DE112016007097T5

DE112016007097T5 - Resonanzleistungswandlereinrichtung

Info

Publication number: DE112016007097T5
Application number: DE112016007097.7T
Authority: DE
Inventors: Takeshi Yamamoto
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2016-07-26
Filing date: 2016-07-26
Publication date: 2019-04-18
Also published as: CN109478849A; JP6289763B1; US10715051B2; US20200177084A1; JPWO2018020570A1; WO2018020570A1; CN109478849B

Abstract

Resonanzleistungswandlereinrichtung (1), mit: in Reihe verbundenen Filterkondensatoren (C1, C2), die an einer Eingangsseite angeordnet sind und Transformatoren (TR1, TR2), einem Leistungswandlerschaltkreis (11), der zwischen einer Primärseite der Transformatoren (TR1) und dem Filterkondensator (C1) angeordnet ist, und einem Leistungswandlerschaltkreis (12), der zwischen einer Primärseite des Transformators (TR2) und dem Filterkondensator (C2) angeordnet ist. Die Resonanzleistungswandlereinrichtung (1) weist des Weiteren auf: einen Einstellungsmengenberechner (2) zum Berechnen einer Einstellungsmenge, die eine Verzögerungszeit eines Anstiegs eines Pulses eines Steuerungssignals zu einem Schaltelement (U1, X1) oder einem Schaltelement (U2, X2) gemäß einer Spannungsdifferenz zwischen den Filterkondensatoren (C1, C2) angibt; und eine Steuerung (3) zum, gemäß der Einstellungsmenge, bewirken einer Verzögerung in dem Anstieg des Pulses des Steuerungssignals zu dem Schaltelement (U1, X1) oder dem Schaltelement (U2, X2), und Ausgeben des anstiegsverzögerten Steuerungssignals an die Schaltelemente (U1, X1, U2, X2).

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Resonanzleistungswandlereinrichtung, die einen Resonanzschaltkreis aufweist.
Technischer Hintergrund
Eine Leistungswandlereinrichtung weist eine Mehrzahl von Filterkondensatoren auf, die in Reihe verbunden und an einer Eingangsseite angeordnet sind, eine Mehrzahl von Transformatoren in einer eins-zu-eins-Korrespondenz mit der Mehrzahl von Filterkondensatoren und eine Mehrzahl von Leistungswandlerschaltkreisen in eins-zu-eins-Korrespondenz mit der Mehrzahl von Filterkondensatoren, wobei als eine Eingangsspannung eine auf die Filterkondensatoren beaufschlagte Spannung genutzt ist, eine Gleichstromspannung in eine Wechselstromspannung gewandelt wird und die Wechselstromspannung an einen Primär Seitentransformator ausgegeben wird. Unterschiede können in den Ausgangsspannungen der Leistungswandlerschaltkreise auftreten. Aufgrund der Unterschiede in den Ausgangsspannungen der Leistungswandlerschaltkreise kann sich ein Ausgangsstrom in der Leistungswandlereinrichtung erhöhen und abnehmen und es kann ein Überstrom auftreten.
Eine Leistungswandlereinrichtung von Anwendungen wie etwa Umschweißen wie in der Patentliteratur 1 offenbart, unterdrückt Ungleichgewichte zwischen Anschlussspannungen von Eingangsseitenfilterkondensatoren, die durch Ausgangsungleichgewichte von Umrichtern bewirkt werden, die an einer Primärseite der Transformatoren angeordnet sind, Leiterbreitenungleichgewichten der Schaltelemente der Umrichter oder Ähnlichem. Spezifisch, in dieser Leistungsversorgungseinrichtung, wird jede Filterkondensatorspannung zwischen Anschlüssen erfasst, eine Differenzspannung relativ zu einem Referenzsignal wird erfasst und ein Puls-Timing wird dazu korrigiert, entlang der Zeitachse schmal zu werden, wenn die Spannung zwischen Anschlüssen gering ist.
In einem DC-DC-Umrichter, der in Patentliteratur 2 gezeigt ist, sind einheitliche Einheiten in n Gruppen für eine Gleichstromleistungsversorgung bereitgestellt, wobei jede der einheitlichen Einheiten ein Paar von Transformatoren und ein Paar von Wandlerschaltkreiseinheiten aufweist. Zusätzlich zu dem Verbinden in Reihe zwischen die n-Gruppen einer Sekundärseite eines der Transformatoren, die in der einheitlichen Einheit auftreten, durch das Verbinden einer Sekundärseite des anderen Transformators in einer einheitlichen Einheit in Reihe zwischen die n-Gruppen wird ein Erhöhen oder Abnehmen eines Ausgangsstroms der Leistungswandlereinrichtung unterdrückt.
Zitierungsliste
Patentliteratur

Patentliteratur 1: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung Kokai Veröffentlichtungs-Nr. 2008-99381
Patentliteratur 2: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung Kokai Veröffentlichtungs-Nr. 2004-88814

Kurzdarstellung der Erfindung
Technisches Problem
Wenn die Sekundärseiten der Transformatoren in Reihe verbunden sind, um die Konfiguration der Leistungswandlereinrichtung zu vereinfachen, können Unterschiede in den Spannungen der Filterkondensatoren aufgrund von Unterschieden in Leckinduktivitäten aufgrund einer Varianz zwischen Transformatorelementen auftreten. Wenn Pulse derselben Breite mit demselben Timing auf die Schaltelemente in dem Zustand beaufschlagt werden, in dem Unterschiede in den Spannungen der Filterkondensatoren auftreten, treten Unterschiede in Verlusten der Schaltelemente auf. In dem Fall, in dem die Leistungswandlereinrichtung auf einem elektrischen Schienenfahrzeug montiert ist, ist die Eingangsspannung eine Hochspannung von ungefähr 1.000 V. Wenn sich die Eingangsspannung erhöht, erhöhen sich die Unterschiede in den Verlusten der Schaltelemente durch die Spannungsdifferenzen, die zwischen den Filterkondensatoren bewirkt sind, und Unterschiede in den Lebensspannen der Schaltelemente erhöhen sich. Obwohl das Anordnen von Widerständen parallel zu den Filterkondensatoren, um die Spannungsdifferenzen zwischen den Filterkondensatoren herabzusetzen, betrachtet ist, ist, wenn eine Eingangsspannung eine Hochspannung auf die voranstehend genannte Weise ist, ein Wert des Widerstands dazu erforderlich in der Größenordnung von Milliohm zu sein und die Menge von durch den Widerstand erzeugte Wärme erhöht sich. Die Größe einer Wärmesenke ist erforderlich erhöht zu werden mit der Menge der erzeugten Wärme und daher erhöhen sich Herstellungskosten, und ein durch den Widerstand in der Leistungswandlereinrichtung eingenommener Raum erhöht sich.
