DE112018007516T5 - Leistungsumwandlungsvorrichtung - Google Patents

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Yuya Tanaka
Mai NAKADA
Shingo Kato
Matahiko Ikeda
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

Eine Ausgangsspannung einer Vielzahl von Zerhacker-Schaltkreisen 100, 200 wird durch den Durchschnittswert von Ein-Tastverhältnis von deren jeweiligen Halbleiterschaltelements 102, 202 gesteuert, sodass eine Schunt-Steuereinheit 1002 vorgesehen ist, die jeweils Blindströme der Vielzahl von Zerhacker-Schaltkreisen 100, 200 detektiert und eine Schunt-Steuerung basierend auf den detektierten Blindströmen ausführt, und eine Spannungssteuereinheit 1001, die eine Spannungssteuerung basierend auf der detektierten Ausgangsspannung ausführt, wobei eine Konfiguration derart ist, sodass eine Steuervorrichtung 1000 die Ausgangsspannung steuert, sodass die Blindströme der Vielzahl von Zerhacker-Schaltkreisen 100, 200 zueinander gleich sind, um zu verhindern, dass der Durchschnittswert der Ein-Tastverhältnisse der Halbleiterschaltelemente 102, 202 sich aufgrund der Schunt-Steuerung verändert.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Anmeldung betrifft das Gebiet einer Leistungsumwandlungsvorrichtung, die eine Gleichstromspannung in eine vorbestimmte Spannung umwandelt, und insbesondere eine Leistungsumwandlungsvorrichtung, die darin eine Vielzahl von Zerhacker-Schaltkreisen aufweist, die parallel verbunden sind.
  • Stand der Technik
  • Eine Leistungsumwandlungsvorrichtung ist derart, dass, um auf eine Nachfrage nach einer Reduktion in dessen Größe und Gewicht davon zu reagieren, ein Verbinden einer Vielzahl von Zerhacker-Schaltkreisen parallel und ein in Betriebnehmen davon ausgeführt wird, und dass es notwendig ist, ein Stromgleichgewicht zwischen der Vielzahl von Zerhacker-Schaltkreisen in diesem Fall beizubehalten.
  • Als ein Steuerverfahren, das das Stromgleichgewicht beibehält, in PTL 1, sind eine Vielzahl von Zerhacker-Schaltkreisen, die jeweils eine eingegebene Gleichstromspannung in eine vorbestimmte Gleichstromspannung umwandeln, parallel verbunden, und ein Herausnehmen von Strömen, als Zerhacker-Ströme, von vorbestimmten Positionen der Schaltkreise wird jeweils ausgeführt, um Stromabweichungen zwischen dem Durchschnittswert der einzelnen Zerhacker-Ströme und der Zerhacker-Ströme der Zerhacker der Schaltkreise zu detektieren, um zu veranlassen, dass diese Abweichungsbeträge ein Zerhacker-Schaltkreissteuersystem als Korrekturbeträge unterbrechen, und somit eine Ausgangsspannung der Zerhacker-Schaltkreise steuert. Aufgrund dieser in PTL 1 gezeigten Technologie durch Steuern, sodass die Differenz zwischen Stromwerten reduziert wird, die durch die Vielzahl von parallel verbundenen Zerhacker-Schaltkreisen ausgegeben werden, (Steuern, sodass die Stromwerte so weit wie möglich zueinander gleich sind) wird der maximale Verlust von Schaltelementen, die die Zerhacker-Schaltkreise bilden, klein, und es ist möglich eine Leistungsumwandlungsvorrichtung bereitzustellen, die eine kleinere Größe und geringere Kosten aufweist. Nachfolgend wird ein Steuerverfahren, das derart steuert, dass die Ströme der Vielzahl von Zerhacker-Schaltkreisen zueinander gleich werden, als die Schunt-Steuerung beschrieben werden, und es wird als eine hohe Genauigkeit der Schunt-Steuerung beschrieben, dass der maximale Wert der Differenzen zwischen den jeweiligen angenommenen Ausgangsstromwerten der Zerhacker-Schaltkreise kleiner als der Durchschnittswert der Ausgangsstromwerte der Vielzahl von Zerhacker-Schaltkreisen ist.
  • Literaturliste
  • Patentliteratur
  • PTL 1: JP-A-61-142961
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Aufgabenstellung
  • In der Konfiguration aus PTL 1 werden allerdings die Korrekturbeträge der Schunt-Steuerung getrennt an die Vielzahl von Zerhacker-Schaltkreisen ausgegeben, das bedeutet, dass sich der Durchschnittswert der entsprechenden Zerhacker-Ströme der Zerhacker-Schaltkreise verändert. Insbesondere gibt es in einem Betriebsbereich ohne ein Hochsetzen oder in einem Betriebsbereich mit einem maximalen Hochsetzen ein Problem darin, dass die Ausgangsspannung-Steuerung und die Schunt-Steuerung sich gegenseitig beeinträchtigen, und dass die Ausgangsspannung-Steuerung nicht reibungslos durch Ausführen der Schunt-Steuerung ausgeführt wird.
  • Die vorliegende Anmeldung wurde gemacht, um das obige Problem zu lösen, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Anmeldung eine Leistungsumwandlungsvorrichtung bereitzustellen, wobei die Schunt-Steuerung die Ausgangsspannung-Steuerung nie beeinflusst.
  • Lösung der Aufgabe
  • Die Leistungsumwandlungsvorrichtung der vorliegenden Anmeldung umfasst eine Vielzahl von parallel verbundenen Zerhacker-Schaltkreisen; Blindstromdetektoren, die Blindströme der Zerhacker-Schaltkreise jeweils detektieren; einen Ausgangsspannungsdetektor, der eine Ausgangsspannung detektiert; und eine Steuervorrichtung, die mit einer Schunt-Steuereinheit, die eine Schunt-Steuerung basierend auf den detektierten Blindströmen ausführt, und einer Spannungssteuereinheit, die eine Spannungssteuerung basierend auf der detektierten Ausgangsspannung ausführt, die Ausgangsspannung der Zerhacker-Schaltkreise derart steuert, sodass die Blindströme der Vielzahl von Zerhacker-Schaltkreisen zueinander gleich werden.
  • Vortrag der Effekte der Erfindung
  • Gemäß der vorliegenden Anmeldung kann eine Leistungsumwandlungsvorrichtung mit einer kleinen Größe durch Ausführen der Schunt-Steuerung bereitgestellt werden, sodass die Ausgangsspannung-Steuerung und die Schunt-Steuerung sich einander nicht beeinträchtigen.
  • Figurenliste
    • 1 1 ist ein Konfigurationsdiagramm, das eine Konfiguration einer Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform vorliegenden Anmeldung zeigt.
    • 2 2 zeigt Betriebswellenformen in der Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß der ersten und der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung.
    • 3 3 ist ein Konfigurationsdiagramm, das eine Konfiguration der Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung zeigt.
    • 4 4 ist ein Diagramm, das Betriebswellenformen in der Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß der ersten, dritten und vierten Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung zeigt.
