DE102021208278A1 - Power converter circuit for generating a potential-separated DC voltage - Google Patents
Power converter circuit for generating a potential-separated DC voltage Download PDFInfo
- Publication number
- DE102021208278A1 DE102021208278A1 DE102021208278.5A DE102021208278A DE102021208278A1 DE 102021208278 A1 DE102021208278 A1 DE 102021208278A1 DE 102021208278 A DE102021208278 A DE 102021208278A DE 102021208278 A1 DE102021208278 A1 DE 102021208278A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- converter
- circuit
- input
- phase
- transformer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000027311 M phase Effects 0.000 claims abstract description 49
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 36
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 7
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 16
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 9
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 4
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 3
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 239000013256 coordination polymer Substances 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 210000003608 fece Anatomy 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 238000012432 intermediate storage Methods 0.000 description 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 239000013643 reference control Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/01—Resonant DC/DC converters
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/0067—Converter structures employing plural converter units, other than for parallel operation of the units on a single load
- H02M1/007—Plural converter units in cascade
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/42—Circuits or arrangements for compensating for or adjusting power factor in converters or inverters
- H02M1/4208—Arrangements for improving power factor of AC input
- H02M1/4216—Arrangements for improving power factor of AC input operating from a three-phase input voltage
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
- H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
- H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M3/33569—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
- H02M3/33573—Full-bridge at primary side of an isolation transformer
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
- H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/21—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M7/217—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M7/2173—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only in a biphase or polyphase circuit arrangement
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
- H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/21—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M7/217—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M7/219—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only in a bridge configuration
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
- H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
- H02M7/53871—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current
- H02M7/53878—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current by time shifting switching signals of one diagonal pair of the bridge with respect to the other diagonal pair
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M5/00—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
- H02M5/02—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc
- H02M5/04—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters
- H02M5/22—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M5/225—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode comprising two stages of AC-AC conversion, e.g. having a high frequency intermediate link
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
Stromrichterschaltung (10) zum Erzeugen einer potentialgetrennten Gleichspannung (uout), aufweisend: einen schaltbaren Eingangsstromrichter (30), einen schaltbaren Schwingkreisstromrichter (40), einen m-phasigen Transformator (50) und eine Gleichrichterbrücke (60); wobei der Eingangsstromrichter (30) konfiguriert ist mit einem n-phasigen Stromnetz (20) verbunden zu werden und bei einer Eingangsstromrichter-Schaltfrequenz f0aus n Eingangsströmen (i1; i2; i3) einen pulsförmigen Ausgangsstrom (IDC) zu erzeugen; wobei der Schwingkreisstromrichter (40) m Phasen aufweist und konfiguriert ist, den pulsförmigen Ausgangsstrom (IDC) des Eingangsstromrichters (30) in jeder der m Phasen bei einer Schwingkreisstromrichter-Schaltfrequenz f0/m in einen Schwingkreisstrom (ia; ib; ic) umzuwandeln; wobei die m Schwingkreisströme (ia; ib; ic) in den m Phasen jeweils im Phasenwinkel zueinander verschoben sind; wobei jede der m Phasen des Schwingkreisstromrichters (40) einen Schwingkreiskondensator (Cp) aufweist und mit einer Hauptinduktivität (Lh) der m-ten Phase des Transformators (50) jeweils einen Parallelschwingkreis bildet; wobei jeweils der Schwingkreiskondensator (Cp) der m-ten Phase des Schwingkreisstromrichters (40) konfiguriert ist, einen Magnetisierungsstrom für die m-te Phase des Transformators (50) bereitzustellen und der Transformator (50) konfiguriert ist m sekundärseitige Ausgangsspannungen (uab; ubc; uca) potentialgetrennt von der Primärseite des Transformators (50) zu erzeugen; wobei die m Phasen des Transformators (50) sekundärseitig mit der Gleichrichterbrücke (60) verbunden sind und die Gleichrichterbrücke (60) konfiguriert ist, die m sekundärseitige Ausgangsspannungen (uab; ubc; uca) des Transformators (50) gleichzurichten und an einem Ausgang die potentialgetrennte Gleichspannung (uout) zu erzeugen; und wobei n eine positive ganze Zahl ist und wobei m eine positive ganze Zahl größer gleich 2 ist.Converter circuit (10) for generating a potential-separated DC voltage (uout), having: a switchable input converter (30), a switchable oscillating circuit converter (40), an m-phase transformer (50) and a rectifier bridge (60); wherein the input converter (30) is configured to be connected to an n-phase power grid (20) and to generate a pulse-shaped output current (IDC) from n input currents (i1; i2; i3) at an input converter switching frequency f0; wherein the tank circuit converter (40) has m phases and is configured to convert the pulsed output current (IDC) of the input converter (30) in each of the m phases at a tank circuit converter switching frequency f0/m into a tank circuit current (ia; ib; ic); wherein the m resonant circuit currents (ia; ib; ic) in the m phases are each shifted in phase angle to one another; each of the m phases of the tank circuit converter (40) having a tank circuit capacitor (Cp) and forming a parallel tank circuit with a main inductance (Lh) of the m-th phase of the transformer (50); wherein in each case the tank circuit capacitor (Cp) of the m-th phase of the tank circuit converter (40) is configured to provide a magnetizing current for the m-th phase of the transformer (50), and the transformer (50) is configured to provide m secondary-side output voltages (uab; ubc; uca) to generate isolated from the primary side of the transformer (50); wherein the m phases of the transformer (50) are connected to the rectifier bridge (60) on the secondary side and the rectifier bridge (60) is configured to rectify the m secondary-side output voltages (uab; ubc; uca) of the transformer (50) and at one output the electrically isolated to generate DC voltage (uout); and wherein n is a positive integer and m is a positive integer greater than or equal to 2.
Description
Die Erfindung betrifft eine Stromrichterschaltung und ein Stromrichterschaltungssystem zum Erzeugen einer potentialgetrennten Gleichspannung und deren Verwendung, sowie ein Verfahren zum Erzeugen einer potentialgetrennten Gleichspannung durch eine Stromrichterschaltung.The invention relates to a converter circuit and a converter circuit system for generating a potential-separated direct voltage and its use, as well as a method for generating a potential-separated direct voltage by a converter circuit.
Mobile elektrische Anwendungen, insbesondere in der Fahrzeugtechnik, benötigen immer leistungsstärkere Traktionsbatterien und Akkumulatoren, um über längere Zeit ausreichend elektrische Energie geliefert zu bekommen. Für das Laden solcher leistungsstarken Traktionsbatterien mit Gleichstrom wird wegen hoher Schutzanforderungen an solche Ladestationen eine Potentialtrennung zwischen dem speisenden Wechselstromnetz und der an einer Traktionsbatterie anzulegenden Gleichspannung benötigt. Diese Potentialtrennung erfolgt im Stand der Technik entweder auf der Netzseite durch Transformatoren oder innerhalb eines Stromrichters durch den Einsatz eines hochfrequent getakteten Umrichters. Diese Umrichter in den Stromrichtern sind meist einphasig ausgeführt und werden aus einem vorgelagerten Gleichspannungs-Zwischenkreis gespeist. Für hohe Ladeleistungen über 100 kW sind Ladestationen mit netzseitigem Transformator oder einem Stromrichter mit Gleichspannungs-Zwischenkreis und Umrichter sehr teuer. Ein wesentlicher Grund hierfür sind die Kosten der Wickelgüter und der Kondensatoren zur Energiezwischenspeicherung, welche für solche elektrischen Schaltungen der Ladestationen benötigt werden. Hierbei können geeignete Netztransformatoren nicht automatisiert hergestellt werden und zudem entstehen durch den hohen Materialaufwand für Eisenkerne und Wickelgüter hohe Herstellungskosten. Beim Einsatz von Umrichtern in diesem Leistungsbereich sind dabei die zu verwendenden Schaltfrequenzen vergleichsweise gering und zwingen deshalb zu einer manuellen und damit kostenintensiven Verdrahtung der Stromrichterschaltungen. Soll aber der Bereich Elektromobilität neben dem gewerblichen Umfeld auch eine breite Anwendung im privaten Einsatz finden, müssen leistungsfähige Schnellladeeinrichtungen deutlich günstiger werden.Mobile electrical applications, especially in vehicle technology, require ever more powerful traction batteries and accumulators in order to have sufficient electrical energy supplied over a longer period of time. For charging such high-performance traction batteries with direct current, because of the high protection requirements for such charging stations, electrical isolation is required between the AC mains supply and the direct voltage to be applied to a traction battery. In the prior art, this electrical isolation occurs either on the network side by means of transformers or within a power converter by using a high-frequency clocked converter. These converters in the power converters usually have a single-phase design and are fed from an upstream DC link. For high charging capacities over 100 kW, charging stations with a line-side transformer or a power converter with a DC link and converter are very expensive. A major reason for this is the cost of the coiled goods and the capacitors for intermediate energy storage, which are required for such electrical circuits of the charging stations. In this case, suitable mains transformers cannot be manufactured automatically and, in addition, high production costs arise due to the high material costs for iron cores and winding goods. When converters are used in this power range, the switching frequencies to be used are comparatively low and therefore require manual and therefore cost-intensive wiring of the converter circuits. However, if the field of electromobility is to be used extensively in private use in addition to the commercial environment, powerful fast charging devices must become significantly cheaper.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Stromrichterschaltung und ein Verfahren zum Erzeugen einer potentialgetrennten Gleichspannung bereitzustellen, welche geringere Kosten bei den zu verwendeten Wickelgütern und Energiespeichern verursacht und eine weitgehend automatisierte Fertigung ermöglicht.It is therefore an object of the present invention to provide a power converter circuit and a method for generating a potential-separated DC voltage which causes lower costs for the winding goods and energy storage devices to be used and enables largely automated production.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der nebengeordneten Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.This problem is solved by the subjects of the independent claims. Advantageous embodiments are the subject matter of the dependent claims.
