DE102018204413A1

DE102018204413A1 - Regelung von Sättigungseffekten von Transformatoren

Info

Publication number: DE102018204413A1
Application number: DE102018204413.9A
Authority: DE
Inventors: Johannes Voss; Stefan Engel; Rik W. De Doncker
Original assignee: Rheinisch Westlische Technische Hochschuke RWTH
Current assignee: Rheinisch Westlische Technische Hochschuke RWTH
Priority date: 2018-03-22
Filing date: 2018-03-22
Publication date: 2019-09-26
Also published as: DE112019001457A5; WO2019179891A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Steuerverfahren (100) für Multiport-Active-Bridge-Wandler (10) zur Vermeidung von Sättigungseffekten der Transformatoren (5) im Wandler (10) sowie einen mit einem solchen Steuerverfahren (100) betriebenen Wandler (10). Beim Steuerverfahren (100) wird dabei eine Sternpunktspannung (U) des oder der Transformatoren (5) oder eine Phasenspannung (PS) eines jeden der Transformatoren (5) mittels einer oder mehrerer Messeinrichtungen (6) zur Feststellung einer eventuell vorliegenden oder sich anbahnenden Sättigung eines oder mehrerer der Transformatoren (5) erfasst (120) und ein oder mehrerer Schaltflanken (SF) beim Schalten der Schalter (4) zur Übertragung der Leistung durch ein Steuerelement (7) zu Steuerung der Schalter (4) auf Basis der erfassten Sternpunktspannung (U) oder der erfassten Phasenspannungen (PS) derart verschoben (130), dass nach Verschiebung der Schaltflanken (SF) das Schalten weiterhin im ungesättigten Bereich des oder der Transformatoren (5) erfolgt.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Steuerverfahren für DAB-Wandler zur Vermeidung von Sättigungseffekten der Transformatoren im Wandler sowie einen mit einem solchen Steuerverfahren betriebenen Wandler.
Hintergrund der Erfindung
Ein Gleichspannungswandler, auch DC/DC-Wandler genannt, bezeichnet eine elektrische Schaltung, welche eine am Eingang zugeführte Gleichspannung mittels Transformatoren in eine Gleichspannung mit höherem, niedrigerem oder invertiertem Spannungsniveau umwandelt. Bei 2-Port-Gleichspannungswandlern, die auf dem Funktionsprinzip einer „Dual-Active Bridge (DAB)“-Topologie beruhen, wird sowohl der Eingangswandler (ein erster Port) als auch der Ausgangswandler (ein zweiter Port) mittels Halbleiterschaltern aktiv geschaltet. Diese DC/DC-DAB-Wandler können in einphasigen oder mehrphasigen Konfigurationen implementiert werden. Sofern mehr als nur zwei elektronische Anlagen oder Geräte mit einem einzigen Wandler miteinander verbunden beziehungsweise versorgt werden sollen, kommen sogenannte Multiport-Active-Bridge-Wandler zum Einsatz, die gegenüber einem 2-Port-DAB-Wandler entsprechend mehrere über den zentralen Transformator verbundene Ports umfassen. Bei Multiport-Active-Bridge-Wandlern werden alle Ports aktiv geschaltet.
Bei einem DAB-Wandler wird die übertragene Leistung durch Variation des Phasenwinkels zwischen Spannung auf der Primärseite und Spannung auf der Sekundärseite eingestellt. Durch Totzeiteffekte, lastabhängige Durchlassspannungsvariation von Bauteilen, harmonische Schwingungen auf den Kondensatoren des Spannungszwischenkreises oder Asymmetrien in den Transformatoren kann es passieren, dass einzelne oder mehrere Transformatoren aufgrund einer von Null ungleichen Spannungszeitfläche über der Hauptinduktivität sättigen und so erhöhte und verzerrte Phasenströme, unsymmetrische Spannungen und erhöhte Verluste hervorgerufen werde. Diese unterschiedlichen Spannungszeitflächen können mehrere Ursachen haben, z. B. (a) eine Abweichung der Schaltzeiten aufgrund von Laufzeitunterschieden (z. B. aufgrund von Bauteilvarianzen in der Treiberschaltung der Schalter oder des Schalters selbst), (b) unterschiedliche Durchlassspannungen der Schalter und/oder Dioden, oder (c) der DC-Link-Spannung überlagerte Wechselspannungen. Sättigungseffekte bei Transformatoren sind im Allgemeinen unerwünscht.
Der Sättigung entgegenwirkende Steuerungsverfahren unter Einsatz von Hall-Effekt-Sensoren sind für einphasige DC/DC-Wandler bekannt. Die Verfahren zur Kompensation mit Hall-Effekt-Sensoren erfordern einen hohen Aufwand zur Detektion.
Es wäre daher wünschenswert, ein einfaches Steuerverfahren für n-phasige Multi-Active-Bridge-Wandler zur Verfügung zu haben, das erkennt, ob der oder die Transformatoren im Wandler sättigen und daraufhin den Wandler so ansteuert, dass die Sättigung vermieden wird.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein einfaches Steuerverfahren für Multiport-Active-Bridge-Wandler zur Verfügung zu stellen, das erkennt, ob der oder die Transformatoren im Wandler sättigen und daraufhin den Wandler so ansteuert, dass die Sättigung vermieden wird.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Steuerverfahren für einen n-phasigen Multiport-Active-Bridge-Wandler mit n ≥ 3 Phasen umfassend mindestens zwei Ports, die jeweils als Eingangs- oder Ausgangsports betrieben werden können, wobei die Ports jeweils n aktiv geschaltete Phasenschaltungen mit jeweils mehreren aktiven Schaltern umfassen, wobei mindestens einer der Ports zur Umwandlung einer DC-Eingangsspannung in eine n-phasige Eingangswechselspannung und mindestens ein anderer der Ports zur Umwandlung einer entsprechenden n-phasigen Ausgangswechselspannung in eine DC-Ausgangsspannung vorgesehen ist. Jede der Phasenschaltungen eines Ports ist mit jeweils einer der Phasenschaltungen aller anderen Ports über einen n-phasigen Transformator oder über jeweils einen Transformator zu jeweils einer der n-Phasen zur Transformierung der mindestens einen Eingangswechselspannung in die mindestens eine Ausgangswechselspannung pro Spannungsbrücke gekoppelt, wobei das Verfahren die nachfolgenden Schritte umfasst:

- Übertragen einer Leistung von einem der Ports zu einem anderen der Ports durch Variation des Phasenwinkels zwischen der Eingangswechselspannung des einen der Ports und der Ausgangswechselspannung des anderen der Ports;
- Erfassung einer Sternpunktspannung des oder der Transformatoren oder einer Phasenspannung eines jeden der Transformatoren mittels einer oder mehrerer Messeinrichtungen zur Feststellung einer eventuell vorliegenden oder sich anbahnenden Sättigung eines oder mehrerer der Transformatoren;
- Verschiebung einer oder mehrerer Schaltflanken beim Schalten der Schalter zur Übertragung der Leistung durch ein Steuerelement zu Steuerung der Schalter auf Basis der erfassten Sternpunktspannung oder der erfassten Phasenspannungen derart, dass nach Verschiebung der Schaltflanken das Schalten weiterhin im ungesättigten Bereich des oder der Transformatoren erfolgt.

