DE102012112671A1 - Bidirectional direct current-direct current converter, has controller including table unit that includes set of parameter sets, and calculation unit performing calculations based on of parameter sets that are selected from table unit - Google Patents

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Abstract

The converter has a current detection circuit detecting an input-output current between input and output terminals of a current-source power converter (2). A controller controls a voltage-source power converter (4) and the current-source power converter to transfer power between a primary side and secondary side of a transformer (3), where the controller includes a calculation unit to perform calculations based on voltage. A table unit includes a set of parameter sets, and a calculation unit performs the calculations based on the parameter sets that are selected from the table unit.

Description

[Technisches Gebiet][Technical area]

Die vorliegende Erfindung betrifft DC/DC-Wandler.The present invention relates to DC / DC converters.

[Technischer Hintergrund][Technical background]

Ein bidirektionaler DC/DC-Wandler wird verwendet, um den Motorbetrieb und den regenerativen Betrieb z. B. für einen Elektromotor sowie das Laden und Entladen eines Akkumulators durchzuführen (Patentschrift 1).A bidirectional DC / DC converter is used to control engine operation and regenerative operation, e.g. B. for an electric motor as well as the loading and unloading of a rechargeable battery (patent document 1).

[Schriften zum Stand der Technik][Fonts of the Prior Art]

[Patentschriften][Patents]

[Patentschrift 1][Patent Document 1]

  • JP 2008-35675 AJP 2008-35675 A

[Zusammenfassung der Erfindung]Summary of the Invention

[Aufgabe der Erfindung]OBJECT OF THE INVENTION

Bei herkömmlichen bidirektionalen DC/DC-Wandlern konnte jedoch die Umschaltung vom Motorbetrieb auf den regenerativen Betrieb oder die Umschaltung vom regenerativen Betrieb auf den Motorbetrieb nicht einfach durchgeführt werden. Da eine Regelung sowohl für den Motorbetrieb als auch für den regenerativen Betrieb erforderlich ist, bestand z. B. auch das Problem, dass das Regelungssystem kompliziert wurde.However, in conventional bidirectional DC / DC converters, the switching from the motor operation to the regenerative operation or the changeover from the regenerative operation to the motor operation could not be easily performed. Since a regulation for both engine operation and for regenerative operation is required, z. As well as the problem that the control system has been complicated.

Deshalb zielt die vorliegende Erfindung darauf ab, einen DC/DC-Wandler bereitzustellen, der die Umschaltung vom Motorbetrieb auf den regenerativen Betrieb oder die Umschaltung vom regenerativen Betrieb auf den Motorbetrieb einfach durchführen kann.Therefore, the present invention aims to provide a DC / DC converter which can easily perform the switching from the engine operation to the regenerative operation or the switching from the regenerative operation to the engine operation.

[Mittel zur Lösung der Aufgabe][Means to solve the problem]

Um die oben genannte Aufgabe zu lösen, umfasst ein zweiter DC/DC-Wandler gemäß der vorliegenden Erfindung einen Transformator, einen Spannungszwischenkreis-Stromrichter, der auf der Primärseite des Transformators angeordnet ist, einen ersten Spannungsmesskreis zur Erkennung der Spannung an den Ein- und Ausgangsklemmen des Spannungszwischenkreis-Stromrichters, einen Stromzwischenkreis-Stromrichter, der auf der Sekundärseite des Transformators angeordnet ist, einen zweiten Spannungsmesskreis zur Erkennung der Spannung an den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters, einen Strommesskreis zur Erkennung des Ein- und Ausgangsstroms an den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters, und eine Steuereinheit, um bei der Leistungsumsetzung von der Primärseite zur Sekundärseite und bei der Leistungsumsetzung von der Sekundärseite zur Primärseite des Transformators den Betrieb des Spannungszwischenkreis-Stromrichters und des Stromzwischenkreis-Stromrichters zu steuern, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit ein Regelungssystem, um eine arithmetische Verarbeitung auf der Basis eines vom ersten Spannungsmesskreis erkannten Spannungswerts, eine arithmetische Verarbeitung auf der Basis eines vom zweiten Spannungsmesskreis erkannten Spannungswerts und eine arithmetische Verarbeitung auf der Basis eines vom Strommesskreis erkannten Stromwerts durchzuführen, und eine Tabelle, die aus einer Vielzahl von Parametersätzen besteht, umfasst, wobei das Regelungssystem die arithmetische Verarbeitung auf der Basis eines Parametersatzes durchführt, der aus der Tabelle ausgewählt wurde.In order to achieve the above object, a second DC / DC converter according to the present invention comprises a transformer, a DC link power converter disposed on the primary side of the transformer, a first voltage measuring circuit for detecting the voltage at the input and output terminals of the DC link converter, a DC link converter, which is arranged on the secondary side of the transformer, a second voltage measuring circuit for detecting the voltage at the input and output terminals of the DC link converter, a current measuring circuit for detecting the input and output current to the input and output terminals of the power link converter, and a control unit for the operation of the DC link power converter and of the power link current rectifier in the power conversion from the primary side to the secondary side and in the power conversion from the secondary side to the primary side of the transformer The controller comprises a control system for detecting arithmetic processing on the basis of a voltage value detected by the first voltage measuring circuit, arithmetic processing based on a voltage value detected by the second voltage measuring circuit, and arithmetic processing based on a current measuring circuit Current value, and a table consisting of a plurality of parameter sets, wherein the control system performs the arithmetic processing on the basis of a parameter set selected from the table.

Das Regelungssystem gemäß einem zweiten DC/DC-Wandler gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass es einen oder mehrere Eingangsanschlüsse aufweist und auf der Basis der diesen Eingangsanschlüssen zugeführten Spannung einen Parametersatz aus der Tabelle auswählt.The control system according to a second DC / DC converter according to the present invention is characterized by having one or more input terminals and selecting a parameter set from the table on the basis of the voltage supplied to these input terminals.

Das Regelungssystem gemäß einem zweiten DC/DC-Wandler gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass es die Auswählverarbeitung zur Auswahl eines Parametersatzes aus der Tabelle nur beim Start durchführt.The control system according to a second DC / DC converter according to the present invention is characterized by performing the selection processing for selecting a parameter set from the table only at the start.

Das Regelungssystem gemäß einem zweiten DC/DC-Wandler gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass es eine Kommunikationsschnittstelle aufweist und auf der Basis von Information, die über diese Kommunikationsschnittstelle empfangen wird, einen Parametersatz aus der Tabelle auswählt.The control system according to a second DC / DC converter according to the present invention is characterized by having a communication interface and selecting a parameter set from the table on the basis of information received via this communication interface.

Das Regelungssystem gemäß einem zweiten DC/DC-Wandler gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass es eine Kommunikationsschnittstelle aufweist und die Tabelle auf der Basis von Information, die über diese Kommunikationsschnittstelle empfangen wird, aktualisiert.The control system according to a second DC / DC converter according to the present invention is characterized by having a communication interface and updating the table based on information received via this communication interface.

[Wirkung der Erfindung]Effect of the Invention

Wie oben erklärt, kann bei der vorliegenden Erfindung die Umschaltung vom Motorbetrieb auf den regenerativen Betrieb und die Umschaltung vom regenerativen Betrieb auf den Motorbetrieb einfach durchgeführt werden.As explained above, in the present invention, switching from engine operation to regenerative operation and switchover from regenerative operation to engine operation can be easily performed.

[Kurze Beschreibung der Figuren] [Brief description of the figures]

1 ist ein Blockschaltbild, das den schematischen Aufbau einer ersten Ausführungsform des DC/DC-Wandlers gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. 1 Fig. 12 is a block diagram showing the schematic structure of a first embodiment of the DC / DC converter according to the present invention.

2 ist ein Schaltschema, das den schematischen Aufbau des Stromzwischenkreis-Stromrichters 2, des Transformators 3 und des Spannungszwischenkreis-Stromrichters 4 von 1 zeigt. 2 is a circuit diagram showing the schematic structure of the power link converter 2 , of the transformer 3 and the voltage source rectifier 4 from 1 shows.

3 ist ein Blockschaltbild, das den schematischen Aufbau der Steuereinheit 5 von 1 zeigt. 3 is a block diagram showing the schematic structure of the control unit 5 from 1 shows.

4 ist ein Zeitdiagramm, das die Wellenform der Gate-Treibersignale S1, S2, Sa bis Sd von 1 zeigt. 4 FIG. 11 is a timing chart showing the waveform of the gate drive signals S1, S2, Sa through Sd of FIG 1 shows.

5 ist ein Blockschaltbild, das den schematischen Aufbau einer Steuereinheit, die in einer zweiten Ausführungsform des DC/DC-Wandlers gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, zeigt. 5 Fig. 12 is a block diagram showing the schematic structure of a control unit used in a second embodiment of the DC / DC converter according to the present invention.

6 ist ein Blockschaltbild, das den schematischen Aufbau einer Steuereinheit, die in einer dritten Ausführungsform des DC/DC-Wandlers gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, zeigt. 6 Fig. 10 is a block diagram showing the schematic structure of a control unit used in a third embodiment of the DC / DC converter according to the present invention.

7 ist ein Blockschaltbild, das den schematischen Aufbau einer Steuereinheit, die in einer vierten Ausführungsform des DC/DC-Wandlers gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, zeigt. 7 Fig. 10 is a block diagram showing the schematic structure of a control unit used in a fourth embodiment of the DC / DC converter according to the present invention.

8 ist ein Blockschaltbild, das den schematischen Aufbau eines Stromversorgungssystems zeigt, in dem der DC/DC-Wandler von 1 verwendet wird. 8th is a block diagram showing the schematic structure of a power supply system in which the DC / DC converter of 1 is used.

9 ist ein Schaltschema, das den schematischen Aufbau eines Stromzwischenkreis-Stromrichters 62 und eines Spannungszwischenkreis-Stromrichters 4, die in einer fünften Ausführungsform des DC/DC-Wandlers gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden, zeigt. 9 is a circuit diagram showing the schematic structure of a power link converter 62 and a voltage source rectifier 4 which are used in a fifth embodiment of the DC / DC converter according to the present invention.

10 ist ein Blockschaltbild, das den schematischen Aufbau des DC/DC-Wandlers von 1 zeigt, wenn er auf die Antriebsvorrichtung eines Elektromotors angewandt wird. 10 is a block diagram showing the schematic structure of the DC / DC converter of 1 shows when applied to the drive device of an electric motor.

11 ist ein Blockschaltbild, das den schematischen Aufbau für den Fall zeigt, bei dem bei der Steuereinheit, die in der dritten Ausführungsform des DC/DC-Wandlers gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, die Totzone 12 ausgelassen wurde. 11 FIG. 12 is a block diagram showing the schematic structure in the case where the dead band is used in the control unit used in the third embodiment of the DC / DC converter according to the present invention 12 was omitted.

12 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Spannung V1 an den Ein- und Ausgangsklemmen des Spannungszwischenkreis-Stromrichters 4 oder der Spannung V2 an den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters 2 und dem Strom I zeigt, der von den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters 2 ein- und ausgegeben wird. 12 is a diagram showing the relationship between the voltage V1 at the input and output terminals of the voltage source rectifier 4 or the voltage V2 at the input and output terminals of the power source converter 2 and the current I, that of the input and output terminals of the power link converter 2 is input and output.

13 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Parametertabelle und einem Eintrag zur Einstellung des Betriebs zeigt. 13 is a diagram showing the relationship between the parameter table and an entry for setting the operation.

14 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Eingangsspannung an den Anschlüssen und der Betriebseinstellung zeigt. 14 is a diagram showing the relationship between the input voltage at the terminals and the operation setting.

15 ist ein Flussdiagramm, das die Verarbeitung zur Einstellung des Betriebs zeigt. 15 Fig. 10 is a flowchart showing the processing for setting the operation.

16 ist ein Flussdiagramm, das die Verarbeitung zur Einstellung des Betriebs zeigt. 16 Fig. 10 is a flowchart showing the processing for setting the operation.

17 ist eine Figur, bei der in das Zeitdiagramm von 4, das die Wellenform der Gate-Treibersignale S1, S2, Sa bis Sd zeigt, die Perioden T1 bis T4 eingetragen wurden. 17 is a figure in which in the time diagram of 4 showing the waveform of the gate drive signals S1, S2, Sa to Sd, which have been entered in the periods T1 to T4.

18 ist ein Blockschaltbild, das den schematischen Aufbau eines DC/DC-Wandlers zeigt, der an der in 1 gezeigten Steuereinheit Anschlüsse und eine Kommunikationsschnittstelle aufweist, um einen Parametersatz zu wählen. 18 FIG. 13 is a block diagram showing the schematic structure of a DC / DC converter used at the in 1 shown control unit terminals and a communication interface to select a parameter set.

[Ausführungsformen der Erfindung]Embodiments of the Invention

Im Folgenden werden Ausführungsformen des DC/DC-Wandlers gemäß der vorliegenden Erfindung Bezug nehmend auf die Figuren erläutert.Hereinafter, embodiments of the DC / DC converter according to the present invention will be explained with reference to the figures.

1 ist ein Blockschaltbild, das den schematischen Aufbau einer ersten Ausführungsform des DC/DC-Wandlers gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. 1 Fig. 12 is a block diagram showing the schematic structure of a first embodiment of the DC / DC converter according to the present invention.