Ein Aspekt zur Lösung der Aufgabe betrifft eine Stromrichterschaltung zum Erzeugen einer potentialgetrennten Gleichspannung, aufweisend: einen schaltbaren Eingangsstromrichter, einen schaltbaren Schwingkreisstromrichter, einen m-phasigen Transformator und eine Gleichrichterbrücke; wobei der Eingangsstromrichter konfiguriert ist, mit einem n-phasigen Stromnetz verbunden zu werden und bei einer Eingangsstromrichter-Schaltfrequenz f0 aus n Eingangsströmen einen pulsförmigen Ausgangsstrom zu erzeugen; wobei der Schwingkreisstromrichter m Phasen aufweist und konfiguriert ist, den pulsförmigen Ausgangsstrom des Eingangsstromrichters in jeder der m Phasen bei einer Schwingkreisstromrichter-Schaltfrequenz f0/m in einen Schwingkreisstrom umzuwandeln; wobei die m Schwingkreisströme in den m Phasen jeweils im Phasenwinkel zueinander verschoben sind; wobei jede der m Phasen des Schwingkreisstromrichters einen Schwingkreiskondensator aufweist und mit einer Hauptinduktivität der m-ten Phase des Transformators jeweils einen Parallelschwingkreis bildet; wobei jeweils der Schwingkreiskondensator der m-ten Phase des Schwingkreisstromrichters konfiguriert ist, einen Magnetisierungsstrom für die m-te Phase des Transformators bereitzustellen und der Transformator konfiguriert ist m sekundärseitige Ausgangsspannungen potentialgetrennt von der Primärseite des Transformators zu erzeugen; wobei die m Phasen des Transformators sekundärseitig mit der Gleichrichterbrücke verbunden sind und die Gleichrichterbrücke konfiguriert ist, die m sekundärseitige Ausgangsspannungen des Transformators gleichzurichten und an einem Ausgang die potentialgetrennte Gleichspannung bereitzustellen; und wobei n eine positive ganze Zahl ist und wobei m eine positive ganze Zahl größer gleich 2 ist.One aspect of solving the problem relates to a converter circuit for generating a potential-separated DC voltage, having: a switchable input converter, a switchable oscillating circuit converter, an m-phase transformer and a rectifier bridge; wherein the input converter is configured to be connected to an n-phase power grid and to generate a pulse-shaped output current from n input currents at an input converter switching frequency f 0 ; wherein the tank converter has m phases and is configured to convert the pulsed output current of the input converter into a tank current in each of the m phases at a tank converter switching frequency f 0 /m; wherein the m resonant circuit currents in the m phases are each shifted in phase angle to one another; each of the m phases of the oscillating circuit converter having an oscillating circuit capacitor and forming a respective parallel oscillating circuit with a main inductance of the m-th phase of the transformer; wherein each tank circuit capacitor of the m-th phase of the tank circuit converter is configured to provide a magnetizing current for the m-th phase of the transformer and the transformer is configured to generate m secondary-side output voltages isolated from the primary side of the transformer; wherein the m phases of the transformer are connected to the rectifier bridge on the secondary side and the rectifier bridge is configured to rectify the m secondary-side output voltages of the transformer and to provide the isolated DC voltage at an output; and wherein n is a positive integer and m is a positive integer greater than or equal to 2.
Dabei bietet die Stromrichterschaltung den Vorteil, dass im Vergleich zu herkömmlichen Stromrichtern mit Gleichspannungs-Zwischenkreis und Umrichter höhere Schaltfrequenzen möglich sind. Damit einhergehend ist eine Reduktion der Baugröße der eingesetzten Wickelgüter bei Eingangsinduktivitäten und Transformatoren möglich. Auf den Einsatz von großen und damit teuren Kondensatoren wie beispielsweise Elektrolytkondensatoren zur Energiezwischenspeicherung im Gleichspannungs-Zwischenkreis kann dabei ganz verzichtet werden. Die für die Stromrichterschaltung einsetzbaren kleineren Wickelgüter und Kondensatoren können zudem leichter in einem automatisierten Herstellungsprozess der Stromrichterschaltung integriert werden und verbilligen neben den geringeren Materialkosten auch den Herstellungsprozess.The power converter circuit offers the advantage that higher switching frequencies are possible compared to conventional power converters with a DC link and converter. This is accompanied by a reduction in the size of the windings used for input inductances and transformers. The use of large and therefore expensive capacitors, such as electrolytic capacitors for intermediate storage of energy in the DC voltage intermediate circuit, can be dispensed with entirely. The smaller coils and capacitors that can be used for the converter circuit can also be integrated more easily in an automated production process for the converter circuit and, in addition to the lower material costs, also make the production process cheaper.
Die Stromrichterschaltung benötigt hierbei keinen Gleichspannungs-Zwischenkreis, sondern weist von der Eingangsseite in Richtung zum Ausgang betrachtet, einen Eingangsstromrichter, einen m-phasigen Schwingkreisstromrichter, einen m-phasigen Transformator und eine Gleichrichterbrücke auf und die Stromrichterschaltung ist eingangsseitig an ein n-phasiges Stromnetz und ausgangsseitig an einen aufzuladenden Akkumulator anschließbar und/oder verbindbar.In this case, the power converter circuit does not require a direct voltage intermediate circuit, but rather, viewed from the input side in the direction of the output, has an input power converter, a m-phase resonant circuit converter, an m-phase transformer and a rectifier bridge and the converter circuit can be connected and/or connected to an n-phase power supply system on the input side and to a rechargeable battery on the output side.
Dabei sind der Eingangsstromrichter und der m-phasige Schwingkreisstromrichter jeweils schaltbar konfiguriert. Das heißt der Eingangsstromrichter und der m-phasige Schwingkreisstromrichter weisen jeweils mindestens eine Schaltreinrichtung auf, welche ein Eingangssignal in einem eingeschalteten Zustand für einen Einschaltzeitraum TEin an ihrem Ausgang bereitstellen und welche das Eingangssignal in einem ausgeschalteten Zustand für einen Zeitraum TAus an ihrem Ausgang nicht verfügbar machen. Durch ein periodisches, hartes Ein- und Ausschalten der mindestens einen Schalteinrichtung mit einer vorgegebenen Eingangsstromrichter-Schaltfrequenz f0 kann somit aus einem kontinuierlichen Eingangssignal ein Ausgangssignal mit pulsförmigem Verlauf erzeugt werden. Ein hartes Schalten bedeutet hierbei ein sehr schnelles Schalten der Schalteinrichtung, um ein Ausgangssignal mit sehr steilem Flankenverlauf während des Schaltvorgangs zu erhalten.The input converter and the m-phase oscillating circuit converter are each configured to be switchable. This means that the input converter and the m-phase resonant circuit converter each have at least one switching device, which provide an input signal in a switched-on state for a switch-on period T On at their output and which do not provide the input signal in a switched-off state for a period T Off at their output make available. A periodic, hard switching on and off of the at least one switching device with a predetermined input converter switching frequency f 0 can thus be used to generate an output signal with a pulsed profile from a continuous input signal. In this case, hard switching means very fast switching of the switching device in order to obtain an output signal with a very steep edge profile during the switching process.