Der Begriff „Spannungsbrücke“ bezeichnet dabei die Verbindung einer Phase zwischen zwei Ports. Hierbei sind beispielsweise bei einer ersten Phase eines dreiphasigen Multiport-Active-Bridge-Wandlers die Phasenschaltungen der ersten Phase des ersten Ports mit den jeweiligen ersten Phasen des zweiten und dritten Ports verbunden. Entsprechendes gilt für alle weiteren Phasen, auch bei mehr als drei Phasen, sowie für alle Multiport-Active-Bridge-Wandler mit mehr als drei Ports. Bei einer Dual-Active-Bridge mit zwei Ports sind die jeweiligen Phasen des ersten und zweiten Ports über die jeweiligen Spannungsbrücken miteinander verbunden. Die Spannungsbrücken eines Ports können auch als Phasen bezeichnet werden.
Eine Spannungsmessung ist, verglichen mit anderen Messverfahren (z. B. direkte Flussmessung, hochgenaue Strommessung) weniger aufwendig und damit deutlich günstiger zu realisieren und in bestehende Wandlersysteme einzubetten. Außerdem stellt die Spannungsmessung ausreichend genaue Messwerte für das erfindungsgemäße Steuerverfahren zur Verfügung, da beispielsweise Transformatoren für Hochleistungsanwendungen nur sehr geringe Magnetisierungsströme (z. B. <20A) bei gleichzeitig sehr hohen Lastströmen (z. B. >1 kA) aufweisen. Hier würde beispielsweise eine Messung des Magnetisierungsstroms entweder keine ausreichend genauen Daten für eine Vermeidung des Betriebs bei gesättigten Transformatoren bereitstellen oder sie wäre nur mit aufwändigen, teuren, hochgenauen Stromsensoren möglich, was den entsprechenden Wandler verteuern würde. Außerdem würden Verfahren, die über die direkte Messung des Flusses die Sättigung des Transformators detektieren, verlangen, dass am Transformator-Kern ein Flusssensor angebracht wird. Bei ölisolierten Transformatoren müssen die entsprechenden Messleitungen zusätzlich durch das Transformatorgehäuse geführt werden, was zusätzliche Kosten bedeutet. Diese Nachteile werden durch die Messung der Sternspannung oder der einzelnen Phasenspannungen als Grundlage des Steuerverfahrens vermieden. Die Messungen der Sternpunktspannung oder der einzelnen Phasenspannungen kann dabei unregelmäßig, periodisch oder kontinuierlich erfolgen. Als Sternpunktspannung wird die Spannung bezeichnet, die am Sternpunkt (wo die einzelnen Phasen der Transformatoren zusammenlaufen) abgegriffen wird. Die Phasenspannungen bezeichnen dagegen die Spannungen, die von den einzelnen Phasen vor dem Sternpunkt abgegriffen werden.
Durch das erfindungsgemäße Steuerungsverfahren kann eine symmetrische Spannungsaufteilung über den Transformatoren erreicht werden. Außerdem ist eine Betriebssicherheit auf Basis der Auslegungskriterien, z. B. Isolationsspannungen, gewährleistet. Des Weiteren wird der Einfluss fertigungstechnischer Abweichungen in den Komponenten und die Einflüsse parasitärer Effekte oder Totzeiten in der Hardware kompensiert. Zusätzlich nimmt durch den Betrieb außerhalb der Sättigung die Lautstärke im Betrieb deutlich ab. Das Verfahren ist dabei nicht auf nominale Tastgrade von 50% beschränkt.
Das Verfahren ist dabei nicht auf dreiphasige Systeme beschränkt. Es kann auch auf vier-, fünf- oder mehr-phasige Systeme analog angewandt werden. Die Schaltvorgänge sind nicht auf die beschriebene Reihenfolge der Spannungsbrücken beschränkt. Das Verfahren ist auf Multiport-Active-Bridge-Wandler mit mehreren Ports anwendbar, beispielsweise auf Tripple-Active-Bridge-Wandler oder Wandler mit mehr als drei Ports. Das Verfahren kann auf verschiedenartige Transformatoren, z. B. mit anderem Kernmaterial, angewendet werden. Das Verfahren kann auf Transformatoren mit mehreren Sekundärwicklungen angewendet werden. Das Verfahren ist nicht auf eine bestimmte (primär oder sekundär) Seite beschränkt.
Das erfindungsgemäße Steuerungsverfahren stellt somit ein einfaches Steuerverfahren für Multiport-Active-Bridge-Wandler dar, das erkennt, ob der oder die Transformatoren im Wandler sättigen und daraufhin den Wandler so ansteuert, dass die Sättigung vermieden wird. Dabei wird die Sternpunktspannung oder die einzelnen Phasenspannungen der Transformatoren als Indikator für auftretende Sättigungseffekte mit einer oder mehreren Messeinrichtungen erfasst und durch eine leichte, systematische Verschiebung der Schaltflanken der symmetrische und damit ungesättigte Betrieb wiederhergestellt.
In einer Ausführungsform wird das Erfassen der Sternpunktspannung oder der Phasenspannung eines jeden Transformators bei unterschiedlicher Schaltkombination der Schalter durchgeführt. Dadurch lässt sich der gesättigte Transformator eindeutig identifizieren und ausregeln. Hierbei kann beispielsweise die Messung bei unterschiedlichen Schaltkombinationen durchrotiert werden, was die Messung der Sternpunktspannung oder der Phasenspannungen bei allen möglichen Kombinationen an Schaltzuständen und das Wiederholen der Messungen in den sich wiederholenden Kombinationen der Schaltzustände als Funktion der Zeit bezeichnet.
