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Die
Erfindung bezieht sich auf einen Mehrphasen-Symmetrierungsregler
zur Regelung der Phasen-Modulströme eines Mehrphasensystems nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Für
die Kopplung von elektrischen Spannungsnetzen werden Spannungswandler
(Stromrichter) eingesetzt. Dadurch kann eine elektrische (Eingangs-)Spannung
in eine andere (Ausgangs-)Spannung umgewandelt werden. Bei den verschiedenen Spannungswandlern
unterscheidet man nach den Arten Gleichspannung (DC) oder Wechselspannung (AC)
der Eingangs- und Ausgangsspannung. Diese Spannungswandler sind
als elektrische Schaltungen mit verschiedenen elektronischen Bauteilen
aufgebaut. Die Stromtragfähigkeit der elektronischen Bauteile
(z. B. Halbleiterschalter, Induktivitäten und Kapazitäten)
ist begrenzt. Um bei gleich bleibender Technologie die Stromtragfähigkeit
eines Gesamtsystems zu erhöhen, können mehrere
Bauteile parallel geschaltet werden. Bei der Parallelschaltung von schaltenden
Elementen (Halbleiterschalter wie MOSFET oder IGBT) können
bspw. die Durchlassverluste minimiert werden. Die Schaltverluste
des Gesamtsystems werden durch eine Parallelschaltung der Halbleiterschalter
nicht oder unwesentlich reduziert.
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Werden
gesamte Wandlereinheiten, insbesondere sog. DC/DC-Wandler, oder
Teile der Leistungsstufe parallel geschaltet, wobei die Schaltelemente
einzeln, vorzugsweise mit einem Phasenversatz von (2·PI)/(Anzahl
der Phasen-Module) angesteuert werden, spricht man von sog. Mehrphasen- Wandlern
bzw. Mehrphasensystemen. Eine Wandlereinheit oder Leistungsstufen-Einheit
wird im Folgenden als Phasen-Modul bezeichnet.
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Jeder
parallel angeordnete Wandler bzw. Pfad der Leistungsstufe entspricht
einem Phasen-Modul. Durch die phasenversetzte Ansteuerung ergeben
sich an den Wandlersummenpunkten – wegen der Überlagerung
der Phasen-Modulströme – entsprechend der Anzahl
der Phasen-Module eine erhöhte Frequenz der Stromwelligkeit
und insbesondere in den kapazitiven Bauelementen reduzierte Effektivströme.
Dadurch können Kosten und Volumen, insbesondere der Bauelemente
der EMV-Filter, reduziert werden.
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Um
den oben genannten Vorteil bei Mehrphasensystemen nutzen zu können,
müssen die Ströme in vielen Fällen gleichmäßig
oder „symmetrisch" auf die einzelnen Phasen-Module aufgeteilt werden.
Eine Symmetrierung der Phasen-Modulströme ist auch deshalb
notwendig, da unsymmetrische Phasen-Modulströme zu unsymmetrischen
Bauteilbelastungen führen. Aufgrund von Unsymmetrien wird
das EMV-Verhalten verschlechtert. Um eine Symmetrierung der Phasen-Modulströme
zu erreichen, werden in erster Linie der Aufbau, sowie die Anbindungen
der einzelnen Phasen-Module so symmetrisch wie möglich
gestaltet. Aufgrund von Faktoren wie bspw. Bauteiltoleranzen und/oder
inhomogenen thermischen Bedingungen kann es jedoch zu Abweichungen
der Phasen-Modulströme kommen.
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Trägt
ein Phasen-Modul mehr Strom als ein anderes, wird dieses mehr als
andere erwärmt. Der Wirkungsgrad nimmt durch eine Erwärmung
gewöhnlich ab, wodurch sich der Strom wieder mehr in andere
Phasen-Module verlagert. Dieser Effekt wird als „Thermische-Gegenkopplung"
bezeichnet und tritt insbesondere bei niederimpedanten Wandlersystemen
(wirkungsgradoptimierten Wandlersystemen) auf, da diese zu träge
sind, um eine symmetrische Stromaufteilung zu erreichen. Weiterhin
werden folgende Maßnahmen eingesetzt um eine symmetrische
Stromaufteilung zu erzielen.