In 1 umfasst dieser DC/DC-Wandler einen Transformator 3, einen Spannungszwischenkreis-Stromrichter 4, der eine Leistungsumsetzung durchführt, indem er eine auf der Primärseite des Transformators 3 anliegende Spannung regelt, einen Stromzwischenkreis-Stromrichter 2, der eine Leistungsumsetzung durchführt, indem er einen auf der Sekundärseite des Transformators 3 fließenden Strom regelt, und eine Steuereinheit 5 zur Steuerung des Spannungszwischenkreis-Stromrichters 4 und des Stromzwischenkreis-Stromrichters 2.In 1 This DC / DC converter includes a transformer 3 , a voltage source converter 4 performing a power conversion by placing one on the primary side of the transformer 3 voltage applied controls a power link converter 2 performing a power conversion by placing one on the secondary side of the transformer 3 regulates flowing electricity, and a control unit 5 for controlling the voltage source converter 4 and the power link converter 2 ,

Wenn die Leistungsumsetzung von der Sekundärseite zur Primärseite des Transformators 3 erfolgt, wird der Strom, der den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters 2 zugeführt wird, durch den Stromzwischenkreis-Stromrichter 2 in Wechselstrom umgewandelt. Dieser Wechselstrom wird über den Transformator 3 vom Spannungszwischenkreis-Stromrichter 4 empfangen. Dann wird der Wechselstrom, der vom Spannungszwischenkreis-Stromrichter 4 über den Transformator 3 empfangen wurde, durch den Spannungszwischenkreis-Stromrichter 4 in Gleichstrom umgewandelt. Dieser Gleichstrom wird von den Ein- und Ausgangsklemmen des Spannungszwischenkreis-Stromrichters 4 ausgegeben.When the power conversion from the secondary side to the primary side of the transformer 3 is done, the current that is the input and output terminals of the power link converter 2 is fed through the power link converter 2 converted into alternating current. This alternating current is through the transformer 3 from the voltage source converter 4 receive. Then the alternating current from the voltage source inverter 4 over the transformer 3 received by the voltage source inverter 4 converted into direct current. This DC current is supplied by the input and output terminals of the voltage source converter 4 output.

Wenn die Leistungsumsetzung von der Primärseite zur Sekundärseite des Transformators 3 erfolgt, wird der Gleichstrom, der von den Ein- und Ausgangsklemmen des Spannungszwischenkreis-Stromrichters 4 zugeführt wird, durch den Spannungszwischenkreis-Stromrichter 4 in Wechselstrom umgewandelt. Dieser Wechselstrom wird über den Transformator 3 vom Stromzwischenkreis-Stromrichter 2 empfangen. Dann wird der Wechselstrom, der vom Stromzwischenkreis-Stromrichter 2 über den Transformator 3 empfangen wurde, durch den Stromzwischenkreis-Stromrichter 2 in Gleichstrom umgewandelt. Dieser Gleichstrom wird von den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters 2 ausgegeben.When the power conversion from the primary side to the secondary side of the transformer 3 is done, the DC current from the input and output terminals of the voltage source converter 4 is fed through the voltage source inverter 4 converted into alternating current. This alternating current is through the transformer 3 from the power link converter 2 receive. Then the alternating current from the power link converter 2 over the transformer 3 received by the power link converter 2 converted into direct current. This DC current is supplied by the input and output terminals of the DC link power converter 2 output.

Hierin wird die Spannung an den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters 2 als Spannung V2 bezeichnet, die Spannung an den Ein- und Ausgangsklemmen des Spannungszwischenkreis-Stromrichters 4 wird als Spannung V1 bezeichnet, und der von den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters 2 ausgegebene Strom wird als Strom I bezeichnet. Der Strom I nimmt dabei einen positiven Wert an, wenn der Strom von den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters 2 ausgegeben wird, und nimmt einen negativen Wert an, wenn der Strom den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters 2 zugeführt wird. Die Steuereinheit 5 regelt die Zunahme und Abnahme des Stroms I, indem sie die Spannung V1, die Spannung V2 und den Strom I abfragt.This is where the voltage at the input and output terminals of the power source converter becomes 2 referred to as voltage V2, the voltage at the input and output terminals of the voltage source converter 4 is referred to as voltage V1, and that of the input and output terminals of the power link converter 2 output current is referred to as current I. The current I assumes a positive value when the current from the input and output terminals of the power source converter 2 is output and assumes a negative value when the current is applied to the input and output terminals of the DC link power converter 2 is supplied. The control unit 5 regulates the increase and decrease of the current I by interrogating the voltage V1, the voltage V2 and the current I.

Wenn die Leistungsumsetzung von der Primärseite zur Sekundärseite des Transformators 3 erfolgt, fragt die Steuereinheit 5 die Spannung V1, die Spannung V2 und den Strom I ab, um die Zunahme und Abnahme des Stroms (I) zu regeln, der von den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters 2 ausgegeben wird. Wenn zum Beispiel die Spannung V2 erhöht werden soll oder die Spannung V1 gesenkt werden soll, werden der Stromzwischenkreis-Stromrichter 2 und der Spannungszwischenkreis-Stromrichter 4 so gesteuert, dass der von den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters 2 ausgegebene Strom (I) zunimmt, und wenn die Spannung V2 gesenkt werden soll oder die Spannung V1 erhöht werden soll, werden der Stromzwischenkreis-Stromrichter 2 und der Spannungszwischenkreis-Stromrichter 4 so gesteuert, dass der von den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters 2 ausgegebene Strom (I) abnimmt. Andererseits, wenn die Leistungsumsetzung von der Sekundärseite zur Primärseite des Transformators 3 erfolgt, werden die Spannung V1, die Spannung V2 und der Strom I abgefragt, um die Zunahme und Abnahme des Stroms (–I) zu regeln, der den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters 2 zugeführt wird. Wenn zum Beispiel die Spannung V1 erhöht werden soll, werden der Stromzwischenkreis-Stromrichter 2 und der Spannungszwischenkreis-Stromrichter 4 so gesteuert, dass der den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters 2 zugeführte Strom (–I) zunimmt (der Absolutwert des Stroms I, der ein negativer Wert ist, größer wird), und wenn die Spannung V1 gesenkt werden soll, werden der Stromzwischenkreis-Stromrichter 2 und der Spannungszwischenkreis-Stromrichter 4 so gesteuert, dass der den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters 2 zugeführte Strom (–I) abnimmt (der Absolutwert des Stroms I, der ein negativer Wert ist, kleiner wird).When the power conversion from the primary side to the secondary side of the transformer 3 takes place, asks the control unit 5 the voltage V1, the voltage V2 and the current I to control the increase and decrease of the current (I) from the input and output terminals of the power link converter 2 is issued. For example, when the voltage V2 is to be increased or the voltage V1 is to be lowered, the power source converter becomes 2 and the voltage source inverter 4 so controlled that of the input and output terminals of the power source converter 2 output current (I) increases, and when the voltage V2 is to be lowered or the voltage V1 is to be increased, the power link converter becomes 2 and the voltage source inverter 4 so controlled that of the input and output terminals of the power source converter 2 output current (I) decreases. On the other hand, if the power conversion from the secondary side to the primary side of the transformer 3 is performed, the voltage V1, the voltage V2 and the current I are interrogated to control the increase and decrease of the current (-I), the input and output terminals of the power source converter 2 is supplied. For example, when the voltage V1 is to be increased, the power source converter becomes 2 and the voltage source inverter 4 controlled so that the input and output terminals of the power link converter 2 supplied current (-I) increases (the absolute value of the current I, which is a negative value, becomes larger), and when the voltage V1 is to be lowered, the power link converter become 2 and the voltage source inverter 4 controlled so that the input and output terminals of the power link converter 2 supplied current (-I) decreases (the absolute value of the current I, which is a negative value, becomes smaller).

2 ist ein Schaltschema, das den schematischen Aufbau des Stromzwischenkreis-Stromrichters 2, des Transformators 3 und des Spannungszwischenkreis-Stromrichters 4 von 1 darstellt. In der Ausführungsform von 2 wurde als Stromzwischenkreis-Stromrichter 2 eine Gegentaktstruktur verwendet, und als Spannungszwischenkreis-Stromrichter 4 wurde eine Vollbrückenstruktur verwendet. 2 is a circuit diagram showing the schematic structure of the power link converter 2 , of the transformer 3 and the voltage source rectifier 4 from 1 represents. In the embodiment of 2 was called a power link converter 2 uses a push-pull structure, and as a voltage source converter 4 a full bridge structure was used.

Der Stromzwischenkreis-Stromrichter 2 weist als Hauptkomponenten die Schaltelemente Q1, Q2 und ein induktives Element L auf. Das Schaltelement Q1 ist zwischen einem Ende der Sekundärwicklung des Transformators 3 und der Minuspolklemmenseite verbunden, das Schaltelement Q2 ist zwischen dem anderen Ende der Sekundärwicklung des Transformators 3 und der Minuspolklemmenseite verbunden. Ferner ist zwischen der Mittelabzapfung der Sekundärwicklung und der Pluspolklemmenseite des Transformators 3 ein induktives Element L verbunden.The power link converter 2 has, as main components, the switching elements Q1, Q2 and an inductive element L. The switching element Q1 is between one end of the secondary winding of the transformer 3 and the negative pole terminal side connected, the switching element Q2 is between the other end of the secondary winding of the transformer 3 and the negative terminal side connected. Further, between the center tap of the secondary winding and the positive terminal side of the transformer 3 an inductive element L connected.

Hierin bestehen die Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters 2 aus einer Pluspolklemme und einer Minuspolklemme, wobei die Spannung zwischen der Pluspolklemme und der Minuspolklemme der Spannung V2 entspricht.This is where the input and output terminals of the DC link converter exist 2 consisting of a positive terminal and a negative terminal, the voltage between the positive terminal and the negative terminal corresponds to the voltage V2.

Der Spannungszwischenkreis-Stromrichter 4 weist als Hauptkomponenten Schaltelemente Qa bis Qd und einen Glättungskondensator C auf. Die Schaltelemente Qa, Qb sind miteinander in Reihe geschaltet, und die Schaltelemente Qc, Qd sind miteinander in Reihe geschaltet. Die Reihenschaltung der Schaltelemente Qa, Qb und die Reihenschaltung der Schaltelemente Qc, Qd sind miteinander parallelgeschaltet, und zwischen dem Verbindungspunkt der Schaltelemente Qa, Qb und dem Verbindungspunkt der Schaltelemente Qc, Qd ist die Primärwicklung des Transformators 3 verbunden. Ferner sind die Reihenschaltung der Schaltelemente Qa, Qb, die Reihenschaltung der Schaltelemente Qc, Qd und der Glättungskondensator C zwischen der Pluspolklemmenseite und der Minuspolklemmenseite verbunden. Hierin bestehen Ein- und Ausgangsklemmen des Spannungszwischenkreis-Stromrichters 4 aus einer Pluspolklemme und einer Minuspolklemme, wobei die Spannung zwischen der Pluspolklemme und der Minuspolklemme der Spannung V1 entspricht.The voltage source converter 4 has as main components switching elements Qa to Qd and a smoothing capacitor C. The Switching elements Qa, Qb are connected in series with each other, and the switching elements Qc, Qd are connected in series with each other. The series connection of the switching elements Qa, Qb and the series connection of the switching elements Qc, Qd are connected in parallel with each other, and between the connection point of the switching elements Qa, Qb and the connection point of the switching elements Qc, Qd is the primary winding of the transformer 3 connected. Further, the series connection of the switching elements Qa, Qb, the series connection of the switching elements Qc, Qd and the smoothing capacitor C are connected between the positive pole terminal side and the negative pole terminal side. This consists of input and output terminals of the voltage source converter 4 consisting of a positive pole terminal and a negative pole terminal, the voltage between the positive pole terminal and the negative pole terminal corresponding to the voltage V1.

Als Schaltelemente Q1, Q2, Qa bis Qd können Feldeffekttransistoren, Bipolartransistoren oder IGBTs verwendet werden. Auch Body-Dioden können als Schaltelemente Q1, Q2, Qa bis Qd gebildet werden.As switching elements Q1, Q2, Qa to Qd, field effect transistors, bipolar transistors or IGBTs can be used. Body diodes can also be formed as switching elements Q1, Q2, Qa to Qd.

3 ist ein Blockschaltbild, das den schematischen Aufbau der Steuereinheit 5 von 1 zeigt. 3 is a block diagram showing the schematic structure of the control unit 5 from 1 shows.

In 3 besteht die Steuereinheit 5 aus einem ersten Spannungsregelungssystem 101, einem zweiten Spannungsregelungssystem 102 und einem Stromregelungssystem 103. Das Stromregelungssystem 103 ist dem ersten Spannungsregelungssystem 101 und dem zweiten Spannungsregelungssystem 102 nachgeschaltet. Der Ausgabewert, der vom ersten Spannungsregelungssystem 101 ausgegeben wird, und der Ausgabewert, der vom zweiten Spannungsregelungssystem 102 ausgegeben wird, werden daher in das Stromregelungssystem 103 eingegeben.In 3 is the control unit 5 from a first voltage regulation system 101 , a second voltage regulation system 102 and a flow control system 103 , The flow control system 103 is the first voltage regulation system 101 and the second voltage regulation system 102 downstream. The output value from the first voltage regulation system 101 is output, and the output value from the second voltage control system 102 is output, therefore, in the power control system 103 entered.

Im ersten Spannungsregelungssystem 101 ist einem Subtrahierer 11 eine Totzone 12 (Totzonenschaltung) nachgeschaltet, der Totzone 12 ist ein Konstantspannungsregler 13 nachgeschaltet, und dem Konstantspannungsregler 13 ist ein Begrenzer 14 nachgeschaltet. Der Konstantspannungsregler 13 vergleicht die Spannung V1 mit ihrem Sollwert V1_ref, erzeugt auf der Basis des Vergleichsergebnisses die Stellgröße des Stroms I und gibt diese Stellgröße aus. Mit der Totzone 12 kann ein zulässiger Variationsbereich der Spannung V1 so eingestellt werden, dass der Konstantspannungsregler 13 nicht betrieben wird, wenn die Spannung innerhalb des zulässigen Bereichs liegt. Der Begrenzer 14 ist angeordnet, um den Bereich der Stellgröße, die vom Konstantspannungsregler 13 ausgegeben wird, zu begrenzen. Wenn die vom Konstantspannungsregler 13 ausgegebene Stellgröße innerhalb des im Begrenzer 14 eingestellten Bereichs liegt, wird die vom Konstantspannungsregler 13 ausgegebene Stellgröße vom ersten Spannungsregelungssystem 101 unverändert ausgegeben. Andererseits, wenn die vom Konstantspannungsregler 13 ausgegebene Stellgröße außerhalb des im Begrenzer 14 eingestellten Bereichs liegt, wird vom ersten Spannungsregelungssystem 101 ein im Begrenzer 14 eingestellter unterer Grenzwert oder oberer Grenzwert ausgegeben.In the first voltage regulation system 101 is a subtractor 11 a dead zone 12 (Deadband circuit) downstream, the deadband 12 is a constant voltage regulator 13 downstream, and the constant voltage regulator 13 is a limiter 14 downstream. The constant voltage regulator 13 compares the voltage V1 with its setpoint V1_ref, generates the manipulated variable of the current I on the basis of the comparison result and outputs this manipulated variable. With the deadband 12 For example, an allowable variation range of the voltage V1 can be set so that the constant voltage regulator 13 is not operated when the voltage is within the allowable range. The limiter 14 is arranged to the range of the manipulated variable, that of the constant voltage regulator 13 is spent limiting. When the from the constant voltage regulator 13 output manipulated variable within the limiter 14 is set by the constant voltage regulator 13 output variable from the first voltage regulation system 101 spent unchanged. On the other hand, when the from the constant voltage regulator 13 output manipulated variable outside of the limiter 14 is set by the first voltage regulation system 101 one in the limiter 14 set lower limit or upper limit.