Mit einem m-phasigen Transformator ist im Weiteren stets eine Transformator-Konfiguration beschrieben, bei der eine Primärseite des Transformators m Phasen mit je einer Primärwicklung und eine Sekundärseite des Transformators m Phasen mit je einer Sekundärwicklung aufweist. Dabei ist die Primärwicklung der m-ten Phase der Primärseite stets mit der Sekundärwicklung der m-ten Phase der Sekundärseite magnetisch gekoppelt. In anderen Worten weist der Transformator m Primärwicklungen und m Sekundärwicklungen auf. Der m-phasige Transformator kann hierbei vorzugsweise einen gemeinsamen Kern für alle m Phasen aufweisen, um effektiver genutzt zu werden und der Kern kann vorzugsweise aus Ferrit oder amorphen Metallen bestehen. Der m-phasige Transformator kann aber auch durch das Zusammenschalten von m Einphasentransformatoren konfiguriert sein. Der Transformatorkern kann auch aus einem beliebigen weichmagnetischen Werkstoff gefertigt sein. Die Primärseite ist dabei von der Sekundärseite des m-phasigen Transformators potentialgetrennt. Der Einsatz des m-phasigen Transformators in der Stromrichterschaltung bewirkt somit eine Potentialtrennung zwischen dem Eingang und dem Ausgang der Stromrichterschaltung.An m-phase transformer is always described below as a transformer configuration in which a primary side of the transformer has m phases, each with a primary winding, and a secondary side of the transformer has m phases, each with a secondary winding. In this case, the primary winding of the m-th phase of the primary side is always magnetically coupled to the secondary winding of the m-th phase of the secondary side. In other words, the transformer has m primary windings and m secondary windings. Here, the m-phase transformer may preferably have a common core for all m phases to be used more effectively, and the core may preferably be made of ferrite or amorphous metals. However, the m-phase transformer can also be configured by connecting m single-phase transformers together. The transformer core can also be made of any soft magnetic material. The primary side is isolated from the secondary side of the m-phase transformer. The use of the m-phase transformer in the converter circuit thus causes potential isolation between the input and the output of the converter circuit.
Das Stromnetz, an welches die Stromrichterschaltung anschließbar ist und/oder mit dem die Stromrichterschaltung verbindbar ist, kann ein 1-phasiges Stromnetz oder ein mehrphasiges Stromnetz mit beliebiger Anzahl n an Phasen sein. Hierbei kann die Stromrichterschaltung eingangsseitig vorzugsweise an ein n-phasiges Wechselstromnetz angeschlossen werden, wobei die n Netzströme vorzugsweise sinusförmig sind. Eine andere Wechselstromform wie beispielsweise eine Dreiecksform, ist ebenso möglich. Die Stromrichterschaltung kann aber auch an ein n-phasiges Gleichstromnetz und/oder an n Batterien anschließbar sein.The power grid to which the converter circuit can be connected and/or to which the converter circuit can be connected can be a 1-phase power grid or a multi-phase power grid with any number n of phases. In this case, the converter circuit can preferably be connected on the input side to an n-phase AC network, the n network currents preferably being sinusoidal. Another AC shape such as a triangular shape is also possible. However, the converter circuit can also be connected to an n-phase direct current network and/or to n batteries.
Die Stromrichterschaltung für ein mehrphasiges Wechselstromnetz ist vorzugsweise mit einem symmetrischen Wechselstromnetz verbindbar, da der Eingangsstromrichter dann ebenfalls symmetrisch aufgebaut werden kann und das Schaltungsdesign vereinfacht wird. Der Eingangsstromrichter kann n Eingangsphasen aufweisen, wobei jede Eingangsphase eine eigene Anschlussklemme aufweisen kann. Insbesondere kann die Anzahl der Eingangsphasen des Eingangsstromrichters und die Anzahl der Phasen des Wechselstromnetzes identisch sein. Die Anzahl n der Eingangsphasen des Eingangsstromrichters kann aber auch größer oder kleiner als die Anzahl der Phasen des Stromnetzes sein, wobei dann bei einer kleineren Anzahl an Eingangsphasen nicht alle Phasen des Stromnetzes anschließbar sind oder bei einer größeren Anzahl an Eingangsphasen nicht alle Eingangsphasen mit einer Phase des Stromnetzes anschließbar sind. In einer solchen Konfiguration werden dann nur die tatsächlich angeschlossenen Phasen des Eingangsstromrichters weiterverarbeitet. Die Flexibilität im Design der Stromrichterschaltung ermöglicht deren Einsatz in einer Vielzahl von Anwendungen, die nicht auf einen bestimmten Typ von Stromnetzen beschränkt sind. Beim Anschluss der Stromrichterschaltung an das Stromnetz ist zu beachten, dass zwischen jeder Phase des Stromnetzes und jedem Eingang, d.h. an jeder Eingangsphase des Eingangsstromrichters eine Eingangsinduktivität (zwischen-) geschaltet sein kann oder ist. Die Größe der Eingangsinduktivitäten richtet sich dabei nach einer Eingangsstromrichter-Schaltfrequenz f0 der in dem Eingangsstromrichter genutzten Schalteinrichtungen. Hierbei können die Eingangsstromrichter-Schaltfrequenzen für einen Eingangsstromrichter ohne anschließenden Gleichspannungs-Zwischenkreis höher konfiguriert sein als für einen Eingangsstromrichter mit anschließenden Gleichspannungs-Zwischenkreis, da ein Laden und Entladen einer großen Kapazität im Gleichspannungs-Zwischenkreis entfallen kann. Somit können für Eingangsstromrichter ohne anschließenden Gleichspannungs-Zwischenkreis auch kleinere und kostengünstigere Eingangsinduktivitäten gewählt werden.The power converter circuit for a multi-phase AC network can preferably be connected to a symmetrical AC network, since the input power converter can then also be constructed symmetrically and the circuit design is simplified. The input power converter can have n input phases, with each input phase having its own connection terminal. In particular, the number of input phases of the input power converter and the number of phases of the AC network can be identical. However, the number n of input phases of the input converter can also be larger or smaller than the number of phases of the power grid, in which case not all phases of the power grid can be connected with a smaller number of input phases or not all input phases with one phase with a larger number of input phases of the power grid can be connected. In such a configuration, only the phases of the input converter that are actually connected are processed further. The flexibility in the design of the power converter circuit allows it to be used in a wide variety of applications that are not limited to a specific type of power grid. When connecting the power converter circuit to the power grid, it should be noted that an input inductance can be or is connected between each phase of the power grid and each input, ie on each input phase of the input power converter. The size of the input inductances depends on an input converter switching frequency f 0 of the switching devices used in the input converter. In this case, the input converter switching frequencies for an input converter without a subsequent DC link can be configured higher than for an input converter with a subsequent DC link, since charging and discharging a large capacitance in the DC link can be omitted. This means that smaller and less expensive input inductances can also be selected for input converters without a subsequent DC voltage intermediate circuit.
Im Betrieb schaltet der Eingangsstromrichter seine Schalteinrichtungen hart bei einer Eingangsstromrichter-Schaltfrequenz f0 und erzeugt pro Eingangsphase n jeweils einen Eingangsstrom, wobei die Eingangsströme am Ausgang des Eingangsstromrichters zu einem pulsförmigen Ausgangsstrom zusammengeführt und/oder addiert werden. Beim Anschluss an ein n-phasiges Wechselstromnetz mit n sinus-förmigen Netzströmen werden entsprechend pro Eingangsphase jeweils ein sinus-förmiger Eingangsstrom erzeugt. Der pulsförmige Ausgangsstrom des Eingangsstromrichters wird dabei nicht wie bei den gängigen Stromrichtern in einen Gleichspannungs-Zwischenkreis gespeist, sondern wird durch den m-phasigen Schwingkreisstromrichter in seinen m Phasen in m Schwingkreisströme umgewandelt. Dabei sind die Phasenwinkel der m Schwingkreisströme in den m Phasen des Schwingkreisstromrichters zueinander verschoben. Hierzu werden alle Schalteinrichtungen des Schwingkreisstromrichters mit einer Schwingkreisstromrichter-Schaltfrequenz f0/m geschalten, wobei alle Schalteinrichtungen einer m-ten Phase zum selben Zeitpunkt geschalten werden. Die Schaltzeitpunkte der m Phasen unterscheiden sich aber und sind um einen Phasenwinkel verschoben. Dabei ist die Anzahl der Phasen m des Schwingkreisstromrichters mindestens zwei und vorzugsweise eine ungerade Anzahl an Phasen.During operation, the input converter switches its switching devices hard at an input converter switching frequency f 0 and generates an input current for each input phase n, with the input currents at the output of the input converter are combined and/or added to form a pulsed output current. When connecting to an n-phase AC network with n sinusoidal network currents, a sinusoidal input current is generated for each input phase. The pulse-shaped output current of the input converter is not fed into a DC voltage intermediate circuit as in conventional converters, but is converted by the m-phase oscillating circuit converter in its m phases into m oscillating circuit currents. The phase angles of the m resonant circuit currents in the m phases of the resonant circuit converter are shifted relative to one another. For this purpose, all switching devices of the resonant circuit converter are switched with a resonant circuit converter switching frequency f 0 /m, with all switching devices of an m-th phase being switched at the same time. However, the switching times of the m phases differ and are shifted by a phase angle. In this case, the number of phases m of the resonant circuit converter is at least two and preferably an odd number of phases.