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Eine
Anhebung der Ausgangsimpedanz der Phasen-Module zur Symmetrierung
der Phasen-Modulströme reduziert die Auswirkung von Bauteiltoleranzen
durch Verstärkung der „Thermischen-Gegenkopplung".
Nachteilig an der Impedanzerhöhung sind jedoch die resultierenden
höheren Verluste.
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Alternativ
wird zur Symmetrierung der Phasen-Modulströme auch das
sog. „Load Sharing Prinzip" eingesetzt. Dabei wird jedes
Phasen-Modul durch einen eigenen Regler auf den entsprechenden Sollwert
geregelt. Der Sollwert jedes Phasen-Moduls wird durch den Gesamtsollstrom
pro Anzahl der Phasen-Module berechnet. Aufgrund der phasenversetzten
Ansteuerung der Schalter in den Phasen-Modulen und den unsymmetrischen
Verzugszeiten in der Signalkette der einzelnen Reglerschleifen entstehen bei
Störungen an den Summenpunkten (bspw. aufgrund von Lastwechsel
oder Welligkeit der Eingangsspannung) Schwingungen der Phasen-Modulströme. Eine
Steigerung der Reglerbandbreite – um die Schwingungen zu
reduzieren – ist technologisch nicht immer machbar, bzw.
durch die energiespeichernden Bauelemente (Induktivitäten)
begrenzt oder sehr kostenintensiv.
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Alternativ
können zur Symmetrierung der Phasen-Modulströme
auch sog. Master/Slave Regler verwendet werden. Der Masterregler
(1. Phasen-Modul) regelt gewöhnlich auf eine konstante
Ausgangsspannung. Die Slave-Regler (übrige Phasen-Module) ändern
die Sollwertspannungen für die anderen Phasen-Module derart
ab, dass sich die Ströme gleichmäßig
auf alle Phasen-Module verteilen. Jedes Phasen-Modul besitzt somit
eine eigene Reglereinheit mit leicht unterschiedlichen Spannungs-Sollwertvorgaben.
Nachteilig ist hier die Schwingungsanfälligkeit des Systems.
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Ein
Verfahren und eine Vorrichtung zum gesteuerten Parallelbetrieb von
Gleichspannungswandlern ist in der
DE 198 05 926 A1 offenbart. Hierbei übt einer
der Gleichspannungswandler eine Master-Funktion aus und arbeitet
mit einer Spannungsregelung. Die übrigen Wandler üben
Slave-Funktionen aus und dienen als Stromquellen. Die Regelung erfolgt
derart, dass in Abhängigkeit vom Gesamtstrombedarf der
Strombedarf entweder durch einen der Gleichspannungswandler gedeckt
wird, oder die Deckung des Gesamtstrombedarfs auf die Gleichspannungswandler
aufgeteilt wird. Eine symmetrische Aufteilung der Ströme
ist in diesem Fall nicht gegeben.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, einen zum bekannten Stand der
Technik verbesserten Mehrphasen-Symmetrierungsregler zur Regelung
der Phasen-Modulströme anzugeben, welcher die Phasen-Modulströme
unter minimalem Schwingungsverhalten symmetriert.
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Diese
Aufgabe wird durch einen Mehrphasen-Symmetrierungsregler nach Anspruch
1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus
den abhängigen Ansprüchen.
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Prinzipiell
wird bei der Erfindung von einem Mehrphasensystem mit wenigstens
zwei parallel geschalteten Wandlerstufen bzw. Phasen-Modulen ausgegangen,
die vorteilhafterweise identisch aufgebaut sind. Die Schalter der
einzelnen Phasen-Module werden vorzugsweise mit einem vorgegebenen
Phasenversatz angesteuert. Die Ansteuerung soll derart erfolgen,
dass die Ströme der einzelnen Phasen-Module – über
eine Schaltperiode gemittelt – gleich hoch, also „symmetrisch"
sind.