Unter Berücksichtigung der voranstehend benannten Umstände ist es eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, Spannungsdifferenzen der Filterkondensatoren herabzusetzen, die in Reihe und an der Eingangsseite der Leistungswandlereinrichtung angeordnet sind, für die Transformatoren in Reihe an der Sekundärseite verbunden sind.
Lösung des Problems
Um die voranstehend benannte Aufgabe zu erreichen, weist eine Resonanzleistungswandlereinrichtung der vorliegenden Offenbarung auf: eine Mehrzahl von Filterkondensatoren, die in Reihe verbunden und an einer Eingangsseite angeordnet sind; eine Mehrzahl von Transformatoren in eins-zu-eins-Korrespondenz mit der Mehrzahl von Filterkondensatoren, wobei die Transformatoren in Reihe an einer Sekundärseite verbunden sind; eine Mehrzahl von Leistungswandlerschaltkreisen in eins-zu-eins-Korrespondenz mit der Mehrzahl von Filterkondensatoren, eine Steuerung; und einen Einstellungsmengenberechner. Jeder Leistungswandlerschaltkreis der Leistungswandlerschaltkreise weist einen Resonanzkondensator und einen Schaltelement auf. Die Leistungswandlerschaltkreise geben als eine Eingangsspannung eine auf die Filterkondensatoren beaufschlagte Spannung ein, wandeln Gleichstromspannung in Wechselstromspannung und geben die Wechselstromspannung an einer Primärseite der Transformatoren aus. Die Steuerung schaltet das Schaltelement durch Ausgeben eines Steuerungssignals an das Schaltelement an oder aus, welches ein Pulssignal ist. Der Einstellungsmengenberechner berechnet, gemäß einer Spannungsdifferenz der Filterkondensatoren, eine Einstellungsmenge, die eine Zeitverzögerung eines Anstiegs eines Pulses des Steuerungssignals an das Schaltelement von einigen der Leistungswandlerschaltkreisen angibt. Die Steuerung verzögert, gemäß der Einstellungsmenge, den Anstieg des Pulses des Steuerungssignals an die einigen der Schaltelemente, die in den Leistungswandlerschaltkreisen vorhanden sind.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Offenbarung wird der Anstieg des Pulses des Steuerungssignals an das Schaltelement des Leistungswandlerschaltkreises gemäß der Spannungsdifferenz der Filterkondensatoren verzögert, wodurch ein Abnehmen der Spannungsdifferenz der Filterkondensatoren ermöglicht wird.
Figurenliste

1 zeigt ein Blockdiagramm, das eine Beispielkonfiguration einer Resonanzleistungswandlereinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt;
2 zeigt ein Schaubild, das ein Beispiel von Steuerungssignalen und Strömen von Schaltelementen in der Ausführungsform darstellt;
3 zeigt ein Diagramm, das ein Beispiel eines Äquivalenzschaltkreises eines Hauptschaltkreises der Resonanzleistungswandlereinrichtung gemäß der Ausführungsform darstellt;
4 zeigt ein Diagramm, das ein Beispiel eines anderen Äquivalenzschaltkreises eines Hauptschaltkreises der Resonanzleistungswandlereinrichtung gemäß der Ausführungsform darstellt;
5 zeigt ein Blockdiagramm, das eine Beispielkonfiguration eines Einstellungsmengenberechners und einer Steuerung gemäß der Ausführungsform darstellt;
6 zeigt ein Schaubild, das ein weiteres Beispiel von Steuerungssignalen und Strömen von Schaltelementen in der Ausführungsform darstellt;
7 zeigt ein Schaubild, das noch ein weiteres Beispiel von Steuerungssignalen und Strömen von Schaltelementen in der Ausführungsform darstellt;
8 zeigt ein Blockdiagramm, das eine weitere Beispielkonfiguration der Resonanzleistungswandlereinrichtung gemäß der Ausführungsform darstellt; und
9 zeigt ein Blockdiagramm, das noch eine weitere Beispielkonfiguration der Resonanzleistungswandlereinrichtung gemäß der Ausführungsform darstellt.

Beschreibung von Ausführungsformen
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden nachstehend im Detail mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen sind Komponenten, die dieselben oder äquivalent sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
1 zeigt ein Blockdiagramm, das eine Beispielkonfiguration einer Resonanzleistungswandlereinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt. In dem Beispiel der 1 ist eine Resonanzleistungswandlereinrichtung 1 eine Umrichtereinrichtung vom Resonanztyp. Die Resonanzleistungswandlereinrichtung 1 ist ausgestattet mit: Filterkondensatoren C1 und C2, die in Reihe verbunden sind und an einer Eingangsseite angeordnet sind, Transformatoren TR1 und TR2 für die Sekundärseiten in Reihe verbunden sind, ein Leistungswandlerschaltkreis 11, der zwischen den Filterkondensatoren C1 und der Transformator TR1-Primärseite angeordnet ist, und ein Leistungswandlerschaltkreis 12, der zwischen dem Filterkondensator C2 und der Transformator TR2-Primärseite angeordnet ist. Die Sekundärseiten der Transformatoren TR1 und TR2 sind in Reihe verbunden. Aufgrund der Verbindung der Sekundärseiten der Transformatoren TR1 und TR2 in Reihe ist die Schaltkreiskonfiguration, die an den Sekundärseiten der Transformatoren TR1 und TR2 angeordnet ist, vereinfacht. In Reihe verbundene Dioden D1 und D2, in Reihe verbundene Dioden D3 und D4 und ein Filterkondensator C7 sind gegenseitig parallel zueinander an den Sekundärseiten der Transformatoren TR1 und TR2 verbunden. Die Sekundärseiten der Transformatoren TR1 und TR2 sind in Reihe verbunden und ein Ende der Sekundärseite des Transformators TR1 ist an einem Verbindungspunkt der Dioden D1 und D2 verbunden. Ein Ende der Sekundärseite des Transformators TR2 ist mit einem Verbindungspunkt der Dioden D3 und D4 verbunden.
Die Resonanzleistungswandlereinrichtung 1, wie nachstehend beschrieben, ist des Weiteren ausgestattet mit: einem Einstellungsmengenberechner 2 zum Berechnen einer Einstellungsmenge, die eine Verzögerungszeit eines Anstiegs eines Pulses eines Steuerungssignals an Schaltelemente U1 und X1 angibt, die in einem Leistungswandlerschaltkreis 11 vorhanden sind oder an Schaltelemente U2 und X2, die in einen Leistungswandlerschaltkreis 12 vorhanden sind, gemäß einer Spannungsdifferenz der Filterkondensatoren C1 und C2; und eine Steuerung 3 zum Ausgeben an die Schaltelemente U1, X1, U2 und X2 des Steuerungssignals nach dem Verzögern des Anstiegs des Pulses des Steuerungssignals in Bezug auf die Schaltelemente U1 und X1 und die Schaltelemente U2 und X2, in Antwort auf die Einstellungsmenge. Aufgrund des Verzögems des Anstiegs des Pulses des Steuerungssignals zu den Schaltelementen U1 und X1 oder den Schaltelementen U2 und X2 in Antwort auf die Einstellungsmenge verringert die Resonanzleistungswandlereinrichtung 1 die Spannungsdifferenz der Filterkondensatoren C1 und C2.
