mittelwert der betrachteten Größe, hier iC, ist. Auch dieser Ausdruck lässt sich durch Entfernung des Gleichanteils der betrachteten Größe iC wie oben angegeben vereinfachen.
Entsprechend ist auch in einer dritten Ausführungsform der Gleichspannungswandler wie in Fig. 1 aufgebaut. Allerdings umfasst die Einheit 22 hier eine Symmetrieberechnungseinheit EC (nicht dargestellt) mit entsprechenden Einheiten zur Auswertung des obigen Ausdrucks, die dem Fachmann für sich jeweils bekannt sind. Die Bildung der Zwischengröße int(iC) durch Integration kann hierbei durch den Eingangsfilter 50 erfolgen. Die Regelung durch den nachfolgenden Regler R erfolgt mit der Vorgabe, dass für Serr > 0 der Tastgrad verringert und für Serr < 0 der Tastgrad vergrößert wird.
In der oben erläuterten ersten bis dritten Ausführungsform wurden jeweils primärseitige Größen gemessen und auf diese Größen das erläuterte allgemeine Symmetriekriterium angewendet. Ebenso können aber auch sekundärseitige Größen betrachtet werden. Bei der Schaltung nach Fig. 1 wird der Zeitverlauf der sekundärseitigen Größen maßgeblich bestimmt durch die Gleichrichtung. Daher wird hier allgemein ein anderes Symmetriekriterium angewendet, das den Vergleich der Höhe aufeinanderfolgender Maxima umfasst. Je nach jeweiliger Anwendung und betrachteter Größe können zusätzliche Operationen angewendet werden, wie die nachfolgenden Beispiele zeigen:
In Fig. 7 ist ein Teil einer vierten Ausführungsform eines Gleichspannungswandlers gezeigt. Dargestellt ist in Fig. 7 hierbei lediglich der Ausgangsfilter F; im übrigen ist der Gleichspannungswandler wie in Fig. 1 aufgebaut. Daher wird auf den Aufbau und die Funktion der übereinstimmenden Teile nicht näher eingegangen.
Der Filter F ist als Pi-Filter ausgeführt, mit einer Kapazität CIF, Induktivität LF und weiterer Kapazität C2F. Über die Kapazität CIF fließt ein Strom iC1F. Die Eingangsspannung des Filters ist mit Vab, die Ausgangsspannung mit Vo bezeichnet.
Die Zeitverläufe der elektrischen Größen aus Fig. 7 sind in Fig. 9 dargestellt. Der Strom iab entspricht aufgrund der Filterwirkung von LF im Wesentlichen dem Strom iC1F. Die Spannung Vab zeigt eine erhebliche Welligkeit da der Kondensator mit nicht verschwindenden Werten für Serieninduktivität und -widerstand behaftet ist (nicht dargestellt).
In Fig. 9 zeigt der Verlauf von iab eine asymmetrische Belastung der Ausgangsgleichrichter Da, Db. Aufeinanderfolgende Maxima sind jeweils abwechselnd unterschiedlich groß, was bei der verwendeten Zweiweg-Gleichrichtung mit zwei Dioden die asymmetrische Verteilung von Leistung auf die beiden Gleichrichtelemente Da, Db ablesen lässt.
In Fig. 9 ist eine Spannung Sdrv gezeigt, die als Schaltsignal, wie aus Fig. 7 ersichtlich, dem vom Modulator M erzeugten Pulssignal entspricht. Die Spannung Sdrv wird als Schaltsignal zur Unterscheidung des Zeitintervalls TA vom Zeitintervall TB (Anregungsintervalle der pulsweitenmodulierten Spannung vHB) verwendet. Innerhalb dieser Intervalle TA, TB wird nun der Verlauf der Spannung Vab betrachtet, um hieraus ein Maß für die Symmetrieabweichung zu erhalten.
Den Aufbau der entsprechenden Einheit 22 zeigt Fig. 8. Die in Fig. 7 von einer Spannungsmesseinrichtung 60 gemessene Spannung Vab wird der Einheit 22 zugeführt und dort zunächst durch einen RC-Tiefpaß 72 gefiltert, um die Spannung vabf zu erhalten. Abhängig vom Zustand des Signals Sdrv führt eine Schalteinheit 74 die Spannung vabf einer ersten "Sample and Hold"-Einheit S & Ha oder einer zweiten "Sample and Hold"- Einheit S & Hb zu. Hierbei ist die erste "Sample and Hold"-Einheit S & Ha dem ersten Anregungsintervall TA und die zweite "Sample and Hold"-Einheit S & Hb dem zweiten Anregungsintervall TB zugeordnet. Mit Hilfe der "Sample and Hold"-Einheiten S & Ha, S & Hb wird innerhalb des jeweils betrachteten Intervalls ein Spitzenwert ermittelt. Durch den nachfolgenden Vergleicher 76 wird ein Fehlersignal Serr erzeugt, dass dem Regler R zugeführt wird. Der Regler R regelt das Fehlersignal Serr durch entsprechende Vorgabe des Tastgrads mittels des Signals Sduty aus, wobei er bei Serr > 0 den Tastgrad erhöht und bei Serr < 0 den Tastgrad verringert.
Die relevanten Größen bei diesem Verfahren zur Ermittlung einer Symmetrieabweichung sind in Fig. 9 unten dargestellt. Die tiefpassgefilterte Spannung vabf hat innerhalb des ersten Anregungsintervalls TA ein Maximum, dass mit der unteren gestrichelten Linie gekennzeichnet ist. Innerhalb des zweiten Anregungsintervalls TB weist der Verlauf von vabf ein höheres Maximum auf, welches mit der oberen gestrichelten Linie gekennzeichnet ist. Die Symmetrieabweichung ist gegeben durch das Signal Serr, angedeutet durch den zweiseitigen Pfeil zwischen den gestrichelten Linien.