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Der
erfindungemäße Mehrphasen-Symmetrierungsregler
zur Regelung der Phasen-Modulströme zeichnet sich dadurch
aus, dass er als Reglerstruktur mit parallel angeordneten Phasenreglern aufgebaut
ist. Die Anzahl der Phasenregler entspricht dabei der Anzahl der
Phasen-Module des Mehrphasensystems, wobei ein erster Phasenregler als
Master-Regler, und die übrigen Phasenregler als Slave-Regler
ausgebildet sind. Wesentlich bei der Erfindung ist, dass ein erster
Phasenregler (= Masterregler) als Summenregler ausgebildet ist,
der das Summenverhalten der einzelnen Phasen regelt. Dies bedeutet,
dass der Summenregler aus der Differenz der Soll- und Istwerte der
summierten Phasen-Modulströme zumindest eine (Ausgangs-)Stellgröße
ableitet, welche zur Ansteuerung aller Phasen-Module bzw. aller
der Master-Phase zugeordneten Phasen-Module und Schaltelemente,
insbesondere der Halbleiterschalter, verwendet wird. Die ermittelte
(Ausgangs-)Stellgröße des Summenreglers wird als
Stellgröße, oder zumindest als Teil der Stellgröße
aller Phasen-Module herangezogen. Die Stellgröße
wird derart ermittelt, dass die Abweichung der Istgröße von
der Sollgröße, d. h. der Regelfehler möglichst klein
wird.
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Die
Erfindung zeichnet sich weiter dadurch aus, dass die übrigen
Phasenregler (= Slave-Regler) als Phasen-Symmetrierungsregler ausgebildet
sind, welche die Abweichungen des Phasen-Modulstroms des jeweiligen
Phasen-Moduls zum Phasen-Modulstrom einer Master-Phase regeln. Dies
bedeutet, dass zur Symmetrierung der Phasen-Modulströme
die (Ausgangs-)Stellgröße des Summenreglers mit
der (Ausgangs-)Stellgröße der Slave-Regler der
jeweiligen Phasen-Module addiert wird. Die sich daraus ergebende
Summenstellgröße wird dann zur Ansteuerung des
jeweiligen Phasen-Moduls verwendet.
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In
einer vorteilhaften Ausführung kann der Summenregler (Master-Regler)
auch als Spannungsregler oder Leistungsregler mit entsprechenden
Soll- und Istwerten ausgeführt sein, wobei die übrigen Phasen-Symmetrierungsregler
(Slave-Regler) weiterhin eine symmetrische Stromaufteilung derart
einstellen, dass die Slave-Regler den jeweiligen Phasen-Modulstrom
bzgl. des Stroms in der Master-Phase symmetrieren. Erweiterungen
der Reglerstruktur, insbesondere beim Summenregler, mit einer Vorwärts-
und/oder Rückwärtskompensation und/oder Vorsteuerungen
können ebenfalls appliziert werden.
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Kommt
es bspw. zu einer Laständerung an dem Mehrphasensystem,
wirkt sich die dadurch verursachte Störgröße
lediglich auf den Summenregler (= Master-Regler) aus. Der bzw. die
(Phasen-)Symmetrierungsregler (= Slave-Regler) greifen erst dann ein,
wenn eine Abweichung der beiden zu vergleichenden Phasen-Modulströme
messbar ist. Durch den Aufbau der Reglerstruktur werden das Summenverhalten
und die Phasen-Modulströme quasi entkoppelt geregelt, wobei
hierfür kein sog. Entkopplungsregler implementiert werden
muss. Für die Ausregelung der Summenstörungen
und Phasen-Modulstörungen können unterschiedliche
Reglerbandbreiten eingestellt werden. Schwingungen der Phasen-Modulströme
können dadurch im Vergleich zu anderen Verfahren, wie beispielsweise
dem Load Sharing Prinzip, reduziert werden.
