EP4022728A1 - Method for operating voltage transformers connected in parallel - Google Patents

Method for operating voltage transformers connected in parallel

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EP4022728A1
EP4022728A1 EP20754717.5A EP20754717A EP4022728A1 EP 4022728 A1 EP4022728 A1 EP 4022728A1 EP 20754717 A EP20754717 A EP 20754717A EP 4022728 A1 EP4022728 A1 EP 4022728A1
Authority
EP
European Patent Office
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operating
voltage converters
operating mode
voltage
parallel
Prior art date
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Pending
Application number
EP20754717.5A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Gholamabas Esteghlal
Markus Klein
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
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Pending legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
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    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Definitions

  • the present invention relates to a method for operating voltage converters connected in parallel for at least a first and a second voltage converter connected in parallel on the output side and a device for operating voltage converters connected in parallel for at least one first and a second voltage converter connected in parallel on the output side.
  • the document DE 102016 219 740 A1 discloses a DC voltage converter with several parallel-connected DC voltage converter modules. A common voltage regulator is provided for all DC / DC converter modules. In addition, a separate current control is provided for each DC / DC converter module.
  • Voltage converters are provided to convert an input voltage into an output voltage, it being possible for the voltage level of the input voltage to be different from the voltage level of the output voltage.
  • the maximum output power of a voltage converter is limited according to the dimensioning of the components used. If necessary, several voltage converter modules can be connected in parallel to increase the output power.
  • a voltage converter has an operating point at which its efficiency is optimal.
  • An operating point of a voltage converter can be described and varied using one or more parameters, for example with the parameters output current, input current, output voltage, Input voltage, temperature.
  • some parameters are specified due to the task or due to the components connected to the voltage converter, so that the operating point cannot be freely selected during operation of the voltage converter. This means that voltage converters are also operated in operating points that have poor efficiency. This can lead to excessive heating of the components of the voltage converter. There is therefore a need for methods that prevent individual voltage transformers from voltage transformers connected in parallel from heating up excessively.
  • the present invention discloses a method for operating voltage converters connected in parallel for at least a first and a second voltage converter connected in parallel on the output side and a device for operating voltage converters connected in parallel for at least one first and a second voltage converter connected in parallel on the output side. Further advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.
  • a method for operating voltage converters connected in parallel for at least a first and a second voltage converter connected in parallel on the output side with the following steps: Operating the voltage converters connected in parallel in different operating modes as a function of a determined temperature and a predeterminable first temperature limit value (Tth) and / or as a function of a determined current and a first specifiable current limit value. Operating the voltage converter in a first operating mode when the determined temperature is lower than the predeterminable first temperature value. Operating the voltage converter in a second operating mode when the determined temperature is greater than the predeterminable first temperature value and / or the determined current is smaller than the first predeterminable current limit value.
  • Tth predeterminable first temperature limit value
  • a second operating mode when the determined temperature is greater than the predeterminable first temperature value and / or the determined current is smaller than the first predeterminable current limit value.
  • the operation of the voltage converters in the first operating mode includes the operation, in particular only, of a first of the at least two voltage converters and one switched off state of a second of the at least two voltage converters.
  • the operation of the voltage converters in the second operating mode comprises two, in particular successive, operating phases.
  • a first operating phase includes the common parallel operation of the at least two voltage converters and a second operating phase includes the operation of a selected one of the at least two voltage converters and a switched-off state of at least one of the two voltage converters.
  • an operating mode is a specially marked operating procedure for one or more voltage converters. Depending on a determined temperature and / or a current, an operating mode is selected from various available operating modes for operating a voltage converter. For this purpose, the temperature is determined, in particular continuously, by means of a sensor device or a temperature model.
  • the sensor device or the temperature model is set up to determine the temperature of a cooling circuit, which is in particular thermally coupled to the voltage converter, the temperature of the voltage converter, of a component, in particular a switching element of a voltage converter.
  • the temperature model calculates the temperature from physical data of the system, for example current, voltage through the voltage converter and / or the duration of the operation of the voltage converter.
  • the determined current in particular a predetermined current, for example an output current, is determined for this purpose, in particular continuously, by means of a sensor device or via determined or modeled variables that correlate with the current.
  • the sensor device or the arithmetic model is set up to determine the output current or input current or current through the voltage converter.
  • the current in the system changes or is specified in Dependency of the consumers to be supplied, which are connected to the voltage converters connected in parallel at the common output.
  • the temperature model calculates the temperature from physical data of the system, for example current, voltage through the voltage converter and / or the duration of the operation of the voltage converter.
  • a specifiable temperature limit value is a parameter which is specified for the method as a function of the components used and their specification. It is selected in such a way that, when the method is operated and the temperature limit value is taken into account, permanent operation of the voltage converters and the components contained therein is made possible.
  • a specifiable current limit value is a parameter which is specified for the method as a function of the components used and their specification.
  • the first operating mode is characterized in that a first of the voltage converters connected in parallel is operated and a second is switched off or not operated. If a voltage converter is operated, it emits electrical power via its output connections. An electrical voltage is applied to the output connections and an electrical current flows. For this purpose, a switching element located in the voltage converter is operated in a clocked manner. A switched-off state of a voltage converter or a switched-off or non-operated voltage converter does not emit any electrical power at its output connections. There is no electricity.
  • the phrase “a switched-off state” in this disclosure is intended to be understood as synonymous with “not operating” or “a deactivated state” and not as a transition from “operating” to “not operating”.
  • the second operating mode is characterized in that it comprises two operating phases, in particular one following one another.
  • a first operating phase the voltage converters connected in parallel are operated in parallel, which means that several voltage converters each supply part of the current to be made available at the output.
  • a selected, in particular only a selected, voltage converter is operated and one of the voltage converters is switched off or not operated.
  • a method is provided which varies the operating modes for the operation of voltage converters connected in parallel as a function of the temperature and / or the determined current. Especially with low currents, the efficiency of a voltage converter is unfavorable, which leads to strong waste heat and thus heating of the components of the voltage converter.
  • a method is advantageously provided which provides for parallel operation of the voltage converters before overheating of a voltage converter or its components.
  • the temperature of the warmer voltage converter is advantageously reduced. Due to the interposed parallel operation of at least two voltage converters, there are no current fluctuations on the output side of the voltage converters connected in parallel.
  • the operation of the selected one of the at least two voltage converters includes the operation of that voltage converter which was switched off in a first operating mode that took place last if a transition from the first operating mode to the second operating mode took place immediately beforehand.
  • the operation of the selected one of the at least two voltage converters includes the operation of that voltage converter which was switched off in a second operating mode that occurred last in the second operating phase if an operation in the second operating mode had already taken place immediately before.
  • a voltage converter is selected for operation in the second operating phase that was switched off or not operated in the method immediately before the last parallel operation that took place.
  • a method is advantageously provided which enables alternating operation of voltage converters connected in parallel. Before the components of a voltage converter overheat due to operation at an unfavorable operating point, for example with a low target current specification at the output of the voltage converters connected in parallel, the method creates the possibility of alternately operating individual voltage converters connected in parallel. Uneven loading of the individual voltage transformers is avoided due to the alternating operation.
  • the operating phases are carried out in the second operating mode, in particular continuously and / or, each with a specifiable first and second operating time.
  • the duration of the individual operating phases in the second operating mode can be specified.
  • the sequence of the operating modes and operating phases is particularly continuous. This serves to avoid output current interruptions or output current fluctuations of the voltage converters connected in parallel.
  • the cooling phase of the non-operated voltage converter can advantageously be adapted to the overall design of the voltage converters connected in parallel with the cooling device. Furthermore, by specifying the duration of the parallel operation of the voltage converters, the output current fluctuations of the voltage converters connected in parallel that occur when the operation is changed from a first to a second voltage converter can be reduced.
  • the first operating period of the first operating phase is shorter than the second operating period of the second operating phase.
  • the first operating time is shorter than one second and the second operating time is longer than one second.
  • Typical values for the first operating time are a quarter, a half, and three quarters of a second.
  • Typical values for the second operating time are one, three half and 2 seconds.
  • Parameters are advantageously provided which enable permanent, continuous operation of voltage converters connected in parallel with reduced current fluctuations.
  • the current of the at least one of the two voltage converters to be switched off is regulated to zero amperes.
  • the current of the at least one of the two voltage converters to be switched off is regulated to zero amperes by means of a current regulator at the end of the first operating phase.
  • the second operating phase which comprises a switched-off state or the non-operation of at least one of the two voltage converters, can thus be initiated directly.
  • the current controller is given special controller parameters (P, I, D) in particular, in order to enable the current to be smoothly regulated.
  • the method comprises the following further steps: Operating the voltage converters connected in parallel in different operating modes as a function of a second specifiable current limit value, the second current limit value being greater than the first current limit value. Operating the voltage converter in a third operating mode when the determined current is greater than the second current limit value. Operating the voltage converter in the first or second operating mode when the determined current is less than the second current limit value.