In einer weiteren Ausführungsform werden dabei die Sternpunktspannung oder die Phasenspannungen kontinuierlich erfasst. Dadurch kann auf sich anbahnende Sättigungen frühzeitig reagiert werden.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Steuerverfahren des Weiteren ein Erfassen einer Harmonischen der Sternpunktspannung oder der Phasenspannungen durch die ein oder mehreren Messeinrichtungen oder das Steuerelement. Die Phasenlage der Harmonischen der Sternpunktspannung oder der Phasenspannung ist ein Indikator, welcher Transformator gesättigt ist. Die Amplitude gibt Aufschluss darüber, wie hoch der DC-Offset (Abweichung des DC-Stroms von Null) im Transformator ist. Auch wenn die Eigenschaften des Kernmaterials des Transformators nicht genau bekannt sind, können zumindest qualitative Aussagen über das Sättigungsverhalten getroffen werden. Dadurch kann sehr genau detektiert werden, welcher oder welche Transformatoren sättigen werden und wie weit die Sättigung bereits fortgeschritten ist. Hiermit können Unsymmetrien im ungesättigten Betrieb, beispielsweise aufgrund eines unsymmetrischen Aufbaus des Transformators oder aufgrund von Fehlertoleranzen kompensiert werden, die bei einer symmetrischen Hauptinduktivität Null wäre. Die Harmonisch kann beispielsweise mittels Filtern oder Spektralanalyse des Signals der erfassten Sternpunktspannung erhalten werden. Der Begriff „die Harmonische“ kann in einer Ausführungsform auch die „Subharmonischen“ mit umfassen. Als die Harmonische kann beispielsweise die zweite Harmonische der der Sternpunktspannung oder der Phasenspannung durch die ein oder mehreren Messeinrichtungen oder das Steuerelement erfasst werden.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Steuerverfahren des Weiteren ein Anpassen eines Tastgrades jeder einzelnen der Spannungsbrücken zur Kompensation der vorliegenden oder sich anbahnenden Sättigung des oder der Transformatoren. Durch die Anpassung des Tastgrades wird der Sättigung entgegengewirkt. Der Tastgrad (auch Aussteuergrad genannt) gibt für eine periodische Folge von Impulsen das Verhältnis der Impulsdauer zur Periodendauer an. Der Tastgrad wird üblicherweise als Verhältniszahl der Dimension Zahl mit einem Wertebereich von 0 bis 1 oder 0 bis 100 % angegeben. Ziel der Änderung des Tastgrades ist die Kompensation des DC-Stroms und der Spannungszeitfläche am Transformator. Der Begriff Spannungszeitfläche bezeichnet das Integral der Spannung über die Zeit über eine Schaltperiode. Durch die Modulation des Tastgrades für die einzelnen Spannungsbrücken (Phasen) kann die Spannungszeitfläche jeder Phase angepasst werden, sodass die Spannungsflächen der einzelnen Phasen relativ zueinander vergrößert oder verkleinert werden können.
In einer weiteren Ausführungsform wird die Steuerung der Schalter durch das Steuerelement so durchführt, dass die Harmonische der Sternpunktspannung oder der Phasenspannungen auf Null geregelt wird. Bei symmetrischen Transformatoren entspricht bei einer Regelung auf Null die tatsächlich vorhandene Spannung gerade der Spannung, die im ungesättigten Bereich auftritt. Somit ist der optimale Steuerbereich für eine nachfolgende Steuerung im nicht-gesättigten Bereich erreicht.
In einer weiteren Ausführungsform wird das Steuerungsverfahren für einen 3-phasigen Multiport-Active-Bridge-Wandler angewendet. 3-phasige Multiportwandler sind gegenüber mehrphasigen Multiportwandlern die üblicheren Geräte.
In einer weiteren Ausführungsform wird das Steuerungsverfahren für einen 3-phasigen zwei-Port-DAB-Wandler angewendet.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein System mit einem n-phasiger Multiport-Active-Bridge-Wandler mit n ≥ 3 Phasen umfassend mindestens zwei Ports, die jeweils als Eingangs- oder Ausgangsports betrieben werden können, wobei die Ports jeweils n aktiv geschaltete Phasenschaltungen mit jeweils mehreren aktiven Schaltern umfassen, wobei mindestens einer der Ports zur Umwandlung einer DC-Eingangsspannung in eine n-phasige Eingangswechselspannung und mindestens ein anderer der Ports zur Umwandlung einer entsprechenden n-phasigen Ausgangswechselspannung in eine DC-Ausgangsspannung vorgesehen ist, wobei jede der Phasenschaltungen eines Ports mit jeweils einer der Phasenschaltungen aller anderen Ports über einen n-phasigen Transformator oder über jeweils einen Transformator zu jeweils einer der n-Phasen zur Transformierung der mindestens einen Eingangswechselspannung in die mindestens eine Ausgangswechselspannung pro Spannungsbrücke zum Übertragen einer Leistung von einem der Ports zu einem anderen der Ports durch Variation eines Phasenwinkels zwischen der Eingangswechselspannung des einen der Ports und der Ausgangswechselspannung des anderen der Ports gekoppelt ist, umfassend des Weiteren eine oder mehrere Messeinrichtung zur Erfassung einer Sternpunktspannung des oder der Transformatoren oder einer Phasenspannung eines jeden der Transformatoren zur Feststellung einer eventuell vorliegenden oder sich anbahnenden Sättigung eines oder mehrerer der Transformatoren, wobei ein Steuerelement mit den Schaltern zur Steuerung der Schalter auf Basis der erfassten Sternpunktspannung oder Phasenspannung geeignet verbunden ist, wobei das Steuerelement dazu ausgestaltet ist, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen.
Das erfindungsgemäße System stellt somit ein einfaches System für Multiport-Active-Bridge-Wandler mit einem implementierten erfindungsgemäßen Steuerverfahren dar, das erkennt, ob der oder die Transformatoren im Wandler sättigen und daraufhin den Wandler so ansteuert, dass die Sättigung vermieden wird.
In einer Ausführungsform ist das Steuerelement auf dem n-phasigen Multiport-Active-Bridge-Wandler angeordnet. Dadurch kann das System kompakt gebaut werden und das Steuerelement braucht nicht an den n-phasigen Multiport-Active-Bridge-Wandler angeschlossen zu werden, da dessen Anschlüsse bereits im Multiport-Active-Bridge-Wandler integriert sind.
In einer weiteren Ausführungsform sind die eine oder mehreren Messeinrichtungen auf dem n-phasigen Multiport-Active-Bridge-Wandler angeordnet. Dadurch kann das System ebenfalls kompakt gebaut werden und die eine oder mehreren Messeinrichtungen brauchen nicht an den n-phasigen Multiport-Active-Bridge-Wandler angeschlossen zu werden, da deren Anschlüsse bereits im Multiport-Active-Bridge-Wandler integriert sind.
In einer weiteren Ausführungsform ist der n-phasige Multiport-Active-Bridge-Wandler ein 3-phasiger Multiport-Active-Bridge-Wandler.
In einer weiteren Ausführungsform ist der n-phasige Multiport-Active-Bridge-Wandler ein 3-phasiger zwei-Port-DAB-Wandler. Bei 2-Port-Gleichspannungswandlern, die auf dem Funktionsprinzip einer „Dual-Active Bridge (DAB)“-Topologie beruhen, wird sowohl der Eingangswandler (ein erster Port) als auch der Ausgangswandler (ein zweiter Port) mittels Halbleiterschalter aktiv geschaltet. Der eine Port wird auch als Primärseite und der andere Port als Sekundärseite bezeichnet.
Die voranstehen aufgelisteten Ausführungsformen können einzeln oder in beliebiger Kombination zur Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des Verfahrens verwendet werden.
Figurenliste
Diese und andere Aspekte der Erfindung werden im Detail in den Abbildungen wie folgt gezeigt.

1: Schaltbild eines Multiport-Active-Bridge-Wandlers als Beispiel mit drei Phasen und drei Ports;
2: Schematische Sättigungskurven und Arbeitsbereich während der Magnetisierung des Transformators;
3: Hauptimpedanz in Abhängigkeit vom Magnetisierungsstrom;
4: Schematische Darstellung der Modulation des Tastgrades an einer Phase
5: Schaltzustände eines Multiport-Active-Bridge-Wandlers am Beispiel eines dreiphasigen Dual-Active-Bridge-Wandlers (zwei Ports) innerhalb einer Periode für den ersten Port als Primärseite des Dual-Active-Bridge-Wandlers;
6: Sternpunktspannung und Hauptimpedanz eines Multiport-Active-Bridge-Wandlers nach 4 über die Zeit bei positiv gesättigtem Transformator der ersten Phase;
7: Eine Ausführungsform einer Regelstrecke für das erfindungsgemäße Steuerverfahren für einen Multiport-Active-Bridge-Wandler;
8: Sternpunktspannung über die Zeit bei gesättigtem Transformator bei ungeregeltem Betrieb des Multiport-Active-Bridge-Wandlers und beim erfindungsgemäßen Betrieb des Multiport-Active-Bridge-Wandlers;
9: eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steuerverfahrens;
10: eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems aus Multiport-Active-Bridge-Wandler und Steuerelement integriert in den Multiport-Active-B ridge-Wandler;
11: eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems aus Multiport-Active-Bridge-Wandler und Steuerelement angeordnet separate zum Multiport-Active-Bridge-Wandler.

Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
1 zeigt ein Schaltbild (Topologie) eines erfindungsgemäßen Multiport-Active-Bridge-Wandlers am Beispiel eines 3-phasigen Tripple-Active-Bridge-Wandlers 10 mit Ports 1, 2, 3, die jeweils je nach Anwendung als Eingangs- oder Ausgangsports betrieben werden können, wobei die Ports 1, 2, 3 jeweils drei aktiv geschaltete Phasenschaltungen 11, 12, 13, 21, 22, 23, 31, 32, 33 mit jeweils zwei aktiven Schaltern 4 umfassen, wobei mindestens einer der Ports 1, 2, 3 zur Umwandlung einer DC-Eingangsspannung DC-i in eine 3-phasige Eingangswechselspannung AC-i und mindestens ein anderer der Ports 1, 2, 3 zur Umwandlung einer entsprechenden 3-phasigen Ausgangswechselspannung AC-o in eine DC-Ausgangsspannung DC-o vorgesehen ist, wobei jede der drei Phasenschaltungen 11, 12, 13, 21, 22, 23, 31, 32, 33 eines Ports 1, 2, 3 mit jeweils einer der Phasenschaltungen 11, 12, 13, 21, 22, 23, 31, 32, 33 in allen anderen Ports 1, 2, 3 entweder über einen 3-phasigen Transformator 5 oder über jeweils einen Transformator 5 zu jeder der drei Phasen zur Transformierung der mindestens einen Eingangswechselspannung AC-i in die mindestens eine Ausgangswechselspannung AC-o pro Spannungsbrücke zum Übertragen einer Leistung von einem der Ports 1, 2, 3 zu einem anderen der Ports 1, 2, 3 durch Variation eines Phasenwinkels φ zwischen der Eingangswechselspannung AC-i des einen der Ports 1, 2, 3 und der Ausgangswechselspannung AC-o des anderen der Ports 1, 2, 3 gekoppelt ist. Der Multiport-Active-Bridge-Wandler umfasst hier des Weiteren eine Messeinrichtung 6 zur Erfassung einer Sternpunktspannung U_y am Sternpunkt 8 des oder der Transformatoren. Alternativ zur Sternpunktspannung U_y könnten auch die Phasenspannungen PS eines jeden der Transformatoren 5 zur Feststellung einer eventuell vorliegenden oder sich anbahnenden Sättigung eines oder mehrerer der Transformatoren 5 erfasst werden. Des Weiteren ist ein Steuerelement 7 mit den Schaltern 4 zur Steuerung der Schalter 4 auf Basis der erfassten Sternpunktspannung U_y oder Phasenspannung PS auf geeignete Weise verbunden, wobei das Steuerelement 7 dazu ausgestaltet ist, das erfindungsgemäße Verfahren 100 auszuführen. Aus Übersichtsgründen ist das Steuerelement und die entsprechenden Anschlüsse zum Ansteuern der Schalter in 1 nicht gezeigt.