In dem Schwingkreisstromrichter ist pro Phase ein Schwingkreis aus jeweils einem Schwingkreiskondensator und einer Hauptinduktivität des Transformators konfiguriert, wobei die Hauptinduktivität zumindest ein Teil einer primärseitigen Wicklung in einer Phase des m-phasigen Transformators ist. Dabei werden die parallelen Schwingkreise vorzugsweise bei einer Resonanzfrequenz oder nahe der Resonanzfrequenz betrieben. Die Schwingkreiskondensatoren als auch die Hauptinduktivitäten können zudem je nach Anforderungen an die Stromrichterschaltung unterschiedlich zueinander konfiguriert sein. Generell können Schwingkreiskondensatoren primärseitig und auch sekundärseitig konfiguriert werden. Dabei können die Schwingkreiskondensatoren zentral an der Primärseite oder verteilt auf der Primärseite und der Sekundärseite verteilt sein. Die Gesamtkapazität der Schwingkreise ergibt sich dabei aus der Gesamtheit der Schwingkreiskondensatoren. Für die Übertragung von der Primärseite des Transformators auf seine Sekundärseite wird pro Phase ein Magnetisierungsstrom von dem jeweiligen Schwingkreiskondensator in die primärseitig übertragende Wicklung geliefert. Die auf die Sekundärseite des Transformators potentialgetrennt übertragenen Ausgangsspannungen des m-phasigen Transformators werden dann durch die Gleichrichterbrücke gleichgerichtet und zu einer gemeinsamen potentialgetrennten Gleichspannung zusammengeführt. An diese Gleichspannung ist dann ein zu ladender Akkumulator anschließbar und/oder verbindbar, um aufgeladen zu werden.In the oscillating circuit converter, an oscillating circuit consisting of an oscillating circuit capacitor and a main inductance of the transformer is configured per phase, the main inductance being at least part of a primary-side winding in one phase of the m-phase transformer. In this case, the parallel resonant circuits are preferably operated at a resonant frequency or close to the resonant frequency. The oscillating circuit capacitors and also the main inductances can also be configured differently from one another, depending on the requirements placed on the power converter circuit. In general, resonant circuit capacitors can be configured on the primary and secondary side. In this case, the resonant circuit capacitors can be distributed centrally on the primary side or distributed on the primary side and the secondary side. The total capacitance of the oscillating circuits results from the entirety of the oscillating circuit capacitors. For the transmission from the primary side of the transformer to its secondary side, a magnetizing current is supplied per phase from the respective oscillating circuit capacitor into the winding transmitting on the primary side. The output voltages of the m-phase transformer, which are transmitted in isolated form to the secondary side of the transformer, are then rectified by the rectifier bridge and combined to form a common, isolated direct voltage. An accumulator to be charged can then be and/or connected to this DC voltage in order to be charged.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Stromrichterschaltung ist die Stromrichterschaltung mit einem 3-phasigen Wechselstromnetz verbindbar und/oder weisen der Schwingkreisstromrichter und der Transformator drei Phasen auf. Optional sind die Hauptinduktivitäten des Transformators sternförmig oder in einer Dreiecks-Anordnung konfiguriert.In a preferred embodiment of the converter circuit, the converter circuit can be connected to a 3-phase AC network and/or the resonant circuit converter and the transformer have three phases. Optionally, the main inductances of the transformer are configured in a star or delta arrangement.
Hierbei kann das 3-phasige Wechselstromnetz, an welches die Stromrichterschaltung anschließbar ist, vorzugsweise ein symmetrisches Drehstromnetz mit einer Netzfrequenz von 50Hz oder 60Hz sein, welches sowohl im gewerblichen als auch im privaten Umfeld nahezu flächendeckend verfügbar ist. Dabei unterscheiden sich die Phasenwinkel der drei alternierenden Spannungen und Ströme des Drehstromnetzes jeweils um 120°. Eine Konfiguration des Schwingkreisstromrichters und des Transformators mit drei Phasen vereinfacht zudem das Schaltungsdesign der Stromrichterschaltung. Hierbei können die primärseitigen Wicklungen der 3-phasige Transformator in einer Dreiecks- oder Delta Anordnung, in einer Sternanordnung oder in einer Zickzack-Anordnung konfiguriert sein. Zudem können die sekundärseitigen Wicklungen des 3-phasigen Transformators in einer Dreiecks- oder Delta Anordnung oder in einer Sternanordnung konfiguriert sein. Vorzugsweise sind sowohl die primärseitigen als auch die sekundärseitigen Wicklungen des 3-phasige Transformators gleich konfiguriert und beide Seiten des Transformators weisen die Dreiecks- oder Delta Anordnung auf oder beide Seiten des Transformators weisen die Sternanordnung auf. Gemischte Anordnungen auf der Primärseite und der Sekundärseite des 3-phasigen Transformators sind aber auch möglich. Hierbei können die Hauptinduktivitäten der drei Phasen jeweils die gesamte Wicklung oder nur einen Teil davon ausmachen.The 3-phase alternating current network to which the converter circuit can be connected can preferably be a symmetrical three-phase network with a network frequency of 50Hz or 60Hz, which is available almost everywhere in both commercial and private environments. The phase angles of the three alternating voltages and currents of the three-phase system each differ by 120°. A three-phase configuration of the tank circuit converter and the transformer also simplifies the circuit design of the converter circuit. Here, the primary-side windings of the 3-phase transformer can be configured in a delta or delta arrangement, in a star arrangement or in a zigzag arrangement. In addition, the secondary side windings of the 3-phase transformer can be configured in a delta or delta arrangement or in a star arrangement. Preferably, both the primary and secondary windings of the 3-phase transformer are configured the same and both sides of the transformer have the delta or delta configuration, or both sides of the transformer have the star configuration. However, mixed arrangements on the primary side and the secondary side of the 3-phase transformer are also possible. The main inductances of the three phases can each make up the entire winding or just part of it.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Stromrichterschaltung weist die Stromrichterschaltung zwischen dem Eingangsstromrichter und den m Phasen des Schwingkreisstromrichters jeweils eine Schutzdiode auf und/oder ist der pulsförmige Ausgangsstrom des Eingangsstromrichters konfiguriert, eine Stromstärke von 0 A aufzuweisen, wenn die m Phasen des Schwingkreisstromrichters jeweils geschaltet werden. Für Konfigurationen, bei der beim Schalten der m Phasen des Schwingkreisstromrichters die Stromstärke von 0A abweichen kann, ist zum Schutz der Stromrichterschaltung vorzugsweise eine Konfiguration mit Schutzdioden zu verwenden.In a further preferred embodiment of the converter circuit, the converter circuit has a protective diode between the input converter and the m phases of the oscillating circuit converter and/or the pulsed output current of the input converter is configured to have a current intensity of 0 A when the m phases of the oscillating circuit converter are respectively switched . For configurations in which the current intensity can deviate from 0A when switching the m phases of the oscillating circuit converter, a configuration with protective diodes should preferably be used to protect the converter circuit.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Stromrichterschaltung sind die m Hauptinduktivitäten des m phasigen Transformators jeweils über einen Luftspalt einstellbar. Auf diese Weise lassen sich die sekundärseitigen Ausgangsspannungen des m-phasigen Transformators und die potentialgetrennte Gleichspannung am Ausgang der Stromrichterschaltung einfach steuern.In a further preferred embodiment of the converter circuit, the m main inductances of the m-phase transformer can each be adjusted via an air gap. In this way, the secondary-side output voltages of the m-phase transformer and the potentialge easily control isolated DC voltage at the output of the power converter circuit.