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Die Erfindung betrifft eine Wandlerschaltung zum Erzeugen einer Wechselspannung aus einer Gleichspannung. Mit einer solchen Wandlerschaltung kann ein sogenanntes intelligentes Glas gesteuert werden, wozu die Erfindung auch eine entsprechende schaltbare Verglasung umfasst. Schließlich umfasst die Erfindung auch ein Kraftfahrzeug mit einer solchen schaltbaren Verglasung.
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Einige Anwendungen, wie beispielsweise schaltbare Verglasungen, benötigen eine sinusförmige Wechselspannung für AC (Alternating Current) in einem Bereich kleiner 100 Volt RMS (root mean square) und mit einer Leistung kleiner als 100 VA, die aus einer Gleichspannung erzeugt werden muss, beispielsweise einer 12-Volt-Spannung einer Fahrzeugbatterie. Die mit der Wechselspannung betriebene Last ist dabei in der Regel auch mit dem Massepotential oder dem Minus-Pol der Gleichspannungsquelle, also beispielsweise der Fahrzeugbatterie, elektrisch verbunden.
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Eine Lösung zum Bereitstellen einer Wechselspannung in einer solchen Umgebung ist beispielsweise von dem Unternehmen Linear Technology (TM) als integrierter Schaltkreis LT8714 (TM) bekannt, der einen Vierquadrantensteller als Wandlerschaltung bereitstellt und hierbei aber eine aufwendige P-Typ MOSFET Schaltungstechnik (MOSFET - Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) benötigt. Eine andere Limitierung dieser Schaltungstopologie ist, dass die positive AC-Spannung am Ausgang nur kleiner als die Batterie-Versorgungsspannung sein kann.
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Aus der
AT 504 777 A1 ist eine Wandlerschaltung bekannt, welche mittels einer über eine Umladekapazität an einen Tiefsetzsteller gekoppelten H-Brücke eine Gleichspannung in eine Wechselspannung umsetzt. Abhängig von der Polarität der Wechselspannung wird wahlweise ein erstes Schalterpaar oder ein zweites Schalterpaar komplementär mit einem bestimmten Tastverhältnis geschaltet, wodurch jeweils abwechselnd eine Ladephase und eine Entladephase der ersten Induktivität bewirkt wird. In entgegengesetzter Weise erfolgt gleichzeitig dazu auch die Entladung bzw. Ladung der zweiten Induktivität, wodurch das Funktionsprinzip eines Cuk-Wandlers vorliegt. Dieser ermöglicht auch Hochsetzstellbetrieb. Die Stellung eines ebenfalls komplementär schaltenden dritten Schalterpaares legt die Polarität der Wechselspannung fest.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mittels einer Wandlerschaltung aus einer Gleichspannung eine symmetrische Wechselspannung (AC) zu generieren, deren Amplitude auch größer als die Versorgungsspannung eingestellt werden kann.
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Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind durch die abhängigen Patentansprüche, die folgende Beschreibung sowie die Figuren beschrieben.
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Die Erfindung stellt eine Wandlerschaltung zum Erzeugen einer Wechselspannung aus einer Gleichspannung bereit. Die Gleichspannung kann zwischen einem ersten Eingangsanschluss und einem zweiten Eingangsanschluss angelegt werden, sodass der erste Eingangsanschluss und der zweite Eingangsanschluss die Gleichspannung empfangen. Der erste Eingangsanschluss kann den Pluspol, der zweite Eingangsanschluss den Minuspol oder Massepol bilden. Ausgehend von den Eingangsanschlüssen sind eine den ersten und den zweiten Eingangsanschluss verbindende Hochsetzstellerschaltung und eine dieser Hochsetzstellerschaltung (aus Sicht der Eingangsanschlüsse) nachgeschaltete Tiefsetzstellerschaltung bereitgestellt, welche wiederum zwischen einem ersten Ausgangsanschluss und einem zweiten Ausgangsanschluss die Wechselspannung bereitstellt. Die erfindungsgemäße Wandlerschaltung weist also eine Kaskade aus einer Hochsetzstellerschaltung und einer Tiefsetzstellerschaltung auf.
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Die Hochsetzstellerschaltung ist als Vierquadrantensteller mit einer ersten und einer zweiten Halbbrücke und einer die erste und die zweite Halbbrücke zu einer H-Brückenschaltung verbindenden ersten Induktivität ausgebildet. Eine Halbbrücke ist hierbei jeweils dadurch ausgestaltet, dass der erste Eingangsanschluss und der zweite Eingangsanschluss über eine Reihenschaltung aus zwei Schaltelementen verbunden sind. Zwischen den beiden Schaltelementen der Reihenschaltung jeder Halbbrücke ergibt sich jeweils ein Verbindungspunkt der beiden Schaltelemente. Die besagte erste Induktivität ist mit der ersten Halbbrücke an deren Verbindungspunkt (hier erster Verbindungspunkt genannt) und mit der zweiten Halbbrücke an deren Verbindungspunkt (hier zweiter Verbindungspunkt genannt) verbunden. Hierdurch ergibt sich die an sich bekannte H-Brückenschaltung.
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Die nachgeschaltete Tiefsetzstellerschaltung, die auch einen Vierquadrantensteller darstellen kann, weist einen elektrischen Knotenpunkt auf, der a) über eine Umladekapazität mit dem zweiten Verbindungspunkt (also der zweiten Halbbrücke der Hochsetzstellerschaltung) und b) über eine zweite Induktivität mit dem ersten Ausgangsanschluss und c) über ein Schaltelement der Tiefsetzstellerschaltung mit dem zweiten Ausgangsanschluss verschaltet ist. Die Tiefsetzstellerschaltung weist also eine T-Struktur auf. Der Knotenpunkt verbindet die drei Elemente Umladekapazität, zweite Induktivität und Schaltelement der Tiefsetzstellerschaltung.