Im zweiten Spannungsregelungssystem 102 ist einem Subtrahierer 21 ein Konstantspannungsregler 23 nachgeschaltet, und dem Konstantspannungsregler 23 ist ein Begrenzer 24 nachgeschaltet. Der Konstantspannungsregler 23 vergleicht die Spannung V2 mit ihrem Sollwert V2_ref, erzeugt auf der Basis des Vergleichsergebnisses die Stellgröße des Stroms I und gibt diese Stellgröße aus. Der Begrenzer 24 ist angeordnet, um den Bereich der Stellgröße, die vom Konstantspannungsregler 23 ausgegeben wird, zu begrenzen. Wenn die vom Konstantspannungsregler 23 ausgegebene Stellgröße innerhalb des im Begrenzer 24 eingestellten Bereichs liegt, wird die vom Konstantspannungsregler 23 ausgegebene Stellgröße vom zweiten Spannungsregelungssystem 102 unverändert ausgegeben. Andererseits, wenn die vom Konstantspannungsregler 23 ausgegebene Stellgröße außerhalb des im Begrenzer 24 eingestellten Bereichs liegt, wird vom zweiten Spannungsregelungssystem 102 ein im Begrenzer 24 eingestellter unterer Grenzwert oder oberer Grenzwert ausgegeben.In the second voltage control system 102 is a subtractor 21 a constant voltage regulator 23 downstream, and the constant voltage regulator 23 is a limiter 24 downstream. The constant voltage regulator 23 compares the voltage V2 with its setpoint V2_ref, generates the manipulated variable of the current I on the basis of the comparison result and outputs this manipulated variable. The limiter 24 is arranged to the range of the manipulated variable, that of the constant voltage regulator 23 is spent limiting. When the from the constant voltage regulator 23 output manipulated variable within the limiter 24 is set by the constant voltage regulator 23 output manipulated variable from the second voltage control system 102 spent unchanged. On the other hand, when the from the constant voltage regulator 23 output manipulated variable outside of the limiter 24 is set by the second voltage control system 102 one in the limiter 24 set lower limit or upper limit.

Im Stromregelungssystem 103 ist einem Addierer 31 ein Addierer/Subtrahierer 32 nachgeschaltet, dem Addierer/Subtrahierer 32 ist ein Konstantstromregler 33 nachgeschaltet, und dem Konstantstromregler 33 ist ein Begrenzer 34 nachgeschaltet. Der Konstantstromregler 33 vergleicht den Wert der Addition der Stellgröße, die vom ersten Spannungsregelungssystem 101 ausgegeben wurde, und der Stellgröße, die vom zweiten Spannungsregelungssystem 102 ausgegeben wurde, mit dem Strom I. Dann erzeugt er auf der Basis des Vergleichsergebnisses einen Befehlswert für die relative Einschaltdauer in einer PWM(Pulsbreitenmodulation)-Regelung und gibt diesen Befehlswert aus. Der Begrenzer 34 ist angeordnet, um den Bereich des Befehlswerts, der vom Konstantstromregler 33 ausgegeben wird, zu begrenzen. Wenn der vom Konstantstromregler 33 ausgegebene Befehlswert innerhalb des im Begrenzer 34 eingestellten Bereichs liegt, wird der vom Konstantstromregler 33 ausgegebene Befehlswert vom Stromregelungssystem 103 unverändert ausgegeben. Andererseits, wenn der vom Konstantstromregler 33 ausgegebene Befehlswert außerhalb des im Begrenzer 34 eingestellten Bereichs liegt, wird ein im Begrenzer 34 eingestellter unterer Grenzwert oder oberer Grenzwert vom Stromregelungssystem 103 ausgegeben. Im Falle einer PFM(Pulsfrequenzmodulation)-Regelung erzeugt der Konstantstromregler 33 einen Befehlswert für eine Frequenz in einer PFM(Pulsfrequenzmodulation)-Regelung. Die Regelparameter des Konstantstromreglers 33 können bei der Leistungsumsetzung von der Primärseite zur Sekundärseite des Transformators 3 und bei der Leistungsumsetzung von der Sekundärseite zur Primärseite des Transformators 3 auf einen gemeinsamen Wert eingestellt werden.In the current control system 103 is an adder 31 an adder / subtractor 32 downstream, the adder / subtractor 32 is a constant current regulator 33 downstream, and the constant current regulator 33 is a limiter 34 downstream. The constant current regulator 33 compares the value of the addition of the manipulated variable generated by the first voltage regulation system 101 and the manipulated variable generated by the second voltage regulation system 102 Then, on the basis of the comparison result, it generates a command value for the duty ratio in PWM (Pulse Width Modulation) control, and outputs this command value. The limiter 34 is arranged to the range of the command value, that of the constant current regulator 33 is spent limiting. If that of the constant current regulator 33 output command value within the delimiter 34 is set by the constant current controller 33 output command value from the current control system 103 spent unchanged. On the other hand, if that of the constant current regulator 33 output command value outside of the delimiter 34 is set in the limiter 34 set lower limit or upper limit of current control system 103 output. In the case of a PFM ( Pulse frequency modulation) control generates the constant current controller 33 a command value for a frequency in a PFM (Pulse Frequency Modulation) scheme. The control parameters of the constant current controller 33 can be used in the power conversion from the primary side to the secondary side of the transformer 3 and in the power conversion from the secondary side to the primary side of the transformer 3 be set to a common value.

Bei der Leistungsumsetzung von der Primärseite zur Sekundärseite des Transformators 3 können die Begrenzer 14, 24, 34 wie folgt eingestellt werden.
Begrenzer 14: unterer Grenzwert = –ΔI, oberer Grenzwert = ΔI
Begrenzer 24: unterer Grenzwert = 0, oberer Grenzwert = I_ref
Begrenzer 34: unterer Grenzwert = 0, oberer Grenzwert = maximale relative Einschaltdauer
Hier ist I_ref der Sollwert des Stroms I, der von den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters 2 ausgegeben wird, und ΔI kann auf einen bestimmten Wert eingestellt werden. Wenn die Bereiche der Begrenzer 14, 24, 34 auf diese Weise eingestellt wurden, wird die Ausgabe des ersten Spannungsregelungssystems 101, des zweiten Spannungsregelungssystems 102 und des Stromregelungssystems 103 wie folgt begrenzt. Wenn die vom Konstantspannungsregler 13 ausgegebene Stellgröße größer ist als ΔI, wird die vom ersten Spannungsregelungssystem 101 ausgegebene Stellgröße gleich ΔI, und wenn die vom Konstantspannungsregler 13 ausgegebene Stellgröße kleiner ist als –ΔI, wird die vom ersten Spannungsregelungssystem 101 ausgegebene Stellgröße gleich –ΔI. Wenn die vom Konstantspannungsregler 23 ausgegebene Stellgröße größer ist als I_ref, wird die vom zweiten Spannungsregelungssystem 102 ausgegebene Stellgröße gleich I_ref, und wenn die vom Konstantspannungsregler 23 ausgegebene Stellgröße kleiner ist als 0, wird die vom ersten Spannungsregelungssystem 101 ausgegebene Stellgröße gleich 0. Wenn der vom Konstantstromregler 33 ausgegebene Befehlswert größer ist als der Maximalwert der relativen Einschaltdauer, wird der vom Stromregelungssystem 103 ausgegebene Befehlswert gleich dem Maximalwert der relativen Einschaltdauer, und wenn der vom Konstantstromregler 33 ausgegebene Befehlswert kleiner ist als 0, wird der vom Stromregelungssystem 103 ausgegebene Befehlswert gleich 0. Der Maximalwert des Werts der Addition aus der Stellgröße, die vom ersten Spannungsregelungssystem 101 ausgegeben wird, und der Stellgröße, die vom zweiten Spannungsregelungssystem 102 ausgegeben wird, ist daher I_ref + ΔI und der Minimalwert –ΔI. Demnach variiert der Strom I zwischen I_ref + ΔI und –ΔI.In the power conversion from the primary side to the secondary side of the transformer 3 can the limiters 14 . 24 . 34 be set as follows.
limiter 14 : lower limit = -ΔI, upper limit = ΔI
limiter 24 : lower limit = 0, upper limit = I_ref
limiter 34 : lower limit = 0, upper limit = maximum duty cycle
Here, I_ref is the setpoint of the current I, that of the input and output terminals of the power source converter 2 is output, and ΔI can be set to a certain value. If the areas of the limiter 14 . 24 . 34 are set in this way, the output of the first voltage regulation system 101 , the second voltage regulation system 102 and the power control system 103 limited as follows. When the from the constant voltage regulator 13 output variable greater than ΔI, is the first voltage regulation system 101 output variable equal to ΔI, and if the constant voltage regulator 13 output variable is less than -ΔI, is the first voltage regulation system 101 output manipulated variable equal to -ΔI. When the from the constant voltage regulator 23 command value output is greater than I_ref, that of the second voltage control system 102 output manipulated variable is equal to I_ref, and if that of the constant voltage regulator 23 output value is less than 0, that of the first voltage regulation system 101 output variable equal to 0. If the from the constant current controller 33 output command value is greater than the maximum value of the duty cycle, which is the current control system 103 output command value equal to the maximum value of the duty cycle, and if that of the constant current regulator 33 output command value is less than 0, that is the current control system 103 output command value equal to 0. The maximum value of the value of the addition of the manipulated variable generated by the first voltage regulation system 101 is output, and the manipulated variable, the second voltage control system 102 is therefore I_ref + ΔI and the minimum value -ΔI. Thus, the current I varies between I_ref + ΔI and -ΔI.

Bei der Leistungsumsetzung von der Sekundärseite zur Primärseite des Transformators 3 können die Begrenzer 14, 24, 34 wie folgt eingestellt werden.
Begrenzer 14: unterer Grenzwert = –I_ref, oberer Grenzwert = 0
Begrenzer 24: unterer Grenzwert = 0, oberer Grenzwert = 0
Begrenzer 34: unterer Grenzwert = 0, oberer Grenzwert = maximale relative Einschaltdauer
Bei der Leistungsumsetzung von der Sekundärseite zur Primärseite des Transformators 3 erfolgt eine Regelung, die den Strom, der den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters 2 zugeführt wird, zu- oder abnehmen lässt. Der Sollwert des Stroms I ist ein negativer Wert.In the power conversion from the secondary side to the primary side of the transformer 3 can the limiters 14 . 24 . 34 be set as follows.
limiter 14 : lower limit = -I_ref, upper limit = 0
limiter 24 : lower limit = 0, upper limit = 0
limiter 34 : lower limit = 0, upper limit = maximum duty cycle
In the power conversion from the secondary side to the primary side of the transformer 3 there is a regulation that controls the current, the input and output terminals of the power link converter 2 is supplied, increases or decreases. The setpoint of the current I is a negative value.

In diesem Beispiel wird die Stellgröße, die vom ersten Spannungsregelungssystem 101 ausgegeben wird, auf den Bereich von –I_ref bis 0 begrenzt. Das heißt, vom ersten Spannungsregelungssystem 101 wird eine Stellgröße ausgegeben, die den Strom, der den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters 2 zugeführt wird, innerhalb eines Bereichs von 0 bis I_ref variieren lässt. Da der untere Grenzwert und der obere Grenzwert des Begrenzers 24 auf 0 eingestellt sind, ist die Stellgröße, die vom zweiten Spannungsregelungssystem 102 ausgegeben wird, stets gleich 0. Durch den Einstellwert des Begrenzers 24 kann so die Funktion des zweiten Spannungsregelungssystems 102 im Wesentlichen abgeschaltet werden. Das Stromregelungssystem 103 vergleicht die Stellgröße, die vom ersten Spannungsregelungssystem 101 ausgegeben wird, mit dem Strom I und erzeugt auf der Basis des Vergleichsergebnisses einen Befehlswert für die relative Einschaltdauer.In this example, the manipulated variable is that of the first voltage regulation system 101 is limited to the range of -I_ref to 0. That is, from the first voltage regulation system 101 a command value is output, which is the current that is the input and output terminals of the power link converter 2 is varied within a range of 0 to I_ref. Since the lower limit and the upper limit of the limiter 24 are set to 0, is the manipulated variable, that of the second voltage control system 102 is output, always equal to 0. By the setting value of the limiter 24 so can the function of the second voltage regulation system 102 essentially shut down. The flow control system 103 compares the manipulated variable generated by the first voltage regulation system 101 is output with the current I and generates a command value for the duty ratio on the basis of the comparison result.