  • an operating mode is selected from various available operating modes for operating a voltage converter.
  • the current is determined as explained above.
  • a second predeterminable current limit value is a parameter which is predefined for the method as a function of the components used and their specification. It is chosen so that when the Method and taking into account the current limit value, a permanent operation of the voltage converter and the components contained therein is made possible.
  • the method comprises the following further steps: Operating the voltage converters connected in parallel in different operating modes as a function of the overall efficiency of the voltage converters connected in parallel. Operating the voltage converter in a third operating mode when the overall efficiency in the third operating mode is greater than in the first operating mode. Operating the voltage converter in the first or second operating mode when the overall efficiency in the third operating mode is lower than in the first operating mode.
  • the overall efficiency of the voltage converters connected in parallel for different operating points of the operation of all voltage converters connected in parallel or a subset of voltage converters connected in parallel or individual voltage converters can be determined by means of measurements on the voltage converters connected in parallel. This data is stored in a map, for example. For the most efficient operation possible, this data can be read in depending on the specification of an operating point and the corresponding overall efficiency can be read out for the different operating modes. If the overall efficiency for operation in a third mode is greater than in the first mode, the voltage converters connected in parallel are operated in the third mode.
  • the third mode is particularly characterized in that at least two voltage converters of the voltage converters connected in parallel are operated together.
  • the voltage converters connected in parallel are operated in the first or second mode.
  • the overall efficiency is higher when a plurality of the at least two voltage converters are operated in parallel.
  • the invention also relates to a computer program which is set up to carry out the methods described so far.
  • the invention also relates to a machine-readable storage medium on which the described computer program is stored.
  • the invention also relates to a device for operating voltage converters connected in parallel for at least one first and one second voltage converter connected in parallel on the output side.
  • the device comprises a control logic which is set up to operate the voltage converters connected in parallel in different operating modes as a function of a determined temperature and a specifiable first temperature limit value and / or as a function of a determined current and a first specifiable current limit value.
  • the voltage converters are operated in a first operating mode when a determined temperature is lower than the predeterminable first temperature value.
  • the voltage converters are operated in a second operating mode when the determined temperature is greater than the predeterminable first temperature value and / or the determined current is less than the first predeterminable current limit value.
  • a device with a control logic which varies the operating modes for the operation of voltage converters connected in parallel as a function of the temperature and the current.
  • a device with a control logic which controls a parallel operation of the voltage converters before overheating of a voltage converter or its components.
  • the temperature of the warmer voltage converter is advantageously reduced.
  • the device comprises the voltage converters.
  • a device consisting of the voltage converters connected in parallel and a control logic is thus advantageously provided, which enables an optimized operation of voltage converters connected in parallel.
  • the voltage converters are designed as DC voltage converters or as inverters. Depending on whether a DC voltage conversion or an inverter is required for the application, the voltage converters are advantageously designed as DC voltage converters or inverters.
  • Figure 1 a schematic representation of a flow chart of a
  • FIG. 2 a schematic representation of a device for operating voltage converters connected in parallel according to an embodiment.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a flow chart of a method 100 for operating voltage converters 210, 220, n connected in parallel.
  • the method starts with step 105.
  • step 110 parameters for the operation of the voltage converters connected in parallel are read in.
  • a decision is then made as a function of a determined temperature Tist and / or a determined current list and a first temperature limit value Tth and / or a first current limit value Ithl in which operating mode 120, 130 the voltage converters are to be operated.
  • the voltage converters 210, 220, n are operated in a first operating mode 120 when the determined temperature Tist is less than the predeterminable first temperature value Tth.
  • the voltage converters 210, 220 are operated in a second operating mode 130 when the determined temperature Tact is greater than the predeterminable first temperature value Tth and / or the determined current is less than the first current limit value Ithl. Operation in the first operating mode 120 includes operating, in particular only, a first of the at least two voltage converters 210, 220 and a switched-off state of a second of the at least two voltage converters 210, 220.
  • Operation in the second operating mode 130 includes two operating phases, one being first operating phase 140 comprises the joint parallel operation of the at least two voltage converters 210, 220 and a second operating phase 150 the operation of a selected one of the at least two voltage converters 210, 220 and a switched-off state of at least one of the two voltage converters 210, 220 two voltage converters 210, 220 comprises the operation of that voltage converter which was switched off in a first operating mode 120 that took place last, if a transition from the first operating mode 120 to the second operating mode 130 took place immediately before, or which took place in a last operating mode Found second operating mode 130 was switched off in the second operating phase 150 if an operation in the second operating mode 130 had already taken place immediately before.
  • the operation of the voltage converters 210, 220 connected in parallel preferably includes the operation of the voltage converters 210, 220 in a third operating mode 135 when the The determined current list is greater than a second current limit value Ith2 and the operation in the first or second operating mode 120, 130 if the determined current list is less than the second current limit value Ith2.
  • the first current limit value Ithl is smaller than the second current limit value Ith2.
  • a total efficiency G is preferably read in in step 110.
  • Operating the voltage converters 210, 220 connected in parallel preferably includes operating the voltage converters 210, 220 in a third operating mode 135 if the overall efficiency G in the third operating mode 135 is greater than in the first operating mode 120 and operating the voltage converters 210, 220 in FIG the first or second operating mode 120, 130 if the overall efficiency G in the third operating mode 135 is lower than in the first operating mode 120.
  • the method branches to step 110, in which the current parameters are again are read in for the operation of the voltage converters connected in parallel and an operating mode 120, 130, 135 is selected again.
  • the two operating phases 140, 150 are executed one after the other before the method branches back to step 110. Operating times D1, D2 are preferred for the operating phases 140,
  • a heated voltage converter can be cooled down and an operated voltage converter can be regulated down while avoiding output current fluctuations of the voltage converters connected in parallel.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a device 200 for operating voltage converters 210, 220, n connected in parallel.
  • the output connections of voltage converters 210, 220, n connected in parallel are connected in parallel.
  • the device comprises a control logic 230, which is set up to convert the voltage converters 210, 220, n connected in parallel in different operating modes 120, 130, 135 as a function of a determined temperature Tist and a predeterminable first temperature limit value Tth and / or a determined current list of the parallel-connected To operate voltage converters 210, 220, n and a predeterminable first current limit value Ithl and / or an overall efficiency G according to the method described.
  • the voltage converters 210, 220, n are preferred as DC-DC converter or inverter formed.
  • the device 200 preferably comprises the voltage converters 210, 220, n.

Abstract

The present invention relates to methods (100) and to a device (200) for operating voltage transformers (210, 220) connected in parallel, wherein the voltage transformers (210, 220) are operated in different operating modes (120, 130) as a function of a determined temperature (Tist) in order to avoid overheating of an individual voltage transformer.

Description

Beschreibung description
Titel title
Verfahren zum Betrieb parallel geschalteter Spannungswandler Procedure for operating voltage converters connected in parallel
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb parallel geschalteter Spannungswandler für mindestens einen ersten und einen zweiten ausgangsseitig parallelgeschalteten Spannungswandler sowie eine Vorrichtung zum Betrieb parallel geschalteter Spannungswandler für mindestens einen ersten und einen zweiten ausgangsseitig parallelgeschalteten Spannungswandler. The present invention relates to a method for operating voltage converters connected in parallel for at least a first and a second voltage converter connected in parallel on the output side and a device for operating voltage converters connected in parallel for at least one first and a second voltage converter connected in parallel on the output side.
Stand der Technik State of the art
Die Druckschrift DE 102016 219 740 Al offenbart einen Gleichspannungs konverter mit mehreren parallel geschalteten Gleichspannungswandler-Modulen. Hierbei ist für alle Gleichspannungswandler-Module ein gemeinsamer Spannungsregler vorgesehen. Darüber hinaus ist für jedes Gleichspannungswandler-Modul eine separate Stromregelung vorgesehen. The document DE 102016 219 740 A1 discloses a DC voltage converter with several parallel-connected DC voltage converter modules. A common voltage regulator is provided for all DC / DC converter modules. In addition, a separate current control is provided for each DC / DC converter module.