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Besonders
vorteilhaft kann die Reglerbandbreite in einem digitalen Reglersystem
an die zu erwartenden Störungen eingestellt werden. Hierbei können
die einzelnen Regler unterschiedlich hoch priorisiert und unterschiedlich
schnell prozessiert werden. Im Vergleich zu anderen Realisierungen, insbesondere
dem Load-Sharing Verfahren, kann dadurch zusätzlich Rechenzeit
eingespart werden.
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Der
erfindungsgemäße Mehrphasen-Symmetrierungsregler
kann vorteilhaft in unterschiedlichen Arten von Spannungswandlern
(Gleichspannungs- oder Wechselspannungssystem wie DC/DC-Wandler,
AC/DC-Wandler, DC/AC-Wandler, oder AC/AC-Wandler) eingesetzt werden.
Ebenso können die Ausgestaltungen des Summenreglers sowie
der Phasen-Symmetrierungsregler frei gewählt werden. PID-Regler
sowie deren Ableitungen, insbesondere PI- und I-Regler, sowie Reglerformen
wie Dead-beat-Regler oder modellbasierte Regelungen, insbesondere
IMC (= Internal Model Control), oder FUZZY-Logic-Regler können
eingesetzt werden. Besonders bei unterschiedlichen Anforderungen
an die Reglerbandbreiten ist es vorteilhaft, wenn für den Master-Regler
und für die Slave-Regler unterschiedliche Reglerformen
eingesetzt werden.
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Da
bei einer Ansteuerung mehrerer Phasen-Module mit gleichem Tastverhältnis
Abweichungen der einzelnen Phasen-Modulströme insbesondere
durch parasitäre Effekte entstehen, wird in einer vorteilhaften
Weiterbildung der Erfindung die Regelstruktur zusätzlich
durch einen Begrenzer erweitert, der die Ausgangsgröße
der Phasen-Symmetrierungsregler auf einen vorgegebenen Stellgrößenbereich
begrenzt. Dies bedeutet, die Ausgangsgröße wird
nach oben und unten begrenzt. Die Grenzen des vorgegebenen Stellgrößenbereichs
werden derart gewählt, dass diese bei fehlerfreiem Betrieb
nicht erreicht werden und die Ausgangsgrößen der
Phasen-Symmetrierungsregler somit von der Begrenzung nicht durch
eine Sättigung beeinflusst werden.
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Das
Erreichen der Grenzen kann mittels einer weiteren Einheit, welche
hier nicht näher erläutert ist, zur Fehlerdetektion
eingesetzt werden. Mit Hilfe der Sättigungsrichtung kann
auch ein Defekt bzw. Ausfall lokalisiert werden. Die Fehlererkennungseinheit
kann sowohl im Mehrphasenwandler als auch in einem eigenen Steuergerät
umgesetzt sein.
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Die
Fehlerdetektion kann in einer vorteilhaften Weiterbildung auch für
den Notlaufbetrieb des Spannungswandlersystems genutzt werden. Im
Notlaufbetrieb muss der Wandler somit nicht zwingend abgeschaltet
werden, was eine erhöhte Systemverfügbarkeit ermöglicht.
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Die
Erfindung wird nun anhand mehrerer Ausführungsbeispiele
näher erläutert. Dabei zeigt die
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1 ein
mehrphasig ausgeführtes Spannungswandlersystem nach dem
Stand der Technik,
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2 eine
erfindungsgemäße Realisierungsmöglichkeit
eines Mehrphasen-Symmetrierungsreglers mit 2 Phasen,
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3 eine
erfindungsgemäße Realisierungsmöglichkeit
eines Mehrphasen-Symmetrierungsreglers mit 3 Phasen,
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4 eine
beispielhafte Einbindung eines Mehrphasen-Symmetrierungsreglers
in ein Gesamtsystem, und
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5 eine
erfindungsgemäße Realisierungsmöglichkeit
eines Mehrphasen-Symmetrierungsreglers mit 2 Phasen und einem Begrenzer.