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Eine Steuereinrichtung der Wandlerschaltung ist dazu eingerichtet, zum Erzeugen einer jeweiligen Periode der Wechselspannung, also zum Beispiel einer Abfolge aus einer positiven und einer negativen Halbwelle eines Sinus, durch Schalten von Schaltelementen der Halbbrücken (wie sie bereits beschrieben wurden) die Hochsetzstellerschaltung in einer ersten Halbperiode (zum Beispiel der negativen Halbwelle eines Sinus) als invertierenden Hochsetzsteller und in einer anschließenden zweiten Halbperiode (beispielsweise der positiven Halbwelle des besagten Sinus) als nicht-invertierenden Hochsetzsteller zu betreiben und während der jeweiligen Periode durch Schalten des Schaltelements der Tiefsetzstellerschaltung diese als Tiefsetzsteller zu betreiben. Die Tiefsetzstellerschaltung kann dabei synchron zum Schalttakt der Hochsetzstellerschaltung betrieben werden. Die Tiefsetzstellerschaltung kann auch zum Reduzieren der Welligkeit oder des Rippels der von der Hochsetzstellerschaltung erzeugten Ausgabespannung genutzt werden. Die Welligkeit wird dabei durch Frequenzanteile oberhalb der Grundfrequenz der Wechselspannung erzeugt.
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Die Erfindung weist den Vorteil auf, dass mit einfachen elektronischen Bauteilen die Erzeugung einer Wechselspannung aus einer Gleichspannung ermöglicht ist. Die Hochsetzstellerschaltung und die nachgeschaltete Tiefsetzstellerschaltung können auf der Grundlage von Standardtransistoren, insbesondere N-MOSFET realisiert werden. Jedes der besagten Schaltelemente kann hierbei einen oder mehrere Transistoren umfassen. Auch jede der Induktivitäten kann jeweils auf der Grundlage einer Drossel oder einer elektrischen Spule realisiert sein, wie sie an sich im Stand der Technik verfügbar sind.
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Die Erfindung umfasst auch Ausführungsformen, durch die sich zusätzliche Vorteile ergeben.
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In einer Ausführungsform sind die Schaltelemente der zweiten Halbbrücke und das Schaltelement der Tiefsetzstellerschaltung jeweils als bidirektionales Schaltelement ausgestaltet. Mit „bidirektional“ ist gemeint, dass jedes dieser Schaltelemente im elektrisch sperrenden Zustand einen elektrischen Strom unabhängig von dessen Polarität sperrt und im elektrisch leitenden Zustand einen elektrischen Strom in beide Flussrichtungen fließen lassen kann. Die Verwendung bidirektionaler Schaltelemente weist den Vorteil auf, dass die Schaltelemente multifunktional verwendet werden können, also in den unterschiedlichen Betrieben als Hochsetzsteller und invertierender Hochsetzsteller jeweils eine andere Funktion aufweisen können.
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In einer Ausführungsform ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, die Schaltelemente der ersten Halbbrücke zueinander invertiert zu schalten. Wenn also eines dieser beiden Schaltelemente in den elektrisch sperrenden Zustand geschaltet wird, wird das jeweils andere Schaltelement in den elektrisch leitenden Zustand geschaltet und wenn das eine Schaltelement in den elektrisch leitenden Zustand geschaltet wird, wird das jeweils andere Schaltelement in den elektrisch sperrenden Zustand geschaltet. Hierdurch können beide Schaltelemente der ersten Halbbrücke mit einem einzigen Schaltsignal und einer invertierenden Logik gesteuert werden. Dies vereinfacht die Schaltungstechnik der Wandlerschaltung.
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In einer Ausführungsform weisen die Schaltelemente der ersten Halbbrücke jeweils eine Freilaufdiode auf, von denen die Freilaufdiode des Schaltelements, das mit dem zweiten Eingangsanschluss (Minuspol oder Massepol) verbunden ist, die Durchschaltrichtung vom zweiten Eingangsanschluss zum ersten Verbindungspunkt (das heißt den Verbindungspunkt der ersten Halbbrücke) und die Freilaufdiode des Schaltelements, das mit dem ersten Eingangsanschluss (Pluspol) verbunden ist, die Durchschaltrichtung vom ersten Verbindungspunkt zum ersten Eingangsanschluss ausgerichtet hat. Ein Schaltelement mit einer solchen Freilaufdiode kann beispielsweise als N-MOSFET realisiert sein. Die Verwendung von Freilaufdioden weist den Vorteil auf, dass für den Freilauf oder zum Schalten des Freilaufs kein separates Schaltsignal erzeugt werden muss. Dies vereinfacht die Steuerung der Wandlerschaltung.
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Im Folgenden werden für die genauere Beschreibung der Ausführungsformen die einzelnen Schaltelemente der Wandlerschaltung mit Namen S1, S2, S3, S4, S5 bezeichnet. Hierbei ist bei der ersten Halbbrücke durch das Schaltelement S2 der zweite Eingangsanschluss mit dem ersten Verbindungspunkt und durch das Schaltelement S3 der erste Verbindungspunkt mit dem ersten Eingangsanschluss und bei der zweiten Halbbrücke durch das Schaltelement S4 der zweite Eingangsanschluss mit dem zweiten Verbindungspunkt und durch das Schaltelement S1 der zweite Verbindungspunkt mit dem ersten Eingangsanschluss verschaltet. Das Schaltelement der Tiefsetzstellerschaltung wird hier als Schaltelement S5 bezeichnet.
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In einer Ausführungsform werden während des nicht-invertierenden Hochsetzsteller-Betriebs das Schaltelement S4 der Hochsetzstellerschaltung und das Schaltelement S5 der Tiefsetzstellerschaltung invers zueinander mittels einer ersten Pulsweitenmodulation mit einer Pulsweite D geschaltet. Eine andere Bezeichnung für die Pulsweite D ist auch Tastgrad oder Duty Cycle. Während des invertierenden Hochsetzsteller-Betriebs werden das Schaltelement S1 der Hochsetzstellerschaltung und das Schaltelement S5 der Tiefsetzstellerschaltung invers zueinander mit der Pulsweite D geschaltet. Die Bezeichnung „invers“ hat die bereits beschriebene Bedeutung, dass stets ein Schaltelement elektrisch leitend und währenddessen das andere Schaltelement elektrisch sperrend geschaltet ist. Die Pulsweite D wird durch einen Regler der Steuereinrichtung in Abhängigkeit von einem die Wechselspannung beschreibenden Istwertsignal und einem vorgegebenen Sollwertsignal eingestellt. Der Regler kann in an sich bekannter Weise den Unterschied zwischen dem Sollwertsignal und dem Istwertsignal ermitteln und daraufhin mittels einer Regelung, beispielsweise einer PI-Regelung (PI - Proportional Integral) die Pulsweite D einstellen. Diese Ausführungsform ergibt den Vorteil, dass durch eine technisch einfach realisierbare Pulsweitenmodulation, also durch einfaches Einschalten und Ausschalten der besagten Schaltelemente, die Wechselspannung mit einem Verlauf erzeugt werden kann, der durch das Sollwertsignal vorgegeben werden kann.
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Allgemein ist die Pulsweite D definiert als Verhältnis der Einschaltzeit zur Periodendauer der ersten Pulsweitenmodulation, also als D=Ton/(Ton+Toff), wobei Ton die Einschaltzeit und Toff die Ausschaltzeit eines Schaltelements ist, das in der ersten Pulsweitenmodulation geschaltet wird. T=Ton+Toff ergibt die Periodendauer T der ersten Pulsweitenmodulation.
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In einer Ausführungsform ist die Pulsweise D die jeweilige Einschaltzeit der Schaltelemente S4 (nicht-invertierender Hochsetzsteller-Betrieb) und S1 (invertierender Hochsetzsteller-Betrieb), wenn diese jeweils elektrisch leitend geschaltet sind. Durch die beschriebene inverse Schaltung ergibt sich für Toff, dass entsprechend das verbleibende Schaltelement S5 elektrisch leitend geschaltet ist. Die Steuereinrichtung ist dazu eingerichtet, zumindest für den Fall, dass die Pulsweite D unter einem vorbestimmten ersten Schwellenwert liegt, die Schaltelemente S2 und S3, die für den invertierenden und den nicht-invertierenden Hochsetzstellerbetrieb eigentlich während keiner Periode der ersten Pulsweitenmodulation geschaltet werden müssten, sondern eigentlich nur beim Wechsel zwischen nicht-invertierendem und invertierendem Hochsetzsteller-Betrieb, dennoch mit einer zweiten Pulsweitenmodulation mit der Pulsweite D2 invers zueinander zu schalten, während das Schaltelement S5 elektrisch leitfähig geschaltet ist, also während der Ausschaltdauer Toff der ersten Pulsweitenmodulation. Hierbei kann D2 größer als D sein. Während die Pulsweite D kleiner als der erste Schwellenwert ist, liegt D2 bevorzugt in einem Bereich von 30 Prozent bis 70 Prozent. D2 beschreibt hierbei bevorzugt die Einschaltzeit von S3 für die zweite Pulsweitenmodulation mit der Pulsweite D2. Diese Einschaltzeit ist her als Ton_D2 bezeichnet. Durch das „Zwischenschalten“ der Schaltelemente S2 und S3 mit der zweiten Pulsweitenmodulation ergibt sich der Vorteil, dass der Strom durch die erste Induktivität nicht auf 0 absinkt, selbst wenn die Pulsweite D unter den ersten Schwellenwert absinkt. Mit anderen Worten wird eine Stromstärke des Stroms durch die erste Induktivität aufrecht erhalten, also betragsmäßig größer als 0 gehalten. Dies verhindert in vorteilhafterweise eine Umkehr des Stromflusses. Die Periodendauer T der zweiten Pulsweitenmodulation kann dieselbe sein wie diejenige der ersten Pulsweitenmodulation.
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In einer Ausführungsform wird die Pulsweite D der ersten Pulsweitenmodulation nach unten hin auf einen unteren zweiten Schwellenwert begrenzt, der natürlich kleiner als der erste Schwellenwert ist. Beispielsweise kann der zweite Schwellenwert in einem Bereich von 2 Prozent bis 10 Prozent liegen, beispielsweise 5 Prozent betragen. Indem die Pulsweite D nicht auf 0 absinken kann, sondern oberhalb des zweiten Schwellenwerts gehalten wird, bleibt die Wandlertätigkeit der Wandlerschaltung auch bei einem Nulldurchgang des beschriebenen Sollwertsignals erhalten.
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Der besagte erste Schwellenwert muss nicht unbedingt als Schwellenwertvergleich implementiert sein. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Pulsweite D2 kontinuierlich von einem Extremwert 0 Prozent oder 100 Prozent hin zu einem Wert 50 Prozent geführt wird, je kleiner die Pulsweite D wird.
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In einer Ausführungsform ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, für den Fall, dass das Sollwertsignal einen Nulldurchgang der Wechselspannung vorgibt, in der ersten Pulsweitenmodulation mit der Pulsweite D (also die Pulsweitenmodulation für die Schalter S1, S4 und S5) beim Schalten einen 180-Grad-Phasensprung zu erzeugen. Der Phasensprung ist ein Zeitversatz um die halbe Periodendauer T, sodass die Einschaltflanke oder die Einschaltzeit Ton innerhalb einer Periode T=Ton+Toff um die halbe Periodendauer T/2 verschoben wird. Wird also beispielsweise die steigende Flanke für die Einschaltzeit Ton in der ersten Hälfte der Phase T=Ton+Toff erzeugt, so wird sie nach dem 180-Grad-Phasensprung in der zweiten Hälfte, nämlich um die Zeitdauer T/2=(Ton+Toff)/2 verschoben erzeugt. Danach bleibt diese Phasenverschiebung erhalten, bis das Sollwertsignal wieder einen Nulldurchgang durchführt oder aufweist. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass der Wechsel zwischen nicht-invertierendem Hochsetzsteller-Betrieb und invertierendem Hochsetzsteller-Betrieb durch einen einfachen 180-Grad-Phasensprung vollzogen werden kann, ohne dass insbesondere eine Flussumkehr des Stromes durch die erste Induktivität notwendig ist.
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In einer Ausführungsform ist der erste Ausgangsanschluss über eine Pufferkapazität mit einem Bezugspotential gekoppelt. Das Bezugspotential kann durch den zweiten Ausgangsanschluss oder durch ein separates Potential realisiert sein. Die Pufferkapazität dient in vorteilhafter Weise als Energiespeicher zum Glätten eines Verlaufs der Wechselspannung, also zur Reduktion eines Rippels oder einer Welligkeit mit einer Frequenz größer als die Grundfrequenz der Wechselspannung.
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In einer Ausführungsform sind die erste und die zweite Induktivität mittels eines ferromagnetischen Elements und/oder durch Nebeneinander-Anordnen induktiv miteinander gekoppelt. Mit anderen Worten ergibt sich eine magnetische Kopplung zwischen den beiden Induktivitäten. Das ferromagnetische Element kann beispielsweise durch ein weichmagnetisches Element, beispielsweise einen Spulenkern oder Ferritkern, realisiert sein. Durch die Kopplung ergibt sich der Vorteil, dass eine zusätzliche Synchronisierung beim Umschalten während der Pulsweitenmodulation bewirkt ist.