Spannungswandler sind dazu vorgesehen, eine Eingangsspannung in eine Ausgangsspannung zu konvertieren, wobei die Spannungshöhe der Eingangsspannung von der Spannungshöhe der Ausgangsspannung verschieden sein kann. Die maximale Ausgangsleistung eines Spannungswandlers ist entsprechend der Dimensionierung der verwendeten Bauelemente limitiert. Zur Erhöhung der Ausgangsleistung können gegebenenfalls mehrere Spannungswandler-Module parallel geschaltet werden. Je nach Dimensionierung der verwendeten Bauelemente hat ein Spannungswandler einen Betriebspunkt, bei dem dessen Wirkungsgrad optimal ist. Ein Betriebspunkt eines Spannungswandlers lässt sich mittels einem oder mehrerer Parameter beschreiben und variieren, beipielsweise mit den Parametern Ausgangsstrom, Eingangsstrom, Ausgangsspannung, Eingangsspannung, Temperatur. Meist sind aufgrund der Aufgabenstellung einige Parameter oder aufgrund der an den Spannungswandler angeschlossenen Bauteile vorgegeben, so dass sich der Betriebspunkt während des Betriebs des Spannungswandlers nicht frei wählen lässt. Dies führt dazu, dass Spannungswandler auch in Betriebspukten betrieben werden, die einen schlechten Wirkungsgrad aufweisen. Dies kann zu starker Erwärmung der Bauteile des Spannungswandlers führen. Daher gibt es Bedarf für Verfahren, die eine zu starke Erwärmung einzelner Spannungswandler von parallel geschalteten Spannungswandlern verhindern. Voltage converters are provided to convert an input voltage into an output voltage, it being possible for the voltage level of the input voltage to be different from the voltage level of the output voltage. The maximum output power of a voltage converter is limited according to the dimensioning of the components used. If necessary, several voltage converter modules can be connected in parallel to increase the output power. Depending on the dimensioning of the components used, a voltage converter has an operating point at which its efficiency is optimal. An operating point of a voltage converter can be described and varied using one or more parameters, for example with the parameters output current, input current, output voltage, Input voltage, temperature. Usually, some parameters are specified due to the task or due to the components connected to the voltage converter, so that the operating point cannot be freely selected during operation of the voltage converter. This means that voltage converters are also operated in operating points that have poor efficiency. This can lead to excessive heating of the components of the voltage converter. There is therefore a need for methods that prevent individual voltage transformers from voltage transformers connected in parallel from heating up excessively.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Die vorliegende Erfindung offenbart ein Verfahren zum Betrieb parallel geschalteter Spannungswandler für mindestens einen ersten und einen zweiten ausgangsseitig parallelgeschalteten Spannungswandler sowie eine Vorrichtung zum Betrieb parallel geschalteter Spannungswandler für mindestens einen ersten und einen zweiten ausgangsseitig parallelgeschalteten Spannungswandler. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche. The present invention discloses a method for operating voltage converters connected in parallel for at least a first and a second voltage converter connected in parallel on the output side and a device for operating voltage converters connected in parallel for at least one first and a second voltage converter connected in parallel on the output side. Further advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.
Demgemäß ist vorgesehen: Accordingly, it is provided:
Ein Verfahren zum Betrieb parallel geschalteter Spannungswandler für mindestens einen ersten und einen zweiten ausgangsseitig parallelgeschalteten Spannungswandler mit den Schritten: Betreiben der parallel geschalteten Spannungswandler in unterschiedlichen Betriebsmoden in Abhängigkeit einer ermittelten Temperatur und eines vorgebbaren ersten Temperaturgrenzwertes (Tth) und/ oder in Abhängigkeit eines ermittelten Stroms und eines ersten vorgebbaren Stromgrenzwertes. Betreiben der Spannungswandler in einem ersten Betriebsmodus, wenn die ermittelte Temperatur kleiner als der vorgebbare erste Temperaturgenzwert ist. Betreiben der Spannungswandler in einem zweiten Betriebsmodus, wenn die ermittelte Temperatur größer als der vorgebbare erste Temperaturgenzwert ist und/ oder der ermittelte Strom kleiner als der erste vorgebbare Stromgrenzwert ist. Dabei umfasst das Betreiben der Spannungswandler in dem ersten Betriebsmodus das Betreiben, insbesondere nur, eines ersten der mindestens zwei Spannungswandler und einen ausgeschalteten Zustand eines zweiten der mindestens zwei Spannungswandler. Und dabei umfasst das Betreiben der Spannungswandler in dem zweiten Betriebsmodus zwei, insbesondere nacheinander abfolgende, Betriebsphasen. Eine erste Betriebsphase umfasst das gemeinsame parallele Betreiben der mindestens zwei Spannungswandler und eine zweite Betriebsphase umfasst das Betreiben eines ausgewählten der mindestens zwei Spannungswandler und einen ausgeschalteten Zustand mindestens eines der zwei Spannungswandler. A method for operating voltage converters connected in parallel for at least a first and a second voltage converter connected in parallel on the output side with the following steps: Operating the voltage converters connected in parallel in different operating modes as a function of a determined temperature and a predeterminable first temperature limit value (Tth) and / or as a function of a determined current and a first specifiable current limit value. Operating the voltage converter in a first operating mode when the determined temperature is lower than the predeterminable first temperature value. Operating the voltage converter in a second operating mode when the determined temperature is greater than the predeterminable first temperature value and / or the determined current is smaller than the first predeterminable current limit value. The operation of the voltage converters in the first operating mode includes the operation, in particular only, of a first of the at least two voltage converters and one switched off state of a second of the at least two voltage converters. And the operation of the voltage converters in the second operating mode comprises two, in particular successive, operating phases. A first operating phase includes the common parallel operation of the at least two voltage converters and a second operating phase includes the operation of a selected one of the at least two voltage converters and a switched-off state of at least one of the two voltage converters.
Bei ausgangsseitig parallelgeschalteten Spannungswandler sind die Ausgangsanschlüsse der parallelgeschalteten Spannungswandler parallel geschaltet. Das bedeutet, das der erste Ausgangsanschluss eines ersten Spannungswandlers mit dem ersten Ausgangsanschluss eines weiteren Spannungswandlers elektrisch miteinander verbunden ist und das ein zweiter Ausgangsanschluss, oder der Masseanschluss, des ersten Spannungswandlers mit dem zweiten Ausgangsanschluss, oder dem Masseanschluss, des weiteren Spannungswandlers elektrisch miteinander verbunden ist. Ein Betriebsmodus ist ein besonders gekennzeichnetes Betriebsverfahren für einen oder mehrere Spannungswandler. In Abhängigkeit einer ermittelten Temperatur und/ oder eines Stroms wird für den Betrieb eines Spannungswandlers ein Betriebsmodus aus verschiedenen verfügbaren Betriebsmoden ausgewählt. Die Temperatur wird hierzu, insbesondere kontinuierlich, mittels einer Sensoreinrichtung oder eines Temperaturmodells ermittelt. Die Sensoreinrichtung oder das Temperaturmodell ist dazu eingerichtet, die Temperatur eines Kühlkreislaufes, welcher insbesondere thermisch an die Spannungswandler angekoppelt ist, die Temperatur der Spannnungswandler, eines Bauelementes, insbesondere eines Schaltelementes eines Spannungswandlers, zu ermitteln. Das Temperaturmodell berechnet dabei die Temperatur aus physikalischen Daten des Systems, beipielsweise Strom, Spannung durch den Spannungswandler und/oder die Dauer des Betriebs des Spanungswandlers. Der ermittelte Strom, insbesondere ein vorgegebener Strom, beispielsweise ein Ausgangsstrom, wird hierzu, insbesondere kontinuierlich, mittels einer Sensoreinrichtung oder über mit dem Strom korrelierende ermittelte oder modellierte Größen ermittelt. Die Sensoreinrichtung oder das Rechenmodell ist dazu eingerichtet, den Ausgangstrom oder Eingangsstrom oder Strom durch den Spannungswandler zu ermitteln. Der Strom im System verändert sich oder wird vorgegeben in Abhängigkeit der zu versorgenden Verbraucher, die an den parallel geschalteten Spannungswandlern am gemeinsamen Ausgang angeschlossen sind. Das Temperaturmodell berechnet dabei die Temperatur aus physikalischen Daten des Systems, beipielsweise Strom, Spannung durch den Spannungswandler und/oder die Dauer des Betriebs des Spanungswandlers. Ein vorgebbarer Temperaturgrenzwert ist ein Parameter, welcher in Abhängigkeit der verwendeten Bauelemente und deren Spezifikation dem Verfahren vorgegeben wird. Er wird so gewählt, dass bei dem Betrieb des Verfahrens und einer Berücksichtigung des Temperaturgrenzwertes ein dauerhafter Betrieb der Spannungswandler und der darin enthaltenen Bauelemente ermöglicht wird. Ein vorgebbarer Stromgrenzwert ist ein Parameter, welcher in Abhängigkeit der verwendeten Bauelemente und deren Spezifikation dem Verfahren vorgegeben wird. Er wird so gewählt, dass bei dem Betrieb des Verfahrens und einer Berücksichtigung des Stromgrenzwertes ein dauerhafter Betrieb der Spannungswandler und der darin enthaltenen Bauelemente ermöglicht wird. Der erste Betriebsmodus ist dadurch gekennzeichnet, dass ein erster der parallelgeschalteten Spannungswandler betrieben wird und ein zweiter ausgeschaltet oder nicht betrieben wird. Wird ein Spannungswandler betrieben, so gibt er über dessen Ausgangssanschlüsse eine elektrische Leistung ab. Es liegt eine elektrische Spannung an den Ausgangsanschlüssen an und es fließt ein elektrischer Strom. Hierzu wird ein in dem Spannungswandler befindliches