Die Arbeitsweise wird für den Fall beschrieben, dass die Begrenzer 14, 24, 34 wie oben angegeben eingestellt wurden. Zuerst wird der Fall der Leistungsumsetzung von der Sekundärseite zur Primärseite des Transformators 3 beschrieben. Bei der Leistungsumsetzung von der Sekundärseite zur Primärseite des Transformators 3 wird der zulässige Variationsbereich der Totzone 12 auf 0 eingestellt. Der Subtrahierer 11 subtrahiert die Spannung V1, die die Erkennungsspannung an den Ein- und Ausgangsklemmen des Spannungszwischenkreis-Stromrichters 4 ist, vom Sollwert V1_ref und gibt diesen Wert aus. Dieser Subtraktionswert wird über die Totzone 12 in den Konstantspannungsregler 13 eingegeben. Der Konstantspannungsregler 13 erzeugt eine derartige Stellgröße, dass dieser Subtraktionswert sich 0 nähert (eine derartige Stellgröße, dass die Spannung V1 sich dem Sollwert V1_ref nähert). Diese Stellgröße wird vom Begrenzer 14 auf den Bereich von –I_ref bis 0 begrenzt, wonach sie vom ersten Spannungsregelungssystem 101 ausgegeben wird. Dann wird sie über den Addierer 31 an den Addierer/Subtrahierer 32 ausgegeben.The operation is described in the event that the limiter 14 . 24 . 34 as stated above. First, the case of the power conversion from the secondary side to the primary side of the transformer 3 described. In the power conversion from the secondary side to the primary side of the transformer 3 becomes the allowable variation range of the deadband 12 set to 0. The subtractor 11 subtracts the voltage V1, which detects the detection voltage at the input and output terminals of the voltage source converter 4 is from the setpoint V1_ref and outputs this value. This subtraction value is over the deadband 12 in the constant voltage regulator 13 entered. The constant voltage regulator 13 generates such a manipulated variable that this subtraction value approaches 0 (a manipulated variable such that the voltage V1 approaches the target value V1_ref). This manipulated variable is from the limiter 14 limited to the range of -I_ref to 0, after which they are from the first voltage regulation system 101 is issued. Then she will over the adder 31 to the adder / subtractor 32 output.

Die vom ersten Spannungsregelungssystem 101 ausgegebene Stellgröße wird über den Addierer 31 in den Addierer/Subtrahierer 32 eingegeben. Der Addierer/Subtrahierer 32 addiert den Ausgabewert des Addierers 31 zu dem Sollwert I_ref des Ladestroms und subtrahiert von diesem Additionswert den Erkennungswert des Stroms I. Dieser Berechnungswert wird in den Konstantstromregler 33 eingegeben. Der Konstantstromregler 33 erzeugt einen derartigen Befehlswert, dass dieser Berechnungswert sich 0 nähert. Der Begrenzer 34 begrenzt diesen Befehlswert auf einen Bereich von 0 bis zur maximalen relativen Einschaltdauer, wonach er die relative Einschaltdauer als Befehl Duty für die relative Einschaltdauer ausgibt.The first voltage regulation system 101 output manipulated variable is via the adder 31 into the adder / subtractor 32 entered. The adder / subtractor 32 adds the output value of the adder 31 to the setpoint I_ref of the charging current and subtracts from this addition value the detection value of the current I. This calculation value is converted to the constant current regulator 33 entered. The constant current regulator 33 generates such a command value that this calculation value approaches 0. The limiter 34 limits this command value to a range of 0 to the maximum duty cycle, after which it outputs the duty ratio as duty duty command Duty.

Als nächstes wird der Fall der Leistungsumsetzung von der Primärseite zur Sekundärseite des Transformators 3 beschrieben. Bei der Leistungsumsetzung von der Primärseite zur Sekundärseite des Transformators 3 werden Stellgrößen der Einstellung der Begrenzer 14, 24 entsprechend von sowohl dem ersten Spannungsregelungssystem 101 als auch dem zweiten Spannungsregelungssystem 102 ausgegeben. Die Stellgröße, die vom ersten Spannungsregelungssystem 101 ausgegeben wird, wird so eingestellt, dass sie sowohl einen positiven als auch einen negativen Wert annehmen kann.Next, the case of the power conversion from the primary side to the secondary side of the transformer 3 described. In the power conversion from the primary side to the secondary side of the transformer 3 are manipulated variables of the setting of the limiters 14 . 24 corresponding to both the first voltage regulation system 101 as well as the second voltage regulation system 102 output. The manipulated variable, that of the first voltage regulation system 101 output is set so that it can take both a positive and a negative value.

Der zulässige Variationsbereich der Totzone 12 des ersten Spannungsregelungssystems 101 wird auf einen beliebigen Wert über 0 eingestellt. Der Subtrahierer 11 subtrahiert die Spannung V1 vom Sollwert V1_ref. Dieser Subtraktionswert wird über die Totzone 12 in den Konstantspannungsregler 13 eingegeben.The permissible variation range of the dead zone 12 of the first voltage regulation system 101 is set to any value above 0. The subtractor 11 subtracts the voltage V1 from the setpoint V1_ref. This subtraction value is over the deadband 12 in the constant voltage regulator 13 entered.

Der Konstantspannungsregler 13 erzeugt eine derartige Stellgröße, dass der eingegebene Subtraktionswert sich 0 nähert (eine derartige Stellgröße, dass der Erkennungswert der Spannung V1 sich dem Sollwert der Rail-Spannung V1_ref nähert). Der Begrenzer 14 begrenzt diese Stellgröße auf einen Bereich von –ΔI bis ΔI. Die vom Begrenzer 14 ausgegebene Stellgröße wird in den Addierer 31 eingegeben.The constant voltage regulator 13 generates such a manipulated variable that the inputted subtraction value approaches 0 (a manipulated variable such that the detection value of the voltage V1 approaches the target value of the rail voltage V1_ref). The limiter 14 limits this manipulated variable to a range of -ΔI to ΔI. The limiter 14 output manipulated variable is in the adder 31 entered.

Der Subtrahierer 21 subtrahiert die Spannung V2, die die Erkennungsspannung an den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters 2 ist, vom Sollwert V2_ref. Dieser Subtraktionswert wird in den Konstantspannungsregler 23 eingegeben.The subtractor 21 subtracts the voltage V2, which is the detection voltage at the input and output terminals of the power link converter 2 is, from the setpoint V2_ref. This subtraction value is in the constant voltage regulator 23 entered.

Der Konstantspannungsregler 23 erzeugt eine derartige Stellgröße, dass der eingegebene Subtraktionswert sich 0 nähert (eine derartige Stellgröße, dass die Spannung V2 sich dem Sollwert V2_ref nähert). Der Begrenzer 24 begrenzt diese Stellgröße auf einen Bereich von 0 bis I_ref. Die vom Begrenzer 14 ausgegebene Stellgröße wird in den Addierer 31 eingegeben.The constant voltage regulator 23 generates such a manipulated variable that the inputted subtraction value approaches 0 (a manipulated variable such that the voltage V2 approaches the target value V2_ref). The limiter 24 limits this manipulated variable to a range from 0 to I_ref. The limiter 14 output manipulated variable is in the adder 31 entered.

Der Addierer 31 addiert die Ausgabewerte aus den Begrenzern 14, 24. Dieser Additionswert wird in den Addierer/Subtrahierer 32 eingegeben. Der Addierer/Subtrahierer 32 addiert den Ausgabewert des Addierers 31 und den Sollwert I_ref und subtrahiert von diesem Additionswert den Strom I, der der Erkennungswert des von den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters 2 ausgegebenen Stroms ist. Dieser Berechnungswert wird in den Konstantstromregler 33 eingegeben. Der Konstantstromregler 33 erzeugt einen derartigen Befehlswert, dass der Ausgabewert des Addierers/Subtrahierers 32 sich 0 nähert. Der Begrenzer 34 begrenzt diesen Befehlswert auf einen Bereich von 0 bis zur maximalen relativen Einschaltdauer, wonach er die relative Einschaltdauer als Befehl Duty für die relative Einschaltdauer ausgibt.The adder 31 adds the output values from the delimiters 14 . 24 , This addition value is added to the adder / subtractor 32 entered. The adder / subtractor 32 adds the output value of the adder 31 and the setpoint I_ref and subtracts from this addition value the current I which is the detection value of the input and output terminals of the power link converter 2 output stream is. This calculation value is stored in the constant current controller 33 entered. The constant current regulator 33 generates such a command value that the output value of the adder / subtractor 32 is approaching 0. The limiter 34 limits this command value to a range of 0 to the maximum duty cycle, after which it outputs the duty ratio as duty duty command Duty.

Als nächstes werden die Gate-Treibersignale S1, S2, Sa bis Sd beschrieben, die auf der Basis des Befehls Duty für die relative Einschaltdauer erzeugt werden. Die Schaltelemente Q1, Q2 in 2 werden durch die Gate-Treibersignale S1, S2 angesteuert, die Schaltelemente Qa bis Qd in 2 werden durch die Gate-Treibersignale Sa bis Sd angesteuert.Next, the gate drive signals S1, S2, Sa to Sd generated based on the duty ratio duty command Duty will be described. The switching elements Q1, Q2 in 2 are driven by the gate drive signals S1, S2, the switching elements Qa to Qd in 2 are driven by the gate drive signals Sa to Sd.

4 ist ein Zeitdiagramm, das die Wellenform der Gate-Treibersignale S1, S2, Sa bis Sd von 1 zeigt. Die relative Einschaltdauer der Gate-Treibersignale Sa bis Sd wird auf der Basis des Befehls Duty für die relative Einschaltdauer eingestellt. Und die relativen Einschaltdauern der Gate-Treibersignale Sa bis Sd werden so eingestellt, dass sie einander entsprechen. Hierbei sind die Gate-Treibersignale Sa, Sd und die Gate-Treibersignale Sb, Sc um eine Halbperiode phasenverschoben. 4 FIG. 11 is a timing chart showing the waveform of the gate drive signals S1, S2, Sa through Sd of FIG 1 shows. The duty ratio of the gate drive signals Sa to Sd is set on the basis of the duty ratio duty command Duty. And the duty ratios of the gate drive signals Sa to Sd are set to correspond to each other. Here, the gate drive signals Sa, Sd and the gate drive signals Sb, Sc are phase-shifted by one-half cycle.

Das Gate-Treibersignal S1 wird durch Umkehrung der Gate-Treibersignale Sb, Sc erzeugt, und das Gate-Treibersignal S2 wird durch Umkehrung der Gate-Treibersignale Sa, Sd erzeugt. Auf diese Weise ist es möglich, alle Gate-Treibersignale S1, S2, Sa bis Sd auf der Basis des Befehls Duty für die relative Einschaltdauer zu erzeugen.The gate drive signal S1 is generated by reversing the gate drive signals Sb, Sc, and the gate drive signal S2 is generated by reversing the gate drive signals Sa, Sd. In this way, it is possible to generate all the gate drive signals S1, S2, Sa to Sd on the basis of the duty ratio duty command Duty.

Wenn bei der Leistungsumsetzung von der Primärseite zur Sekundärseite des Transformators 3 die Spannung V2 abnimmt, wird das zweite Spannungsregelungssystem 102 in 3 betrieben, um die Spannung V2 zu erhöhen. Wenn die Spannung V1 abnimmt, wird das erste Spannungsregelungssystem 101 betrieben, um die Spannung V1 zu erhöhen. Dieser Betrieb des ersten Spannungsregelungssystems 101 und des zweiten Spannungsregelungssystems 102 wird parallel durchgeführt.If in the power conversion from the primary side to the secondary side of the transformer 3 the voltage V2 decreases, becomes the second voltage regulation system 102 in 3 operated to increase the voltage V2. When voltage V1 decreases, the first voltage regulation system becomes 101 operated to increase the voltage V1. This operation of the first voltage regulation system 101 and the second voltage regulation system 102 is carried out in parallel.

Indem der Betrieb des ersten Spannungsregelungssystems 101 und der Betrieb des zweiten Spannungsregelungssystems 102 auf diese Weise parallel durchgeführt wird, kann die Schwankung der Spannung V1 bei der Leistungsumsetzung von der Primärseite zur Sekundärseite des Transformators 3 unterdrückt werden. Wenn zum Beispiel die Spannung V2 abgenommen hat, weil die Spannung V1 abgenommen hat, ist es möglich, die Erhöhung der Spannung V2 zu unterdrücken und die Spannung V1 zu erhöhen. By the operation of the first voltage regulation system 101 and the operation of the second voltage regulation system 102 is carried out in parallel in this way, the fluctuation of the voltage V1 in the power conversion from the primary side to the secondary side of the transformer 3 be suppressed. For example, when the voltage V2 has decreased because the voltage V1 has decreased, it is possible to suppress the increase of the voltage V2 and increase the voltage V1.

Im Folgenden wird das Regelungsverfahren für den Stromwert Bezug nehmend auf 2 und 17 ausführlich beschrieben. 17 ist eine Figur, bei der in das Zeitdiagramm von 4, das die Wellenform der Gate-Treibersignale S1, S2, Sa bis Sd zeigt, die Perioden T1 bis T4 eingetragen wurden.In the following, the control method for the current value will be referred to 2 and 17 described in detail. 17 is a figure in which in the time diagram of 4 showing the waveform of the gate drive signals S1, S2, Sa to Sd, which have been entered in the periods T1 to T4.

Zuerst wird der Fall erklärt, bei dem die Schaltelemente Q1, Q2 beide eingeschaltet sind. In den Perioden T2, T4, die in 17 gezeigt werden, sind die Schaltelemente Q1, Q2 eingeschaltet. Wenn die Schaltelemente Q1, Q2 eingeschaltet sind, sind die Schaltelemente Qa bis Qd ausgeschaltet, weshalb beide Enden der Primärwicklung der Transformators 3 im offenen Zustand sind. Das heißt, an keiner der beiden Enden der Primärwicklung der Transformators 3 liegt die Spannung V1 an.First, the case where the switching elements Q1, Q2 are both turned on will be explained. In the periods T2, T4, the in 17 are shown, the switching elements Q1, Q2 are turned on. When the switching elements Q1, Q2 are turned on, the switching elements Qa to Qd are turned off, therefore both ends of the primary winding of the transformer 3 are in the open state. That is, at either end of the primary winding of the transformer 3 the voltage V1 is applied.

Wenn die Schaltelemente Q1, Q2 eingeschaltet sind, fließt andererseits in beiden Wicklungen Strom von der Mittelabzapfung der Sekundärwicklung des Transformators 3 zum Schaltelement Q1 und zum Schaltelement Q2. Dabei sind beide Enden der Sekundärwicklung des Transformators 3 im kurzgeschlossenen Zustand, weshalb auf der Sekundärseite des Transformators 3 keine Spannung erzeugt wird.On the other hand, when the switching elements Q1, Q2 are turned on, current flows in both windings from the center tap of the secondary winding of the transformer 3 to the switching element Q1 and the switching element Q2. Both ends are the secondary winding of the transformer 3 in the shorted state, which is why on the secondary side of the transformer 3 no voltage is generated.

Daher weisen die Eingangsspannung V2 und der Strom I (die Pfeilrichtung in 2 ist positiv) die in Gleichung 1 gezeigte Beziehung auf. In der Gleichung wird dabei die Induktivität des induktiven Elements L durch L ausgedrückt. V2 + L × dI/dt = 0 (Gleichung 1) Therefore, the input voltage V2 and the current I (the arrow direction in FIG 2 is positive) the relationship shown in Equation 1. In the equation, the inductance of the inductive element L is expressed by L. V2 + L × dI / dt = 0 (Equation 1)

Der Strom in dieser Periode ändert sich mit einer Änderungsrate (dI/dt), die die Gleichung 1 erfüllt. Wenn folglich der Strom in dieser Periode in Richtung des Pfeils von 2 fließt, nimmt der Strom mit einer Änderungsrate (dI/dt) ab, die die Gleichung 1 erfüllt. Andererseits, wenn der Strom entgegen der Richtung des Pfeils von 2 fließt, nimmt der Strom mit einer Änderungsrate (dI/dt) zu, die die Gleichung 1 erfüllt.The current in this period changes at a rate of change (dI / dt) that satisfies Equation 1. Thus, if the current in this period is in the direction of the arrow of 2 flows, the current decreases at a rate of change (dI / dt) that satisfies equation (1). On the other hand, if the current is against the direction of the arrow of 2 flows, the current increases at a rate of change (dI / dt) that satisfies equation (1).

Als nächstes wird der Fall erläutert, in dem nur eines der Schaltelemente Q1, Q2 eingeschaltet ist. In der Periode T1, die in 17 gezeigt wird, sind die Schaltelemente Q2, Qb, Qc eingeschaltet, und in der Periode T3 sind die Schaltelemente Q1, Qa, Qd eingeschaltet. Wenn die Schaltelemente Qb, Qc eingeschaltet sind, oder wenn die Schaltelemente Qa, Qd eingeschaltet sind, liegt an beiden Enden der Primärwicklung des Transformators 3 die Spannung V1 an.Next, the case where only one of the switching elements Q1, Q2 is turned on will be explained. In the period T1, the in 17 is shown, the switching elements Q2, Qb, Qc are turned on, and in the period T3, the switching elements Q1, Qa, Qd are turned on. When the switching elements Qb, Qc are turned on, or when the switching elements Qa, Qd are turned on, the primary winding of the transformer is at both ends 3 the voltage V1 on.

Die Polarität der anliegenden Spannung V1, wenn die Schaltelemente Qb, Qc eingeschaltet sind, ist jedoch umgekehrt zur Polarität der anliegenden Spannung V1, wenn die Schaltelemente Qa, Qd eingeschaltet sind. Wenn das Wicklungszahlverhältnis auf der Primärseite und auf der Sekundärseite des Transformators n1:n2 ist, ist die Spannung, die in den Perioden T1, T3 auf der Sekundärseite des Transformators 3 erzeugt wird, V1 × (n2/n1). Daher gilt in den Perioden T1, T3 die folgende Gleichung 2. V2 + L × (dI/dt) = V1 × (n2/n1) (Gleichung 2) However, the polarity of the applied voltage V1 when the switching elements Qb, Qc are turned on is reverse to the polarity of the applied voltage V1 when the switching elements Qa, Qd are turned on. When the number of turns on the primary side and on the secondary side of the transformer is n1: n2, the voltage in the periods T1, T3 is on the secondary side of the transformer 3 is generated, V1 × (n2 / n1). Therefore, in the periods T1, T3, the following equation 2 holds. V2 + L × (dI / dt) = V1 × (n2 / n1) (Equation 2)

Der Strom in dieser Periode ändert sich mit einer Änderungsrate (dI/dt), die die Gleichung 2 erfüllt. Wenn folglich der Strom in dieser Periode in Richtung des Pfeils von 2 fließt, nimmt der Strom mit einer Änderungsrate (dI/dt) zu, die die Gleichung 2 erfüllt. Andererseits, wenn der Strom entgegen der Richtung des Pfeils von 2 fließt, nimmt der Strom mit einer Änderungsrate (dI/dt) ab, die die Gleichung 2 erfüllt.The current in this period changes at a rate of change (dI / dt) that satisfies Equation 2. Thus, if the current in this period is in the direction of the arrow of 2 flows, the current increases at a rate of change (dI / dt) that satisfies Equation 2. On the other hand, if the current is against the direction of the arrow of 2 flows, the current decreases at a rate of change (dI / dt) that satisfies Equation 2.

Gleichung 1 und Gleichung 2 gelten sowohl für den Fall, dass die Leistung von der Primärseite zur Sekundärseite übertragen wird, als auch für den Fall, dass die Leistung von der Sekundärseite zur Primärseite übertragen wird. Wenn die sekundärseitige Spannung gesenkt werden soll, oder wenn die primärseitige Spannung erhöht werden soll, werden die Perioden T2, T4, d. h. die Zeit, in welcher die Schaltelemente Q1, Q2 beide eingeschaltet sind (die Zeit, in welcher die Schaltelemente Qa bis Qd alle ausgeschaltet sind), verlängert.Equation 1 and Equation 2 apply to both the case that the power is transmitted from the primary side to the secondary side, as well as in the case that the power is transmitted from the secondary side to the primary side. When the secondary side voltage is to be lowered, or when the primary side voltage is to be increased, the periods T2, T4, d. H. the time in which the switching elements Q1, Q2 are both turned on (the time in which the switching elements Qa to Qd are all turned off) is extended.

Umgekehrt, wenn die sekundärseitige Spannung erhöht werden soll, oder wenn die primärseitige Spannung gesenkt werden soll, werden die Perioden T1, T3, d. h. die Zeit, in welcher eines der Schaltelemente Q1, Q2 eingeschaltet ist (die Zeit, in welcher die Schaltelemente Qb, Qc eingeschaltet sind, oder die Zeit, in welcher die Schaltelemente Qa, Qd eingeschaltet sind), verlängert.Conversely, if the secondary side voltage is to be increased, or if the primary side voltage is to be lowered, the periods T1, T3, d. H. the time in which one of the switching elements Q1, Q2 is turned on (the time in which the switching elements Qb, Qc are turned on, or the time in which the switching elements Qa, Qd are turned on) is extended.

Die Richtung, in welcher der Strom I fließt, wird auf der Basis der Beziehung von V2 und V1 × (n2/n1) (Spannungsdifferenz) und der Beziehung der Perioden T2, T4 und der Perioden T1, T3 (Verhältnis beider Perioden T1:T2 und T3:T4) bestimmt.The direction in which the current I flows is determined on the basis of the relationship of V2 and V1 × (n2 / n1) (voltage difference) and the relationship of the periods T2, T4 and the periods T1, T3 (ratio of both periods T1: T2 and T3: T4).

Da es in der vorliegenden Erfindung möglich ist, V1 und V2 unabhängig von der Richtung, in welcher der Strom I fließt, durch die gleiche Regelung zu regeln, kann die Umschaltung vom Motorbetrieb auf den regenerativen Betrieb oder vom regenerativen Betrieb auf den Motorbetrieb auf einfache Weise durchgeführt werden.Since it is possible in the present invention, V1 and V2, regardless of the direction in which the current I flows, by the same regulation To control the switching from engine operation to the regenerative operation or from regenerative operation to the engine operation can be easily performed.

5 ist ein Blockschaltbild, das den schematischen Aufbau einer Steuereinheit, die in einer zweiten Ausführungsform des DC/DC-Wandlers gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, zeigt. 5 Fig. 12 is a block diagram showing the schematic structure of a control unit used in a second embodiment of the DC / DC converter according to the present invention.

In 5 ist statt des Stromregelungssystems 103 von 3 ein Stromregelungssystem 104 angeordnet. In diesem Stromregelungssystem 104 ist dem Addierer/Subtrahierer 32 ein Begrenzer 41 vorgeschaltet.In 5 is instead of the power control system 103 from 3 a flow control system 104 arranged. In this flow control system 104 is the adder / subtractor 32 a limiter 41 upstream.

Bei der Leistungsumsetzung von der Primärseite zur Sekundärseite des Transformators 3 kann der Begrenzer 41 wie folgt eingestellt werden.
Begrenzer 41: unterer Grenzwert = 0, oberer Grenzwert = I_ref
Hier zeigt ein positiver Wert den Stromwert eines Stroms an, der von den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters 2 ausgegeben wird, und ein negativer Wert zeigt den Stromwert eines Stroms an, der den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters 2 zugeführt wird.In the power conversion from the primary side to the secondary side of the transformer 3 can the limiter 41 be set as follows.
limiter 41 : lower limit = 0, upper limit = I_ref
Here, a positive value indicates the current value of a current, that of the input and output terminals of the current source converter 2 is output, and a negative value indicates the current value of a current that is the input and output terminals of the power link converter 2 is supplied.

Bei der Leistungsumsetzung von der Sekundärseite zur Primärseite des Transformators 3 kann der Begrenzer 41 wie folgt eingestellt werden.
Begrenzer 41: unterer Grenzwert = –I_ref, oberer Grenzwert = 0
Dadurch, dass dem Addierer/Subtrahierer 32 ein Begrenzer 41 vorgeschaltet ist, kann der Ausgabewert des Addierers 31 auf einen Bereich von 0 bis I_ref begrenzt werden. Das heißt, die Gesamtsumme aus der Stellgröße, die durch den Betrieb des ersten Spannungsregelungssystems 101 empfangen wird, und der Stellgröße, die vom zweiten Spannungsregelungssystem 102 empfangen wird, kann auf einen Bereich von 0 bis I_ref begrenzt werden.In the power conversion from the secondary side to the primary side of the transformer 3 can the limiter 41 be set as follows.
limiter 41 : lower limit = -I_ref, upper limit = 0
By doing that the adder / subtractor 32 a limiter 41 upstream, the output value of the adder 31 be limited to a range of 0 to I_ref. That is, the total of the manipulated variable caused by the operation of the first voltage regulation system 101 is received, and the manipulated variable, the second voltage control system 102 can be limited to a range of 0 to I_ref.

6 ist ein Blockschaltbild, das den schematischen Aufbau einer Steuereinheit, die in einer dritten Ausführungsform des DC/DC-Wandlers gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, zeigt. 6 Fig. 10 is a block diagram showing the schematic structure of a control unit used in a third embodiment of the DC / DC converter according to the present invention.

In 6 ist statt des Stromregelungssystems 103 von 3 ein Stromregelungssystem 105 angeordnet. In diesem Stromregelungssystem 105 ist statt des Addierers/Subtrahierers 32 ein Subtrahierer 32' angeordnet. In diesem Subtrahierer 32' entfällt die Eingabe des Sollwerts I_ref, und der Erkennungswert des Stroms I wird vom Ausgabewert des Addierers 31 subtrahiert.In 6 is instead of the power control system 103 from 3 a flow control system 105 arranged. In this flow control system 105 is instead of the adder / subtractor 32 a subtractor 32 ' arranged. In this subtractor 32 ' the input of the setpoint I_ref is omitted and the detection value of the current I is taken from the output value of the adder 31 subtracted.

In diesem Regelungssystem können bei der Leistungsumsetzung von der Primärseite zur Sekundärseite des Transformators 3 die Begrenzer 14, 24, 34 wie folgt eingestellt werden.
Begrenzer 14: unterer Grenzwert = –ΔI, oberer Grenzwert = ΔI
Begrenzer 24: unterer Grenzwert = 0, oberer Grenzwert = I_ref
Begrenzer 34: unterer Grenzwert = 0, oberer Grenzwert = maximale relative Einschaltdauer
Hier zeigt ein positiver Wert einen Stromwert eines Stroms an, der von den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters 2 ausgegeben wird, und ein negativer Wert zeigt einen Stromwert eines Stroms an, der den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters 2 zugeführt wird. In diesem Fall ist der Bereich des Stroms I der Bereich von –ΔI bis I_ref + ΔI. Der Strom I ist im Bereich von 0 bis I_ref + ΔI ein Strom, der von den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters 2 ausgegeben wird, und im Bereich von –ΔI bis 0 ist er ein Strom, der den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters 2 zugeführt wird.In this control system, in the power conversion from the primary side to the secondary side of the transformer 3 the limiters 14 . 24 . 34 be set as follows.
limiter 14 : lower limit = -ΔI, upper limit = ΔI
limiter 24 : lower limit = 0, upper limit = I_ref
limiter 34 : lower limit = 0, upper limit = maximum duty cycle
Here, a positive value indicates a current value of a current from the input and output terminals of the power link converter 2 is output, and a negative value indicates a current value of a current that is the input and output terminals of the power link converter 2 is supplied. In this case, the range of the current I is the range of -ΔI to I_ref + ΔI. The current I is in the range of 0 to I_ref + .DELTA.I a current from the input and output terminals of the power link converter 2 is output, and in the range of -ΔI to 0, it is a current corresponding to the input and output terminals of the power link converter 2 is supplied.

Bei der Leistungsumsetzung von der Sekundärseite zur Primärseite des Transformators 3 kann des Weiteren die Ausgabe der Begrenzer 14, 24, 34 wie folgt begrenzt werden.
Begrenzer 14: unterer Grenzwert = –I_ref, oberer Grenzwert = 0
Begrenzer 24: unterer Grenzwert = 0, oberer Grenzwert = 0
Begrenzer 34: unterer Grenzwert = 0, oberer Grenzwert = maximale relative Einschaltdauer
In diesem Fall ist der Bereich des Stroms I der Bereich von –I_ref bis 0. Der Strom I ist der Strom, der den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters 2 zugeführt wird.In the power conversion from the secondary side to the primary side of the transformer 3 Furthermore, the output of the limiters 14 . 24 . 34 be limited as follows.
limiter 14 : lower limit = -I_ref, upper limit = 0
limiter 24 : lower limit = 0, upper limit = 0
limiter 34 : lower limit = 0, upper limit = maximum duty cycle
In this case, the range of the current I is the range of -I_ref to 0. The current I is the current that is the input and output terminals of the power link converter 2 is supplied.

7 ist ein Blockschaltbild, das den schematischen Aufbau einer Steuereinheit, die in einer vierten Ausführungsform des DC/DC-Wandlers gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, zeigt. 7 Fig. 10 is a block diagram showing the schematic structure of a control unit used in a fourth embodiment of the DC / DC converter according to the present invention.

In 7 ist statt des Stromregelungssystems 105 von 6 ein Stromregelungssystem 106 angeordnet. In diesem Stromregelungssystem 106 ist dem Subtrahierer 32' des Stromregelungssystems 105 ein Begrenzer 41 vorgeschaltet.In 7 is instead of the power control system 105 from 6 a flow control system 106 arranged. In this flow control system 106 is the subtractor 32 ' of the power control system 105 a limiter 41 upstream.

Bei der Leistungsumsetzung von der Primärseite zur Sekundärseite des Transformators 3 können die Begrenzer 14, 24, 34, 41 wie folgt eingestellt werden.
Begrenzer 14: unterer Grenzwert = –ΔI, oberer Grenzwert = ΔI
Begrenzer 24: unterer Grenzwert = 0, oberer Grenzwert = I_ref
Begrenzer 34: unterer Grenzwert = 0, oberer Grenzwert = maximale relative Einschaltdauer
Begrenzer 41: unterer Grenzwert = 0, oberer Grenzwert = I_ref
In diesem Fall wird die Gesamtsumme aus der Stellgröße, die durch den Betrieb des ersten Spannungsregelungssystems 101 empfangen wird, und der Stellgröße, die vom zweiten Spannungsregelungssystem 102 empfangen wird, auf einen Bereich von 0 bis I_ref begrenzt.In the power conversion from the primary side to the secondary side of the transformer 3 can the limiters 14 . 24 . 34 . 41 be set as follows.
limiter 14 : lower limit = -ΔI, upper limit = ΔI
limiter 24 : lower limit = 0, upper limit = I_ref
limiter 34 : lower limit = 0, upper limit = maximum duty cycle
limiter 41 : lower limit = 0, upper limit = I_ref
In this case, the total sum of the manipulated variable caused by the operation of the first voltage regulation system 101 is received, and the manipulated variable, the second voltage control system 102 is limited to a range of 0 to I_ref.

Bei der Leistungsumsetzung von der Sekundärseite zur Primärseite des Transformators 3 kann die Ausgabe der Begrenzer 14, 24, 34, 41 wie folgt begrenzt werden.
Begrenzer 14: Minimalwert = –I_ref, Maximalwert = 0
Begrenzer 24: Minimalwert = 0, Maximalwert = 0
Begrenzer 34: Minimalwert = 0, Maximalwert = maximale relative Einschaltdauer
Begrenzer 41: Minimalwert = –I_ref, Maximalwert = 0
In diesem Fall ist der Bereich des Stroms I der Bereich von –I_ref bis 0. Der Strom I ist der Strom, der den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters 2 zugeführt wird.In the power conversion from the secondary side to the primary side of the transformer 3 can be the output of the delimiter 14 . 24 . 34 . 41 be limited as follows.
limiter 14 : Minimum value = -I_ref, maximum value = 0
limiter 24 : Minimum value = 0, maximum value = 0
limiter 34 : Minimum value = 0, maximum value = maximum duty cycle
limiter 41 : Minimum value = -I_ref, maximum value = 0
In this case, the range of the current I is the range of -I_ref to 0. The current I is the current that is the input and output terminals of the power link converter 2 is supplied.

8 ist ein Blockschaltbild, das ein Beispiel eines Stromversorgungssystems, in dem der DC/DC-Wandler von 1 verwendet wird, zeigt. 8th FIG. 12 is a block diagram showing an example of a power supply system in which the DC / DC converter of FIG 1 is used, shows.

In 8 ist eine Last 53 über einen AC/DC-Wandler 52 mit einer Wechselstromquelle 51 verbunden. Als Last 53 kann zum Beispiel ein mit Gleichstrom betriebenes Elektrogerät oder ein Gleichstrommotor verwendet werden. Auch eine Solarzelle oder ein Stromgenerator kann verwendet werden.In 8th is a burden 53 via an AC / DC converter 52 with an AC power source 51 connected. As a burden 53 For example, a DC powered electric appliance or a DC motor may be used. Also, a solar cell or a power generator can be used.

Mit der Last 53 ist über einen DC/DC-Wandler 54 ein Kondensator 1 verbunden.With the load 53 is via a DC / DC converter 54 a capacitor 1 connected.

Der Wechselstrom, der von der Wechselstromquelle 51 ausgegeben wird, wird vom AC/DC-Wandler 52 in Gleichstrom umgewandelt und an die Last 53 abgegeben.The alternating current coming from the AC source 51 is output from the AC / DC converter 52 converted into direct current and to the load 53 issued.

Wenn in der Last 53 erzeugte Energie im Kondensator 1 gespeichert wird, wird die Spannung V1 vom DC/DC-Wandler 54 in die Spannung V2 umgewandelt, und der Kondensator 1 wird mit dieser Spannung V2 aufgeladen. Andererseits, wenn die Wechselstromquelle 51 getrennt wurde, wird die Spannung V2 vom DC/DC-Wandler 54 in die Spannung V1 umgewandelt, und diese umgewandelte Leistung an die Last 53 abgegeben.When in the load 53 generated energy in the capacitor 1 is stored, the voltage V1 from the DC / DC converter 54 converted into the voltage V2, and the capacitor 1 is charged with this voltage V2. On the other hand, when the AC power source 51 has been disconnected, the voltage V2 from the DC / DC converter 54 converted into the voltage V1, and this converted power to the load 53 issued.

Hierbei kann durch die Verwendung eines DC/DC-Wandlers 54 mit der in 1 gezeigten Struktur die Schwankung der Spannung V1 beim Aufladen unterdrückt werden. Wenn die Spannung V2 zum Beispiel abgenommen hat, weil die Spannung V1 abgenommen hat, ist es möglich, die Erhöhung der Spannung V2 zu unterdrücken und die Rail-Spannung V1 zu erhöhen.This can be achieved by using a DC / DC converter 54 with the in 1 structure shown to be suppressed the fluctuation of the voltage V1 during charging. For example, when the voltage V2 has decreased because the voltage V1 has decreased, it is possible to suppress the increase of the voltage V2 and increase the rail voltage V1.

9 ist ein Schaltschema, das den schematischen Aufbau eines Stromzwischenkreis-Stromrichters 62 und eines Spannungszwischenkreis-Stromrichters 4, die in einer fünften Ausführungsform des DC/DC-Wandlers gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden, zeigt. In der Ausführungsform von 9 wurde als Stromzwischenkreis-Stromrichter 62 eine Vollbrückenstruktur als Beispiel genommen. 9 is a circuit diagram showing the schematic structure of a power link converter 62 and a voltage source rectifier 4 which are used in a fifth embodiment of the DC / DC converter according to the present invention. In the embodiment of 9 was called a power link converter 62 taken a full bridge structure as an example.

In 9 wurden statt des Stromzwischenkreis-Stromrichters 2 und des Transformators 3 von 1 ein Stromzwischenkreis-Stromrichter 62 und ein Transformator 63 angeordnet. Der restliche Aufbau entspricht dem von 1.In 9 were instead of the power link converter 2 and the transformer 3 from 1 a power link converter 62 and a transformer 63 arranged. The remaining structure corresponds to that of 1 ,

Der Stromzwischenkreis-Stromrichter 62 besteht aus Schaltelementen Q11 bis Q14 und einem induktiven Element L2. Die Schaltelemente Q11, Q12 sind miteinander in Reihe geschaltet, und die Schaltelemente Q13, Q14 sind miteinander in Reihe geschaltet. Die Reihenschaltung der Schaltelemente Q11, Q12 und die Reihenschaltung der Schaltelemente Q13, Q14 sind miteinander parallelgeschaltet, und zwischen dem Verbindungspunkt der Schaltelemente Q11, Q12 und dem Verbindungspunkt der Schaltelemente Q13, Q14 ist die Sekundärwicklung des Transformators 63 verbunden. Und das induktive Element L2 ist mit dem Verbindungspunkt der Schaltelemente Q11, Q13 verbunden.The power link converter 62 consists of switching elements Q11 to Q14 and an inductive element L2. The switching elements Q11, Q12 are connected in series with each other, and the switching elements Q13, Q14 are connected in series with each other. The series connection of the switching elements Q11, Q12 and the series connection of the switching elements Q13, Q14 are connected in parallel with each other, and between the connection point of the switching elements Q11, Q12 and the connection point of the switching elements Q13, Q14 is the secondary winding of the transformer 63 connected. And the inductive element L2 is connected to the connection point of the switching elements Q11, Q13.

Als Schaltelemente Q11 bis Q14 können Feldeffekttransistoren, Bipolartransistoren oder IGBTs verwendet werden. Auch Body-Dioden können als Schaltelemente Q11 bis Q14 gebildet werden.As switching elements Q11 to Q14, field-effect transistors, bipolar transistors or IGBTs can be used. Body diodes can also be formed as switching elements Q11 to Q14.

Bei diesem DC/DC-Wandler steuert das Gate-Treibersignal S1 von 4 das Gate der Schaltelemente Q12, Q13 an und das Gate-Treibersignal S2 von 4 das Gate der Schaltelemente Q11, Q14. Die restliche Arbeitsweise entspricht der des DC/DC-Wandlers von 1.In this DC / DC converter, the gate drive signal S1 controls from 4 the gate of the switching elements Q12, Q13 and the gate drive signal S2 of 4 the gate of the switching elements Q11, Q14. The rest of the operation corresponds to that of the DC / DC converter of 1 ,

Der Stromzwischenkreis-Stromrichter 2 mit der Gegentaktstruktur von 2 ist wirksam, wenn die Spannung V2 niedrig ist oder wenn der Variationsbereich der Spannung V1 eng ist. Mit diesem Stromzwischenkreis-Stromrichter 2 kann die Schaltungsstruktur im Vergleich zum Stromzwischenkreis-Stromrichter 62 mit der Vollbrückenstruktur von 9 vereinfacht werden.The power link converter 2 with the push-pull structure of 2 is effective when the voltage V2 is low or when the variation range of the voltage V1 is narrow. With this power link converter 2 can the circuit structure compared to Current intermediate circuit converters 62 with the full bridge structure of 9 be simplified.

Andererseits, wenn die Spannung V2 hoch ist oder wenn der Variationsbereich der Spannung V1 weit ist, wird die Spannungsbeanspruchung der Schaltelemente Q1, Q2 groß, weshalb der Stromzwischenkreis-Stromrichter 62 mit der Vollbrückenstruktur von 9 geeignet ist.On the other hand, when the voltage V2 is high, or when the variation range of the voltage V1 is wide, the voltage stress of the switching elements Q1, Q2 becomes large, and therefore, the intermediate-current power converter 62 with the full bridge structure of 9 suitable is.

In dieser Ausführungsform wird die Regelung durchgeführt, indem ein Ein- und Ausgangsstrom an den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters 2 erkannt wird und eine Regelgröße für diesen Strom erzeugt wird, die Regelung kann aber auch durchgeführt werden, indem ein Ein- und Ausgangsstrom an den Ein- und Ausgangsklemmen des Spannungszwischenkreis-Stromrichters 4 erkannt wird und für diesen Strom eine Regelgröße erzeugt wird. Ferner kann die Regelung durchgeführt werden, indem, wenn von den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters 2 ein Strom ausgegeben wird, ein Ein- und Ausgangsstrom an den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters 2 erkannt wird und eine Regelgröße für diesen Strom erzeugt wird, und die Regelung kann auch durchgeführt werden, indem, wenn von den Ein- und Ausgangsklemmen des Spannungszwischenkreis-Stromrichters 4 ein Strom ausgegeben wird, ein Ein- und Ausgangsstrom an den Ein- und Ausgangsklemmen des Spannungszwischenkreis-Stromrichters 4 erkannt wird und eine Regelgröße für diesen Strom erzeugt wird.In this embodiment, the control is performed by applying an input and output current to the input and output terminals of the power link converter 2 is detected and a control variable for this current is generated, but the control can also be performed by an input and output current to the input and output terminals of the voltage source converter 4 is detected and a controlled variable is generated for this stream. Furthermore, the control can be performed by, when from the input and output terminals of the power source converter 2 a current is output, an input and output current at the input and output terminals of the power source converter 2 is detected and a control variable for this current is generated, and the control can also be performed by, when of the input and output terminals of the voltage source converter 4 a current is output, an input and output current at the input and output terminals of the voltage source converter 4 is detected and a controlled variable is generated for this stream.

Wie in 10 gezeigt, kann der DC/DC-Wandler von 1 zwischen einem Inverter 73 zum Antrieb eines Elektromotors 74 und einem Akkumulator 71 verbunden und verwendet werden. Mit diesem Aufbau wird ein Motorbetrieb durchgeführt, bei dem der Elektromotor 74 durch die Leistung aus dem Akkumulator 71 angetrieben wird, und ein regenerativer Betrieb, bei dem die Energie aus dem Elektromotor 74 in den Akkumulator 71 zurückgewonnen wird.As in 10 shown, the DC / DC converter of 1 between an inverter 73 for driving an electric motor 74 and an accumulator 71 connected and used. With this structure, a motor operation is performed, in which the electric motor 74 through the power from the accumulator 71 is driven, and a regenerative operation in which the energy from the electric motor 74 in the accumulator 71 is recovered.