Eine fünfte Ausführungsform eines Gleichspannungswandlers (nicht dargestellt) verwendet eine Betrachtung des sekundärseitigen Stroms iab. Hier werden für jeweils aufeinanderfolgende Anregungsintervalle TA, TB die Höhe aufeinanderfolgender Maxima verglichen. Hierfür wird eine Einheit 22 wie in Fig. 8 dargestellt verwendet, wobei allerdings der Eingangsfilter 72 entfällt.
In Fig. 10 ist ein Teil einer sechsten Ausführungsform eines Gleichspannungswandlers dargestellt. Gezeigt ist hier nur der Transformator T mit sekundärseitiger Beschaltung. Im übrigen stimmt der Aufbau mit Fig. 1 überein.
In Fig. 10 umfasst der Transformator T nur eine Sekundärwindung. Hier ist ein Gleichrichter 90, beispielsweise ein handelsüblicher Brückengleichrichter, eingesetzt. Die Gleichrichtung erfolgt anhand einer Vollbrücke mit vier Gleichrichtelementen Da1, Da2, Db1, Db2. Entsprechend zeigt die gleichgerichtete Spannung Vab den typischen Verlauf einer mit einer Vollbrücke gleichgerichteten Spannung. Auch bei der sechsten Ausführungsform ist ein Ausgangsfilter F vor der Last 20 vorgesehen.
Auch für die sechste Ausführungsform des Gleichspannungswandlers sind eine Messeinheit zur Erfassung einer elektrischen Größe, eine Symmetrieberechnungseinheit und eine Symmetrieregeleinheit vorgesehen (alle nicht dargestellt). Hier kommen dieselben Größen und Symmetriekriterien wie in den vorstehend gezeigten Ausführungsformen zur Erreichung einer symmetrischen Belastung der Gleichrichtelemente Da1, Da2, Db1, Db2 in Frage. Bei der sechsten Ausführungsform mit einem Brückengleichrichter zeigen die sekundärseitigen Größen ia, ib, iab, vab im Wesentlichen einen Verlauf wie in Fig. 9. Ein Unterschied besteht darin, dass hier als Fehlerquelle für Asymmetrie unterschiedliche ausgangsseitige Induktivitäten entfallen. Symmetriestörungen aufgrund unterschiedlicher Diodenspannungen können sich jedoch - im ungünstigsten Fall - verdoppeln.
Zur Durchführung der erfindungsgemäßen Regelung mit dem Ziel symmetrischer Belastung können zusätzlich zu den oben im Zusammenhang mit den anderen Ausführungsformen erläuterten Messgrößen und Symmetriekriterien hier auch sekundärseitig nicht gleichgerichtete Größen gemessen werden. Auf diese Größen können die oben im Zusammenhang mit der ersten bis dritten Ausführungsform angegebenen Symmetriekriterien (Vergleich von Maximum und Minimum) angewendet werden.
In Fig. 1 ist die Gleichspannungsversorgung Vdc symbolisch als Spannungsquelle eingezeichnet. Bei einem Schaltnetzteil (nicht dargestellt) ist Vdc die Zwischenkreisspannung des Schaltnetzteils, die durch eine Netzteileingangsschaltung geliefert wird. Eine Netzteileingangsschaltung dient zum Anschluss an eine Wechselspannungsversorgung, beispielsweise das Spannungsversorgungsnetz. Zur Erzeugung einer Zwischenkreisgleichspannung Vdc wird die Eingangswechselspannung gleichgerichtet und je nach den Anforderungen, in der dem Fachmann bekannter Weise, gefiltert.
Die Erfindung lässt sich dahingehend zusammenfassen, dass ein Gleichspannungswandler, ein Regelverfahren für einen Gleichspannungswandler und ein Schaltnetzteil vorgestellt werden. Der Gleichspannungswandler umfasst einen Wechselrichter und eine primärseitige Schaltung mit einem Transformator, dessen sekundärseitige Spannung zur Erzeugung einer Ausgangsgleichspannung mit mindestens einem Gleichrichter gleichgerichtet wird. Um eine asymmetrische Belastung zu vermeiden die sich insbesondere ausdrückt durch unterschiedliche Belastung der Gleichrichtelemente (Leistungshalbleiter), wird eine elektrische Größe des Gleichspannungswandlers gemessen. Bei dieser Größe kann es sich beispielsweise um den primärseitigen Strom, eine primäre Spannung an einer Kapazität oder eine sekundärseitige, gleichgerichtete Spannung handeln. Aus der Messung der Größe wird ein Maß für die Symmetrieabweichung gebildet, wofür unterschiedliche Symmetriemessverfahren vorgeschlagen werden. Eine Symmetrieregeleinrichtung verwendet die Ansteuerung des Wechselrichters, beispielweise den Tastgrad, der vom Wechselrichter gelieferten pulsweitenmodulierten Spannung, um das Maß für die Symmetrieabweichung zu minimieren. Hierdurch wird eine gleichmäßige Verteilung der Leistung auf die sekundärseitigen Gleichrichtelemente erreicht.

Claims

1. Gleichspannungswandler mit
einem Wechselrichter (12) zur Erzeugung einer geschalteten Wechselspannung,
durch die eine primärseitige Schaltung (14) gespeist ist, die die Primärseite eines Transformators (T) umfasst,
wobei auf der Sekundärseite des Transformators (T) mindestens ein Gleichrichter (Da, Db, i90) zur Erzeugung mindestens einer Ausgangsgleichspannung (Vo) vorgesehen ist,
einer Messeinrichtung (24) zur Messung einer elektrischen Größe (iC) der Schaltung (24),
und einer Symmetrieberechnungseinheit (EC), die aus der Messung ein Maß für die Symmetrieabweichung der elektrischen Größe (iC, VC, Vab, iab) berechnet,
wobei eine Symmetrieregeleinrichtung (R) vorgesehen ist, um die Ansteuerung des Wechselrichters (12) in Abhängigkeit von der Symmetrieabweichung so zu verändern, dass die Symmetrieabweichung minimiert wird.

2. Gleichspannungswandler nach Anspruch 1, bei dem
der Wechselrichter (12) so angesteuert ist, dass er eine pulsweitenmodulierte Wechselspannung liefert,
und die Symmetrieregeleinrichtung (22) so ausgebildet ist, dass sie über den Tastgrad der pulsweitenmodulierten Wechselspannung als Stellgröße die Symmetrieabweichung auf Null regelt.

3. Gleichspannungswandler nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die primärseitige Schaltung eine Resonanzanordnung (14) mit mindestens einer Kapazität (C) ist.

4. Gleichspannungswandler nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Messeinrichtung (24) so ausgebildet ist, dass der primärseitige Strom (iC) durch den Transformator (T) gemessen wird.

5. Gleichspannungswandler nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Messeinrichtung (24) so ausgebildet ist, dass die Spannung (vC) an einer primärseitigen Kapazität (C) gemessen wird.

6. Gleichspannungswandler nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Messeinrichtung (60) so ausgebildet ist, dass eine gleichgerichtete sekundärseitige elektrische Größe (Vab, iab) gemessen wird.

7. Gleichspannungswandler nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem eine Zwischengröße (VC) aus einer gemessenen elektrischen Größe (iC) berechnet wird.

8. Gleichspannungswandler nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Symmetrieberechnungseinheit (EC) so ausgebildet ist, dass als Maß für die Symmetrieabweichung eine Größe berechnet wird, die von der Differenz der Beträge des negativen und positiven Scheitelwerts mindestens einer der elektrischen Größen (iC, VC) abhängt.

9. Gleichspannungswandler nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem
die Symmetrieberechnungseinheit (EC) so ausgebildet ist, dass als Maß für die Symmetrieabweichung eine Größe geliefert wird, die sich berechnet aus der Differenz der Beträge
der Abweichung eines Maximums mindestens einer der elektrischen Größen (iC, vC) von einem Mittelwert dieser elektrischen Größe
und der Abweichung eines Minimums mindestens einer der elektrischen Größen (iC, vC) von einem Mittelwert dieser elektrischen Größe.

10. Gleichspannungswandler nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem
die Symmetriemesseinheit (EC) so ausgebildet ist, dass als Maß für die Symmetrieabweichung eine Größe geliefert wird, die sich berechnet nach dem folgenden Ausdruck
const.(max(ac(Smes)) + min(ac(Smes)))
wobei const ein konstanter Faktor,
max() eine Funktion zur Ermittlung eines zeitlichen Maximalwerts,
min() eine Funktion zur Ermittlung eines zeitlichen Minimalwerts,
ac() eine Funktion zur Ermittlung eines Signalwerts ohne Gleichanteil,
und Smes eine gemessene elektrische Größe ist.

11. Gleichspannungswandler nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem
die Symmetriemesseinheit (EC) so ausgebildet ist, dass als Maß für die Symmetrieabweichung eine Größe geliefert wird, die sich berechnet aus der Differenz der Beträge
eines ersten Extremums einer elektrischen Größe (iab, Vab) innerhalb eines ersten Zeitintervalls (TA),
und eines zweiten Extremums der elektrischen Größe innerhalb eines zweiten Zeitintervalls (TB).

12. Regelverfahren für einen Gleichspannungswandler (10),
wobei der Gleichspannungswandler (10) einen Wechselrichter (12) zur Erzeugung einer geschalteten Wechselspannung und eine hierdurch gespeiste primärseitige Schaltung (14) aufweist, die die Primärseite eines Transformators (T) umfasst,
wobei auf der Sekundärseite des Transformators (T) mindestens ein Gleichrichter (Da, Db) zur Erzeugung mindestens einer Ausgangsgleichspannung (Vo) angeordnet ist,
wobei eine elektrische Größe (iC, vC, iab, Vab) des Gleichspannungswandlers so geregelt wird, dass ein Maß für die Symmetrieabweichung der elektrischen Größe (iC, vC, iab, Vab) minimiert wird,
und wobei als Stellgröße die Ansteuerung des Wechselrichters (12) verwendet wird.

13. Schaltnetzteil mit
einer Netzteileingangsschaltung zum Anschluss an eine Spannungsversorgung und zur Erzeugung einer Zwischenkreisgleichspannung (Vdc),
und einem durch die Zwischenkreisgleichspannung (Vdc) gespeisten Gleichspannungswandler (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 11.