Schaltelement getaktet betrieben. Ein ausgeschalteter Zustand eines Spannungswandlers oder ein ausgeschalteter oder nicht betriebener Spannungswandler gibt an dessen Ausgangsanschlüssen keine elektrische Leistung ab. Es fließt kein Strom. Die Formulierung „ ein ausgeschalteter Zustand“ in dieser Offenbarung soll gleichbedeutend einem „nicht betreiben“ oder „einem deaktivierten Zustand“ verstanden werden und nicht als Übergang von einem „Betrieb“ zu einem „nicht Betrieb“. Der zweite Betriebsmodus ist dadurch gekennzeichnet, dass dieser zwei, insbesondere nacheinander abfolgende, Betriebsphasen umfasst. In einer ersten Betriebsphase werden die parallel geschalteten Spannungswandler parallel betrieben, das bedeutet, dass mehrere Spannungswandler jeweils einen Teil des zur Verfügung zu stellenden Stroms am Ausgang liefern. In einer zweiten Betriebsphase wird ein ausgewählter, insbesondere nur ein ausgewählter, Spannungswandler betrieben und einer der Spannungswandler ausgeschaltet oder nicht betrieben. Es wird ein Verfahren bereitgestellt, welches in Abhängigkeit der Temperatur und/ oder des ermittelten Stroms die Betriebsmoden für den Betrieb parallel geschalteter Spannungswandler variiert. Gerade bei geringen Strömen ist der Wirkungsgrad eines Spannungswandlers ungünstig, was zu starker Abwärme und damit Erwärmung der Bauelemente des Spannungswandlers führt. In the case of voltage converters connected in parallel on the output side, the output connections of the voltage converters connected in parallel are connected in parallel. This means that the first output connection of a first voltage converter is electrically connected to the first output connection of another voltage converter and that a second output connection, or the ground connection, of the first voltage converter is electrically connected to the second output connection, or the ground connection, of the further voltage converter . An operating mode is a specially marked operating procedure for one or more voltage converters. Depending on a determined temperature and / or a current, an operating mode is selected from various available operating modes for operating a voltage converter. For this purpose, the temperature is determined, in particular continuously, by means of a sensor device or a temperature model. The sensor device or the temperature model is set up to determine the temperature of a cooling circuit, which is in particular thermally coupled to the voltage converter, the temperature of the voltage converter, of a component, in particular a switching element of a voltage converter. The temperature model calculates the temperature from physical data of the system, for example current, voltage through the voltage converter and / or the duration of the operation of the voltage converter. The determined current, in particular a predetermined current, for example an output current, is determined for this purpose, in particular continuously, by means of a sensor device or via determined or modeled variables that correlate with the current. The sensor device or the arithmetic model is set up to determine the output current or input current or current through the voltage converter. The current in the system changes or is specified in Dependency of the consumers to be supplied, which are connected to the voltage converters connected in parallel at the common output. The temperature model calculates the temperature from physical data of the system, for example current, voltage through the voltage converter and / or the duration of the operation of the voltage converter. A specifiable temperature limit value is a parameter which is specified for the method as a function of the components used and their specification. It is selected in such a way that, when the method is operated and the temperature limit value is taken into account, permanent operation of the voltage converters and the components contained therein is made possible. A specifiable current limit value is a parameter which is specified for the method as a function of the components used and their specification. It is selected in such a way that, when the method is operated and the current limit value is taken into account, permanent operation of the voltage converters and the components contained therein is made possible. The first operating mode is characterized in that a first of the voltage converters connected in parallel is operated and a second is switched off or not operated. If a voltage converter is operated, it emits electrical power via its output connections. An electrical voltage is applied to the output connections and an electrical current flows. For this purpose, a switching element located in the voltage converter is operated in a clocked manner. A switched-off state of a voltage converter or a switched-off or non-operated voltage converter does not emit any electrical power at its output connections. There is no electricity. The phrase “a switched-off state” in this disclosure is intended to be understood as synonymous with “not operating” or “a deactivated state” and not as a transition from “operating” to “not operating”. The second operating mode is characterized in that it comprises two operating phases, in particular one following one another. In a first operating phase, the voltage converters connected in parallel are operated in parallel, which means that several voltage converters each supply part of the current to be made available at the output. In a second operating phase, a selected, in particular only a selected, voltage converter is operated and one of the voltage converters is switched off or not operated. A method is provided which varies the operating modes for the operation of voltage converters connected in parallel as a function of the temperature and / or the determined current. Especially with low currents, the efficiency of a voltage converter is unfavorable, which leads to strong waste heat and thus heating of the components of the voltage converter.
Vorteilhaft wir ein Verfahren bereitgestellt, welches vor einer Überhitzung eines Spannungswandlers oder dessen Bauelemente einen parallelen Betrieb der Spannungswandler vorsieht. Vorteilhaft reduziert sich dabei die Temperatur des wärmeren Spannungswandlers. Hierbei gibt es aufgrund des zwischengeschalteten parallelen Betriebs mindestens zweier Spannungswandler keine ausgangsseitigen Stromschwankungen der parallel geschalteten Spannungswandler. A method is advantageously provided which provides for parallel operation of the voltage converters before overheating of a voltage converter or its components. The temperature of the warmer voltage converter is advantageously reduced. Due to the interposed parallel operation of at least two voltage converters, there are no current fluctuations on the output side of the voltage converters connected in parallel.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Betreiben des ausgewählten der mindestens zwei Spannungswandler das Betreiben desjenigen Spannungswandlers, welcher in einem zuletzt stattgefundenen ersten Betriebsmodus ausgeschaltet war, wenn unmittelbar zuvor ein Übergang aus dem ersten Betriebsmodus in den zweiten Betriebsmodus stattfand. Oder das Betreiben des ausgewählten der mindestens zwei Spannungswandler umfasst das Betreiben desjenigen Spannungswandlers, welcher in einem zuletzt stattgefundenen zweiten Betriebsmodus in der zweiten Betriebsphase ausgeschaltet war, wenn unmittelbar zuvor bereits ein Betrieb im zweiten Betriebsmodus stattfand. In another embodiment of the invention, the operation of the selected one of the at least two voltage converters includes the operation of that voltage converter which was switched off in a first operating mode that took place last if a transition from the first operating mode to the second operating mode took place immediately beforehand. Or the operation of the selected one of the at least two voltage converters includes the operation of that voltage converter which was switched off in a second operating mode that occurred last in the second operating phase if an operation in the second operating mode had already taken place immediately before.
Demnach wird ein Spannnungswandler für den Betrieb in der zweiten Betriebsphase ausgewählt, der im Verfahren unmittelbar vor dem zuletzt stattgefundenen parallelen Betrieb ausgeschaltet oder nicht betrieben wurde. Accordingly, a voltage converter is selected for operation in the second operating phase that was switched off or not operated in the method immediately before the last parallel operation that took place.
Vorteilhaft wird ein Verfahren bereitgestellt, welches einen abwechselnden Betrieb parallelgeschalteter Spannungswandler ermöglicht. Bevor die Bauelemente eines Spannungswandlers aufgrund eines Betriebs in einem ungünstigen Betriebspunkt überhitzen, beispielsweise bei einer geringen Sollstromvorgabe am Ausgang der parallelgeschaltetenen Spannungswandler, wird mittels dem Verfahren eine Möglichkeit geschaffen, einzelne parallel geschaltete Spannungswandler abwechselnd zu betreiben. Eine ungleichmäßige Belastung der einzelnen Spannungswandler wird vermieden aufgrund des abwechselnden Betriebs. A method is advantageously provided which enables alternating operation of voltage converters connected in parallel. Before the components of a voltage converter overheat due to operation at an unfavorable operating point, for example with a low target current specification at the output of the voltage converters connected in parallel, the method creates the possibility of alternately operating individual voltage converters connected in parallel. Uneven loading of the individual voltage transformers is avoided due to the alternating operation.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung werden die Betriebsphasen in dem zweiten Betriebsmodus, insbesondere kontinuierlich und/ oder, mit jeweils vorgebbarer erster und zweiter Betriebsdauer durchgeführt. In another embodiment of the invention, the operating phases are carried out in the second operating mode, in particular continuously and / or, each with a specifiable first and second operating time.