Im DC/DC-Wandler 72 sind die Ein- und Ausgangsklemmen seitens des Stromzwischenkreis-Stromrichters mit dem Akkumulator 71 verbunden, und die Ein- und Ausgangsklemmen seitens des Spannungszwischenkreis-Stromrichters mit dem Inverter 73 verbunden. Bei der Steuerung im Motorbetrieb wird der Betrieb des Spannungszwischenkreis-Stromrichters und des Stromzwischenkreis-Stromrichters so gesteuert, dass die Spannung an den Ein- und Ausgangsklemmen des DC/DC-Wandlers 72, die mit dem Inverter 73 verbunden sind, auf einen bestimmten Spannungswert gehalten wird, und der aus dem Akkumulator 71 fließende Strom einen bestimmten Stromwert nicht übersteigt. Bei der Steuerung im regenerativen Betrieb wird der Betrieb des Spannungszwischenkreis-Stromrichters und des Stromzwischenkreis-Stromrichters so gesteuert, dass die Spannung an den Ein- und Ausgangsklemmen des DC/DC-Wandlers 72, die mit dem Inverter 73 verbunden sind, auf einen bestimmten Spannungswert gehalten wird, und der in den Akkumulator 71 fließende Strom einen bestimmten Stromwert nicht übersteigt.In the DC / DC converter 72 are the input and output terminals on the part of the current source converter with the accumulator 71 connected, and the input and output terminals on the part of the voltage source rectifier with the inverter 73 connected. In motor-mode control, the operation of the DC link converter and the DC link converter is controlled so that the voltage at the input and output terminals of the DC / DC converter 72 that with the inverter 73 are kept at a certain voltage value, and that from the accumulator 71 flowing electricity does not exceed a certain current value. In the regenerative mode control, the operation of the DC link converter and the DC link converter is controlled so that the voltage at the input and output terminals of the DC / DC converter 72 that with the inverter 73 connected to a certain voltage value, and that in the accumulator 71 flowing electricity does not exceed a certain current value.

Diese Steuerung kann durchgeführt werden, indem das Regelungssystem von 6 wie folgt eingestellt wird.
Begrenzer 14: unterer Grenzwert = –I2, oberer Grenzwert = I1
Begrenzer 24: unterer Grenzwert = 0, oberer Grenzwert = 0
Begrenzer 34: unterer Grenzwert = 0, oberer Grenzwert = maximale relative Einschaltdauer
Der Bereich der Totzone 12 wird jedoch auf 0 eingestellt.This control can be performed by the control system of 6 is set as follows.
limiter 14 : lower limit = -I2, upper limit = I1
limiter 24 : lower limit = 0, upper limit = 0
limiter 34 : lower limit = 0, upper limit = maximum duty cycle
The area of the dead zone 12 however, it is set to 0.

Mit dieser Einstellung wird im regenerativen Betrieb ein Stromwert des zum Akkumulator 71 fließenden Stroms bis I1 zugelassen. Andererseits wird im Motorbetrieb ein Stromwert des aus dem Akkumulator 71 fließenden Stroms bis I2 zugelassen. Daher variiert der Aufladestrom (der in den Akkumulator 71 fließende Strom) zwischen 0 und I1 und der Entladestrom (der aus dem Akkumulator 71 fließende Strom) zwischen 0 und I2. Hierbei werden I1 und I2 auf der Basis der Bemessungsdaten des Akkumulators 71 eingestellt. Das heißt, I1 liegt in einem Bereich, der den maximalen Aufladestrom des Akkumulators 71 nicht übersteigt, und I2 liegt in einem Bereich, der den maximalen Ausgangsstrom des Akkumulators 71 nicht übersteigt.With this setting, in regenerative operation, a current value of the accumulator 71 flowing current permitted up to I1. On the other hand, in motor operation, a current value of the battery from the accumulator 71 flowing current permitted up to I2. Therefore, the charging current (that in the accumulator 71 flowing current) between 0 and I1 and the discharge current (which comes from the accumulator 71 flowing current) between 0 and I2. Here, I1 and I2 are based on the rated data of the accumulator 71 set. That is, I1 is in a range that is the maximum charging current of the accumulator 71 does not exceed, and I2 is in a range that is the maximum output current of the accumulator 71 does not exceed.

Wenn ferner die Breite der Totzone 12 auf 0 eingestellt wird, ist es praktisch so, als ob die Totzone 12 aus dem ersten Spannungsregelungssystem 101 von 6 ausgelassen worden sei. Daher kann, wie in 11 gezeigt, das Spannungsregelungssystem 101 durch ein erstes Spannungsregelungssystem 107 ohne Totzone 12 ersetzt werden.Further, if the width of the dead zone 12 set to 0, it is almost as if the deadband 12 from the first voltage regulation system 101 from 6 was omitted. Therefore, as in 11 shown the voltage regulation system 101 by a first voltage regulation system 107 without deadband 12 be replaced.

Diese Ausführungsform des DC/DC-Wandlers wurde in Bezug auf einen Aufbau beschrieben, in welchem der Akkumulator 71 mit den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters verbunden ist und der Inverter 73 mit den Ein- und Ausgangsklemmen des Spannungszwischenkreis-Stromrichters verbunden ist, doch der DC/DC-Wandler kann auch so aufgebaut sein, dass der Akkumulator mit den Ein- und Ausgangsklemmen des Spannungszwischenkreis-Stromrichters verbunden ist und der Inverter mit den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters verbunden ist.This embodiment of the DC / DC converter has been described with respect to a structure in which the accumulator 71 is connected to the input and output terminals of the power source converter and the inverter 73 is connected to the input and output terminals of the DC link converter, but the DC / DC converter can also be constructed so that the accumulator is connected to the input and output terminals of the voltage source converter and the inverter with the input and output terminals the power link converter is connected.

Im Folgenden wird die Verarbeitung zur Einstellung des Betriebs des DC/DC-Wandlers gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert. Wie oben erwähnt besteht die Steuereinheit 5 des erfindungsgemäßen DC/DC-Wandlers aus einem ersten Spannungsregelungssystem, das auf der Basis einer Spannung V1 an den Ein- und Ausgangsklemmen des Spannungszwischenkreis-Stromrichters 4 eine Stellgröße erzeugt, einem zweiten Spannungsregelungssystem, das auf der Basis einer Spannung V2 an den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters 2 eine Stellgröße erzeugt, und einem Stromregelungssystem, das auf der Basis eines Stroms I, der an den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters 2 ein- und ausgegeben wird, eine Stellgröße erzeugt. Und durch die Einstellung der Parameter im ersten Spannungsregelungssystem, im zweiten Spannungsregelungssystem und im Stromregelungssystem wird der DC/DC-Wandler in verschiedenen Betriebsmodi betrieben. Die Parameter, die durch diese Einstellverarbeitung eingestellt werden, umfassen beispielsweise die Einstellwerte der Begrenzer, die Einstellwerte der Totzone, die Einstellwerte der Totzeiten im Treibersignal usw.The following will explain the processing for setting the operation of the DC / DC converter according to the present invention. As mentioned above, the control unit consists 5 of the DC / DC converter according to the invention from a first voltage regulation system based on a voltage V1 at the input and output terminals of the voltage source converter 4 generates a manipulated variable, a second voltage regulation system based on a voltage V2 at the input and output terminals of the power source converter 2 generates a manipulated variable, and a current control system based on a current I, which at the input and output terminals of the power source converter 2 is input and output, generates a manipulated variable. And by adjusting the parameters in the first voltage regulation system, in the second voltage regulation system and in the current regulation system, the DC / DC converter is operated in different operating modes. The parameters set by this setting processing include, for example, the setting values of the limiters, the dead zone set values, the set values of the dead times in the drive signal, and so on.

12 zeigt Beispiele der Betriebsmodi. Im Modus A wird ein Feststrombetrieb durchgeführt, wenn der Strom I, der den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters 2 zugeführt wird, Ia erreicht hat, oder wenn der Strom I, der von den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters 2 abgegeben wird, Ic erreicht hat. Solange der Strom I in diesem Bereich liegt, wird ein Festspannungsbetrieb durchgeführt, bei dem die Spannung V1 auf dem Spannungswert Va gehalten wird. Im Modus B wird ein Feststrombetrieb durchgeführt, wenn der Strom I, der den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters 2 zugeführt wird, Ib erreicht hat, oder wenn der Strom I, der von den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters 2 abgegeben wird, Id erreicht hat. Solange der Strom I in diesem Bereich liegt, wird ein Festspannungsbetrieb durchgeführt, bei dem die Spannung V1 auf dem Spannungswert Vb gehalten wird. Im Modus C wird ein Feststrombetrieb durchgeführt, wenn der Strom I, der von den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters 2 abgegeben wird, Ie erreicht hat. Solange der Strom I im Bereich zwischen 0 und Ie liegt, wird ein Festspannungsbetrieb durchgeführt, bei dem die Spannung V1 auf dem Spannungswert Vc gehalten wird. 12 shows examples of the operating modes. In mode A, a fixed current operation is performed when the current I, the input and output terminals of the power link converter 2 is supplied, Ia has reached, or if the current I, that of the input and output terminals of the power source converter 2 is delivered, Ic has reached. As long as the current I is in this range, a fixed voltage operation is performed, in which the voltage V1 is maintained at the voltage value Va. In mode B, a fixed current operation is performed when the current I, the input and output terminals of the power link converter 2 is supplied, Ib has reached, or if the current I, that of the input and output terminals of the power link converter 2 is delivered, Id has reached. As long as the current I is in this range, a fixed voltage operation is performed, in which the voltage V1 is maintained at the voltage value Vb. In mode C, a fixed current operation is performed when the current I, that of the input and output terminals of the power source converter 2 is delivered, Ie has reached. As long as the current I is in the range between 0 and Ie, a fixed voltage operation is performed in which the voltage V1 is maintained at the voltage value Vc.

Die Steuereinheit 5 verwendet zum Beispiel einen DSP (Digitalsignalprozessor). Dieser DSP weist zum Beispiel ein nicht flüchtiges Speicherelement, einen A/D-Wandler und eine Schnittstelle, die PWM-Impulse ausgibt, usw. auf. Im nicht flüchtigen Speicherelement wird ein Programm zum Betreiben des DSPs gespeichert. Der A/D-Wandler wird verwendet, um die Werte der Spannung V1, der Spannung V2 und des Stroms I, die erkannt wurden, in Digitalwerte umzuwandeln. Die Schnittstelle, die PWM-Impulse ausgibt, gibt Signale aus, um die Schaltelemente, aus welchen der Stromzwischenkreis-Stromrichter 2 besteht, und die Schaltelemente, aus welchen der Spannungszwischenkreis-Stromrichter 4 besteht, anzutreiben. Ferner ist 18 ein Blockschaltbild, das den schematischen Aufbau eines DC/DC-Wandlers zeigt, der an der in 1 gezeigten Steuereinheit Anschlüsse und eine Kommunikationsschnittstelle aufweist, um einen Parametersatz zu wählen. Wie in 18 gezeigt, ist es wünschenswert, dass die Steuereinheit 5 über Schalteranschlüsse und eine Kommunikationsschnittstelle verfügt, damit die weiter unten genannten Parametersätze von außen gewählt werden können.The control unit 5 uses, for example, a DSP (Digital Signal Processor). This DSP has, for example, a non-volatile memory element, an A / D converter, and an interface that outputs PWM pulses, and so on. The nonvolatile memory element stores a program for operating the DSP. The A / D converter is used to convert the values of voltage V1, voltage V2 and current I that were detected into digital values. The interface, which outputs PWM pulses, outputs signals to the switching elements from which the current source power converter 2 consists, and the switching elements from which the voltage source converter 4 consists of powering. Further is 18 a block diagram showing the schematic structure of a DC / DC converter, which at the in 1 shown control unit terminals and a communication interface to select a parameter set. As in 18 shown, it is desirable that the control unit 5 has switch connections and a communication interface so that the parameter sets mentioned below can be selected externally.

Im nicht flüchtigen Speicherelement ist auch eine wie in 13 gezeigte Parametertabelle gespeichert. Die Parametertabelle besteht aus einer Vielzahl von Parametersätzen (Parametersatz 1 bis Parametersatz n). Die Parametersätze entsprechen jeweils einem Betriebsmodus. Das heißt, in der Parametertabelle ist pro Betriebsmodus ein Parametersatz gespeichert.In the non-volatile memory element is also an as in 13 stored parameter table stored. The parameter table consists of a large number of parameter sets (parameter set 1 to parameter set n). The parameter sets each correspond to an operating mode. This means that a parameter set is stored in the parameter table for each operating mode.

Einer dieser Parametersätze, die in der Parametertabelle gespeichert sind, wird in den Eintrag zur Einstellung des Betriebs geschrieben. Dann steuert die Steuereinheit 5 den Betrieb des Stromzwischenkreis-Stromrichters 2 und des Spannungszwischenkreis-Stromrichters 4 auf der Basis des Parametersatzes, der in den Eintrag zur Einstellung des Betriebs geschrieben wurde. Das heißt, der DC/DC-Wandler wird in einem Betriebsmodus betrieben, der dem Parametersatz entspricht, der im Eintrag zur Einstellung des Betriebs steht. Statt des Eintrags zur Einstellung des Betriebs kann auch ein Zeiger eingerichtet werden, der auf einen der Parametersätze verweist, und die Steuerung kann dann auf der Basis des Parametersatzes durchgeführt werden, auf welchen der Zeiger verweist.One of these parameter sets, which are stored in the parameter table, is written in the entry for setting the operation. Then the control unit controls 5 the operation of the power source converter 2 and the voltage source rectifier 4 based on the parameter set written in the entry for setting the operation. That is, the DC / DC converter is operated in an operating mode corresponding to the parameter set which is in the entry for setting the operation. Instead of the entry for setting the operation, a pointer can also be set up which refers to one of the parameter sets, and the control can then be carried out on the basis of the parameter set to which the pointer points.