2 zeigt schematische Sättigungskurven und Arbeitsbereich während der Magnetisierung des Transformators 5, wobei 2(a) zeigt, wie der Transformator 5 normalerweise auf und ab magnetisiert wird. Dabei ist im Magnetisierungsstrom I_m(t) kein DC-Offset zu erkennen (symmetrischer grau dargestellter Bereich) zu I_m=0. Durch die unterschiedlichen Spannungszeitflächen entsteht ein Magnetisierungsstrom I_m(t) mit DC-Offset I_m,1 _, _2,3 in dem oder den Transformatoren 5, wie in 2(b) dargestellt. Durch die Verschaltung im Sternpunkt 8 ist die Summe der Magnetisierungsströme I_m1 , I_m2 , I_m3 Null. Durch Überlagerung des DC-Offset-Stroms und des zeitlich abhängigen Magnetisierungsstroms I_m,ac(t) kann dabei der Transformator 5 in die positive oder negative Sättigung getrieben werden. In 3(c) ist der Arbeitsbereich des Transformators 5 beispielhaft mit einer negativen Sättigung (symmetrischer grau dargestellter Bereich) gezeigt.
In 3, wo die Hauptimpedanz in Abhängigkeit des Magnetisierungsstroms dargestellt wird, ist gezeigt, wie sich aufgrund dieses Verhaltens (siehe 2) eine zeitlich abhängige Hauptimpedanz des Transformators 5 bemerkbar macht. Die Hauptimpedanz entspricht der Ableitung L_m=dB/dH. In 3(a) ist der Transformator 5 im nicht gesättigten Zustand und die Hauptimpedanz bleibt konstant (gestrichelte waagerechte Linie in unteren Teil der 3(a)). In 3(b) ist eine zeitlich abhängige Sättigung zu erkennen, welche bei einer negativen Halbwelle des Stromes I_m1 zu einer Reduzierung der Impedanz L_m(t) führt. In der positiven Halbwelle entsättigt der Transformator 5 wieder, was zu einer konstanten Hauptimpedanz L_m(t) in diesem Zeitintervall führt.
4 zeigt eine schematische Darstellung der Modulation des Tastgrades T an einer Phase. Durch die voranstehend genannten Effekte ändern sich die Spannungszeitflächen F1, F2 der Spannungsphase für jede Halbwelle, so dass die Spannungszeitflächen der ersten und zweiten Halbwelle F1, F2 nicht mehr gleich sind. Diese Spannungszeitflächen F1. F2 verursachen eine Sättigung im Transformator 5. Der dadurch verursachte DC-Offset führt zu einem DC-Strom I_Mx in einem Transformatorkern X durch die Hauptinduktivität I_Mx , durch die dann auftretende magnetische Sättigung des Materials verringert sich die Hauptinduktivität L_Mx im Arbeitspunkt. Aufgrund des Sternpunktes 8 bilden im beispielhaften Fall eines dreiphasigen Systems 20 die Hauptinduktivitäten einen induktiven Teiler mit drei Elementen, welcher durch die wechselnden Schaltzustände S1 - S6 des Konverters mit unterschiedlichen Spannungen beaufschlagt wird, siehe 5 und 6. Ziel ist die Änderung des nominalen Tastgrades T zur Kompensation des DC-Phasenstromes und der Spannungszeitfläche F1, F2 am Transformator 5. Durch die Modulation von T um jeweils ΔT/2 auf beiden Seiten der Spannungszeitfläche F1 mit einer Gesamtänderung um ΔT können die Spannungszeitflächen F1, F2 jeder Phase relativ zueinander angepasst werden, so dass die Fläche F1 bzw. Fläche F2 durch Modulation vergrößert bzw. verkleinert werden.
5 zeigt unterschiedliche Schaltzustände eines Multiport-Active-Bridge-Wandlers 10 am Beispiel eines dreiphasigen Dual-Active-Bridge-Wandlers (zwei Ports) innerhalb einer Periode für den ersten Port 1 als Primärseite des Dual-Active-Bridge-Wandlers 10. Im Ersatzschaltbild sind die jeweils geschalteten Schalter 4 und der Abgriff der Sternspannung U_y an Sternpunkt 8 für alle Schaltzustände S1 - S6 dargestellt. Jeweils neben jedem schematischen Abbild des jeweiligen Schaltzustands ist die entsprechende Schalterkonfiguration für jede Phasenschaltung 11, 12, 13 dargestellt. Ein Strich nach oben bedeuten, dass der obere Schalter durchgeschaltet ist, hingegen ein Strich nach unten, dass der unter Schalter der Phase durchgeschaltet ist.
6 zeigt Sternpunktspannung 8 und Hauptimpedanz eines Multiport-Active-Bridge-Wandlers 10 nach 4 über die Zeit bei gesättigtem Transformator 5 der ersten Phase. Die jeweils oberen Graphen für Uy-Uy* und für Lm1 zeigen eine positive Sättigung 51, die jeweils unteren Graphen eine negative Sättigung 52. Durch die gleichmäßige Abfolge der Schaltzustände und Erfassung der Sternpunktspannungen U_y (siehe 5) oder der einzelnen Phasenspannungen PS (hier nicht gezeigt) lässt sich so der gesättigte Transformator 5 identifizieren und dessen Sättigung entgegenwirken. In der Sternpunktspannung wird eine Frequenzkomponente sichtbar, die dem doppelten der Schaltfrequenz, bzw. der halben Schaltperiode T_SW entspricht. Die Hauptinduktivität schwankt mit der einfachen Schaltfrequenz. Wie hier gezeigt ist nur eine Halbwelle des Magnetisierungsstroms für eine deutliche Induktivitätsänderung verantwortlich. Dies macht auch 2(c) und 3(b) deutlich im Fall eines negativen Magnetisierungsstroms. Durch Erfassung (z. B. Filtern oder Spektralanalyse) beispielsweise der zweiten Harmonischen der Sternpunktspannung U_y (oder der einzelnen Phasenspannungen PS) wird detektiert, welcher Transformator 5 sättigt und wie weit fortgeschritten diese Sättigung ist. Die Phasenlage der Sternpunktspannung U_y (oder der einzelnen Phasenspannungen PS) zum dreiphasigen System 20 ist somit der Indikator, welcher Transformator 5 gesättigt ist. Die Amplitude gibt Aufschluss darüber, wie hoch der DC-Offset im Transformator 5 ist. Wie skizziert hat eine positive oder negative Sättigung eine andere Phasenlage innerhalb des rotierenden Systems. So tritt beispielsweise eine positive Sättigung 51 erst im Transformator 5 der ersten Phase innerhalb von Schaltzustand S2 auf, jedoch eine negative Sättigung 52 innerhalb Schaltzustand S5.