    • 5 5 ist ein Diagramm, das Betriebswellenformen in der Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß der dritten und vierten Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung zeigt.
    • 6 6 ist ein Konfigurationsdiagramm, das eine andere Konfiguration der Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß der ersten bis vierten Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung zeigt.
    • 7 7 ist ein Konfigurationsdiagramm, das eine andere Konfiguration der Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß der ersten bis vierten Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung zeigt.
    • 8 8 ist ein Konfigurationsdiagramm, das eine andere Konfiguration der Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß der ersten bis vierten Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung zeigt.
    • 9 9 ist ein Konfigurationsdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel von Hardware zeigt, die eine Steuervorrichtung der vorliegenden Anmeldung ist.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • Erste Ausführungsform
  • 1 zeigt ein Konfigurationsdiagramm einer Leistungsumwandlungsvorrichtung der ersten Ausführungsform die 2 und 4 zeigen Betriebswellenformen in der Leistungsumwandlungsvorrichtung der ersten Ausführungsform.
  • Die Leistungsumwandlungsvorrichtung der ersten Ausführungsform umfasst eine Gleichstromenergiequelle 1; einen Eingangsglättungskondensator 2, der parallel zu der Gleichstromenergiequelle 1 verbunden ist, wobei dieser zwischen der Gleichstromenergiequelle 1 und einem Verbraucher 4 vorgesehen ist; einen ersten Zerhacker-Schaltkreis 100, der einen Blindwiderstand 101 aufweist, der mit der positiven Seite des Eingangsglättungskondensator 2 verbunden ist; einen zweiten Zerhacker-Schaltkreis 200, der parallel zu dem ersten Zerhacker-Schaltkreis 100 verbunden ist; einen Ausgangsglättungskondensator 3, dessen positive Seite mit dem Kathoden-Anschluss einer Diode 103 des ersten Zerhacker-Schaltkreises 100 und mit dem Kathoden-Anschluss einer Diode 203 des zweiten Zerhacker-Schaltkreises verbunden ist; ein Eingangsspannungsdetektor 5, der eine Eingangsspannung Vin des Eingangsglättungskondensator 2 detektiert; einen Ausgangsspannungsdetektor 6, der eine Ausgangsspannung Vout des Ausgangsglättungskondensator 3 detektiert; eine Steuervorrichtung 1000, die ein Gate-Signal Vgs_Q102 eines Halbleiterschalterelements 102 und ein Gate-Signal Vgs_Q2102 eines Halbleiterschalterelements 202 in dem ersten Zerhacker-Schaltkreise 100 unter Verwendung eines durch den Eingangsspannungsdetektor 5 detektierten Eingangsspannungswerts Vin_sense, eines durch den Ausgangsspannungsdetektor 6 detektierten Ausgangsspannungswerts Vout_sense, eines durch einen Blindstromdetektor 104 und einen Blindstromdetektor-Tiefpassfilter 105 in dem ersten Zerhacker-Schaltkreis 100 detektierten Stromwerts IL1_sense und eines durch einen Blindstromdetektor 204 und einen Blindstromdetektor-Tiefpassfilter 205 in dem zweiten Zerhacker-Schaltkreis 200 detektierten Stromwerts IL2_sense ausgibt, was später zu beschreiben ist.
  • Der erste Zerhacker-Schaltkreise 100 umfasst den Blindwiderstand (Reaktor) 101, das Halbleiterschaltelement 102, die Diode 103, den Blindstromdetektor 104, der einen Blindstrom IL1 detektiert, und den Blindstromdetektor-Tiefpassfilter 105, der die Ausgabe des Blindstromdetektors 104 glättet, den Quellenstrom des Blindstroms IL1 entfernt und den Blindstrom in die Steuervorrichtung 1000 eingibt, wobei der Drain-Anschluss des Halbleiterschaltelements 102 mit der Anschlussseite des Blindwiderstandes 101 verbunden ist, die sich von dem Anschluss davon unterscheidet, der mit dem Eingangsglättungskondensator 2 gebunden ist, und auf dieselbe Weise ist der Anoden-Anschluss der Diode 103 mit der Anschlussseite des Blindwiderstandes 101 verbunden, die sich von dem Anschluss davon unterscheidet, der mit dem Eingangsglättungskondensator 2 verbunden ist.
  • Der zweite Zerhacker-Schaltkreis 200, der dieselbe Konfiguration wie der erste Zerhacker-Schaltkreis 100 aufweist, umfasst einen Blindwiderstand 201, das Halbleiterschaltelement 202, die Diode 203, den Blindstromdetektor 204, der einen Blindstrom IL2 detektiert, und den Blindstromdetektor-Tiefpassfilter 205, der die Ausgabe des Blindstromdetektors 204 glättet, den Wellenstrom des Blindstroms IL2 entfernt und den Blindstrom in die Steuervorrichtung 1001 gibt.
  • In der Steuervorrichtung 1000 wird die Differenz zwischen einem Ausgangsspannungszielwert Vout* und dem Ausgangsspannungswert Vout_sense des Ausgangspannungswerts Vout genommen, wird ein Abweichungsspannungswert Vout_error ausgegeben, wird der Abweichungsspannungswert Vout_error in die Ausgangsspannungssteuereinheit 1001 eingegeben und wird der Abweichungsstromwert IL_error in eine Schunt-Steuereinheit 1002 eingegeben und ein durch eine Schunt-Steuerung berechnetes Ein-Tastverhältnis D' wird ausgegeben. Das durch die Schunt-Steuerung berechnete Ein-Tastverhältnis D' wird in eine Schunt-Steuerung-Tastverhältnis-Begrenzungseinheit 1004 eingegeben und auf einen Wert innerhalb eines Bereichs korrigiert, der durch die Schunt-Steuerung-Tastverhältnis-Begrenzungseinheit 1004 bestimmt ist, und ein durch die Schunt-Steuerung berechnetes Ein-Tastverhältnis_Korrekturbetrag D1' des Halbleiterschaltelements 102 wird ausgegeben.
  • Die Differenz zwischen dem Stromwert IL2_sense, der durch den Blindstromdetektor-Tiefpassfilter 105 des ersten Zerhacker-Schaltkreises 100 erhalten ist, und der Stromwert IL1_Sense, der durch den Blindstromdetektor-Tiefpassfilter 205 des zweiten Zerhacker-Schaltkreises 200 erhalten ist, wird genommen, ein Abweichungsstromwert IL_error wird ausgegeben, der Abweichungsstromwert IL_error wird in die Schunt-Steuereinheit 1002 eingegeben und ein durch eine Schunt-Steuerung berechnetes Ein-Tastverhältnis D' wird ausgegeben.
  • Das durch die Schunt-Steuerung berechnete Ein-Tastverhältnis D' wird in eine Schunt-Steuerung-Tastverhältnis-Begrenzungseinheit 1004 eingegeben und auf einen Wert innerhalb eines Bereichs korrigiert, der durch die Schund-Steuerung-Tastverhältnis-Begrenzungseinheit 1004 bestimmt ist, und ein durch die Schunt-Steuerung berechnete Ein-Tastverhältnis-Korrekturbetrag D1' des Halbleiterschaltelements 102 wird ausgegeben.