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Stromrichterschaltung ist die Gleichrichterbrücke als Mittelpunkt-Schaltung oder als B6-Gleichrichterbrücke konfiguriert. Hierbei kann am Ausgang der Gleichrichterbrücke die Welligkeit der Gleichspannung noch durch einen Glättungskondensator verringert werden. Bei einer Konfiguration der Stromrichterschaltung als Mittelpunkt-Schaltung ergibt sich im Betrieb nur eine Diode im Strompfad, wodurch die Verluste an den Dioden verringert werden können. Daher wird die Mittelpunktschaltung für kleinere Ausgangsspannungen, wie beispielsweise 48V, bevorzugt. Die Dioden die Mittelpunkt-Schaltung weisen gegenüber den Dioden der B6-Gleichrichterbrücke eine doppelte Sperrspannung auf.In another preferred embodiment of the power converter circuit, the rectifier bridge is configured as a midpoint circuit or as a B6 rectifier bridge. In this case, the ripple of the DC voltage at the output of the rectifier bridge can be further reduced by a smoothing capacitor. When the power converter circuit is configured as a midpoint circuit, there is only one diode in the current path during operation, as a result of which the losses at the diodes can be reduced. Therefore, the midpoint circuit is preferred for smaller output voltages, such as 48V. The diodes of the midpoint circuit have twice the blocking voltage of the diodes of the B6 rectifier bridge.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Stromrichterschaltung weist der Eingangsstromrichter eine Regelungsschaltung auf und die Regelungsschaltung ist konfiguriert, Pulsmuster zum Schalten des Eingangsstromrichters zu erzeugen, wobei die Pulsmuster den Eingangsstromrichter derart regeln, dass die Blindleistung des Eingangsstromrichters minimiert wird. Durch den Einsatz einer blindleistungsoptimierten Regelungsschaltung kann somit auch der Wirkungsgrad der Stromrichterschaltung erhöht werden.In a further preferred embodiment of the power converter circuit, the input power converter has a control circuit and the control circuit is configured to generate pulse patterns for switching the input power converter, the pulse patterns controlling the input power converter in such a way that the reactive power of the input power converter is minimized. The use of a reactive power-optimized control circuit can thus also increase the efficiency of the converter circuit.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Stromrichterschaltung kann die Eingangsstromrichter-Schaltfrequenz f0 der Stromrichterschaltung zur Optimierung von Überspannungen und Wirkungsgrad oder zum Ausgleich von Parameterabweichungen vor oder während des Betriebes angepasst werden. Hierbei kann die Eingangsstromrichter-Schaltfrequenz f0 vorzugsweise über die Regelungsschaltung angepasst werden.In a further preferred embodiment of the converter circuit, the input converter switching frequency f 0 of the converter circuit can be adjusted before or during operation to optimize overvoltages and efficiency or to compensate for parameter deviations. In this case, the input power converter switching frequency f 0 can preferably be adjusted via the control circuit.
Ein weiterer Aspekt zur Lösung der Aufgabe betrifft ein Stromrichterschaltungssystem zum Erzeugen einer potentialgetrennten Gleichspannung, aufweisend: eine Mehrzahl j von Stromrichterschaltungen wie zuvor beschrieben, wobei die Mehrzahl j von Stromrichterschaltungen parallel zueinander angeordnet sind, und wobei j eine positive ganze Zahl größer 1 ist.A further aspect of solving the problem relates to a converter circuit system for generating a potential-separated DC voltage, having: a plurality j of converter circuits as described above, the plurality j of converter circuits being arranged in parallel with one another, and j being a positive integer greater than 1.
Auf der Eingangsseite können die einzelnen Stromrichterschaltungen parallelgeschaltet werden. In einer netzseitig einphasigen Einspeisung können die Stromrichterschaltungen auch in einer Reihenschaltung zur Verringerung der Spannungsbeanspruchung der Halbleiter und/oder Reduktion der Verzerrungen angeordnet werden. Auf der Sekundärseite der Stromrichterschaltungen besteht immer die Möglichkeit der Parallelschaltung, einer Reihenschaltung oder eine Kombination beider Varianten, um die Verzerrungen des Ausgangsstrom zu minimieren. Bei einer Parallelschaltung der Stromrichterschaltungen erfolgt keine Leistungsübertragung über die Schwingkreiskondensatoren und die Leistungsübertragung erfolgt ebenfalls parallel, wobei die einzelnen Stromrichterschaltungen eine geringere Leistung als ohne die Parallelschaltung übertragen brauchen. Deshalb können wiederum die Bauteile der einzelnen Stromrichterschaltungen kleiner dimensioniert werden. Dadurch wird wiederum eine automatisierte Herstellung des gesamten Stromrichterschaltungssystems erleichtert. On the input side, the individual power converter circuits can be connected in parallel. In a single-phase supply on the mains side, the converter circuits can also be arranged in a series connection to reduce the voltage stress on the semiconductors and/or to reduce the distortions. On the secondary side of the converter circuits, there is always the possibility of parallel connection, series connection or a combination of both variants in order to minimize the distortion of the output current. When the converter circuits are connected in parallel, there is no power transmission via the resonant circuit capacitors and the power transmission also takes place in parallel, with the individual converter circuits needing to transmit less power than without the parallel connection. Therefore, in turn, the components of the individual power converter circuits can be made smaller. This in turn facilitates automated production of the entire power converter circuit system.
Bei einer seriellen Schaltung einer Mehrzahl von Stromrichterschaltungen ist die Leistungsübertragung über jede der Stromrichterschaltungen viel höher als bei einer Parallelschaltung der Stromrichterschaltungen.When a plurality of converter circuits are connected in series, the power transfer across each of the converter circuits is much higher than when the converter circuits are connected in parallel.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Stromrichterschaltungssystems sind die Mehrzahl j von Stromrichterschaltungen derart konfiguriert, dass die Pulsmuster der Eingangsstromrichter der parallelgeschalteten Stromrichterschaltungen bei gleicher Eingangsstromrichter-Schaltfrequenz f0 jeweils bezüglich ihrer Periodendauer T0 um einen Phasenwinkel 2π/j zueinander verschoben sind. Dabei ist eine Verschiebung des Phasenwinkels nicht auf 2π/j beschränkt, sondern kann auch einen anderen Phasenwinkel aufweisen, der vorzugsweise das Übersetzungsverhältnis an den Transformatoren verbessert und/oder optimiert. Mit dieser Konfiguration wird die Welligkeit des Eingangsstroms und des Ausgangsstroms des Stromrichterschaltungssystems reduziert. Die zulässige Welligkeit oder auch der Strom-Rippel des Ausgangsstroms ist hierbei genormt. Dabei kann durch eine genügend hohe Anzahl an parallel angeordneten, phasenverschobenen Stromrichterschaltungen die Welligkeit unterhalb des genormten Wertes gehalten werden. Durch eine genügend hohe Anzahl an parallel angeordneten, phasenverschobenen Stromrichterschaltungen können auch die Eingangsinduktivitäten weiter verkleinert und die Herstellung des Stromrichterschaltungssystems wiederum leichter automatisiert werden. Eine derartige Parallelschaltung ist dabei nur durch die Potentialtrennung in der Ausgangsstufe möglich.In a preferred embodiment of the converter circuit system, the plurality j of converter circuits are configured in such a way that the pulse patterns of the input converters of the parallel-connected converter circuits are shifted by a phase angle 2π/j to one another with the same input converter switching frequency f 0 in relation to their period duration T 0 . In this case, a phase angle shift is not limited to 2π/j, but can also have a different phase angle, which preferably improves and/or optimizes the transformation ratio at the transformers. With this configuration, the ripple of the input current and the output current of the converter circuit system is reduced. The permissible ripple or current ripple of the output current is standardized here. The ripple can be kept below the standardized value by a sufficiently high number of phase-shifted power converter circuits arranged in parallel. With a sufficiently high number of phase-shifted converter circuits arranged in parallel, the input inductances can also be further reduced and the production of the converter circuit system can in turn be automated more easily. Such a parallel connection is only possible due to the electrical isolation in the output stage.
Ein weiterer Aspekt zur Lösung der Aufgabe betrifft eine Verwendung einer Stromrichterschaltung oder eines Stromrichterschaltungssystems wie zuvor beschrieben zum Erzeugen einer potentialgetrennten Gleichspannung.A further aspect of solving the problem relates to the use of a converter circuit or a converter circuit system as described above for generating a potential-separated DC voltage.