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Die 1 zeigt
ein beispielhaftes Mehrphasensystem nach dem Stand der Technik.
Bei diesem System handelt es sich um einen 2-Phasen Boost-Wandler
(Hochsetzsteller), welches eine Eingangsspannung Vin in eine Ausgangsspannung
Vout wandelt. Das Mehrphasensystem umfasst zwei Boost-Halbbrücken,
also zwei Phasen-Module, wobei beide Phasen-Module eine Speicherinduktivität La
bzw. Lb, Halbleiterschalter LSa, HSa bzw. LSb, HSb sowie jeweils
eine Ansteuereinheit PWMa bzw. PWMb umfasst. Durch die Drosseln
La bzw. Lb der Wandlerphasen fließt der Strom ILa bzw.
ILb. Beide Phasen-Module sind bei der Eingangspannung Vin und der
Ausgangsspannung Vout an den Summenpunkten verbunden. Dort befinden
sich üblicherweise noch Filteranordnungen, welche hier
vereinfacht als Kondensatoren C1 und C2 schematisch abgebildet sind.
Jedes der beiden Phasen-Module bzw. Halbbrücken wird mit
einer Stellgröße Da bzw. Db (hier Tastverhältnis)
angesteuert. Die Generierung der Pulsfolgen für die Halbleiterschalter
LSa, HSa bzw. LSb, HSb (Komplementärsignal, Totzeiten,
Phasenversatz, usw.) wird in den nicht näher erläuterten
Ansteuereinheiten PWMa bzw. PWMb realisiert. Ziel ist es nun, die
beiden Phasen-Modulströme ILa und ILb der zwei Phasen-Module
bzw. Wandlerstufen durch eine Phasen-Symmetrierungsregelung über
eine Schaltperiode gemittelt gleich zu halten.
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Eine
beispielhafte Realisierung eines vorgeschlagenen Mehrphasen-Symmetrierungsreglers MSR
ist schematisch in der 2 dargestellt. Der Mehrphasen-Symmetrierungsregler
MSR ist als Reglerstruktur mit parallel angeordneten Phasenreglern A
und B aufgebaut. Die Anzahl der Phasenregler entspricht der Anzahl
der Phasen-Module, d. h. das zu regelnde Mehrhasensystem umfasst
zwei Phasen-Module. Ein erster Phasenregler A, auch Master-Regler
genannt, ist als Summenregler SuR ausgebildet, und regelt das Summenverhalten
der einzelnen Phasen, d. h. er stellt beispielsweise aufgrund der
Abweichung des tatsächlichen Gesamtstrom Ist_I zum Gesamtsollstroms
Soll_I durch die Stellgröße Da, welche in der
Summierstelle DbSum auch für die Bildung der Stellgröße
Db herangezogen wird, das Summenverhalten des Mehrphasensystems
ein.
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Die übrigen
Phasenregler B, auch Slave-Regler genannt, regeln die Abweichungen
der einzelnen Phasen-Modulströme. In diesem Beispiel ist
somit nur der zweite von zwei vorhandenen Phasenreglern als Phasen-Symmetrierungsregler
SyR ausgebildet. Dieser regelt die Abweichungen des ermittelten
Phasen-Modulstroms Ist_b des zweiten Phasen-Moduls (Slave-Phase)
zum ermittelten Phasen-Modulstrom Ist_a des ersten Phasen-Moduls (Maser-Phase).
Zur Symmetrierung der Phasen-Modulstromabweichung wird die vom Summenregler SuR
erzeugte Stellgröße Db' in einer Summierstelle DbSum
zusätzlich vom Phasen-Symmetrierungsregler SyR beeinflusst.