  • Das durch die Ausgangsspannung-Steuerung berechnete Ein-Tastverhältnis Dy und das durch die Schunt-Steuerung berechnete Ein-Tastverhältnis D' werden kombiniert, wobei ein Ein-Tastverhältnis D1 des Halbleiterschaltelements 102 und ein Ein-Tastverhältnis D2 des Halbleiterschaltelements 202 berechnet wird, allerdings sind zu diesem Zeitpunkt der Ein-Tastverhältnis-Korrekturbetrag D1' des Halbleiterschaltelements 102, der durch die Schunt-Steuerung berechnet ist, und ein Ein-Tastverhältnis-Korrekturbetrag D2' des Halbleiterschaltelements 202, der durch die Schunt-Steuerung berechnet ist, in Polarität umgekehrt, und werden zu dem durch die Ausgangsspannung-Steuerung berechneten Ein-Tastverhältnis D hinzugefügt, um dadurch die durch die Schunt-Steuerung ausgegebenen Ein-Tastverhältnis-Korrekturbeträge auf null auf zu addieren.
  • Das Ein-Tastverhältnis D1 des Halbleiterschaltelements 102 und das große Ein-Tastverhältnis D zweites Halbleiterschaltelements 202 die bis hierhin ausgegeben wurden, werden in einen Gate-Signal-Generator 1010 eingegeben und, wie in 2 gezeigt, mit einer in dem Gate-Signal-Generator 1010 erzeugten Trägerwelle C W verglichen und der Gate-Signal-Generator 1010 gibt die Gate-Signale Vgs_Q102 und Vgs_Q2 102 aus.
    Die Steuervorrichtung 1000 kann ebenso durch einen analogen Schaltkreis ausgebildet sein, allerdings wird in der vorliegenden Ausführungsform angenommen, dass dies eine Vorrichtung wie beispielsweise ein Mikrocomputer ist, die eine digitale Berechnung ausführen kann. Ebenso wurde eine Beschreibung der Details der Ausgangsspannung- und Schunt-Steuerung gegeben, allerdings, wenn nicht hochgesetzt wird, ist dies derart eingestellt, dass die Ausgangsspannung- und Schunt-Steuerung nicht ausgeführt wird, und das Halbleiterschaltelement 101 und das Halbleiterschaltelement 201 ausgeschaltet werden.
  • Der Blindstromdetektor-Tiefpassfilter 105 und der Blindstromdetektor-Tiefpassfilter 205 sind jeweils derart, dass die Grenzfrequenz des Blindstromdetektor-Tiefpassfilters auf 1/10 oder weniger einer Schaltfrequenz 1/Tsw des Zerhacker-Schaltkreises eingestellt ist, wodurch der Wellenstrom des Blindstroms auf 1/10 oder weniger entfernt wird, ohne von der Reihenfolge des Tiefpassfilters abhängig zu sein. Wie in 4 gezeigt, wenn die Grenzfrequenz des Blindstromdetektormittel-Tiefpassfilter hoch ist und ein Abtasten zwei oder weniger mal pro Schaltzyklus ausgeführt wird, weicht das Timing des Abtasten von dem Timing des Gleichstromwerts des Blindstroms derart ab, sodass eine Konfiguration angenommen wird, sodass die Grenzfrequenz des Blindstromdetektormittel-Tiefpassfilter auf 1/10 oder weniger der Schaltfrequenz 1/Tsw des Zerhacker-Schaltkreises eingestellt ist, wodurch der Wellenstrom entfernt wird, was es ermöglicht, dass der Gleichstromwert des Blindstroms detektiert wird.
  • In der Schunt-Steuereinheit 1002, wenn die Grenzfrequenz des Blindstromdetektormittel-Tiefpassfilter auf 1/10 oder weniger eingestellt ist, ist es notwendig die Verstärkung der Schunt-Steuereinheit 1002 um den Betrag zu reduzieren, der zu einer Abnahme in der Grenzfrequenz äquivalent ist, allerdings die Phase vorausläuft, durch ein Differenzierungselement mittels einer PID (Proportional-Integral-Differenzial) Steuereinheit als die Schunt-Steuereinheit 1002, wodurch ermöglicht wird, dass die Reaktionsfähigkeit der Schunt-Steuerung bei einer Verstärkung beibehalten wird, die äquivalent zu der ist, bevor die Grenzfrequenz vermindert wird.
    Ebenso verändert sich in der Schunt-Steuereinheit 1002 der Induktivitätswert der Blindwiderstände 102 und 202, in Abhängigkeit von den Strömen, unter dem Einfluss der Gleichstromüberlagerungseigenschaften der Blindwiderstände, was bedeutet, dass die Verstärkung der gesamten Schunt-Steuerung sich verändert, und ebenso die Verstärkung der gesamten Schunt-Steuerung sich verändert, da eine an den Blindwiderständen anzulegende Spannung sich in Abhängigkeit von den Eingangs- und Ausgangsspannungen verändert. In diesem Fall wird veranlasst, dass die Verstärkung der Schunt-Steuereinheit 1002 in Reaktion auf eine Veränderung des Induktivitätswerts oder auf die angelegte Spannung variiert, wodurch ermöglicht wird, dass die Reaktionsfähigkeit der Schunt-Steuerung konstant gehalten wird, ohne von dem Stromwert der Blindströme abhängig zu sein.
  • In der Schunt-Steuerung-Begrenzungseinheit 1004 erreichen das Ein-Tastverhältnis D1 des Halbleiterschaltelements 102 und das Ein-Tastverhältnis D2 des Halbleiterschaltelements 202 jeweils einen Wert gleich null oder mehr, daher addieren sich der durch die Schunt-Steuerung berechnete Ein-Tastverhältnis-Korrekturbetrag D1' des Halbleiterschaltelements 102 und der durch die Schunt-Steuerung berechnete Ein-Tastverhältnis Korrekturbetrag D2' des Halbleiterschaltelements 202 sich nicht auf null, es sei denn deren entsprechenden Absolutwerte sind kleiner als die Differenz zwischen dem durch die Ausgangsspannung-Steuerung berechneten Ein-Tastverhältnis Dy und dem Ober/Untergrenzwert der Ausgangsspannung-Steuerung-Begrenzungseinheit 003, sodass der obere und der untere Grenzwert derart vorgesehen sind, dass die entsprechenden Absolutwerte des Ein-Tastverhältnis-Korrekturbetrag D1' des Halbleiterschaltelements 102, berechnet durch die Schunt-Steuerung, und der Ein-Tastverhältnis-Korrekturbetrag D2' des Halbleiterschaltelements 202, berechnet durch die Schunt-Steuerung, gleich oder geringer als Differenz zwischen dem Ein-Tastverhältnis Dy, berechnet durch die Ausgangsspannung-Steuerung, und der obere Grenzwert der Ausgangsspannung-Steuerung-Begrenzungseinheit 003 oder die Differenz zwischen dem durch die Ausgangsspannung-Steuerung berechneten Ein-Tastverhältnis Dy und des oberen Grenzwerts der Ausgangsspannung-Steuerung-Begrenzungseinheit 003 sind, wodurch ermöglicht wird, dass die durch die Schunt-Steuerung berechneten Korrekturbeträge sich zu null addieren, ohne von den entsprechenden Werten des durch die schon berechneten Ein-Tastverhältnisses D' von des durch die Ausgangsspannung-Steuerung berechneten Ein-Tastverhältnisses Dy abhängig zu sein.
  • Gemäß der oben beschriebenen Leistungsumwandlungsvorrichtung der ersten Ausführungsform ist es möglich derart zu steuern, sodass der Blindstrom IL1 und der Blindstrom IL2 zueinander gleich sind, ohne dass es passiert, dass die Ausgangsspannung-Steuerung und die Schunt-Steuerung miteinander in der Vielzahl von parallel verbundenen Zerhacker-Schaltkreisen in Konflikt kommen. Insbesondere kann eine Leistungsumwandlungsvorrichtung mit einer kleinen Größe und geringen Kosten durch Verwenden, als die Steuervorrichtung 1000, einer Vorrichtung wie beispielsweise einem Mikrocomputer bereitgestellt werden, die eine digitale Berechnung ausführen kann.
    Das Blindstromdetektionsmittel-Tiefpassfilter 105 und das Blindstromdetektionsmittel-Tiefpassfilter 205 sind derart, sodass die Grenzfrequenz der Blindstromdetektionsmittel-Tiefpassfilter auf 1/10 oder weniger der Schaltfrequenz 1/Tsw der Zerhacker-Schaltkreise eingestellt ist, was bedeutet, dass der Stromwert IL1_sense und der Stromwert IL2_sense, die für die Schunt-Steuerung verwendet werden, in die Steuervorrichtung 1000 in dem Zustand eingegeben werden, bei dem die Wellenströme der Blindströme IL1 und IL2 entfernt sind, sodass die Genauigkeit der Schunt-Steuerung erhöht werden kann, was es ermöglicht, dass eine Leistungsumwandlungsvorrichtung mit einer kleineren Größe und geringeren Kosten bereitgestellt wird.
  • Nun wird eine detaillierte Beschreibung von neuen Problemen gegeben, die durch die vorliegende Anmeldung gestellt sind. Hierbei wird eine bestimmte Beschreibung durch Angehen einer Leistungsumwandlungsvorrichtung mit einer Zerhacker-Schaltkreis-Konfiguration gegeben, wobei zwei Zerhacker-Schaltkreise parallel verbunden sind. Die Betriebswellenformen in der Leistungsumwandlungsvorrichtung der Konfigurationen 1 sind, wie in 2 gezeigt. Hierbei wird die Neigung des Blindstroms IL1 während einer Ein-Periode (beispielsweise einer Periode T4, einer Periode T5 und einer Periode T6 in 2) des Halbleiterschaltelements 102 aus Gleichung (1) erhalten.
    Gleichung 1 d I L 1 dt = V i n L 1
    Figure DE112018007516T5_0001
  • Die Neigung des Blindstroms IL1 während einer Aus Periode) beispielsweise einer Periode T7 in 2) des Halbleiterschaltelements 102 wird aus Gleichung (2) erhalten.
    Gleichung 2 d I L 1 dt = V i n − V o u t L 1
    Figure DE112018007516T5_0002
  • Die gesamte Neigung des Blindstroms IL1 wird aus Gleichung (3) erhalten.
    Gleichung 3 d I L1 dt = V i n L 1 D 1 + V i n − V o u t L 1 ( 1 − D 1 ) = V i n − ( 1 − D 1 ) V o u t L 1
    Figure DE112018007516T5_0003
  • Die Neigung des Blindstroms IL2 während einer Ein-Periode (beispielsweise einer Periode T2, einer Periode T3 und der Periode T4 in 2) des Halbleiterschaltelements 202 wird aus Gleichung (4) erhalten.
    Gleichung 4 d I L2 dt = V i n L 2
    Figure DE112018007516T5_0004
  • Die Neigung des Blindstroms IL2 während einer Aus-Periode (beispielsweise der Periode T5 in 2) des Halbleiterschaltelements 202 wird aus Gleichung (5) erhalten.
    Gleichung 5 d I L 2 dt = V i n − V o u t L 2
    Figure DE112018007516T5_0005
  • Die gesamte Neigung des Blindstroms IL2 wird aus Gleichung (6) erhalten.
    Gleichung 6 d I L 2 dt = V i n L 2 D 2 + V i n − V o u t L 2 ( 1 − D 2 ) = V i n − ( 1 − D 2 ) V o u t L 2
    Figure DE112018007516T5_0006
  • Hierbei wird Gleichung (7) unter der Annahme erfüllt, dass ein Eingangsstroms sich nicht verändert.
    Gleichung 7 d I L1 dt = d I L 2 dt = 0
    Figure DE112018007516T5_0007
  • Wenn die Sätze von simultanen Gleichungen, und zwar Gleichung (3), Gleichungen (6) und Gleichung (7) durch Einstellen von L_1 = L_2 gelöst werden, wird Gleichung (8) erhalten.
    Gleichung 8 V o u t = 1 1 − L 2 D 1 + L 1 D 2 L 1 + L 2 V i n = 1 1 − D 1 + D 2 2 V i n
    Figure DE112018007516T5_0008
  • Aus Gleichung (8) kann gesehen werden, dass der Ausgangsspannungswert Vout sich verändert, wenn der Durchschnittswert des Ein-Tastverhältnisses des Halbleiterschaltelements 102 und dass Ein-Tastverhältnis des Halbleiterschaltelements 202 sich verändert. Das heißt, die Schunt-Steuerung gibt die einzelnen Korrekturbeträge aus und, wenn der Durchschnitt des Ein-Tastverhältnisses des Halbleiterschaltelements 102 und des Ein-Tastverhältnisses des Halbleiterschaltelements 202 sich verändert, bedeutet dies, dass die Schunt-Steuerung die Ausgangsspannung-Steuerung beeinflusst.
  • Zweite Ausführungsform
  • 3 zeigt ein Konfigurationsdiagramm einer Leistungsumwandlungsvorrichtung, die in der zweiten Ausführungsform zu beschreiben ist. 2 zeigt Betriebswellenformen der Leistungsumwandlungsvorrichtung, die in der zweiten Ausführungsform zu beschreiben sind.
  • Der Unterschied der Leistungsumwandlungsvorrichtung in der zweiten Ausführungsform zu der Leistungsumwandlungsvorrichtung in der ersten Ausführungsform liegt in der Konfiguration, die angenommen wird, bis die detektierten Werten der Blindströme in der Steuervorrichtung 1000 von den Blindstromdetektoren (nachfolgend die Konfiguration um die Blindstromdetektoren genannt) und in der Steuervorrichtung 1000 berücksichtigt werden.
  • Die Konfiguration um den Blindstromdetektor 104 des ersten Zerhacker-Schaltkreises 100 in der zweiten Ausführungsform ist aus dem Blindstromdetektor 104, der den Blindstrom IL1 detektiert, dem Blindstromdetektor-Tiefpassfilter 105, der die Ausgabe des Blindstromdetektors 104 glättet, den Wellenstrom des Blindstroms IL1 entfernt und den Blindstrom in die Steuervorrichtung 1000 eingibt, und einem Blindstromdetektor-Tiefpassfilter 106 gebildet, der eine höhere Zeitkonstante als der Blindstromdetektor-Tiefpassfilter 105 aufweist, der die Ausgabe des Blindstromdetektors 104 glättet, die Welligkeit des Blindstroms IL1 entfernt und den Blindstrom in die Steuervorrichtung 1001 gibt.
  • Die Konfiguration um den Blindstromdetektor 204 des zweiten Zerhacker-Schaltkreises 200 ist aus dem Blindstromdetektor 204, der den Blindstrom IL2 detektiert, dem Blindstromdetektor-Tiefpassfilter 205, der die Ausgabe des Blindstromdetektors 204 glättet, den Wellenstrom des Blindstroms IL2 entfernt und den Blindstrom in die Steuervorrichtung 1001 gibt, und einem Blindstromdetektor-Tiefpassfilter 206 gebildet, der eine höhere Zeitkonstante als der Blindstromdetektor-Tiefpassfilter 205 aufweist, der die Ausgabe des Blindstromdetektors 204 glättet, den Wellenstrom des Blindstroms IL2 entfernt und den Blindstrom in die Steuervorrichtung 1000 eingibt.
  • Die Steuervorrichtung 1000 in der zweiten Ausführungsform ist ausgebildet, um die Differenz zwischen dem Ausgangsspannung-Zielwert Vout* und dem Ausgangsspannungswert Vout_sense des Ausgangsspannungswerts Vout zu berücksichtigen, den Abweichungsspannungswert Vout_error auszugeben, den Abweichungsausgangsspannungswert Vout_error in die Ausgangsspannungssteuereinheit 1001 einzugeben und einen Blindstrom-Zielwert IL* auszugeben. Die Differenz zwischen den Stromwerten IL1_sense und I1* wird genommen, ein Abweichungsstromwert IL1_error wird ausgegeben, der Stromwert IL1_error wird in die Schunt-Steuereinheit 005 eingegeben und die Schunt-Steuereinheit 005 gibt ein erstes Ein-Tastverhältnis D1_1 des Halbleiterschaltelements 102 aus. Die Differenz zwischen einem Stromwert IL1_sense_slow und dem Stromwert IL* wird genommen, ein Abweichungsstromwert IL1_error_slow wird ausgegeben, der Abweichungsstromwert I1_error wird in die Schunt-Steuereinheit 006 eingegeben, und die Schunt-Steuereinheit 006 gibt ein zweites Ein-Tastverhältnis D1 zwei des Halbleiterschaltelements 102 aus. Das erste Ein-Tastverhältnis D1 1 des Halbleiterschaltelements 102 und das zweite Ein-Tastverhältnis D1 1 des Halbleiterschaltelements 102 werden zusammenaddiert, was das Ein-Tastverhältnis D1 des Halbleiterschaltelements 102 bildet.
  • Die Differenz zwischen den Stromwerten IL2 sense und I1* wird genommen, ein Abweichungsstromwert IL2_error wird ausgegeben, der Stromwert IL2_error wird in eine dritte Schunt-Steuereinheit 1007 eingegeben und eine vierte Schunt-Steuereinheit 1008 gibt ein erstes Ein-Tastverhältnis D2_1 des Halbleiterschaltelements 202 aus die Differenz zwischen einem Stromwert IL2_sense_slow und dem Stromwert I1* wird genommen, ein Abweichungsstromwert IL2_error_slow wird ausgegeben, der Stromwert IL2_error wird in die vierte Schunt-Steuereinheit 1008 eingegeben, und die vierte Schunt-Steuereinheit 1008 gibt ein zweites Ein-Tastverhältnis D2_2 des Halbleiterschaltelements 202 aus. Das erste Ein-Tastverhältnis D2 1 des Halbleiterschaltelements 202 und das zweite Ein-Tastverhältnis D2 2 des Halbleiterschaltelements 202 werden aufaddiert, was das Ein-Tastverhältnis D2 des Halbleiterschaltelements 202 bildet.
  • Der Unterschied zwischen der ersten Schunt-Steuereinheit 1005 und der zweiten Schunt-Steuereinheit 1006 liegt in der Reihenfolge der Steuereinheiten und die erste Schunt-Steuereinheit 1005 ist in einer höheren Rangfolge als die zweite Schunt-Steuereinheit 1006. Dies liegt daran, dass der in die erste Schunt-Steuereinheit 1005 eingegebene Stromwert IL1_sense und der in die zweite Schunt-Steuereinheit 1006 eingegebene Stromwert IL1_sense_slow wie folgt sind: der Blindstromdetektor-Tiefpassfilter 105 der vorhergehenden Stufe ist in einer Zeitkonstante unterschiedlich und der Stromwert IL1_sense ist die Ausgabe des Blindstromdetektor-Tiefpassfilter 105, der eine geringe Zeitkonstante aufweist, sodass die Verzögerung der Wellenform kurz ist, und die durch den Wellenstrom des Blindstroms IL1 verursachte Wellenform-Welligkeit groß ist, daher ist der Stromwert IL1_sense für eine Hochgeschwindigkeit-Reaktion geeignet. Dann ist die zweite Schunt-Steuereinheit 1006 unbeachtlich einer beliebigen Reihenfolge, aber umfasst ein Integrationselement. Der Stromwert IL1_sense_slow ist die Ausgabe des Blindstromdetektor-Tiefpassfilter 106, die eine hohe Zeitkonstante aufweist, sodass die Verzögerung der Wellenform lang ist und die durch den Wellenstrom des Blindstroms IL1 verursachte Wellenform-Welligkeit klein ist, daher ist der Stromwert IL1_sense_slow nicht für eine Hochgeschwindigkeit-Reaktion geeignet, sondern ist für eine Verbesserung der Genauigkeit der Schunt-Steuerung geeignet, und das Integrationselement ist derart, um Werte zu addieren, bis die Abweichung null erreicht, sodass es möglich ist die Abweichung auf null zu reduzieren. Die dritte Schunt-Steuereinheit 1007 und die vierte Schunt-Steuereinheit 1008 sind ebenso in der gleichen Weise unterschiedlich zueinander. Das heißt, es gibt jeweils als eine Steuervorrichtung einer Konfiguration, die jeweils mit einem Integrationselement, das die Ausgabe des Tiefpassfilters einer Zeitkonstante verwendet, die den Wellenstrom des Blindstroms entfernen kann, und einem Proportionalelement versehen ist, die die Ausgabe eines Tiefpassfilters einer Zeitkonstante verwendet, die den Wellenstrom des Blindstroms nicht entfernen kann.
  • Das Ein-Tastverhältnis D1 des Halbleiterschaltelements 102 und dass Ein-Tastverhältnis D2 des Halbleiterschaltelements 102, die bis hierhin ausgegeben wurden, werden in dem Gate-Signal-Generator 1010 eingegeben und werden, wie in 2 gezeigt, mit der in dem Gate-Signal-Generator 1010 erzeugten Trägerwelle CW verglichen, und der Gate-Signal-Generator 1010 gibt die Gate-Signale Vgs_Q102 und Vgs_Q202 aus.
    Gemäß der oben beschriebenen Leistungsumwandlungsvorrichtung der zweiten Ausführungsform, in der Vielzahl von parallel verbundenen Zerhacker-Schaltkreisen, ist es möglich derart zu steuern, sodass der Blindstrom IL1 und der Blindstrom IL2 zueinander gleich werden.
  • Eine Leistungsumwandlungsvorrichtung mit einer kleineren Größe und geringeren Kosten kann bereitgestellt werden, durch Verwenden, als die Steuervorrichtung 1000, einer Vorrichtung wie beispielsweise einem Mikrocomputer, die eine digitale Berechnung ausführen kann. Ebenso durch Aufweisen des Blindstromdetektor-Tiefpassfilters 105 und des Blindstromdetektor-Tiefpassfilters 106, die eine unterschiedliche Zeitkonstante aufweisen, bei den aufeinanderfolgenden Stufen des Blindstromdetektors 104, ist es möglich die Genauigkeit zu verbessern, ohne die Reaktionsfähigkeit der Schunt-Steuerung zu beeinflussen, und ist es möglich eine Leistungsumwandlungsvorrichtung mit einer kleineren Größe und geringeren Kosten bereitzustellen.
  • Dritte Ausführungsform
  • Eine Leistungsumwandlungsvorrichtung der dritten Ausführungsform, die dieselbe Konfiguration wie die der ersten Ausführungsform aufweist, ist die Konfiguration, die in 1 gezeigt ist. In der dritten Ausführungsform ist die Konfiguration derart, dass eine Vorrichtung wie beispielsweise ein Mikrocomputer, die eine digitale Berechnung ausführen kann, als die Steuervorrichtung 100 verwendet wird, und dass der Eingangsspannungswert Vin_sense, der Ausgangsspannungswert Vout_sense, der Stromwert IL1 sense und der Stromwert IL2_sense in die Steuervorrichtung 1000 in der Form von diskreten Wellenformen aber nicht in der Form von kontinuierlichen Wellenformen eingegeben sind. In der Leistungsumwandlungsvorrichtung, die in der dritten Ausführungsform beschrieben wird, wird ein Abtasten vier oder mehr Mal pro Schaltzyklus ausgeführt.
  • Die 4 und 5 zeigen Wellenformen, die gebildet sind, wenn ein Abtasten zweimal pro Schaltzyklus ausgeführt wird, in der Form von diskreten Wellenformen, um den Grund zum Erhöhen der Anzahl von Abtastungen zu beschreiben. In 4 ist ein Verzögerungselement zu einem zweimaligen Abtasten pro Schaltzyklus und zu den Gate-Signalen Vds_Q102 und Vgs_Q2 102 hinzugefügt. Das Verzögerungselement für die Gate-Signale Vgs_Q102 und Vgs_Q2 102, obwohl diese in 1 nicht gezeigt sind, wird durch eine Ausbreitungsverzögerung eines Gate-Signal-Generator Schaltkreises erzeugt, der zwischen der Steuervorrichtung 1000 und den Halbleiterschaltelementen vorgesehen ist. Die Verzögerung der Gate-Signale (gezeigt durch die Pfeile in den Figuren) verursachen ebenso, dass andere Wellenformen der Blindströme oder etwas Ähnliches verzögert werden. Die Verzögerung einer jeden Wellenform, die durch die Verzögerung der Gate-Signale verursacht wird, wird nachstehend als die Verzögerung von Wellenformen bezeichnet. Abtastungszeitpunkte (die durch schwarze Dreiecke in den Figuren gezeigten Zeitpunkte) werden bei den Scheiteln und Durchgängen der Trägerwelle CW ausgeführt.
  • Wenn der Blindwiderstand 101 und der Blindwiderstand 102 den gleichen Induktivitätswert zueinander aufweisen, wie in 4 gezeigt, veranlasst die Verzögerung der Gate-Signale, dass die Abtastwerte der Blindströme sich von den Gleichstromwerten der Blindströme unterscheiden, aber der Durchschnittswert der Abtastwerte IL1_sense (durch die gefüllten Kreise in den Figuren gezeigt) des Blindstroms gleich dem Durchschnittswert der Abtastwerte IL2_sense (durch die offenen Kreise in den Figuren gezeigt) des Blindstroms IL2 sind, sodass es nicht passiert, dass die Genauigkeit der Schunt-Steuerung abnimmt.
    Andererseits, wenn der Blindwiderstand 101 und der Blindwiderstand 201 unterschiedliche Induktionswerte zueinander aufweisen, wie in 5 gezeigt, tritt eine Differenz zwischen dem Durchschnittswert der Abtastwerte IL1_sense des Blindstroms und des Durchschnittswerts der Abtastwerte IL2_sense des Blindstroms IL2 auf, was bedeutet, dass die Genauigkeit der Schunt-Steuerung abnimmt. Dies liegt daran, dass das Prinzip, dass die Durchschnittswerte der Abtastwerte der Blindströme von dem Gleichstromwert des Blindstroms abweichen, dazu führt, dass ein Abtasten ausgeführt wird, vor dem Gleichstromwert in der Wellenform, aufgrund der Verzögerung der Wellenform.
  • Der Blindstrom steigt bei einem Gate an und fällt bei einem Gate ab, sodass für den Fall der gleichen Gate-Verzögerungszeit der Durchschnittswert der Blindstrom-Abtastwerte kleiner als der Gleichstromwert des Blindstroms wird, wenn der Absolutwert der Neigung bei einem Gate-ein größer als der Absolutwert der Neigung bei einem Gate-aus ist, während der Durchschnittswert der Blindstrom-Abtastwerte größer als der Gleichstromwert des Blindstroms ist, wenn der Absolutwert der Neigung bei einem Gate-ein kleiner als der Absolutwert der Neigung bei einem Gate-aus ist.
    Wie in der ersten und der zweiten Ausführungsform wird für den Fall, dass die Zeitkonstante des Blindstromdetektor-Tiefpassfilter konstant oder höher ausgebildet ist, keine Abweichung zwischen dem Durchschnittswert der Abtastwerte und dem Gleichstromwert des Blindstroms durch die Verzögerung verursacht, aber, wenn die Zeitkonstante des Blindstromdetektor-Tiefpassfilter nicht konstant oder höher ausgebildet werden kann, wird die Anzahl von Abtast-Zeitpunkten erhöht, insbesondere auf vier oder mehr, um dadurch zu ermöglichen, dass die Abweichung zwischen dem Durchschnittswert und den Blindstrom-Abtastwerten und dem Gleichstromwert des Blindstroms zu verhindern.
    Gemäß der oben beschriebenen Leistungsumwandlungsvorrichtung der ersten Ausführungsform ist es möglich die Genauigkeit der Schunt-Steuerung in der Vielzahl von parallel verbundenen Zerhacker-Schaltkreisen zu verbessern, und ist es möglich eine Leistungsumwandlungsvorrichtung bereitzustellen, die eine kleinere Größe und geringere Kosten aufweist.
  • Vierte Ausführungsform
  • 1 zeigt ein Konfigurationsdiagramm einer Leistungsumwandlungsvorrichtung, die in der vierten Ausführungsform zu beschreiben ist. 5 zeigt Wellenformen, mit denen das Prinzip der Leistungsumwandlungsvorrichtung zu beschreiben ist, die in der vierten Ausführungsform zu beschreiben ist.
  • Die in der vierten Ausführungsform beschriebene Leistungsumwandlungsvorrichtung weist dieselbe Konfiguration wie die erste Ausführungsform auf. Der Blindwiderstand 101 und der Blindwiderstand 201 sind derart ausgebildet, um Gleichstrom-Überlagerungseigenschaften aufzuweisen, wobei, je größer der Absolutwert eines fließenden Stroms ist, desto kleiner der Induktivitätswert ist. Wenn eine Vorrichtung wie beispielsweise ein Mikrocomputer, die eine digitale Berechnung ausführen kann, als die Steuervorrichtung 1000 verwendet wird, bedeutet dies, dass der Eingangsspannungswert Vin_sense, der Ausgangsspannungswert Vout_sense, der Stromwerts IL1_sense und der Stromwerts IL2_sense in die Steuervorrichtung 1000 in der Form von diskreten Wellenformen aber nicht in der Form von kontinuierlichen Wellenformen eingegeben werden. In der vierten Ausführungsform ist die Anzahl von Abtast-Zeitpunkten gleich zwei oder weniger pro Schaltzyklus ausgebildet. Wie oben in der dritten Ausführungsform beschrieben, wenn die Anzahl von Abtastzeitpunkten gleich zwei oder weniger ist und der Blindwiderstand 101 und der Blindwiderstand 201 einen unterschiedlichen Induktivitätswert zueinander aufweisen, tritt ein Phänomen auf, dass der Gleichstromwert des Blindstroms und der Durchschnittswert der Detektionswerte des Blindstroms voneinander abweichen.
  • Die in der vierten Ausführungsform beschriebene Leistungsumwandlungsvorrichtung ist derart, dass die Abweichung zwischen dem Gleichstromwert des Blindstroms und dem Durchschnittswert der Detektionswerte des Blindstroms, was durch die Abweichung zwischen den Blindstrom-Detektionswerten verursacht wird, die durch die Blindstromdetektoren und die Blindstromdetektor-Tiefpassfilter erzeugt ist, wenn die Blindströme in der Steuervorrichtung 1000 genommen werden, reduziert ist, durch Verwenden des Phänomens, dass der Gleichstromwert des Blindstroms und der Durchschnittswert der Detektionswerte des Blindstroms voneinander abweichen, wenn die Anzahl von Abtastzeitpunkten gleich zwei oder weniger ist, und der Blindwiderstand 101 und der Blindwiderstand 201 einen unterschiedlichen Induktivitätswert zueinander aufweisen.
  • Zuerst mit Bezug zu dem Stromwert IL1_sense und dem Stromwert IL2_sense, die die Blindstrom-Detektionswerte sind, wird angenommen, dass ein Fehler durch die Blindstromdetektoren und die Blindstromdetektor-Tiefpassfilter erzeugt wird, und das detektiert wird, dass der Stromwert IL1_sense kleiner als der Stromwerts IL2 sense ist, wenn der Stromwert IL1 und der Stromwert IL2 zu einander gleich sind. Dann steuert die Schunt-Steuerung derart, dass der Stromwert IL1_sense und der Stromwerts IL2 sense zueinander gleich sind, sodass der Gleichstromwert des Stromwerts IL1 größer als der Gleichstromwert des Stromwerts IL2_sense ist. Die Differenz zwischen dem Gleichstromwert des Stromwerts IL1 und dem Gleichstromwert der Stromwerts IL2 erzeugt eine Differenz in einer Induktivität aufgrund von Gleichstromüberlagerungseigenschaften der Blindwiderstände 101 und 201. Je größer der Gleichstromwert des Blindstroms ist, desto kleiner ist der Induktivitätswert, sodass der Induktivitätswert des Blindstroms 101 kleiner als der Induktivitätswert des Blindstroms 201 ist.
  • Ebenso kann die erste bis vierte Ausführungsform auf eine beliebige Leistungsumwandlungsvorrichtung angewendet werden, solange dies eine Leistungsumwandlungsvorrichtung ist, die, neben den in den 1 und 2 gezeigten Hochsetz-Zerhacker-Schaltkreisen, eine Vielzahl von Zerhacker-Schaltkreisen eines Tiefsetz-Zerhacker-Typs wie in 6, eines Kopplung-Blindwiderstand-Typs wie beispielsweise in 7 oder etwas Ähnliches aufweisen, die mit Halbleiterschaltelementen, Dioden und Blindwiderständen ein Eingangs-Ausgangs-Spannungsverhältnis mit den Ein-Tastverhältnis der Halbleiterschaltelemente steuern.
  • Ebenso, wie in 8 gezeigt, können die Ausführungsformen auf eine beliebige Leistungsumwandlungsvorrichtung angewendet werden, solange dies eine Leistungsumwandlungsvorrichtung ist, die eine Vielzahl von bi-direktionalen Zerhacker-Schaltkreisen aufweist, die mit in Serie verbundenen Halbleiterschaltelementen und Blindwiderständen ein Eingang-Ausgang-Spannungsverhältnis mit dem Ein-Tastverhältnis der Halbleiterschaltelemente steuern. Der bi-direktionale Zerhacker-Schaltkreis aus 8 ist ein Hochsetz-Zerhacker-Typ, allerdings können Ausführungsformen ebenso auf eine Leistungsumwandlungsvorrichtung angewendet werden, die eine Vielzahl von bi-direktionalen Zerhacker-Schaltkreisen eines anderen Typs als eines Tiefsetzen-Zerhacker-Typs wie in 6, eines Kopplung-Blindwiderstand-Typs wie in 7 und etwas Ähnliches aufweisen.
  • Die Steuervorrichtung 1000 ist aus einem Prozessor 500 und einer Speichervorrichtung 501 gebildet, wobei ein Beispiel von Hardware in 9 gezeigt ist. Die Speichervorrichtung 501, obwohl Details davon nicht gezeigt sind, umfasst eine flüchtige Speichervorrichtung wie beispielsweise ein Arbeitsspeicher und eine nicht-flüchtige Hilfsspeichervorrichtung wie beispielsweise einen Flashspeicher. Ebenso kann diese eine Hilfsspeichervorrichtung wie beispielsweise eine Festplatte anstelle eines Flashspeichers umfassen. Der Prozessor 500 führt einen von der Speichervorrichtung 501 eingegebenes Programm aus. In diesem Fall wird das Programm in dem Prozessor 500 von der Hilfsspeichervorrichtung über die flüchtige Speichervorrichtung eingegeben. Ebenso kann der Prozessor 500 Daten wie beispielsweise ein Berechnungsergebnis an die flüchtige Speichervorrichtung der Speichervorrichtung 501 ausgeben und Kandidaten in der Hilfsspeichervorrichtung über die flüchtige Speichervorrichtung speichern.