Äquivalente Beziehungen können für die Transformatoren 5 der anderen Phasen gezogen werden. Dabei gilt zu beachten, dass durch die Verkettung auch Transformatoren 5 mehrerer Phasen sättigen können, wodurch sich die Harmonischen der Sternpunktspannungen U_y superpositionieren.
7 zeigt eine Ausführungsform einer Regelstrecke für das erfindungsgemäße Steuerverfahren 100 für einen Multiport-Active-Bridge-Wandler 10. Die Änderung der Impedanz führt zu einer Spannungsänderung im induktiven Teiler, welche dann die abweichende Sternpunktspannung U_y verursacht. Das Fehlersignal (U_y - U_y*) soll dabei zu Null geregelt werden. U_y* ist dabei die Sternpunktspannung, die im ungesättigten Betrieb auftritt. Da die Schaltfrequenz des hier getesteten Systems 1 kHz beträgt, folgt eine Filterung mit Bandpass BP beispielsweise für die zweite Harmonische mit 2 kHz. Ein nachgelagerter PR Regler regelt die Komponente zu Null. Der Phasenverschieber (Phase Shift) PV entspricht dabei der vereinfachten Regelstrecke. Der Modulator für die Tastgrade T1, T2, T3 der einzelnen Phasen bildet schließlich die Stellgrößen des Reglers.
8 zeigt die gemessene Sternpunktspannung U_y über die Zeit bei (a) gesättigtem Transformator 5 bei ungeregeltem Betrieb des Multiport-Active-Bridge-Wandlers 10, und (b) beim erfindungsgemäßen Betrieb des Multiport-Active-Bridge-Wandlers 10. Die hier gezeigten Daten sind Messergebnisse am Prüfstand mit einem 3-phasigen DAB-Wandler als Multiport-Active-Bridge-Wandler 10 mit einer DC-Spannung auf der Primär- und Sekundärseite von 1200V und einer übertragenen Leistung von 450kW. 8(a) und (b) zeigen jeweils in der oberen Graphik den Spannungsverlauf der Phasenspannung der ersten Phase U_ph1 , in der jeweils unteren Graphik wird die im Sternpunkt 8 gemessene Sternpunktspannung U_y über der Zeit aufgetragen. 8(a) zeigt die Spannungsverläufe des ungeregelten Systems. Die Sternpunktspannung U_y weicht dabei stark vom idealen Verhalten im ungesättigten Betrieb ab, bei welchem die Sternpunktspannung U_y gemäß dem induktiven Teiler zwischen + 200 V und -200V springt. 8(b) zeigt dagegen die Spannungsverläufe des 3-phasigen DAB-Wandler als Multiport-Active-Bridge-Wandler 10 mit dem ausgeführten erfindungsgemäßen Steuerverfahren 100. Die Sternpunktspannung U_y und die Phasenspannungen weisen wieder einen symmetrischen Verlauf auf.
9 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steuerverfahrens 100 für einen n-phasiger Multiport-Active-Bridge-Wandler 10 mit n ≥ 3 Phasen umfassend mindestens zwei Ports 1, 2, 3, die jeweils als Eingangs- oder Ausgangsports betrieben werden können, wobei die Ports 1, 2, 3 jeweils n aktiv geschaltete Phasenschaltungen 11, 12, 13, 21, 22, 23, 31, 32, 33 mit jeweils mehreren aktiven Schaltern 4 umfassen, wobei mindestens einer der Ports 1, 2, 3 zur Umwandlung einer DC-Eingangsspannung DC-i in eine n-phasige Eingangswechselspannung AC-i und mindestens ein anderer der Ports 1, 2, 3 zur Umwandlung einer entsprechenden n-phasigen Ausgangswechselspannung AC-o in eine DC-Ausgangsspannung DC-o vorgesehen ist, wobei jede der Phasenschaltungen 11, 12, 13, 21, 22, 23, 31, 32, 33 eines Ports 1, 2, 3 mit jeweils einer der Phasenschaltungen 11, 12, 13, 21, 22, 23, 31, 32, 33 aller anderen Ports 1, 2, 3 über einen n-phasigen Transformator 5 oder über jeweils einen Transformator 5 zu jeweils einer der n-Phasen zur Transformierung der mindestens einen Eingangswechselspannung AC-i in die mindestens eine Ausgangswechselspannung AC-o pro Spannungsbrücke gekoppelt ist, umfassend die Schritte des Übertragens 110 einer Leistung von einem der Ports 1, 2, 3 zu einem anderen der Ports 1, 2, 3 durch Variation des Phasenwinkels φ zwischen der Eingangswechselspannung AC-i des einen der Ports 1, 2, 3 und der Ausgangswechselspannung AC-o des anderen der Ports 1, 2, 3; des Erfassens 120 einer Sternpunktspannung U_y des oder der Transformatoren 5 oder einer Phasenspannung PS eines jeden der Transformatoren 5 mittels einer oder mehrerer Messeinrichtungen 6 zur Feststellung einer eventuell vorliegenden oder sich anbahnenden Sättigung eines oder mehrerer der Transformatoren 5; und des Verschieben 130 ein oder mehrerer Schaltflanken SF beim Schalten der Schalter 4 zur Übertragung der Leistung durch ein Steuerelement 7 zu Steuerung der Schalter 4 auf Basis der erfassten Sternpunktspannung U_y oder der erfassten Phasenspannungen PS derart, dass nach Verschiebung der Schaltflanken SF das Schalten weiterhin im ungesättigten Bereich des oder der Transformatoren 5 erfolgt. Das Erfassen 120 der Sternpunktspannung U_y oder der Phasenspannung PS eines jeden Transformators 5 kann dabei bei unterschiedlichen Schaltkombination der Schalter 4 durchgeführt werden, wobei Messung unregelmäßig, periodisch oder kontinuierlich erfolgen kann. In einer Ausführungsform (gestrichelt dargestellt) umfasst das Steuerverfahren 100 des Weiteren ein Erfassen 125 einer Harmonischen der Sternpunktspannung U_y oder der Phasenspannungen PS durch die eine oder mehrere Messeinrichtungen 6 oder das Steuerelement 7. Das Steuerelement 7 kann dabei die Steuerung der Schalter 4 so durchführen, dass die Harmonische auf Null oder einen vorgegebenen Sollwert geregelt wird. In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Steuerverfahren 100 des Weiteren ein Anpassen 140 eines Tastgrades T jeder einzelnen der Spannungsbrücken zur Kompensation der vorliegenden oder sich anbahnenden Sättigung des oder der Transformatoren 5. Das erfindungsgemäße Steuerverfahren kann dabei auf einen n-phasigen Multiport-Active-Bridge-Wandler 10 mit n ≥ 3 Phasen und zwei oder mehr Ports angewendet werden. In einer Ausführungsform wird das erfindungsgemäße Steuerverfahren auf einen 3-phasiger Multiport-Active-Bridge-Wandler, in einer anderen Ausführungsform auf einen 3-phasigen zwei-Port-DAB-Wandler angewendet. Das erfindungsgemäße Steuerverfahren ist in der Lage, innerhalb weniger Schaltperioden das System wieder in den gewollten Betriebspunkt zu führen.