In dem Beispiel der 1 sind die Leistungswandlerschaltkreise 11 und 12 Halbbrückenschaltkreise. Der Leistungswandlerschaltkreise 11 ist mit in Reihe verbundenen Resonanzkondensatoren C3 und C4 und in Reihe verbundenen Schaltelementen U1 und X1 ausgestattet und ist parallel zu dem Filterkondensator C1 verbunden. Ein Ende der Primärseite des Transformators TR1 ist mit dem Verbindungspunkt der Resonanzkondensatoren C3 und C4 verbunden und das andere Ende ist mit dem Verbindungspunkt der Schaltelemente U1 und X1 verbunden. Der Leistungswandlerschaltkreis 12 ist mit in Reihe verbundenen Resonanzkondensatoren C5 und C6 und in Reihe verbundenen Schaltelementen U2 und X2 ausgestattet und ist parallel zu dem Filterkondensator C2 verbunden. Ein Ende der Primärseite des Transformators TR2 ist mit dem Verbindungspunkt der Resonanzkondensatoren C5 und C6 verbunden und das andere Ende ist mit dem Verbindungspunkt der Schaltelemente U2 und X2 verbunden. Die Schaltelemente U1, X1, U2 und X2 sind jegliche frei wählbare Schaltelemente und ein Beispiel von solch einem Schaltelement ist ein Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode (Englisch: Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT).
In den Schaltelementen U1 und X1 strömt ein Halbsinuswellenstrom, der eine Periode τ1 aufweist, die durch die Kapazitäten der Resonanzkondensatoren C3 und C4 und die Primärseitenleckinduktivität des Transformators TR1 bestimmt ist. Setzt man die jeweiligen Kapazitäten der Resonanzkondensatoren C3 und C4 als „C3“ und „C4“ fest und nimmt man die Primärseitenleckinduktivität des Transformators TR1 als L11 an, wird die Periode τ1 durch die Gleichung (1) nachstehend ausgedrückt.
[Gleichung 1] $τ 1 = 2 π \sqrt{(C3 + C4) \cdot L11}$
Auf dieselbe Weise strömt in den Schaltelementen U2 und X2 ein Sinushalbwellenstrom, der eine Periode τ2 aufweist, die durch die Kapazitäten der Resonanzkondensatoren C5 und C5 und die Primärseitenleckinduktivität des Transformators TR2 bestimmt ist. Nimmt man die Kapazitäten der Resonanzkondensatoren C5 und C6 als „C5“ und „C6“ an und nimmt man die Primärseitenleckinduktivität des Transformators TR2 als L21 an, wir die Periode τ2 durch die Gleichung (2) nachstehend ausgedrückt.
[Gleichung 2] $τ 2 = 2 π \sqrt{(C5 + C6) \cdot L21}$
Um Verluste in den Schaltelementen U1, X1, U2 und X2 auszugleichen, ist ein Ausgleichen der voranstehend benannten Zeitdauern τ1 und τ2 benötigt. Es wird daher ein Anpassen der Kapazitäten der Resonanzkondensatoren C3, C4, C5 und C6 benötigt und ein Anpassen der Primärseitenleckinduktivität L11 des Transformators TR1 und der Primärseitenleckinduktivität L21 des Transformators TR2 wird benötigt.
Jedoch, aufgrund von Produktvarianzen passen die Gegeninduktivität des Transformators TR1 und die Gegeninduktivität des Transformators TR2 nicht zueinander. Daher passen die Zeitdauer τ1 und die Zeitdauer τ2 nicht zueinander. Des Weiteren aufgrund eines Fehlens des Passens der Gegeninduktivität des Transformators TR1 und der Gegeninduktivität des Transformators TR2 tritt ein Unterschied in den Spannungen der Filterkondensatoren C1 und C2 auf.
Der Einstellungsmengenberechner 2 überwacht Spannungen der Filterkondensatoren C1 und C2, die durch einen nicht dargestellten Spannungsdetektor erfasst sind. Ein Betrieb der Resonanzleistungswandlereinrichtung 1 wird als nächstes beschrieben in dem Fall, in dem die Spannungsdifferenz der Filterkondensatoren C1 und C2 so genügend klein ist, dass die Spannungsdifferenz der Filterkondensatoren C1 und C2 ignoriert werden kann. 2 zeigt ein Schaubild, das ein Beispiel von Steuerungssignalen und Strömen von Schaltelementen in der Ausführungsform darstellt. Für die Schaltelemente U1, X1, U2 und X2 geben die oberen graphischen Darstellungen jeweils das Steuerungssignal an und die unteren graphischen Darstellungen geben jeweils den Strom der Schaltelemente von U1, X1, U2 und X2 an. Die Steuerung 3 sendet jeweils die Steuerungssignale S1, S2, S3 und S4 zu den Schaltelementen U1, X1, U2 und X2. Die Steuerungssignale S1, S2, S3 und S4 sind Pulssignale. Die Ströme I1, I2, I3 und I4 strömen jeweils durch die Schaltelemente U1, X1, U2 und X2. Die Steuerung 3 gibt die Steuerungssignale S1, S2, S3 und S4 aus, so dass die Schaltelemente U1 und X1 alternierend AN sind, die Schaltelemente U1 und X2 alternierend AN sind und die Schaltelemente U1 und U2 mit demselben Timing angeschaltet werden und die Schaltelemente X1 und X2 mit demselben Timing angeschaltet werden. Nimmt man die Frequenz der Steuerungssignale S1, S2, S3 und S4 als f an und nimmt man eine Totzeit der Steuerungssignale S1, S2, S3 und S4 als Td an, eine Pulsweite Tg der Schaltelemente U1, X1, U2 und X2 wird dann durch die Gleichung (3) nachstehend beschrieben.