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Wie bereits eingangs beschrieben, eignet sich die erfindungsgemäße Wandlerschaltung insbesondere für eine schaltbare Verglasung, die zumindest ein Fenster-Paneel aufweist, das in seiner Transparenz oder Trübheit mittels der beschriebenen Wechselspannung einstellbar ist. Die hierzu verwendete Wandlerschaltung zum Erzeugen der Wechselspannung ist bei der erfindungsgemäßen schaltbaren Verglasung eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wandlerschaltung. Ein Fenster-Paneel kann beispielsweise aus einer Schichtanordnung aus zwei transparenten Scheiben, beispielsweise Glasscheiben oder Kunststoffscheiben, und einer dazwischen angeordnete 3-fach-Schicht, deren Transparenz einstellbar ist, gebildet sein. Beispielsweise kann die 3-fach-Schicht ein elektrochromes Material oder ein SPD (suspended particle device) umfassen, das durch zwei transparente Flächenelektroden (beispielsweise aus Indiumzinnoxid, ITO) eingefasst sein kann. Fenster-Paneele dieser Art sind an sich aus dem Stand der Technik bekannt.
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Zu der Erfindung gehört schließlich auch ein Kraftfahrzeug mit einer solchen schaltbaren Verglasung. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug kann beispielsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, ausgestaltet sein.
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Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wandlerschaltung;
- 2 ein Ersatzschaltbild der Wandlerschaltung in einem nicht-invertierenden Hochsetzsteller-Betrieb während der Einschaltzeit Ton;
- 3 ein Ersatzschaltbild der Wandlerschaltung im nicht-invertierenden Hochsetzsteller-Betrieb während der Ausschaltzeit Toff;
- 4 ein Ersatzschaltbild der Wandlerschaltung im invertierenden Hochsetzsteller-Betrieb während der Einschaltzeit Ton;
- 5 ein Ersatzschaltbild der Wandlerschaltung im invertierenden Hochsetzsteller-Betrieb während der Ausschaltzeit Toff;
- 6 eine zeitliche Abfolge von Schaltzuständen der Wandlerschaltung bei einer zweiten Pulsweitenmodulation mit der Pulsweite D2 während des nicht-invertierenden Hochsetzsteller-Betriebs;
- 7 eine Abfolge von Schaltzuständen der Wandlerschaltung mit der zweiten Pulsweitenmodulation mit der Pulsweite D2 während des invertierenden Hochsetzsteller-Betriebs;
- 8 eine schematische Darstellung einer Steuereinrichtung der Wandlerschaltung;
- 9 ein Diagramm mit Zeitverläufen von elektrischen Größen der Wandlerschaltung während des Betriebs;
- 10 ein Diagramm mit Zeitverläufen weiterer elektrischer Größen der Wandlerschaltung;
- 11 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs mit einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen schaltbaren Verglasung.
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Bei dem im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Bei dem Ausführungsbeispiel stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsform jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren ist die beschriebene Ausführungsform auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt eine Wandlerschaltung 10, die aus einer eingangsseitigen Gleichspannung Vin ausgangsseitig eine Wechselspannung Vout erzeugen kann. Die Eingangsspannung Vin kann durch eine Spannungsquelle 11 bereitgestellt sein, bei der es sich beispielsweise um ein elektrisches Bordnetz eines Kraftfahrzeugs handeln kann, beispielsweise ein 12-Volt-Bordnetz. Die Eingangsspannung Vin kann durch die Wandlerschaltung 10 über einen ersten Eingangsanschluss 12 und einen zweiten Eingangsanschluss 13 empfangen werden. Die Wechselspannung kann zwischen einem ersten Ausgangsanschluss 14 und einem zweiten Ausgangsanschluss 15 erzeugt werden. Der Eingangsanschluss 13 und der Ausgangsanschluss 15 können über eine elektrische Verbindung 16 auf demselben elektrischen Potential liegen, wodurch die Eingangsseite und die Ausgangsseite galvanisch gekoppelt sein können.
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Die Wandlerschaltung 10 kann einen integrierten Schaltkreis 17 aufweisen oder kann als diskrete Schaltung realisiert sein. Zum Erzeugen der Wechselspannung Vout aus der Gleichspannung Vin kann die Wandlerschaltung 10 zwischen die Eingangsanschlüsse 12, 13 eine Hochsetzstellerschaltung 18 geschaltet haben, die als Vierquadrantensteller mit einer ersten Halbbrücke 19 und einer zweiten Halbbrücke 20 und einer die beiden Halbbrücken 19 und 20 an deren Verbindungspunkte 21, 22 verbindenden ersten Induktivität L1 aufweisen. Ein durch die erste Induktivität L1 fließender elektrischer Strom ist hier als I_L1 bezeichnet. Diese Halbbrücke kann jeweils aus einer Reihenschaltung aus zwei Schaltelementen gebildet sein, wobei die Schaltelemente für die erste Halbbrücke 19 als S2 und S3 und für die zweite Halbbrücke 20 als S1 und S4 bezeichnet sind und in der in 1 dargestellten Weise verschaltet sind. Zwischen den jeweiligen Schaltelementen S2 und S3 beziehungsweise S1 und S4 ist jeweils der elektrische Verbindungspunkt 21 beziehungsweise 22 vorgesehen. Der Hochsetzstellerschaltung 18 kann eine Umladekapazität Cb nachgeschaltet sein, die zwischen den zweiten Verbindungspunkt 22 und einen Knotenpunkt 23 einer nachgeschalteten Tiefsetzstellerschaltung 24 geschaltet sein kann. Der Knotenpunkt 23 kann über ein weiteres Schaltelement S5 mit dem zweiten Ausgangsanschluss 15 und über eine zweite Induktivität L2 mit dem ersten Ausgangsanschluss 14 verschaltet sein. Ein Strom durch die Induktivität L2 ist hier als I_L2 bezeichnet. Der Ausgangsanschluss 14 kann des Weiteren über eine Pufferkapazität Co mit einem Bezugspotential 25 verschaltet sein, das mit einem Potential des zweiten Ausgangsanschlusses 15 identisch sein kann, aber nicht sein muss.
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Jeder der Schalter S1 bis S5 kann auf der Grundlage jeweils zumindest eines Transistors realisiert sein, beispielsweise eines Feldeffekttransistors, bevorzugt eines N-MOSFET. Dabei sind die Schaltelemente S1, S4 und S5 bevorzugt bidirektional, die Schaltelemente S2 und S3 unidirektional ausgestaltet. Die Schaltelemente S2 und S3 der ersten Halbbrücke 19 weisen bevorzugt jeweils eine Freilaufdiode 26, 27 auf. Die beiden Induktivitäten L1, L2 können jeweils auf der Grundlage einer Drossel oder einer elektrischen Spule realisiert sein. Sie können über eine induktive Kopplung 28 miteinander magnetisch oder induktiv gekoppelt sein. Die induktive Kopplung 28 kann auf der Grundlage beispielsweise eines weichmagnetischen Kerns oder durch Anordnen elektrischer Spulen der Induktivitäten L1, L2 nebeneinander realisiert sein, wobei sich durch die Anordnung nebeneinander das jeweilige Magnetfeld einer der Induktivitäten die andere Induktivität durchdringt.
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Zu beachten ist, dass der Eingangsanschluss 13 z. B. als Masse und/oder für die Strommessung genutzt werden kann und als Eingang für die Hochsetzstellerschaltung 18 dient. Der Ausgangsanschluss 15 kann entsprechend z.B. als Masse und/oder für die Strommessung Ausgang genutzt werden und als Ausgang für die Tiefsetzstellerschaltung 24 dienen.
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Zum Schalten der Schaltelemente S1 bis S5 kann eine Steuereinrichtung 29 bereitgestellt sein, die für das Schaltelement S1 ein Schaltsignal C_S1, für das Schaltelement S3 ein Schaltsignal C_S3, für das Schaltelement S4 ein Schaltsignal C_S4 und für das Schaltelement S5 ein Schaltsignal C_S5 erzeugen kann. Ein Schaltsignal für das Schaltelement S2 kann durch Invertieren des Schaltsignals C_S3 für das Schaltelement S3 erzeugt werden.
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Die Umladekapazität Cb und die Pufferkapazität Co können jeweils auf der Grundlage eines Kondensators realisiert sein.
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Die Steuereinrichtung 29 kann auf der Grundlage beispielsweise eines Mikrocontrollers und/oder eines Mikroprozessors und/oder auf der Grundlage von Logikbausteinen realisiert sein. Die Steuereinrichtung 29 kann durch Schalten der Schaltelemente S1 bis S5 mittels der Schaltsignale C_S1 bis C_S5 in an sich bekannter Weise die Schaltelemente S1 bis S5 zwischen einem elektrisch sperrenden und einem elektrisch leitenden Zustand umschalten. Durch Wahl einer Schaltreihenfolge kann hierbei die Hochsetzstellerschaltung 18 abwechselnd in einem nicht-invertierenden Hochsetzsteller-Betrieb und einem invertierenden Hochsetzsteller-Betrieb betrieben werden, wodurch jeweils durch jeweils eine Halbperiode eines periodischen Verlaufs der Wechselspannung Vout ergeben kann.
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Die Schaltsignale C_S1 bis C_S5 können dabei auf der Grundlage einer ersten Pulsweitenmodulation PMW_D mit einer Pulsweite D und optional mit einer zweiten Pulsweitenmodulation PWM_D2 mit einer Pulsweite D2 geschaltet werden.
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In den folgenden Figuren ist zusätzlich veranschaulicht, dass an den Ausgangsanschlüssen 14, 15 eine elektrische Last oder ein elektrischer Verbraucher R angeschlossen sein kann, an welchem die Wechselspannung Vout abfällt. Des Weiteren ist veranschaulicht, dass der Eingangsanschluss 13 und der Ausgangsanschluss 15 und das Bezugspotential 25 auf ein gemeinsames Massepotential 30 geschaltet sein können.
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2 bis 5 veranschaulichen die vier Schaltphasen, die sich aufgrund der ersten Pulsweitenmodulation PMW D für den nicht-invertierenden Hochsetzsteller-Betrieb (2 und 3) und den invertierenden Hochsetzsteller-Betrieb (4 und 5) jeweils für die Einschaltzeit Ton (2 und 4) und die Ausschaltzeit Toff (3 und 5) ergeben.
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Insgesamt ist angenommen, dass die Periodendauer T der ersten Pulsweitenmodulation PMW D sich berechnet aus T = Ton + Toff und sich eine Pulsweite D ergibt, die sich für die Pulsweitenmodulation PWM_D berechnet zu: Pulsweite D = Ton/(Ton + Toff). Damit ergibt sich für die Einschaltzeit Ton = D * T. Für die Ausschaltzeit Toff ergibt sich Toff = (1-D) * T = D' * T. D' steht also für (1-D). In den Figuren ist entsprechend angegeben: Einschaltzeit Ton = D *T und Ausschaltzeit Toff = D' * T.
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2 zeigt den nicht-invertierenden Hochsetzsteller-Betrieb während der Einschaltzeit Ton, in welcher das Schaltelement S4 geschlossen und der Schalter S5 geöffnet ist. Das Schaltelement S1 ist hierbei geöffnet und das Schaltelement S3 geschlossen, wodurch durch den inversen Schaltbetrieb das Schaltelement S2 geöffnet ist. „Geöffnet“ bedeutet „elektrisch sperrend geschaltet“, „geschlossen“ bedeutet „elektrisch leitend geschaltet“.
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3 zeigt den nicht-invertierenden Hochsetzsteller-Betrieb während der Ausschaltzeit Toff, in welcher im Vergleich zur Einschaltzeit Ton das Schaltelement S4 geöffnet und das Schaltelement S5 geschlossen ist.
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4 zeigt den invertierenden Hochsetzsteller-Betrieb während der Einschaltzeit Ton, in welcher das Schaltelement S1 geschlossen und das Schaltelement S5 geöffnet ist. Das Schaltelement S4 bleibt geöffnet. Das Schaltelement S2 ist geschlossen, wodurch wegen der invertierenden Schaltung das Schaltelement S3 geöffnet ist.
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5 zeigt für den invertierenden Hochsetzsteller-Betrieb die Ausschaltzeit Toff, in welcher im Unterschied zur Einschaltzeit Ton das Schaltelement S1 geöffnet und das Schaltelement S5 geschlossen ist.
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2 bis 5 veranschaulichen die erste Pulsweitenmodulation PWM_D zum Schalten der Schaltelemente S4 und S5 (nicht-invertierender Hochsetzsteller-Betrieb) und der Schaltelemente S1 und S5 (invertierender Hochsetzsteller-Betrieb).
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6 veranschaulicht für den nicht-invertierenden Hochsetzsteller-Betrieb zusätzlich zur ersten Pulsweitenmodulation PWM_D die zweite Pulsweitenmodulation PWM_D2, bei welcher über der Zeit t während der Ausschaltzeit Toff der Pulsweitenmodulation PWM_D das Schaltelement S3, anders als in 3 veranschaulicht, zwischenzeitlich geöffnet wird und stattdessen das Schaltelement S2 geschlossen wird, sodass sich während der Ausschaltzeit Toff der Pulsweitenmodulation PWM_D die darin eingebettete Pulsweitenmodulation PWM_D2 für die Schaltelemente S2 und S3 ergibt. Die Einschaltzeit Ton_D2 für die Pulsweitenmodulation PWM_D2 ist dabei diejenige Zeitdauer, während welcher das Schaltelement S3 geschlossen ist. Für die Ausschaltzeit Toff_D2 = (1-D2) * T = D2' * T ist das Schaltelement S3 geöffnet und dafür das Schaltelement S2 geschlossen. Die Einschaltzeit Ton_D2 der zweiten Pulsweitenmodulation PWM_D2 kann mittig bezüglich der Einschaltzeit Ton der Pulsweitenmodulation PWM_D angeordnet sein.
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7 veranschaulicht in Anlehnung an 6 über der Zeit t Schaltzeiten für den invertierenden Hochsetzsteller-Betrieb, wobei während der ersten Pulsweitenmodulation PWM_D in der Ausschaltzeit Toff mittels der zweiten Pulsweitenmodulation PWM_D2 anders als in 5 veranschaulicht zusätzlich von dem Schaltelement S2 auf das Schaltelement S3 umgeschaltet wird, also eine Einschaltzeit Ton_D2, eingebettet wird, indem das Schaltelement S2 geöffnet und das Schaltelement S3 geschlossen wird. Diese Einschaltzeit Ton_D2 der zweiten Pulsweitenmodulation PWM_D2 kann mittig während der Ausschaltzeit Toff der Pulsweitenmodulation PWM_D angeordnet sein.
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Indem die Einschaltzeit Ton_D2 auf den Wert 1 oder 100 Prozent eingestellt wird, ergibt sich der nicht-invertierende Hochsetzstellerbetrieb gemäß 2 und 3. Indem die Einschaltzeit Ton_D2 auf den Wert 0 oder 0 Prozent eingestellt wird, ergibt sich der invertierende Hochsetzsteller-Betrieb gemäß 4 und 5. Dies kann jeweils erfolgen, falls die Pulsweite D größer als der besagte erste Schwellenwert ist.
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8 veranschaulicht ein mögliches Blockschaltbild, um die Schaltphasen gemäß 6 und 7 zu verwirklichen. Dargestellt ist, wie die Steuereinrichtung 29 aus dem Ausgabesignal, das heißt der Wechselspannung Vout, ein Istwertsignal Vout_c erzeugen kann, welches den aktuellen Wert der Wechselspannung Vout beschreibt. Dies kann (z.B. in der dargestellten Weise) mittels einer Spannungsteilung erfolgen. Des Weiteren kann ein Sollwertsignal Vset vorgegeben werden, welches den zeitlichen Verlauf der Wechselspannung Vout vorgeben kann. Aus dem Istwertsignal Vout_c und dem Sollwertsignal Vset können die Schaltsignale C_S1 bis C_S5 erzeugt werden, wobei in der beschriebenen Weise das Schaltsignal C_S2 für das Schaltelement S2 durch eine invertierende Logik 31 aus dem Schaltsignal C_S3 für das Schaltelement S3 erzeugt werden kann, um die Schaltelemente S2, S3 invers zueinander zu schalten.
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Die Steuereinrichtung 29 kann einen Reglerblock 32, einen Modulatorblock 33, einen Überstromschutzblock 34 und einen Übergangsmodulationsblock 35 aufweisen.
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Der Reglerblock 32 kann eine Regelung 36 aufweisen, die beispielsweise eine Proportional-Integral-Regelung (PI-Regelung) sein kann. In Abhängigkeit von dem Istwertsignal Vout_c und dem Sollwertsignal Vset kann somit in an sich bekannter Weise ein Stellsignal Vc mittels der Regelung 36 erzeugt werden. Der Überstromschutzblock 34 kann ein Begrenzungssignal CL_A in Abhängigkeit davon erzeugen, ob eine Ausgangsstromstärke am Ausgangsanschluss 14 und/oder eine Eingangsstromstärke am Eingangsanschluss 12 einen Stromschwellenwert übersteigen. Die Messung der Stromstärke kann in an sich bekannter Weise erfolgen. Der Überstrom-Schwellenwert kann beispielsweise in einem Bereich von 4 Ampere bis 8 Ampere liegen und beispielsweise für einen gemittelten oder geglätteten Stromstärkewert gelten. Falls also der gemittelte oder geglättete Stromstärkewert größer als der Überstrom-Schwellenwert ist, wird dies durch das Signal CL_A signalisiert. Daraufhin kann die Regelung 36 das Stellsignal Vc anpassen, um die Stromstärke zu senken. Die Schaltung zur Erzeugung des Signals CL_A ist hier symbolisch durch eine gesteuerte Spannungsquelle für das Signal CL_A repräsentiert. Eine geeignete Schaltung kann aus dem Stand der Technik entnommen werden. Das Signal CL_A dient also zur Aktivierung der Strombegrenzung im Reglerblock 32.
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Das Stellsignal Vc kann dem Modulatorblock 33 übergeben werden. Durch den Modulatorblock 33 kann die erste Pulsweitenmodulation PWM_D durchgeführt werden. Die Periodendauer T kann aus einer Schaltfrequenz Fsw berechnet werden als T = 1/Fsw. Die Schaltfrequenz Fsw kann in einem Bereich von 50 Kilohertz bis 400 Kilohertz liegen. In einer Schaltung für die Pulsweitenmodulation PMW_D kann die aktuelle Einschaltzeit Ton, das heißt die Pulsweite D, hierdurch durch ein Modulationssignal MOD oder proportional zu dem Modulationssignal MOD eingestellt werden, wie dies an sich bekannt ist.
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Es kann eine Begrenzung 37 vorgesehen sein, durch welche vorgesehen ist, dass die ausgegebene Pulsweite D stets betragsmäßig stets größer als der besagte, vorgegebene zweite Schwellenwert 38 ist, der beispielsweise einen Wert zwischen 3 Prozent und 8 Prozent aufweisen kann. Das Stellsignal Vc gibt den aktuellen Wert der Pulsweite D, das heißt damit auch der Einschaltzeit Ton=D*T, vor. Eine Schaltung zur Anpassung eines Pegels des Stellsignals Vc für Verwendung in der Pulsweitenmodulation PWM_D, also beispielsweise eine Skalierung, ist in 8 symbolisch durch eine gesteuerte Spannungsquelle B1 repräsentiert und kann vom Fachmann ausgelegt werden. B1 liefert den Absolutwert von Vc und ist die Schnittstelle zw. 36 und PWM_D.
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Von dem Stellsignal Vc kann auch dessen Vorzeichen ausgewertet werden, wobei die zugehörige Schaltung in 8 symbolisch durch eine gesteuerte Spannungsquelle B3 repräsentiert ist und dem Stand der Technik entnommen werden kann. Bei einem Vorzeichenwechsel des Stellsignals Vc kann der beschriebene Phasensprung Ph um 180 Grad in der Pulsweitenmodulation PWM_D ausgelöst werden. B3 ist eine Vorzeichenerkennung für Vc und kontrolliert den Phasensprung in 33.
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Der Modulatorblock 33 kann einen Logikdecoder 39 aufweisen, der beispielsweise eine Treiberschaltung zum Erzeugen der Schaltsignale C_S1 bis C_S5 erzeugen kann.
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Vc_sh ist der eingefrorene (z. B. mittels sample&hold-Schaltung) Wert vom Vc am Anfang jeder neuen Schaltperiode (Priodendauer T) der Pulsweitenmodulation PWM_D. Daraus lässt sich dann der aktuelle Wert der Periodendauer D2 ermitteln.
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Durch den Übergangsmodulationsblock 35 kann die zweite Pulsweitenmodulation PWM_D2 für den Nulldurchgang des Sollwertsignals Vset aktiviert oder eingestellt werden. Die Pulsweite D2 kann hierbei kontinuierlich zwischen 0 Prozent und 100 Prozent verändert werden, wobei sich eine Pulsweite D2 von 50 Prozent für den Fall ergibt, dass das Sollwertsignal Vset einen Vorzeichenwechsel durchführt, das heißt durch Null verläuft und damit D klein ist (d.h. insbesondere kleiner als ein erster Schwellenwert, z.B. kleiner als 10 Prozent oder 0,1). Eine Zuordnung von Vc_sh zu D2 kann z.B. eine Geradenfunktion oder eine Stufenfunktion vorsehen, wobei die Stelle Vc_sh=0 dem Wert D2=50% zugeordnet wird.
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Ein aktueller Wert des Pulsweite D, das heißt damit auch der Einschaltzeit Ton=D*T, kann aus dem Stellsignal Vc in an sich bekannter Weise, beispielsweise mittels eines Proportionalitätsfaktors oder Gainfaktors sowie Addieren einer Konstante für den 50-Prozent-Fall, festgelegt werden. Dies kann z.B. mittels B1 erfolgen. Hierbei kann angenommen werden, dass der Regler für Vc für einen Wert Vset=0 einen Signalwert von Vc=0 annimmt, falls keine Regelabweichung vorliegt (Vout_c=Vset).
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Anhand von Vc_sh kann der Wert von Vc zu Beginn der jeweiligen Periodendauer T erkannt werden (siehe oben). In bekannter Weise kann V_sh an die Schaltung für die Pulsweitenmodulation PWM_D2 angepasst werden kann, was in 8 durch eine Spannungsquelle B2 symbolisiert ist, welche in Abhängigkeit von Vc_sh beispielsweise durch eine Impedanzanpassung und/oder einen Offset für den 50-Prozent-Fall das Modulationssignal MOD2 für die Pulsweitenmodulation PWM_D2 vorgeben kann, proportional zu welchem die Pulsweite D2 eingestellt werden kann. B2 dient also zur Anpassung für Vc_sh zu 35. MOD2 ist das Modulationssignal für den AC-Übergang (d.h. den Nulldurchgang).
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9 veranschaulicht Zeitverläufe von sich ergebenden elektrischen Größen. Im untersten Diagramm ist dargestellt, wie abhängig von dem Sollwertsignal Vset aufgrund der Regelung 36 das Stellsignal Vc eingestellt wird und im dargestellten Fall einen Nulldurchgang 40 aufweist.
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Durch das Schalten des Schaltelements S5 wechselt die zweite Induktivität L2 zwischen einer Aufladephase 41 und einer Freilaufphase 42 (Freewheeling) und stellt hierdurch schubweise elektrische Energie in der Pufferkapazität Co bereit, wodurch sich ein entsprechender Wert der Wechselspannung Vout ergibt.
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Durch den Nulldurchgang 40 des Stellsignals Vc muss hierbei die Hochsetzstellerschaltung 18 (1) von dem nicht-invertierenden Hochsetzsteller-Betrieb auf den invertierenden Hochsetzsteller-Betrieb umgeschaltet werden. Aufgrund der Schwellenwerte 38 der Begrenzung 37 wird trotz eines Werts
Vc = 0 Volt im Nulldurchgang 40 die Pulsweite D auf einem Wert größer als 0 gehalten (siehe zweites Diagramm von oben). Aufgrund des Nulldurchgangs 40 ergibt sich aber der beschriebene Phasensprung Ph von 180 Grad, was das Verhältnis der zeitlichen Abstände im Phasensprung Ph bezüglich der Periodendauer T = 1 /Fsw verändert.
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Während die Pulsweite D im Nulldurchgang 40 minimal ist, muss verhindert werden, dass die Ströme I_L1 und I_L2 auf Null absinken und eine Vorzeichenumkehr erfahren. Hierzu wird mittels der Pulsweitenmodulation PWM_D2 für den Strom I_L1 sichergestellt, dass dieser nicht auf Null abfällt, sondern durch die Einschaltzeit Ton_D2 eine Zwischenaufladung 43 der ersten Induktivität L1 erfolgt, sodass der Entladevorgang 44 in jeder Periode der Pulsweitenmodulation PWM_D durch die Zwischenaufladung 43 unterbrochen wird. Hierdurch bleibt der Strom in der ersten Induktivität L1 erhalten.
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Die Pulsweite D2 der Pulsweitenmodulation PWM_D2 kann mittels des Modulationssignals MOD2 zwischen 0 Prozent und 100 Prozent während eines Zeitintervalls, in welchem der Nulldurchgang 40 stattfindet, verändert werden, wobei während des Nulldurchgangs 40 bevorzugt D2 = 50 Prozent eingestellt wird.
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10 veranschaulicht, wie mittels des Sollwertsignals Vset über der Zeit t für die Wechselspannung Vout eine Periode 45 eines beispielsweise sinusförmigen periodischen Verlaufs vorgegeben werden kann, wobei für eine erste Halbperiode 46 der nicht-invertierende Hochsetzsteller-Betrieb und für die anschließende zweite Halbperiode 47 der invertierende Hochsetzsteller-Betrieb vorgesehen sein kann und sich entsprechend das Stellsignal Vc und die Ströme I_L2 und I_L1 ergeben. Ein Vergleich zwischen dem (für die Darstellung skalierten) Sollwertsignal Vset und der Wechselspannung Vout zeigt, dass die Wandlerschaltung die Wechselspannung Vout gemäß dem Sollwertsignal Vset einstellen kann. Die Periode 45 kann eine Periodendauer aufweisen, die einer Grundfrequenz von 10 Hertz bis 500 Hertz entspricht. Die Periodendauer der Wechselspannung ist also größer als die Periodendauer T der ersten Pulsweitenmodulation PMW D.
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11 veranschaulicht, wie beispielhaft die Wandlerschaltung 10 in einem Kraftfahrzeug 48 zum Steuern einer schaltbaren Verglasung 49 verwendet werden kann. Die schaltbare Verglasung 49 muss aber nicht in einem Kraftfahrzeug 48, sondern kann auch in einer anderen Umgebung, beispielsweise in einem Büro oder in einem Badezimmer oder in einem Wohnhaus, bereitgestellt sein, um z.B. Fensterscheiben bereitzustellen.
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Mittels der Wechselspannung Vout der Wandlerschaltung 10 kann beispielsweise ein Fenster-Paneel 50 oder mehrere Fenster-Paneele 50 in der Transparenz in an sich bekannter Weise eingestellt werden, indem die Amplitude der Wechselspannung Vout mittels des Sollwertsignals Vset eingestellt wird. Beispielsweise kann ein Transparenzsollwert 51 vorgegeben werden, der durch eine Steuerschaltung 52 in einem entsprechenden zeitlichen Verlauf über das Sollwertsignal Vset in an sich bekannter Weise umgewandelt oder umgerechnet werden kann.
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Indem man anstelle des Wechsels zwischen nicht-invertierendem und invertierendem Hochsetzsteller-Betrieb ausschließlich den nicht-invertierenden oder den invertierenden Hochsetzsteller-Betrieb einstellt, kann die Wandlerschaltung allgemein auch als DC/DC-Wandler betreiben werden.
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Insgesamt zeigt das Beispiel, wie durch die Erfindung ein einstufiger Vierquadranten-DC/DC und DC/AC-Wandler bereitgestellt werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Wandlerschaltung
- 11
- Spannungsquelle
- 12
- Eingangsanschluss
- 13
- Eingangsanschluss, als Masse oder Strommessung Eingang, Hochsetzstellerschaltung 18
- 14
- Ausgangsanschluss
- 14
- Ausgangsanschlüssen
- 15
- Ausgangsanschluss, als Masse oder Strommessung Ausgang, Tiefsetzstellerschaltung 24
- 16
- Verbindung
- 17
- Schaltkreis
- 18
- Hochsetzstellerschaltung
- 19
- Halbbrücke
- 20
- Halbbrücke
- 21
- Verbindungspunkt
- 22
- Verbindungspunkt
- 23
- Knotenpunkt
- 24
- Tiefsetzstellerschaltung
- 25
- Bezugspotential
- 26
- Freilaufdiode
- 28
- Kopplung
- 29
- Steuereinrichtung
- 30
- Massepotential
- 31
- Logik, invertiert C_S3 → C_S2
- 32
- Reglerblock
- 33
- Modulatorblock
- 34
- Überstromschutzblock
- 35
- Übergangsmodulationsblock
- 36
- Regelung
- 37
- Begrenzung minimalen D wert
- 38
- Schwellenwert für minimalen D wert
- 39
- Logikdecoder
- 40
- Nulldurchgang
- 41
- Aufladephase
- 42
- Freilaufphase
- 43
- Zwischenaufladung
- 44
- Entladevorgang
- 45
- Periode
- 46
- Halbperiode
- 47
- Halbperiode
- 48
- Kraftfahrzeug
- 49
- Smartglass-Anwendung
- 50
- Smartglass-Paneel
- 51
- Transparenzsollwert
- 52
- Steuerschaltung
- B1
- Absolutwert von Vc, Schnittstelle zw. 36 - 37
- B2
- Anpassung für Vc_sh zum 35
- B3
- Vorzeichnung Erkennung für Vc, kontrolliert die Ph in 33
- L1
- erste Induktivität
- L2
- zweite Induktivität
- S1 ... S5
- Schaltelement
- Cb
- Umladekapazität
- Co
- Pufferkapazität
- Vout
- Wechselspannung
- Vin
- Gleichspannung
- Vc
- Ausgangssignal des Reglers
- Vc_sh
- Ausgangssignal des Reglers am Anfang einer Periode
- PWM_D
- Pulsweitenmodulation
- PWM_D2
- zweite Pulsweitenmodulation
- C_S1 ... C_S5
- Steuersignal für S1 ... S5
- S1, S4, S5
- Bidirektionale Schalter
- S2, S3
- Unidirektionale Schalter
- CL_A
- Begrenzungssignal, Aktivierung Strombegrenzung
- I_L1, I_L2
- Strom in L1 bzw. L2
- D, 1-D
- Pulsweite D und D'
- D2, 1-D2
- Pulsweite D und D2'
- T
- Periodendauer Pulsweitenmodulation
- Ton
- Einschaltzeit D*T
- Ton_D2
- Einschaltzeit D2*T
- Toff
- Ausschaltzeit D'*T
- Toff_D2
- Ausschaltzeit D'2*T
- MOD
- Modulationssignal
- MOD2
- Modulationssignal für AC Übergang
- Ph
- Phasensprung
- CL_A
- Signal zur Strombegrenzung aktiviert für Regelungsblock
- Vset
- Regler-Sollwertsignal
- Vout_c
- Regler-Istwertsignal
- Vout
- Ausgangsignal (Wechselspannung)
- Fsw
- Schaltfrequenz
