EP4771746A1 - Gleichspannungswandler - Google Patents

Gleichspannungswandler

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EP4771746A1
EP4771746A1 EP24758763.7A EP24758763A EP4771746A1 EP 4771746 A1 EP4771746 A1 EP 4771746A1 EP 24758763 A EP24758763 A EP 24758763A EP 4771746 A1 EP4771746 A1 EP 4771746A1
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EP
European Patent Office
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circuit
voltage
input
parameter
output
Prior art date
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EP24758763.7A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Tobias Herrmann
Jonas ISSING
Mario SCHRÖDER
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Hella GmbH and Co KGaA
Original Assignee
Hella GmbH and Co KGaA
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Publication date
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Abstract

Gleichspannungswandler (100) umfassend: einen Transformator (1), eine Eingangsschaltung (2), die eingerichtet ist, eine Eingangsgleichspannung (Ueg) zu empfangen und eine Eingangswechselspannung (Uew) an den Transformator (1) bereitzustellen, und eine Ausgangsschaltung (3), die eingerichtet ist, eine Ausgangswechselspannung (Uaw) von dem Transformator (1) zu empfangen und eine Ausgangsgleichspannung (Uag) bereitzustellen, wobei eine Streuinduktivitätsabschätzeinrichtung (4) vorhanden ist, die eingerichtet ist, Betriebsparameter (P-De, P-T, P-Ie1, P-Ie2, P-Ueg, P-Da, P-Uag) der Eingangsschaltung (2) und der Ausgangsschaltung (3) zu ermitteln und/oder zu empfangen und basierend auf den Betriebsparametern (P-De, P-T, P-Ie1, P-Ie2, P- Ueg, P-Da, P-Uag) einen Streuinduktivitätsparameter (P-L) zu bestimmen, der eine Streuinduktivität des Transformators (1) abschätzt.

Description

Gleichspannungswandler
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gleichspannungswandler umfassend: einen Transformator, eine Eingangsschaltung, die eingerichtet ist, eine Eingangsgleichspannung zu empfangen und eine Eingangswechselspannung an den Transformator bereitzustellen, und eine Ausgangsschaltung, die eingerichtet ist, eine Ausgangswechselspannung von dem Transformator zu empfangen und eine Ausgangsgleichspannung bereitzustellen.
Derartige Gleichspannungswandler sind aus dem Stand der Technik bekannt, wobei durch den Transformator eine galvanische Trennung zwischen der Eingangsschaltung und der Ausgangsschaltung geschaffen wird. Fertigungstechnisch bedingt weisen Transformatoren beziehungsweise Transformatorschaltungen im Allgemeinen eine relativ große Toleranz hinsichtlich ihrer Streuinduktivität auf, wobei unter dem Begriff „Streuinduktivität“ alle sich zu einer Eingangswicklung des Transformators elektrisch in Reihe befindlichen Induktivitäten, die einen nicht durch eine Ausgangswicklung des Transformators fließenden magnetischen Fluss erzeugen, wie beispielweise Leitungsinduktivitäten oder aber auch als diskretes Bauteil vorgesehene mit der Eingangswicklung des Transformators in Reihe verschaltete Induktivitäten, zusammengefasst werden. Da insbesondere eine Leistungsobergrenze des Gleichspannungswandlers stark durch die tatsächliche Streuinduktivität des Transformators beeinflusst wird, wird die tatsächliche Streuinduktivität des Transformators typischerweise durch relativ Aufwendige Messungen bestimmt und der Gleichspannungswandler basierend auf der messtechnisch bestimmten Streuinduktivität des Transformators kalibriert.
Es stellt sich vor diesem Hintergrund die Aufgabe, einen relativ einfach kalibrierbaren Gleichspannungswandler zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Gleichspannungswandler mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Der erfindungsgemäße Gleichspannungswandler umfasst einen Transformator, also ein Bauelement mit mindestens einer Eingangswicklung und mindestens einer Ausgangswicklung, die derart magnetisch gekoppelt sind, dass beim Anlegen einer Eingangswechselspannung an die mindestens eine Eingangswicklung eine Ausgangswechselspannung in der mindestens einen Ausgangswicklung induziert wird. Das Verhältnis zwischen der Eingangswechselspannung und der Ausgangswechselspannung kann hierbei insbesondere über die Windungszahlen der mindestens einen Eingangswicklung und der mindestens einen Ausgangswicklung festgelegt werden.
Der erfindungsgemäße Gleichspannungswandler umfasst ferner eine Eingangsschaltung, die eingerichtet ist, von einer Gleichspannungsquelle oder einer vorgeschalteten Schaltung eine Eingangsgleichspannung zu empfangen, also bereitgestellt zu bekommen, und eine Eingangswechselspannung an den Transformator, im Speziellen an die mindestens eine Eingangswicklung des Transformators, bereitzustellen. Die Eingangsschaltung umfasst folglich eine Wechselrichtereinrichtung, die die Eingangsgleichspannung in die Eingangswechselspannung wandelt, wobei die Wechselrichtereinrichtung grundsätzlich auf eine beliebige aus dem Stand der Technik bekannte Art und Weise ausgebildet sein kann.
Der erfindungsgemäße Gleichspannungswandler umfasst ferner eine Ausgangsschaltung, die eingerichtet ist, eine Ausgangswechselspannung von dem Transformator, im Speziellen von der mindestens einen Ausgangswicklung des Transformators, zu empfangen, also von dem Transformator bereitgestellt zu bekommen, und eine Ausgangsgleichspannung an einen Verbraucher oder eine nachgeschaltete Schaltung bereitzustellen. Die Ausgangsschaltung umfasst folglich eine Gleichrichtereinrichtung, die die Ausgangswechselspannung in die Ausgangsgleichspannung wandelt, wobei die Gleichrichtereinrichtung grundsätzlich auf eine beliebige aus dem Stand der Technik bekannte Art und Weise ausgebildet sein kann.
Erfindungsgemäß umfasst der Gleichspannungswandler ferner eine Streuinduktivitätsabschätzeinrichtung, die eingerichtet ist, Betriebsparameter der Eingangsschaltung und der Ausgangsschaltung zu ermitteln und/oder zu empfangen. Die Streuinduktivitätsabschätzeinrichtung kann beispielsweise über eine geeignete elektrische Verbindung mit der Eingangsschaltung und/oder der Ausgangsschaltung verbunden sein, um mittels einer oder mehrerer Messeinrichtungen einen oder mehrere elektrische Parameter der Eingangsschaltung und/oder der Ausgangsschaltung, die beispielsweise eine elektrische Spannung oder einen elektrischen Strom der Eingangsschaltung beziehungsweise der Ausgangsschaltung angeben können, messtechnisch zu ermitteln. Alternativ oder zusätzlich kann die Streuinduktivitätsabschätzeinrichtung beispielsweise auch über eine Datenleitung mit der Eingangsschaltung und/oder der Ausgangsschaltung verbunden sein, um, beispielsweise von einer Steuereinrichtung oder einer Überwachungseinrichtung der Eingangsschaltung beziehungsweise der Ausgangsschaltung, in digitaler Form einen Betriebsparameter von der Eingangsschaltung beziehungsweise der Ausgangsschaltung auszulesen oder bereitgestellt zu bekommen.
Erfindungsgemäß ist die Streuinduktivitätsabschätzeinrichtung ferner eingerichtet, basierend auf den Betriebsparametern der Eingangsschaltung und der Ausgangsschaltung einen Streuinduktivitätsparameter zu bestimmen, der eine Streuinduktivität des Transformators abschätzt. Dies ermöglicht eine relativ einfache Kalibrierung des erfindungsgemäßen Gleichspannungswandlers, da zur Bestimmung beziehungsweise Abschätzung der Streuinduktivität des Transformators keine speziellen, relativ aufwendigen Messungen durchgeführt werden müssen.
Vorzugsweise umfasst die Streuinduktivitätsabschätzeinrichtung eine Recheneinheit, der die Betriebsparameter bereitgestellt sind, und die eingerichtet ist, basierend auf den Betriebsparametern mittels eines hinterlegten Algorithmus den Streuinduktivitätsparameter zu berechnen. Dies ermöglicht eine relativ einfache Bestimmung des Streuinduktivitätsparameters. Bevorzugt basiert der in der Recheneinheit hinterlegte Algorithmus im Wesentlichen auf einer einzigen alle bereitgestellten Betriebsparameter umfassenden mathematischen Formel. Die Recheneinheit kann beispielsweise durch einen Mikrocontroller oder einen entsprechend ausgebildeten ASIC realisiert sein. In einer bevorzugten Ausführung umfasst die Eingangsschaltung und/oder die Ausgangsschaltung mehrere Halbleiterschalter, die auf bekannte Art und Weise in Form einer Brückenschaltung verschaltet sind, wobei mindestens eine Steuereinrichtung vorhanden ist, die eingerichtet ist, zur Ansteuerung der Halbleiterschalter periodische Steuersignale an die Halbleiterschalter der Eingangsschaltung und/oder an die Halbleiterschalter der Ausgangsschaltung bereitzustellen. Hierdurch kann auf einfache Weise in der Eingangsschaltung eine Wandlung der Eingangsgleichspannung in die Eingangswechselspannung durchgeführt werden und/oder in der Ausgangsschaltung eine Wandlung der Ausgangswechselspannung in die Ausgangsgleichspannung durchgeführt werden. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass unter dem Begriff „Steuereinrichtung“ im Sinne der vorliegenden Erfindung sowohl eine Einrichtung zur Steuerung (offener Wirkungsweg) als auch eine Einrichtung zur Regelung (geschlossener Wirkungsweg) zu verstehen ist, die „Steuereinrichtung“ technisch korrekt bezeichnet also auch eine Regeleinrichtung sein kann. Vorzugsweise umfasst sowohl die Eingangsschaltung als auch die Ausgangsschaltung jeweils mehrere Halbleiterschalter, die in Form einer Brückenschaltung verschaltet sind, wobei den Halbleiterschaltern der Eingangsschaltung und den Halbleiterschaltern der Ausgangsschaltung typischerweise unterschiedliche, im Speziellen unterschiedliche Tastgrade aufweisende, periodische Steuersignale bereitgestellt werden. Hierbei ist es sowohl vorstellbar, dass die Halbleiterschalter der Eingangsschaltung und die Halbleiterschalter der Ausgangsschaltung durch eine einzige Steuereinrichtung angesteuert werden, als auch dass die Eingangsschaltung und die Ausgangsschaltung jeweils eine eigene Steuereinrichtung zum Ansteuern der jeweiligen Halbleiterschalter aufweisen.
Vorzugsweise umfassen die in der Streuinduktivitätsabschätzeinrichtung vorliegenden Betriebsparameter mindestens einen Tastgradparameter, der einen Tastgrad eines von der Steuereinrichtung an die Halbleiterschalter der Eingangsschaltung oder an die Halbleiterschalter der Ausgangsschaltung bereitgestellten periodischen Steuersignals angibt. Vorzugsweise wird der Tastgradparameter der Streuinduktivitätsabschätzeinrichtung durch die Steuereinrichtung bereitgestellt. Es ist jedoch auch vorstellbar, dass die Streuinduktivitätsabschätzeinrichtung eingerichtet ist, den Tastgradparameter messtechnisch zu ermitteln. In dem Fall, dass sowohl die Eingangsschaltung als auch die Ausgangsschaltung jeweils Halbleiterschalter umfasst, umfassen die Betriebsparameter vorzugsweise zwei Tastgradparameter, wobei ein Tastgradparameter den Tastgrad der an die Halbleiterschalter der Eingangsschaltung bereitgestellten periodischen Steuersignale angibt und der andere Tastgradparameter den Tastgrad der an die Halbleiterschalter der Ausgangsschaltung bereitgestellten periodischen Steuersignale angibt. Dies ermöglicht es, auf relativ einfache Weise einen relativ akkuraten Streuinduktivitätsparameter zu bestimmen.
Bevorzugt umfassen die in der Streuinduktivitätsabschätzeinrichtung vorliegenden Betriebsparameter einen Periodendauerparameter, der eine Periodendauer eines von der Steuereinrichtung an die Halbleiterschalter der Eingangsschaltung und/oder an die Halbleiterschalter der Ausgangsschaltung bereitgestellten periodischen Steuersignals angibt. Vorzugsweise wird der Periodendauerparameter der Streuinduktivitätsabschätzeinrichtung durch die Steuereinrichtung bereitgestellt. Es ist jedoch auch vorstellbar, dass die Streuinduktivitätsabschätzeinrichtung eingerichtet ist, den Periodendauerparameter messtechnisch zu ermitteln. Dies ermöglicht es, auf relativ einfache Weise einen relativ akkuraten Streuinduktivitätsparameter zu bestimmen.
In einer bevorzugten Ausführung umfasst die Eingangsschaltung und/oder die Ausgangsschaltung mindestens eine Induktivität, die mit einem zwischen zwei der Halbleiterschalter befindlichen Brückenpunkt der Brückenschaltung der Eingangsschaltung oder der Ausgangsschaltung elektrisch verbunden ist, und umfassen die Betriebsparameter mindestens einen Stromparameter, der einen durch die Induktivität fließenden elektrischen Strom angibt. Der Stromparameter kann der Streuinduktivitätsabschätzeinrichtung durch die Eingangsschaltung beziehungsweise die Ausgangsschaltung, beispielsweise durch eine Überwachungseinrichtung der Eingangsschaltung beziehungsweise der Ausgangsschaltung, bereitgestellt werden, oder die Streuinduktivitätsabschätzeinrichtung kann eingerichtet sein, den Stromparameter messtechnisch zu ermitteln. Besonders bevorzugt umfasst die Eingangsschaltung beziehungsweise die Ausgangsschaltung eine der Anzahl von Halbbrücken der Brückenschaltung entsprechende Anzahl von Induktivitäten, die jeweils mit dem Brückenpunkt einer der Halbbrücken elektrisch verbunden sind, und umfassen die Betriebsparameter für jede Induktivität einen individuellen Stromparameter, der jeweils den durch die jeweilige Induktivität fließenden elektrischen Strom angibt. Dies ermöglicht es, auf relativ einfache Weise einen relativ akkuraten Streuinduktivitätsparameter zu bestimmen.
Vorzugsweise ist der Steuereinrichtung der Streuinduktivitätsparameter bereitgestellt, und ist die Steuereinrichtung eingerichtet, eine Periodendauer eines an die Halbleiterschalter der Eingangsschaltung und/oder an die Halbleiterschalter der Ausgangsschaltung bereitgestellten periodischen Steuersignals basierend auf dem Streuinduktivitätsparameter einzustellen. Falls die Eingangsschaltung und die Ausgangsschaltung jeweils eine eigene Steuereinrichtung aufweisen, ist der Streuinduktivitätsparameter vorzugsweise beiden Steuereinrichtungen bereitgestellt, und sind beide Steuereinrichtungen eingerichtet, die Periodendauer der von der jeweiligen Steuereinrichtung bereitgestellten Steuersignale basierend auf dem Streuinduktivitätsparameter einzustellen. Dies ermöglicht es, auf einfache Weise die Auswirkungen der Streuinduktivität des Transformators zu kompensieren.
In einer bevorzugten Ausführung umfassen die Betriebsparameter mindestens einen Eingangsschaltungs-Spannungsparameter, der eine elektrische Spannung der Eingangsschaltung angibt, und mindestens einen Ausgangsschaltungs-Spannungsparameter, der eine elektrische Spannung der Ausgangsschaltung angibt. Der Eingangsschaltungs-Spannungsparameter und der Ausgangsschaltungs-Spannungsparameter können der Streuinduktivitätsabschätzeinrichtung durch die Eingangsschaltung und die Ausgangsschaltung, beispielsweise durch Überwachungseinrichtungen der Eingangsschaltung und der Ausgangsschaltung, bereitgestellt werden, oder die Streuinduktivitätsabschätzeinrichtung kann eingerichtet sein, den Eingangsschaltungs-Spannungsparameter und den Ausgangsschaltungs-Spannungsparameter messtechnisch zu ermitteln. Dies ermöglicht es, auf relativ einfache Weise einen relativ akkuraten Streuinduktivitätsparameter zu bestimmen. Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Figur beschrieben, die eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Gleichspannungswandlers zeigt.
Die Figur zeigt einen erfindungsgemäßen Gleichspannungswandler 100, der einen Transformator 1 , eine Eingangsschaltung 2, eine Ausgangsschaltung 3, und eine Streuinduktivitätsabschätzeinrichtung 4 umfasst.
Der Transformator 1 umfasst eine Eingangswicklung 1 .1 mit einer Windungszahl N1 , eine Ausgangswicklung 1 .2 mit einer Windungszahl N2, und eine Transformator- Induktivität 1 .3, die in der dargestellten Prinzipskizze eine Streuinduktivität des Transformators 1 veranschaulichen soll.
Die Eingangsschaltung 2 ist eingerichtet, an Eingangsklemmen 2.1 a, 2.1 b eine Eingangsgleichspannung lieg zu empfangen.
Die Eingangsschaltung 2 umfasst vier Halbleiterschalter 2.2a - 2.2d, die in Form einer Brückenschaltung 2.3 verschaltet sind, wobei ein erster Halbleiterschalter 2.2a sowie ein zweiter Halbleiterschalter 2.2b in einer ersten Halbbrücke 2.3.1 a der Brückenschaltung 2.3 angeordnet sind, und wobei ein dritter Halbleiterschalter 2.2c sowie ein vierter Halbleiterschalter 2.2d in einer zweiten Halbbrücke 2.3.1 b der Brückenschaltung 2.3 angeordnet sind.
Die beiden Halbbrücken 2.3.1 a, 2.3.1 b der Brückenschaltung 2.3 sind jeweils mit einem Klemmkreis 2.6 elektrisch verbunden, der einen oder mehrere Kondensatoren umfasst (hier aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt).
Die Brückenschaltung 2.3 ist über einen an der ersten Halbbrücke 2.3.1 a zwischen dem ersten Halbleiterschalter 2.2a und dem zweiten Halbleiterschalter 2.2b befindlichen ersten Brückenpunkt 2.3.2a sowie einen an der zweiten Halbrücke 2.3.1 b zwischen dem dritten Halbleiterschalter 2.2c und dem vierten Halbleiterschalter 2.2d befindlichen zweiten Brückenpunkt 2.3.2b mit der Transformator-Induktivität 1 .3 und der Eingangswicklung 1.1 des Transformator 1 elektrisch verbunden.
Die Eingangsschaltung 2 umfasst ferner eine Steuereinrichtung 2.4, die mit den Steuereingängen aller vier Halbleiterschalter 2.2a - 2.2d elektrisch verbunden ist (hier aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt), und die eingerichtet ist, zur Ansteuerung der vier Halbleiterschalter 2.2a - 2.2d periodische Steuersignale mit einem Tastgrad De und einer Periodendauer T an die Steuereingänge der vier Halbleiterschalter 2.2a - 2.2d bereitzustellen.
Die Steuereinrichtung 2.4 ist hierbei eingerichtet, die vier Halbleiterschalter 2.2a - 2.2d auf bekannte Art und Weise derart anzusteuern, dass zwischen den Brückenpunkten 2.3.2a, 2.3.2b der Brückenschaltung 2.3 im Betrieb eine Eingangswechselspannung Uew anliegt und somit an den Transformator 1 bereitgestellt wird.
Die Eingangsschaltung 2 umfasst ferner eine erste Eingangsschaltungs-Induktivität 2.5a und eine zweite Eingangsschaltungs-Induktivität 2.5b, wobei die erste Eingangs- schaltungs-lnduktivität 2.5a an einer Seite mit dem ersten Brückenpunkt 2.3.2a und an der anderen Seite mit der ersten Eingangsklemme 2.1 a elektrisch verbunden ist, und wobei die zweite Eingangsschaltungs-Induktivität 2.5b an einer Seite mit dem zweiten Brückenpunkt 2.3.2b und an der anderen Seite mit der ersten Eingangsklemme 2.1 a elektrisch verbunden ist.
Die Eingangsschaltung 2 umfasst ferner eine Überwachungseinrichtung 2.7, die eingerichtet ist, einen ersten Eingangsschaltungs-Stromparameter P-Ie1 , der einen durch die erste Eingangsschaltungs-Induktivität 2.5a fließenden elektrischen Eingangsschal- tungs-Strom Ie1 angibt, einen zweiten Eingangsschaltungs-Stromparameter P-Ie2, der einen durch die zweite Eingangsschaltungs-Induktivität 2.5b fließenden elektrischen Eingangsschaltungs-Strom Ie2 angibt, sowie einen Eingangsschaltungs-Spannungsparameter P-Ueg, der die an den Eingangsklemmen 2.1 a, 2.b anliegende Eingangsgleichspannung lieg angibt, messtechnisch zu bestimmen. Die Ausgangsschaltung 3 umfasst vier Halbleiterschalter 3.1 a - 3.1 d, die in Form einer Brückenschaltung 3.2 verschaltet sind, wobei ein erster Halbleiterschalter 3.1 a sowie ein zweiter Halbleiterschalter 3.1 b in einer ersten Halbbrücke 3.2.1 a der Brückenschaltung 3.2 angeordnet sind, und wobei ein dritter Halbleiterschalter 3.1 c sowie ein vierter Halbleiterschalter 3.1 d in einer zweiten Halbrücke 3.2.1 b der Brückenschaltung 3.2 angeordnet sind.
Die beiden Halbbrücken 3.2.1 a, 3.2.1 b der Brückenschaltung 3.2 sind jeweils mit Ausgangsklemmen 3.3a, 3.3b der Ausgangsschaltung 3 elektrisch verbunden.
Die Brückenschaltung 3.2 ist über einen an der ersten Halbbrücke 3.2.1 a zwischen dem ersten Halbleiterschalter 3.1 a und dem zweiten Halbleiterschalter 3.1 b befindlichen ersten Brückenpunkt 3.2.2a sowie einen an der zweiten Halbbrücke 3.2.1 b zwischen dem dritten Halbleiterschalter 3.1 c und dem vierten Halbleiterschalter 3.1 d befindlichen zweiten Brückenpunkt 3.2.2b mit der Ausgangswicklung 1 .2 des Transformator 1 elektrisch verbunden, sodass zwischen den Brückenpunkten 3.2.2a, 3.2.2b der Ausgangsschaltung 3 im Betrieb eine Ausgangswechselspannung Uaw anliegt, deren Amplitude von dem Verhältnis N1/N2 zwischen der Windungszahl N1 der Eingangswicklung 1 .1 des Transformators 1 und der Windungszahl N2 der Ausgangswicklung 1 .2 des Transformators 1 abhängt.
Die Ausgangsschaltung 3 empfängt folglich im Betrieb über die Brückenpunkte 3.2.2a, 3.2.2b von dem Transformator 1 die Ausgangswechselspannung Uaw.
Die Ausgangsschaltung 3 umfasst ferner eine Steuereinrichtung 3.4, die mit den Steuereingängen aller vier Halbleiterschalter 3.1 a - 3.1 d elektrisch verbunden ist (hier aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt), und die eingerichtet ist, zur Ansteuerung der vier Halbleiterschalter 3.1 a - 3.1 d periodische Steuersignale mit einem Tastgrad Da und der Periodendauer T an die Steuereingänge der vier Halbleiterschalter 3.1 a - 3.1 d bereitzustellen. Die Steuereinrichtung 3.4 ist hierbei eingerichtet, die vier Halbleiterschalter 3.1 a - 3.1 d auf bekannte Art und Weise derart anzusteuern, dass im Betrieb zwischen den Ausgangsklemmen 3.3a, 3.3b der Ausgangsschaltung 3 eine Ausgangsgleichspannung Uag anliegt und somit von der Ausgangsschaltung 3 über die Ausgangsklemmen 3.3a, 3.3b bereitgestellt wird.
Die Ausgangsschaltung 3 umfasst ferner eine Überwachungseinrichtung 3.5, die eingerichtet ist, einen Ausgangsschaltungs-Spannungsparameter P-Uag, der die zwischen den Ausgangsklemmen 3.3a, 3.3b anliegende Ausgangsgleichspannung Uag angibt, messtechnisch zu bestimmen.
Die Streuinduktivitätsabschätzeinrichtung 4 ist mit der Steuereinrichtung 2.4 und der Überwachungseinrichtung 2.7 der Eingangsschaltung 2 sowie mit der Steuereinrichtung 3.4 und der Überwachungseinrichtung 3.5 der Ausgangsschaltung 3 verbunden.
Die Streuinduktivitätsabschätzeinrichtung 4 ist eingerichtet, als Betriebsparameter der Eingangsschaltung 2 von der Steuereinrichtung 2.4 der Eingangsschaltung 2 einen den Tastgrad De angebenden Tastgradparameter P-De sowie einen die Periodendauer T angebenden Periodendauerparameter P-T zu empfangen und von der Überwachungseinrichtung 2.7 der Eingangsschaltung 2 den ersten Eingangsschaltungs- Stromparameter P-Ie1 , den zweiten Eingangsschaltungs-Stromparameter P-Ie2 sowie den Eingangsschaltungs-Spannungsparameter P-Ueg zu empfangen.
Die Streuinduktivitätsabschätzeinrichtung 4 ist ferner eingerichtet, als Betriebsparameter der Ausgangsschaltung 3 von der Steuereinrichtung 3.4 der Ausgangsschaltung 3 einen den Tastgrad Da angebenden Tastgradparameter P-Da zu empfangen und von der Überwachungseinrichtung 3.5 der Ausgangsschaltung 3 den Ausgangsschaltungs-Spannungsparameter P-Uag zu empfangen.
Die Streuinduktivitätsabschätzeinrichtung 4 umfasst eine Recheneinheit 4.1 , der die zuvor genannten Betriebsparameter der Eingangsschaltung 2 und der Ausgangsschaltung 3 bereitgestellt sind, und die eingerichtet ist, mittels eines Algorithmus basierend auf den Betriebsparametern einen Streuinduktivitätsparameter P-L zu berechnen, der einen Induktivitätswert der Transformator-Induktivität 1 .3 und somit die Streuinduktivität des Transformators 1 abschätzt.
Die Recheneinheit 4 ist im Speziellen eingerichtet, den Streuinduktivitätsparameter P- L gemäß folgender mathematischer Formel zu berechnen:
( KP- -U -ago),2 • P - -T - ZP-Da
P-L = - - - (1 - P-De) • — - - (1 - P-De)
Die Streuinduktivitätsabschätzeinrichtung 4 ist ferner eingerichtet, den bestimmten Streuinduktivitätsparameter P-L an die Steuereinrichtung 2.4 der Eingangsschaltung 2 sowie an die Steuereinrichtung 3.4 der Ausgangsschaltung 3 bereitzustellen, wobei die Steuereinrichtung 2.4 der Eingangsschaltung 2 und die Steuereinrichtung 3.4 der Ausgangsschaltung 3 eingerichtet sind, die Periodendauer T der an die vier Halbleiterschalter 2.2a - 2.2d der Eingangsschaltung 2 beziehungsweise an die vier Halbleiterschalter 3.1 a - 3.1 d der Ausgangsschaltung 3 bereitgestellten Steuersignale basierend auf dem empfangenen Streuinduktivitätsparameter P-L einzustellen, um die Auswirkungen der Streuinduktivität des Transformators 1 möglichst gut zu kompensieren.
Bezugszeichenliste
100 Gleichspannungswandler
1 Transformator
1.1 Eingangswicklung
1.2 Ausgangswicklung
1.3 Transformator-Induktivität
2 Eingangsschaltung
2.1 a, 2.1 b Eingangsklemmen
2.2a - 2.2d Halbleiterschalter
2.3 Brückenschaltung
2.3.1 a, 2.3.1 b Halbbrücken
2.3.2a, 2.3.2b Brückenpunkte
2.4 Steuereinrichtung
2.5a, 2.5b Eingangsschaltungs-Induktivitäten
2.6 Klemmkreis
2.7 Überwachungseinrichtung
3 Ausgangsschaltung
3.1 a - 3.1 d Halbleiterschalter
3.2 Brückenschaltung
3.2.1 a, 3.2.1 b Halbbrücken
3.2.2a, 3.2.2b Brückenpunkte
3.3a, 3.3b Ausgangsklemmen
3.4 Steuereinrichtung
3.5 Überwachungseinrichtung
4 Streuinduktivitätsabschätzeinrichtung
4.1 Recheneinheit Ie1 , Ie2 Eingangsschaltungs-Ströme
Uag Ausgangsgleichspannung
Uaw Ausgangswechselspannung lieg Eingangsgleichspannung
Uew Eingangswechselspannung

Claims

Patentansprüche
1 . Gleichspannungswandler (100) umfassend: einen Transformator (1 ), eine Eingangsschaltung (2), die eingerichtet ist, eine Eingangsgleichspannung (Ueg) zu empfangen und eine Eingangswechselspannung (Uew) an den Transformator (1 ) bereitzustellen, und eine Ausgangsschaltung (3), die eingerichtet ist, eine Ausgangswechselspannung (Uaw) von dem Transformator (1 ) zu empfangen und eine Ausgangsgleichspannung (Uag) bereitzustellen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Streuinduktivitätsabschätzeinrichtung (4) vorhanden ist, die eingerichtet ist, Betriebsparameter (P-De, P-T, P-Ie1 , P-Ie2, P-Ueg, P-Da, P-Uag) der Eingangsschaltung (2) und der Ausgangsschaltung (3) zu ermitteln und/oder zu empfangen und basierend auf den Betriebsparametern (P-De, P-T, P-Ie1 , P-Ie2, P-Ueg, P-Da, P-Uag) einen Streuinduktivitätsparameter (P-L) zu bestimmen, der eine Streuinduktivität des Transformators (1 ) abschätzt.