Die Dauer der einzelnen Betriebsphasen im zweiten Betriebsmodus sind vorgebbar. Der Ablauf der Betriebsmoden und Betriebsphasen ist insbesondere kontinuierlich. Dies dient der Vermeidung von Ausgangsstromunterbrechungen oder Ausgangsstromschwankungen der parallel geschalteten Spannungswandler. The duration of the individual operating phases in the second operating mode can be specified. The sequence of the operating modes and operating phases is particularly continuous. This serves to avoid output current interruptions or output current fluctuations of the voltage converters connected in parallel.
Vorteilhaft kann die Abkühlungsphase des nicht betriebenen Spannungswandlers an die Gesamtkonstruktion der parallelgeschalteten Spannnungswandler mit der Kühleinrichtung angepasst werden. Weiter können mittels der Vorgabe der Dauer des parallen Betreibens der Spannungswandler die bei einem Wechsel des Betriebs von einem ersten zu einem zweiten Spannungswandler auftretenden Ausgangsstromschwankungen der parallel geschalteten Spannungswandler reduziert werden. The cooling phase of the non-operated voltage converter can advantageously be adapted to the overall design of the voltage converters connected in parallel with the cooling device. Furthermore, by specifying the duration of the parallel operation of the voltage converters, the output current fluctuations of the voltage converters connected in parallel that occur when the operation is changed from a first to a second voltage converter can be reduced.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung dauert die erste Betriebsdauer der ersten Betriebsphase kürzer an als die zweite Betriebsdauer der zweiten Betriebsphase andauert. Insbesondere ist die erste Betriebsdauer kürzer als eine Sekunde und ist die zweite Betriebsdauer länger als eine Sekunde. In another embodiment of the invention, the first operating period of the first operating phase is shorter than the second operating period of the second operating phase. In particular, the first operating time is shorter than one second and the second operating time is longer than one second.
Typische Werte für die erste Betriebsdauer sind eine viertel, eine halbe, eine dreiviertel Sekunde. Typische Werte für die zweite Betriebsdauer sind eine, drei halbe und 2 Sekunden. Typical values for the first operating time are a quarter, a half, and three quarters of a second. Typical values for the second operating time are one, three half and 2 seconds.
Vorteilhaft werden Parameter bereitgestellt, die einen dauerhaften, kontinuierlichen Betrieb parallel geschalteter Spannungwandler mit reduzierten Stromschwankungen ermöglicht. In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung wird vor Beginn der zweiten Betriebsphase der Strom des mindestens einen auszuschaltenden der zwei Spannungswandler auf null Ampere abgeregelt. Parameters are advantageously provided which enable permanent, continuous operation of voltage converters connected in parallel with reduced current fluctuations. In another embodiment of the invention, before the start of the second operating phase, the current of the at least one of the two voltage converters to be switched off is regulated to zero amperes.
In der ersten Betriebsphase, welche das gemeinsame parallele Betreiben der mindestens zwei Spannungswandler umfasst, wird zum Ende der ersten Betriebsphase der Strom des mindestens einen auszuschaltenden der zwei Spannungswandler mittels eines Stromreglers auf null Ampere geregelt. Die zweite Betriebsphase, die einen ausgeschalteten Zustand oder das nicht Betreiben mindestens eines der zwei Spannungswandler umfasst, kann somit direkt eingeleitet werden. Für die Abregelung des Stroms auf null Ampere werden dem Stromregler insbesondere spezielle Reglerparameter (P,I,D) vorgegeben, um ein weiches Abregeln des Stroms zu ermöglichen. In the first operating phase, which includes the common parallel operation of the at least two voltage converters, the current of the at least one of the two voltage converters to be switched off is regulated to zero amperes by means of a current regulator at the end of the first operating phase. The second operating phase, which comprises a switched-off state or the non-operation of at least one of the two voltage converters, can thus be initiated directly. In order to reduce the current to zero amperes, the current controller is given special controller parameters (P, I, D) in particular, in order to enable the current to be smoothly regulated.
Vorteilhaft werden Ausgangsstromschwankungen der parallel geschalteten Spannungswandler reduziert Output current fluctuations of the voltage converters connected in parallel are advantageously reduced
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Verfahren folgende weitere Schritte: Betreiben der parallel geschalteten Spannungswandler in unterschiedlichen Betriebsmoden in Abhängigkeit eines zweiten vorgebbaren Stromgrenzwertes, wobei der zweite Stromgrenzwert größer als der erste Stromgrenzwert ist. Betreiben der Spannungswandler in einem dritten Betriebsmodus, wenn der ermittelte Strom größer ist als der zweite Stromgrenzwert. Betreiben der Spannungswandler in dem ersten oder zweiten Betriebsmodus, wenn der ermittelte Strom kleiner ist als der zweite Stromgrenzwert. In another embodiment of the invention, the method comprises the following further steps: Operating the voltage converters connected in parallel in different operating modes as a function of a second specifiable current limit value, the second current limit value being greater than the first current limit value. Operating the voltage converter in a third operating mode when the determined current is greater than the second current limit value. Operating the voltage converter in the first or second operating mode when the determined current is less than the second current limit value.
In Abhängigkeit eines zweiten vorgebbaren Stromgrenzwertes wird für den Betrieb eines Spannungswandlers ein Betriebsmodus aus verschiedenen verfügbaren Betriebsmoden ausgewählt. Der Strom wird wie oben erläutert ermittelt.. Ein zweiter vorgebbarer Stromgrenzwert ist ein Parameter, welcher in Abhängigkeit der verwendeten Bauelemente und deren Spezifikation dem Verfahren vorgegeben wird. Er wird so gewählt, dass bei dem Betrieb des Verfahrens und einer Berücksichtigung des Stromgrenzwertes ein dauerhafter Betrieb der Spannungswandler und der darin enthaltenen Baueleemente ermöglicht wird. Depending on a second predeterminable current limit value, an operating mode is selected from various available operating modes for operating a voltage converter. The current is determined as explained above. A second predeterminable current limit value is a parameter which is predefined for the method as a function of the components used and their specification. It is chosen so that when the Method and taking into account the current limit value, a permanent operation of the voltage converter and the components contained therein is made possible.
Vorteilhaft wird ein optimiertes Verfahren für ein Betreiben der parallel geschalteten Spannungswandler mit möglichst wenigen Verlusten bereitgestellt. An optimized method for operating the voltage converters connected in parallel with as few losses as possible is advantageously provided.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Verfahren folgende weitere Schritte: Betreiben der parallel geschalteten Spannungswandler in unterschiedlichen Betriebsmoden in Abhängigkeit des Gesamtwirkungsgrades der parallel geschalteten Spannungswandler. Betreiben der Spannungswandler in einem dritten Betriebsmodus, wenn der Gesamtwirkungsgrad in dem dritten Betriebsmodus größer ist als in dem ersten Betriebsmodus. Betreiben der Spannungswandler in dem ersten oder zweiten Betriebsmodus, wenn der Gesamtwirkungsgrad in dem dritten Betriebsmodus kleiner ist als in dem ersten Betriebsmodus. In another embodiment of the invention, the method comprises the following further steps: Operating the voltage converters connected in parallel in different operating modes as a function of the overall efficiency of the voltage converters connected in parallel. Operating the voltage converter in a third operating mode when the overall efficiency in the third operating mode is greater than in the first operating mode. Operating the voltage converter in the first or second operating mode when the overall efficiency in the third operating mode is lower than in the first operating mode.
Die Gesamtwirkungsgrade der parallel geschalteten Spannungswandler für verschiedene Betriebspunkte des Betriebs aller parallel geschalteten Spannungswandler oder einer Teilmenge der parallel geschalteten Spannungswandler oder einzelner Spannungswandler ist mittels Messungen an den parallel geschalteten Spannungswandlern bestimmbar. Diese daten sind beispielsweise in einem Kennfeld abgelegt. Für einen möglichst effizienten Betrieb können diese Daten je nach Vorgabe eines Betriebspunktes eingelesen werden und der entsprechende Gesamtwirkungsgrad für die unterschiedlichen Betriebsmoden ausgelesen werden. Wenn der Gesamtwirkungsgrad für einen Betrieb in einem dritten Modus größer ist als in dem ersten Modus, werden die parallel geschalteten Spannungswandler in dem dritten Modus betrieben. Der dritte Modus ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Spannungswandler der parallel geschalteten Spannungswandler gemeinsam betrieben werden. Wenn der Gesamtwirkungsgrad für einen Betrieb in dem dritten Modus kleiner ist als in dem ersten Modus, werden die parallel geschalteten Spannungswandler in dem ersten oder zweiten Modus betrieben. Insbesondere bei höheren vorgegebenen Sollausgangströmen ist der Gesamtwirkungsgrad bei dem parallelen Betrieb einer Mehrzahl der mindestens zwei Spannungswandler höher. The overall efficiency of the voltage converters connected in parallel for different operating points of the operation of all voltage converters connected in parallel or a subset of voltage converters connected in parallel or individual voltage converters can be determined by means of measurements on the voltage converters connected in parallel. This data is stored in a map, for example. For the most efficient operation possible, this data can be read in depending on the specification of an operating point and the corresponding overall efficiency can be read out for the different operating modes. If the overall efficiency for operation in a third mode is greater than in the first mode, the voltage converters connected in parallel are operated in the third mode. The third mode is particularly characterized in that at least two voltage converters of the voltage converters connected in parallel are operated together. If the overall efficiency for operation in the third mode is less than in the first mode, the voltage converters connected in parallel are operated in the first or second mode. In particular, with higher specified target output currents, the overall efficiency is higher when a plurality of the at least two voltage converters are operated in parallel.
Vorteilhaft wird ein optimiertes Verfahren für ein Betreiben der parallel geschalteten Spannungswandler mit möglichst wenigen Verlusten bereitgestellt. An optimized method for operating the voltage converters connected in parallel with as few losses as possible is advantageously provided.
Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogramm, das eingerichtet ist, die bisher beschriebenen Verfahren auszuführen. The invention also relates to a computer program which is set up to carry out the methods described so far.
Ferner betrifft die Erfindung ein maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das beschriebene Computerprogramm gespeichert ist. The invention also relates to a machine-readable storage medium on which the described computer program is stored.
Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Betrieb parallel geschalteter Spannungswandler für mindestens einen ersten und einen zweiten ausgangsseitig parallelgeschalteten Spannungswandler. Die Vorrichtung umfasst eine Steuerlogik, welche dazu eingerichtet ist, die parallel geschalteten Spannungswandler in unterschiedlichen Betriebsmoden in Abhängigkeit einer ermittelten Temperatur und eines vorgebbaren ersten Temperaturgrenzwertes und/ oder in Abhängigkeit eines ermittelten Stroms und eines ersten vorgebbaren Stromgrenzwertes zu betreiben. Dabei werden die Spannungswandler in einem ersten Betriebsmodus betrieben, wenn eine ermittelte Temperatur kleiner als der vorgebbare erste Temperaturgenzwert ist. Die Spannungswandler werden in einem zweiten Betriebsmodus betrieben, wenn die ermittelte Temperatur größer als der vorgebbare erste Temperaturgenzwert ist und/oder der ermittelte Strom kleiner als der erste vorgebbare Stromgrenzwert ist. The invention also relates to a device for operating voltage converters connected in parallel for at least one first and one second voltage converter connected in parallel on the output side. The device comprises a control logic which is set up to operate the voltage converters connected in parallel in different operating modes as a function of a determined temperature and a specifiable first temperature limit value and / or as a function of a determined current and a first specifiable current limit value. The voltage converters are operated in a first operating mode when a determined temperature is lower than the predeterminable first temperature value. The voltage converters are operated in a second operating mode when the determined temperature is greater than the predeterminable first temperature value and / or the determined current is less than the first predeterminable current limit value.
Es wird eine Vorrichtung mit einer Steuerlogik bereitgestellt, welche in Abhängigkeit der Temperatur und des Stroms die Betriebsmoden für den Betrieb parallel geschalteter Spannungswandler variiert. A device with a control logic is provided which varies the operating modes for the operation of voltage converters connected in parallel as a function of the temperature and the current.
Vorteilhaft wir eine Vorrichtung mit einer Steuerlogik bereitgestellt, welche vor einer Überhitzung eines Spannungswandlers oder dessen Bauelemente einen parallelen Betrieb der Spannungswandler ansteuert. Vorteilhaft reduziert sich dabei die Temperatur des wärmeren Spannungswandlers. Hierbei gibt es aufgrund des zwischengeschalteten parallelen Betriebs mindestens zweier Spannungswandler keine ausgangsseitigen Stromschwankungen der parallel geschalteten Spannungswandler. A device with a control logic is advantageously provided which controls a parallel operation of the voltage converters before overheating of a voltage converter or its components. The temperature of the warmer voltage converter is advantageously reduced. Here there is Due to the interposed parallel operation of at least two voltage converters, no current fluctuations on the output side of the voltage converters connected in parallel.
In einer Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Vorrichtung die Spannungswandler. Somit wird vorteilhaft eine Vorrichtung, bestehend aus den parallel geschalteten Spannungswandlern und einer Steuerlogik, bereitgestellt, welche einen optimierten Betrieb parallel geschalteter Spannungswandler ermöglicht. In one embodiment of the invention, the device comprises the voltage converters. A device consisting of the voltage converters connected in parallel and a control logic is thus advantageously provided, which enables an optimized operation of voltage converters connected in parallel.
In einer Ausgestaltung der Erfindung sind die Spannungswandler als Gleichspannungswandler oder als Wechselrichter ausgebildet. Je nachdem, ob eine Gleichspannungswandlung oder eine Wechselrichtung für die Anwendung benötigt wird, sind die Spannungswandler vorteilhaft als Gleichspannungswandler oder Wechselrichter ausgebildet. In one embodiment of the invention, the voltage converters are designed as DC voltage converters or as inverters. Depending on whether a DC voltage conversion or an inverter is required for the application, the voltage converters are advantageously designed as DC voltage converters or inverters.
Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, soweit sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich den Ausführungsbeispielen beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird der Fachmann dabei auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu den jeweiligen Grundformen der Erfindung hinzufügen. The above configurations and developments can be combined with one another as required, as far as this makes sense. Further refinements, developments and implementations of the invention also include combinations, which are not explicitly mentioned, of features of the invention described above or below with regard to the exemplary embodiments. In particular, the person skilled in the art will also add individual aspects as improvements or additions to the respective basic forms of the invention.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Dabei zeigen: Further features and advantages of the invention are explained below with reference to the figures. Show:
Figur 1: eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagrammes einesFigure 1: a schematic representation of a flow chart of a
Verfahrens zum Betrieb parallel geschalteter Spannungswandler gemäß einer Ausführungsform; Method for operating voltage converters connected in parallel according to one embodiment;
Figur 2: eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Betrieb parallel geschalteter Spannungswandler gemäß einer Ausführungsform. Ausführungsformen der Erfindung FIG. 2: a schematic representation of a device for operating voltage converters connected in parallel according to an embodiment. Embodiments of the invention
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagrammes eines Verfahrens 100 zum Betrieb parallel geschalteter Spannungswandler 210, 220, n. Mit Schritt 105 startet das Verfahren. In Schritt 110 werden Parameter für den Betrieb der parallel geschalteten Spannungswandler eingelesen. Darauf wird in Abhängigkeit einer ermittelten Temperatur Tist und/ oder eines ermittelten Stroms list und eines ersten Temperaturgrenzwertes Tth und/ oder eines ersten Stromgrenzwertes Ithl entschieden, in welchem Betriebsmodus 120, 130 die Spannungswandler betrieben werden sollen. Die Spannungswandler 210, 220, n werden in einem ersten Betriebsmodus 120 betrieben, wenn die ermittelte Temperatur Tist kleiner als der vorgebbare erste Temperaturgenzwert Tth ist. Die Spannungswandler 210, 220 werden in einem zweiten Betriebsmodus 130 betrieben, wenn die ermittelte Temperatur Tist größer als der vorgebbare erste Temperaturgenzwert Tth ist und/ oder der ermittelte Strom kleiner als der erste Stromgrenzwert Ithl ist. Der Betrieb in dem ersten Betriebsmodus 120 umfasst das Betreiben, insbesondere nur, eines ersten der mindestens zwei Spannungswandler 210, 220 und einen ausgeschalteten Zustand eines zweiten der mindestens zwei Spannungswandler 210, 220. Der Betrieb in dem zweiten Betriebsmodus 130 umfasst zwei Betriebsphasen, wobei eine erste Betriebsphase 140 das gemeinsame parallele Betreiben der mindestens zwei Spannungswandler 210, 220 umfasst und eine zweite Betriebsphase 150 das Betreiben eines ausgewählten der mindestens zwei Spannungswandler 210, 220 und einen ausgeschalteten Zustand mindestens eines der zwei Spannungswandler 210, 220. Das Betreiben des ausgewählten der mindestens zwei Spannungswandler 210, 220 umfasst das Betreiben desjenigen Spannungswandlers, welcher in einem zuletzt stattgefundenen ersten Betriebsmodus 120 ausgeschaltet war, wenn unmittelbar zuvor ein Übergang aus dem ersten Betriebsmodus 120 in den zweiten Betriebsmodus 130 stattfand, oder welcher in einem zuletzt stattgefundenen zweiten Betriebsmodus 130 in der zweiten Betriebsphase 150 ausgeschaltet war, wenn unmittelbar zuvor bereits ein Betrieb im zweiten Betriebsmodus 130 stattfand. Bevorzugt umfasst das Betreiben der parallel geschalteten Spannungswandler 210, 220 das Betreiben der Spannungswandler 210, 220 in einem dritten Betriebsmodus 135, wenn der ermittelte Strom list größer ist als ein zweiter Stromgrenzwert Ith2 und das Betreiben in dem ersten oder zweiten Betriebsmodus 120, 130, wenn der ermittelte Strom list kleiner ist als der zweite Stromgrenzwert Ith2. Wobei der erste Stromgrenzwert Ithl kleiner als der zweite Stromgrenzwert Ith2 ist. Bevorzugt wird in Schritt 110 ein Gesamtwirkungsgrad G eingelesen. Bevorzugt umfasst das Betreiben der parallel geschalteten Spannungswandler 210, 220 das Betreiben der Spannungswandler 210, 220 in einem dritten Betriebsmodus 135, wenn der Gesamtwirkungsgrad G in dem dritten Betriebsmodus 135 größer ist als in dem ersten Betriebsmodus 120 und das Betreiben der Spannungswandler 210, 220 in dem ersten oder zweiten Betriebsmodus 120, 130, wenn der Gesamtwirkungsgrad G in dem dritten Betriebsmodus 135 kleiner ist als in dem ersten Betriebsmodus 120. Unmittelbar nach Ausführung der Betriebsmoden 120, 130, 135 verzweigt das Verfahren zu Schritt 110, in dem erneut die aktuellen Parameter für den Betrieb der parallel geschalteten Spannungswandler eingelesen werden und erneut ein Betriebsmodus 120, 130, 135 gewählt wird. Innerhalb des zweiten Betriebsmodus 130 werden nacheinander die beiden Betriebsphasen 140, 150 ausgeführt, bevor das Verfahren zurück zu Schritt 110 verzweigt. Bevorzugt sind Betriebsdauern Dl, D2 für die Betriebsphasen 140,FIG. 1 shows a schematic representation of a flow chart of a method 100 for operating voltage converters 210, 220, n connected in parallel. The method starts with step 105. In step 110, parameters for the operation of the voltage converters connected in parallel are read in. A decision is then made as a function of a determined temperature Tist and / or a determined current list and a first temperature limit value Tth and / or a first current limit value Ithl in which operating mode 120, 130 the voltage converters are to be operated. The voltage converters 210, 220, n are operated in a first operating mode 120 when the determined temperature Tist is less than the predeterminable first temperature value Tth. The voltage converters 210, 220 are operated in a second operating mode 130 when the determined temperature Tact is greater than the predeterminable first temperature value Tth and / or the determined current is less than the first current limit value Ithl. Operation in the first operating mode 120 includes operating, in particular only, a first of the at least two voltage converters 210, 220 and a switched-off state of a second of the at least two voltage converters 210, 220. Operation in the second operating mode 130 includes two operating phases, one being first operating phase 140 comprises the joint parallel operation of the at least two voltage converters 210, 220 and a second operating phase 150 the operation of a selected one of the at least two voltage converters 210, 220 and a switched-off state of at least one of the two voltage converters 210, 220 two voltage converters 210, 220 comprises the operation of that voltage converter which was switched off in a first operating mode 120 that took place last, if a transition from the first operating mode 120 to the second operating mode 130 took place immediately before, or which took place in a last operating mode Found second operating mode 130 was switched off in the second operating phase 150 if an operation in the second operating mode 130 had already taken place immediately before. The operation of the voltage converters 210, 220 connected in parallel preferably includes the operation of the voltage converters 210, 220 in a third operating mode 135 when the The determined current list is greater than a second current limit value Ith2 and the operation in the first or second operating mode 120, 130 if the determined current list is less than the second current limit value Ith2. The first current limit value Ithl is smaller than the second current limit value Ith2. A total efficiency G is preferably read in in step 110. Operating the voltage converters 210, 220 connected in parallel preferably includes operating the voltage converters 210, 220 in a third operating mode 135 if the overall efficiency G in the third operating mode 135 is greater than in the first operating mode 120 and operating the voltage converters 210, 220 in FIG the first or second operating mode 120, 130 if the overall efficiency G in the third operating mode 135 is lower than in the first operating mode 120. Immediately after the execution of the operating modes 120, 130, 135, the method branches to step 110, in which the current parameters are again are read in for the operation of the voltage converters connected in parallel and an operating mode 120, 130, 135 is selected again. Within the second operating mode 130, the two operating phases 140, 150 are executed one after the other before the method branches back to step 110. Operating times D1, D2 are preferred for the operating phases 140,
150 vorgebbar, damit ein Abkühlen eines erwärmten Spannungswandlers erfolgen kann und ein Abregeln eines betriebenen Spannungswandlers erfolgen kann bei Vermeidung von Ausgangsstromschwankungen der parallel geschalteten Spannungswandler. 150 can be specified so that a heated voltage converter can be cooled down and an operated voltage converter can be regulated down while avoiding output current fluctuations of the voltage converters connected in parallel.
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 200 zum Betrieb parallel geschalteter Spannungswandler 210, 220, n. Die Ausgangsanschlüsse der parallelgeschalteten Spannungswandler 210, 220, n sind parallel geschaltet. Die Vorrichtung umfasst eine Steuerlogik 230, welche dazu eingerichtet ist, die parallel geschalteten Spannungswandler 210, 220, n in unterschiedlichen Betriebsmoden 120, 130, 135 in Abhängigkeit einer ermittelten Temperatur Tist und eines vorgebbaren ersten Temperaturgrenzwertes Tth und oder eines ermittelten Stroms list der parallel geschalteten Spannungswandler 210, 220, n und eines vorgebbaren ersten Stromgrenzwertes Ithl und/ oder eines Gesamtwirkungsgrades G entsprechend der beschriebenen Verfahren zu betreiben. Die Spannungswandler 210, 220, n sind bevorzugt als Gleichspannungswandler oder Wechselrichter ausgebildet. Die Vorrichtung 200 umfasst bevorzugt die Spannungswandler 210, 220, n. FIG. 2 shows a schematic representation of a device 200 for operating voltage converters 210, 220, n connected in parallel. The output connections of voltage converters 210, 220, n connected in parallel are connected in parallel. The device comprises a control logic 230, which is set up to convert the voltage converters 210, 220, n connected in parallel in different operating modes 120, 130, 135 as a function of a determined temperature Tist and a predeterminable first temperature limit value Tth and / or a determined current list of the parallel-connected To operate voltage converters 210, 220, n and a predeterminable first current limit value Ithl and / or an overall efficiency G according to the method described. The voltage converters 210, 220, n are preferred as DC-DC converter or inverter formed. The device 200 preferably comprises the voltage converters 210, 220, n.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Verfahren (100) zum Betrieb parallel geschalteter Spannungswandler (210, 220) für mindestens einen ersten und einen zweiten ausgangsseitig parallelgeschalteten Spannungswandler (210, 220) mit den Schritten: 1. Method (100) for operating voltage converters (210, 220) connected in parallel for at least one first and one second voltage converter (210, 220) connected in parallel on the output side, comprising the steps:
- Betreiben (110) der parallel geschalteten Spannungswandler (210, 220) in unterschiedlichen Betriebsmoden (120, 130) in Abhängigkeit einer ermittelten Temperatur (Tist) und eines vorgebbaren ersten Temperaturgrenzwertes (Tth) und/ oder in Abhängigkeit eines ermittelten Stroms (list) und eines ersten vorgebbaren Stromgrenzwertes (Ithl), - Operation (110) of the voltage converters (210, 220) connected in parallel in different operating modes (120, 130) as a function of a determined temperature (Tist) and a predeterminable first temperature limit value (Tth) and / or as a function of a determined current (list) and a first specifiable current limit value (Ithl),
- Betreiben der Spannungswandler (210, 220) in einem ersten Betriebsmodus (120), wenn die ermittelte Temperatur (Tist) kleiner als der vorgebbare erste Temperaturgenzwert (Tth) ist, - Operating the voltage converters (210, 220) in a first operating mode (120) when the determined temperature (Tist) is less than the predeterminable first temperature value (Tth),
- Betreiben der Spannungswandler (210, 220) in einem zweiten Betriebsmodus (130), wenn die ermittelte Temperatur (Tist) größer als der vorgebbare erste Temperaturgenzwert (Tth) ist und/ oder der ermittelte Strom kleiner als der erste vorgebbare Stromgrenzwert (Ithl) ist wobei das Betreiben der Spannungswandler (210,220) in dem ersten Betriebsmodus (120) das Betreiben eines ersten der mindestens zwei Spannungswandler (210, 220) umfasst und einen ausgeschalteten Zustand eines zweiten der mindestens zwei Spannungswandler (210, 220) umfasst und wobei das Betreiben der Spannungswandler (210, 220) in dem zweiten Betriebsmodus (130) zwei Betriebsphasen umfasst, wobei eine erste Betriebsphase (140) das gemeinsame parallele Betreiben der mindestens zwei Spannungswandler (210, 220) umfasst und eine zweite Betriebsphase (150) das Betreiben eines ausgewählten der mindestens zwei Spannungswandler (210, 220) und einen ausgeschalteten Zustand mindestens eines der zwei Spannungswandler (210, 220) umfasst. - Operating the voltage converter (210, 220) in a second operating mode (130) when the determined temperature (Tist) is greater than the predeterminable first temperature value (Tth) and / or the determined current is less than the first predeterminable current limit value (Ithl) wherein the operation of the voltage converters (210, 220) in the first operating mode (120) comprises the operation of a first of the at least two voltage converters (210, 220) and a switched-off state of a second of the at least two voltage converters (210, 220) and wherein the operation of the Voltage converter (210, 220) in the second operating mode (130) comprises two operating phases, a first operating phase (140) comprising the joint parallel operation of the at least two voltage converters (210, 220) and a second operating phase (150) comprising operating a selected one of the at least two voltage converters (210, 220) and a switched-off state of at least one of the two voltage converters (210, 220) comprises sst.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Betreiben des ausgewählten der mindestens zwei Spannungswandler (210, 220) das Betreiben desjenigen Spannungswandlers umfasst, welcher in einem zuletzt stattgefundenen ersten Betriebsmodus (120) ausgeschaltet war, wenn unmittelbar zuvor ein Übergang aus dem ersten Betriebsmodus (120) in den zweiten Betriebsmodus (130) stattfand, oder welcher in einem zuletzt stattgefundenen zweiten Betriebsmodus (130) in der zweiten Betriebsphase (150) ausgeschaltet war, wenn unmittelbar zuvor bereits ein Betrieb im zweiten Betriebsmodus (130) stattfand. 2. The method according to claim 1, wherein the operation of the selected one of the at least two voltage converters (210, 220) comprises the operation of that voltage converter which was switched off in a first operating mode (120) that took place last if a transition from the first operating mode ( 120) took place in the second operating mode (130), or which was switched off in a second operating mode (130) that occurred last in the second operating phase (150) if an operation in the second operating mode (130) had already taken place immediately before.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Betriebsphasen (140, 150) in dem zweiten Betriebsmodus (130) mit jeweils vorgebbarer erster und zweiter Betriebsdauer (Dl, D2) durchgeführt werden. 3. The method according to claim 1 or 2, wherein the operating phases (140, 150) are carried out in the second operating mode (130) each with a specifiable first and second operating duration (Dl, D2).
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die erste Betriebsdauer (Dl) der ersten Betriebsphase (140) kürzer andauert als die zweite Betriebsdauer (D2) der zweiten Betriebsphase (150) andauert, insbesondere ist die erste Betriebsdauer (Dl) kürzer als eine Sekunde und ist die zweite Betriebsdauer (D2) länger als eine Sekunde. 4. The method according to claim 3, wherein the first operating time (Dl) of the first operating phase (140) lasts shorter than the second operating time (D2) of the second operating phase (150) lasts, in particular the first operating time (Dl) is shorter than one second and the second operating time (D2) is longer than one second.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei vor Beginn der zweiten Betriebsphase (150) der Strom des mindestens einen auszuschaltenden der zwei Spannungswandler (210, 220) auf null Ampere abgeregelt wird. 5. The method according to any one of the preceding claims, wherein before the start of the second operating phase (150) the current of the at least one of the two voltage converters (210, 220) to be switched off is regulated to zero amperes.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren folgende weitere Schritte umfasst: 6. The method according to any one of the preceding claims, wherein the method comprises the following further steps:
- Betreiben (110) der parallel geschalteten Spannungswandler (210, 220) in unterschiedlichen Betriebsmoden (120, 130, 135) in Abhängigkeit eines zweiten vorgebbaren Stromgrenzwertes (Ith2), wobei der zweite Stromgrenzwert (Ith2) größer als der erste Stromgrenzwert (Ithl) ist, - Operation (110) of the voltage converters (210, 220) connected in parallel in different operating modes (120, 130, 135) as a function of one second specifiable current limit value (Ith2), the second current limit value (Ith2) being greater than the first current limit value (Ithl),
- Betreiben der Spannungswandler (210, 220) in einem dritten Betriebsmodus (135), wenn der ermittelte Strom (list) größer ist als der zweite Stromgrenzwert (Ith2) - Operation of the voltage converters (210, 220) in a third operating mode (135) when the determined current (list) is greater than the second current limit value (Ith2)
- Betreiben der Spannungswandler (210, 220) in dem ersten oder zweiten Betriebsmodus (120, 130), wenn der ermittelte Strom (list) kleiner ist als der zweite Stromgrenzwert (Ith2). - Operating the voltage converters (210, 220) in the first or second operating mode (120, 130) when the determined current (list) is less than the second current limit value (Ith2).
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Verfahren folgende weitere Schritte umfasst: 7. The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the method comprises the following further steps:
- Betreiben (110) der parallel geschalteten Spannungswandler (210, 220) in unterschiedlichen Betriebsmoden (120, 130, 135) in Abhängigkeit des Gesamtwirkungsgrades (G) der parallel geschalteten Spannungswandler (210, 220), - Operation (110) of the voltage converters (210, 220) connected in parallel in different operating modes (120, 130, 135) depending on the overall efficiency (G) of the voltage converters (210, 220) connected in parallel,
- Betreiben der Spannungswandler (210, 220) in einem dritten Betriebsmodus (135), wenn der Gesamtwirkungsgrad (G) in dem dritten Betriebsmodus (135) größer ist als in dem ersten Betriebsmodus (120) und - Operating the voltage converters (210, 220) in a third operating mode (135) when the overall efficiency (G) in the third operating mode (135) is greater than in the first operating mode (120) and
- Betreiben der Spannungswandler (210, 220) in dem ersten oder zweiten Betriebsmodus (120, 130), wenn der Gesamtwirkungsgrad (G) in dem dritten Betriebsmodus (135) kleiner ist als in dem ersten Betriebsmodus (120). - Operating the voltage converter (210, 220) in the first or second operating mode (120, 130) when the overall efficiency (G) in the third operating mode (135) is lower than in the first operating mode (120).
8. Computerprogramm, das eingerichtet ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7 auszuführen. 8. A computer program which is set up to carry out the method according to any one of claims 1-7.
9. Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 8 gespeichert ist. 9. Machine-readable storage medium on which the computer program according to claim 8 is stored.
10. Vorrichtung (200) zum Betrieb parallel geschalteter Spannungswandler (210, 220) für mindestens einen ersten und einen zweiten ausgangsseitig parallelgeschalteten Spannungswandler (210, 220), mit einer Steuerlogik (230), welche dazu eingerichtet ist, die parallel geschalteten Spannungswandler (210, 220) in unterschiedlichen Betriebsmoden (120, 130, 135) in Abhängigkeit einer ermittelten Temperatur (Tist) und eines vorgebbaren ersten Temperaturgrenzwertes (Tth) und/ oder in Abhängigkeit eines ermittelten Stroms (list) und eines ersten vorgebbaren Stromgrenzwertes (Ithl) zu betreiben, die Spannungswandler (210, 220) in einem ersten Betriebsmodus (120) zu betreiben, wenn eine ermittelte Temperatur (Tist) kleiner als der vorgebbare erste Temperaturgenzwert (Tth) ist, die Spannungswandler (210, 220) in einem zweiten Betriebsmodus (130) zu betreiben, wenn die ermittelte Temperatur (Tist) größer als der vorgebbare erste Temperaturgenzwert (Tth) ist und/ oder der ermittelte Strom kleiner als der erste vorgebbare Stromgrenzwert (Ithl) ist. 10. Device (200) for operating voltage converters (210, 220) connected in parallel for at least one first and a second voltage converter (210, 220) connected in parallel on the output side, with control logic (230) which is set up to control the voltage converters (210 , 220) in different operating modes (120, 130, 135) as a function of a determined temperature (Tist) and a specifiable first temperature limit value (Tth) and / or as a function of a determined current (list) and a first specifiable current limit value (Ithl) to operate the voltage converters (210, 220) in a first operating mode (120) when a determined temperature (Tist) is lower than the predeterminable first temperature value (Tth), to operate the voltage converters (210, 220) in a second operating mode (130) to operate when the determined temperature (Tist) is greater than the specifiable first temperature value (Tth) and / or the determined current is less than al s is the first specifiable current limit value (Ithl).
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Vorrichtung die Spannungswandler (210, 220) umfasst. 11. The apparatus of claim 10, wherein the apparatus comprises the voltage converters (210, 220).
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Spannungswandler (210, 220) als Gleichspannungswandler ausgebildet sind oder die Spannungswandler (210, 220) als Wechselrichter ausgebildet sind. 12. The device according to claim 11, wherein the voltage converters (210, 220) are designed as DC voltage converters or the voltage converters (210, 220) are designed as inverters.
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