  • Obwohl die vorliegende Anmeldung oben in Bezug auf verschiedene beispielhafte Ausführungsformen und Umsetzungen beschrieben ist, sollte verstanden werden, dass verschiedene Merkmale, Aspekte und Funktionalität, die in einer oder mehreren der einzelnen Ausführungsformen beschrieben sind, nicht auf deren Anwendbarkeit auf die bestimmte Ausführungsform beschränkt sind, mit der diese beschrieben sind, sondern stattdessen alleine oder in verschiedenen Kombinationen auf eine oder mehrere der Ausführungsformen angewendet werden können.
  • Es versteht sich daher, dass zahlreiche Modifikationen, die nicht beispielhaft angeführt sind, ohne Abweichen von dem Schutzbereich der vorliegenden Anmeldung erdacht werden können. Beispielsweise kann zumindest eine der Merkmalskomponenten modifiziert, hinzugefügt oder entfernt werden. Zumindest eine der in zumindest einer der bevorzugten Ausführungsformen genannten Merkmalskomponenten kann ausgewählt und mit Merkmalskomponenten kombiniert werden, die in einer anderen bevorzugten Ausführungsform genannt sind.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Gleichstromenergiequelle
    2
    Eingangsglättungskondensator
    3
    Ausgangsglättungskondensator
    4
    Verbraucher
    5
    Eingangsspannungsdetektor
    6
    Ausgangsspannungsdetektor
    100
    erster Zerhacker-Schaltkreis
    200
    zweiter Zerhacker-Schaltkreis
    101, 201
    Blindwiderstand (Reaktor)
    102, 202
    Halbleiterschaltelement
    103,203
    Diode
    104, 204
    Blindstromdetektor
    105, 106,
    205, 206 Blindstromdetektor-Tiefpassfilter
    500
    Prozessor
    501
    Speichervorrichtung
    1000
    Steuervorrichtung
    1001
    Ausgangsspannungssteuereinheit
    1002
    Schunt-Steuereinheit
    1003
    Ausgangsspannung-Steuerung-Tastverhältnis-Begrenzungseinheit
    1004
    Schunt-Steuerung-Tastverhältnis-Begrenzungseinheit
    1005
    erste Schunt-Steuereinheit
    1006
    zweite Schunt-Steuereinheit
    1007
    dritte Schunt-Steuereinheit
    1008
    vierte Schunt-Steuereinheit
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 61142961 A [0004]

Claims (13)

  1. Eine Leistungsumwandlungsvorrichtung, umfassend: eine Vielzahl von parallel verbundenen Zerhacker-Schaltkreisen; Blindstromdetektoren, die jeweils Blindströme der Zerhacker-Schaltkreise detektieren; einen Ausgangsspannungsdetektor, der eine Ausgangsspannung detektiert; und eine Steuervorrichtung, die mit einer Schunt-Steuereinheit, die basierend auf den detektierten Blindströmen eine Schunt-Steuerung ausführt, und einer Spannungssteuereinheit, die basierend auf der detektierten Ausgangsspannung eine Spannungssteuerung ausführt, die Ausgangsspannung der Zerhacker-Schaltkreise derart steuert, dass die Blindströme der Vielzahl von Zerhacker-Schaltkreisen zueinander gleich werden.
  2. Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Tastverhältnisse von Gate-Signalen der Zerhacker-Schaltkreise die Summe von einem Wert, mit dem veranlasst wird, dass die detektierte Ausgangsspannung einem Zielwert folgt, und Werten ist, mit denen gesteuert wird, dass die jeweiligen detektierten Blindströme der Zerhacker-Schaltkreise zueinander gleich werden, und die Summe der Werte, mit denen gesteuert wird, dass die Blindströme der Zerhacker-Schaltkreise zueinander gleich werden, gleich null ist.
  3. Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Tastverhältnisse der Gate-Signale der Zerhacker-Schaltkreise als Zielwerte der Blindströme ausgegeben werden, um zu veranlassen, dass die detektierte Ausgangsspannung dem Zielwert folgt, und die Blindströme der Zerhacker-Schaltkreise basierend auf der Abweichung zwischen den Zielwerten der Blindströme berechnet werden.
  4. Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein Teil oder alle der Blindwiderstände von einem der Zerhacker-Schaltkreise zu zugehörigen Blindwiderständen eines anderen Zerhacker-Schaltkreises magnetisch gekoppelt sind.
  5. Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Steuervorrichtung eine Vorrichtung ist, die eine digitale Berechnung ausführen kann.
  6. Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Blindstromdetektoren jeweils vier oder mehr Mal ein Abtasten pro Schaltzyklus ausführen.
  7. Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Blindstromdetektoren jeweils mit einem Tiefpassfilter mit einer Grenzfrequenz von 1/10 oder weniger einer Schaltfrequenz versehen sind.
  8. Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine Vielzahl von Tiefpassfiltern, die eine unterschiedliche Zeitkonstante aufweisen, bei den nachfolgenden Stufen der Blindstromdetektoren vorgesehen sind, die eine Konfiguration annehmen, sodass die Ausgaben der Tiefpassfilter in die Steuervorrichtung eingegeben werden.
  9. Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein Blindwiderstand, dessen Induktivitätswert sich innerhalb eines Betriebsbereichs verändert, in jedem der Zerhacker-Schaltkreise verwendet wird, wobei eine Konfiguration angenommen wird, sodass der Zeitpunkt eines Abtastens von einem Zeitpunkt abweicht, bei dem der Gleichstromwert des Blindstroms erreicht wird.
  10. Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß Anspruch 7, wobei die Schunt-Steuereinheit ein PID-Controller ist.
  11. Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei die Steuervorrichtung sowohl ein Integrationselement, das die Ausgabe eines Tiefpassfilters mit einer Zeitkonstante verwendet, die den Wellenstrom des Blindstroms entfernen kann, als auch ein Proportionalelement aufweist, das die Ausgabe eines Tiefpassfilters mit einer Zeitkonstante verwendet, die den Wellenstrom des Blindstroms nicht entfernen kann.
  12. Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Schunt-Steuereinheit eine Verstärkung unter Verwendung einer Betriebsbedingung verändert.
  13. Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 12, wobei der Absolutwert des Werts einer Schunt-Steuerung-Tastverhältnis-Begrenzungseinheit ein Wert ist, der gleich oder kleiner als die Differenz zwischen einem durch die Ausgangsspannungssteuerung berechneten Ein-Tastverhältnis und dem oberen Grenzwert einer Ausgangsspannungssteuerung-Tastverhältnis-Begrenzungseinheit oder die Differenz zwischen dem durch die Ausgangsspannungssteuerung berechneten Ein-Tastverhältnis und dem unteren Grenzwert der Ausgangsspannungssteuerung-Tastverhältnis-Berechnungseinheit ist.
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