2. Gleichspannungswandler (100) nach Anspruch 1 , wobei die Streuinduktivitätsabschätzeinrichtung (4) eine Recheneinheit (4.1 ) umfasst, der die Betriebsparameter (P-De, P-T, P-Ie1 , P-Ie2, P-Ueg, P-Da, P-Uag) bereitgestellt sind, und die eingerichtet ist, basierend auf den Betriebsparametern (P-De, P-T, P-Ie1 , P-Ie2, P-Ueg, P-Da, P-Uag) den Streuinduktivitätsparameter (P-L) zu berechnen.
3. Gleichspannungswandler (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Eingangsschaltung (2) und/oder die Ausgangsschaltung (3) mehrere Halbleiterschalter (2.2a - 2.2d, 3.1 a - 3.1 d) umfasst, die in Form einer Brückenschaltung (2.3, 3.2) verschaltet sind, und wobei eine Steuereinrichtung (2.4, 3.4) vorhanden ist, die eingerichtet ist, periodische Steuersignale an die Halbleiterschalter (2.2a - 2.2d) der Eingangsschaltung
(2) und/oder an die Halbleiterschalter (3.1 a - 3.1 d) der Ausgangsschaltung
(3) bereitzustellen.
4. Gleichspannungswandler (100) nach Anspruch 3, wobei die Betriebsparameter (P-De, P-T, P-Ie1 , P-Ie2, P-Ueg, P-Da, P-Uag) einen Tastgradparameter (P-De, P-Da) umfassen, der einen Tastgrad (De, Da) eines von der Steuereinrichtung (2.4, 3.4) an die Halbleiterschalter (2.2a - 2.2d) der Eingangsschaltung (2) oder an die Halbleiterschalter (3.1 a - 3.1 d) der Ausgangsschaltung (3) bereitgestellten periodischen Steuersignals angibt.
5. Gleichspannungswandler (100) nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Betriebsparameter (P-De, P-T, P-Ie1 , P-Ie2, P-Ueg, P-Da, P-Uag) einen Periodendauerparameter (P-T) umfassen, der eine Periodendauer (T) eines von der Steuereinrichtung (2.4, 3.4) an die Halbleiterschalter (2.2a - 2.2d) der Eingangsschaltung (2) und/oder an die Halbleiterschalter (3.1 a - 3.1 d) der Ausgangsschaltung (3) bereitgestellten periodischen Steuersignals angibt.
6. Gleichspannungswandler (100) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Eingangsschaltung (2) und/oder die Ausgangsschaltung (3) eine Induktivität (2.5a, 2.5b) umfasst, die mit einem zwischen zwei der Halbleiterschalter (2.2a - 2.2d) befindlichen Brückenpunkt (2.3.2a, 2.3.2b) elektrisch verbunden ist, und wobei die Betriebsparameter (P-De, P-T, P-Ie1 , P-Ie2, P- Ueg, P-Da, P-Uag) einen Stromparameter (P-Ie1 , P-Ie2) umfassen, der einen durch die Induktivität (2.5a, 2.5b) fließenden elektrischen Strom (Ie1 , Ie2) angibt.
7. Gleichspannungswandler (100) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei der Steuereinrichtung (2.4, 3.4) der Streuinduktivitätsparameter (P-L) bereitgestellt ist, und wobei die Steuereinrichtung (2.4, 3.4) eingerichtet ist, eine Periodendauer (T) eines an die Halbleiterschalter (2.2a - 2.2d) der Eingangsschaltung (2) und/oder an die Halbleiterschalter (3.1 a - 3.1 d) der Ausgangsschaltung (3) bereitgestellten periodischen Steuersignals basierend auf dem Streuinduktivitätsparameter (P-L) einzustellen.
8. Gleichspannungswandler (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Betriebsparameter (P-De, P-T, P-Ie1 , P-Ie2, P-Ueg, P-Da, P- Uag) einen Eingangsschaltungs-Spannungsparameter (P-Ueg), der eine elektrische Spannung (Ueg) der Eingangsschaltung (2) angibt, und einen Ausgangsschaltungs-Spannungsparameter (P-Uag), der eine elektrische Spannung (Uag) der Ausgangsschaltung (3) angibt, umfassen.
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