10 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems 20 aus Multiport-Active-Bridge-Wandler 10 und Steuerelement 7 integriert in den Multiport-Active-Bridge-Wandler 10. Dadurch kann das System 20 kompakt gebaut werden und das Steuerelement 7 braucht nicht an den n-phasigen Multiport-Active-Bridge-Wandler 10 angeschlossen zu werden, da dessen Anschlüsse bereits im Multiport-Active-Bridge-Wandler 10 integriert sind. Die Messeinrichtung 6 kann hierbei separat zum Multiport-Active-Bridge-Wandler 10 angeordnet sein.
11 zeigt eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems 20 aus Multiport-Active-Bridge-Wandler 10, Steuerelement 7 und Messeinrichtungen 6 integriert in den Multiport-Active-Bridge-Wandler 10. Dadurch kann das System 20 noch kompakter gebaut werden und Steuerelement 7 und Messeinrichtung 6 brauchen nicht an den n-phasigen Multiport-Active-Bridge-Wandler 10 angeschlossen zu werden, da deren Anschlüsse bereits im Multiport-Active-Bridge-Wandler 10 integriert sind.
Die hier gezeigten Ausführungsformen stellen nur Beispiele für die vorliegende Erfindung dar und dürfen daher nicht einschränkend verstanden werden. Alternative durch den Fachmann in Erwägung gezogene Ausführungsformen sind gleichermaßen vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung umfasst.
Bezugszeichenliste

10: n-phasiger Multiport-Active-Bridge-Wandler mit mindestens drei Phasen und mindestens 2 Ports
1 - 3: erster Port, zweiter Port, dritter Port
11 - 13: Phasenschaltungen des ersten Ports
21 - 23: Phasenschaltungen des zweiten Ports
31 - 33: Phasenschaltungen des dritten Ports
4: aktive Schalter des n-phasigen Multiport-Active-Bridge-Wandlers
5: n-phasiger Transformator oder Transformator zu jeder der n-Phasen
6: Messeinrichtung zur Erfassung einer Sternpunktspannung oder einer Phasenspannung
7: erfindungsgemäßes Steuerelement des n-phasigen Multiport-Active-Bridge-Wandlers
8: Sternpunkt
20: System aus n-phasigem Multiport-Active-Bridge-Wandler 10 und externer Steuerung
51: positive Sättigung
52: negative Sättigung
100: erfindungsgemäßes Steuerverfahren für den n-phasigen Multiport-Active-Bridge-Wandler
110: Übertragen einer Leistung von einem der Ports zu einem anderen der Ports des Multiport-Active-Bridge-Wandlers
120: Erfassen einer Sternpunktspannung oder einer Phasenspannung
125: Erfassen einer Harmonischen der Sternpunktspannung oder der Phasenspannungen (z.B. der zweiten Harmonischen)
130: Verschieben ein oder mehrerer Schaltflanken beim Schalten der Schalter zur Übertragung der Leistung
140: Anpassen eines Tastgrades jeder einzelnen der Spannungsbrücken
150: Anwenden des erfindungsgemäßen Steuerverfahrens auf einen 3-phasigen Multiport-Active-Bridge-Wandler
160: Anwenden des erfindungsgemäßen Steuerverfahrens auf einen 3-phasigen zwei-Port-DAB-Wandler
AC-I: Eingangswechselspannung
AC-o: Ausgangswechselspannung
BP: Bandpassfilter
DC-i: DC-Eingangsspannung
DC-o: DC-Ausgangsspannung
F1. F2: Spannungszeitflächen der ersten und zweiten Halbwelle der Phasenspannung
MD: Modulator
PR: PR-Regler
PS: Phasenspannung
PV: Phasenverschiebung
S1-S6: Schaltzustände der Schalter eines Ports im Betrieb des Multiport-Active-Bridge-Wamdlers
SF: Schaltflanke
T_sw: Schaltperiode
U_ph1: Phasenspannung der ersten Phase
U_y: Sternpunktspannung
U_y*: Sternpunktspannung bei Betrieb im ungesättigten Zustand
T: Tastgrad
T1 - T3: Tastgrade der einzelnen Phasen
Φ: Phasenwinkel zwischen AC-i und AC-o zwischen zwei Ports

Claims

Ein Steuerverfahren (100) für einen n-phasiger Multiport-Active-Bridge-Wandler (10) mit n ≥ 3 Phasen umfassend mindestens zwei Ports (1, 2, 3), die jeweils als Eingangs- oder Ausgangsports betrieben werden können, wobei die Ports (1, 2, 3) jeweils n aktiv geschaltete Phasenschaltungen (11, 12, 13, 21, 22, 23, 31, 32, 33) mit jeweils mehreren aktiven Schaltern (4) umfassen, wobei mindestens einer der Ports (1, 2, 3) zur Umwandlung einer DC-Eingangsspannung (DC-i) in eine n-phasige Eingangswechselspannung (AC-i) und mindestens ein anderer der Ports (1, 2, 3) zur Umwandlung einer entsprechenden n-phasigen Ausgangswechselspannung (AC-o) in eine DC-Ausgangsspannung (DC-o) vorgesehen ist, wobei jede der Phasenschaltungen (11, 12, 13, 21, 22, 23, 31, 32, 33) eines Ports (1, 2, 3) mit jeweils einer der Phasenschaltungen (11, 12, 13, 21, 22, 23, 31, 32, 33) aller anderen Ports (1, 2, 3) über einen n-phasigen Transformator (5) oder über jeweils einen Transformator (5) zu jeweils einer der n-Phasen zur Transformierung der mindestens einen Eingangswechselspannung (AC-i) in die mindestens eine Ausgangswechselspannung (AC-o) pro Spannungsbrücke gekoppelt ist, umfassend: - Übertragen (110) einer Leistung von einem der Ports (1, 2, 3) zu einem anderen der Ports (1, 2, 3) durch Variation des Phasenwinkels (φ) zwischen der Eingangswechselspannung (AC-i) des einen der Ports (1, 2, 3) und der Ausgangswechselspannung (AC-o) des anderen der Ports (1, 2, 3); - Erfassen (120) einer Sternpunktspannung (U_y) des oder der Transformatoren (5) oder einer Phasenspannung (PS) eines jeden der Transformatoren (5) mittels einer oder mehrerer Messeinrichtungen (6) zur Feststellung einer eventuell vorliegenden oder sich anbahnenden Sättigung eines oder mehrerer der Transformatoren (5); - Verschieben (130) ein oder mehrerer Schaltflanken (SF) beim Schalten der Schalter (4) zur Übertragung der Leistung durch ein Steuerelement (7) zur Steuerung der Schalter (4) auf Basis der erfassten Sternpunktspannung (U_y) oder der erfassten Phasenspannungen (PS) derart, dass nach Verschiebung der Schaltflanken (SF) der Betrieb weiterhin im ungesättigten Bereich des oder der Transformatoren (5) erfolgt.