Dadurch ergibt sich die Stellgröße Db = Db' +
Da für die Ansteuerung des zweiten Phasen-Moduls.
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Das
vorgeschlagene Prinzip für den Mehrphasen-Symmetrierungsregler
kann für Mehrphasensysteme mit beliebig vielen Wandlerstufen
bzw. Phasen-Module erweitert werden, wobei jeweils mind. einem Phasenregler
die Funktion eines Master-Regler und den übrigen Phasenreglern
die Funktion von Slave-Reglern zukommt. Ein Beispiel eines Mehrphasen-Symmetrierungsreglers
für ein Mehrphasensystem mit 3 Phasen-Modulen ist in 3 dargestellt.
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Der
Mehrphasen-Symmetrierungsregler ist auch hier als Reglerstruktur
mit parallel angeordneten Phasenreglern A, B und C aufgebaut (3
Phasenregler, da drei Phasen-Module). Der Phasenregler A ist als
Summenregler SuR ausgebildet, und regelt in Abhängigkeit
vom Gesamtsollstrom Soll_I und dem tatsächlichen Gesamtstrom
Ist_I das Summenverhalten der einzelnen Phasen-Modulströme,
indem er die Stellgröße Da erzeugt, welche auch
für die Slave-Phasen B und C in den Summierstellen DbSum und
DcSum für die Generierung der Stellgrößen
Db und Dc verwendet wird. Beim Summenregler SuR handelt es sich
um den Master-Regler. Bei den beiden Phasenreglern B und C handelt
es sich um sog. Slave-Regler. Der zweite Phasenregler B ist als
Symmetrierungsregler SyRb ausgeführt. Er regelt die Abweichungen
des ermittelten Phasen-Modulstroms Ist_b zum ermittelten Phasen-Modulstrom
Ist_a der Master-Phase aus. Hier wird die vom Summenregler SuR erzeugte
Stellgröße Da in einer Summierstelle DbSum mit
der Stellgröße Db' vom Phasen-Symmetrierungsregler
SyRb addiert, wodurch sich Db = Da + Db' ergibt. Analog zum zweiten
Phasenregler B ist der dritte Phasenregler C auch als Symmetrierungsregler
SyRc ausgeführt, welcher die Abweichungen des ermittelten
Phasen-Modulstroms Ist_c zum ermittelten Phasen-Modulstrom Ist_a
der Master-Phase regelt. Die vom Summenregler SuR erzeugte Stellgröße
Da wird in der Summierstelle DcSum mit der Stellgröße
Dc' des Phasen-Symmetrierungsregler SyRc addiert, wodurch sich Dc
= Da + Dc' ergibt.
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Analog
zu den beschriebenen 2- und 3-Phasensystemen lässt sich
der beschriebene Mehrphasen-Symmetrierungsregler auf beliebig viele
Phasen-Module erweitern. Das Regelungskonzept zur Phasensymmetrierung
ist unabhängig von der jeweiligen Betriebsstrategie des
Mehrphasenwandlers. Ein Beispiel einer Einbindung in ein Gesamtsystem ist
in der 4 schematisch dargestellt.
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Ein
dem Mehrphasen-Symmetrierungsregler MSR überlagerter Spannungsregler
UR kann bspw. die Eingangs-/Ausgangspannung durch Vorgabe des Gesamtsollstroms
Soll_I regeln. Der Spannungsregler UR kann verschiedene Eingangssignale
s1, s2, s3 und s4, wie z. B. Spannungen, Speicherzustände, Temperaturen
und/oder Ströme auswerten und für die Regelung
verwenden. Weitere Regler, wie z. B. Leistungsregler können
ebenfalls beim Spannungsregler UR in das Gesamtsystem eingebunden
werden, da der überlagerte Regelkreis lediglich auf den Gesamtsollstrom
Soll_I des Summenreglers zugreift und keine Information für
die einzelnen Phasen-Module ausgibt. Nachgeschaltet zu dem Mehrphasen-Symmetrierungsregler
MSR können Begrenzer Ba und Bb zur Begrenzung der Ausgangsgrößen
Da und Db angeordnet sein, um unzulässige Tastverhältnisbereiche
unabhängig von den Stellgrößenvorgaben
des Mehrphasen-Symmetrierungsreglers MSR auszuschließen.
Zusätzlich zu den gezeigten Reglern UR und MSR können
verschiede Schutzfunktionen, wie z. B. Überstromabschaltung, Überspannungsabschaltung
und/oder ein Verpolschutz mit hoher Priorität betrieben
werden, welche beispielsweise direkt in den Modulen PWM A und PWM
B realisiert sein können.
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Da
die Abweichungen der einzelnen Phasenströme bei einer Ansteuerung
mit gleichem Tastverhältnis durch parasitäre Effekte
entstehen, wird in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung
ein erweiterter Mehrphasen-Symmetrierungsregler vorgeschlagen, welcher
schematisch in 5 dargestellt ist. Grundsätzlich
ist der hier dargestellte Mehrphasen-Symmetrierungsregler nahezu
identisch zu dem in 2 dargestellten Mehrphasen-Symmetrierungsregler
aufgebaut. Der einzige Unterschied besteht darin, dass in der 5 nach
dem Phasen-Symmetrierungsregler SyR ein Begrenzer BSyR angeordnet,
welcher das vom Symmetrierungsregler SyR erzeugte Ausgangssignal
begrenzt. Die Grenzen der Begrenzung BSyR werden derart gewählt, dass
das Ausgangssignal des Phasen-Symmetrierungsreglers SyR im regulären
Fall (d. h. bei gewöhnlichen Bau teiltoleranzen und Unsymmetrien)
nicht in Sättigung geht. Durch diese Maßnahme
kann einerseits die Systemverfügbarkeit erhöht
werden und andererseits können Überschwinger beispielsweise durch
WindUp-Effekte von I-Reglern unterbunden oder eingedämmt
werden.
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Reduziert
sich beispielsweise im zweiten Phasen-Modul (Slave-Phase) der Wirkungsgrad
(z. B. augrund einer schlechten Lötstelle) oder fällt
der Sensor zur Messung des Phasen-Modulstroms aus (Messwert: 0A),
dann geht der Begrenzer BSyR in Sättigung. Durch die Sättigungsrichtung
(pos. oder neg.) kann der Fehler gedeutet und/oder lokalisiert werden.
Ein Ausfall der Master-Phase, also des ersten Phasen-Moduls führt
hier zu einer negativen Sättigung des Stellwerts für
die Slave-Phase(n), hier also im zweiten Phasen-Modul, da der Master-Regler SuR
trotz des Leistungsabfalls weiterhin den Summenstrom zu halten versucht,
aber der Slave-Regler SyR auf den reduzierten Strom in der Master-Phase regelt.
Ein Ausfall einer Slave-Phase (zweites Phasen-Modul) führt
zur positiven Sättigung in diesem Phasen-Modul, weil der
Slave-Regler SyR hier auf den Phasen-Modulstrom der Master-Phase
regelt. Wird bei einem derart erkannten Fehler der Istwert des fehlerhaften
Phasen-Moduls durch den Sollwert ersetzt, d. h. der Regelkreis geöffnet,
dann wird ein Notlaufbetrieb ermöglicht. Der Betrieb dieses
Phasen-Moduls entspricht dann einer ungeregelten Phasensymmetrierung.
Das Phasen-Modul muss in diesem Notlauffall somit nicht immer komplett
abgeschaltet werden, was zu einer erhöhten Systemverfügbarkeit
führt. Dieses Prinzip zur Fehlerdetektion mit der Notlaufmaßnahme
des „Regelkreis-Öffnens" kann auf beliebig viele
Phasen-Module in dem Mehrphasensystem erweitert werden und kann
prinzipiell unabhängig von überlagerten Reglern,
insbesondere Spannungsregler, ablaufen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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