Ein weiterer Aspekt zur Lösung der Aufgabe betrifft ein Verfahren zum Erzeugen einer potentialgetrennten Gleichspannung durch eine Stromrichterschaltung, wobei die Stromrichterschaltung einen m-phasigen Schwingkreisstromrichter mit einem Schwingkreiskondensator pro Phase und einen m-phasigen Transformator aufweist, wobei der Schwingkreiskondensator der m-ten Phase des Schwingkreisstromrichters mit einer Hauptinduktivität der m-ten Phase des Transformators jeweils einem Parallelschwingkreis bildet, und wobei das Verfahren aufweist: Empfangen von n Eingangsströmen; Erzeugen eines pulsförmigen Stroms bei einer Schaltfrequenz f0 aus den n Eingangsströmen; Umwandeln des pulsförmigen Stroms in m Schwingkreisströme bei jeweils einer Schaltfrequenz f0/m, wobei die Schwingkreisströme in ihrem Phasenwinkel zueinander verschoben sind; Bereitstellen jeweils eines Magnetisierungsstroms für die m-te Phase des Transformators durch den Schwingkreiskondensator der m-ten Phase des Schwingkreisstromrichters; Erzeugen von m sekundärseitigen Ausgangsspannungen, welche potentialgetrennt zur Primärseite des Transformators sind; Gleichrichten der m sekundärseitigen Ausgangsspannungen des Transformators und Erzeugen der potentialgetrennte Gleichspannung; und wobei n eine positive ganze Zahl ist und wobei m eine positive ganze Zahl größer gleich 2 ist.A further aspect of solving the problem relates to a method for generating a potential-separated DC voltage using a converter circuit, the converter circuit having an m-phase oscillating circuit converter with an oscillating circuit capacitor per phase and an m- phase transformer, wherein the tank circuit capacitor of the m th phase of the tank circuit converter forms a parallel tank circuit with a magnet inductance of the m th phase of the transformer, respectively, and the method comprises: receiving n input currents; generating a pulsed current at a switching frequency f 0 from the n input currents; Converting the pulsed current into m resonant circuit currents, each with a switching frequency f 0 /m, the phase angle of the resonant circuit currents being shifted relative to one another; providing a respective magnetizing current for the mth phase of the transformer through the resonant circuit capacitor of the mth phase of the resonant circuit converter; generating m secondary-side output voltages which are electrically isolated from the primary side of the transformer; rectifying the m secondary output voltages of the transformer and generating the isolated DC voltage; and wherein n is a positive integer and m is a positive integer greater than or equal to 2.
Für die oben genannten Aspekte und insbesondere für diesbezüglich bevorzugte Ausführungsformen gelten auch die vor- oder nachstehend gemachten Ausführungen zu den Ausführungsformen der jeweils anderen Aspekte.The statements made above or below regarding the embodiments of the respective other aspects also apply to the above-mentioned aspects and in particular to embodiments that are preferred in this regard.
Im Folgenden werden einzelne Ausführungsformen zur Lösung der Aufgabe anhand der Figuren beispielhaft beschrieben. Dabei weisen die einzelnen beschriebenen Ausführungsformen zum Teil Merkmale auf, die nicht zwingend erforderlich sind, um den beanspruchten Gegenstand auszuführen, die aber in bestimmten Anwendungsfällen gewünschte Eigenschaften bereitstellen. So sollen auch Ausführungsformen als unter die beschriebene technische Lehre fallend offenbart angesehen werden, die nicht alle Merkmale der im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen aufweisen. Ferner werden, um unnötige Wiederholungen zu vermeiden, bestimmte Merkmale nur in Bezug auf einzelne der im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen erwähnt. Es wird darauf hingewiesen, dass die einzelnen Ausführungsformen daher nicht nur für sich genommen, sondern auch in einer Zusammenschau betrachtet werden sollen. Anhand dieser Zusammenschau wird der Fachmann erkennen, dass einzelne Ausführungsformen auch durch Einbeziehung von einzelnen oder mehreren Merkmalen anderer Ausführungsformen modifiziert werden können. Es wird darauf hingewiesen, dass eine systematische Kombination der einzelnen Ausführungsformen mit einzelnen oder mehreren Merkmalen, die in Bezug auf andere Ausführungsformen beschrieben werden, wünschenswert und sinnvoll sein kann und daher in Erwägung gezogen und auch als von der Beschreibung umfasst angesehen werden soll.In the following, individual embodiments for solving the problem are described by way of example with reference to the figures. Some of the individual embodiments described have features that are not absolutely necessary to implement the claimed subject matter, but which provide desired properties in certain applications. Thus, embodiments that do not have all the features of the embodiments described below are also to be regarded as being disclosed as falling under the technical teaching described. Furthermore, in order to avoid unnecessary repetition, certain features are only mentioned in relation to individual embodiments described below. It is pointed out that the individual embodiments should therefore not only be considered individually, but should also be viewed as a whole. Based on this synopsis, the person skilled in the art will recognize that individual embodiments can also be modified by incorporating individual or multiple features of other embodiments. It is pointed out that a systematic combination of the individual embodiments with individual or multiple features that are described in relation to other embodiments can be desirable and useful and should therefore be considered and should also be regarded as covered by the description.
Figurenlistecharacter list
-
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Stromrichterschaltung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.1 FIG. 12 shows a schematic representation of a power converter circuit according to a preferred embodiment of the present invention. -
2 zeigt eine schematische Darstellung einer Stromrichterschaltung gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ohne Schutzdioden.2 shows a schematic representation of a power converter circuit according to a further preferred embodiment of the present invention without protective diodes. -
3 zeigt einen Zeitverlauf von Eingangsströmen, einem Ausgangsstrom sowie einer Ausgangsspannung in einem Eingangsstromrichter gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.3 shows a time course of input currents, an output current and an output voltage in an input power converter according to a preferred embodiment of the present invention. -
4 zeigt einen detaillierten Zeitverlauf eines Ausgangsstroms in einem Eingangsstromrichter sowie von Schwingkreisströmen in einem Schwingkreisstromrichter gemäß der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung aus den1 und2 .4 shows a detailed time profile of an output current in an input converter and of oscillating circuit currents in an oscillating circuit converter according to the preferred embodiments of the present invention from FIGS1 and2 . -
5 zeigt einen detaillierten Zeitverlauf eines Schwingkreisstroms und dazugehörige Spannungen eines Schwingkreisstromrichters gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aus1 ,5 FIG. 12 shows a detailed time course of a tank circuit current and associated voltages of a tank circuit converter according to the preferred embodiment of thepresent invention 1 , -
6 zeigt einen detaillierten Zeitverlauf eines Schwingkreisstroms und dazugehörige Spannungen eines Schwingkreisstromrichters gemäß der weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ohne Schutzdioden aus2 .6 FIG. 12 shows a detailed time course of a resonant circuit current and associated voltages of a resonant circuit converter according to the further preferred embodiment of the present invention withoutprotective diodes 2 . -
7 zeigt eine schematische Darstellung einer Stromrichterschaltung gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ohne Schutzdioden und einer alternativen primärseitiger Transformatorschaltung.7 shows a schematic representation of a power converter circuit according to a further preferred embodiment of the present invention without protective diodes and an alternative primary-side transformer circuit. -
8 zeigt eine schematische Darstellung einer Stromrichterschaltung gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ohne Schutzdioden und einer alternativen Transformatorschaltung in Dreiecks-Anordnung.8th shows a schematic representation of a power converter circuit according to a further preferred embodiment of the present invention without protective diodes and an alternative transformer circuit in a delta arrangement. -
9 zeigt eine schematische Darstellung einer Stromrichterschaltung gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ohne Schutzdioden und einer alternativen Gleichrichterbrückenschaltung.9 shows a schematic representation of a power converter circuit according to a further preferred embodiment of the present invention without protective diodes and an alternative rectifier bridge circuit. -
10 zeigt eine schematische Darstellung einer Stromrichterschaltung gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ohne Schutzdioden und einer alternativen Gleichrichterbrücke mit Mittelpunktschaltung.10 shows a schematic representation of a power converter circuit according to a further preferred embodiment of the present invention without protective diodes and an alternative rectifier bridge with center point circuit. -
11 zeigt eine schematische Darstellung einer Stromrichterschaltung gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einer alternativen Transformator- und Gleichrichterbrückenschaltung.11 12 shows a schematic representation of a power converter circuit according to a further preferred embodiment of the present invention with an alternative transformer and rectifier bridge circuit. -
12 zeigt ein Blockschaltbild einer Regelungsschaltung eines Eingangsstromrichters gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.12 FIG. 12 shows a block diagram of a control circuit of an input converter according to a preferred embodiment of the present invention. -
13 zeigt einen Zeitverlauf der Eingangsspannungen und der Eingangsströme, sowie der aufgenommenen Wirk- und Blindleistung bei einem Sollwertsprung des Netzstromes gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.13 shows a time course of the input voltages and the input currents, as well as the active and reactive power consumed in the event of a setpoint jump in the mains current, according to a preferred embodiment of the present invention. -
14 zeigt eine schematische Darstellung eines Stromrichterschaltungssystems mit einer Mehrzahl von parallelgeschalteten Stromrichterschaltungen gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.14 shows a schematic representation of a power converter circuit system with a plurality of parallel-connected power converter circuits according to a preferred embodiment of the present invention. -
15 zeigt einen Zeitverlauf von Eingangsströmen in einem Stromrichterschaltungssystem mit unterschiedlicher Anzahl parallelgeschalteter Stromrichterschaltungen mit jeweils einem zeitlichen Phasenversatz gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.15 FIG. 1 shows a time profile of input currents in a converter circuit system with a different number of parallel-connected converter circuits, each with a temporal phase offset, according to a preferred embodiment of the present invention. -
16 zeigt einen Zeitverlauf von Ausgangsströmen in einem Stromrichterschaltungssystem mit unterschiedlicher Anzahl parallelgeschalteter Stromrichterschaltungen mit jeweils einem zeitlichen Phasenversatz gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.16 shows a time course of output currents in a converter circuit system with a different number of parallel-connected converter circuits, each with a temporal phase offset, according to a preferred embodiment of the present invention.