[Gleichung 3] $T g = \frac{1}{2} \cdot \frac{1}{f} - T d$
In dem Beispiel der 2 steigen die Steuerungssignale S1 und S3, die jeweils zu den Schaltelementen U1 und U2 gesendet sind, zu einer Zeit T1 an und fallen an einer Zeit T2 ab, die Tg nach der Zeit T1 ist. Die Steuerungssignale S2 und S4, die jeweils zu den Schaltelementen X1 und X2 gesendet sind, steigen zu einer Zeit T3 nach einem Ablauf einer Totzeit Td nach der Zeit T2 an und fallen zu einer Zeit T4 nach einem Ablauf einer von Tg nach der Zeit T3 ab. Die Steuerungssignale S1 und S3 steigen zu einer Zeit T5 nach einem Ablaufen der Totzeit Td nach der Zeit T4 an und fallen zu einer Zeit T6 nach einem Ablaufen von Tg nach der Zeit T5 ab. Die Steuerung 3 gibt die Steuerungssignale S1, S2, S3 und S4 aus, welche Pulssignale sind, die sich auf die voranstehend benannte Weise ändern und schaltet die Schaltelemente U1, X1, U2 und X2 AN-AUS. Die Totzeit Td ist vorher bestimmt gemäß der Schaltgeschwindigkeit der Schaltelemente U1, X1, U2 und X2.
Ein Betrieb der Resonanzleistungswandlereinrichtung 1 wird als nächstes in dem Fall beschrieben, in dem eine Spannungsdifferenz in den Filterkondensatoren C1 und C2 aufgrund eines Nichtzueinanderpassens der Gegeninduktivität der Transformatoren TR1 und TR2 auftritt. 3 zeigt ein Diagramm, das ein Beispiel eines Äquivalenzschaltkreises eines Hauptschaltkreises der Resonanzleistungswandlereinrichtung gemäß der Ausführungsform zeigt. 3 stellt einen Äquivalenzschaltkreis des Hauptschaltkreises der Resonanzleistungswandlereinrichtung 1 in dem Fall dar, in dem die Schaltelemente U1 und U2 in dem AN-Zustand sind. Die Gegeninduktivität des Transformators TR1 ist M1 und die Gegeninduktivität des Transformators TR2 ist M2. Die Sekundärseitenleckinduktivität des Transformators TR1 ist L12 und die Sekundärseitenleckinduktivität des Transformators TR2 ist L22. Wie von dem Äquivalenzschaltkreis, der in der 3 dargestellt ist, verstanden werden kann, unterliegt die Eingangsspannung der Resonanzleistungswandlereinrichtung 1 einer Spannungsteilung durch die Gegeninduktivitäten M1 und M2 und wird auf die Filterkondensatoren C1 und C2 beaufschlagt. Ein Beispiel wird nachstehend beschrieben, in dem die Eingangsspannung der Resonanzleistungswandlereinrichtung 1.000V ist, M1 ist 400 µH und M2 ist 600 µH. In diesem Fall ist eine Spannung VC1 des Filterkondensators C1 400V, wie durch die nachstehende Gleichung (4) angegeben. Des Weiteren ist eine Spannung VC2 des Filterkondensators C2 600V, wie durch die nachstehende Gleichung (5) angegeben.
[Gleichung 4] $VC1 = 1000 [V] \cdot \frac{400 [μ H]}{400 [μ H] + 600 [μ H]} = 400 [V]$
[Gleichung 5] $VC2 = 1000 [V] \cdot \frac{600 [μ H]}{400 [μ H] + 600 [μ H]} = 600 [V]$
Auf die voranstehende Weise ist ein Spitzenwert des Stroms des Schaltelements U1 das 1,5-fache des Spitzenwerts des Stroms des Schaltelements U2, ein Unterschied tritt in den Verlusten auf, die in den Schaltelementen U1 und U2 auftreten und ein Unterschied tritt in den Lebensspannen der Schaltelemente U1 und U2 auf. Auf dieselbe Weise tritt ein Unterschied in den Verlusten auf, die in den Schaltelementen X1 und X2 auftreten und ein Unterschied tritt in den Lebensspannen der Schaltelemente X1 und X2 auf.
Der Betrieb der Resonanzleistungswandlereinrichtung 1, der die Spannungsreferenz der Filterkondensatoren C1 und C2 verringert, wird nachstehend beschrieben. Der Einstellungsmengenberechner 2, gemäß der Spannungsdifferenz der Filterkondensatoren C1 und C2, die durch Differenz zwischen den Gegeninduktivitäten M1 und M2 bewirkt ist, berechnet, die Einstellungsmenge, die die Zeitverzögerung des Anstiegs der Pulse der Steuerungssignale S1, S2, S3 und S4 angibt. Die Steuerung 3 verzögert den Anstieg der Pulse der Steuerungssignale S1, S2, S3 und S4 gemäß der Einstellungsmenge und gibt die verzögerten Pulse an die Schaltelemente U1, X1, U2 und X2 aus. 4 zeigt ein Diagramm, das ein Beispiel eines weiteren Äquivalenzschaltkreises des Hauptschaltkreises der Resonanzleistungswandlereinrichtung gemäß der Ausführungsform darstellt. Dieses Diagramm ist ähnlich zu 3 zu betrachten. Die Eingangsleistungsversorgung der Resonanzleistungswandlereinrichtung 1 wird durch die Leistungsversorgung E1 und E2 angegeben. In dem Fall, in dem die Spannung des Filterkondensators C1 größer als die Spannung des Filterkondensators C2 ist, in dem Schaltkreis in der 4 dargestellt ist, ist das Schaltelement U1 AN geschaltet und das Schaltelement U2 ist AUS geschaltet. Wenn das Schaltelement U2 in dem AUS Zustand ist, aufgrund der Leistungsversorgung E2, lädt der Filterkondensator C2 und die Spannungsdifferenz der Filterkondensatoren C1 und C2 nimmt ab. Der Einstellungsmengenberechner 2 berechnet die Einstellungsmenge, die die Zeitverzögerung des Anstiegs des Steuerungssignals S3 an das Schaltelement U2 relativ zu dem Anstieg des Steuerungselements S1 in dem Schaltelement U1 angibt, die Steuerung 3 erzeugt und gibt die Steuerungssignale S1 und S3 gemäß der Einstellungsmenge aus und daher nimmt die Spannungsdifferenz der Filterkondensatoren C1 und C2 ab. Auf dieselbe Weise wird die Spannungsdifferenz der Filterkondensatoren C1 und C2 verringert durch Verzögern, relativ zu dem Anstieg des Steuerungssignals S2 in Bezug auf das Schaltelement X1, des Anstiegs des Steuerungssignals S4 in Bezug auf das Schaltelement X2.
In dem Fall, in dem die Spannung des Filterkondensators C1 kleiner als die Spannung des Filterkondensators C2 ist, in dem in der 4 dargestellten Schaltkreis, ist das Schaltelement U1 AUS geschaltet und das Schaltelement U2 ist AN geschaltet. Wenn das Schaltelement U1 in dem AUS Zustand ist, aufgrund der Leistungsversorgung E1, lädt der Filterkondensator C1 und die Spannungsdifferenz der Filterkondensatoren C1 und C2 nimmt ab. Der Einstellungsmengenberechner 2 berechnet die Einstellungsmenge, die die Zeitverzögerung des Anstiegs des Steuerungssignals S1 und das Schaltelement U1 relativ zu dem Anstieg des Steuerungssignals S3 an das Schaltelement U2 angibt, die Steuerung 3 erzeugt und gibt die Steuerungssignale S1 und S3 gemäß der Einstellungsmenge aus und daher wird die Spannungsdifferenz der Filterkondensatoren C1 und C2 verringert. Auf dieselbe Weise wird die Spannungsdifferenz der Filterkondensatoren C1 und C2 verringert durch Verzögern, relativ zu dem Anstieg des Steuerungssignals S4 zu dem Schaltelement X2, des Anstiegs des Steuerungssignals S2 und das Schaltelement X1.
5 zeigt ein Blockdiagramm, das eine Beispielkonfiguration des Einstellungsmengenberechners und der Steuerung gemäß der Ausführungsform darstellt. Der Einstellungsmengenberechner 2 berechnet die Einstellungsmenge durch Durchführen von Proportional-Integral (PI)-Regelung der Differenz zwischen der Spannung VC1 des Filterkondensators C1 und der Spannung VC2 des Filterkondensators C2. Die Spannungen VC1 und VC2 werden in einen Differenzierer eingegeben, der in dem Einstellungsmengenberechner 2 vorhanden ist. Der Differenzierer 21 berechnet eine Differenz VC1 - VC2 zwischen den Spannungen VC1 und VC2 und gibt die berechnete Differenz an einen Proportionierer 22 und einen Integrator 23 aus. Der Proportionierer 22, auf der Basis einer proportionalen Zunahme, ergibt ein Ergebnis eines Durchführens einer Proportionalregelung in Bezug auf die Ausgabe des Differenzierers 21 aus. Der Integrator 23, auf der Basis einer Integralzeitkonstante und einer Integralzunahme gibt ein Ergebnis eines Durchführens einer Integralsteuerung in Bezug auf die Ausgabe des Differenzierers 21 aus. Ein Summierer 24 summiert die Ausgabe des Proportionierers 22 und die Ausgabe des Integrators 23. Ein Wandler 25, gemäß einer eingegebenen Ausgabe des Summierers 24, ergibt eine Einstellungsmenge Th aus, der eine Rampenfunktion ist, zum Beispiel. Die Proportionalzunahme, die Integralzeitkonstante, die Integralzunahme und die Rampenfunktion werden geeignet auf Basis von Simulation oder Experimenten unter Nutzung von tatsächlichen Ausrüstungen festgesetzt. In dem Fall, in dem VC1 größer VC2 ist, ist die Einstellungsmenge Th ein positiver Wert und in dem Fall, in dem VC1 kleiner VC2 ist, ist die Einstellungsmenge Th ein negativer Wert.
Die Steuerung 3 ist ausgestattet mit: einem Totzeitfestsetzer 31, der die Totzeit gemäß der Einstellungsmenge festsetzt, die durch den Einstellungsmengenberechner 2 ausgegeben wird und ein Pulssignalausgeber 32, der erzeugt und ausgibt die Steuerungssignale S1, S2, S3 und S4 gemäß einem Referenzsignal, das von einem nicht dargestellten Referenzsignalerzeuger erlangt wird und die Totzeit, die durch den Totzeitfestsetzer 31 festgesetzt ist. Ein Absolutwertberechner 33, der in dem Totzeitfestsetzer 31 vorhanden ist, ergibt den Absolutwert der Einstellungsmenge Th aus. Die Ausgabe des Absolutwertberechners 33 und eine festgesetzte Spannung, die einen Wert von Null aufweist, werden jeweils in zwei Eingangsanschlüsse des Schalters 34 eingegeben. In dem Fall, in dem die Einstellungsmenge Th Null oder positiv ist, das bedeutet in dem Fall, in dem die Spannung VC1 größer als oder gleich der Spannung VC2 ist, wird die festgesetzte Spannung an den Summierer 35 eingegeben. In dem Fall, in dem die Einstellungsmenge Th negativ ist, das bedeutet in dem Fall, in dem die Spannung VC1 geringer als die Spannung VC2 ist, schaltet der Schalter 34, so dass die Ausgabe des Absolutwertberechners 33 in dem Summierer 35 eingegeben wird. Der Summierer 35 summiert die Ausgabe des Schalters 34 auf einen Standardwert Td1 der Totzeit der Steuerungssignale S1 und S2 an die Schaltelemente U1 und X1 und gibt das Ergebnis der Addition an den Pulssignalausgeber 32 aus. Das bedeutet, in dem Fall, in dem die Spannung VC1 größer als oder gleich der Spannung VC2 ist, wird der Standardwert Td1 der Totzeit der Steuerungssignale S1 und S2 an den Pulssignalausgeber 32 eingegeben. In dem Fall, in dem die Spannung VC1 kleiner als die Spannung VC2 ist, wird ein Wert, der durch Addieren des Absolutwerts der Einstellungsmenge Th auf den Standardwert Td1 der Totzeit der Steuerungssignale S1 und S2 erhalten wird, an dem Pulssignalausgeber 32 eingegeben.
Die Ausgabe des Absolutwertberechners 33 und die festgesetzte Spannung, die einen Wert von Null aufweist, werden jeweils in die zwei Eingangsanschlüsse des Schalters 36 eingegeben. In dem Fall, in dem die Ausgabe des Einstellungsmengenberechners 2 Null oder negativ ist, das bedeutet in dem Fall, in dem die Spannung VC2 größer als oder gleich der Spannung VC1 ist, wird die festgesetzte Spannung an den Summierer 37 eingegeben. In dem Fall, in dem die Einstellungsmenge Th positiv ist, das bedeutet in dem Fall, in dem die Spannung VC2 geringer als die Spannung VC1 ist, schalte der Schalter 36, so dass die Ausgabe des Absolutwertberechners 33 an den Summierer 37 eingegeben wird. Der Summierer 37 addiert die Ausgabe des Schalters 36 auf einen Standardwert Td2 der Totzeit der Steuerungssignale S3 und S4 zu den Schaltelementen U2 und X2, und gibt das Ergebnis der Addition an den Pulssignalausgeber 32 aus. Dies bedeutet, dass in dem Fall, in dem die Spannung VC2 größer gleich oder gleich der Spannung VC1 ist, der Standardwert Td2 der Totzeit der Steuerungssignale S3 und S4 an den Pulssignalausgeber 32 eingegebenen wird. In dem Fall, in dem die Spannung VC2 geringer als die Spannung VC1 ist, wird der Wert, der durch Addieren des Absolutwerts der Einstellungsmenge Th auf den Standardwert Td2 der Totzeit der Steuerungssignale S3 und S4 erlangt wird, an den Pulssignalausgeber 32 eingegeben.
Der Pulssignalausgeber 32 erzeugt die Steuerungssignale S1, S2, S3 und S4 gemäß dem Referenzsignal und der Totzeit, die durch den Totzeitfestsetzer 31 festgesetzt ist, und gibt die erzeugten Signale an die Schaltelemente U1, X1, U2 und X2 aus. In dem Fall, in dem die Spannung VC1 geringer als die Spannung VC2 ist, verzögert der Pulssignalausgeber 32 den Anstieg der Pulse der Steuerungssignale S1 und S2 an die Schaltelemente U1 und X1, die in dem Leistungswandlerelement 11 verbunden parallel zu dem Filterkondensator C1 vorhanden sind. Dies bedeutet, dass der Anstieg des Pulses des Steuerungssignals S1 auf eine Zeit verzögert, wird die nach dem Anstieg des Pulses des Steuerungssignals S3 liegt. Des Weiteren wird der Anstieg des Pulses des Steuerungssignals S2 auf eine Zeit verzögert, die später als der Anstieg des Pulses des Steuerungssignals S4 liegt. In dem Fall, in dem die Spannung VC1 größer als die Spannung VC2 ist, verzögert der Pulssignalausgeber 32 den Anstieg des Pulses der Steuerungssignale S3 und S4 an die Schaltelemente U2 und X2, die in dem Leistungswandlerschaltkreis 12 vorhanden sind, der parallel zu dem Filterkondensator C2 verbunden ist. Dies bedeutet, dass der Anstieg des Pulses des Steuerungssignals S3 verzögert wird auf eine Zeit, die später als der Anstieg des Pulses des Steuerungssignals S1 ist. Des Weiteren wird der Anstieg des Pulses des Steuerungssignals S4 verzögert auf eine Zeit, die später als der Anstieg des Pulses des Steuerungssignals S2 ist.
6 zeigt ein Schaubild, das ein weiteres Beispiel der Steuerungssignale und der Ströme der Schaltelemente in der Ausführungsform darstellt. 6 stellt ein Beispiel von Steuerungssignalen S1, S2, S3 und S4 dar und die Ströme der Schaltelemente U1, X1, U2 und X2 in dem Fall, in dem die Spannung VC1 größer als die Spannung VC2 ist. In dem Beispiel der 5 steigt das Steuerungssignal S1 an das Schaltelement U1 zu der Zeit T1 an, und fällt zu der Zeit T2 nach dem Ablauf von Tg1 nach der Zeit T1. Das Steuerungssignal S3 und das Steuerelement U2 steigt zu der Zeit T1' nach Ablauf der Einstellungsmenge Th nach der Zeit T1 an und fällt zu der Zeit T2 nach Ablauf von Tg2 nach der Zeit T1'. Die Timings des Abfallens der Pulse der Steuerungssignale S1 und S3 sind dieselben. Das Steuerungssignal S2 und das Schaltelement X1 steigt zu der Zeit T3 nach Ablauf der Totzeit Td1 nach der Zeit T2 an und fällt zu der Zeit T4 nach Ablauf von Tg1 nach der T3 ab. Das Steuerungssignal S4 und das Schaltelement X2 steigt zu der Zeit T3' nach Ablauf der Einstellungsmenge Th nach der Zeit T3 an, und fällt zu der Zeit T4 nach Ablauf von Tg2 nach der T3' ab. Die Timings des Abfallens der Pulse der Steuerungssignale S2 und S4 sind dieselben. Das Steuerungssignal S1 steigt zu der Zeit T5 nach Ablauf der Totzeit Td1 nach der Zeit T4 an und fällt zu der Zeit T6 nach Ablauf von Tg1 nach der Zeit T5 ab. Das Steuerungssignal S3 steigt zu der Zeit T5' nach Ablauf der Einstellungsmenge Th nach der Zeit T5 an, d.h. nach Ablauf der Totzeit Td2 nach der Zeit T4, und fällt zu der Zeit T6 nach Ablauf von Tg2 nach der Zeit T5' ab. Die Steuerung 3 gibt die Steuerungssignale S1, S2, S3 und S4 aus, die Pulssignale sind, die auf die voranstehend benannte Weise geändert sind. Da der Anstieg der Pulse der Steuerungssignale S2 und S4 auf die voranstehend benannte Weise verzögert ist bis nach dem Anstieg der Pulse der Steuerungssignale S1 und S3, wird der Filterkondensator C2 in der Zeitdauer der Einstellungsmenge Th geladen und die Spannungsdifferenz der Filterkondensatoren C1 und C2 nimmt ab.
7 zeigt ein Schaubild, das noch ein weiteres Beispiel der Steuerungssignale und der Ströme der Schaltelemente in der Ausführungsform darstellt. 7 stellt ein Beispiel der Steuerungssignale S1, S2, S3 und S4 und der Ströme der Schaltelemente U1, X1, U2 und X2 in dem Fall dar, in dem die Spannung VC1 kleiner als die Spannung VC2 ist. In dem Beispiel der 7 steigt das Steuerungssignal S3 an das Schaltelement U2 zu der Zeit T1 an und fällt zu der T2 nach Ablauf on Tg2 nach der Zeit T1 ab. Das Steuerungssignal S1 und das Schaltelement U1 steigt zu der Zeit T1' nach Ablauf der Einstellungsmenge Th nach der Zeit T1 an und fällt zu der Zeit T2 nach Ablauf von Tg1 nach der Zeit T1' ab. Die Timings des Abfallens der Pulse der Steuerungssignale S1 und S3 sind dieselben. Das Steuerungssignal S4 und das Schaltelement X2 steigt zu der Zeit T3 nach Ablauf der Totzeit Td2 nach der Zeit T2 an und fällt zu der Zeit T4 nach Ablauf von Tg2 nach der Zeit T3 ab. Das Steuerungssignal S2 und das Schaltelement X1 steigt zu der Zeit T3' nach Ablauf der Einstellungsmenge Th nach der Zeit T3 an und fällt zu der Zeit T4 nach Ablauf von Tg1 nach der Zeit T3' ab. Die Timings des Abfallens der Pulse der Steuerungssignale S2 und S4 sind dieselben. Das Steuerungssignal S3 steigt zu der Zeit T5 nach Ablauf der Totzeit Td2 nach der Zeit T4 an und fällt zu der Zeit T6 nach Ablauf von Tg2 nach der Zeit T5 ab. Das Steuerungssignal S1 fällt nach Ablauf der Einstellungsmenge Th nach der Zeit T5 ab, das bedeutet zu der Zeit T6 nach Ablauf der Totzeit Td1 nach der Zeit T4. Die Steuerung 3 gibt die Steuerungssignale S1, S2, S3 und S4 aus, die Pulssignale sind, die auf die voranstehend benannte Weise geändert sind. Weil das Ansteigen der Pulse der Steuerungssignale S1 und S3 auf die voranstehend benannte Weise verzögert ist bis nach dem Anstieg der Pulse der Steuerungssignale S2 und S4, wird der Filterkondensator C1 in der Zeitdauer der Einstellungsmenge Th geladen und die Spannungsdifferenz der Filterkondensatoren C1 und C2 nimmt ab.
Der Einstellungsmengenberechner 2 kann die Einstellungsmenge in einem Bereich berechnen, der als kleiner als oder gleich einem oberen Grenzwert festgesetzt ist, der gemäß der Resonanzperiode der Ströme der Schaltelemente U1, X1, U2 und X2 bestimmt ist. Der obere Grenzwert kann durch Erfassen von Wellenformen von Strömen der Schaltelemente U1, X1, U2 und X2 durch Simulation oder Experimente bestimmt werden, die tatsächliche Ausstattung nutzen, und durch Bestimmen des oberen Grenzwerts gemäß der erfassten Wellenform. In dem Fall, in dem der Anstieg der Pulse des Steuerungssignals S1 lediglich durch den oberen Grenzwert verzögert wird, zum Beispiel gemäß der Resonanzperiode der erfassten Stromwellenform, wird die obere Grenze bestimmt, so dass das Timing des Abfallens des Stroms des Schaltelements U1 früher ist als das Timing des Abfallens des Pulses des Steuerungssignals S1. In dem Fall, durch Bestimmen der Einstellungsmenge für das Steuerungssignal S1 in dem Bereich kleiner als oder gleich dem oberen Grenzwert, wenn das Steuerungssignal S1 abfällt, ist der Strom des Schaltelements U1 klein genug, um als Null angenommen zu werden, wodurch Nullstromschalten ermöglicht wird.
Wie voranstehend beschrieben durch die Resonanzleistungswandlereinrichtung 1 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung werden die Anstiege der Pulse der Steuerungssignale S1, S2, S3 und S4 gemäß der Spannungsdifferenz der Filterkondensatoren C1 und C2 verzögert und daher die Spannungsdifferenz der Filterkondensatoren C1 und C2 kann verringert werden. Aufgrund des Abnehmens in der Spannungsdifferenz der Filterkondensatoren C1 und C2 können die Verluste, die in den Schaltelementen U1, X1, U2 und X2 auftreten, gleich gemacht werden und die Lebensspannen der Schaltelemente U1, X1, U2 und X2 können gleich gemacht werden. Des Weiteren können die Verluste, die in den Transformatoren TR1 und TR2 auftreten, gleichgemacht werden.
Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die voranstehende Ausführungsform beschränkt. Die voranstehend beschriebene Konfiguration der Resonanzleistungswandlereinrichtung 1 ist ein Beispiel. 8 zeigt ein Blockdiagramm, das eine weitere Beispielkonfiguration der Resonanzleistungswandlereinrichtung gemäß der Ausführungsform darstellt. Die Resonanzleistungswandlereinrichtung 1 kann mit einer frei bestimmbaren Anzahl von Filterkondensatoren ausgestattet sein, die zumindest zwei ist, genauso wie mit Leistungswandlerschaltkreisen und Transformatoren. Die Resonanzleistungswandlereinrichtung 1, die in 8 dargestellt ist, ist mit Filterkondensatoren C1, C2 und C8 ausgestattet, Leistungswandlerschaltkreisen 11, 12 und 13 und Transformatoren TR1, TR2 und TR3. Die Konfiguration der Leistungswandler des Leistungswandlerschaltkreises 13 ist ähnlich zu der Konfiguration der Leistungswandlerschaltkreise 11 und 12. Der Leistungswandlerschaltkreis 13 ist mit einer Reihe verbundener Kondensatoren C9 und C10 und in Reihe verbundenen Schaltelementen U3 und X3 ausgestattet, die parallel zu dem Filterkondensator C8 verbunden sind. Ein Ende der Primärseite des Transformators TR3 ist mit einem Verbindungspunkt der Resonanzkondensatoren C9 und C10 verbunden und das andere Ende ist mit einem Verbindungspunkt der Schaltelemente U3 und X3 verbunden. Die Sekundärseiten der Transformatoren TR1, TR2 und TR3 sind in Reihe verbunden. Ein Ende des Transformators TR1 ist mit dem Verbindungspunkt der Dioden D1 und D2 verbunden. Ein Ende des Transformators T3 ist mit dem Verbindungspunkt der Dioden D3 und D4 verbunden.
Ein Beispiel wird nachstehend beschrieben, in dem eine Differenz auftritt zwischen der Spannung VC1 des Filterkondensators C1 und der Spannung VC2 des Filterkondensators C2 und eine Spannung VC3 des Filterkondensators C8 zum Beispiel, wenn jeder von VC1 und VC2 geringer als VC3 ist. Der Einstellungsmengenberechner 2 berechnet die Verzögerungsmenge, die die Verzögerungszeit des Ansteigens der Pulse der Steuerungssignale zu den Schaltelementen U1 und X1 gemäß der Differenz zwischen VC1 und VC3 zum Beispiel angibt. Des Weiteren berechnet der Einstellungsmengenberechner 2 die Verzögerungsmenge, die die Verzögerungszeit des Anstiegs des Pulses der Steuerungssignale zu den Schaltelementen U2 und X2 gemäß dem Unterschied zwischen VC2 und VC3 angibt. Die Steuerung 3 verzögert, relativ zu den Anstiegen der Pulse der Steuerungssignale der Schalelemente U3 und X3, die Anstiege der jeweiligen Pulse der Steuerungssignale in Bezug auf die Schaltelemente U2 und X2 und das Steuerungssignal zu den Schaltelementen U1 und X1 gemäß der voranstehend benannten Verzögerungsmenge.
9 zeigt ein Blockdiagramm, das noch eine weitere Beispielkonfiguration der Resonanzleistungswandlereinrichtung gemäß der Ausführungsform darstellt. Die Leistungswandlerschaltkreise 11 und 12 sind nicht auf Halbbrückenschaltkreise beschränkt, sondern können stattdessen jedwede frei ausgewählte Resonanzschaltkreise sein. In dem Beispiel der 9 sind die Leistungswandlerschaltkreise 11 und 12 Vollbrückenschaltkreise. In der 9 ist der Leistungswandlerschaltkreis 11 mit den in Reihe verbundenen Schaltelementen X1 und U1 und in Reihe verbundenen Schaltelementen U1' und X1' ausgestattet, die parallel zu dem Filterkondensator C1 verbunden sind. Ein Ende des Transformators TR1 ist mit dem Verbindungspunkt des Schaltelementes X1 und U1 über den Resonanzkondensator C11 verbunden und das andere Ende ist mit einem Verbindungspunkt der Schaltelemente U1' und X1' verbunden. Die Schaltelemente X1 und X1' sind mit demselben Timing AN-AUS geschaltet. Auf dieselbe Weise sind die Schaltelemente U1 und U1' AN-AUS mit demselben Timing geschaltet.
In 9 ist die Konfiguration des Leistungswandlerschaltkreises 12 dieselbe wie die Konfiguration des Leistungswandlerschaltkreises 11. Der Leistungswandlerschaltkreis 12 ist mit den in Reihe verbundenen Schaltelementen X2 und U2 ausgestattet und den in Reihe verbundenen Schaltelementen U2' und X2' ausgestattet, die parallel zu dem Filterkondensator C2 verbunden sind. Ein Ende des Transformators TR2 ist mit dem Verbindungspunkt der Schaltelemente X2 und U2 über den Resonanzkondensator C12 verbunden, das andere Ende ist mit einem Verbindungspunkt der Schaltelemente U2' und X2' verbunden. Die Schaltelemente X2 und X2' werden mit demselben Timing AN-AUS geschaltet. Auf dieselbe Weise werden die Schaltelemente U2 und U2' mit demselben Timing AN-AUS geschaltet.
Das Voranstehende beschreibt einige beispielhafte Ausführungsformen zu Erläuterungszwecken. Obwohl die voranstehende Diskussion spezifische Ausführungsformen dargelegt hat, erkennen Fachleute, dass Änderungen in Ausbildung und Detail gemacht werden können, ohne sich von dem weiteren Geist und Schutzbereich der Erfindung zu entfernen. Demgemäß sind die Beschreibung und die Zeichnungen lediglich auf darstellende als auf einschränkende Weise zu verstehen. Diese detaillierte Beschreibung ist daher nicht als beschränkend anzusehen und der Schutzbereich der Erfindung wird nur durch die vorliegenden Ansprüche definiert, zusammen mit dem vollen Bereich von Äquivalenten, die solchen Ansprüchen zuerkannt wird.
Bezugszeichenliste

1: Resonanzleistungswandlereinrichtung
2: Einstellungsmengenberechner
3: Steuerung
11, 12, 13: Leistungswandlerschaltkreis
21: Differenzierer
22: Proportionierer
23: Integrator
24, 35, 37: Summierer
25: Wandler
31: Totzeitfestsetzer
32: Pulssignalausgeber
33: Absolutwertberechner
34, 36: Schalter
C1, C2, C7, C8: Filterkondensator
C3, C4, C5, C6, C9, C10, C11, C12: Resonanzkondensator
D1, D2, D3, D4: Diode
E1, E2: Leistungsversorgung
I1, I2, I3, I4: Strom
L11, L21: Primärseitenleckinduktivität
L12, L22: Sekundärseitenleckinduktivität
M1, M2: Gegeninduktivität
S1 S2, S3, S4: Steuerungssignal
TR1, TR2,: TR3 Transformator
U1, U1', U2, U2', U3, X1, X1', X2, X2', X3: Schaltelement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 200899381 [0004]
JP 200488814 [0004]

Claims

Resonanzleistungswandlereinrichtung, mit: einer Mehrzahl von Filterkondensatoren, die in Reihe verbunden und an einer Eingangsseite angeordnet sind; einer Mehrzahl von Transformatoren in eins-zu-eins-Korrespondenz mit der Mehrzahl von Filterkondensatoren, wobei die Transformatoren in Reihe an Sekundärseiten verbunden sind; einer Mehrzahl von Leistungswandlerschaltkreisen in eins-zu-eins-Korrespondenz mit der Mehrzahl von Filterkondensatoren, um eine Gleichstromspannung in eine Wechselstromspannung durch Eingeben einer Eingangsspannung zu wandeln, die auf die Filterkondensatoren beaufschlagt ist, und um die Wechselstromspannung an einer Primärseite eines Transformators der Transformatoren auszugeben, wobei jeder Leistungswandlerschaltkreis der Leistungswandlerschaltkreise einen Resonanzkondensator und ein Schaltelement aufweist; einer Steuerung zum Ein- oder Ausschalten des Schaltelements durch Ausgeben eines Steuerungssignals, das ein Pulssignal ist, an das Schaltelement; und einem Einstellungsmengenberechner zum Berechnen, gemäß einer Spannungsdifferenz der Filterkondensatoren, einer Einstellungsmenge, die eine Verzögerungszeit eines Anstiegs eines Pulses des Steuerungssignals an die Schaltelemente von einigen der Leistungswandlerschaltkreise angibt, wobei die Steuerung, gemäß der Einstellungsmenge, den Anstieg des Pulses des Steuerungssignals an das Schaltelement, das in den einigen der Leistungswandlerschaltkreise vorhanden ist, verzögert.
Resonanzleistungswandlereinrichtung nach Anspruch 1, wobei der Einstellungsmengenberechner die Einstellungsmenge in einem Bereich berechnet, der kleiner als oder gleich einer oberen Grenze ist, die gemäß einer Resonanzperiode eines Stroms des Schaltelements bestimmt ist.
Resonanzleistungswandlereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Einstellungsmengenberechner, gemäß der Spannungsdifferenz, die Einstellungsmenge durch Durchführen einer Proportional-Integral-Steuerung der Spannungsdifferenz der Filterkondensatoren berechnet.
Resonanzleistungswandlereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Mehrzahl von Filterkondensatoren zwei Filterkondensatoren ist, die Mehrzahl von Transformatoren zwei Resonanztransformatoren ist, die Mehrzahl von Leistungswandlerschaltkreisen zwei Leistungswandlerschaltkreise ist, der Resonanzkondensator des Leistungswandlerschaltkreises zwei Resonanzkondensatoren ist, die in Reihe verbunden sind, das Schaltelement des Leistungswandlerschaltkreises zwei Schaltelemente ist, die in Reihe verbunden sind, der Leistungswandlerschaltkreis ein Halbbrückenschaltkreis ist, der aufweist und parallel zu einem Filterkondensator der Filterkondensatoren verbindet (i) die zwei Resonanzkondensatoren, die in Reihe verbunden sind, und (ii) die zwei Schaltelemente, die in Reihe verbunden sind, wobei ein Ende der Primärseite des Transformators mit einem Verbindungspunkt der zwei Resonanzkondensatoren verbunden ist und ein anderes Ende mit einem Verbindungspunkt der zwei Schaltelemente verbunden ist, und wobei, wenn die Spannungsdifferenz zwischen den zwei Filterkondensatoren auftritt, die Steuerung, gemäß der Einstellungsmenge, eine Verzögerung des Anstiegs des Pulses des Steuerungssignals zu dem parallel zu dem Filterkondensator verbundenen Schaltelement des Leistungswandlerschaltkreises verzögert, der eine niedrigere Spannung aufweist.