Die Steuerverfahren (100) nach Anspruch 1, wobei das Erfassen (120) der Sternpunktspannung (U_y) oder der Phasenspannung (PS) eines jeden Transformators (5) bei unterschiedlicher Schaltkombination der Schalter (4) durchgeführt wird.
Die Steuerverfahren (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Sternpunktspannung (U_y) oder die Phasenspannungen (PS) kontinuierlich erfasst wird.
Die Steuerverfahren (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, umfassend des Weiteren ein Erfassen (125) einer Harmonischen der Sternpunktspannung (U_y) oder der Phasenspannungen (PS) durch die ein oder mehreren Messeinrichtungen (6) oder das Steuerelement (7).
Die Steuerverfahren (100) nach Anspruch 4, umfassend des Weiteren ein Anpassen (140) eines Tastgrades (T) jeder einzelnen der Spannungsbrücken zur Kompensation der vorliegenden oder sich anbahnenden Sättigung des oder der Transformatoren (5).
Die Steuerverfahren (100) nach Anspruch 4 oder 5, wobei das Steuerelement (7) die Steuerung der Schalter (4) so durchführt, dass die Harmonische auf Null geregelt wird.
Die Steuerverfahren (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das Steuerungsverfahren (100) für einen 3-phasigen Multiport-Active-Bridge-Wandler (10) angewendet wird (150).
Die Steuerverfahren (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das Steuerungsverfahren (100) für einen 3-phasigen zwei-Port-DAB-Wandler (10) angewendet wird (160).
Ein System (20) mit einem n-phasiger Multiport-Active-Bridge-Wandler (10) mit n ≥ 3 Phasen umfassend mindestens zwei Ports (1, 2, 3), die jeweils als Eingangs- oder Ausgangsports betrieben werden können, wobei die Ports (1, 2, 3) jeweils n aktiv geschaltete Phasenschaltungen (11, 12, 13, 21, 22, 23, 31, 32, 33) mit jeweils mehreren aktiven Schaltern (4) umfassen, wobei mindestens einer der Ports (1, 2, 3) zur Umwandlung einer DC-Eingangsspannung (DC-i) in eine n-phasige Eingangswechselspannung (ACi) und mindestens ein anderer der Ports (1, 2, 3) zur Umwandlung einer entsprechenden n-phasigen Ausgangswechselspannung (AC-o) in eine DC-Ausgangsspannung (DC-o) vorgesehen ist, wobei jede der Phasenschaltungen (11, 12, 13, 21, 22, 23, 31, 32, 33) eines Ports (1, 2, 3) mit jeweils einer der Phasenschaltungen (11, 12, 13, 21, 22, 23, 31, 32, 33) aller anderen Ports (1, 2, 3) über einen n-phasigen Transformator (5) oder über jeweils einen Transformator (5) zu jeweils einer der n-Phasen zur Transformierung der mindestens einen Eingangswechselspannung (AC-i) in die mindestens eine Ausgangswechselspannung (AC-o) pro Spannungsbrücke zum Übertragen einer Leistung von einem der Ports (1, 2, 3) zu einem anderen der Ports (1, 2, 3) durch Variation eines Phasenwinkels (φ) zwischen der Eingangswechselspannung (AC-i) des einen der Ports (1, 2, 3) und der Ausgangswechselspannung (AC-o) des anderen der Ports (1, 2, 3) gekoppelt ist, umfassend des Weiteren eine oder mehrere Messeinrichtung (6) zur Erfassung einer Sternpunktspannung (U_y) des oder der Transformatoren (5) oder einer Phasenspannung (PS) eines jeden der Transformatoren (5) zur Feststellung einer eventuell vorliegenden oder sich anbahnenden Sättigung eines oder mehrerer der Transformatoren (5), wobei ein Steuerelement (7) mit den Schaltern (4) zur Steuerung der Schalter (4) auf Basis der erfassten Sternpunktspannung (U_y) oder Phasenspannung (PS) geeignet verbunden ist, wobei das Steuerelement (7) dazu ausgestaltet ist, das Verfahren (100) nach Anspruch 1 auszuführen
Das System (20) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerelement (7) auf dem n-phasigen Multiport-Active-Bridge-Wandler (10) angeordnet ist.
Das System (20) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die ein oder mehreren Messeinrichtungen (6) auf dem n-phasigen Multiport-Active-Bridge-Wandler (10) angeordnet sind.
Das System (20) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der n-phasige Multiport-Active-Bridge-Wandler (10) ein 3-phasiger Multiport-Active-Bridge-Wandler ist.
Das System (20) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der n-phasige Multiport-Active-Bridge-Wandler (10) ein 3-phasiger zwei-Port-DAB-Wandler ist.