Detaillierte Beschreibung der FigurenDetailed description of the figures
Die
Das Wechselstromnetz 20 in
Der pulsförmige Ausgangsstrom IDC wird dabei nicht wie bei den gängigen Stromrichtern in einen Gleichspannungs-Zwischenkreis gespeist, sondern dient als Eingangsstrom für den Schwingkreisstromrichter 40. Der Schwingkreisstromrichter 40 in
Die auf die Sekundärseite des Transformators potentialgetrennt übertragenen Ausgangsspannungen uab, ubc und uca des 3-phasigen Transformators werden durch die Gleichrichterbrücke 60 gleichgerichtet und ein Ausgangsstrom iout bei einer Ausgangspannung uout am Ausgang der Stromrichterschaltung 10 bereitgestellt. Hierbei ist in
Die
Die
Die
Die
Die
Die
Die
Die
Die
Die
Die
Hierzu werden die Eingangsspannungen u1, u2 und u3 sowie die Eingangsströme i1, i2 und i3 in einem Raumzeiger-Wandler 82 in Netzspannungs- und Stromraumzeiger umgewandelt. Aus den αβ-Komponenten uNα und uNβ des Netzspannungsraumzeigers wird der reziproke Betrag von ûN in einem Reziprog-Wandler 84 berechnet. Dieser reziproke Betragswert wird anschließend mit den ab-Komponenten der Netzspannung in zwei ersten Multiplikatoren 86 multipliziert, wodurch αβ-Komponenten mit der Amplitude 1 eins entstehen. Diese αβ-Komponenten der Spannung werden dann mit einem Stromsollwert îNsoll der überlagerten Regelung in zwei zweiten Multiplikatoren 88 multipliziert und dadurch die Sollwerte iNαsoll und iNβsoll der αβ-Netzströme gebildet. Diese Stromsollwerte iNαsoll und iNβsoll werden anschließend in einer Stromsollwert-Phasenverschiebeeinheit 90 in der Phase verschoben, worauf im Weiteren nochmals eingegangen wird. Diese phasenverschobenen Stromsollwerte werden mit den Stromistwerten iNα und iNβ in einem Vergleichsglied 92 verglichen und αβ -Stromreglern 94 zugeführt. Zur Verbesserung der Dynamik wird am Ausgang der αβ-Stromregler 94 eine Störgrößenaufschaltung 96 mit den αβ-Komponenten der Netzspannung vorgenommen. Als Ausgangsignal werden Sollregelspannungen uSRαsoll und uSRβsoll erzeugt und zur Pulsmustererzeugung dem Eingangsstromrichter 30 bereitgestellt. Im Kernelement der Regelungsschaltung 80 erfolgt eine Blindleistungsregelung. Hierzu wird aus den αβ-Komponenten der Netzgrößen die aufgenommene Blindleistung in einer Blindleistungsberechnungseinheit 98 berechnet und mit dem Blindleistungswert Null verglichen. Hierbei entsteht eine Blindleistung dann, wenn eine Phasenverschiebung zwischen den Eingangsspannungen u1, u2 und u3 sowie den Eingangsströmen i1, i2 und i3 existiert. Durch die Regelung auf Wechselgrößen besteht zwischen Stromistwert und Stromsollwert grundsätzlich eine Phasenverschiebung. Ein Blindleistungsregler 100 erzeugt einen Phasenwinkel φ welcher den Sollwert der Netzströme so in der Phase verschiebt, dass keine Blindleistung aufgenommen wird. Dabei weist die Regelungsschaltung 80 durch die Möglichkeit der Verwendung von sehr hohen Schaltfrequenzen eine hohe Regelungsdynamik bei einem gleichzeitig sehr stabilen Regelungsverhalten auf. In den hier gezeigten Simulationsdaten wird beispielsweise eine Schaltfrequenz f0 des Eingangsstromrichters 30 von 83kHz verwendet, was eine Nutzung von SIC-Bauelementen bei einem vereinfachten Aufbau der Stromrichterschaltung 10 erlaubt.For this purpose, the input voltages u 1 , u 2 and u 3 and the input currents i 1 , i 2 and i 3 are converted in a
Die
Die
Die
Die
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Stromrichterschaltungssystempower converter circuit system
- 1010
- Stromrichterschaltungconverter circuit
- 2020
- WechselstromnetzAC grid
- 3030
- Eingangsstromrichterinput power converter
- 4040
- Schwingkreisstromrichterresonant circuit converter
- 4242
- Schutzdiodenprotection diodes
- 5050
- Transformatortransformer
- 6060
- Gleichrichterbrückerectifier bridge
- 7070
- Akkumulatoraccumulator
- 8080
- Regelungsschaltungcontrol circuit
- 8282
- Raumzeiger-Wandlerspace vector converter
- 8484
- Reziprog-Wandlerreciprocal converter
- 8686
- erste Multiplikatorenfirst multipliers
- 8888
- zweite Multiplikatorensecond multipliers
- 9090
- Stromsollwert-PhasenverschiebeeinheitCurrent command phase shift unit
- 9292
- Vergleichsgliedcomparator
- 9494
- αβ-Stromreglerαβ current controller
- 9696
- StörgrößenaufschaltungDisturbance control
- 9898
- Blindleistungsberechnungseinheitreactive power calculation unit
- 100100
- Blindleistungsreglerreactive power controller
- LELE
- Eingangsinduktivität des EingangsstromrichtersInput inductance of the input power converter
- CpCP
- Schwingkreiskondensatorresonant circuit capacitor
- CGcg
- Glättungskondensatorsmoothing capacitor
- LhLh
- Hauptinduktivität des Transformatorsmain inductance of the transformer
- i1..ni1..n
- Eingangsstrom der n-ten Phase eines WechselstromnetzesInput current of the nth phase of an AC network
- u1..nu1..n
- Eingangsspannung der n-ten Phase eines WechselstromnetzesInput voltage of the nth phase of an AC network
- IDCI.D.C
- pulsförmiger Ausgangsstrom des EingangsstromrichtersPulsed output current of the input converter
- UDCU.D.C
- pulsförmige Ausgangsspannung des Eingangsstromrichterspulsed output voltage of the input converter
- ia,b,cia,b,c
- Schwingkreisströme in den m-Phasen des SchwingkreisstromrichtersResonant circuit currents in the m-phases of the resonant circuit converter
- iha,hb,hcyeah, hb, hc
- Ströme durch die Hauptinduktivitäten in den m-PhasenCurrents through the main inductances in the m-phases
- ua,b,cetc.,b,c
- Spannungen zwischen der m-ten Phase des Schwingkreisstromrichters und dem negativen Ast des EingangsstromrichtersVoltages between the mth phase of the resonant circuit converter and the negative branch of the input converter
- uab,bc,cauab,bc,approx
- Sekundärseitige Ausgangsspannungen am TransformatorSecondary-side output voltages at the transformer
- u0-u0-
- Spannung zwischen Sternpunkt des Transformators und negativen Ast des EingangsstromrichtersVoltage between the neutral point of the transformer and the negative branch of the input converter
- ioutiout
- Ausgangsstrom der StromrichterschaltungOutput current of the power converter circuit
- uoutout
- Ausgangsspannung der StromrichterschaltungOutput voltage of the power converter circuit
- uNα,βuNα,β
- αβ-Komponenten der Eingangsspannungsraumzeigerαβ components of the input voltage space vectors
- uNα,βsolluNα,βset
- Sollwerte der αβ-Komponenten der EingangsspannungsraumzeigerTarget values of the αβ components of the input voltage space vector
- iNα,βiNα,β
- αβ-Komponenten der Eingangsstromraumzeigerαβ components of the input current space vectors
- iNα,βsolliNα,βset
- Sollwerte der αβ-Komponenten der EingangsstromraumzeigerTarget values of the αβ components of the input current space vector
- ûNU.N
- reziproker Betrag der αβ-Komponenten des Eingangsspannungsraumzeigersreciprocal of the αβ components of the input voltage space vector
- îNsollîNset
- Stromsollwertcurrent setpoint
- uSRα,βsolluSRα,βset
- Sollregelspannung zur Pulsmustererzeugung im EingangsstromrichterReference control voltage for pulse pattern generation in the input converter
- φφ
- Phasenwinkelphase angle
- Blindleistungreactive power
- p(t)p(t)
- aufgenommene Wirkleistungactive power consumed
