DE102009008072A1 - Verwendung eines 3-Phasen-Moduls als Baueinheit zur Realisierung eines hochverfügbaren Hoch- und Tiefsetzstellers - Google Patents

Verwendung eines 3-Phasen-Moduls als Baueinheit zur Realisierung eines hochverfügbaren Hoch- und Tiefsetzstellers Download PDF

Info

Publication number
DE102009008072A1
DE102009008072A1 DE200910008072 DE102009008072A DE102009008072A1 DE 102009008072 A1 DE102009008072 A1 DE 102009008072A1 DE 200910008072 DE200910008072 DE 200910008072 DE 102009008072 A DE102009008072 A DE 102009008072A DE 102009008072 A1 DE102009008072 A1 DE 102009008072A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
converter
output
phase
voltage
boost converter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE200910008072
Other languages
English (en)
Inventor
Etienne Fogang Tchonla
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DE200910008072 priority Critical patent/DE102009008072A1/de
Publication of DE102009008072A1 publication Critical patent/DE102009008072A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H02M3/1584Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load with a plurality of power processing stages connected in parallel

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

Ein Hochsetzsteller (2) ist zum Hochsetzen einer an einem Eingang (11) anliegenden Eingangsgleichspannung (uE) in eine an einem Ausgang (12) bereitzustellende, höhere Ausgangsgleichspannung (uA) vorgesehen. Er weist zumindest eine Steuereinheit (40), drei Ladespulen (5) und ein 3-Phasen-Modul (7) mit drei parallelgeschalteten Halbbrücken (71-73) auf, wobei die Halbbrücken (71-73) jeweils einen Highside-Schalttransistor (8, 70) zur Übernahme der schaltungstechnischen Funktion einer Freilaufdiode im Hochsetzsteller (2) und jeweils einen Lowside-Schalttransistor (9, 70) zur Übernahme der schaltungstechnischen Funktion eines Stellerschalters im Hochsetzsteller (2) aufweisen. Die Schalttransistoren (70) des Hochsetzstellers (2) sind über die Steuereinheit (40) getaktet ansteuerbar. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Tiefsetzsteller (3), einen Hoch-/Tiefsetzsteller (100), einen Tief-/Hochsetzsteller (200), zwei Dreiphasen-Wechselrichter (300, 400) jeweils mit einem Hochsetzsteller (2) oder Tiefsetzsteller (3) sowie geeignete Verwendungen.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Hochsetzsteller zum Hochsetzen einer an einem Eingang anliegenden Eingangsgleichspannung in eine an einem Ausgang bereitzustellende, höhere Ausgangsgleichspannung. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Tiefsetzsteller zum Tiefsetzen einer an einem Eingang anliegenden Eingangsgleichspannung in eine an einem Ausgang bereitzustellende, niedrigere Ausgangsgleichspannung.
  • Ferner betrifft die Erfindung einen Hoch-/Tiefsetzsteller mit einem Eingang für eine Eingangsgleichspannung, mit einem ersten Ausgang zur Bereitstellung einer ersten, im Vergleich zur Eingangsgleichspannung höheren Ausgangsgleichspannung und mit einem zweiten Ausgang zur Bereitstellung einer zweiten, im Vergleich zur ersten Ausgangsgleichspannung niedrigeren Ausgangsgleichspannung. Der Hoch-/Tiefsetzsteller weist einen eingangsseitigen Hochsetzsteller und einen ausgangsseitigen Tiefsetzsteller auf.
  • Die Erfindung betrifft in entsprechender Weise einen Tief-/Hochsetzsteller mit einem eingangsseitigen Tiefsetzsteller und einem ausgangsseitigen Hochsetzsteller.
  • Weiterhin betrifft die Erfindung einen Dreiphasen-Wechselrichter mit einem eingangsseitigen Hochsetzsteller und einer dem Hochsetzsteller nachgeschalteten, ausgangsseitigen Wechselrichtereinheit. Der Dreiphasen-Wechselrichter weist einen Eingang für eine Eingangsgleichspannung und einen Ausgang für eine dreiphasige Ausgangswechselspannung zum Anschließen eines Drehstromnetzes oder einer Last auf.
  • Die Erfindung betrifft in entsprechender Weise einen Dreiphasen-Wechselrichter mit einem eingangsseitigen Tiefsetzsteller und einer dem Tiefsetzsteller nachgeschalteten, ausgangsseitigen Wechselrichtereinheit.
  • Schließlich betrifft die Erfindung geeignete Verwendungen eines 3-Phasen-Moduls als Baueinheit zur Realisierung eines hochverfügbaren Hochsetzstellers bzw. eines hochverfügbaren Tiefsetzstellers.
  • Aus dem Stand der Technik sind Hochsetzsteller bzw. Aufwärtswandler oder Boost Converter sowie Tiefsetzsteller bzw. Abwärtswandler oder Buck Converter grundsätzlich bekannt. Bei beiden Stellern handelt es sich im Gegensatz zu Sperrwandlern um nichtinvertierende DC/DC-Wandler, d. h., sie setzen die Eingangsgleichspannung in Bezug auf ein gemeinsames Bezugspotential in eine Ausgangsgleichspannung mit gleichem Spannungsvorzeichen um. Die beiden DC/DC-Wandler können auch als nichtinvertierende Gleichstromsteller oder als nichtinvertierende Gleichspannungswandler bezeichnet werden.
  • Üblicherweise weisen Hochsetzsteller und Tiefsetzsteller einen Stellerschalter, eine Freilaufdiode, eine Ladespule und vorzugsweise einen parallel zum Ausgang geschalteten Filterkondensator auf. Der Stellerschalter ist typischerweise ein elektronisches Schaltelement, insbesondere ein MOSFET (für Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor) oder ein IGBT (für Insulated Gate Bipolar Transistor). Die Freilaufdiode ist typischerweise als diskretes Bauteil ausgeführt. Wesentliche Kenngrößen einer solchen Freilaufdiode sind der maximale Strom sowie die maximale Sperrspannung.
  • Aus dem Stand der Technik sind weiterhin Hoch-/Tiefsetzsteller sowie Tief-/Hochsetzsteller bekannt. Sie setzen sich aus einem eingangsseitigen Hochsetzsteller bzw. Tiefsetzsteller und einem ausgangsseitigen Tiefsetzsteller bzw. Hochsetzsteller zusammen. So kann im Falle eines Hoch-/Tiefsetzstellers eine eingangsseitige Eingangsgleichspannung, wie z. B. von 200 V, in eine erste Ausgangsgleichspannung umgewandelt werden, wie z. B. mit einem Spannungswert von 800 V. Die hochge setzte erste Ausgangsgleichspannung wird dem nachgeschalteten Tiefsetzsteller eingangsseitig zugeführt, welcher im normalen, ordnungsgemäßen Betrieb diese in eine im Vergleich zur ersten Ausgangsgleichspannung niedrigere, zweite Ausgangsgleichspannung umsetzt, wie z. B. mit einem Spannungswert von 200 V. Entsprechendes gilt für einen Tief-/Hochsetzsteller.
  • Weiterhin sind aus dem Stand der Technik Dreiphasen-Wechselrichter mit vorgeschaltetem Hochsetzsteller bzw. vorgeschaltetem Tiefsetzsteller bekannt. Je nach vorgeschaltetem Steller wird eine Eingangsgleichspannung zuerst hochgesetzt oder tiefgesetzt und diese dann einer nachgeschalteten Wechselrichtereinheit zugeführt. Die Ausgangsspannung des Hochsetzstellers bzw. Tiefsetzstellers wird auch als Zwischenkreisspannung bezeichnet. Die Zwischenkreisspannung wird typischerweise mittels eines Puffer- oder Speicherkondensators gepuffert.
  • Die Vorschaltung eines Hochsetzstellers bzw. eines Tiefsetzstellers ist vorteilhaft, wenn die Eingangsgleichspannung starken Schwankungen unterliegt, wie z. B. beim Betrieb des Dreiphasen-Wechselrichters an einem Solarmodul, an einem Solarfeld, an einer Brennstoffzelle oder an einem Generator einer Windkraft- oder Biogasanlage. Alternativ oder zusätzlich kann die Vorschaltung eines Hochsetzstellers notwendig sein, um für die Wechselrichtereinheit eine ausreichend hohe Zwischenkreisspannung zur Verfügung stellen, wie z. B. zur Speisung von Elektromotoren mit besonders hoher Leistungsdichte, wie z. B. bei Marineanwendungen. Dagegen kann die Vorschaltung eines Tiefsetzstellers notwendig sein, um für die Wechselrichtereinheit eine nicht zu hohe Zwischenkreisspannung zur Verfügung zu stellen.
  • Die zuvor betrachteten Vorrichtungen sind vorzugsweise für einen Leistungsbereich von 10 kW und mehr, insbesondere von 50 kW und mehr, vorgesehen.
  • Es ist somit ausgehend von dem eingangs genannten Stand der Technik eine Aufgabe der Erfindung, einen Hochsetzsteller, einen Tiefsetzsteller, einen Hoch-/Tiefsetzsteller, einen Tief-/Hochsetzsteller sowie einen Dreiphasen-Wechselrichter mit vorgeschaltetem Hochsetzsteller oder Tiefsetzsteller anzugeben, welche schaltungstechnisch auf besonders einfache Weise realisiert werden können und welche zudem eine höhere Verfügbarkeit aufweisen.
  • Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, geeignete Verwendungen anzugeben.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird jeweils mit einem Hochsetzsteller, mit einem Tiefsetzsteller, mit einem Hoch-/Tiefsetzsteller, mit einem Tief-/Hochsetzsteller sowie mit einem Dreiphasen-Wechselrichter mit vorgeschaltetem Hochsetzsteller oder Tiefsetzsteller mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche 1 bis 6 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen 7 bis 13 sind vorteilhafte Ausführungsformen der vorgenannten Vorrichtungen angegeben. In den unabhängigen Ansprüchen 14 und 15 ist jeweils eine geeignete Verwendung eines 3-Phasen-Moduls als Baueinheit für einen Hochsetzsteller bzw. für einen Tiefsetzsteller genannt.
  • Die gemeinsame erfinderische Idee für die vorgenannten Vorrichtungen liegt in der Verwendung eines typischerweise bei der Realisierung eines dreiphasigen (Puls-)Wechselrichters eingesetzten und als solches spezifizierten „Standard” 3-Phasen-Moduls zur Realisierung eines schaltungstechnisch davon gänzlich verschiedenen, hochverfügbaren Gleichstromstellers mit drei parallelen Ladespulen. Dabei übernehmen die Schalttransistoren des 3-Phasen-Moduls die schaltungstechnische Funktion der Stellerschalter und die schaltungstechnische Funktion der Freilaufdioden im Gleichstromsteller, also im Hochsetz- bzw. Tiefsetzsteller. Die Schalttransistoren im 3-Phasen-Modul sind üblicherweise IGBTs oder MOSFETs.
  • Die vorteilhaft hohe Verfügbarkeit wird durch drei parallel ausgeführte Ladekreise erzielt, welche jeweils aus einer Halbbrücke des 3-Phasen-Moduls und einer im jeweiligen Mittelanschluss angeschalteten Ladespule bestehen. Je nach leistungstechnischer Auslegung der Schalttransistoren ist dann ein voller oder zumindest reduzierter Weiterbetrieb des jeweiligen Hochsetzstellers und/oder Tiefsetzstellers möglich, auch wenn ein Ladekreis oder sogar zwei Ladekreise ausgefallen sein sollten.
  • Durch die Integration des bereits als kompaktes Bauteil ausgeführten 3-Phasen-Moduls in den Gleichstromsteller werden vorteilhaft weniger Bauelemente benötigt. Der Verschaltungsaufwand reduziert sich. Ein weiterer Vorteil ist die bereits vorhandene hohe Typenvielfalt von 3-Phasen-Modulen. Dadurch ist eine leistungsoptimierte Realisierung der zuvor genannten, getaktet ansteuerbaren Vorrichtungen bei zugleich äußerst kompakten Abmessungen möglich.
  • Ein weiterer Vorteil ist, dass auch 3-Phasen-Module eingesetzt werden können, die bereits eine interne Schutzbeschaltung und/oder eine integrierte Ansteuerschaltung für die Schalttransistoren aufweisen. Dadurch reduziert sich die Anzahl der Bauelemente nochmals. Zudem vereinfacht sich der Aufwand für die Signalaufbereitung der Ansteuersignale für die Schalttransistoren.
  • Zur Lösung der Aufgabe weist der Hochsetzsteller erfindungsgemäß zumindest eine Steuereinheit, drei Ladespulen und ein 3-Phasen-Modul, das heißt eine 3-Fach-Halbbrücke mit drei parallelgeschalteten Halbbrücken, auf. Die Halbbrücken weisen jeweils einen Highside-Schalttransistor zur Übernahme der schaltungstechnischen Funktion einer Freilaufdiode im Hochsetzsteller und jeweils einen Lowside-Schalttransistor zur Übernahme der schaltungstechnischen Funktion eines Stellerschalters im Hochsetzsteller auf. Die Schalttransistoren des Hochsetzstellers sind über die Steuereinheit getaktet ansteuerbar.
  • Die Steuereinheit ist insbesondere ein Mikrocontroller, ein Mikroprozessor oder ein Signalprozessor. Mit einem „Highside-Schalttransistor” ist der jeweilige Schalttransistor in einer Halbbrücke bezeichnet, der bei der bisher üblichen Verwendung als Wechselrichter an ein positives Spannungsniveau angeschaltet wird. In entsprechender Weise ist mit einem „Lowside-Schalttransistor” der jeweils andere Schalttransistor bezeichnet, der an ein negatives Spannungsniveau, insbesondere an das Messepotential, angeschaltet wird.
  • Die Schalttransistoren, welche die Funktion der Freilaufdiode und des Stellerschalters übernehmen, werden über die Steuereinheit zumindest in einem Gegentaktbetrieb sperrend angesteuert. Mit anderen Worten werden die Schalttransistoren, welche die Funktion der Freilaufdioden übernehmen, dann sperrend angesteuert, wenn sich ein Stromfluss entgegen der Durchlassrichtung der entsprechenden Freilaufdiode einstellen würde. Im ordnungsgemäßen Normalbetrieb werden die Highside- und die Lowside-Schalttransistoren im Gegensatz zur Ansteuerung bei einer Wechselrichtereinheit im Wesentlichen phasengleich angesteuert.
  • Zur weiteren Lösung der Aufgabe weist der Tiefsetzsteller erfindungsgemäß zumindest eine Steuereinheit, drei Ladespulen sowie ein 3-Phasen-Modul mit drei parallelgeschalteten Halbbrücken auf. In diesem Fall weisen die Halbbrücken jeweils einen Highside-Schalttransistor zur Übernahme der schaltungstechnischen Funktion eines Stellerschalters im Tiefsetzsteller und jeweils einen Lowside-Schalttransistor zur Übernahme der schaltungstechnischen Funktion einer Freilaufdiode im Tiefsetzsteller auf. Die Schalttransistoren sind wiederum über die Steuereinheit getaktet ansteuerbar.
  • Es ist auch vorstellbar, dass bei dem erfindungsgemäßen Hoch- bzw. Tiefsetzsteller eine Halbbrücke des 3-Phasen-Moduls dazu verwendet wird, um einen Bremschopper zu realisieren. In einem solchen Fall ist der Mittelabgriff einer Halbbrücke nicht mit einer Ladespule verbunden, sondern über einen Bremswider stand an das Massepotential geschaltet. Der dazu parallel liegende Schalttransistor der Halbbrücke bleibt fortlaufend gesperrt angesteuert, während der andere Schalttransistor vorzugsweise mit einem veränderlichen Tastverhältnis über die Steuereinheit taktend angesteuert werden kann.
  • Zur weiteren Lösung der Aufgabe weist der Hoch-/Tiefsetzsteller einen zwischen dem Eingang und dem ersten Ausgang geschalteten erfindungsgemäßen Hochsetzsteller und einen zwischen den beiden Ausgängen geschalteten erfindungsgemäßen Tiefsetzsteller auf.
  • In entsprechender Weise weist der Tief-/Hochsetzsteller zur weiteren Lösung der Aufgabe einen zwischen dem Eingang und dem ersten Ausgang geschalteten erfindungsgemäßen Tiefsetzsteller und einen zwischen den beiden Ausgängen geschalteten erfindungsgemäßen Hochsetzsteller auf.
  • Vorzugsweise weisen der Hoch-/Tiefsetzsteller und der Tief-/Hochsetzsteller sowohl einen erfindungsgemäßen Hochsetzsteller als auch einen erfindungsgemäßen Tiefsetzsteller auf. Des Weiteren können beide 3-Phasen-Module identisch ausgeführt sein.
  • Weiterhin weist zur Lösung der Aufgabe der Dreiphasen-Wechselrichter einen eingangsseitigen erfindungsgemäßen Hochsetzsteller bzw. einen erfindungsgemäßen Hochsetzsteller mit einem 3-Phasen-Modul auf.
  • Nach einer vorteilhaften Ausführungsform weisen der Hoch-/Tiefsetzsteller, der Tief-/Hochsetzsteller und der Dreiphasen-Wechselrichter jeweils eine gemeinsame Steuereinheit zur getakteten Ansteuerung der Schalttransistoren der jeweiligen Vorrichtung auf. Dadurch reduziert sich der schaltungstechnische Aufwand nochmals.
  • Einer Ausführungsform zufolge weisen die Vorrichtungen zumindest eine Spannungsmesseinheit zur Erfassung der an den Ein- und Ausgängen anliegenden Spannungen auf. Eine derartige Ausführungsform ist insbesondere bei schwankender Eingangsgleichspannung und bei sich ändernden Lasten an den ausgangsseitigen Anschlüssen vorteilhaft. Insbesondere ist die Steuereinheit bzw. die gemeinsame Steuereinheit mit den jeweiligen Spannungsmesseinheiten zur Regelung der jeweiligen Ausgangsspannungen verbunden. Alternativ können die Spannungsmesseinheiten in der Steuereinheit in Form von Spannungsmesseingängen integriert sein.
  • Einer weiteren Ausführungsform zufolge weisen die Vorrichtungen je eine Strommesseinheit zur Erfassung eines Ladespulenstroms auf. Die Strommesseinheit kann einen Shuntwiderstand aufweisen. Sie kann alternativ einen Stromwandler, wie z. B. ein LEM-Wandler, aufweisen.
  • Nach einer vorteilhaften Ausführungsform sind die jeweiligen Strommesseinheiten mit der Steuereinheit verbunden. Es sind die Schalttransistoren des 3-Phasen-Moduls des Hochsetzstellers und/oder des Tiefsetzsteller über die Steuereinheit derart ansteuerbar, dass sich zumindest in etwa gleiche Ladespulenströme einstellen. Durch die Gleichverteilung der Ladespulenströme sinkt vorteilhaft die gesamte Verlustleistung des Hochsetzsteller bzw. des Tiefsetzstellers.
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsform sind die Schalttransistoren einer Halbbrücke eines 3-Phasen-Moduls über die Steuereinheit sperrend ansteuerbar, wenn ein erfasster zugehöriger Ladespulenstrom signifikant von den beiden parallelen Ladespulenströmen abweicht. Eine signifikante Abweichung kann z. B. in einem Bereich von 5% bis 20% vom Strommittelwert der übrigen Ladespulenströme liegen. Nach Abschalten der vermutlich defekten Halbbrücke steuert die Steuereinheit die Schalttransistoren in den beiden verbleibenden Halbbrücken des 3-Phasen-Moduls derart an, dass sich wieder zumindest in etwa gleiche Ladespulenströme einstellen.
  • Die Abschaltung der als defekt erkannten Halbbrücke erfolgt in der Weise, dass ein unterbrechungsfreier Weiterbetrieb des Hochsetzstellers bzw. des Tiefsetzstellers möglich ist. Je nach leistungstechnischer Auslegung des 3-Phasen-Moduls ist zumindest eine unterbrechungsfreie elektrische Weiterversorgung der angeschlossenen Last mit zwei Dritteln der ursprünglichen elektrischen Leistung möglich.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Halbbrücken des 3-Phasen-Moduls für das 1,5-fache des umzusetzenden Nennstroms ausgelegt sind. In diesem Fall ist nach Ausfall einer Halbbrücke eine weitere Vollversorgung der elektrischen Last bzw. eine weitere volle Einspeisung in das angeschlossene Netz im Sinne einer Redundanz möglich. In diesem Fall wird das Tastverhältnis, das heißt das Ein-/Ausschalt-Verhältnis der Steller-Schalttransistoren in den verbleibenden Halbbrücken entsprechend erhöht.
  • Bei besonders hohen Anforderungen an die Verfügbarkeit können die Halbbrücken des 3-Phasen-Moduls leistungstechnisch für das 3-fache des umzusetzenden Nennstroms ausgelegt sein. In diesem Fall steht auch nach Ausfall von zwei der drei Halbbrücken die volle elektrische Leistung am Ausgang zur Verfügung.
  • Gemäß der Erfindung ist ein derartiges „Standard” 3-Phasen-Modul als Baueinheit vorteilhaft zur Realisierung eines hochverfügbaren Hochsetzstellers verwendbar, wobei das 3-Phasen-Modul drei Halbbrücken mit jeweils zwei in Reihe geschalteten, separat ansteuerbaren Schalttransistoren aufweist. Es werden anstelle nur einer Ladespule drei Ladespulen parallel an den jeweiligen Mittelabriff der Halbbrücken geschaltet. Weiterhin übernehmen ein Highside-Schalttransistor der jeweiligen Halbbrücke die schaltungstechnische Funktion jeweils einer Freilaufdiode und ein Lowside-Schalttransistor der jeweiligen Halbbrücke die schaltungstechnische Funktion jeweils eines Stellerschalters im Hochsetzsteller.
  • Schließlich ist ein derartiges „Standard” 3-Phasen-Modul vorteilhaft zur Realisierung eines hochverfügbaren Tiefsetzstellers verwendbar. Im Gegensatz zum Hochsetzsteller übernehmen nun ein Lowside-Schalttransistor der jeweiligen Halbbrücke die schaltungstechnische Funktion jeweils einer Freilaufdiode und ein Highside-Schalttransistor der jeweiligen Halbbrücke die schaltungstechnische Funktion jeweils eines Stellerschalters im Tiefsetzsteller.
  • Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausführungen der Erfindung werden im Weiteren anhand der nachfolgenden Figuren näher beschrieben. Es zeigen:
  • 1 ein Beispiel für einen hochverfügbaren Hochsetzsteller mit einem 3-Phasen-Modul gemäß der Erfindung,
  • 2 ein Beispiel für einen hochverfügbaren Tiefsetzsteller mit einem 3-Phasen-Modul gemäß der Erfindung,
  • 3 ein Beispiel für einen hochverfügbaren Hoch-/Tiefsetzsteller mit zwei 3-Phasen-Modulen gemäß der Erfindung,
  • 4 ein Beispiel für einen hochverfügbaren Tief-/Hochsetzsteller mit zwei 3-Phasen-Modulen gemäß der Erfindung,
  • 5 ein Beispiel für einen Dreiphasen-Wechselrichter mit einem hochverfügbaren, eingangsseitig angeschalteten Hochsetzsteller gemäß der Erfindung,
  • 6 ein Beispiel für einen Dreiphasen-Wechselrichter mit einem hochverfügbaren, eingangsseitig angeschalteten Tiefsetzsteller gemäß der Erfindung und
  • 7 einen prinzipiellen Aufbau eines 3-Phasen-Moduls.
  • 1 zeigt ein Beispiel für einen hochverfügbaren Hochsetzsteller 2 mit einem 3-Phasen-Modul 7 gemäß der Erfindung. Der Hochsetzsteller 2 ist zum Hochsetzen einer an einem Eingang 11 anliegenden Eingangsgleichspannung uE in eine an einem Ausgang 12 bereitzustellende, höhere Ausgangsgleichspannung uA vorgesehen. Die Eingangsgleichspannung uE kann z. B. in einem Spannungsbereich von einigen Volt bis mehreren Hundert Volt, wie z. B. 200 V, liegen. Die hochgesetzte Ausgangsgleichspannung uA kann um ein Vielfaches darüber liegen, wie z. B. bei 800 V. Die Eingangsgleichspannung uE stammt von einer mit dem Bezugszeichen 1 stammenden Gleichspannungsquelle, wie z. B. von einer Brennstoffzelle. Mit dem Bezugszeichen iE ist ein in den Hochsetzsteller 2 hineinfließender Eingangsstrom bezeichnet. Der parallel zur Spannungsquelle 1 angeordnete, optionale Kondensator 20 ist zur Filterung der Eingangsgleichspannung uE vorgesehen.
  • Erfindungsgemäß weist der Hochsetzsteller 2 eine Steuereinheit 40, insbesondere einen Mikrocontroller, drei Ladespulen 5 sowie ein 3-Phasen-Modul 7 mit drei parallelgeschalteten Halbbrücken 7173 auf. Das 3-Phasen-Modul 7 ist als gestrichelter Kasten dargestellt. Mit dem Bezugszeichen 10 sind die Anschlussklemmen des als integriertes Leistungsmodul ausgeführten 3-Phasen-Moduls 7 bezeichnet. Die gezeigten Halbbrücken 7173 weisen jeweils einen Highside-Schalttransistor 8, 70 und einen darunterliegend dargestellten Lowside-Schalttransistor 9, 70 auf. Bei den Schalttransistoren 70 handelt es sich hier um IGBTs. Die jeweiligen, nicht weiter bezeichneten Gates bzw. Steuerelektroden der Schalttransistoren 70 sind mit der Steuereinheit 40 verbunden. Mit S1–S6 sind die digitalen Ansteuersignale zum getakteten Ein- und Ausschalten der Schalttransistoren 70 bezeichnet. Es sind weiterhin die Mittelabgriffe der Halbbrücken 7173 mit den Ladespulen 5 verbunden. Der jeweilige andere Anschluss der Ladespulen 5 ist gemeinsam mit dem Eingang 11 verbunden.
  • Im vorliegenden Beispiel übernimmt jeweils ein Lowside-Schalttransistor 9 die schaltungstechnische Funktion eines Stellerschalters im Hochsetzsteller 2. Jeweils ein Highside-Schalttransistor 8 übernimmt die schaltungstechnische Funktion einer Freilaufdiode im Hochsetzsteller. Ausgangsseitig ist ein optionaler Filter- oder Pufferkondensator 20 vorhanden. Mit dem Bezugszeichen G ist ein Gleichspannungsnetz bezeichnet, in welches der erfindungsgemäße Hochsetzsteller 2 einspeisen kann.
  • Die gezeigte Steuereinheit 40 weist zur Spannungsregelung mehrere Spannungsmesseingänge UE, M, UA zur Erfassung der Eingangsgleichspannung uE, der Masse als Bezugspotential sowie der Ausgangsgleichspannung uA auf. Sie weist weiterhin Strommesseingänge IL1–IL3, IA zur Erfassung der drei durch die Ladespulen 5 hindurchfließenden Ladespulenströme iL1–iL3 jeweils mittels einer Strommesseinheit 6 auf. Schließlich weist die Steuereinheit 40 noch einen Busanschluss 41 auf. Dieser dient z. B. zur übergeordneten Steuerung der Steuereinheit 40, zur Ausgabe von Fehler- und Statusmeldungen sowie zum Empfang von Strom- und Spannungssollwerten und von Konfigurationsdaten für die Steuereinheit 40.
  • Zur Bewerkstelligung der hohen Verfügbarkeit sind außerdem die Schalttransistoren 70 des 3-Phasen-Moduls 7 über die Steuereinheit 40 derart ansteuerbar, dass sich zumindest in etwa gleiche Ladespulenströme iL1–iL3 einstellen. Für den Fall des Ausfalls zumindest einer der drei Halbbrücken 7173 werden die Schalttransistoren 70 der betreffenden Halbbrücke 7173 über die Steuereinheit 40 sperrend angesteuert, das heißt wenn insbesondere ein erfasster zugehöriger Ladespulenstrom iL1–iL3 signifikant abweicht, wie z. B. um mindestens 5 von den beiden parallelen Ladespulenströmen iL1–iL3. Diese Halbbrücke 7173 geht dann in eine sogenannte „Taktsperre”, während die anderen weiter getaktet angesteuert werden, um je nach leistungstechnischer Auslegung noch zumindest einen Teil oder gänzlich den ausgefallenen Leistungsanteil zu übernehmen. In diesem Fall werden die Lowside-Schalttransistoren 9, 70 der funktionsfähigen Halbbrücken 7173 mit einem größeren Ein-/Ausschalt-Verhältnis angesteuert.
  • 2 zeigt ein Beispiel für einen hochverfügbaren Tiefsetzsteller 3 mit einem 3-Phasen-Modul 7 gemäß der Erfindung. Im Vergleich zur 1 ist der Tiefsetzsteller 3 zum Tiefsetzen der am Eingang 11 anliegenden Eingangsgleichspannung uE in eine am Ausgang 12 bereitzustellende, niedrigere Ausgangsgleichspannung uA vorgesehen. Davon abgesehen übernehmen jetzt der jeweilige Highside-Schalttransistor 8, 70 die Funk tion des Stellerschalters im Tiefsetzsteller 2 und der jeweilige Lowside-Schalttransistor 9, 70 die Funktion der Freilaufdiode. Im Vergleich zur 2 sind nun die drei Ladespulen 5 ausgangsseitig gemeinsam zusammengeschaltet.
  • 3 zeigt ein Beispiel für einen hochverfügbaren Hoch-/Tiefsetzsteller 100 mit zwei 3-Phasen-Modulen 7 gemäß der Erfindung. In schaltungstechnischer Hinsicht entspricht der Hoch-/Tiefsetzsteller 100 einer Serienschaltung aus einem eingangsseitigen Hochsetzsteller 2 und einem nachgeschalteten Tiefsetzsteller 3. Anstelle einer einzigen Ausgangsgleichspannung liefert der gezeigte Hoch-/Tiefsetzsteller 100 an dem ersten Ausgang 12 eine erste, im Vergleich zur Eingangsgleichspannung uE höhere Ausgangsgleichspannung uA1 und an einem zweiten Ausgang 13 eine zweite, im Vergleich zur ersten Ausgangsgleichspannung uA1 niedrigere Ausgangsgleichspannung uA2. Im Beispiel der 3 ist die erste Ausgangsgleichspannung uA1 mittels eines Speicherkondensators 30 gepuffert.
  • Erfindungsgemäß weist der Hoch-/Tiefsetzsteller 100 nun einen zwischen dem Eingang und dem ersten Ausgang 11, 12 geschalteten, erfindungsgemäßen Hochsetzsteller 2 und im vorliegenden Beispiel außerdem noch einen zwischen dem ersten und zweiten Ausgang 12, 13 geschalteten, erfindungsgemäßen Tiefsetzsteller 3, also jeweils mit einem als integriertes Leistungsmodul ausgeführten „Standard” 3-Phasen-Modul 7. Mit den Bezugszeichen iA1 und iA2 sind die beiden zugehörigen Ausgangsgleichströme bezeichnet. Mit iE' ist ein in den nachgeschalteten Tiefsetzsteller 3 hineinfließende Eingangsgleichstrom bezeichnet.
  • Weiterhin weist der erfindungsgemäße Hoch-/Tiefsetzsteller 100 anstelle von zwei separaten Steuereinheiten eine gemeinsame Steuereinheit 40 auf. Mit S1–S6, S1'–S6' sind die Ansteuersignale für beide 3-Phasen-Module 7 bezeichnet. Mit iL1–iL3 sind die in das obere 3-Phasen-Modul 7 hineinfließenden Ladespulenströme und mit iL1'–iL3' die aus dem unteren 3-Phasen-Modul 7 herausfließenden Ladespulenströme bezeich net. Mit IL1–IL3, IL1'–IL3', IA1 sind die zugehörigen Strommesseingänge der Steuereinheit 40 bezeichnet. Bei den beiden 3-Phasen-Modulen 7 kann es sich um identische Komponenten handeln.
  • 4 zeigt ein Beispiel für einen hochverfügbaren Tief/Hochsetzsteller 200 mit zwei 3-Phasen-Modulen 7 gemäß der Erfindung. In schaltungstechnischer Hinsicht entspricht der Tief-/Hochsetzsteller 200 einer Serienschaltung aus einem eingangsseitigen Tiefsetzsteller 3 und einem nachgeschalteten, ausgangseitigen Hochsetzsteller 2. Im Vergleich zur Schaltungsanordnung gemäß 3 liegt nun am ersten Ausgang 12 eine im Vergleich zur Eingangsgleichspannung uE niedrigere erste Ausgangsgleichspannung uA1 an. Diese wird über den im unteren Teil der 4 gezeigten Hochsetzsteller 2 in eine dazu vergleichsweise höhere zweite Ausgangsgleichspannung uA2 umgesetzt. Letztere liegt am zweiten Ausgang 13 an und speist dort eine nicht weiter bezeichnete Last.
  • 5 zeigt ein Beispiel für einen Dreiphasen-Wechselrichter 300 mit einem hochverfügbaren, eingangsseitig angeschalteten Hochsetzsteller 2 gemäß der Erfindung. Dem Hochsetzsteller 2 ist ausgangsseitig eine Wechselrichtereinheit 3 nachgeschaltet. Am Eingang 11 des Dreiphasen-Wechselrichters 300 liegt eine Eingangsgleichspannung uE an. Der angeschaltete Hochsetzsteller 2 setzt diese Spannung uE in eine im Vergleich dazu höhere Zwischenkreisspannung uZ um. Mit iZ ist der in die nachfolgende Wechselrichtereinheit 4 hineinfließende Zwischenkreisstrom bezeichnet. Die Wechselrichtereinheit 4 setzt diese mittels eines Speicherkondensators 30 gepufferte Zwischenkreisspannung uZ in eine am Ausgang 14 anliegende dreiphasige Ausgangswechselspannung uR, uS, uT um. Letztere ist durch die Hochsetzstellung typischerweise erheblich höher als die Eingangsgleichspannung uE. So kann der Effektivwert der Wechselspannung zwischen jeweils zwei Ausgangsphasen beispielsweise 400 V betragen, wenn die Eingangsgleichspannung uE z. B. 200 V beträgt.
  • Erfindungsgemäß weist der Dreiphasen-Wechselrichter 300 einen Hochsetzsteller 2 mit einem 3-Phasen-Modul 7 auf. Außerdem weist auch die Wechselrichtereinheit 4 ein insbesondere identisch ausgeführtes 3-Phasen-Modul 7 auf. Beide Module 7 werden über die gemeinsame Steuereinheit 40 über die Ansteuersignale S1–S6, S1'–S6' getaktet angesteuert, wenn auch völlig voneinander unabhängig. Während die Schalttransistoren 70 des 3-Phasen-Moduls 7 des Hochsetzstellers 2 im Gegentakt und im Wesentlichen phasengleich angesteuert werden, werden die drei Halbbrücken 7173 des 3-Phasen-Moduls 7 in typischer Weise im Gegentakt und um 120° phasenversetzt angesteuert. Darüber hinaus kann die Steuereinheit 40 derart ausgeführt sein, dass die dreiphasige Ausgangswechselspannung uR, uS, uT eine feste Frequenz aufweist, wie z. B. 50 Hz, 60 Hz oder 400 Hz. Die Wechselrichtereinheit 4 kann auch derart angesteuert werden, dass die Frequenz der dreiphasigen Ausgangwechselspannung uR, uS, uT frequenzvariabel ist. Dadurch kann z. B. ein dreiphasiger Elektromotor im Sinne eines Frequenzumrichters elektrisch versorgt werden.
  • Weiterhin weist die im unteren Teil der 5 dargestellte Wechselrichtereinheit 4 drei optionale Filterspulen 15, insbesondere Filterdrosseln auf, um die ausgangsseitige Stromwelligkeit am Ausgang 14 zu reduzieren. Die drei Filterspulen 15 können ein Netzfilter bilden.
  • An dem elektrischen Ausgang 12 kann ein Drehstromnetz N oder eine Last, wie z. B. ein Elektromotor, angeschlossen werden. Zur Regelung und Steuerung werden die ungefilterten drei Phasenspannungen uR, uS, uT durch drei Spannungsmesseingänge UR, US, UT der Steuereinheit 40 erfasst. Mit IR, IS, IT, IZ sind weiterhin Strommesseingänge der Steuereinheit 40 zur Erfassung der Phasenströme iR, iS, iT und des Zwischenkreisstroms iZ bezeichnet. Mit UZ ist schließlich noch ein Spannungsmesseingang der Steuereinheit 40 zur Erfassung der Zwischenkreisspannung UZ bezeichnet.
  • 6 zeigt ein Beispiel für einen Dreiphasen-Wechselrichter 400 mit einem hochverfügbaren, eingangsseitig angeschalteten Tiefsetzsteller 3 gemäß der Erfindung. Die gezeigte Schaltungsanordnung unterscheidet sich von der in 5 dadurch, dass eingangsseitig anstelle eines Hochsetzstellers 2 nun ein Tiefsetzsteller 3 verwendet wird. Dabei wird die Eingangsgleichspannung uE zuerst in eine niedrigere Zwischenkreisspannung uZ umgesetzt und diese dann mittels der Wechselrichtereinheit 4 wieder in eine dreiphasige Ausgangswechselspannung uR, uS, uT umgesetzt bzw. umgewandelt.
  • 7 zeigt einen prinzipiellen Aufbau eines 3-Phasen-Moduls 7 als Baueinheit. Im oberen Teil sind die drei Highside-Schalttransistoren 8, 70 dargestellt und im unteren Teil die drei Lowside-Schalttransistoren 9, 70. Die jeweils gemeinsame obere und untere Stromschiene sind beispielhaft zu beiden Seiten aus dem Modul 7 zu elektrischen Anschlüssen 10 herausgeführt. Weiterhin sind die Mittelabriffe der drei Halbbrücken 7173 zur linken Seite aus dem Modul 7 herausgeführt. Sie können, wie gestrichelt dargestellt, zusätzlich zu weiteren Anschlüssen 10 zur verbesserten Anschlussmöglichkeit aus dem 3-Phasen-Modul 7 herausgeführt sein.
  • Zusammenfassend betrifft die Erfindung einen Hochsetzsteller 2 zum Hochsetzen einer an einem Eingang 11 anliegenden Eingangsgleichspannung uE in eine an einem Ausgang 12 bereitzustellende, höhere Ausgangsgleichspannung uA, wobei der Hochsetzsteller 2 zumindest eine Steuereinheit 40, drei Ladespulen 5 und ein 3-Phasen-Modul 7 mit drei parallelgeschalteten Halbbrücken 7173 aufweist. Die Halbbrücken 7173 weisen jeweils einen Highside-Schalttransistor 8, 70 zur Übernahme der schaltungstechnischen Funktion einer Freilaufdiode im Hochsetzsteller 2 und jeweils einen Lowside-Schalttransistor 9, 70 zur Übernahme der schaltungstechnischen Funktion eines Stellerschalters im Hochsetzsteller 2 auf. Die Schalttransistoren 70 sind über die Steuereinheit 40 getaktet ansteuerbar. Die Erfindung betrifft in entsprechender Weise einen Tiefsetzsteller 3, welcher zum Tiefsetzen der Eingangsgleichspan nung uE vorgesehen ist. Sie betrifft weiterhin einen Hoch-/Tiefsetzsteller 100 sowie einen Tief-/Hochsetzsteller 200, welche jeweils einen erfindungsgemäßen Hochsetzsteller 2 und/oder Tiefsetzsteller 3 aufweisen. Weiterhin betrifft die Erfindung Dreiphasen-Wechselrichter mit einem vorgeschalteten erfindungsgemäßen Hochsetzsteller 2 bzw. Tiefsetzsteller 3 sowie geeignete Verwendung eines Hochsetzstellers 2 bzw. eines Tiefsetzstellers 3.
  • Gemäß der Erfindung kann ein „Standard” 3-Phase-Modul 7 vorteilhaft zur Realisierung eines hochverfügbaren Hochsetzstellers bzw. zur Realisierung eines Tiefsetzstellers verwendet werden. Hierzu werden anstelle nur einer Ladespule 5 drei Ladespulen 5 parallel an den jeweiligen Mittelabriff der Halbbrücken 7173 eines 3-Phasen-Moduls 7 geschaltet. Im Falle eines Hochsetzstellers 2 übernehmen ein Highside-Schalttransistor 8, 70 der jeweiligen Halbbrücke 7173 die schaltungstechnische Funktion jeweils einer Freilaufdiode und ein Lowside-Schalttransistor 9, 70 der jeweiligen Halbbrücke 7173 die schaltungstechnische Funktion jeweils eines Stellerschalters im Hochsetzsteller 2. Im Falle einer Tiefsetzstellers 3 kehren sich die Funktionen um.
  • Obwohl die Erfindung im Detail durch die Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims (15)

  1. Hochsetzsteller (2) zum Hochsetzen einer an einem Eingang (11) anliegenden Eingangsgleichspannung (uE) in eine an einem Ausgang (12) bereitzustellende, höhere Ausgangsgleichspannung (uA), wobei der Hochsetzsteller (2) zumindest eine Steuereinheit (40), drei Ladespulen (5) und ein 3-Phasen-Modul (7) mit drei parallelgeschalteten Halbbrücken (7173) aufweist, wobei die Halbbrücken (7173) jeweils einen Highside-Schalttransistor (8, 70) zur Übernahme der schaltungstechnischen Funktion einer Freilaufdiode im Hochsetzsteller (2) und jeweils einen Lowside-Schalttransistor (9, 70) zur Übernahme der schaltungstechnischen Funktion eines Stellerschalters im Hochsetzsteller (2) aufweisen und wobei die Schalttransistoren (70) über die Steuereinheit (40) getaktet ansteuerbar sind.
  2. Tiefsetzsteller (3) zum Tiefsetzen einer an einem Eingang (11) anliegenden Eingangsgleichspannung (uE) in eine an einem Ausgang (12) bereitzustellende, niedrigere Ausgangsgleichspannung (uA), wobei der Tiefsetzsteller (3) zumindest eine Steuereinheit (40), drei Ladespulen (5) sowie ein 3-Phasen-Modul (7) mit drei parallelgeschalteten Halbbrücken (7173) aufweist, wobei die Halbbrücken (7173) jeweils einen Highside-Schalttransistor (8, 70) zur Übernahme der schaltungstechnischen Funktion eines Stellerschalters im Tiefsetzsteller (3) und jeweils einen Lowside-Schalttransistor (9, 70) zur Übernahme der schaltungstechnischen Funktion einer Freilaufdiode im Tiefsetzsteller (3) aufweisen und wobei die Schalttransistoren (70) über die Steuereinheit (40) getaktet ansteuerbar sind.
  3. Hoch-/Tiefsetzsteller (100) mit einem Eingang (11) für eine Eingangsgleichspannung (uE), einem ersten Ausgang (12) zur Bereitstellung einer ersten, im Vergleich zur Eingangsgleichspannung (uE) höheren Ausgangsgleichspannung (uA1) und einem zweiten Ausgang (13) zur Bereitstellung einer zweiten, im Vergleich zur ersten Ausgangsgleichspannung (uA1) niedrigeren Ausgangsgleichspannung (uA2), dadurch gekennzeichnet, dass der Hoch-/Tiefsetzsteller (100) einen zwischen dem Eingang (11) und dem ersten Ausgang (12) geschalteten Hochsetzsteller (2) nach Anspruch 1 und/oder einen zwischen den beiden Ausgängen (12, 13) geschalteten Tiefsetzsteller (3) nach Anspruch 2 aufweist.
  4. Tief-/Hochsetzsteller (200) mit einem Eingang (11) für eine Eingangsgleichspannung (uE), einem ersten Ausgang (12) zur Bereitstellung einer ersten, im Vergleich zur Eingangsgleichspannung (uE) niedrigeren Ausgangsgleichspannung (uA1) und einem zweiten Ausgang (13) zur Bereitstellung einer zweiten, im Vergleich zur ersten Ausgangsgleichspannung (uA1) höheren Ausgangsgleichspannung (uA2), dadurch gekennzeichnet, dass der Tief-/Hochsetzsteller (200) einen zwischen dem Eingang (11) und dem ersten Ausgang (12) geschalteten Tiefsetzsteller (3) nach Anspruch 2 und/oder einen zwischen den beiden Ausgängen (12, 13) geschalteten Hochsetzsteller (2) nach Anspruch 1 aufweist.
  5. Dreiphasen-Wechselrichter (300) mit einem eingangsseitigen Hochsetzsteller (2) und einer dem Hochsetzsteller (2) nachgeschalteten, ausgangsseitigen Wechselrichtereinheit (4), wobei der Dreiphasen-Wechselrichter (300) einen Eingang (11) für eine Eingangsgleichspannung (uE) und einen Ausgang (14) für eine dreiphasige Ausgangswechselspannung (uR, uS, uT) zum Anschließen eines Drehstromnetzes (N) oder einer Last aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass Dreiphasen-Wechselrichter (300) einen Hochsetzsteller (2) mit einem 3-Phasen-Modul (7) nach Anspruch 1 aufweist.
  6. Dreiphasen-Wechselrichter (400) mit einem eingangsseitigen Tiefsetzsteller (3) und einer dem Tiefsetzsteller (3) nachgeschalteten, ausgangsseitigen Wechselrichtereinheit (4), wobei der Dreiphasen-Wechselrichter (400) einen Eingang (11) für eine Eingangsgleichspannung (uE) und einen Ausgang (14) für eine dreiphasige Ausgangswechselspannung (uR, uS, uT) zum Anschließen eines Drehstromnetzes (N) oder einer Last aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass Dreiphasen-Wechselrichter (400) einen Tiefsetzsteller (3) mit einem 3-Phasen-Modul (7) nach Anspruch 2 aufweist.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine gemeinsame Steuereinheit (40) zur getakteten Ansteuerung der Schalttransistoren (70) der jeweiligen Vorrichtung aufweist.
  8. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zumindest eine Spannungsmesseinheit zur Erfassung der an den Ein- und Ausgängen (1114) anliegenden Spannungen (uE, uZ, uA1, uA2, uR, uS, uT) aufweist.
  9. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung jeweils eine Strommesseinheit (6) zur Erfassung eines Ladespulenstroms (IL1–IL3) aufweist.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen Strommesseinheiten (6) mit der Steuereinheit (40) verbunden sind und dass die Schalttransistoren (70) des 3-Phasen-Moduls (7) des Hochsetzstellers (2) und/oder des Tiefsetzsteller (3) über die Steuereinheit (40) derart ansteuerbar sind, dass sich zumindest in etwa gleiche Ladespulenströme (iL1–iL3) einstellen.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalttransistoren (70) einer Halbbrücke (7173) eines 3-Phasen-Moduls (7) über die Steuereinheit (40) sperrend ansteuerbar sind, wenn ein erfasster zugehöriger Ladespulenstrom (iL1–iL3) signifikant von den beiden parallelen Ladespulenströmen (iL1–iL3) abweicht.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden 3-Phasen-Module (7) der Vorrichtung identisch ausgeführt sind.
  13. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige 3-Phasen-Modul (7) ein als Baueinheit integriertes Leistungsmodul ist.
  14. Verwendung eines 3-Phasen-Moduls (7) als Baueinheit zur Realisierung eines hochverfügbaren Hochsetzstellers (2), wobei das 3-Phasen-Modul (7) drei Halbbrücken (7173) mit jeweils zwei in Reihe geschalteten, separat ansteuerbaren Schalttransistoren (70) aufweist, wobei anstelle nur einer Ladespule (5) drei Ladespulen (5) parallel an den jeweiligen Mittelabriff der Halbbrücken (7173) geschaltet werden und wobei ein Highside-Schalttransistor (8, 70) der jeweiligen Halbbrücke (7173) die schaltungstechnische Funktion jeweils einer Freilaufdiode und ein Lowside-Schalttransistor (9, 70) der jeweiligen Halbbrücke (7173) die schaltungstechnische Funktion jeweils eines Stellerschalters im Hochsetzsteller (2) übernehmen.
  15. Verwendung eines 3-Phasen-Moduls (7) als Baueinheit zur Realisierung eines hochverfügbaren Tiefsetzstellers (3), wobei das 3-Phasen-Modul (7) drei Halbbrücken (7173) mit jeweils zwei in Reihe geschalteten und separat ansteuerbaren Schalttransistoren (70) aufweist, wobei anstelle nur einer Ladespule (5) drei Ladespulen (5) parallel an den jeweiligen Mittelabriff der Halbbrücken (7173) geschaltet werden und wobei ein Lowside-Schalttransistor (9, 70) der jeweiligen Halbbrücke (7173) die schaltungstechnische Funktion jeweils einer Freilaufdiode und ein Highside-Schalttransistor (8, 70) der jeweiligen Halbbrücke (7173) die schaltungstechnische Funktion jeweils eines Stellerschalters im Tiefsetzsteller (3) übernehmen.
DE200910008072 2009-02-10 2009-02-10 Verwendung eines 3-Phasen-Moduls als Baueinheit zur Realisierung eines hochverfügbaren Hoch- und Tiefsetzstellers Withdrawn DE102009008072A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200910008072 DE102009008072A1 (de) 2009-02-10 2009-02-10 Verwendung eines 3-Phasen-Moduls als Baueinheit zur Realisierung eines hochverfügbaren Hoch- und Tiefsetzstellers

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200910008072 DE102009008072A1 (de) 2009-02-10 2009-02-10 Verwendung eines 3-Phasen-Moduls als Baueinheit zur Realisierung eines hochverfügbaren Hoch- und Tiefsetzstellers

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102009008072A1 true DE102009008072A1 (de) 2010-08-19

Family

ID=42338566

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE200910008072 Withdrawn DE102009008072A1 (de) 2009-02-10 2009-02-10 Verwendung eines 3-Phasen-Moduls als Baueinheit zur Realisierung eines hochverfügbaren Hoch- und Tiefsetzstellers

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102009008072A1 (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2493062A1 (de) * 2011-02-28 2012-08-29 SEMIKRON Elektronik GmbH & Co. KG DC-DC Wandlerzelle, hieraus aufgebaute rückspeisefähige DC-DC Wandlerschaltung und Verfahren zu deren Betrieb
DE102013220940A1 (de) * 2013-10-16 2015-04-16 Siemens Aktiengesellschaft Wechselrichter
DE202014102494U1 (de) * 2014-05-27 2015-08-28 Aradex Ag Vorrichtung zur Bereitstellung von Energie
DE102010056323B4 (de) 2010-12-27 2022-12-22 Audi Ag Verfahren zum Betreiben einer Drehfeldmaschine sowie Anordnung mit Drehfeldmaschine, insbesondere im Kraftfahrzeug

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6344985B1 (en) * 2000-12-05 2002-02-05 Heart Transverter S.A. Multiple port bi-directional power converter
EP1227570A2 (de) * 2001-01-27 2002-07-31 SMA Regelsysteme GmbH Elektrofahrzeugantrieb mit einem Drosselwandler im Antriebstrang
DE102005049978A1 (de) * 2005-10-17 2007-04-26 Infineon Technologies Ag Schaltungsanordnung für Tiefsetzsteller und Verfahren zur Herstellung eines Leistungs-Halbleiterbauelements
JP2007159315A (ja) * 2005-12-07 2007-06-21 Toyota Motor Corp 多相コンバータ、ハイブリッド燃料電池システム、及び電源制御方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6344985B1 (en) * 2000-12-05 2002-02-05 Heart Transverter S.A. Multiple port bi-directional power converter
EP1227570A2 (de) * 2001-01-27 2002-07-31 SMA Regelsysteme GmbH Elektrofahrzeugantrieb mit einem Drosselwandler im Antriebstrang
DE102005049978A1 (de) * 2005-10-17 2007-04-26 Infineon Technologies Ag Schaltungsanordnung für Tiefsetzsteller und Verfahren zur Herstellung eines Leistungs-Halbleiterbauelements
JP2007159315A (ja) * 2005-12-07 2007-06-21 Toyota Motor Corp 多相コンバータ、ハイブリッド燃料電池システム、及び電源制御方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010056323B4 (de) 2010-12-27 2022-12-22 Audi Ag Verfahren zum Betreiben einer Drehfeldmaschine sowie Anordnung mit Drehfeldmaschine, insbesondere im Kraftfahrzeug
EP2493062A1 (de) * 2011-02-28 2012-08-29 SEMIKRON Elektronik GmbH & Co. KG DC-DC Wandlerzelle, hieraus aufgebaute rückspeisefähige DC-DC Wandlerschaltung und Verfahren zu deren Betrieb
CN102651612A (zh) * 2011-02-28 2012-08-29 赛米控电子股份有限公司 Dc-dc转换器单元、转换器电路及其运行方法
US9077241B2 (en) 2011-02-28 2015-07-07 Semikron Elektronik Gmbh & Co., Kg DC/DC converter cell and circuit with feedback capability, and method for its operation
CN102651612B (zh) * 2011-02-28 2016-12-14 赛米控电子股份有限公司 Dc‑dc转换器单元、转换器电路及其运行方法
DE102013220940A1 (de) * 2013-10-16 2015-04-16 Siemens Aktiengesellschaft Wechselrichter
DE202014102494U1 (de) * 2014-05-27 2015-08-28 Aradex Ag Vorrichtung zur Bereitstellung von Energie

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1851846B1 (de) Wechselrichter
DE102011011329B4 (de) Hochsetzsteller
DE102018106305B4 (de) Wechselstromladung einer intelligenten Batterie
DE102013212682B4 (de) Energiespeichereinrichtung mit Gleichspannungsversorgungsschaltung und Verfahren zum Bereitstellen einer Gleichspannung aus einer Energiespeichereinrichtung
AT505801B1 (de) Verfahren zum betrieb eines elektronisch gesteuerten wechselrichters
DE102006014780A1 (de) Gleichstromsteller und Wechselrichter-Schaltungsanordnung
WO2013143805A2 (de) Batteriesystem, kraftfahrzeug mit batteriesystem und verfahren zur inbetriebnahme eines batteriesystems
DE102018216236B4 (de) Ladeschaltung für einen fahrzeugseitigen elektrischen Energiespeicher
WO2014206704A1 (de) Umrichteranordnung mit parallel geschalteten mehrstufen-umrichtern sowie verfahren zu deren steuerung
EP2911284A1 (de) Schaltungsanordnungen und Verfahren zum Abgreifen elektrischer Leistung von mehreren Modulsträngen
DE102009008072A1 (de) Verwendung eines 3-Phasen-Moduls als Baueinheit zur Realisierung eines hochverfügbaren Hoch- und Tiefsetzstellers
DE102007058681A1 (de) Hoch-/Tiefsetzsteller, insbesondere zur Einspeisung mit Brennstoffzellen in ein elektrisches Netz, sowie geeignete Verwendungen
WO2009156021A1 (de) Spannungswandlerschaltung und wechselrichter
WO2019063214A1 (de) Vorladung eines stromrichterspannungszwischenkreises mittels einer hilfsenergieversorgung
DE102018216233A1 (de) Ladeschaltung für einen fahrzeugseitigen elektrischen Energiespeicher
DE102011079214A1 (de) Umrichterschaltung
DE102008059330A1 (de) Kompakter Dreiphasen-Wechselrichter mit vorgeschaltetem, integriertem Hochsetzsteller
DE102013212692A1 (de) Energiespeichereinrichtung mit Gleichspannungsversorgungsschaltung
DE102018221519B4 (de) Fahrzeugseitige Ladevorrichtung
EP0977337A2 (de) Schaltungsanordnung zur Messung und Begrenzung von Strömen in Umrichtern zur Speisung von Motoren
EP2826124A1 (de) Schaltungsanordnung und verfahren zum wandeln und anpassen einer gleichspannung, photovoltaikanlage
WO2016091300A1 (de) Bidirektionaler dc/dc-steller mit geteiltem zwischenkreis
WO2013092037A2 (de) Stromrichterschaltung
EP2608398A1 (de) Modulare Stromrichterschaltung
WO2012052224A1 (de) Verfahren zur steuerung einer batterie mit variabler ausgangsspannung

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee