DE102015111214A1 - Leistungskonverter und drahtloses energieversorgungssystem - Google Patents

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Abstract

Eine erste Übergangszeit, die benötigt wird, dass sich eine Spannung über einen ersten unteren Armschalter oder einen zweiten oberen Armschalter auf eine erste Schwellenspannung oder eine zweite Schwellenspannung seit Ausschalten eines ersten oberen Armschalters und eines zweiten unteren Armschalters geändert hat, wird für jeden Schaltzyklus überwacht. Eine zweite Übergangszeit, die benötigt wird, dass sich eine Spannung über einen ersten oberen Armschalter oder einen zweiten unteren Armschalter auf die erste Schwellenspannung oder die zweite Schwellenspannung seit Ausschalten des ersten unteren Armschalters und des zweiten oberen Armschalters geändert hat, wird für jeden Schaltzyklus überwacht. Für jeden Schaltzyklus wird ein Zeitpunkt zum Einschalten eines Nebenschalters für den nächsten Zyklus basierend auf einer Korrelation zwischen der ersten Übergangszeit und einer ersten Sollübergangszeit sowie einer Korrelation zwischen der zweiten Übergangszeit und einer zweiten Sollübergangszeit angepasst.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Leistungskonverter und drahtlose Energieversorgungssysteme, die jeweils einen solchen Leistungskonverter umfassen.
  • HINTERGRUND
  • Dreiphasige Inverter sind typische Leistungskonverter, die für verschiedene Maschinen verwendet werden. Ein Typ dieser dreiphasigen Inverter ist dazu fähig, ein sanftes Umschalten für jedes Schaltelement davon durchzuführen, was beispielsweise in der japanischen Patentanmeldung Nr. 2000-308360 offenbart ist. Insbesondere umfasst der offenbarte dreiphasige Inverter eine Armschaltung, die für jede Phase bereitgestellt ist; wobei die Armschaltung aus einem Paar von oberen und unteren Armschaltelementen besteht, die an einem Mittelpunkt in Reihe verbunden sind. Der offenbarte dreiphasige Inverter weist ebenso bidirektionale Schalter, die für die entsprechenden Phasen bereitgestellt sind, eine gemeinsame Spule für alle der Phasen und eine Hilfsarmschaltung auf. Die Hilfsarmschaltung besteht aus einem Paar von oberen und unteren Armschaltelementen, die an einem Mittelpunkt in Reihe verbunden sind, und ist parallel zu jedem der Armschaltungen verbunden. Die gemeinsame Spule weist ein erstes Ende auf, das mit dem Mittelpunkt jeder Armschaltung über einen entsprechenden der bidirektionalen Schalter verbunden ist, und weist ein zweites Ende auf, das mit dem Mittelpunkt der Hilfsarmschaltung verbunden ist.
  • Der offenbarte dreiphasige Inverter umfasst weiterhin einen Stromsensor zum Messen eines durch die gemeinsame Spule fließenden Stroms. Der offenbarte dreiphasige Inverter erreicht ein sanftes Umschalten für die oberen und unteren Armschaltelemente jeder Phase durch Verwenden des durch den Stromsensor gemessenen Stroms.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Der offenbarte dreiphasige Inverter benötigt den Stromsensor zum Messen eines Stroms, der durch die gemeinsame Spule fließt. Dies erhöht die Anzahl von Komponenten des offenbarten dreiphasigen Inverters, was die Größe und die Kosten des offenbarten dreiphasigen Inverters erhöhen kann.
  • In Anbetracht der vorstehenden Umstände ist es ein erster Aspekt der vorliegenden Offenbarung, Leistungskonverter bereitzustellen, die jeweils dazu fähig sind, dem vorstehend genannten Problem zu begegnen.
  • Insbesondere zielt ein zweiter Aspekt der vorliegenden Offenbarung darauf ab, billigere und kompaktere Leistungskonverter bereitzustellen.
  • Ein dritter Aspekt der vorliegenden Offenbarung zielt darauf ab, drahtlose Energieversorgungssysteme bereitzustellen, die jeweils einen Leistungskonverter gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfassen.
  • Ein erster exemplarischer Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst einen Leistungskonverter. Der Leistungskonverter umfasst ein erstes in Reihe verbundenes Hauptschaltelement, das parallel mit einer DC-Energiequelle verbunden ist, und umfasst einen ersten oberen Armhauptschalter und einen ersten unteren Armhauptschalter, der in Reihe mit dem ersten oberen Armhauptschalter verbunden ist. Der Leistungskonverter umfasst ein zweites in Reihe verbundenes Hauptschalterelement, das parallel mit der DC-Energiequelle verbunden ist, und umfasst einen zweiten oberen Armhauptschalter und einen zweiten unteren Armhauptschalter, der in Reihe mit dem zweiten oberen Armhauptschalter verbunden ist. Der Leistungskonverter umfasst eine Vielzahl von Dioden, die jeweils antiparallel zu einem entsprechenden des ersten oberen Armhauptschalters, des ersten unteren Armhauptschalters, des zweiten oberen Armhauptschalters und des zweiten unteren Armhauptschalters verbunden sind. Der Leistungskonverter umfasst eine Vielzahl von Kapazitäten, die jeweils parallel mit einem entsprechenden des ersten oberen Armhauptschalters, des ersten unteren Armhauptschalters, des zweiten oberen Armhauptschalters und des zweiten unteren Armhauptschalters verbunden sind. Der Leistungskonverter umfasst zumindest eine Induktivität, die mit zumindest einem eines ersten Reihenverbindungspfads zwischen den ersten oberen und unteren Armschaltern und eines zweiten Reihenverbindungspfads zwischen den zweiten oberen und unteren Armschaltern verbunden ist. Der Leistungskonverter umfasst einen Nebenschalter, der mit der mindestens einen Induktivität verbunden ist. Der Leistungskonverter umfasst eine erste Schalteinheit zum Durchführen eines alternativen Umschaltens bezüglich eines ersten Paars des ersten oberen Armhauptschalters und des zweiten unteren Armhauptschalters und eines zweiten Paars des ersten unteren Armhauptschalters und des zweiten oberen Armhauptschalters für jeden Schaltzyklus. Der Leistungskonverter umfasst eine zweite Schalteinheit zum Durchführen einer ersten Schaltoperation und einer zweiten Schaltoperation. Die erste Schaltoperation schaltet den Nebenschalter ein, während das erste Paar des ersten oberen Armhauptschalters und des zweiten unteren Armhauptschalters für jeden Schaltzyklus eingeschaltet ist, um einen durch den mindestens einen des ersten Reihenverbindungspfads und des zweiten Reihenverbindungspfads fließenden Strom zu steuern. Die zweite Schaltoperation schaltet den Nebenschalter ein, während das zweite Paar des ersten unteren Armhauptschalters und des zweiten oberen Armhauptschalters für jeden Schaltzyklus eingeschaltet ist, um einen durch den mindestens einen des ersten Reihenverbindungspfads und des zweiten Reihenverbindungspfads fließenden Strom zu steuern. Der Leistungskonverter umfasst eine erste Überwachungseinheit zum Überwachen einer ersten Übergangszeit, die benötigt wird, dass sich eine Spannung über mindestens einen des ersten unteren Armhauptschalters und des zweiten oberen Armhauptschalters auf einen von vorbestimmten ersten und zweiten Schwellenwertspannungen seit dem Ausschalten des ersten Paars des ersten oberen Armhauptschalters und des zweiten unteren Armhauptschalters für jeden Schaltzyklus geändert hat. Der mindestens eine des ersten unteren Armhauptschalters und des zweiten oberen Armhauptschalters wird als ein erster Zielhauptschalter bezeichnet. Der Leistungskonverter umfasst eine erste Anpassungseinheit zum Anpassen, basierend auf einer Korrelation zwischen der ersten Übergangszeit und einer ersten Zielübergangszeit für jeden Schaltzyklus, einer Zeitabstimmung zum Schalten bezüglich des Nebenschalters durch die erste Schaltoperation für einen nächsten Schaltzyklus. Die erste Sollübergangszeit wird zuvor bezüglich einer vorbestimmten Zeitabstimmung zum weichen bzw. sanften Schalten für den ersten Zielschalter bestimmt. Der Leistungskonverter umfasst eine zweite Überwachungseinheit zum Überwachen einer zweiten Übergangszeit, die benötigt wird, dass eine Spannung über mindestens einen des ersten oberen Armhauptschalters und des zweiten unteren Armhauptschalters auf einen der vorbestimmten ersten und zweiten Schwellenwertspannungen seit dem Ausschalten des zweiten Paars des ersten unteren Armhauptschalters und des zweiten oberen Armhauptschalters für jeden Schaltzyklus geändert ist. Der mindestens eine des ersten oberen Armhauptschalters und des zweiten unteren Armhauptschalters wird als ein zweiter Zielhauptschalter bezeichnet. Der Leistungskonverter umfasst eine zweite Anpassungseinheit zum Anpassen, basierend auf einer Korrelation zwischen der zweiten Übergangszeit und einer zweiten Sollübergangszeit für jeden Schaltzyklus, einer Zeitabstimmung zum Schalten bezüglich des Nebenschalters durch die zweite Schaltoperation für einen nächsten Schaltzyklus. Die zweite Sollübergangszeit wird zuvor bezüglich einer vorbestimmten Zeitabstimmung zum weichen bzw. sanften Schalten für den zweiten Zielschalter bestimmt.
  • Ein zweiter exemplarischer Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst ein drahtloses Energieversorgungssystem. Das drahtlose Energieversorgungssystem umfasst ein Energieübertragungssystem umfassend den Leistungskonverter gemäß dem ersten exemplarischen Aspekt, zumindest eine Resonanzkapazität, die mit dem mindestens einen des ersten und zweiten Verbindungspunkts des Leistungskonverters verbunden ist, und eine induktive Last, die als eine Übertragungsspule dient, die mit der mindestens einen Resonanzkapazität verbunden ist. Die mindestens eine Resonanzkapazität und die induktive Last bilden eine Übertragungsresonanzschaltung. Das Energieübertragungssystem dient zum drahtlosen Übertragen der durch den Leistungskonverter erzeugten elektrischen Energie über die Übertragungsresonanzschaltung. Das drahtlose Energieversorgungssystem umfasst ein Energieaufnahmesystem umfassend eine Aufnahmespule und mindestens eine Aufnahmekapazität. Die Aufnahmespule und die mindestens eine Aufnahmekapazität bilden eine Aufnahmeresonanzschaltung. Das Energieaufnahmesystem dient zum Aufnehmen der von dem Energieübertragungssystem übertragenen elektrischen Energie über die Aufnahmeresonanzschaltung.
  • Nachstehend werden das erste Paar des ersten oberen Armhauptschalters und des zweiten unteren Armhauptschalters als ein erstes Paar von Schaltern bezeichnet und das zweite Paar des ersten unteren Armhauptschalters und des zweiten oberen Armhauptschalters wird als ein zweites Paar von Schaltern bezeichnet.
  • Ein Ändern der Zeitabstimmung des Nebenschalters, während das erste Paar von Schaltern Ein ist, das heißt ein Ändern einer Ein-Dauer des Nebenschalters, die bis zum Ausschalten des ersten Paars von Schaltern fortfährt, bewirkt, dass die Spannung über mindestens einen des zweiten Paars von Schalter nach dem Ausschalten des ersten Paars von Schaltern geändert wird. Gleichermaßen bewirkt ein Ändern der Ein-Zeitabstimmung des Nebenschalters, während das zweite Paar von Schaltern Ein ist, das heißt ein Ändern einer Ein-Dauer des Nebenschalters, die bis zum Ausschalten des zweiten Paars von Schaltern fortfährt, dass die Spannung über mindestens einen des ersten Paars von Schaltern nach dem Ausschalten des zweiten Paars von Schaltern geändert wird.
  • Daher wird eine erste Übergangszeit, die benötigt wird, dass sich die Spannung über mindestens einen des zweiten Paars von Schaltern auf eine der vorbestimmten ersten und zweiten Schwellenwertspannungen seit dem Ausschalten des ersten Paars von Schaltern geändert hat, für jeden Schaltzyklus überwacht. Anschließend wird für jeden Schaltzyklus eine Zeitabstimmung zum Einschalten des Nebenschalters für den nächsten Schaltzyklus basierend auf einer Korrelation zwischen der überwachten ersten Übergangszeit und der ersten Sollübergangszeit angepasst; wobei die erste Sollübergangszeit zuvor bezüglich der vorbestimmten Zeitabstimmung zum sanften Schalten für den ersten Zielschalter bestimmt wird. Dies führt dazu, dass die erste Übergangszeit mit der ersten Ziel bzw. Sollübergangszeit übereinstimmt. Dies ermöglicht ein einfaches Durchführen eines sanften Schaltens für den ersten Zielschalter ohne Verwenden eines Stromsensors zum Messen eines Stroms, der durch die mindestens eine Induktivität fließt.
  • Gleichermaßen wird eine zweite Übergangszeit, die benötigt wird, dass sich die Spannung über mindestens einen des ersten Paars von Schaltern auf einen der vorbestimmten ersten und zweiten Schwellenwertsspannungen seit dem Ausschalten des zweiten Paars von Schaltern geändert hat, für jeden Schaltzyklus überwacht. Anschließend wird für jeden Schaltzyklus eine Zeitabstimmung zum Einschalten des Nebenschalters für den nächsten Schaltzyklus basierend auf der überwachten zweiten Übergangszeit und der zweiten Ziel- bzw. Sollübergangszeit angepasst; wobei die zweite Sollübergangszeit zuvor bezüglich der vorbestimmten Zeitabstimmung zum sanften Shalten für den zweiten Zielschalter bestimmt wird. Dies führt dazu, dass die zweite Übergangszeit mit der zweiten Sollübergangszeit übereinstimmt. Dies ermöglicht ein einfaches Durchführen eines sanften Schaltens für den zweiten Zielschalter ohne Verwenden eines solchen Stromsensors zum Messen eines Stroms, der durch die mindestens eine Induktivität fließt.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Weitere Aspekte der vorliegenden Offenbarung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die anhängenden Zeichnungen ersichtlich, in denen gilt:
  • 1 ist ein Schaltungsdiagramm, das schematisch ein Beispiel des Gesamtaufbaus eines drahtlosen Energieversorgungssystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
  • 2A bis 2C sind ein Verbindungszeitabstimmungsdiagramm, das schematisch veranschaulicht, wie sich ein Primärstrom, ein erstes Ansteuersignal und ein zweites Ansteuersignal über die Zeit ändern;
  • 3 ist ein Schaltungsdiagramm, das schematisch die in 1 veranschaulichten wesentlichen Komponenten eines Inverters und einer Übertragungsspule zum Beschreiben des MODUS 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel veranschaulicht;
  • 4 ist ein Schaltungsdiagramm, das schematisch die wesentlichen Komponenten des Inverters und der Übertragungsspule zum Beschreiben des MODUS 2 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel veranschaulicht;
  • 5 ist ein Schaltungsdiagramm, das schematisch die wesentlichen Komponenten des Inverters und der Übertragungsspule zum Beschreiben des MODUS 3 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel veranschaulicht;
  • 6A bis 6E sind ein Verbindungszeitabstimmungsdiagramm, das schematisch veranschaulicht, wie ein Erholungsstrom über die Zeit gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel fließt;
  • 7 ist ein Schaltungsdiagramm, das schematisch die wesentlichen Komponenten des Inverters und der Übertragungsspule zum Beschreiben eines MODUS 4 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel veranschaulicht;
  • 8 ist ein Schaltungsdiagramm, das schematisch die wesentlichen Komponenten des Inverters und der Übertragungsspule zum Beschreiben eines MODUS 5 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel veranschaulicht;
  • 9 ist ein Schaltungsdiagramm, das schematisch die wesentlichen Komponenten des Inverters und der Übertragungsspule zum Beschreiben eines MODUS 6 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel veranschaulicht;
  • 10A bis 10G sind ein Verbindungszeitabstimmungsdiagramm, das schematisch veranschaulicht, wie eine Nebeninduktivität und die in 1 veranschaulichten ersten und zweiten Nebenschalter gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel arbeiten;
  • 11 ist ein Schaltungsdiagramm, das schematisch die wesentlichen Komponenten des Inverters und der Übertragungsspule zum Beschreiben, wie ein Strom durch die Nebeninduktivität und die ersten und zweiten Nebenschalter während des MODUS 2 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel fließen, veranschaulicht;
  • 12 ist ein Schaltungsdiagramm, das schematisch die wesentlichen Komponenten des Inverters und der Übertragungsspule zum Beschreiben, wie ein Strom durch die Nebeninduktivität und die ersten und zweiten Nebenschalter während des MODUS 5 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel fließen, veranschaulicht;
  • 13 bis 13G sind ein Verbindungszeitabstimmungsdiagramm, das schematisch veranschaulicht, wie ein Nullspannungsschalten für jeden der ersten oberen und unteren Armschalter sowie zweiten oberen und unteren Armschalter des Inverters gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel durchzuführen ist;
  • 14 ist ein Schaltungsdiagramm, das schematisch ein Beispiel des Aufbaus eines in 1 veranschaulichten X-Phasen-Übergangszeitdetektors veranschaulicht;
  • 15A bis 15E sind ein Verbindungszeitabstimmungsdiagramm, das schematisch veranschaulicht, wie der in 14 veranschaulichte X-Phasen-Übergangszeitdetektor eine erste untere Armübergangszeit gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel erhält;
  • 16A bis 16E sind ein Verbindungszeitabstimmungsdiagramm, das schematisch veranschaulicht, wie der in 14 veranschaulichte X-Phasen-Übergangszeitdetektor eine erste obere Armübergangszeit gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel erhält;
  • 17 ist eine Blockdarstellung, die schematisch einen Aufbau einer in 1 veranschaulichten Übertragungssteuerung veranschaulicht;
  • 18 ist ein Schaltungsdiagramm, das schematisch die wesentlichen Komponenten eines Inverters gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
  • 19 ist ein Schaltungsdiagramm, das schematisch die wesentlichen Komponenten eines Inverters gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
  • 20 ist eine Blockdarstellung, die schematisch ein Beispiel des Aufbaus einer in 19 veranschaulichten Übertragungssteuerung veranschaulicht; und
  • 21 ist ein Schaltungsdiagramm, das schematisch ein Beispiel des Gesamtaufbaus eines drahtlosen Energieversorgungssystems gemäß einer Modifikation von jedem des ersten bis dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
  • Im Folgenden werden spezifische Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung mit Bezugnahme auf die anhängenden Zeichnungen beschrieben. In den Ausführungsbeispielen werden gleiche Teile in den Ausführungsbeispielen, denen gleiche Bezugszeichen zugeordnet sind, weggelassen oder vereinfacht, um eine redundante Beschreibung zu vermeiden.
  • Erstes Ausführungsbeispiel
  • Im Folgenden wird ein drahtloses Energieversorgungssystem, d.h. ein kontaktloses Energieversorgungssystem, an dem ein exemplarischer Aspekt des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Offenbarung angewendet wird, mit Bezugnahme auf die 1 bis 17 beschrieben.
  • Bezug nehmend auf 1 umfasst das drahtlose Energieversorgungssystem ein Energieübertragungssystem PS und ein Energieaufnahmesystem RS. Das Energieaufnahmesystem PR ist in einem Fahrzeug bereitgestellt, das ein Beispiel eines mobilen Objekts ist, und das Energieübertragungssystem PS ist extern des Fahrzeugs bereitgestellt, wie etwa am Boden installiert.
  • Das Energieübertragungssystem PS umfasst eine Energiefaktorkorrektur-(PFC-)-Schaltung 11, einen DC-DC-Konverter 12, einen Inverter 13, einen Übertragungsfilter 14 und ein Übertragungspad 15. Die PFC-Schaltung 11 ist mit einer Wechselstrom-(AC-)Energieversorgung 10 verbunden, die beispielsweise eine Netzenergieversorgung ist, und empfängt eine AC-Spannungsausgabe von der AC-Energieversorgung 10. Insbesondere richtet die PFC-Schaltung 11 die eingegebene AC-Spannung in eine DC-Spannung gleich, während der Energie- bzw. Leistungsfaktor einer Eingangsenergie gesteuert wird, die aus der Eingangs-AC-Spannung und einem Eingangswechselstrom besteht. Beispielsweise ist die PFC-Schaltung 11 eine kommerziell verfügbare PFC-Schaltung umfassend einen Vollwellengleichrichter, der aus einer Diodenbrücke besteht, und eine nicht isolierte Step-up-Choppereinrichtung.
  • Der DC-DC-Konverter 12, der einen positiven Ausgangsanschluss und einen negativen Ausgangsanschluss aufweist, konvertiert die von der PFC-Schaltung 11 ausgegebene DC-Spannung in eine vorbestimmte DC-Spannung. Der DC-DC-Konverter 12 besteht beispielsweise aus einer nicht isolierten Step-down-Choppereinrichtung.
  • Der Inverter 13, der einen ersten Anschluss T1 und einen zweiten Anschluss T2 aufweist, ist beispielsweise ein spannungsgesteuerter Inverter. Insbesondere ist der Inverter 13 als ein Vollbrückeninverter ausgelegt, der umfasst
    • (1) ein erstes Reihenverbindungselement, das aus einem ersten oberen Armschalter, d.h. Hauptschalter, SXp und einem ersten unteren Armschalter SXn, d.h. Hauptschalter, besteht, die in Reihe verbunden sind
    • (2) ein zweites Reihenverbindungselement, das aus einem zweiten oberen Armschalter, Hauptschalter, SYp und einem zweiten unteren Armschalter SYn, d.h. Hauptschalter, besteht, die in Reihe verbunden sind.
  • Der Inverter 13 umfasst ebenso Hauptdioden DXp, DXn, DYp und DYn. Die Hauptdiode DXp ist antiparallel zu dem ersten oberen Armschalter SXp verbunden und die Hauptdiode DXn ist antiparallel zu dem ersten unteren Armschalter SXn verbunden. Gleichermaßen ist die Hauptdiode DYp antiparallel zu dem zweiten oberen Armschalter SYp verbunden und die Hauptdiode DYn ist antiparallel zu dem zweiten unteren Armschalter SYn verbunden. Das erste Ausführungsbeispiel verwendet isolierte Gate-Bipolartransistoren (IGBTs) als die entsprechenden Schalter SXp, SXn, SYp und SYn.
  • Das erste Ausführungsbeispiel kann einen anderen Typ von spannungsgesteuerten Halbleiterschaltern wie etwa MOSFETs als die entsprechenden Schalter SXp, SXn, SYp und SYn verwenden. Wenn MOSFETs als die entsprechenden Schalter SXp, SXn, SYp und SYn verwendet werden, kann das erste Ausführungsbeispiel intrinsische Dioden der MOSFETs als die entsprechenden Hauptdioden DXp, DXn, DYp und DYn verwenden.
  • Der Kollektor des ersten oberen Armschalters SXp ist mit dem positiven Ausgangsanschluss des DC-DC-Konverters 12 über den ersten Anschluss T1 verbunden und der Emitter des ersten oberen Armschalters SXp ist mit dem Kollektor des ersten unteren Armschalters SXn verbunden. Der Emitter des ersten unteren Armschalters SXn ist mit dem negativen Ausgangsanschluss des DC-DC-Konverters 12 über den zweiten Anschluss T2 verbunden.
  • Der Kollektor des zweiten oberen Armschalters SYp ist mit dem positiven Ausgangsanschluss des DC-DC-Konverters 12 über den ersten Anschluss T1 verbunden und der Emitter des zweiten oberen Armschalters SYp ist mit dem Kollektor des zweiten unteren Armschalters SYn verbunden. Der Emitter des zweiten unteren Armschalters SYn ist mit dem negativen Ausgangsanschluss des DC-DC-Konverters 12 über den zweiten Anschluss T2 verbunden.
  • Der Inverter 13 umfasst weiterhin einen ersten Nebenschalter Ss1, eine erste Nebendiode Ds1, einen zweiten Nebenschalter Ss2, eine zweite Nebendiode Ds2, eine erste Schutzdiode Dp1, eine zweite Schutzdiode Dp2, eine Nebeninduktivität 13b und eine Kapazität 13a. Das erste Ausführungsbeispiel verwendet spannungsgesteuerte Halbleiterschalter als die ersten und zweiten Nebenschalter Ss1 und Ss2. Das erste Ausführungsbeispiel verwendet IGBTs als die entsprechenden ersten und zweiten Nebenschalter Ss1 und Ss2. Das erste Ausführungsbeispiel kann einen anderen Typ von spannungsgesteuerten Halbleiterschaltern wie etwa MOSFETs als die entsprechenden ersten und zweiten Nebenschalter Ss1 und Ss2 verwenden. Wenn MOSFETs als die entsprechenden ersten und zweiten Nebenschalter Ss1 und Ss2 verwendet werden, kann das erste Ausführungsbeispiel intrinsische Dioden des MOSFETs als die entsprechenden ersten und zweiten Nebendioden Ds1 und Ds2 verwenden.
  • Die erste Nebendiode Ds1 ist antiparallel zu dem ersten Nebenschalter Ss1 verbunden und die zweite Nebendiode Ds2 ist antiparallel zu dem zweiten Nebenschalter Ss2 verbunden. Der Verbindungspunkt zwischen dem Emitter des ersten oberen Armschalters SXp und der Kollektor des ersten unteren Armschalters SXn ist mit dem Emitter des ersten Nebenschalters Ss1 und der Anode der ersten Nebendiode Ds1 verbunden. Die Nebeninduktivität 13b weist einander gegenüberliegende erste und zweite Enden auf. Der Kollektor des ersten Nebenschalters Ss1 und die Kathode der ersten Nebendiode Ds1 sind mit dem ersten Ende der Nebeninduktivität 13b verbunden. Der zweite Anschluss der Nebeninduktivität 13b ist mit dem Kollektor des zweiten Nebenschalters Ss2 und der Kathode der zweiten Nebendiode Ds2 verbunden. Der Emitter des zweiten Nebenschalters Ss2 und die Anode der zweiten Nebendiode Ds2 sind mit dem Verbindungspunkt zwischen dem Emitter des zweiten oberen Armschalters SYp und dem Kollektor des zweiten unteren Armschalters SYn verbunden.
  • Ausschalten eines des ersten Nebenschalters Ss1 oder des zweiten Nebenschalters Ss2 verhindert einen Stromfluss von einem entsprechenden des Verbindungspunkts der ersten oberen und unteren Armschalter SXp und SXn und des Verbindungspunkts der zweiten oberen und unteren Armschalter SYp und SYn zu dem anderen davon. Insbesondere verhindert ein Ausschalten von sowohl dem ersten als auch dem zweiten Nebenschalter Ss1 und Ss2 einen bidirektionalen Stromfluss zwischen dem Emitter des ersten Nebenschalters Ss1 und dem Emitter des zweiten Nebenschalters Ss2.
  • Die Anode der ersten Schutzdiode Dp1 ist mit dem Verbindungspunkt zwischen dem ersten Nebenschalter Ss1 und dem ersten Ende der Nebeninduktivität 13b verbunden. Die Kathode der ersten Schutzdiode Dp1 ist mit dem ersten Anschluss T1 des Inverters 13 verbunden. Gleichermaßen ist die Anode der zweiten Schutzdiode Dp2 mit dem Verbindungspunkt zwischen dem zweiten Schalter Ss2 und dem zweiten Ende der Nebeninduktivität 13b verbunden. Die Kathode der zweiten Schutzdiode Dp2 ist mit dem ersten Anschluss T1 des Inverters 13 verbunden. Die Kapazität 13a weist einander gegenüberliegende erste und zweite Elektroden auf. Der erste Anschluss T1 des Inverters 13 ist mit der ersten Elektrode der Kapazität 13a verbunden und die zweite Elektrode der Kapazität 13a ist mit dem zweiten Anschluss T2 des Inverters 13 verbunden. Das heißt, dass die Kapazität 13a parallel zu jedem des ersten Reihenverbindungselements SXp, SXn und des zweiten Reihenverbindungselements SYp und SYn verbunden ist.
  • Das Übertragungspad 15 weist einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss auf. Der erste Anschluss des Übertragungspads 15 ist mit dem Verbindungspunkt zwischen den ersten oberen und unteren Armschaltern SXp und SXn über den Übertragungsfilter 14 verbunden. Der zweite Anschluss des Übertragungspads 15 ist mit dem Verbindungspunkt zwischen den zweiten oberen und unteren Armschalter SYp und SYn über den Übertragungsfilter 14 verbunden. Das erste Ausführungsbeispiel verwendet einen Bandpassfilter als den Übertragungsfilter 14.
  • Der Übertragungsfilter 14 umfasst ein erstes Reihenverbindungsinduktivitätselement, das aus einer ersten Übertragungsinduktivität 14a und einer zweiten Übertragungsinduktivität 14b besteht, die in Reihe verbunden sind. Die erste Übertragungsinduktivität 14a ist mit dem Verbindungspunkt zwischen den ersten oberen und unteren Armschaltern SXp und SXn verbunden.
  • Der Übertragungsfilter 14 umfasst ein zweites Reihenverbindungsinduktivitätselement, das aus einer dritten Übertragungsinduktivität 14d und einer vierten Übertragungsinduktivität 14e besteht, die in Reihe verbunden sind. Die dritte Übertragungsinduktivität 14d ist mit dem Verbindungspunkt zwischen den zweiten oberen und unteren Armschaltern SYp und SYn verbunden.
  • Der Übertragungsfilter 14 umfasst weiterhin eine Übertragungskapazität 14c, die zwischen dem Verbindungspunkt des ersten Reihenverbindungsinduktivitätselements und dem Verbindungspunkt des zweiten Reihenverbindungsinduktivitätselements verbunden ist.
  • Das Übertragungspad 15 umfasst eine Übertragungsspule, die als eine Hauptspule dient, eine erste Resonanzkapazität 15b und eine zweite Resonanzkapazität 15c. Die Übertragungsspule 15a weist einander gegenüberliegende erste und zweite Enden auf. Das erste Ende der Übertragungsspule 15a ist mit dem ersten Anschluss des Übertragungspads 15 über die erste Resonanzkapazität 15b verbunden. Das zweite Ende des Übertragungspads 15 ist mit dem zweiten Anschluss des Übertragungspads 15 über die zweite Resonanzkapazität 15c verbunden. Insbesondere dient das Übertragungspad 15 als eine LC-Reihenresonanzschaltung zum Übertragen von elektrischer Energie wie etwa einer AC-Spannung zu einem Aufnahmepad 20 des Energieaufnahmesystems PR unter Verwendung von elektromagnetischer Induktion.
  • Das Energieübertragungssystem PS umfasst ebenso einen X-Phasen-Übergangszeitdetektor 30 und einen Y-Phasen-Übergangszeitdetektor 31, die später detailliert beschrieben werden.
  • Das Energieaufnahmesystem PR umfasst das Aufnahmepad 20, einen Aufnahmefilter 21 und einen Gleichrichter 22.
  • Das Aufnahmepad 20, das erste und zweite Enden aufweist, umfasst eine Aufnahmespule 20a, eine dritte Resonanzkapazität 20b und eine vierte Resonanzkapazität 20c. Die Aufnahmespule 20a weist einander gegenüberliegende erste und zweite Enden auf. Das erste Ende der Aufnahmespule 20a ist mit dem ersten Ende des Aufnahmepads 20 über die dritte Resonanzkapazität 20b verbunden. Das zweite Ende der Aufnahmespule 20a ist mit dem zweiten Ende des Aufnahmepads 20 über die vierte Resonanzkapazität 20c verbunden. Insbesondere dient das Aufnahmepad 20 als eine LC-Reihenresonanzschaltung zum Aufnehmen von elektrischer Energie wie etwa einer AC-Spannung, die von dem Energieübertragungssystem PS unter Verwendung von elektromagnetischer Induktion zugeführt wird.
  • Der erste Anschluss des Aufnahmepads 20 ist mit dem Gleichrichter 22 über den Aufnahmefilter 21 verbunden. Der zweite Anschluss des Aufnahmepads 20 ist mit dem Gleichrichter 22 über den Aufnahmefilter 21 verbunden. Das erste Ausführungsbeispiel verwendet einen Bandpassfilter als den Aufnahmefilter 21.
  • Der Aufnahmefilter 21 umfasst ein drittes Reihenverbindungsinduktivitätselement, das aus einer ersten Aufnahmeinduktivität 21a und einer zweiten Aufnahmeinduktivität 21b besteht, die in Reihe verbunden sind. Der Aufnahmefilter 21 umfasst ein viertes Reihenverbindungsinduktivitätselement, das aus einer dritten Aufnahmeinduktivität 21d und einer vierten Aufnahmeinduktivität 21e besteht, die in Reihe verbunden sind. Der Aufnahmefilter 21 umfasst weiterhin eine Aufnahmekapazität 21c, die zwischen dem Verbindungspunkt des dritten Reihenverbindungsinduktivitätselements und dem Verbindungspunkt des zweiten Reihenverbindungsinduktivitätselements verbunden ist.
  • Der Gleichrichter 22 umfasst beispielsweise einen bekannten Vollwellengleichrichter, der aus einer Diodenbrücke besteht, oder einen bekannten synchronen Gleichrichter, der aus vier Schaltelementen besteht, die jeweils eine Diode aufweisen, wie etwa MOSFETs. Der Gleichrichter 22 dient zum Konvertieren einer von dem Aufnahmepad 20 zugeführten AC-Spannung über den Aufnahmefilter 21 in eine DC-Spannung, wodurch die DC-Spannung zu in dem Fahrzeug installierten elektrischen Lasten 23 angelegt wird. Die elektrischen Lasten 23, die eine fahrzeuginterne Batterie (Akkumulator) umfassen, werden basierend auf der angelegten DC-Spannung aktiviert und/oder geladen. Die fahrzeuginterne Batterie des ersten Ausführungsbeispiels dient beispielsweise als eine Energiequelle für einen Motorgenerator, der ein Beispiel einer drehenden Maschine ist. Der Motorgenerator dient beispielsweise als eine Hauptmaschine des Fahrzeugs.
  • Das Energieübertragungssystem PS des ersten Ausführungsbeispiels umfasst weiterhin eine Übertragungssteuerung 16. Die Übertragungssteuerung 16 besteht aus einem Mikrocomputer als dessen Haupteinheit. Die Übertragungssteuerung 16 steuert die PFC-Schaltung 11, den DC-DC-Konverter 12 und den Inverter 13, um drahtlos elektrische Energie zwischen der Übertragungsspule 15a und der Aufnahmespule 20a zu übertragen. Insbesondere steuert die Übertragungssteuerung 16 die PFC-Schaltung 11, den DC-DC-Konverter 12 und den Inverter 13, um drahtlos elektrische Energie von der Übertragungsspule 15a zu der Aufnahmespule 20a zuzuführen. Diese zugeführte elektrische Energie lädt die fahrzeuginterne Batterie des Fahrzeugs.
  • Die Übertragungssteuerung 16 schaltet abwechselnd ein erstes Paar des ersten oberen Armschalters SXp und des zweiten unteren Armschalters SYn sowie ein zweites Paar des ersten unteren Armschalters SXn und des zweiten oberen Armschalters SYp mit Totzeiten zwischen deren abwechselnden Einschaltens ein.
  • Dieses abwechselnde Schalten konvertiert eine DC-Spannungsausgabe von dem DC-DC-Konverter 12 in den Verlauf von Rechtecksspannungen, d.h. Impulsspannungen, deren positive und negative Polaritäten sich abwechselnd ändern.
  • Beispielsweise sendet die Übertragungssteuerung 16 ein erstes Ansteuersignal g1, das eine Ein-Anweisung angibt, zu dem Gate von jedem des ersten oberen Armschalters SXp und des zweiten unteren Armschalters SYn, um den ersten oberen Armschalter SXp und den zweiten unteren Armschalter SYn einzuschalten. Die Übertragungssteuerung 16 sendet ebenso ein erstes Ansteuersignal g1, das eine Aus-Anweisung angibt, an das Gate von jedem des ersten oberen Armschalters SXp und des zweiten unteren Armschalters SYn, um den ersten oberen Armschalter SXp und den zweiten unteren Armschalter SYn auszuschalten.
  • Gleichermaßen sendet die Übertragungssteuerung 16 ein zweites Ansteuersignal g2, das die Ein-Anweisung angibt, an das Gate von jedem des ersten unteren Armschalters SXn und des zweiten oberen Armschalters SYp, um den ersten unteren Armschalter SXn und den zweiten oberen Armschalter SYp einzuschalten. Die Übertragungssteuerung 16 sendet ebenso das zweite Ansteuersignal g2, das die AUS-Anweisung angibt, an das Gate jedes des ersten unteren Armschalters SXn und des zweiten oberen Armschalters SYp, um den ersten unteren Armschalter SXn und den zweiten oberen Armschalter SYp auszuschalten.
  • Die Übertragungssteuerung 16 schaltet jeden des ersten und zweiten Nebenschalters Ss1 und Ss2 ein oder aus. Insbesondere sendet die Übertragungssteuerung 16 ein Nebenansteuersignal gs, das die Ein-Anweisung angibt, an das Gate jedes des ersten und zweiten Nebenschalters Ss1 und Ss2, um einen entsprechenden des ersten und zweiten Nebenschalters Ss1 und Ss2 auszuschalten. Die Übertragungssteuerung 16 sendet ebenso das Nebenansteuersignal gs, das die Ein-Anweisung angibt, an das Gate jedes des ersten und zweiten Nebenschalters Ss1 und Ss2, um einen entsprechenden des ersten und zweiten Nebenschalters Ss1 und Ss2 auszuschalten.
  • Die Übertragungssteuerung 16 steuert den Ein- oder Aus-Zustand von jedem Schalter SXp, SXn, SYp, SYn, Ss1 und Ss2, um dadurch eine Ausgangsspannung des Inverters 12 auf eine Sollspannung bzw. Zielspannung anzupassen. Die Sollspannung ist variabel eingestellt, um innerhalb eines vorbestimmten Bereichs zu liegen, die eine drahtlose Energiezufuhr mit höherer Effizienz von dem Energieübertragungssystem PS zu dem Energieaufnahmesystem PR ermöglicht, basierend auf einem Impedanzabgleich, der zwischen dem Energieübertragungssystem PS und dem Energieaufnahmesystem PR hergestellt wird. Beispielsweise wird die Sollspannung, die von der Übertragungssteuerung 16 übertragen wird, basierend auf einer vorbestimmten Aufnahmeenergie, d.h. einer vorbestimmten Aufnahmespannung des Aufnahmepads 20, bestimmt.
  • Insbesondere umfasst der Inverter 13 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel Dämpfungs-("snubber")kapazitäten 18a, 18b, 18c und 18d, die parallel zu den entsprechenden Schaltern SXp, SXn, SYp und SYn verbunden sind. Die Nebeninduktivität 13b und die Nebenschalter Ss1 und Ss2, die in dem Inverter 13 bereitgestellt sind, die eine spezielle Struktur des Inverters 13 bilden, ermöglichen, dass die Dämpfungskapazitäten 18a bis 18d in dem Inverter 13 zu installieren sind.
  • Das erste Ausführungsbeispiel stellt ebenso ein spezifisches Verfahren bereit, wie jeder der Nebenschalter Ss1 und Ss2 zu betreiben bzw. anzusteuern ist. Zunächst werden die Nebeninduktivität 13b und die Nebenschalter Ss1 und Ss2 beschrieben, und anschließend wird das spezifische Verfahren beschrieben, wie jeder der Nebenschalter Ss1 und Ss2 anzusteuern ist.
  • 2A veranschaulicht schematisch, wie ein Resonanzstrom, d.h. ein Primärstrom, Ip, der durch die Übertragungsspule 15a fließt, sich über die Zeit ändert, und sich eine an die Übertragungsspule 15 angelegte Spannung, d.h. eine Primärspannung Vp, über die Zeit ändert. Zusätzlich veranschaulicht 2B schematisch, wie sich das erste Ansteuersignal g1 über die Zeit ändert, und 2C veranschaulicht schematisch, wie sich das zweite Ansteuersignal g2 über die Zeit ändert.
  • Es sei angemerkt, dass in 2A die positive Polarität des Primärstroms Ip definiert ist, wenn der Primärstrom Ip von dem Verbindungspunkt zwischen dem ersten oberen Armschalter SXp und dem ersten unteren Armschalter SXn zu dem Verbindungspunkt zwischen dem zweiten oberen Armschalter SYp und dem zweiten unteren Armschalter SYn fließt. Die positive Polarität des Primärstroms Vp ist definiert, wenn das Potential am ersten Ende der Primärspule 15a höher ist als das Potential an dem zweiten Ende der Primärspule 15a in 2A. Der erste Anschluss der Primärspule 15a ist mit dem Verbindungspunkt zwischen den ersten oberen und unteren Armschaltern SXp und SXn über den Übertragungsfilter 14 verbunden, und das zweite Ende davon ist mit dem Verbindungspunkt zwischen den zweiten oberen und unteren Armschaltern SYp und SYn über den Übertragungsfilter 14 verbunden. In den 2B und 2C wird eine Illustration von Totzeiten weggelassen.
  • Die 2A bis 2C zeigen, dass ein Schaltzyklus Tsw von jedem der Schalter SXp, SXn, SYp und SYn eingestellt ist, um im Wesentlichen identisch zu einer Periode einer fundamentalen Komponente des Primärstroms Ip zu sein. Das heißt, dass der Schaltzyklus Tsw von jedem der Schalter SXp, SXn, SYp und SYn eingestellt ist, um im Wesentlichen synchron mit der Periode der fundamentalen Komponente des Primärstroms Ip zu sein.
  • Diese Einstellung bewirkt idealerweise, dass der Primärstrom Ip ein positiver Wert auf einen positiven Wert der Primärspannung Vp wird, und negativer Wert aufgrund einer negativen Spannung der Primärspannung Vp wird. Dieser ideale Fall führt dazu, dass der Leistungsfaktor des drahtlosen Energieversorgungssystems ein hohes Niveau wird. Leider kann sich die Resonanzfrequenz der LC-Reihenresonanzschaltung des Übertragungspads 15 beispielsweise aufgrund einer Änderung des Kopplungskoeffizienten, d.h. ein Wert des induktiven Koppelns, zwischen der Übertragungsspule 15a und der Aufnahmespule 20a ändern, und die Induktivitäten der entsprechenden Spulen 15a und 20a ändern. Diese Änderungen rühren von verschiedenen Faktoren her, umfassend eine Änderung der relativen Positionsbeziehung zwischen dem Übertragungspad 15a und dem Aufnahmepad 20a. Diese Faktoren können ebenfalls umfassen
    • (1) Änderungen der zwischen den Übertragungs- und Aufnahmepads 15 und 20 übertragenen und/oder aufgenommenen elektrischen Energie
    • (2) Variationen von Ausgangseigenschaften von Komponenten, wie etwa der Induktivität 15a und den Kapazitäten 15b und 15c, die die Resonanzeigenschaften der LC-Reihenresonanzschaltung des Übertragungspads 15 bestimmen
    • (3) Drift und/oder temporäre Änderungen der Resonanzeigenschaften der LC-Reihenresonanzschaltung des Übertragungspads 15 aufgrund von Temperaturänderungen.
  • Die Änderung der Resonanzfrequenz der LC-Reihenresonanzschaltung kann bewirken, dass die Phase des Primärstroms Ip bezüglich jener der Primärspannung Vp, die den Primärstrom Ip bewirkt, vorauseilt. Um dieses Phasenvorauseilen, d.h. Phasenführung, insbesondere zu beschreiben, wird angenommen, dass jede positive Halbperiode der Primärspannung Vp in zwei gleiche Teile einer ersten früheren Halbperiode und einer zweiten späteren Halbperiode aufgeteilt ist. Gemäß dieser Annahme nimmt der Primärstrom Ip negative Werte während jeder zweiten späteren Halbperiode der Primärspannung Vp ein, und der Primärstrom Ip nimmt positive Werte während jeder ersten früheren Halbperiode der Primärspannung Vp ein.
  • Zusätzlich können die Faktoren bewirken, dass die Phase des Primärstroms Ip bezüglich jener der Primärspannung Vp nacheilt. Um diese Phasenverzögerung, d.h. Phasennacheilen, insbesondere zu beschreiben, wird der Primärstrom Ip während jeder ersten früheren Halbperiode der Primärspannung Vp negativ, und der Primärstrom Ip wird während jeder zweiten späteren Halbperiode der Primärspannung Vp positiv.
  • Das Phasenvorauseilen des Primärstroms Ip kann bewirken, dass ein Erholungs-("recovery")strom durch die Dioden DXp, DXn, DYp und DYn eines vergleichbaren Aufbaubeispiels des drahtlosen Energieversorgungssystems fließt, was zu einem Erholungsverlust führt. Es sei angemerkt, dass das vergleichbare Aufbaubeispiel des drahtlosen Energieversorgungssystems durch Weglassen von dem Aufbau des drahtlosen Energieversorgungssystems, das in 1 veranschaulicht ist, der Nebeninduktivität 13b, der Nebenschalter Ss1 und Ss2, der Schutzdioden Dp1 und Dp2 und der Dämpfungskapazitäten 18a bis 18d konfiguriert ist.
  • Als Nächstes wird nachstehend mit Bezugnahme auf die 2 bis 9 beschrieben, wie und warum das vergleichbare Aufbaubeispiel des drahtlosen Energieversorgungssystems einen solchen Erholungsverlust bewirken kann. Die 3 bis 5 und 7 bis 9 haben die Illustration des Übertragungsfilters 14 weggelassen. Die 3 bis 5 und 7 bis 9 veranschaulichen ebenso ausdrücklich die Verbindungsbeziehung zwischen den Schaltern SXp, SXn, SYp und SYn und der Primärspule 15a.
  • Die 2A bis 2C und 3 veranschaulichen, dass während des MODUS 1 das Paar des ersten oberen Armschalters SXp und des zweiten unteren Armschalters SYn Ein ist, während das Paar des ersten unteren Armschalters SXn und des zweiten oberen Armschalters SYp Ein ist. Der MODUS 1 ist als ein Zeitintervall vom Zeitpunkt t1 bis zum Zeitpunkt t2 definiert. Während des MODUS 1 fließt ein Strom I(MODUS 1) in dieser Reihenfolge von dem ersten Anschluss T1 zum zweiten Anschluss T2 des Inverters 13 über den ersten oberen Armschalter SXp, die Übertragungsspule 15a, den zweiten unteren Armschalter SYn (siehe gestrichelte Linie I(MODUS 1) in 3).
  • Anschließend, wie in den 2A bis 2C und 4 veranschaulicht ist, bewirkt das Phasenvorauseilen des Primärstroms I1 einen Strom I(MODUS 2), um während des MODUS 2 in dieser Reihenfolge von dem ersten Anschluss T2 zu dem ersten Anschluss T1 über die zweite untere Armdiode DYn, die Übertragungsspule 15a und die obere Armdiode DXp zu fließen. Es sei angemerkt, dass das erste Ausführungsbeispiel die Schalter SXp und SYn als IGBTs verwendet, sodass kein Strom durch jeden der Ein-Zustands-Schalter SXp und SYn von deren Emitter zu deren Kollektor fließt. Daher fließt der Strom I(MODUS 2) durch die Dioden DYn und DXp, obwohl die entsprechenden Schalter SYn und SXp eingeschaltet sind.
  • Es sei angemerkt, dass der MODUS 2 als ein Zeitintervall von dem Zeitpunkt t2 zu dem Zeitpunkt t31 definiert ist (siehe gestrichelte Linie I(MODUS 2) in 4).
  • Insbesondere veranschaulicht 2, dass zum Zeitpunkt t3 während des MODUS 2 das Paar des ersten oberen Armschalters SXp und des zweiten unteren Armschalters SYn ausgeschaltet wird, und das Paar des ersten unteren Armschalters SXn und des zweiten oberen Armschalters SYp eingeschaltet wird. Der Zeitpunkt t31 ist zu einem Zeitpunkt definiert, wenn eine Totzeit (t3–t31) verstrichen ist, seit dem Zeitpunkt t3 beim Einschalten des Paars des ersten unteren Armschalters SXn und des zweiten oberen Armschalters SYp. Während der Totzeit (t3–t31), die von dem Zeitpunkt t31 zu dem Zeitpunkt t3 definiert ist, verbleiben alle Schalter SXp, SXn, SYp und SYn ausgeschaltet. Weil der Strom I(MODUS 2) während der Totzeit (t3–t31) fließt, wie in 4 veranschaulicht ist, ist die Totzeit (t3–t31) im MODUS 2 enthalten.
  • 5 zeigt, dass bei einer Zeitabstimmung MODUS 3 unmittelbar nach dem Zeitpunkt t31 das Potential an der Anode der ersten oberen Armdiode DXp Null wird, und das Potential an der Kathode der zweiten oberen Armdiode DYp das Potential an dem ersten Anschluss T1 des Inverters 13 wird. Es sei angemerkt, dass das Potential an dem ersten Anschluss T1 als ein Potential VDC bezeichnet wird. Das Potential VDC am Anschluss T1 dient als eine Eingangsspannung an dem Inverter 13. Die Potentialbeziehung legt eine Umkehrspannung über die erste obere Armdiode DXp an, was dazu führt, dass ein Erholungsstrom Ir1 durch die erste obere Armdiode DXp fließt. Insbesondere fließt der Erholungsstrom Ir1 von dem ersten Anschluss T1 zu dem zweiten Anschluss T2 über die erste obere Armdiode DXp und den ersten unteren Armschalter SXn (siehe gestrichelte Linie Ir1 in 5). Diese Potentialbeziehung legt ebenso eine Umkehrspannung über die zweite untere Armdiode DYn an, was dazu führt, dass ein Erholungsstrom Ir2 durch die zweite untere Armdiode DYn fließt. Insbesondere fließt der Erholungsstrom Ir2 von dem ersten Anschluss T1 zum zweiten Anschluss T2 über den zweiten oberen Armschalter SYp und die zweite untere Armdiode DYn (siehe gestrichelte Linie Ir2 in 5). Das Fließen von jedem der Erholungsströme Ir1 und Ir2 bewirkt einen Erholungsverlust.
  • Wie ein solcher Erholungsstrom unmittelbar nach dem Zeitpunkt t31 fließt, wird detaillierter mit Bezugnahme auf die 6A bis 6E beschrieben. 6A veranschaulicht schematisch, wie ein Strom Idxp, der durch die obere Armdiode DXp fließt, sich über die Zeit ändert, und 6B veranschaulicht schematisch, wie ein Strom Isxn, der durch den unteren Armschalter SXn fließt, sich über die Zeit ändert.
  • Zusätzlich veranschaulicht 6C schematisch eine erste Zwischenspannung Vx, die als ein relatives Potential am Verbindungspunkt zwischen den ersten oberen und unteren Armschaltern SXp und SXn bezüglich der Emitterspannung des ersten unteren Armschalters SXn definiert ist, wie sich dieser über die Zeit ändert. Darüber hinaus veranschaulicht 6D schematisch, wie sich das erste Ansteuersignal g1 über die Zeit ändert, und 6E veranschaulicht schematisch, wie sich das zweite Ansteuersignal g2 über die Zeit ändert.
  • Es sei angemerkt, dass in 6A die negative Polarität des Stroms Idxp definiert ist, wenn der Strom Idxp durch die erste obere Armdiode DXp in deren Vorwärtsrichtung fließt. Die positive Polarität der ersten Zwischenspannung Vx ist definiert, wenn das Potential am Verbindungspunkt zwischen den ersten oberen und unteren Armschaltern SXp und SXn höher ist als die Emitterspannung des ersten unteren Armschalters SXn.
  • Wie in den 6A bis 6E veranschaulicht ist, bewirkt das Phasenvorauseilen des Primärstroms Ip, dass der Strom Idxp durch die erste obere Armdiode DXp in deren Vorwärtsrichtung fließt; wobei der durch die erste obere Armdiode DXp in dern Vorwärtsrichtung fließende Strom Idxp als ein Vorwärtsstrom Idxp bezeichnet wird. Während der Vorwärtsstrom Idxp durch die erste obere Armdiode DXp fließt, wird der erste obere Armschalter SXp zum Zeitpunkt t3 ausgeschaltet. Wenn die Totzeit t3–t31 seit dem Zeitpunkt t3 verstrichen ist, wird der erste untere Armschalter SXn zum Zeitpunkt t31 eingeschaltet. Dies bewirkt schrittweise, dass der durch die erste obere Armdiode DXp fließende Vorwärtsstrom Idxp graduell abfällt, und der Strom Isxn, der durch den ersten unteren Armschalter SXn von dessen Kollektor zu dessen Emitter fließt, graduell ansteigt. Anschließend startet zum Zeitpunkt t32 ein Erholungsstrom, um durch die erste obere Armdiode DXp zu fließen, und anschließend erreicht der Erholungsstrom dessen Spitze zum Zeitpunkt t33. Dies bewirkt, dass der Kollektorstrom Isxn seine Spitze zum Zeitpunkt t33 erreicht, was zu einem Anstieg des Erholungsverlustes führt. Wenn daher das Fließen des Erholungsstroms zum Zeitpunkt t34 gestoppt wird, wird die erste Zwischenspannung Vx zum Zeitpunkt t34 Null.
  • 7 veranschaulicht, dass das Paar des ersten oberen Armschalters SXp und des zweiten unteren Armschalters SYn ausgeschaltet ist, während das Paar des ersten unteren Armschalters SXn und des zweiten oberen Armschalters SYp während des MODUS 4 eingeschaltet ist. Der MODUS 4 ist als ein Zeitintervall von dem Zeitpunkt t34 zum Zeitpunkt t4 definiert. Während des MODUS 4 fließt ein Strom I(MODUS 4) von dem ersten Anschluss T1 zum zweiten Anschluss T2 des Inverters 13 über den zweiten oberen Armschalter SYp, die Übertragungsspule 15a, den zweiten unteren Armschalter SXn in dieser Reihenfolge (siehe gestrichelte Linie I(MODUS 4) in 7).
  • Anschließend, wie in 8 veranschaulicht ist, bewirkt das Phasenvorauseilen des Primärstroms I1, dass ein Strom I(MODUS 5) von dem zweiten Anschluss T2 zum ersten Anschluss T1 über die erste untere Armdiode DYp, die Übertragungsspule 15a und die zweite obere Armdiode DYp in dieser Reihenfolge während des MODUS 5 fließt. Es sei angemerkt, dass der MODUS 5 als ein Zeitintervall von dem Zeitpunkt t4 zum Zeitpunkt t51 definiert ist (siehe gestrichelte Linie I(MODUS 5) in 8).
  • Insbesondere veranschaulicht 2, dass zum Zeitpunkt t5 während des MODUS 5 das Paar des ersten oberen Armschalters SXp und des zweiten unteren Armschalters SYn ausgeschaltet ist, und das Paar des ersten unteren Armschalters SXn und des zweiten oberen Armschalters SYp eingeschaltet ist. Der Zeitpunkt t51 ist an einem Zeitpunkt definiert, wenn eine Totzeit (t5–t51) seit dem Zeitpunkt t5 beim Einschalten des Paars des ersten unteren Armschalters SXn und des zweiten oberen Armschalters SYp verstrichen ist. Während der von dem Zeitpunkt t51 zum Zeitpunkt t5 definierten Totzeit (t5–t51) verbleiben alle Schalter SXp, SXn, SYp und SYn ausgeschaltet. Weil der Strom I(MODUS 5) während der Totzeit (t5–t51) wie in 8 veranschaulicht fließt, ist die Totzeit t5–t51 im MODUS 5 enthalten.
  • 9 zeigt, dass bei einer Zeitabstimmung MODUS 6 unmittelbar nach dem Zeitpunkt t51 das Potential an der Anode der zweiten oberen Armdiode DYp Null wird, und das Potential an der Kathode der ersten oberen Armdiode DXp das Potential VDC an dem ersten Anschluss T1 des Inverters 13 wird. Diese Potentialbeziehung legt eine Umkehrspannung über die zweite obere Armdiode DYp an, was dazu führt, dass ein Erholungsstrom Ir3 durch die zweite obere Armdiode DYp fließt (siehe gestrichelte Linie Ir3 in 9). Diese Potentialbeziehung legt ebenso eine Umkehrspannung über die erste untere Armdiode DXn an, was dazuführt, dass ein Erholungsstrom Ir4 durch die erste untere Armdiode DXn fließt (siehe gestrichelte Linie Ir2 in 9). Das Fließen von jedem der Erholungsströme Ir3 und Ir4 bewirkt einen Erholungsverlust.
  • Wenn die Dämpfungs- bzw. Snubberkapazitäten 18a, 18b, 18c und 18d lediglich parallel zu den entsprechenden Schaltern SXp, SXn, SYp und SYn verbunden würden, könnte nach Auftreten des Phasenvorauseilens des Primärstroms Ip ein großer Strombetrag durch jeden der Schalter SXp, SXn, SYp und SYn fließen. Dies könnte zu einer Reduktion der Zuverlässigkeit von jedem der Schalter SXp, SXn, SYp und SYn führen. Wie und warum ein solch großer Strombetrag in den Schaltern SXp, SXn, SYp und SYn fließt, wird nachstehend beschrieben, wenn der erste obere Armschalter SXp als ein Beispiel genommen wird.
  • Die Dämpfungskapazitäten 18a, 18b, 18c und 18d, die parallel mit den entsprechenden Schaltern SXp, SXn, SYp und SYn verbunden sind, ermöglichen, dass die Dämpfungskapazität 18a basierend auf dem von dem zweiten Anschluss T2 zum ersten Anschluss T1 über die erste untere Armdiode DXn fließenden Strom, während des in 8 veranschaulichten MODUS 5, geladen wird. Anschließend, im in 9 veranschaulichten MODUS 6, wird die in der Dämpfungskapazität 18a gespeicherte elektrische Ladung entladen, was dazuführt, dass ein Entladungsstrom durch den ersten oberen Armschalter SXp zusätzlich zu dem durch den ersten oberen Armschalter SXp fließenden Erholungsstrom Ir4 fließt. Dies kann die Zuverlässigkeit des ersten oberen Armschalters SXp reduzieren. Dies trifft ebenso für jeden der verbleibenden Schalter SXn, SYp und SYn auf die gleiche Weise wie bei dem Schalter SXp zu.
  • Wie vorstehend beschrieben, wenn die Dämpfungskapazitäten 18a, 18b, 18c und 18d lediglich parallel zu den entsprechenden Schaltern SXp, SXn, SYp und SYn verbunden würden, könnte nach dem Auftreten des Phasenvorauseilens des Primärstroms Ip ein großer Strombetrag durch jeden der Schalter SXp, SXn, SYp und SYn fließen, als im Vergleich zu einem Fall, in dem keine Dämpfungskapazitäten bereitgestellt sind. Dies könnte zu Schwierigkeiten führen, solche Dämpfungskapazitäten in dem Inverter 13 bereitzustellen.
  • Andererseits tragen diese Dämpfungskapazitäten 18a, 18b, 18c und 18d, die parallel zu den entsprechenden Schaltern SXp, SXn, SYp, und SYn verbunden sind, zu der Reduktion des Ausschaltverlustes von jedem der Schalter SYp, SXn, SYp und SYn nach dem Auftreten der Phasenverzögerung des Primärstroms Ip bei. Es ist daher gewünscht, diese Dämpfungskapazitäten 18a bis 18d in dem Inverter 13 nach dem Auftreten der Phasenverzögerung des Primärstroms Ip bereitzustellen.
  • Um einem solchen Wunsch zu begegnen, ist das drahtlose Energieversorgungssystem gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel mit der Nebeninduktivität 13b sowie den ersten und zweiten Nebenschaltern Ss1 und Ss2 zusätzlich zu den Dämpfungskapazitäten 18a bis 18d ausgestattet.
  • Als Nächstes wird mit Bezugnahme auf die 10A bis 10G, 11 und 12 beschrieben, wie die Nebeninduktivität 13b und der erste und zweite Nebenschalter Ss1 und Ss2 arbeiten.
  • 10A veranschaulicht schematisch, wie der Strom Idxp, der durch die erste obere Armdiode DXp fließt, und ein Strom Idyn, der durch die zweite untere Armdiode DYp fließt, sich über die Zeit ändern. 10B veranschaulicht schematisch, wie sich der Storm Isxn, der durch den ersten unteren Armschalter SXn fließt, und ein Strom Isyp, der durch den zweiten oberen Armschalter SYp fließt, über die Zeit ändern. 10C veranschaulicht, wie sich ein Strom ICL, der durch die erste Nebeninduktivität 13b fließt, über die Zeit ändert.
  • Zusätzlich veranschaulicht 10D schematisch, wie sich die erste Zwischenspannung Vx über die Zeit ändert, was 6C entspricht. 10E veranschaulicht schematisch, wie sich das erste Ansteuersignal g1 über die Zeit ändert, und 10F veranschaulicht schematisch, wie sich das zweite Ansteuersignal g2 über die Zeit ändert. 10G veranschaulicht schematisch, wie der erste und der zweite Nebenschalter Ss1 und Ss2 über die Zeit bedient, d.h. geschaltet, werden.
  • Es sei angemerkt, dass in 10C die positive Polarität des Stroms ICL definiert ist, wenn der Strom ICL von dem Verbindungspunkt zwischen den ersten oberen und unteren Armschaltern SXp und SXn zu dem Verbindungspunkt zwischen den zweiten oberen und unteren Armschaltern SYp und SYn fließt.
  • 10G veranschaulicht, dass der erste und zweite Nebenschalter Ss1 und Ss2 zu einem Zeitpunkt ta eingeschaltet werden, der vor dem Zeitpunkt t3 liegt, um das Paar des ersten oberen Armschalters SXp und des zweiten unteren Armschalters SYn während des MODUS 2 auszuschalten. Dies bewirkt, dass ein Teil des Vorwärtsstroms, der durch die erste obere Armdiode DXp und die zweite untere Armdiode DYn fließt, abzweigt und durch die Nebeninduktivität 13b als der Strom ICL fließt (siehe 10C sowie Strichpunktlinie ICL in 11). Dies reduziert graduell den Vorwärtsstrom, während der Strom ICL graduell ansteigt, was dazuführt, dass ein solcher zum Zeitpunkt t3 erzeugter Erholungsstrom den ersten oberen Armschalter SXp und den zweiten unteren Armschalter SYn von dem Ein-Zustand zu dem Aus-Zustand umschaltet. Anschließend wird zum Zeitpunkt tb die Zwischenspannung Vx Null, und anschließend werden der erste untere Armschalter SXn und der zweite obere Armschalter SYp von dem Aus-Zustand zu dem Ein-Zustand zum Zeitpunkt t31 umgeschaltet. Nach dem Zeitpunkt t31 werden der erste und der zweite Nebenschalter Ss1 und Ss2 von dem Ein-Zustand zu dem Aus-Zustand zum Zeitpunkt tc umgeschaltet, und anschließend wird der durch die Nebeninduktivität 13b fließende Strome ICL zum Zeitpunkt td Null.
  • Anschließend werden der erste und zweite Nebenschalter Ss1 und Ss2 zu einem Zeitpunkt eingeschaltet, der vor dem Zeitpunkt zum Ausschalten des Paars des ersten unteren Armschalters SXn und des zweiten oberen Armschalters SYp während des MODUS 5 liegt. Die bewirkt, dass ein Teil des Vorwärtsstroms, der durch die erste untere Armdiode DXn und die zweite obere Armdiode DYp fließt, abzweigt und durch die Nebeninduktivität 13b als der Strom ICL fließt (siehe Strichpunktlinie ICL in 12). Dies reduziert graduell den Vorwärtsstrom, während der Strom ICL graduell ansteigt, was dazu führt, dass ein solcher in einem zukünftigen Zeitpunkt erzeugter Erholungsstrom reduziert wird, um den ersten unteren Armschalter SXn und den zweiten oberen Armschalter SYp von dem Ein-Zustand zu dem Aus-Zustand umzuschalten. Anschließend werden der erste obere Armschalter SXp und der zweite untere Armschalter SYn von dem Aus-Zustand zu dem Ein-Zustand umgeschaltet, und anschließend werden der erste und zweite Nebenschalter Ss1 und Ss2 von dem Ein-Zustand zu dem Aus-Zustand umgeschaltet.
  • Es sei angemerkt, dass die erste und zweite Schutzdiode Dp1 und Dp2 in dem Inverter 13 wegen des folgenden Grundes bereitgestellt ist:
    Während der Strom ICL durch die Nebeninduktivität 13b fließt, kann ein fälschliches Ausschalten des Nebenschalters Ss1 bewirken, dass ein Stromstoß über den ersten Nebenschalter Ss1 angelegt wird, was dazu führt, dass die Zuverlässigkeit des ersten Nebenschalters Ss1 reduziert wird. Daher arbeitet die erste Schutzdiode Dp1, die zwischen dem Verbindungspunkt des ersten Nebenschalters Ss1 und dem ersten Ende der Nebeninduktivität 13b und dem ersten Anschluss T1 des Inverters 13 verbunden ist, um das Potential am Verbindungspunkt des ersten Nebenschalters Ss1 und dem ersten Ende der Nebeninduktivität 13b auf das Potential VDC zu begrenzen, welches die Eingangsspannung VDC zu dem Inverter 13 ist. Das heißt, dass wenn ein Stromstoß über den ersten Nebenschalter Ss1 das Potential VDC am ersten Anschluss T1 übersteigt, die erste Schutzdiode Dp1 einen Vorwärtsstrom basierend auf dem Stromstoß ermöglicht, um durch diese zum ersten Anschluss T1 zu fließen.
  • Die erste Schutzdiode Dp1 ist daher dazu fähig, die Spannung über den ersten Nebenschalter Ss1 zu begrenzen, um kleiner oder gleich der Eingangsspannung VDC zu dem Inverter 13 zu sein, wodurch die Zuverlässigkeit des ersten Nebenschalters Ss1 bei einem höheren Niveau beibehalten wird. Gleichermaßen arbeitet die zweite Schutzdiode Dp2 auf die gleiche Weise wie die erste Schutzdiode Dp1. Diese Arbeit behält die Zuverlässigkeit des zweiten Nebenschalters Ss2 bei einem höheren Niveau bei.
  • Das erste Ausführungsbeispiel stellt ein spezifisches Verfahren des Schaltens der ersten und zweiten Nebenschalter Ss1 und Ss2 bereit, um dabei, als Einschalt-Schaltung, ein sanftes Schalten für jeden der Schalter SXp, SXn, SYp und SYn bei einer Nullspannung oder nahe bei einer daran angelegten Nullspannung ohne Verwendung von Stromsensoren durchzuführen. Im Folgenden wird ein solches sanftes Schalten als Nullspannungsschalten (ZVS) beschrieben.
  • Im Folgenden wird beschrieben, wie das Nullspannungsschalten für jeden der Schalter SXp, SXn, SYp und SYn durchzuführen ist, mit Bezugnahme auf die 13A bis 13G sowie 14 bis 17.
  • 13A veranschaulicht schematisch, wie sich der Strom Idxp, der durch die erste obere Armdiode DXp fließt, und der Strom Idyn, der durch die zweite untere Armdiode DYp fließt, über die Zeit ändern.
  • 13B veranschaulicht schematisch, wie sich der Strom Isxn, der durch den ersten unteren Armschalter SXn fließt, und der Strom Isyp, der durch den zweiten oberen Armschalter SYp fließt, über die Zeit ändern.
  • 13C veranschaulicht den Strom ICL, was 10C entspricht. 13D veranschaulicht schematisch, wie sich eine Spannung Vsxn über den ersten unteren Armschalter SXn, die der ersten Zwischenspannung Vx entspricht, über die Zeit ändert. Die 13E, 13F und 13G entsprechen jeweils den 10E, 10G und 10F.
  • Nachstehend ist ein relatives Potential am Verbindungspunkt zwischen den zweiten oberen und unteren Armschaltern SYp und SYn bezüglich des Emitterpotentials des zweiten unteren Armschalters SYn als eine zweite Zwischenspannung Vy definiert. Die positive Polarität der zweiten Zwischenspannung Vy ist definiert, wenn das Potential am Verbindungspunkt zwischen den zweiten oberen und unteren Armschaltern SYp und SYn höher ist als das Emitterpotential des zweiten unteren Armschalters SYn.
  • Es sei angemerkt, dass in 13A eine durchgezogene Signalwellenform die Änderung jedes Stroms Idxp und Idyn darstellt, wenn ein später beschriebener Ladestrom Ioff sich innerhalb eines idealen Bereichs befindet. Gleichermaßen stellt in 13C eine durchgezogene Signalwellenform die Änderung des Stroms ICL dar, wenn sich der Ladestrom Ioff innerhalb des idealen Bereichs befindet, und in 13D stellt eine durchgezogene Signalwellenform die Änderung der Spannung Vsxn dar, wenn sich der Ladestrom Ioff innerhalb des idealen Bereichs befindet. Zusätzlich stellt in 13F eine durchgezogene Signalwellenform die Änderung des Betriebszustands von jedem des ersten und zweiten Nebenschalters Ss1 und Ss2 dar, wenn sich der Ladestrom Ioff innerhalb des idealen Bereichs befindet.
  • Zunächst wird nachstehend beschrieben, wie das Nullspannungsschalten für jeden der Schalter SXp, SXn, SYp und SYn durchzuführen ist, wenn sich der Ladestrom Ioff innerhalb des idealen Bereichs befindet, sodass der Fokus auf den durchgezogenen Signalwellenformen liegt.
  • Die 13A bis 13G zeigen, dass vor dem Zeitpunkt t1b das Phasenvorauseilen des Primärstroms I1 bewirkt, dass der Vorwärtsstrom Idxp und der Vorwärtsstrom Idyn durch die jeweilige erste obere Armdiode DXp und die zweite untere Armdiode DYn fließt. Vor dem Zeitpunkt t1b ist das Paar des ersten oberen Armschalters SXp und des zweiten unteren Armschalters SYn ein und das Paar des ersten unteren Armschalters SXn und des zweiten oberen Armschalters SYp ist aus, während der erste und zweite Nebenschalter Ss1 und Ss2 aus sind.
  • Anschließend, zum Zeitpunkt t1b, werden der erste und zweite Nebenschalter Ss1 und Ss2 von dem Aus-Zustand zu dem Ein-Zustand umgeschaltet. Dies bewirkt, dass der durch die Nebeninduktivität 13b fließende Strom ICL graduell ansteigt und die Vorwärtsströme Idxp und Idyn, die durch die entsprechende erste obere Armdiode DXp und die zweite untere Armdiode DYn fließen, graduell abnehmen. Die Richtung des Stromflusses ICL ist entgegengesetzt jener des Flusses von jenem der Vorwärtsströme Idxp und Idyn. Aufgrund dessen, nachdem die Vorwärtsströme Idxp und Idyn Null werden, steigen ein Strom Isxp, der durch den ersten oberen Armschalter SXp fließt, und ein Strom Isyn, der durch den zweiten unteren Armschalters SYn fließt, graduell an.
  • Anschließend, zum Zeitpunkt t2, werden der erste obere Armschalter SXp und der zweite untere Armschalter SYn von dem Ein-Zustand zu dem Aus-Zustand umgeschaltet. Dies bewirkt, dass ein von dem ersten Anschluss T1 fließender Strom die erste und vierte Dämpfungskapazität 18a und 18d lädt, was zu einem graduellen Anstieg der Spannung von jeder der ersten und vierten Dämpfungskapazität 18a und 18d führt. Ein gradueller Anstieg der Spannung über die erste Dämpfungskapazität 18a bewirkt die Spannung Vsxn über den ersten unteren Armschalter SXn, um von der Spannung VDC abzufallen, um Null anzunähern (siehe 13D). Gleichermaßen bewirkt ein gradueller Anstieg der Spannung über die zweite Dämpfungskapazität 18d die Spannung Vsyp über den zweiten oberen Armschalter SYp, um von der Spannung VDC abzufallen, um Null anzunähern (siehe 13D).
  • Diese Änderung der Spannung Vsxn über den ersten unteren Armschalter SXn ermöglicht, dass eine Einschalt-Zeitabstimmung für den ersten unteren Armschalter SXn eingestellt wird, um gleich oder später dem Zeitpunkt t3b zu sein, bei dem die Spannung über den ersten unteren Armschalter SXn Null wird (siehe 13D). Gleichermaßen ermöglicht diese Änderung der Spannung Vsyp über den zweiten oberen Armschalter SYp, dass eine Einschalt-Zeitabstimmung für den zweiten oberen Armschalter SYp eingestellt wird, um gleich oder später dem Zeitpunkt t3b zu sein, bei dem die Spannung über den zweiten oberen Armschalter SYp Null wird (siehe 13D). Diese Einschalt-Zeitabstimmungseinstellungen erreichen ein Nullspannungsschalten zum Einschalten der Schalter SXn und SYp.
  • Insbesondere zeigen die 13A bis 13G den Zeitpunkt t3b als einen idealen Einschaltzeitpunkt für das Paar des ersten unteren Armschalters SXn und des zweiten oberen Armschalters SYp, wenn sich der Ladestrom Ioff innerhalb des idealen Bereichs befindet. Der Einschaltzeitpunkt für das Paar des ersten unteren Armschalters SXn und des zweiten oberen Armschalters SYp gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist zuvor auf einen ungeänderten Zeitpunkt während der Auslegungsphase des Inverters 13 eingestellt.
  • Gleichermaßen kann das Nullspannungsschalten für das Paar des ersten oberen Armschalters SXp und des zweiten unteren Armschalters SYn auf die gleiche Weise bestimmt werden wie für das Paar des ersten unteren Armschalters SXn und des zweiten oberen Armschalters SYp.
  • Insbesondere werden der erste untere Armschalter SXn und der zweite obere Armschalters SYp von dem Ein-Zustand zu dem Aus-Zustand umgeschaltet. Dies bewirkt, dass ein Strom von dem ersten Anschluss T1 zum Laden der zweiten und dritten Dämpfungskapazitäten 18b und 18c fließt, was zu einem graduellen Anstieg der Spannung über jede der zweiten und dritten Dämpfungskapazitäten 18b und 18c in Richtung der Spannung VDC führt.
  • Ein gradueller Anstieg der Spannungen über die zweite Dämpfungskapazität 18b zum Erreichen der Spannung VDC bewirkt, dass die Spannung Vsxp über den ersten oberen Armschalter SXp von der Spannung VDC abfällt, um Null anzunähern. Gleichermaßen bewirkt ein gradueller Anstieg der Spannung über die dritte Dämpfungskapazität 18c zum Annähern der Spannung VDC, dass die Spannung Vsyn über den zweiten unteren Armschalter SYn von der Spannung VDC abfällt, um Null anzunähern.
  • Diese Änderung der Spannung Vsxp über den ersten oberen Armschalter SXp ermöglicht, dass ein Einschaltzeitpunkt für den ersten oberen Armschalter SXp eingestellt wird, um gleich oder später zu sein als der Zeitpunkt, bei dem die Spannung über den ersten oberen Armschalter SXp Null wird. Gleichermaßen ermöglicht diese Änderung der Spannung Vsyn über den zweiten unteren Armschalter SYn, dass ein Einschaltzeitpunkt für den zweiten unteren Armschalter SYn eingestellt wird, um gleich oder später dem Zeitpunkt zu sein, bei dem die Spannung über den zweiten unteren Armschalter SYn Null wird. Diese Einschaltzeitpunkteinstellungen erlangen eine Nullspannungsumschaltung zum Einschalten der Schalter SXp und SYn. Der Einschaltzeitpunkt für das Paar des ersten oberen Armschalters SXp und des zweiten unteren Armschalters SYn gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist zuvor auf einen ungeänderten Zeitpunkt während der Auslegungsphase des Inverters 13 eingestellt.
  • Zurück zu den 13A bis 13G gilt, nach dem Zeitpunkt t2, dass je größer der Ladestrom Ioff ist, desto höher ist die Abnahmerate von jeder der Spannung Vsxn über den ersten unteren Armschalter SXn und der Spannung über den unteren Armschalter SXn. Der Ladestrom Ioff ist als ein Ladestrom zum Laden von jeder der ersten und vierten Dämpfungskapazitäten 18a und 18d nach einem Ausschalten des ersten oberen Armschalters SXp und des zweiten unteren Armschalters SYn definiert.
  • In 13A stellt die Strichpunktsignalwellenform die Änderung von jedem Strom Idxp und Idyn dar, wenn der Ladestrom Ioff größer ist als der ideale Bereich; wobei der Ladestrom, der größer ist als der ideale Bereich, nachstehend als ein Ladestrom Ioffa bezeichnet wird.
  • Gleichermaßen stellt in 13C eine Strichpunktsignalwellenform die Änderung des Stroms ICL dar, wenn der Ladestrom Ioffa größer ist als der ideale Bereich, und in 13D stellt eine Strichpunktsignalwellenform die Änderung der Spannung Vsxn dar, wenn der Ladestrom Ioffa größer ist als der ideale Bereich. Zusätzlich, in 13F, stellt eine Strichpunktsignalwellenform die Änderung des Betriebszustands von jedem des ersten und zweiten Nebenschalters Ss1 und Ss2 dar, wenn der Ladestrom Ioffa größer ist als der ideale Bereich.
  • Zusätzlich stellt in 13A eine gestrichelte Signalwellenform die Änderung von jedem Strom Idxp und Idyn dar, wenn der Ladestrom Ioff kleiner ist als der ideale Bereich; wobei nachstehend der Ladestrom, der kleiner ist als der ideale Bereich, als ein Ladestrom Ioffb bezeichnet wird.
  • Gleichermaßen stellt in 13C eine gestrichelte Signalwellenform die Änderung des Stroms ICL dar, wenn der Ladestrom Ioffb kleiner ist als der ideale Bereich, und in 13D stellt eine gestrichelte Signalwellenform die Änderung der Spannung Vsxn dar, wenn der Ladestrom Ioffb kleiner ist als der ideale Bereich. Zusätzlich, in 13F, stellt eine gestrichelte Signalwellenform die Änderung des Betriebszustands von jedem des ersten und zweiten Nebenschalters Ss1 und Ss2 dar, wenn der Ladestrom Ioffb kleiner ist als der ideale Bereich.
  • 13F veranschaulicht ebenso, als ein Referenzcharakter Tonb, eine ideale Zeitdifferenz zwischen einem idealen Einschaltzeitpunkt, d.h. dem Zeitpunkt t1b, für jeden des ersten und zweiten Nebenschalters Ss1 und Ss2, und dem idealen Einschaltzeitpunkt, d.h. dem Zeitpunkt t2, für das Paar des ersten oberen Armschalters SXp und des zweiten unteren Armschalters SYn. Zusätzlich veranschaulicht 13D, als ein Referenzcharakter Tswb, eine ideale Zeit, die benötigt wird, dass die Spannung Vsxn über den ersten unteren Armschalter SXn seit dem Zeitpunkt t2 Null erreicht hat, wenn der Ladestrom Ioff innerhalb des idealen Bereichs eingestellt ist. Es sei angemerkt, dass die ideale Zeit Tswb beispielsweise eingestellt ist, um ein Viertel der Resonanzperiode einer durch die Induktanz der Nebeninduktivität 13b und der Kapazitäten der entsprechenden Dämpfungskapazitäten 18a bis 18d definierten Resonanzschaltung zu betragen.
  • Im Gegensatz dazu wird ein Fall beschrieben, in dem, für den ersten unteren Armschalter SXn als ein Beispiel, der Ladestrom Ioffa größer ist als der ideale Ladestrom Ioff, wenn eine Zeitdifferenz Tona länger ist als die ideale Zeitdifferenz Tonb. Die Zeitdifferenz Tona ist als eine Zeitdifferenz zwischen dem Einschaltzeitpunkt, d.h. dem Zeitpunkt t1a, für jeden des ersten und zweiten Nebenschalters Ss1 und Ss2 und dem idealen Einschaltzeitpunkt, d.h. dem Zeitpunkt t2, für das Paar des ersten oberen Armschalters SXp und des zweiten unteren Armschalters SYn definiert.
  • Dies bewirkt, dass die Abnahmerate der Spannung Vsxn über den ersten unteren Armschalter SXn für den größeren Ladestrom Ioffa höher wird als jene für den idealen Ladestrom Ioff (siehe Strichpunktlinie Ioffa in 13D). Dies führt dazu, dass eine Zeit Tswa, die eine Zeit ist, die die Spannung Vsxn benötigt, um zu einem Zeitpunkt t3a Null zu erreichen, seitdem das erste Ansteuersignal g1 auf die Aus-Anweisung umgeschaltet wurde, kürzer ist als die ideale Zeit Tswb.
  • Andererseits wird ein Fall beschrieben, in dem, für den ersten unteren Armschalter SXn als ein Beispiel, der Ladestrom Ioffb kleiner ist als der ideale Ladestrom Ioff, wenn eine Zeitdifferenz Tonc kürzer ist als die ideale Zeitdifferenz Tonb. Die Zeitdifferenz Tonc ist als eine Zeitdifferenz zwischen dem Einschaltzeitpunkt, d.h. dem Zeitpunkt t1c, für jeden des ersten und zweiten Nebenschalters Ss1 und Ss2 und dem idealen Einschaltzeitpunkt, d.h. dem Zeitpunkt t2, für das Paar des ersten oberen Armschalters SXp und des zweiten unteren Armschalters SYn definiert.
  • Dies bewirkt, dass die Abnahmerate der Spannung Vsxn über den ersten unteren Armschalter SXn für den kleineren Ladestrom Ioffb niedriger wird als jene für den idealen Ladestrom Ioff (siehe gestrichelte Linie Ioffc in 13D). Dies führt dazu, dass eine Zeit Tswc, die eine Zeit ist, die die Spannung Vsxn benötigt, um zum Zeitpunkt t3c Null zu erreichen, seitdem das erste Ansteuersignal g1 auf die Aus-Anweisung umgeschaltet wurde, länger ist als die ideale Zeit Tswb.
  • Im Folgenden werden die Gründe dafür beschrieben
    • (1) Der Ladestrom Ioffa, der größer ist als der ideale Ladestrom Ioff, bewirkt, dass die Abnahmerate der Spannung Vsxn über den Schalter SXn höher wird
    • (2) Der Ladestrom Ioffc, der kleiner ist als der ideale Ladestrom Ioff, bewirkt, dass die Abnahmerate der Spannung Vsxn über den Schalter SXn niedriger wird.
  • Die durch die Induktanz der Nebeninduktivität 13b und die Kapazitäten der entsprechenden ersten und zweiten Dämpfungskapazitäten 18a und 18b definierte Resonanzschaltung benötigt einen minimalen Strom Imin, der durch die Nebeninduktivität 13b fließt, zum Durchführen eines sanften Schaltens; wobei der minimale Strom Imin durch die folgende Gleichung [eq1] ausgedrückt wird:
    Figure DE102015111214A1_0002
  • Wobei Ls die Induktanz der Nebeninduktivität 13b darstellt, und Csnb/2 die Kapazität von jeder der ersten und zweiten Dämpfungskapazitäten 18a und 18b darstellt.
  • Die folgende Beziehung zwischen der Nebeninduktivität 13b und den ersten und zweiten Dämpfungskapazitäten 18a und 18b führt zu der Gleichung 1:
  • In der Nebeninduktivität 18b gespeicherte Energie, wenn der minimale Strom Imin durch die Nebeninduktivität 18b fließt, wird als Ls × Imin × Imin / 2 ausgedrückt. Die Energie Ls × Imin × Imin / 2 dient als Energie Csnb × VDC × VDC / 2 , die zum Laden der Kapazität Csnb der ersten und zweiten Dämpfungskapazitäten 18a und 18b benötigt wird. Daher führt die Beziehung zwischen der Energie Ls × Imin × Imin / 2 und der Energie Csnb × VDC × VDC / 2 zu der Gleichung 1.
  • Die Zeit T0, die benötigt wird, dass die Spannung Vsxn über den ersten unteren Armschalter SXn seit dem Zeitpunkt t2 in 13 Null erreicht hat, wird durch die folgende Gleichung [eq2] ausgedrückt, wenn ein Ladestrom Isnb zum Laden der ersten Dämpfungskapazität 18a ausreichend größer ist als der minimale Strom Imin: T0 = Csnb·VDC / Isnb [eq2]
  • Wenn eine Spannung V über eine Kapazität mit dem Kapazitätswert C angelegt wird, wird eine in der Kapazität gespeicherte Ladung Q als Q = CV ausgedrückt. Diese Beziehung führt zu der Gleichung [eq2].
  • Die Gleichung [eq2] zeigt, dass je höher der Ladestrom Isnb ist, desto kürzer die Zeit T0 ist, d.h. je schneller die Abnahmerate der Spannung Vsxn über den ersten unteren Armschalter SXn ist (siehe 16D). Mit anderen Worten gilt, dass je höher der durch die Nebeninduktivität 13b fließende Strom ist, desto kürzer ist die Zeit T0, d.h. je schneller die Abnahmerate der Spannung Vsxn über den ersten unteren Armschalter SXn ist (siehe 16D).
  • Diese Beziehung zeigt auf, dass eine Anpassung des Ladestroms Isnb auf einen optimalen Wert ermöglicht, dass jede der Spannung Vsxn über den ersten unteren Armschalter SXn und der Spannung Vsyp über den zweiten oberen Armschalter SYp zu einem Zeitpunkt Null wird, wenn das zweite Ansteuersignal g2 von der Aus-Anweisung auf die Ein-Anweisung umgeschaltet wird. Dies erreicht ein Nullspannungsschalten für jeden des ersten oberen Armschalters SXp und des zweiten unteren Armschalters SYn.
  • Mit anderen Worten ermöglicht ein Anpassen der Zeit T0, die benötigt wird, dass die Spannung Vsxn über den ersten unteren Armschalter SXn seit dem Umschalten des Ansteuersignals g1 von der Ein-Anweisung auf die Aus-Anweisung Null erreicht hat, dass die Spannung Vsxn über den ersten unteren Armschalter SXn zu einem Zeitpunkt Null ist, wenn das zweite Ansteuersignal g2 von der Aus-Anweisung auf die Ein-Anweisung umgeschaltet wird. Gleichermaßen ermöglicht ein Anpassen der Zeit T0, die benötigt wird, dass die Spannung Vsyp über den zweiten oberen Armschalter SYp seit dem Umschalten des Ansteuersignals g1 von der Ein-Anweisung auf die Aus-Anweisung Null erreicht hat, dass die Spannung Vsyp über den zweiten oberen Armschalter SYp zu einem Zeitpunkt Null ist, wenn das zweite Ansteuersignal g2 von der Aus-Anweisung auf die Ein-Anweisung umgeschaltet wird.
  • Daher definiert das erste Ausführungsbeispiel eine erste untere Armübergangszeit Txn, eine zweite obere Armübergangszeit Typ, eine erste obere Armübergangszeit TXp und eine zweite untere Armübergangszeit Typ wie folgt:
    • (1) Die erste untere Armübergangszeit Txn ist eine Zeit, die die erste Zwischenspannung Vx benötigt, um auf eine erste Schwellenspannung Vth1 abgefallen zu sein, seitdem das erste Ansteuersignal g1 auf die Aus-Anweisung umgeschaltet wurde, während der Strom ICL durch die Nebeninduktivität 13b fließt.
    • (2) Die zweite obere Armübergangszeit Typ ist eine Zeit, die die zweite Zwischenspannung Vy benötigt, um auf eine zweite Schwellenspannung Vth2 angestiegen zu sein, seitdem das erste Ansteuersignal g1 auf die Aus-Anweisung umgeschaltet wurde, während der Strom ICL durch die Nebeninduktivität 13b fließt.
    • (3) Die erste obere Armübergangszeit Txp ist eine Zeit, die die erste Zwischenspannung Vx benötigt, um auf die zweite Schwellenspannung Vth2 angestiegen zu sein, seitdem das zweite Ansteuersignal g2 auf die Aus-Anweisung umgeschaltet wurde, während der Strom ICL durch die Nebeninduktivität 13b fließt.
    • (4) Die zweite untere Armübergangszeit Tyn ist eine Zeit, die die zweite Zwischenspannung Vy benötigt, um auf die zweite Schwellenspannung Vth2 abgefallen zu sein, seitdem das zweite Ansteuersignal g2 auf die Aus-Anweisung umgeschaltet wurde, während der Strom ICL durch die Nebeninduktivität 13b fließt.
  • Jede der ersten und zweiten Schwellenspannungen Vth1 und Vth2 ist innerhalb des Bereichs von Null bis zu der Obergrenze der Spannung über jeden der Schalter SXp bis SYn, d. h., der Eingangsspannung VDC, einstellbar. Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist die erste Schwellenspannung Vth1 auf 5% der Eingangsspannung VDC eingestellt, und die zweite Schwellenspannung Vth2 ist auf 95% der Eingangsspannung VDC eingestellt.
  • Das erste Ausführungsbeispiel weist einen gemeinsamen Sollwert auf, der nachstehend als eine Sollzeit Ttgt bezeichnet wird, für alle der Übergangszeiten Txn, Typ, Txp und Tyn; wobei die Sollzeit Ttgt darauf abzielt, den Ladestrom Isnb auf einen optimalen Wert basierend auf einem Nullspannungsschalten für jeden der Schalter SXp bis SYn anzupassen.
  • Steuern einer Ein-Dauer von jedem des ersten und zweiten Nebenschalters Ss1 und Ss2 fährt fort, bis das Umschalten eines entsprechenden des ersten und zweiten Ansteuersignals g1 und g2 bezüglich der Aus-Anweisung einen Istwert von jedem der Übergangszeiten Txn, Typ, Txp und Tyn auf den gemeinsamen Sollwert Ttgt anpasst. Diese Steuerung erreicht ein Nullspannungsschalten für jeden der Schalter SXp bis SYn.
  • Im Folgenden wird ein Beispiel des Aufbaus beschrieben, um ein Nullspannungsschalten für jeden der Schalter SXp bis SYn zu erlangen.
  • Es wird jeder der X- und Y-Phasenübergangszeitdetektoren 30 und 31 unter Verwendung von 14 beschrieben. Es sei angemerkt, dass im Folgenden ein Beispiel des Aufbaus des X-Phasen-Übergangszeitdetektors 30 beschrieben wird, weil der X-Phasen-Übergangszeitdetektor 30 im Wesentlichen den gleichen Aufbau wie der Y-Phasen-Übergangsdetektor 31 aufweist.
  • Bezug nehmend auf 14 umfasst der X-Phasen-Übergangszeitdetektor 30 einen ersten bis fünften Widerstand 30a bis 30e, den ersten und zweiten Komparator 30f und 30g und eine erste und zweite XOR-Schaltung, d.h. XOR-Gates, 30h und 30i.
  • Der erste bis dritte Widerstand 30a bis 30c sind miteinander in Reihe verbunden. Jeder des ersten bis dritten Widerstands 30a bis 30c weist ein erstes Ende und ein dem ersten Ende gegenüberliegendes zweites Ende auf. Das erste Ende des ersten Widerstands 30a ist mit dem Kollektor des ersten oberen Armschalters SXp verbunden und das zweite Ende davon ist mit dem ersten Ende des zweiten Widerstands 30b verbunden. Das zweite Ende des zweiten Widerstands 30b ist mit dem ersten Ende des dritten Widerstands 30c verbunden und das zweite Ende des dritten Widerstands 30c ist mit dem Emitter des ersten unteren Armschalters SXn verbunden.
  • Der vierte und fünfte Widerstand 30d und 30e sind miteinander in Reihe verbunden. Sowohl der vierte als auch der fünfte Widerstand 30d und 30e weisen ein erstes Ende und ein dem ersten Ende gegenüberliegendes zweites Ende auf. Das erste Ende des vierten Widerstands 30d ist mit dem Verbindungspunkt zwischen den ersten oberen und unteren Armschaltern SXp und SXn verbunden und das zweite Ende davon ist mit dem ersten Ende des fünften Widerstands 30e verbunden. Das zweite Ende des fünften Widerstands 30e ist mit dem Emitter des ersten unteren Armschalters SXn verbunden.
  • Sowohl der erste als auch der zweite Komparator 30f und 30g weisen einen nichtinvertierenden Eingangsanschluss, einen invertierenden Eingangsanschluss und einen Ausgangsanschluss auf. Der nichtinvertierende Eingangsanschluss des ersten Komparators 30f ist mit dem Verbindungspunkt zwischen dem ersten und zweiten Widerstand 30a und 30b verbunden, und der invertierende Eingangsanschluss davon ist mit dem Verbindungspunkt zwischen dem vierten und fünften Widerstand 30d und 30e verbunden. Der nichtinvertierende Eingangsanschluss des zweiten Komparators 30g ist mit dem Verbindungspunkt zwischen dem vierten und fünften Widerstand 30d und 30e verbunden, und der invertierende Eingangsanschluss davon ist mit dem Verbindungspunkt zwischen dem zweiten und dritten Widerstand 30b und 30c verbunden.
  • Sowohl die erste als auch die zweite XOR-Schaltung 30h und 30i weisen einen ersten und einen zweiten Eingangsanschluss sowie einen Ausgangsanschluss auf. Der Ausgangsanschluss des ersten Komparators 30f ist mit dem ersten Eingangsanschluss der ersten XOR-Schaltung 30h verbunden. Das zweite Ansteuersignal g2 wird von der Übergangssteuerung 16 in den zweiten Eingangsanschluss der ersten XOR-Schaltung 30h eingegeben. Der Ausgangsanschluss des zweiten Komparators 30g ist mit dem ersten Eingangsanschluss der zweiten XOR-Schaltung 30i verbunden. Das erste Ansteuersignal g1 wird von der Übergangssteuerung 16 in den zweiten Eingangsanschluss der zweiten XOR-Schaltung 30i eingegeben. Der Ausgangsanschluss von jeder der ersten und zweiten XOR-Schaltung 30h und 30i ist mit der Übergangssteuerung 16 verbunden, sodass erste und zweite Ausgangssignale Sig1 und Sig2, die von den entsprechenden ersten und zweiten XOR-Schaltungen 30h und 30i ausgegeben werden, in die Übergangssteuerung 16 eingegeben werden.
  • Das Potential am Verbindungspunkt zwischen dem zweiten und dritten Widerstand 30b und 30c zeigt die erste Schwellenspannung Vth1, und das Potential am Verbindungspunkt zwischen dem ersten und zweiten Widerstand 30a und 30b zeigt die zweite Schwellenspannung Vth2. Das heißt, dass der erste Komparator 30f die Differenz der Zwischenspannung Vx von der zweiten Schwellenspannung Vth2 ausgibt. Der zweite Komparator 30g gibt die Differenz der ersten Schwellenspannung Vth1 von der Zwischenspannung Vx aus.
  • 15A veranschaulicht, wie sich die erste Zwischenspannung Vx über die Zeit ändert, und die 15B und 15C entsprechen jeweils den 13E und 13G. 15D veranschaulicht, wie sich das Ausgangssignal des zweiten Komparators 30g über die Zeit ändert, und 15E veranschaulicht, wie sich das zweite Ausgangssignal Sig2 über die Zeit ändert.
  • Der erste bis fünfte Widerstand 30a bis 30e weist vorbestimmte individuelle Widerstandswerte auf. Bezug nehmend auf die 15A bis 15E ermöglichen die vorbestimmten Widerstandswerte des ersten bis fünften Widerstands 30a bis 30e, dass das zweite Ausgangssignal Sig2 der zweiten XOR-Schaltung 30i innerhalb einer Periode einen hohen logischen Pegel (H) aufweist, die von Zeitpunkt t11 zu Zeitpunkt t12 definiert ist, bei der die erste Zwischenspannung Vx auf die erste Schwellenspannung Vth1 abgefallen ist, seitdem das erste Ansteuersignal g1 auf die Aus-Anweisung umgeschaltet wurde. Die Bestimmung der individuellen Widerstandswerte des ersten bis fünften Widerstands 30a bis 30e zielt darauf ab, um die erste untere Armübergangszeit TXn zu erfassen.
  • Insbesondere, vor dem Zeitpunkt t11, weist die Ausgabe des zweiten Komparators 30g einen hohen logischen Pegel (H) auf, weil die erste Zwischenspannung Vx mit der Eingangsspannung VDC höher ist als die erste Schwellenspannung Vth1. Die Ausgabe der zweiten XOR-Schaltung 30i weist einen niedrigen logischen Pegel (L) auf, weil das Ansteuersignal g1 die Ein-Anweisung aufweist, die einem hohen logischen Pegel entspricht, und die Ausgabe des zweiten Komparators 30g weist einen hohen logischen Pegel (H) auf.
  • Zum Zeitpunkt t11 wird die Ausgabe der zweiten XOR-Schaltung 30i von dem niedrigen logischen Pegel auf den hohen logischen Pegel umgeschaltet, weil das erste Ansteuersignal g1 entsprechend dem niedrigen logischen Pegel auf die Aus-Anweisung umgeschaltet wird. Obwohl die erste Zwischenspannung Vx aufgrund der Aus-Dauer des ersten Ansteuersignals g1 abfällt, wurde die Ausgabe der zweiten XOR-Schaltung 30i bei dem hohen logischen Pegel beibehalten, bis die Ausgabe des zweiten Komparators 30g bei dem hohen logischen Pegel beibehalten wird, d.h. bis die erste Zwischenspannung Vx höher ist als die erste Schwellenspannung Vth1.
  • Daher wird die Ausgabe der zweiten XOR-Schaltung 30i von dem hohen logischen Pegel auf den niedrigen logischen Pegel zum Zeitpunkt t12 umgeschaltet, weil die erste Zwischenspannung Vx abgenommen ist, um die erste Schwellenspannung Vth1 zu erreichen, sodass die Ausgabe des zweiten Komparators 30g von dem hohen logischen Pegel auf den niedrigen logischen Pegel zum Zeitpunkt t12 umgeschaltet wird.
  • Dies führt zu der Dauer des hohen logischen Pegels des zweiten Ausgabesignals Sig2 der zweiten XOR-Schaltung 30i, d.h. der X-Phasen-Übergangszeitdetektor 30, der die erste untere Armübergangszeit Txn zeigt.
  • 16A veranschaulicht, wie sich die zweite Zwischenspannung Vy über die Zeit ändert, und die 16B und 16C entsprechen jeweils den 15B und 15C. 16D veranschaulicht, wie sich das Ausgabe- bzw. Ausgangssignal des ersten Komparators 30i über die Zeit ändert, und 16E veranschaulicht, wie sich das erste Ausgabesignal Sig1 über die Zeit ändert.
  • Bezug nehmend auf die 16A bis 16E ermöglichen die vorbestimmten Widerstandswerte des ersten bis fünften Widerstands 30a bis 30e, dass das erste Ausgabesignal Sig1 der ersten XOR-Schaltung 30h innerhalb einer Periode einen hohen logischen Pegel aufweist, die von dem Zeitpunkt t21 zum Zeitpunkt t22 definiert ist, wobei die erste Zwischenspannung Vx auf die zweite Schwellenspannung Vth2 erhöht wurde, seitdem das zweite Ansteuersignal g2 auf die Aus-Anweisung geschaltet wurde. Die Bestimmung der individuellen Widerstandswerte des ersten bis fünften Widerstands 30a bis 30e zielt darauf ab, um die erste obere Armübergangszeit TXp zu erfassen.
  • Insbesondere weist vor dem Zeitpunkt t21 die Ausgabe des ersten Komparators 30f den hohen logischen Pegel auf, weil die zweite Zwischenspannung Vy mit Null niedriger ist als die zweite Schwellenspannung Vth2. Die Ausgabe der ersten XOR-Schaltung 30h weist den niedrigen logischen Pegel auf, weil das zweite Ansteuersignal g2 die Ein-Anweisung aufweist, die dem hohen logischen Pegel entspricht, und die Ausgabe des ersten Komparators 30f weist den hohen logischen Pegel auf.
  • Zum Zeitpunkt t21 wird die Ausgabe der ersten XOR-Schaltung 30h von dem niedrigen logischen Pegel auf den hohen logischen Pegel umgeschaltet, weil das zweite Ansteuersignal g2 auf die Aus-Anweisung entsprechend dem niedrigen logischen Pegel umgeschaltet wird. Obwohl die zweite Zwischenspannung Vy aufgrund der Aus-Dauer des zweiten Ansteuersignals g2 ansteigt, wurde die Ausgabe der ersten XOR-Schaltung 30h bei dem hohen logischen Pegel beibehalten, bis die Ausgabe des ersten Komparators 30f bei dem hohen logischen Pegel beibehalten wurde, d.h. bis die zweite Zwischenspannung Vy niedriger ist als die zweite Schwellenspannung Vth2.
  • Daher wird die Ausgabe der ersten XOR-Schaltung 30h von dem logischen Pegel auf den niedrigen logischen Pegel zum Zeitpunkt t22 umgeschaltet, weil die zweite Zwischenspannung Vy angestiegen ist, um die zweite Schwellenspannung Vth2 zu erreichen, sodass die Ausgabe des ersten Komparators 30f von dem hohen logischen Pegel auf den niedrigen logischen Pegel zum Zeitpunkt t22 umgeschaltet wird.
  • Dies führt zu der Dauer mit hohem logischem Pegel des ersten Ausgabesignals Sig1 der ersten XOR-Schaltung 30h, d.h. der X-Phasen-Übergangszeitdetektor 30, der die erste obere Armübergangszeit Txp zeigt.
  • Wie der X-Phasen-Übergangszeitdetektor 30 gibt der Y-Phasen-Übergangszeitdetektor 31 ein drittes Ausgabesignal Sig3 mit dem hohen logischen Pegel innerhalb einer Periode aus, für die die zweite Zwischenspannung Vy auf die zweite Schwellenspannung Vth2 angestiegen ist, seit das erste Ansteuersignal g1 auf die Aus-Anweisung umgeschaltet wurde. Dies führt zu der Dauer des hohen logischen Pegels des dritten Ausgabesignals Sig3 des Y-Phasen-Übergangszeitdetektors 31, der die zweite obere Armübergangszeit Typ zeigt.
  • Zusätzlich gibt der Y-Phasenübergangszeitdetektor 31 ein viertes Ausgabesignal Sig4 mit dem hohen logischen Pegel innerhalb einer Periode, für die die zweite Zwischenspannung Vy auf die erste Schwellenspannung Vth1 abgefallen ist, seitdem das zweite Ansteuersignal g1 auf die Aus-Anweisung umgeschaltet wurde, aus. Dies führt zu der Dauer mit hohem logischem Pegel des vierten Ausgabesignals Sig4 des Y-Phasen-Übergangszeitdetektors 31, der die zweite untere Armübergangszeit Tyn zeigt.
  • Im Folgenden wird ein Beispiel des funktionalen Aufbaus der Übergangssteuerung 16 zum Steuern von Ein-Aus-Operationen der entsprechenden Nebenschalter Ss1 und Ss2 unter Verwendung von 17 beschrieben.
  • Bezug nehmend auf 17 empfängt die Übergangssteuerung 16 das erste und zweite Ausgabesignal Sig1 und Sig2, die von dem X-Phasen-Übergangszeitdetektor 30 gesendet wurden, und das dritte und vierte Ausgabesignal Sig3 und Sig4, die von dem Y-Phasen-Übergangszeitdetektor 31 gesendet wurden. Die Übergangssteuerung 16 weist die vorbestimmte gemeinsame Sollzeit Ttgt sowie die Sollspannung auf. Die Übergangssteuerung 16 bezieht eine Sollfrequenz ftgt und eine Solleinschaltdauer, d.h. einen Solleinschaltdauerzyklus, Duty für jeden der Schalter SXp bis SYn gemäß dem vorstehend beschriebenen Schaltzyklus Tsw eines entsprechenden der Schalter SXp bis SYn.
  • Insbesondere stellt die Sollfrequenz ftgt einen Sollwert einer Umschaltfrequenz für jeden der Schalter SXp bis SYn dar; wobei die Sollfrequenz ftgt für jeden der Schalter SXp bis SYn das Reziproke des Schaltzyklus Tsw eines entsprechenden der Schalter SXp bis SYn ist. Die Solleinschaltdauer Duty für jeden der Schalter SXp bis SYn stellt einen Sollwert des Verhältnisses, d.h. Anteil bzw. Prozentsatz, einer Ein-Dauer bezüglich einer Gesamtdauer, d.h. eine Ein-Aus-Dauer, eines entsprechenden der Schalter SXp bis SYn für jeden Schaltzyklus Tsw dar.
  • Die Übergangssteuerung 16 erzeugt basierend auf den ersten bis vierten Ausgabesignalen Sig1 bis Sig4 die Sollzeit Ttgt, die Sollfrequenz ftgt und die Solleinschaltdauer Duty, das erste und zweite Ansteuersignal g1 und g2 und das Nebenansteuersignal gs. Anschließend sendet die Übergangssteuerung 16 das erste und zweite Ansteuersignal g1 und g2 zu jeweils dem Inverter 13, dem X-Phasen-Übergangszeitdetektor 30 und dem Y-Phasen-Übergangszeitdetektor 31, und sendet das Nebenansteuersignal gs zu dem Inverter 13.
  • Beispielsweise, wie in 17 veranschaulicht ist, umfasst die Übergangssteuerung 16 einen Hauptansteuersignalgenerator 16a, einen ersten Zeitdetektor 16b, einen zweiten Zeitdetektor 16c, eine Auswahleinrichtung 16d, eine Zeitabweichungsberechnungseinrichtung 16e, eine Übergangszeitsteuerung 16f und einen Nebenansteuersignalgenerator 16g.
  • Der Hauptansteuersignalgenerator 16a, der beispielsweise als erste Umschalt- bzw. Schalteinrichtung dient, erzeugt basierend auf der Sollfrequenz ftgt und der Solleinschaltdauer Duty für jeden der Schaltzyklen Tsw das erste und zweite Ansteuersignal g1 und g2 für einen entsprechenden der Schaltzyklen Tsw. Der Hauptansteuersignalgenerator 16a gibt ebenso das erste Ansteuersignal g1 zu den Gates des ersten oberen Armschalters SXp und des zweiten unteren Armschalters SYn des ersten Paars aus, und gibt das zweite Ansteuersignal g2 zu den Gates des ersten unteren Armschalters SXn und des zweiten oberen Armschalters SYp des zweiten Paars aus. Es sei angemerkt, dass der Hauptansteuersignalgenerator 16a eine Totzeit zu jedem des ersten und zweiten Ansteuersignals g1 und g2 hinzufügt, um zu verhindern, dass die ersten oberen und unteren Armschalter SXp und SXn simultan ein sind und die zweiten oberen und unteren Armschalter SYp und SYn simultan ein sin.
  • Der erste Zeitdetektor 16b erfasst, d.h. überwacht, eine Impulsweite, d.h. die Hochpegeldauer, des ersten Ausgabesignals Sig1, das von dem X-Phasen-Übergangszeitdetektor 30 als die erste obere Armübergangszeit Txp ausgegeben wurde. Der erste Zeitdetektor 16b erfasst, d.h. überwacht, ebenso eine Impulsweite, d.h. Hochpegeldauer, des vierten Ausgabesignals Sig4, das von dem Y-Phasen-Übergangszeitdetektor 31 als die zweite untere Armübergangszeit Tyn ausgegeben wurde.
  • Der zweite Zeitdetektor 16c erfasst, d.h. überwacht, eine Impulsweise, d.h. die Hochpegeldauer, des zweiten Ausgabesignals Sig2, das von dem X-Phasen-Übergangszeitdetektor 30 als die erste untere Armübergangszeit Txn ausgeben wurde. Der zweite Zeitdetektor 16c erfasst, d.h. überwacht, ebenso eine Impulsweite, d.h. die Hochpegeldauer, des dritten Ausgabesignals Sig3, das von dem Y-Phasen-Übergangszeitdetektor 31 als die zweite obere Armübergangszeit Typ ausgegeben wurde.
  • Die Auswahleinrichtung 16d wählt, als eine tatsächliche Übergangszeit Ttr, die erste obere Armübergangszeit Txp oder die zweite untere Armübergangszeit Tyn aus, wenn die erste obere Armübergangszeit Txp und die zweite untere Armübergangszeit Tyn von dem X-Phasen-Übergangszeitdetektor 30 darin eingegeben werden. Eine der ersten oberen Armübergangszeit Txp und der zweiten unteren Armübergangszeit Tyn ist länger als die andere davon.
  • Die Auswahleinrichtung 16d wählt ebenso, als die tatsächliche Übergangszeit Ttr, eine der ersten unteren Armübergangszeit Txn und der zweiten oberen Armübergangszeit Typ, wenn die erste untere Armübergangszeit Txn und die zweite obere Armübergangszeit Typ zu dieser von dem Y-Phasen-Übergangszeitdetektor 31 eingegeben werden, aus. Eine der ersten unteren Armübergangszeit Txn und der zweiten oberen Armübergangszeit Typ ist länger als die andere davon.
  • Das heißt, dass die Auswahleinrichtung 16d dazu dient, geeignet die tatsächliche Übergangszeit Ttr zum Erlagen des Nullspannungsschaltens zu bestimmen. Insbesondere können Schwankungen vorliegen, beispielsweise in
    • (1) der Induktanz der Nebeninduktivität 13b
    • (2) den Kapazitätswerten der oberen Armdämpfungskapazitäten 18a und 18c
    • (3) den Kapazitätswerten der unteren Armdämpfungskapazitäten 18b und 18d
    • (4) den Gate-Widerständen der Schalter SXp bis SYn
    • (5) den Gate-Kapazitäten der Schalter SXp bis SYn.
  • Die Schwankungen können verursachen, dass die Ausschaltzeitpunkte für den ersten oberen Armschalter SXp und den zweiten unteren Armschalter SYn voneinander abweichen, und/oder dass die Ausschaltzeitpunkte für den ersten unteren Armschalter SXn und den zweiten oberen Armschalter SYp voneinander abweichen. Dies kann verursachen, dass die erste obere Armübergangszeit Txp von der zweiten unteren Armübergangszeit TYn unterschiedlich ist, und/oder dass die erste untere Armübergangszeit Txn von der zweiten oberen Armübergangszeit TYp unterschiedlich ist. Daher wählt in diesem Fall die Auswahleinrichtung 16d eine der ersten oberen Armübergangszeit Txp und der zweiten unteren Armübergangszeit Tyn aus, die länger als die andere davon ist, und/oder eine der ersten unteren Armübergangszeit Txn und der zweiten oberen Armübergangszeit Typ, die länger ist als die andere davon, aus. Dies erreicht zuverlässig ein Nullspannungsschalten für jeden der Schalter SXp bis SYn.
  • Beispielsweise dient gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
    • (1) die Kombination des zweiten Zeitdetektors 16c, der Auswahleinrichtung 16d, des X-Phasen-Übergangszeitdetektors 30 und des Y-Phasen-Übergangszeitdetektors 31 als erste Überwachungseinrichtung
    • (2) die Kombination des ersten Zeitdetektors 16b, der Auswahleinrichtung 16d, des X-Phasen-Übergangszeitdetektors 30 und des Y-Phasen-Übergangszeitdetektors 31 als zweite Überwachungseinrichtung.
  • Die Zeitabweichungsberechnungseinrichtung 16e berechnet die Zeitabweichung ΔTc zwischen der Sollzeit Ttgt und der tatsächlichen Übergangszeit Ttr, die von der Auswahleinrichtung 16d ausgegeben wird. Insbesondere subtrahiert die Zeitabweichungsberechnungseinrichtung 16e die tatsächliche Übergangszeit Ttr von der Sollzeit Ttgt, wodurch die Zeitabweichung ΔTc berechnet wird. Ein positiver Wert der Zeitabweichung ΔTc stellt einen viel größeren Ladestrom, der durch die Nebeninduktivität 13b fließt, dar und ein negativer Wert der Zeitabweichung ΔTc stellt einen viel kleineren Ladestrom, der durch die Nebeninduktivität 13b fließt, dar.
  • Insbesondere gilt, wie später beschrieben wird, dass je größer der Absolutwert der positiven Zeitabweichung ΔTc ist, desto kürzer eine Ein-Dauer von jedem des ersten und zweiten Nebenschalters Ss1 und Ss2 ist, bis das Umschalten eines entsprechenden Ansteuersignals g1 oder g2 von der Ein-Anweisung auf die Aus-Anweisung ist. Insbesondere ist eine Ein-Dauer von jedem des ersten und zweiten Nebenschalters Ss1 und Ss2 als eine Ein-Dauer eines entsprechenden des ersten und zweiten Nebenschalters Ss1 und Ss2 definiert, die bis zum Umschalten eines entsprechenden Ansteuersignals g1 oder g2 von der Ein-Anweisung auf die Aus-Anweisung seit dem Einschalten eines entsprechenden des ersten und zweiten Nebenschalters Ss1 und Ss2 verstrichen ist.
  • Im Gegensatz dazu gilt, dass je kleiner der Absolutwert der negativen Zeitabweichung ΔTc ist, desto länger fährt die Ein-Dauer von jedem des ersten und zweiten Nebenschalters Ss1 und Ss2 fort, bis das Umschalten eines entsprechenden Ansteuersignals g1 oder g2 von der Ein-Anweisung auf die Aus-Anweisung vorliegt.
  • Es sei angemerkt, dass die Sollzeit Ttgt des ersten Ausführungsbeispiels auf einen vorbestimmten festen Wert eingestellt ist. Insbesondere wird die Sollzeit Ttgt derart bestimmt, dass Einschaltzeiten von jedem der Schalter SXp bis SYn vorbestimmte Zeiten aufweisen. Aufgrund dessen wird die Sollzeit Ttgt basierend auf der Resonanzperiode der durch die Induktanz der Nebeninduktivität 13b und der Kapazitäten der entsprechenden Dämpfungskapazitäten 18a bis 18d definierten Resonanzschaltung bestimmt. Beispielsweise ist die Sollzeit Ttgt eingestellt, um ein Viertel der Resonanzperiode der Resonanzschaltung zu betragen. Die Sollzeit Ttgt kann auf 80% des einen Viertels der Resonanzperiode eingestellt sein. Eine solche Sollzeiteinstellung ermöglicht, dass ein durch die Nebeninduktivität 13b fließender Strom einen minimalen Wert aufweist, was zum Erlangen einer Nullspannungsschaltung für jeden der Schalter SXp, SXn, SYp und SYn notwendig ist. Diese Sollzeiteinstellung zielt daher darauf ab, einen Leitungsverlust durch die Nebeninduktivität 13b sowie einen Schaltverlust von jedem der Schalter SXp, SXn, SYp und SYn zu reduzieren.
  • Die Übergangszeitsteuerung 16f führt eine bekannte Proportional-Integral-(PI-)Regelung unter Verwendung der Zeitabweichung ΔTc, die von der Zeitabweichungsberechnungseinrichtung 16e als Eingangsdaten ausgegeben wurde, und eines proportionalen Verstärkungsausdrucks sowie eines integralen Verstärkungsausdrucks eines PI-Regelalgorithmus (PI-Algorithmus) aus. Dieses Ausführen bezieht einen Wert der Ein-Dauer ΔTr bis zu einer Referenzzeit für jeden Steuerzyklus der Übergangssteuerung 16; wobei der Wert der Ein-Dauer ΔTr bis zu dem Referenzzeitpunkt für den nächsten Steuerzyklus der Übergangssteuerung 16 verwendet wird.
  • Die Ein-Dauer ΔTr bis zur Referenzzeit ist eine manipulierte Variable für die Regelung von jeder der Übergangszeiten Txp, Tyn, Txn und Typ, um mit der Sollzeit Ttgt übereinzustimmen. Das heißt, dass die Übergangszeitsteuerung 16f beispielsweise einen Wert der Ein-Dauer ΔTr bis zur Referenzzeit zu jedem Steuerzyklus der Übergangssteuerung 16 aktualisiert.
  • Die Referenzzeit für einen gegenwärtigen Steuerzyklus, in dem die Übergangszeit Txp oder Tyn von der Auswahleinrichtung 16d ausgegeben wird, ist auf die Schaltzeit des zweiten Ansteuersignals g2 zu der Aus-Anweisung eingestellt.
  • Wenn die Ein-Zeitabweichung ΔTc ein positiver Wert ist, bewirkt diese Einstellung, dass die Einschaltzeit von jedem des ersten und zweiten Nebenschalters Ss1 und Ss2 für den nächsten Steuerzyklus später ist als jener für den gegenwärtigen Steuerzyklus. Dies reduziert die Ein-Dauer ΔTr bis zu dem Schaltzeitpunkt des zweiten Ansteuersignals g2 auf die Aus-Anweisung für den nächsten Steuerzyklus im Vergleich mit jedem für den gegenwärtigen Steuerzyklus.
  • Wenn im Gegensatz dazu die Ein-Zeitabweichung ΔTc ein negativer Wert ist, verursacht diese Einstellung, dass die Einschaltzeit von jedem des ersten und zweiten Nebenschalters Ss1 und Ss2 für den nächsten Steuerzyklus früher ist als jener für den gegenwärtigen Steuerzyklus. Dies erhöht die Ein-Dauer ΔTr bis zu dem Umschaltzeitpunkt des zweiten Ansteuersignals g2 auf die Aus-Anweisung für den nächsten Steuerzyklus im Vergleich mit jedem für den gegenwärtigen Steuerzyklus.
  • Andererseits wird die Referenzzeit für einen Steuerzyklus, in dem die Übergangszeit Txn oder Typ von der Auswahleinrichtung 16d ausgegeben wird, auf die Umschaltzeit des ersten Ansteuersignals g1 auf die Aus-Anweisung eingestellt.
  • Wenn die Ein-Zeitabweichung ΔTc ein positiver Wert ist, verursacht diese Einstellung, dass die Einschaltzeit für jeden des ersten und zweiten Nebenschalters Ss1 und Ss2 für den nächsten Steuerzyklus später ist als jener für den gegenwärtigen Steuerzyklus. Dies reduziert die Ein-Dauer ΔTr bis zu dem Umschaltzeitpunkt des ersten Ansteuersignals g1 auf die Aus-Anweisung für den nächsten Steuerzyklus im Vergleich mit jenem für den gegenwärtigen Steuerzyklus.
  • Wenn im Gegensatz dazu die Ein-Zeitabweichung ΔTc ein negativer Wert ist, verursacht diese Einstellung, dass die Einschaltzeit von jedem des ersten und zweiten Nebenschalters Ss1 und Ss2 für den nächsten Steuerzyklus früher ist als jene für den gegenwärtigen Steuerzyklus. Dies erhöht die Ein-Dauer ΔTr bis zu dem Umschaltzeitpunkt des ersten Ansteuersignals g1 auf die Aus-Anweisung für den nächsten Steuerzyklus im Vergleich mit jenem für den gegenwärtigen Steuerzyklus.
  • Der Nebenansteuersignalgenerator 16g dient beispielsweise als zweite Schalt- bzw. Umschalteinrichtung zum Durchführen
    • (1) einer ersten Schaltoperation zum Einschalten des ersten und zweiten Nebenschalters Ss1 und Ss2, während das erste Paar des ersten oberen Armschalters SXp und des zweiten unteren Armschalters SYn für jeden Schaltzyklus Tsw ein ist
    • (2) einer zweiten Schaltoperation zum Einschalten des ersten und zweiten Nebenschalters Ss1 und Ss2, während das zweite Paar des ersten unteren Armhauptschalters (SXn) und des zweiten oberen Armhauptschalters (SYp) für jeden Schaltzyklus Tsw ein ist.
  • Insbesondere erzeugt der Nebenansteuersignalgenerator 16g, für jeden Steuerzyklus der Übergangszeitsteuerung 16, das Nebenansteuersignal gs zum Einschalten des ersten und zweiten Nebenschalters Ss1 und Ss2 für den nächsten Steuerzyklus gemäß
    • (1) dem ersten und zweiten Ansteuersignal g1 und g2 für einen entsprechenden Schaltzyklus Tsw
    • (2) einem gegenwärtigen Wert der Ein-Dauer ΔTr, die durch die Übergangszeitsteuerung 16f für den entsprechenden Steuerzyklus berechnet wurde.
  • Das heißt, dass der Nebenansteuersignalgenerator 16g, für jeden Steuerzyklus, das Nebenansteuersignal gs an jeden des ersten und zweiten Nebenschalters Ss1 und Ss2 ausgibt, um diesen für den nächsten Steuerzyklus einzuschalten, bei
    • (1) dem ersten Zeitpunkt zum Reduzieren der Ein-Dauer ΔTr bis zu der Umschaltzeit des zweiten Ansteuersignals g2 auf die Aus-Anweisung für den entsprechenden Steuerzyklus, wenn die Ein-Zeitabweichung ΔTc ein positiver Wert ist
    • (2) dem zweiten Zeitpunkt zum Erhöhen der Ein-Dauer ΔTr bezüglich der Umschaltzeit des zweiten Ansteuersignals g2 auf die Aus-Anweisung für den entsprechenden Steuerzyklus, wenn die Ein-Zeitabweichung ΔTc ein negativer Wert ist
    • (3) dem dritten Zeitpunkt zum Reduzieren der Ein-Dauer ΔTr bezüglich der Umschaltzeit des ersten Ansteuersignals g1 zu der Aus-Anweisung für den entsprechenden Steuerzyklus, wenn die Ein-Zeitabweichung ΔTc ein positiver Wert ist
    • (4) dem vierten Zeitpunkt zum Erhöhen der Ein-Dauer ΔTr bezüglich der Umschaltzeit des ersten Ansteuersignals g1 auf die Aus-Anweisung für den entsprechenden Steuerzyklus, wenn die Ein-Zeitabweichung ΔTc ein negativer Wert ist.
  • Beispielsweise dient gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel die Kombination der Zeitabweichungsberechnungseinrichtung 16e, der Übergangszeitsteuerung 16f und des Nebenansteuersignalgenerators 16g als eine erste Anpassungseinrichtung und eine zweite Anpassungseinrichtung.
  • Wie vorstehend beschrieben regelt das drahtlose Energieversorgungssystem gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel für jeden Steuerzyklus die gegenwärtige Übergangszeit Ttr für jeden der Schalter SXp bis SYn, um mit der Sollzeit Ttgt übereinzustimmen, die notwendig ist, um den Ladestrom Isnb auf den optimalen Wert basierend auf einem Nullspannungsschalten für einen entsprechenden der Schalter SXp bis SYn einzustellen. Diese Regelung erlangt ein Nullspannungsschalten für jeden der Schalter SXp bis SYn ohne das drahtlose Energieversorgungssystem mit Stromsensoren zum Messen eines durch die Nebeninduktivität 13b fließenden Stroms. Das drahtlose Energieversorgungssystem gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel erlangt ebenso ein Nullspannungsschalten für jeden der Schalter SXp bis SYn, auch wenn Schwankungen vorliegen, beispielsweise in
    • (1) der Induktanz der Nebeninduktivität 13b
    • (2) den Kapazitätswerten der oberen Armdämpfungskapazitäten 18a und 18c
    • (3) den Kapazitätswerten der unteren Armdämpfungskapazitäten 18b und 18d
    • (4) den Gate-Widerständen der Schalter SXp bis SYn
    • (5) den Gate-Kapazitäten der Schalter SXp bis SYn.
  • Zweites Ausführungsbeispiel
  • Im Folgenden wird ein drahtloses Energieversorgungssystem beschrieben, an dem ein exemplarischer Aspekt des zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Offenbarung angewendet wird, mit Bezugnahme auf 18.
  • Der Aufbau und die Funktionen des drahtlosen Energieversorgungssystems des zweiten Ausführungsbeispiels unterscheiden sich leicht von jenen des drahtlosen Energieversorgungssystems des ersten Ausführungsbeispiels durch die folgenden Punkte. Daher werden die sich unterscheidenden Punkte hauptsächlich nachstehend beschrieben.
  • Bezug nehmend auf 18 unterscheidet sich der Aufbau eines Inverters 13A des drahtlosen Energieversorgungssystems assoziiert mit einer Nebeninduktivität 13c gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel von jenem des Inverters 13 des drahtlosen Energieversorgungssystems assoziiert mit der Nebeninduktivität 13b gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel.
  • Insbesondere umfasst der Inverter 13A einen ersten Nebenschalter Ssα, eine erste Nebendiode Dsα, einen zweiten Nebenschalter Ssβ, eine zweite Nebendiode Dsβ, eine erste Schutzdiode Dpα, eine zweite Schutzdiode Dpβ und die Nebeninduktivität 13c. Das zweite Ausführungsbeispiel verwendet spannungsgesteuerte Halbleiterschalter als der erste und zweite Nebenschalter Ssα und Ssβ. Das zweite Ausführungsbeispiel verwendet IGBTs als die entsprechenden ersten und zweiten Nebenschalter Ssα und Ssβ. Das zweite Ausführungsbeispiel kann andere Typen von spannungsgesteuerten Halbleiterschaltern wie etwa MOSFETs als die entsprechenden ersten und zweiten Nebenschalter Ssα und Ssβ verwenden. Wenn MOSFETs als die entsprechenden ersten und zweiten Nebenschalter Ssα und Ssβ verwendet werden, kann das zweite Ausführungsbeispiel intrinsische Dioden des MOSFETs als die entsprechenden ersten und zweiten Nebendioden Dsα und Dsβ verwenden.
  • Die erste Nebendiode Dsα ist antiparallel zum ersten Nebenschalter Ssα verbunden und die zweite Nebendiode Dsβ ist antiparallel zu dem zweiten Nebenschalter Ssβ verbunden. Der Verbindungspunkt zwischen dem Emitter des ersten oberen Armschalters SXp und dem Kollektor des ersten unteren Armschalters SXn ist mit dem Kollektor des ersten Nebenschalters Ssα und der Kathode der ersten Nebendiode Dsα verbunden. Der Emitter des ersten Nebenschalters Ssα ist mit dem Emitter des zweiten Nebenschalters Ssβ verbunden.
  • Die Nebeninduktivität 13c weist einander gegenüberliegende erste und zweite Enden auf. Der Kollektor des zweiten Nebenschalters Ssβ und die Kathode der zweiten Nebendiode Dsβ sind mit dem ersten Ende der Nebeninduktivität 13c verbunden. Das zweite Ende der Nebeninduktivität 13c ist mit dem Verbindungspunkt zwischen dem Emitter des zweiten oberen Armschalters SYp und dem Kollektor des zweiten unteren Armschalters SYn verbunden.
  • Ausschalten von einem des ersten Nebenschalters Ssα und des zweiten Nebenschalters Ssβ verhindert einen Stromfluss von einem entsprechenden des Verbindungspunkts der ersten oberen und unteren Armschalter SXp und SXn und dem Verbindungspunkt der zweiten oberen und unteren Armschalter SYp und SYn zu dem anderen davon. Insbesondere verhindert ein Ausschalten von beiden des ersten und zweiten Nebenschalters Ssα und Ssβ einen bidirektionalen Stromfluss zwischen dem Kollektor des ersten Nebenschalters Ssα und dem Kollektor des zweiten Nebenschalters Ssβ. Die Nebenansteuersignale gs, die von der Übergangssteuerung 16 zugeführt werden, schalten die entsprechenden ersten und zweiten Nebenschalter Ssα und Ssβ ein oder aus, wie im ersten Ausführungsbeispiel.
  • Die Kathode der ersten Schutzdiode Dpα und die Anode der zweiten Schutzdiode Dpβ sind mit dem Verbindungspunkt zwischen dem zweiten Nebenschalter Ssβ und dem ersten Ende der Nebeninduktivität 13c verbunden. Die Anode der ersten Schutzdiode Dpα ist mit dem zweiten Anschluss T2 des Inverters 13 verbunden. Gleichermaßen ist die Kathode der zweiten Schutzdiode Dpβ mit dem ersten Anschluss T1 des Inverters 13 verbunden.
  • Die erste Schutzdiode Dpα ist bereitgestellt, um den ersten Nebenschalter Ssα zu schützen und die zweite Schutzdiode Dpβ ist bereitgestellt, um den zweiten Nebenschalter Ssβ zu schützen.
  • Insbesondere gilt, dass während ein Strom durch die Nebeninduktivität 13c von dem ersten oberen Armschalter SXp zu dem zweiten unteren Armschalter SYn fließt, ein fehlerhaftes Ausschalten des ersten Nebenschalters Ssα oder des zweiten Nebenschalters Ssβ verursachen kann, dass ein Stromstoß über den ersten Nebenschalter Ssα angelegt wird, was zu einer Reduktion der Zuverlässigkeit des ersten Nebenschalters Ssα führt. Daher ermöglicht die erste Schutzdiode Dpα, dass ein Vorwärtsstrom basierend auf dem Stromstoß durch diese fließt, wodurch der erste Nebenschalter Ssα vor einem solchen Stromstoß geschützt wird.
  • Gleichermaßen gilt, dass während ein Strom durch die Nebeninduktivität 13c von dem zweiten unteren Armschalter SYn zu dem ersten oberen Armschalter SXp fließt, ein fehlerhaftes Ausschalten des ersten Nebenschalters Ssα oder des zweiten Nebenschalters Ssβ verursachen kann, dass ein Stromstoß über den zweiten Nebenschalter Ssβ angelegt wird, was zu einer Reduktion der Zuverlässigkeit des zweiten Nebenschalters Ssβ führt. Daher ermöglicht die zweite Schutzdiode Dpβ, dass ein Vorwärtsstrom basierend auf dem Stromstoß durch diese fließt, wodurch der zweite Nebenschalter Ssβ vor einem solchen Stromstoß geschützt wird.
  • Insbesondere regelt das drahtlose Energieversorgungssystem des zweiten Ausführungsbeispiels für jeden Steuer- bzw. Regelzyklus die gegenwärtige bzw. Ist-Übergangszeit Ttr für jeden der Schalter SXp, SXn, SYp und SYn, um mit der Sollzeit Ttgt übereinzustimmen. Die Sollzeit Ttgt ist notwendig, um den Ladestrom Isnb auf den optimalen Wert basierend auf einem Nullspannungsschalten für jeden der Schalter SXp bis SYn anzupassen. Diese Regelung erlangt ein Nullspannungsschalten für jeden der Schalter SXp bis SYn, ohne dass das drahtlose Energieversorgungssystem Stromsensoren zum Messen eines durch die Nebeninduktivität 13c fließenden Stroms umfasst. Aufgrund dessen erlangt das drahtlose Energieversorgungssystem des zweiten Ausführungsbeispiels im Wesentlichen die gleichen technischen Effekt wie jene des drahtlosen Energieversorgungssystems des ersten Ausführungsbeispiels.
  • Drittes Ausführungsbeispiel
  • Im Folgenden wird ein drahtloses Energieversorgungssystem beschrieben, bei dem ein exemplarischer Aspekt des dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Offenbarung angewendet wird, mit Bezugnahme auf die 19 und 20.
  • Der Aufbau und die Funktionen des drahtlosen Energieversorgungssystems des dritten Ausführungsbeispiels unterscheiden sich leicht von jenen des drahtlosen Energieversorgungssystems des ersten Ausführungsbeispiels durch die folgenden Punkte. Daher werden hauptsächlich die sich unterscheidenden Punkte nachstehend beschrieben.
  • Bezug nehmend auf 19 umfasst ein Inverter 13B des drahtlosen Energieversorgungssystems des dritten Ausführungsbeispiels erste bis vierte Nebenschalter Ssa bis Ssd, erste und zweite Nebeninduktivitäten 13d und 13e, erste bis vierte Nebendioden Dsa bis Dsd. Das dritte Ausführungsbeispiel verwendet spannungsgesteuerte Halbleiterschalter als die entsprechenden ersten bis vierten Nebenschalter Ssa bis Ssd. Das dritte Ausführungsbeispiel verwendet IGBTs als die entsprechenden ersten bis vierten Nebenschalter Ssa bis Ssd. Das dritte Ausführungsbeispiel kann einen anderen Typ von spannungsgesteuerten Halbleiterschaltern wie etwa MOSFETs als die entsprechenden ersten bis vierten Schalter Ssa bis Ssd verwenden. Wenn MOSFETs als die entsprechenden ersten bis vierten Nebenschalter Ssa bis Ssd verwendet werden, kann das dritte Ausführungsbeispiel intrinsische Dioden der MOSFETs als die entsprechenden ersten bis vierten Nebendioden Dsa bis Dsd verwenden.
  • Jede der ersten bis vierten Nebendioden Dsa bis Dsd ist antiparallel zu einem entsprechenden der ersten bis vierten Nebenschalter Ssa bis Ssd verbunden.
  • Der Emitter des zweiten Nebenschalters Ssb ist mit dem Kollektor des ersten Nebenschalters Ssa verbunden. Der Kollektor des zweiten Nebenschalters Ssb ist mit dem Kollektor des ersten oberen Armschalters SXp verbunden. Der Emitter des ersten Nebenschalters Ssa ist mit dem Emitter des ersten unteren Armschalters SXn verbunden. Die erste Nebeninduktivität 13d weist einander gegenüberliegende erste und zweite Enden auf. Das erste Ende der ersten Nebeninduktivität 13d ist mit dem Verbindungspunkt zwischen dem ersten und dem zweiten Nebenschalter Ssa und Ssb verbunden und das zweite Ende der ersten Nebeninduktivität 13d ist mit dem Verbindungspunkt zwischen den ersten oberen und unteren Armschaltern SXp und SXn verbunden.
  • Der Emitter des vierten Nebenschalters Ssd ist mit dem Kollektor des dritten Nebenschalters Ssc verbunden. Der Kollektor des vierten Nebenschalters Ssd ist mit dem Kollektor des zweiten oberen Armschalters SYp verbunden. Der Emitter des dritten Nebenschalters Ssc ist mit dem Emitter des zweiten unteren Armschalters SYn verbunden. Die zweite Nebeninduktivität 13e weist einander gegenüberliegende erste und zweite Enden auf. Das erste Ende der zweiten Nebeninduktivität 13e ist mit dem Verbindungspunkt zwischen dem dritten und dem vierten Nebenschalter Ssc und Ssd verbunden und das zweite Ende der zweiten Nebeninduktivität 13e ist mit dem Verbindungspunkt zwischen den zweiten oberen und unteren Armschaltern SYp und SYn verbunden.
  • Erste bis vierte Nebenansteuersignale gsa bis gsd, die von einer Übergangssteuerung 16A zugeführt werden, schalten die entsprechenden ersten bis vierten Nebenschalter Ssa bis Ssd ein oder aus.
  • Im Folgenden wird ein Beispiel des funktionalen Aufbaus der Übergangssteuerung 16A zum Steuern von Ein-Aus-Operationen von jedem der Nebenschalter Ssa bis Ssd unter Verwendung von 20 beschrieben. Es sei angemerkt, dass gleiche Teile unter den Übergangssteuerungen 16 und 16A, denen gleiche Bezugszeichen zugewiesen sind, weggelassen oder vereinfacht werden, um eine redundante Beschreibung wegzulassen.
  • Bezug nehmend auf 20 empfängt die Übergangssteuerung 16A die ersten bis vierten Ausgangssignale Sig1 und Sig2, die von dem X-Phasen-Übergangszeitdetektor 30 gesendet werden, sowie die dritten und vierten Ausgangssignale Sig3 und Sig4, die von dem Y-Phasen-Übergangszeitdetektor 31 gesendet werden.
  • Die Übergangssteuerung 16A weist die vorbestimmte gemeinsame Sollzeit Ttgt und die Sollspannung auf. Die Übergangssteuerung 16A bezieht eine Sollfrequenz ftgt und eine Solleinschaltdauer, d.h. einen Solleinschaltzyklus, Duty für jeden der Schalter SXp bis SYn gemäß dem vorstehend beschriebenen Schaltzyklus Tsw eines entsprechenden der Schalter SXp bis SYn.
  • Wie in 20 veranschaulicht ist, umfasst die Übergangssteuerung 16A den vorstehend genannten Hauptansteuersignalgeneral 16a, einen ersten Zeitdetektor 16h, eine erste Zeitabweichungsberechnungseinrichtung 16i, eine erste Übergangszeitsteuerung 16j und einen ersten Nebenansteuersignalgenerator 16k. Die Übergangssteuerung 16A umfasst ebenso einen zweiten Zeitdetektor 16l, eine zweite Zeitabweichungsberechnungseinrichtung 16m, eine zweite Übergangszeitsteuerung 16n und einen zweiten Nebenansteuersignalgenerator 16o.
  • Der erste Zeitdetektor 16h erfasst, d.h. überwacht, eine Pulsweite, d.h. die Hochpegeldauer, des ersten Ausgabesignals Sig1, das von dem X-Phasen-Übergangszeitdetektor 30 als die erste obere Armübergangszeit Txp ausgegeben wird, während das erste Ausgabesignal Sig1 den hohen logischen Pegel aufweist. Der erste Zeitdetektor 16h erfasst ebenso eine Pulsweise, d.h. die Hochpegeldauer, des zweiten Ausgabesignals Sig2, das von dem X-Phasen-Übergangszeitdetektor 30 als eine erste untere Armübergangszeit Txn ausgegeben wird, während das zweite Ausgabesignal Sig2 den niedrigen logischen Pegel aufweist. Der erste Zeitdetektor 16h gibt die erfasste Übergangszeit Txp oder Txn als eine erste tatsächliche bzw. gegenwärtige Übergangszeit Ttr1 aus.
  • Die erste Zeitabweichungsberechnungseinrichtung 16i berechnet die erste Zeitabweichung ΔTf1 zwischen der Sollzeit Ttgt und der ersten tatsächlichen Übergangszeit Ttr1.
  • Die erste Übergangszeitsteuerung 16j führt eine bekannte PI-Steuerung bzw. -Regelung unter Verwendung der ersten Zeitabweichung ΔTf1, die von der ersten Zeitabweichungsberechnungseinrichtung 16i als Eingangsdaten ausgegeben wird, und einen Proportional-Verstärkungsausdruck und einen Integral-Verstärkungsausdruck eines PI-Regelalgorithmus (PI-Algorithmus) aus. Diese Ausführung bezieht einen Wert einer ersten Ein-Dauer ΔTk1 bis zu dem Umschaltzeitpunkt des ersten oder zweiten Ansteuersignals g1 oder g2 auf die Aus-Anweisung. Die erste Ein-Dauer ΔTk1 ist eine manipulierte Variable zum Regeln von jeder der Übergangszeiten Txp und Txn, um mit der Sollzeit Ttgt übereinzustimmen.
  • Der erste Nebenansteuersignalgenerator 16k erzeugt für jeden Steuerzyklus der Übergangszeitsteuerung 16 die ersten und die zweiten Nebenansteuersignale gsa und gsb für den nächsten Steuerzyklus gemäß den ersten und zweiten Ansteuersignalen g1 und g2 für einen entsprechenden Schaltzyklus Tsw, sowie einen Stromwert für die erste Ein-Dauer ΔTk1, die durch die erste Übergangszeitsteuerung 16j für den entsprechenden Steuerzyklus berechnet wurde.
  • Wenn das erste Ansteuersignal g1 auf die Aus-Anweisung umgeschaltet wird, gibt der erste Nebenansteuersignalgenerator 16k für jeden Steuerzyklus die ersten und zweiten Nebenansteuersignale gsa und gsb für den nächsten Steuerzyklus an die entsprechenden ersten und zweiten Nebenschalter Ssa und Ssb aus. Das heißt, dass der erste Nebenansteuersignalgenerator 16k die Ein-Dauer ΔTk1 des ersten Nebenschalters Ssa bis zu dem Umschaltzeitpunkt des ersten Ansteuersignals g1 auf die Aus-Anweisung für den entsprechenden Steuerzyklus anpasst, während der zweite Nebenschalter Ssb aus verbleibt. Anschließend verwendet der erste Nebenansteuersignalgenerator 16k die angepasste Ein-Dauer ΔTk1 des ersten Nebenschalters Ssa bis zu dem Umschaltzeitpunkt des ersten Ansteuersignals g1 auf die Aus-Anweisung für den nächsten Zyklus.
  • Zusätzlich, wenn das zweite Ansteuersignal g2 auf die Aus-Anweisung umgeschaltet wird, gibt der erste Nebenansteuersignalgenerator 16k für jeden Steuerzyklus die ersten und zweiten Nebenansteuersignale gsa und gsb für den nächsten Steuerzyklus an die entsprechenden ersten und zweiten Nebenschalter Ssa und Ssb aus. Das heißt, dass der erste Nebenansteuersignalgenerator 16k die Ein-Dauer ΔTk1 des zweiten Nebenschalters Ssb bis zu dem Umschaltzeitpunkt des zweiten Ansteuersignals g2 auf die Aus-Anweisung für den entsprechenden Steuerzyklus anpasst, während der erste Nebenschalter Ssa aus verbleibt. Anschließend verwendet der erste Nebenansteuersignalgenerator 16k die angepasste Ein-Dauer ΔTk1 des zweiten Nebenschalters Ssb bis zu dem Umschaltzeitpunkt des ersten Ansteuersignals g1 auf die Aus-Anweisung für den nächsten Zyklus.
  • Der zweite Zeitdetektor 16l erfasst, d.h. überwacht, eine Pulsbreite, d.h. die Hochpegeldauer, des dritten Ausgabesignals Sig3, das von dem Y-Phasen-Übergangszeitdetektor 31 als die zweite obere Armübergangszeit Typ ausgegeben wird, während das dritte Ausgabesignal Sig3 den hohen logischen Pegel aufweist. Der zweite Zeitdetektor 16l erfasst ebenso eine Pulsweite, d.h. die Hochpegeldauer, des vierten Ausgabesignals Sig4, das von dem Y-Phasen-Übergangszeitdetektor 31 als eine zweite untere Armübergangszeit Tyn ausgegeben wird, während das vierte Ausgabesignal Sig4 den niedrigen logischen Pegel aufweist. Der zweite Zeitdetektor 16l gibt die erfasste Übergangszeit Typ oder Tyn als eine zweite tatsächliche bzw. gegenwärtige Übergangszeit Ttr2 aus.
  • Beispielsweise dienen gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel die Kombination des ersten Zeitdetektors 16h, des zweiten Zeitdetektors 16l, des X-Phasen-Übergangszeitdetektors 30 und des Y-Phasen-Übergangszeitdetektors 31 sowohl als erste Überwachungseinrichtung als auch als zweite Überwachungseinrichtung.
  • Die zweite Zeitabweichungsberechnungseinrichtung 16m berechnet die zweite Zeitabweichung ΔTf2 zwischen der Sollzeit Ttgt und der zweiten gegenwärtigen bzw. Ist-Übergangszeit Ttr2.
  • Die zweite Übergangszeitsteuerung 16n führt eine bekannte PI-Steuerung bzw. -Regelung unter Verwendung der zweiten Zeitabweichung Tf2, die von der zweiten Zeitabweichungsberechnungseinrichtung 16m als Eingangsdaten ausgegeben wird, sowie einen Proportional-Verstärkungsausdruck und einen Integral-Verstärkungsausdruck eines PI-Regelalgorithmus (PI-Algorithmus) aus. Die Ausführung bezieht einen Wert einer zweiten Ein-Dauer ΔTk2 bis zu dem Umschaltzeitpunkt des ersten oder zweiten Ansteuersignals g1 oder g2. Die zweite Ein-Dauer ΔTk2 ist eine manipulierte Variable zum Regeln von jeder der Übergangszeiten Typ und Tyn, um mit der Sollzeit Ttgt übereinzustimmen.
  • Der zweite Nebenansteuersignalgenerator 16o erzeugt für jeden Steuerzyklus der Übergangszeitsteuerung 16a die dritten und vierten Nebenansteuersignale gsc und gsd gemäß den ersten und zweiten Ansteuersignalen g1 und g2 für einen entsprechenden Schaltzyklus Tsw, sowie einen Stromwert der zweiten Ein-Dauer ΔTk2, der durch die zweite Übergangszeitsteuerung 16n für den gegenwärtigen Steuerzyklus berechnet wird.
  • Wenn das erste Ansteuersignal g1 auf die Aus-Anweisung umgeschaltet wird, gibt der zweite Nebenansteuersignalgenerator 16o für jeden Steuerzyklus die dritten und vierten Nebenansteuersignale gsc und gsd für den nächsten Steuerzyklus an die entsprechenden dritten und vierten Nebenschalter Ssc und Ssd aus. Das heißt, dass der zweite Nebenansteuersignalgenerator 16o die Ein-Dauer ΔTk2 des dritten Nebenschalters Ssc bis zum Umschaltzeitpunkt des ersten Ansteuersignals g1 auf die Aus-Anweisung für den entsprechenden Steuerzyklus anpasst, während der vierte Nebenschalter Ssd aus verbleibt. Anschließend verwendet der zweite Nebenansteuersignalgenerator 16o die angepasste Ein-Dauer ΔTk2 des dritten Nebenschalters Ssc bis zu dem Umschaltzeitpunkt des ersten Ansteuersignals g1 auf die Aus-Anweisung für den nächsten Zyklus.
  • Zusätzlich gilt, dass wenn das zweite Ansteuersignal g2 auf die Aus-Anweisung umgeschaltet wird, der zweite Nebenansteuersignalgenerator 16o für jeden Steuerzyklus die dritten und vierten Nebenansteuersignale gsc und gsd für den nächsten Steuerzyklus an die entsprechenden dritten und vierten Nebenschalter Ssc und Ssd ausgibt. Das heißt, dass der zweite Nebenansteuersignalgenerator 16o die Ein-Dauer ΔTk2 des vierten Nebenschalters Ssd bis zu dem Umschaltzeitpunkt des zweiten Ansteuersignals g2 auf die Aus-Anweisung für den entsprechenden Steuerzyklus anpasst, während der dritte Nebenschalter Ssc aus verbleibt. Anschließend verwendet der zweite Nebenansteuersignalgenerator 16o die angepasste Ein-Dauer ΔTk2 des vierten Nebenschalters Ssd bis zum Umschaltzeitpunkt des zweiten Ansteuersignals g2 auf die Aus-Anweisung für den nächsten Zyklus.
  • Beispielsweise dient gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel die Kombination der ersten und zweiten Zeitabweichungsberechnungseinrichtungen 16i und 16m, der ersten und zweiten Übergangszeitsteuerungen 16j und 16n und der ersten und zweiten Nebenansteuersignalgeneratoren 16k und 16o als erste Anpassungseinrichtung und zweite Anpassungseinrichtung.
  • Insbesondere regelt das drahtlose Energieversorgungssystem des dritten Ausführungsbeispiels für jeden Steuerzyklus die erste gegenwärtige bzw. Ist-Übergangszeit Ttr1 für jeden der Schalter SXp und SXn sowie die zweite gegenwärtige bzw. Ist-Übergangszeit Ttr2 für jeden der Schalter SYp und SYn, um mit der Sollzeit Ttgt übereinzustimmen. Die Sollzeit Ttgt wird benötigt, um den Ladestrom Isnb auf den optimalen Wert basierend auf einem Nullspannungsschalten für jeden der Schalter SXp bis SYn anzupassen. Diese Regelung erlangt ein Nullspannungsschalten für jeden der Schalter SXp bis SYn, ohne dass das drahtlose Energieversorgungssystem einen Stromsensor zum Messen eines durch jeden der ersten und zweiten Nebeninduktivitäten 13d und 13e fließenden Stroms zu umfassen. Aufgrund dessen erlangt das drahtlose Energieversorgungssystem des dritten Ausführungsbeispiels im Wesentlichen die gleichen technischen Effekte wie jene des drahtlosen Energieversorgungssystems des ersten Ausführungsbeispiels.
  • Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die Beschreibungen der ersten bis dritten Ausführungsbeispiele beschränkt, und die Beschreibungen des ersten bis dritten Ausführungsbeispiels können umfassend modifiziert und/oder frei miteinander innerhalb des Umfangs der vorliegenden Offenbarung kombiniert werden.
  • Beispielsweise können der Aufbau des Übertragungsfilters 14 und des Übertragungspads 15, sowie der Aufbau des Aufnahmepads 20 und des Aufnahmefilters 21 wie jene modifiziert werden, die in 21 veranschaulicht sind.
  • Insbesondere umfasst ein modifizierter Übertragungsfilter 14A ein erstes in Reihe verbundenes LC-Element, das aus einer fünften Übertragungsinduktivität 14g und einer ersten Übertragungskapazität 14f besteht, die in Reihe verbunden sind. Der Übertragungsfilter 14A umfasst ebenso ein zweites in Reihe verbundenes LC-Element, das aus einer sechsten Übertragungsinduktivität 14h und einer zweiten Übertragungskapazität 14h besteht, die in Reihe verbunden sind. Die erste Resonanzkapazität 14g ist mit dem Verbindungspunkt zwischen den ersten oberen und unteren Armschaltern SXp und SXn verbunden. Die zweite Resonanzkapazität 14h ist mit dem Verbindungspunkt zwischen den zweiten oberen- und unteren Armschaltern SYp und SYn verbunden.
  • Ein modifiziertes Übertragungspad 15A umfasst eine fünfte Resonanzkapazität 15d zusätzlich zu der Übertragungsspule 15a. Die fünfte Resonanzkapazität 15d ist parallel mit der Übertragungsspule 15a verbunden. Insbesondere dienen die Übertragungsspule 15a und die fünfte Resonanzkapazität 15d als eine parallele LC-Resonanzschaltung zum Übertragen von elektrischer Energie wie etwa einer AC-Spannung zu dem Aufnahmepad 20A des Energieaufnahmesystems PR unter Verwendung von elektromagnetischer Induktion.
  • Ein modifiziertes Aufnahmepad 20A umfasst eine sechste Resonanzkapazität 20d zusätzlich zu der Aufnahmespule 20a. Die sechste Resonanzkapazität 20d ist parallel mit der Aufnahmespule 20a verbunden. Insbesondere dienen die Aufnahmespule 20a und die sechste Resonanzkapazität 20d als eine parallele LC-Resonanzschaltung zum Aufnehmen bzw. Empfangen bzw. Aufnehmen von elektrischer Energie wie etwa einer AC-Spannung, die von dem Übertragungspad 15A unter Verwendung von elektromagnetischer Induktion gesendet wird.
  • Ein modifizierter Aufnahmefilter 21A umfasst ein drittes in Reihe verbundenes LC-Element, das aus einer fünften Aufnahmeinduktivität 21g und einer ersten Aufnahmekapazität 21f besteht, die in Reihe verbunden sind. Der Aufnahmefilter 21A umfasst ebenfalls ein viertes in Reihe verbundenes LC-Element, das aus einer sechsten Aufnahmeinduktivität 21i und einer zweiten Aufnahmekapazität 21h besteht, die in Reihe verbunden sind. Ein erster Anschluss des Aufnahmepads 20A ist mit dem Gleichrichter 22 über den Aufnahmefilter 21A verbunden. Ein zweiter Anschluss des Aufnahmepads 20A ist mit dem Gleichrichter 22 über den Aufnahmefilter 21A verbunden. Die in 21 anderen Elementen zugewiesenen Bezugszeichen, die mit jenen, die in 1 veranschaulicht sind, identisch sind, sind im Wesentlichen mit jenen identisch, die den entsprechend anderen Elementen zugewiesen sind, die in 1 veranschaulicht sind.
  • Das erste Ausführungsbeispiel verwendet die gemeinsame Sollzeit Ttgt für alle der Übergangszeiten Txn, Typ, Txp und Tyn, jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt. Insbesondere kann die vorliegende Offenbarung eine erste Sollzeit, die für das Paar der ersten oberen Armübergangszeit TXp und der zweiten unteren Armübergangszeit TYn bestimmt wird, und eine zweite Sollzeit, die für das Paar der ersten unteren Armübergangszeit TXn und der zweiten oberen Armübergangszeit TYp bestimmt wird, verwenden; wobei die ersten und zweiten Sollzeiten voneinander abweichen.
  • Jede der Übergangszeitsteuerungen 16f, 16j und 16n führt eine bekannte PI-Regelung unter Verwendung einer entsprechenden der Zeitabweichungen ΔTc, ΔTf1 und ΔTf2 aus, um dabei einen Wert einer entsprechenden der Ein-Zeiten ΔTr, ΔTk1 und ΔTk2 zu berechnen, jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt.
  • Insbesondere kann jede der Übergangszeitsteuerungen 16f, 16j und 16n ein Kennfeld in einem Datentabellenformat, in einem mathematischen Ausdrucksformat, oder einem darin gespeicherten Programmformat aufweisen. Das Kennfeld von jeder der Übergangszeitsteuerungen 16f, 16j und 16n umfasst eine Funktion, d.h. eine Korrelation, einer entsprechenden der Ein-Zeiten ΔTr, ΔTk1 und ΔTk2 bezüglich einer entsprechenden der Zeitabweichungen ΔTc, ΔTf1 und ΔTf2. Daher kann sich jede der Übergangszeitsteuerungen 16f, 16j und 16n auf das entsprechende Kennfeld unter Verwendung eines gegenwärtigen Werts einer entsprechenden der Zeitabweichungen ΔTc, ΔTf1 und ΔTf2 als Eingabedaten beziehen. Anschließend kann jede der Übergangszeitsteuerungen 16f, 16j und 16n basierend auf den Ergebnissen der Bezugnahme, einen Wert einer entsprechenden der Ein-Zeiten ΔTr, ΔTk1 und ΔTk2 erhalten, der mit dem gegenwärtigen Wert einer entsprechenden der Zeitabweichungen ΔTc, ΔTf1 und ΔTf2 übereinstimmt.
  • Jeder der Inverter 13, 13A und 13B der drahtlosen Energieversorgungssysteme, die in den 1, 18 und 19 veranschaulicht sind, kann optional keine Schutzdioden aufweisen. Jedes der drahtlosen Energieversorgungssysteme gemäß den ersten bis dritten Ausführungsbeispielen kann optional keinen DC-DC-Konverter 12 aufweisen.
  • Der Schaltzyklus Tsw von jedem der Schalter SXp, SXn, SYp und SYn gemäß jedem des ersten bis dritten Ausführungsbeispiels kann kürzer eingestellt sein als die Periode der fundamentalen Komponente des Primärstroms Ip.
  • Eine parasitäre Kapazität, die zwischen dem Kollektor und dem Emitter von jedem der Schalter SXp, SXn, SYp und SYn gebildet wird, kann als eine entsprechende der Dämpfungskapazitäten 18a bis 18d verwendet werden. Eine zwischen der Anode und der Kathode von jeder der Dioden DXp, DXn, DYp und DYn gebildete parasitäre Kapazität kann ebenso als eine entsprechende der Dämpfungskapazitäten 18a bis 18d verwendet werden.
  • Jeder der Inverter 13, 13A und 13B ist konfiguriert, um die Ausgangsspannung an die Übertragungsspule 15a, die ein drahtloses Energieversorgungssystem bildet, anzulegen, jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt. Insbesondere kann jeder der Inverter 13, 13A und 13B konfiguriert sein, um die Ausgangsspannung an eine Spule anzulegen, die eine Hochfrequenzinduktionsheizvorrichtung bildet, an eine Spule anzulegen, die eine elektromagnetische Heizvorrichtung bildet, oder an eine Spule anzulegen, die eine andere Vorrichtung bildet. Insbesondere gilt, dass wenn jeder der Inverter 13, 13A und 13B konfiguriert werden kann, um die Ausgangsspannung an eine Spule einer Vorrichtung anzulegen, und ein Strom, der durch die Spule fließt, bezüglich der Phase hinsichtlich einer den Strom verursachenden Spannung voreilt, wird die vorliegende Offenbarung effizient einen Erholungsverlust reduzieren.
  • Während die veranschaulichenden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung hier beschrieben wurden, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die darin beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfasst beliebige und alle Ausführungsbeispiele mit Modifikationen, Weglassungen, Kombinationen (z. B. von Aspekten quer durch verschiedene Ausführungsbeispiele), Adaptionen und/oder Abwechslungen, die einem Fachmann basierend auf der vorliegenden Offenbarung ersichtlich sind. Die Einschränkungen der Patentansprüche sind basierend auf der in den Patentansprüchen angewendeten Ausdrucksweise breit zu interpretieren, und sind nicht auf die in der vorliegenden Spezifikation oder während der Verfolgung der Anmeldung beschriebenen Beispiele, die als nicht exklusive Beispiele gedacht sind, beschränkt.
  • Eine erste Übergangszeit, die benötigt wird, dass sich eine Spannung über einen ersten unteren Armschalter oder einen zweiten oberen Armschalter auf eine erste Schwellenspannung oder eine zweite Schwellenspannung seit Ausschalten eines ersten oberen Armschalters und eines zweiten unteren Armschalters geändert hat, wird für jeden Schaltzyklus überwacht. Eine zweite Übergangszeit, die benötigt wird, dass sich eine Spannung über einen ersten oberen Armschalter oder einen zweiten unteren Armschalter auf die erste Schwellenspannung oder die zweite Schwellenspannung seit Ausschalten des ersten unteren Armschalters und des zweiten oberen Armschalters geändert hat, wird für jeden Schaltzyklus überwacht. Für jeden Schaltzyklus wird ein Zeitpunkt zum Einschalten eines Nebenschalters für den nächsten Zyklus basierend auf einer Korrelation zwischen der ersten Übergangszeit und einer ersten Sollübergangszeit sowie einer Korrelation zwischen der zweiten Übergangszeit und einer zweiten Sollübergangszeit angepasst.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2000-308360 [0002]

Claims (8)

  1. Leistungskonverter, mit: einem ersten in Reihe verbundenen Hauptschaltelement, das parallel mit einer DC-Energiequelle (12) verbunden ist und einen ersten oberen Armhauptschalter (SXp) und einen ersten unteren Armhauptschalter (SXn), der in Reihe mit dem ersten oberen Armhauptschalter verbunden ist, aufweist; einem zweiten in Reihe verbundenen Hauptschaltelement, das parallel mit der DC-Energiequelle verbunden ist und einen zweiten oberen Armhauptschalter (SYp) und einen zweiten unteren Armhauptschalter (SYn), der in Reihe mit dem zweiten oberen Armhauptschalter verbunden ist, aufweist; einer Vielzahl von Dioden (DXp, DXn, DYp und DYn), wobei jede der Dioden antiparallel mit einem entsprechenden des ersten oberen Armhauptschalters, des ersten unteren Armhauptschalters, des zweiten oberen Armhauptschalters und des zweiten unteren Armhauptschalters verbunden ist; einer Vielzahl von Kapazitäten (18a, 18b, 18c, 18d), wobei jede der Kapazitäten parallel mit einem entsprechenden des ersten oberen Armhauptschalters, des ersten unteren Armhauptschalters, des zweiten oberen Armhauptschalters und des zweiten unteren Armhauptschalters verbunden ist; mindestens einer Induktivität (13b, 13c, 13d, 13e), die mit mindestens einem eines ersten Reihenverbindungspfads zwischen den ersten oberen und unteren Armschaltern (SXp und SXn) und eines zweiten Reihenverbindungspfads zwischen den zweiten oberen und unteren Armschaltern (SYp und SYn) verbunden ist; einem Nebenschalter (Ss1, Ss2, Ssα, Ssβ, Ssa bis Ssd), der mit der mindestens einen Induktivität verbunden ist; einer ersten Schalteinrichtung (16a) zum Durchführen eines alternativen Einschaltens eines ersten Paars des ersten oberen Armhauptschalters (SXp) und des zweiten unteren Armhauptschalters (SYn), sowie eines zweiten Paars des ersten unteren Armhauptschalters (SXn) und des zweiten oberen Armhauptschalters (SYp) für jeden Schaltzyklus; einer zweiten Schalteinrichtung (16g, 16k, 16o) zum Durchführen: einer ersten Schaltoperation zum Einschalten des Nebenschalters, während das erste Paar des ersten oberen Armhauptschalters (SXp) und des zweiten unteren Armhauptschalters (SYn) Ein sind, für jeden Schaltzyklus, um einen Strom zu steuern, der durch den mindestens einen des ersten Reihenverbindungspfads und des zweiten Reihenverbindungspfads fließt; und einer zweiten Schaltoperation zum Einschalten des Nebenschalters, während das zweite Paar des ersten unteren Armhauptschalters (SXn) und des zweiten oberen Armhauptschalters (SYp) Ein sind, für jeden Schaltzyklus, um einen Strom zu steuern, der durch den mindestens einen des ersten Reihenverbindungspfads und des zweiten Reihenverbindungspfads fließt; einer ersten Überwachungseinrichtung (16c, 16d, 30, 31, 16h, 16l) zum Überwachen einer ersten Übergangszeit, die eine Spannung über mindestens einen des ersten unteren Armhauptschalters (SXn) und des zweiten oberen Armhauptschalters (SYp) benötigt, um auf eine der vorbestimmten ersten und zweiten Schwellenspannungen überzugehen, seit dem Ausschalten des ersten Paars des ersten oberen Armhauptschalters (SXp) und des zweiten unteren Armhauptschalters (SYn) für jeden Schaltzyklus, wobei der mindestens eine des ersten unteren Armhauptschalters (SXn) und des zweiten oberen Armhauptschalters (SYp) als ein erster Zielhauptschalter bezeichnet wird; einer ersten Anpassungseinrichtung (16e, 16f, 16g, 16i, 16j, 16k, 16m, 16n, 16o) zum Anpassen, basierend auf einer Korrelation zwischen der ersten Übergangszeit und einer ersten Sollübergangszeit (Ttgt) für jeden Schaltzyklus, eines Zeitpunkts zum Einschalten des Nebenschalters durch die erste Schaltoperation für einen nächsten Schaltzyklus, wobei die erste Sollübergangszeit zuvor bezüglich eines vorbestimmten Sanftschaltzeitpunkts für den ersten Zielschalter bestimmt wurde; einer zweiten Überwachungseinrichtung (16b, 16d, 30, 31, 16h, 16l) zum Überwachen einer zweiten Übergangszeit, die eine Spannung über mindestens einen des ersten oberen Armhauptschalters (SXp) und des zweiten unteren Armhauptschalters (SYn) benötigt, um auf eine der vorbestimmten ersten und zweiten Schwellenspannungen überzugehen, seit Ausschalten des zweiten Paars des ersten unteren Armhauptschalters (SXn) und des zweiten oberen Armhauptschalters (SYp) für jeden Schaltzyklus, wobei der mindestens eine des ersten oberen Armhauptschalters (SXp) und des zweiten unteren Armhauptschalters (SYn) als ein zweiter Zielhauptschalter bezeichnet wird; und einer zweiten Anpassungseinrichtung (16e, 16f, 16g, 16i, 16j, 16k, 16m, 16n, 16o) zum Anpassen, basierend auf einer Korrelation zwischen der zweiten Übergangszeit und einer zweiten Sollübergangszeit (Ttgt) für jeden Schaltzyklus, eines Zeitpunkts zum Einschalten des Nebenschalters durch die zweite Schaltoperation für einen nächsten Schaltzyklus, wobei die zweite Sollübergangszeit zuvor bezüglich eines vorbestimmten Sanftschaltzeitpunkts für den zweiten Zielschalter bestimmt wird.
  2. Leistungskonverter gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass: die erste Anpassungseinrichtung weiterhin aufweist: eine Einrichtung (16e, 16i, 16m) zum Berechnen einer Abweichung zwischen der ersten Übergangszeit und der ersten Sollübergangszeit für jeden Schaltzyklus; und eine Einrichtung (16f, 16g, 16j, 16n, 16k, 16o) zum Durchführen einer Regelung einer Ein-Dauer des Nebenschalters, die bis zum Ausschalten des ersten Paars des ersten oberen Armhauptschalters (SXp) und des zweiten unteren Armhauptschalters (SYn) andauert, für jeden Schaltzyklus unter Verwendung der berechneten Abweichung für einen entsprechenden Schaltzyklus zum Bestimmen der Ein-Dauer des Nebenschalters, die bis zum Ausschalten des ersten Paars des ersten oberen Armhauptschalters (SXp) und des zweiten unteren Armhauptschalters (SYn) andauert; und die zweite Anpassungseinrichtung weiterhin aufweist: eine Einrichtung (16e, 16i, 16m) zum Berechnen einer Abweichung zwischen der zweiten Übergangszeit und der zweiten Sollübergangszeit für jeden Schaltzyklus; und eine Einrichtung (16f, 16g, 16j, 16n, 16k, 16o) zum Durchführen einer Regelung einer Ein-Dauer des Nebenschalters, die bis zum Ausschalten des zweiten Paars des ersten unteren Armhauptschalters (SXn) und des zweiten oberen Armhauptschalters (SYp) andauert, für jeden Schaltzyklus unter Verwendung der berechneten Abweichung für einen entsprechenden Schaltzyklus zum Bestimmen der Ein-Dauer des Nebenschalters, die bis zum Ausschalten des zweiten Paars des ersten unteren Armhauptschalters (SXn) und des zweiten oberen Armhauptschalters (SYp) andauert.
  3. Leistungskonverter gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass: der erste Nebenschalter ein erstes Nebenschalterelement (Ss1, Ssα) und ein zweites Nebenschalterelement (Ss2, Ssβ) umfasst, das erste Nebenschalterelement (Ss1), die mindestens eine Induktivität (13b, 13c) und das zweite Nebenschalterelement (Ss2) miteinander in Reihe verbunden sind, um ein in Reihe verbundenes Schaltelement zu bilden; und ein erster Verbindungspunkt zwischen den ersten oberen und unteren Armhauptschaltern (SXp, SYn) mit einem zweiten Verbindungspunkt zwischen den ersten oberen und unteren Armhauptschaltern (SXn, SYp) über das in Reihe verbundene Schaltelement verbunden ist.
  4. Leistungskonverter gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass: ein Potential am ersten Verbindungspunkt bezüglich eines negativen Potentials der DC-Energiequelle (12) als eine erste Zwischenspannung (Vx) definiert ist; ein Potential am zweiten Verbindungspunkt bezüglich des negativen Potentials der DC-Energiequelle als eine zweite Zwischenspannung (Vy) definiert ist; die erste Überwachungseinrichtung konfiguriert ist, um: eine erste Zeit zu überwachen, die die erste Zwischenspannung (Vx) benötigt, um seit dem Ausschalten des ersten Paars des ersten oberen Armhauptschalters (SXp) und des zweiten unteren Armhauptschalters (SYn) auf die erste Schwellenspannung abzufallen; und eine zweite Zeit zu überwachen, die die zweite Zwischenspannung (Vy) benötigt, um seit dem Ausschalten des ersten Paars des ersten oberen Armhauptschalters (SXp) und des zweiten unteren Armhauptschalters (SYn) auf die zweite Schwellenspannung anzusteigen; und als die erste Übergangszeit die erste Zeit oder die zweite Zeit auszuwählen, wobei die ausgewählte der ersten Zeit und der zweiten Zeit länger ist als die andere davon; und die zweite Überwachungseinrichtung konfiguriert ist, um: eine dritte Zeit zu überwachen, die die erste Zwischenspannung (Vx) benötigt, um seit dem Ausschalten des zweiten Paars des ersten unteren Armhauptschalters (SXn) und des zweiten oberen Armhauptschalters (SYp) auf die zweite Schwellenspannung anzusteigen; und eine vierte Zeit zu überwachen, die die zweite Zwischenspannung (Vy) benötigt, um seit dem Ausschalten des zweiten Paars des ersten unteren Armhauptschalters (SXn) und des zweiten oberen Armhauptschalters (SYp) auf die erste Schwellenspannung abzufallen; und als die zweite Übergangszeit die dritte Zeit oder die vierte Zeit auszuwählen, wobei die ausgewählte der dritten Zeit oder der vierten Zeit länger ist als die andere davon.
  5. Leistungskonverter gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass: der Nebenschalter ein erstes Nebenschalterelement (Ssa), ein zweites Nebenschalterelement (Ssb), ein drittes Nebenschalterelement (Ssc) und ein viertes Nebenschalterelement (Ssd) umfasst, wobei das erste und das zweite Nebenschalterelement (Ssa, Ssb) miteinander in Reihe verbunden sind, um ein erstes in Reihe verbundenes Nebenschalterelement zu bilden, das dritte und das vierte Nebenschalterelement (Ssc, Ssd) miteinander in Reihe verbunden sind, um ein zweites in Reihe verbundenes Nebenschalterelement zu bilden; die mindestens eine Induktivität eine erste Induktivität (13d) und eine zweite Induktivität (13e) umfasst; das erste in Reihe verbundene Nebenschalterelement (Ssb, Ssa) parallel mit dem ersten in Reihe verbundenen Hauptschalterelement (SXp, SYn) verbunden ist; das zweite in Reihe verbundene Nebenschalterelement (Ssd, Ssc) parallel mit dem zweiten in Reihe verbundenen Hauptschalterelement (SYp, SYn) verbunden ist; das erste in Reihe verbundene Nebenschalterelement ein erstes Ende des ersten Nebenschalterelements (Ssa) sowie ein zweites Ende des zweiten Nebenschalterelements (Ssb) aufweist, wobei das erste Ende und das zweite Ende des ersten in Reihe verbundenen Elements mit entsprechenden negativen und positiven Anschlüssen der DC-Energiequelle (12) verbunden sind; das zweite in Reihe verbundene Nebenschalterelement ein erstes Ende des dritten Nebenschalterelements (Ssc) sowie ein zweites Ende des vierten Nebenschalterelements (Ssd) aufweist, wobei das erste Ende und das zweite Ende des zweiten in Reihe verbundenen Elements mit den entsprechenden negativen und positiven Anschlüssen der DC-Energiequelle (12) verbunden sind; ein erster Verbindungspunkt zwischen den ersten oberen und unteren Armhauptschaltern mit einem Verbindungspunkt zwischen dem ersten Nebenschalterelement (Ssa) und dem zweiten Nebenschalterelement (Ssb) über die erste Nebeninduktivität (13d) verbunden ist; ein zweiter Verbindungspunkt zwischen den zweiten oberen und unteren Armhauptschaltern mit einem Verbindungspunkt zwischen dem dritten Nebenschalterelement (Ssc) und dem vierten Nebenschalterelement (Ssd) über die zweite Nebeninduktivität (13e) verbunden ist; und die zweite Schalteinrichtung konfiguriert ist, um das erste und das dritte Nebenschalterelement (Sa, Sc) auszuwählen, um durch die erste Schaltoperation geschaltet zu werden, und um den zweiten und den vierten Schalter (Sb, Sd) auszuwählen, um durch die zweite Schaltoperation geschaltet zu werden.
  6. Leistungskonverter gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass: ein Potential am ersten Verbindungspunkt bezüglich eines negativen Potentials der DC-Energiequelle (12) als eine erste Zwischenspannung (Vx) definiert ist; ein Potential am zweiten Verbindungspunkt bezüglich des negativen Potentials der DC-Energiequelle als eine zweite Zwischenspannung (Vy) definiert ist; die erste Überwachungseinrichtung aufweist: eine erste Einrichtung (16h, 30) zum Überwachen, als die erste Übergangszeit, einer Zeit, die die erste Zwischenspannung (Vx) benötigt, um auf die erste Schwellenspannung seit dem Ausschalten des ersten Paars des ersten oberen Armhauptschalters (SXp) und des zweiten unteren Armhauptschalters (SYn) abzufallen; und eine zweite Einrichtung (16l, 31) zum Überwachen, als die erste Übergangszeit, einer Zeit, die die zweite Zwischenspannung (Vy) benötigt, um auf die zweite Schwellenspannung seit dem Ausschalten des ersten Paars des ersten oberen Armhauptschalters (SXp) und des zweiten unteren Armhauptschalters (SYn) anzusteigen; die erste Anpassungseinrichtung aufweist: eine Einrichtung (16j) zum Anpassen, basierend auf einer Korrelation zwischen der ersten Übergangszeit, die durch die erste Einrichtung überwacht wird, und der ersten Sollübergangszeit (Ttgt), für jeden Schaltzyklus, eines ersten Zeitpunkts zum Einschalten des ersten Nebenschalters durch die erste Schaltoperation für den nächsten Schaltzyklus; und eine Einrichtung (16n) zum Anpassen, basierend auf einer Korrelation zwischen der ersten Übergangszeit, die durch die zweite Einrichtung überwacht wird, und der ersten Sollübergangszeit (Ttgt), für jeden Schaltzyklus, eines zweiten Zeitpunkts zum Einschalten des dritten Nebenschalters durch die erste Schaltoperation für den nächsten Schaltzyklus; die zweite Überwachungseinrichtung aufweist: eine dritte Einrichtung (16h, 30) zum Überwachen, als die zweite Übergangszeit, einer Zeit, die die erste Zwischenspannung (Vx) benötigt, um auf die zweite Schwellenspannung seit dem Ausschalten des zweiten Paars des ersten unteren Armhauptschalters (SXn) und des zweiten oberen Armhauptschalters (SYp) anzusteigen; und eine vierte Einrichtung (16l, 31) zum Überwachen, als die zweite Übergangszeit, einer Zeit, die die zweite Zwischenspannung (Vy) benötigt, um auf die erste Schwellenspannung seit dem Ausschalten des zweiten Paars des ersten unteren Armhauptschalters (SXn) und des zweiten oberen Armhauptschalters (SYp) abzufallen; und die zweite Anpassungseinrichtung aufweist: eine Einrichtung (16j) zum Anpassen, basierend auf einer Korrelation zwischen der zweiten Übergangszeit, die durch die dritte Einrichtung überwacht wird, und der zweiten Sollübertragungszeit (Ttgt), für jeden Schaltzyklus, eines dritten Zeitpunkts zum Einschalten des zweiten Nebenschalters durch die zweite Schaltoperation für den nächsten Schaltzyklus; und eine Einrichtung (16n) zum Anpassen, basierend auf einer Korrelation zwischen der zweiten Übergangszeit, die durch die vierte Einrichtung überwacht wird, und der zweiten Sollübergangszeit (Ttgt), für jeden Schaltzyklus, eines vierten Zeitpunkts zum Einschalten des vierten Nebenschalters durch die zweite Schaltoperation für den nächsten Schaltzyklus.
  7. Leistungskonverter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass: der Leistungskonverter konfiguriert ist, um elektrische Energie basierend auf einer DC-Spannung der DC-Energiequelle zum Zuführen der elektrischen Energie an eine induktive Last (15a), die mit mindestens einem des ersten und zweiten Verbindungspunkts über mindestens eine Resonanzkapazität (15b, 15c, 15d) verbunden ist, zu erzeugen; und der Schaltzyklus für das erste Paar des ersten oberen Armhauptschalters (SXp) und des zweiten unteren Armhauptschalters (SYn) und der Schaltzyklus für das zweite Paar des ersten unteren Armhauptschalters (SXn) und des zweiten oberen Armhauptschalters (SYp) eingestellt sind, um im Wesentlichen identisch mit einer Periode einer fundamentalen Komponente eines durch die induktive Last fließenden Stroms, der aus der zu der induktiven Last zugeführten elektrischen Energie resultiert, zu sein.
  8. Drahtloses Energieversorgungssystem, mit: einem Energieübertragungssystem (PS), mit: dem Leistungskonverter gemäß Anspruch 7, wobei die mindestens eine Resonanzkapazität (15b, 15c, 15d) mit dem mindestens einen des ersten und zweiten Verbindungspunkts des Leistungskonverters verbunden ist; und der induktiven Last (15a), die als eine Übertragungsspule dient, die mit der mindestens einen Resonanzkapazität verbunden ist, wobei die mindestens eine Resonanzkapazität (15b, 15c, 15d) und die induktive Last (15a) eine Übertragungsresonanzschaltung bilden, wobei das Energieübertragungssystem dazu dient, drahtlos die durch den Leistungskonverter erzeugte elektrische Energie über die Übertragungsresonanzschaltung zu übertragen; und einem Energieaufnahmesystem (PR) mit einer Aufnahmespule und mindestens einer Aufnahmekapazität, wobei die Aufnahmespule und die mindestens eine Aufnahmekapazität eine Aufnahmeresonanzschaltung bilden, wobei das Energieaufnahmesystem (PR) dazu dient, um die von dem Energieübertragungssystem (PS) übertragene Energie über die Aufnahmeresonanzschaltung aufzunehmen.
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