Die Auswahl des Parametersatzes wird zum Beispiel auf der Basis des Spannungspegels (Signalpegels) durchgeführt, der an den Eingangsanschlüssen der in 18 gezeigten Steuereinheit 5 anliegt. Im Beispiel, das in 14 gezeigt wird, wird die Auswahl des Parametersatzes auf der Basis des Spannungspegels an drei Eingangsanschlüssen durchgeführt, an denen Schalter angeschlossen sind. In diesem Beispiel wird der Parametersatz 1 gewählt, wenn die Spannungspegel von Anschluss 1, Anschluss 2 und Anschluss 3 der in 18 gezeigten Steuereinheit 5 alle auf einem niedrigen Pegel sind. Wenn der Spannungspegel von Anschluss 1 auf einem hohen Pegel ist und die Spannungspegel von Anschluss 2 und Anschluss 3 auf einem niedrigen Pegel sind, wird der Parametersatz 2 gewählt. Wenn der Spannungspegel von Anschluss 2 auf einem hohen Pegel ist und die Spannungspegel von Anschluss 1 und Anschluss 3 auf einem niedrigen Pegel sind, wird der Parametersatz 3 gewählt. Wenn die Spannungspegel von Anschluss 1 und Anschluss 2 auf einem hohen Pegel sind und der Spannungspegel von Anschluss 3 auf einem niedrigen Pegel ist, wird der Parametersatz 4 gewählt.The selection of the parameter set is performed, for example, on the basis of the voltage level (signal level) present at the input terminals of the in 18 shown control unit 5 is applied. In the example, that in 14 is shown, the selection of the parameter set is performed on the basis of the voltage level at three input terminals to which switches are connected. In this example, the parameter set becomes 1 chosen when the voltage level of connection 1 , Connection 2 and connection 3 the in 18 shown control unit 5 all are at a low level. When the voltage level of connection 1 is at a high level and the voltage level of terminal 2 and connection 3 are at a low level, the parameter set becomes 2 selected. When the voltage level of connection 2 is at a high level and the voltage level of terminal 1 and connection 3 are at a low level, the parameter set becomes 3 selected. When the voltage level of connection 1 and connection 2 are at a high level and the voltage level of terminal 3 is at a low level, the parameter set becomes 4 selected.

Diese Auswahl des Parametersatzes, das heißt, die Einstellung des Betriebsmodus wird zum Beispiel wie in 15 gezeigt durchgeführt. In Schritt 1 werden die Spannungspegel der Eingangsanschlüsse der Steuereinheit 5 (Anschluss 1, Anschluss 2 und Anschluss 3) eingelesen. In Schritt 2 wird ein zu wählender Parametersatz auf der Basis der eingelesenen Spannungspegel jedes Anschlusses (Anschluss 1, Anschluss 2 und Anschluss 3) bestimmt. Dieser bestimmte Parametersatz wird zudem mit dem Parametersatz verglichen, der im Eintrag zur Einstellung des Betriebs eingestellt ist. Wenn der Vergleich ergibt, dass beide übereinstimmen, kehrt der Verarbeitungsfluss zu Schritt 1 zurück, wenn nicht, geht der Verarbeitungsfluss zu Schritt 3 über. In Schritt 3 wird der Parametersatz, der auf der Basis der Spannungspegel jedes Anschlusses bestimmt wurde, in den Eintrag zur Einstellung des Betriebs geschrieben. Wenn die Konfiguration des Eintrags zur Einstellung des Betriebs abgeschlossen ist, kehrt der Verarbeitungsfluss zu Schritt 1 zurück. This selection of the parameter set, that is, the setting of the operation mode becomes, for example, as in 15 shown performed. In step 1 become the voltage levels of the input terminals of the control unit 5 (Connection 1 , Connection 2 and connection 3 ). In step 2 is a parameter set to be selected on the basis of the read voltage level of each terminal (terminal 1 , Connection 2 and connection 3 ) certainly. This particular parameter set is also compared with the parameter set set in the entry for setting the operation. If the comparison shows that both match, the flow of processing returns to step 1 back, if not, the flow of processing goes to step 3 above. In step 3 For example, the parameter set determined based on the voltage levels of each terminal is written in the operation setting entry. When the configuration of the operation setting entry is completed, the processing flow returns to step 1 back.

Im oben angegebenen Beispiel wird die Änderung der Einstellungen des Eintrags zur Einstellung des Betriebs einer Änderung der an den Anschlüssen anliegenden Spannungspegel entsprechend durchgeführt, es kann aber auch eine wie in 16 gezeigte Verarbeitung durchgeführt werden, wenn der DC/DC-Wandler startet, wenn ein Unterbrechungssignal in das Steuergerät 5 eingegeben wurde, oder wenn über die Kommunikationsschnittstelle ein bestimmter Befehl empfangen wurde. Das in 16 gezeigte Beispiel unterscheidet sich im folgenden Punkt vom Beispiel, das in 15 gezeigt wird. In diesem Verarbeitungsfluss wird die Verarbeitung beendet ohne zu Schritt 1 zurückzukehren, wenn der Vergleich in Schritt 2 ergibt, dass beide Parametersätze übereinstimmen. Wenn die Verarbeitung von Schritt 3 beendet ist, wird die Verarbeitung ebenfalls beendet.In the example given above, the change of the settings of the entry for setting the operation of changing the voltage level applied to the terminals is carried out accordingly, but it is also possible to make an as in 16 Processing shown when the DC / DC converter starts when an interrupt signal in the control unit 5 was entered, or if a specific command was received via the communication interface. This in 16 The example shown differs from the example in the following point 15 will be shown. In this processing flow, the processing is ended without going to step 1 return if the comparison in step 2 shows that both parameter sets match. If the processing of step 3 is finished, the processing is also terminated.

Wenn die Konfiguration des Eintrags zur Einstellung des Betriebs nur beim Start des DC/DC-Wandlers durchgeführt wird, kann das Auftreten von Fehlfunktionen verhindert werden, die auf störungsbedingte Schwankungen des Spannungspegels an den Anschlüssen usw. zurückzuführen sind. Und wenn die Konfiguration des Eintrags zur Einstellung des Betriebs durchgeführt wird, wenn ein Unterbrechungssignal eingegeben wurde oder wenn über die Kommunikationsschnittstelle ein bestimmter Befehl empfangen wurde, kann die Konfiguration des Eintrags zur Einstellung des Betriebs zu jedem gewünschten Zeitpunkt durchgeführt werden.If the configuration of the operation setting item is performed only at the start of the DC / DC converter, the occurrence of malfunctions due to noise of the voltage level at the terminals, etc., can be prevented from occurring. And when the configuration of the operation setting entry is made, when an interruption signal has been input, or when a specific command has been received through the communication interface, the configuration of the operation setting entry can be made at any desired time.

Es wurde die Verarbeitung zur Änderung der Einstellungen durch einen Eintrag zur Einstellung des Betriebs erläutert, doch entsprechend kann die Verarbeitung zur Änderung der Einstellungen auch durch einen Zeiger durchgeführt werden. Das heißt, bei der Verarbeitung zur Änderung der Einstellungen durch einen Zeiger wird die im Zeiger eingestellte Verweisinformation geändert. Zum Beispiel wird eine Verweisinformation, die auf den Parametersatz 1 verwiesen hat, zu einer Verweisinformation geändert, die auf den Parametersatz 2 verweist.The processing for changing the settings has been explained by an entry for setting the operation, but accordingly, the processing for changing the settings can also be performed by a pointer. That is, in processing for changing the settings by a pointer, the pointer information set in the pointer is changed. For example, a reference information is added to the parameter set 1 has been changed to a reference information that points to the parameter set 2 points.

Des Weiteren kann, wie in 18 gezeigt, die Auswahl des Parametersatzes über die Kommunikationsschnittstelle der Steuereinheit 5 auch von außen durchgeführt werden. Das heißt, über die Kommunikationsschnittstelle kann zusammen mit einem Befehl, der die Änderung der Einstellung des Parametersatzes angibt, Information, die den einzustellenden Parametersatz angibt, übermittelt werden.Furthermore, as in 18 shown, the selection of the parameter set via the communication interface of the control unit 5 also be carried out from the outside. That is, via the communication interface, together with a command indicating the change of the setting of the parameter set, information indicating the parameter set to be set can be transmitted.

Ferner kann die Parametertabelle auch aus einem RAM-Speicher (Arbeitsspeicher) ausgelesen und verwendet werden. Zudem kann die Parametertabelle auch über die Kommunikationsschnittstelle umgeschrieben (aktualisiert) werden. Die Parametertabelle kann zum Beispiel einer über die Kommunikationsschnittstelle empfangenen Anweisung (Befehl) entsprechend im RAM-Speicher umgeschrieben werden. Dann wird diese umgeschriebene Parametertabelle im nichtflüchtigen Speicherelement erneut gespeichert. Als nicht flüchtiges Speicherelement kann ein Flash-Speicher oder ein FeRAM (ferroelektrischer RAM-Speicher) verwendet werden.Furthermore, the parameter table can also be read from a RAM memory (working memory) and used. In addition, the parameter table can also be rewritten (updated) via the communication interface. The parameter table can be rewritten, for example, according to an instruction (command) received via the communication interface in the RAM memory. Then this rewritten parameter table is stored again in the non-volatile memory element. As a non-volatile memory element, a flash memory or a FeRAM (Ferroelectric RAM) may be used.

[Industrielle Anwendbarkeit][Industrial Applicability]

Der DC/DC-Wandler der vorliegenden Erfindung kann als bidirektionaler DC/DC-Wandler verwendet werden.The DC / DC converter of the present invention can be used as a bidirectional DC / DC converter.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Kondensatorcapacitor
2, 622, 62
Stromzwischenkreis-StromrichterCurrent intermediate circuit converters
3, 633, 63
Transformatortransformer
44
Spannungszwischenkreis-StromrichterVoltage-source converters
55
Steuereinheitcontrol unit
L, L2L, L2
induktives Elementinductive element
CC
Glättungskondensatorsmoothing capacitor
Q1, Q2, Qa bis Qd, Q11 bis Q14Q1, Q2, Qa to Qd, Q11 to Q14
Schaltelementeswitching elements
11, 21, 32'11, 21, 32 '
Subtrahierersubtractor
1212
Totzonedead zone
13, 2313, 23
KonstantspannungsreglerConstant voltage regulator
14, 24, 34, 4114, 24, 34, 41
Begrenzerlimiter
3131
Addiereradder
3232
Addierer/SubtrahiererAdder / subtracter
3333
KonstantstromreglerConstant current regulator
5151
WechselstromquelleAC power source
5252
AC/DC-WandlerAC / DC converter
5353
Lastload
54 54
DC/DC-WandlerDC / DC converter
101, 107101, 107
Erstes SpannungsregelungssystemFirst voltage regulation system
102102
Zweites SpannungsregelungssystemSecond voltage regulation system
103 bis 106103 to 106
StromregelungssystemCurrent control system

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • JP 2008-35675 A [0003] JP 2008-35675 A [0003]

Claims (5)

DC/DC-Wandler, umfassend: einen Transformator, einen Spannungszwischenkreis-Stromrichter, der auf der Primärseite des Transformators angeordnet ist, einen ersten Spannungsmesskreis zur Erkennung der Spannung an den Ein- und Ausgangsklemmen des Spannungszwischenkreis-Stromrichters, einen Stromzwischenkreis-Stromrichter, der auf der Sekundärseite des Transformators angeordnet ist, einen zweiten Spannungsmesskreis zur Erkennung der Spannung an den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters, einen Strommesskreis zur Erkennung des Ein- und Ausgangsstroms an den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters, und eine Steuereinheit, um bei der Leistungsumsetzung von der Primärseite zur Sekundärseite und bei der Leistungsumsetzung von der Sekundärseite zur Primärseite des Transformators den Betrieb des Spannungszwischenkreis-Stromrichters und des Stromzwischenkreis-Stromrichters zu steuern, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit ein Regelungssystem, um eine arithmetische Verarbeitung auf der Basis eines vom ersten Spannungsmesskreis erkannten Spannungswerts, eine arithmetische Verarbeitung auf der Basis eines vom zweiten Spannungsmesskreis erkannten Spannungswerts und eine arithmetische Verarbeitung auf der Basis eines vom Strommesskreis erkannten Stromwerts durchzuführen, und eine Tabelle, die aus einer Vielzahl von Parametersätzen besteht, umfasst, wobei das Regelungssystem die arithmetische Verarbeitung auf der Basis eines Parametersatzes durchführt, der aus der Tabelle ausgewählt wurde.A DC / DC converter, comprising: a transformer, a DC link converter disposed on the primary side of the transformer, a first voltage measuring circuit for detecting the voltage at the input and output terminals of the DC link converter, a DC link converter operating on the secondary side of the transformer is arranged, a second voltage measuring circuit for detecting the voltage at the input and output terminals of the power link converter, a current measuring circuit for detecting the input and output current at the input and output terminals of the current link converter, and a control unit to in the power conversion from the primary side to the secondary side and in the power conversion from the secondary side to the primary side of the transformer to control the operation of the voltage source converter and the power source converter, characterized in that the control unit is a Regelssy to perform arithmetic processing based on a voltage value detected by the first voltage measuring circuit, arithmetic processing based on a voltage value detected by the second voltage measuring circuit, and arithmetic processing based on a current value detected by the current measuring circuit, and a table consisting of a plurality of parameter sets, the control system performing the arithmetic processing on the basis of a parameter set selected from the table. DC/DC-Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Regelungssystem einen oder mehrere Eingangsanschlüsse aufweist und einen Parametersatz auf der Basis der an diesen Eingangsanschlüssen anliegenden Spannung aus der Tabelle auswählt.DC / DC converter according to claim 1, characterized in that the control system comprises one or more input terminals and selects a parameter set on the basis of the voltage applied to these input terminals voltage from the table. DC/DC-Wandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Regelungssystem die Auswählverarbeitung zur Auswahl des Parametersatzes aus der Tabelle nur beim Start durchführt.DC / DC converter according to claim 2, characterized in that the control system performs the selection processing for selecting the parameter set from the table only at the start. DC/DC-Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Regelungssystem eine Kommunikationsschnittstelle aufweist und den Parametersatz auf der Basis von Information, die über diese Kommunikationsschnittstelle empfangen wird, aus der Tabelle auswählt.DC / DC converter according to claim 1, characterized in that the control system has a communication interface and selects the parameter set from the table on the basis of information received via this communication interface. DC/DC-Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Regelungssystem eine Kommunikationsschnittstelle aufweist und die Tabelle auf der Basis von Information, die über diese Kommunikationsschnittstelle empfangen wird, aktualisiert.A DC / DC converter according to claim 1, characterized in that the control system has a communication interface and updates the table based on information received via this communication interface.
DE102012112671A 2011-12-28 2012-12-19 Bidirectional direct current-direct current converter, has controller including table unit that includes set of parameter sets, and calculation unit performing calculations based on of parameter sets that are selected from table unit Ceased DE102012112671A1 (en)

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