- q(t)q(t)
- aufgenommene Blindleistungabsorbed reactive power
- nn
- Anzahl der Eingangsphasen des EingangsstromrichtersNumber of input phases of the input converter
- mm
- Anzahl der Phasen des Schwingkreisstromrichters und des TransformatorsNumber of phases of the resonant circuit converter and the transformer
- jj
- Anzahl der parallel geschalteten StromrichterschaltungenNumber of converter circuits connected in parallel
- f0f0
- Eingangsstromrichter-SchaltfrequenzInput converter switching frequency
- T0T0
- Periodendauer bei einer Eingangsstromrichter-Schaltfrequenz f0 Period duration at an input converter switching frequency f 0
- f0/mf0/m
- Schwingkreisstromrichter-SchaltfrequenzOscillating circuit converter switching frequency
Claims (10)
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102021208278.5A DE102021208278A1 (en) | 2021-07-30 | 2021-07-30 | Power converter circuit for generating a potential-separated DC voltage |
EP22758480.2A EP4378061A1 (en) | 2021-07-30 | 2022-07-29 | Converter circuit for generating an isolated dc voltage |
PCT/EP2022/071357 WO2023006949A1 (en) | 2021-07-30 | 2022-07-29 | Converter circuit for generating an isolated dc voltage |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102021208278.5A DE102021208278A1 (en) | 2021-07-30 | 2021-07-30 | Power converter circuit for generating a potential-separated DC voltage |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102021208278A1 true DE102021208278A1 (en) | 2023-02-02 |
Family
ID=83059386
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102021208278.5A Pending DE102021208278A1 (en) | 2021-07-30 | 2021-07-30 | Power converter circuit for generating a potential-separated DC voltage |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP4378061A1 (en) |
DE (1) | DE102021208278A1 (en) |
WO (1) | WO2023006949A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102023105145A1 (en) | 2023-03-02 | 2024-09-05 | Brusa Elektronik Ag | MULTI-PHASE INVERTER AND PHASE LOAD BALANCING METHODS |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102011077716A1 (en) | 2011-06-17 | 2012-12-20 | Robert Bosch Gmbh | Charging device and method for charging an electrical energy store |
US20130063981A1 (en) | 2011-09-08 | 2013-03-14 | Abb Technology Ag | Multilevel converter and a control method for operating a multilevel converter |
US20190355506A1 (en) | 2018-05-21 | 2019-11-21 | Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. | Interleaved converters with integrated magnetics |
CN110829421A (en) | 2019-11-15 | 2020-02-21 | 东北电力大学 | System impedance modeling method for VSC cascaded LLC |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6087628B2 (en) * | 2010-01-11 | 2017-03-01 | フィリップス ライティング ホールディング ビー ヴィ | AC / DC conversion circuit |
US11418125B2 (en) * | 2019-10-25 | 2022-08-16 | The Research Foundation For The State University Of New York | Three phase bidirectional AC-DC converter with bipolar voltage fed resonant stages |
-
2021
- 2021-07-30 DE DE102021208278.5A patent/DE102021208278A1/en active Pending
-
2022
- 2022-07-29 WO PCT/EP2022/071357 patent/WO2023006949A1/en active Application Filing
- 2022-07-29 EP EP22758480.2A patent/EP4378061A1/en active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102011077716A1 (en) | 2011-06-17 | 2012-12-20 | Robert Bosch Gmbh | Charging device and method for charging an electrical energy store |
US20130063981A1 (en) | 2011-09-08 | 2013-03-14 | Abb Technology Ag | Multilevel converter and a control method for operating a multilevel converter |
US20190355506A1 (en) | 2018-05-21 | 2019-11-21 | Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. | Interleaved converters with integrated magnetics |
CN110829421A (en) | 2019-11-15 | 2020-02-21 | 东北电力大学 | System impedance modeling method for VSC cascaded LLC |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
A. Khaligh and M. D'Antonio, "Global Trends in High-Power On-Board Chargers for Electric Vehicles," in IEEE Transactions on Vehicular Technology, vol. 68, no. 4, pp. 3306-3324, April 2019 |
S. A. Arshadi, M. Ordonez, W. Eberle, M. Craciun and C. Botting, "Three-Phase LLC Battery Charger: Wide Regulation and Improved Light-Load Operation," in IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 36, no. 2, pp. 1519-1531, Feb. 2021 |
S. S. Tanavade, H. M. Suryawanshi and M. P. Bhagat, "A Three-Phase Modified Series-Parallel Resonant Converter based UPS-Analysis, Design, Simulation & Results," EUROCON 2007 - The International Conference on "Computer as a Tool", 2007, pp. 2770-2777 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102023105145A1 (en) | 2023-03-02 | 2024-09-05 | Brusa Elektronik Ag | MULTI-PHASE INVERTER AND PHASE LOAD BALANCING METHODS |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP4378061A1 (en) | 2024-06-05 |
WO2023006949A1 (en) | 2023-02-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1311058B1 (en) | Frequency power converter | |
EP2454794B1 (en) | Apparatus for conversion of an electric quantity comprising a neutral point reactor | |
DE112018004721T5 (en) | DC / DC converter | |
WO2017162341A1 (en) | Method for operating an electrical network | |
DE10114075A1 (en) | Power converter circuitry for generators with dynamically variable power output | |
DE19750041C1 (en) | Semiconductor DC voltage regulator | |
DE102019130838A1 (en) | A filter arrangement | |
EP2845288B1 (en) | On- or off-coupling of power in a branch at a node of a dc network by a voltage source connected in series | |
DE102022100303A1 (en) | MAGNETIC INTEGRATION OF A THREE-PHASE RESONANCE CONVERTER AND AN AUXILIARY POWER SUPPLY | |
EP2845303B1 (en) | Power converter and operating method for converting voltages | |
EP2592745A1 (en) | Electrical converter | |
DE102018210807A1 (en) | Electrical circuit for zero voltage soft switching in a DC converter | |
EP2859569A1 (en) | Direct current voltage switch for switching a direct current in a branch of a direct current voltage network node | |
EP3291432B1 (en) | Dual-active-bridge with modular multilevel bridges | |
EP0772902B1 (en) | Current supply apparatus, in particular battery-loading apparatus for electric vehicles or the like | |
DE102021208278A1 (en) | Power converter circuit for generating a potential-separated DC voltage | |
EP2945257B1 (en) | Balancing electric voltages of electric capacitors connected in series | |
WO2019233629A1 (en) | Universal charging appliance for direct-current and alternating-current charging | |
DE102021108246A1 (en) | Charging station and method of operating a charging station | |
CH712011B1 (en) | Converter for electrically isolated transmission of electrical energy. | |
EP2849327B1 (en) | Variable step-down converter and battery charging station with such a step-down converter | |
EP3291433A1 (en) | Dc/dc converter with transformer | |
DE102011081448A1 (en) | Circuit arrangement with electronic switch and inductance | |
EP1480322B1 (en) | Control method for a power converter | |
WO2016050533A1 (en) | Modular multi-level cycloconverter with a variable single-phase frequency output |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication |