KR20180005136A - 전자 시스템 - Google Patents

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KR20180005136A
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독터. 인제니어. 하.체. 에프. 포르쉐 악티엔게젤샤프트
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Abstract

본 발명은 복수의 스위칭 소자(T) 및 복수의 에너지 저장 소자(L; C)를 포함하는 전자 시스템(100; 200; 300; 400; 500; 600; 700; 800; 900)에 관한 것이며, 에너지 저장 소자들(L; C)은 스위칭 소자들(T)에 의해 서로에 연결되고, 에너지 저장 소자들(L; C)은 스위칭 소자들(T)을 스위칭함으로써 제1, 제2 또는 제3 상태로 선택적으로 스위칭될 수 있고, 제1 상태에서, 에너지 저장 소자들(L; C)은 서로와 직렬로 연결되고, 제2 상태에서, 에너지 저장 소자들(L; C)은 서로와 병렬로 연결되고, 제3 상태에서, 에너지 저장 소자들(L; C)은 우회되며, 에너지 저장 소자들(L; C) 중 2개는 스위칭 소자들(T) 중 3개 이하에 의해 각각 연결된다.

Description

전자 시스템{ELECTRONIC SYSTEM}
본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 복수의 스위칭 소자 및 복수의 에너지 저장 소자를 갖는 전자 시스템에 관한 것이다.
변환기는 에너지 저장 소자에 의해 출력되는 직류로부터 주기적으로 변화되는 전압 진폭을 갖는 전류를 생성하는데 사용된다. 종래 기술로부터의 변환기는 특히 짧은 스위칭 주파수를 갖는 스위칭 소자로서 반도체 소자를 사용한다.
더욱이, 개별 모듈들이 동적으로 변환기의 작동 동안 상이한 상태들 사이에서 각각의 에너지 저장 소자와 상호 관련될 수 있는, 다중 레벨 변환기로도 지칭되는 기술이 종래 기술로부터 알려져 있다. 모듈은 서로와 직렬로 또는 서로와 병렬로 연결될 수 있다. 더욱이, 모듈을 우회하는 것이 가능하다. 따라서, 변환기의 출력 전압은 에너지 저장 소자를 직렬로 그리고 병렬로 동적으로 연결함으로써 생성된다.
알려진 다중 레벨 변환기의 제조 비용은 무엇보다도, 많은 수의 스위칭 소자에 의해 유발된다. 더욱이, 비교적 많은 수의 스위칭 소자는 또한 비교적 큰 에너지 손실을 야기한다.
EP 2 408 081 A1 및 EP 2 595 302 A1은 이극식 변환기 셀들이 4개의 스위칭 소자에 연결되고 단극식 변환기 셀들이 2개의 스위칭 소자에 연결되는 다중 레벨 변환기를 개시한다. 변환기 셀은 스위칭 소자를 스위칭함으로써 직렬로 연결되거나 우회될 수 있다.
그에 반해서, 본 발명은 융통성 있는 방식으로 스위칭될 수 있고 낮은 제조 비용 및 낮은 에너지 손실을 갖는 전자 시스템을 제공하는 목적에 기반한다.
전자 시스템은 복수의 스위칭 소자 및 복수의 에너지 저장 소자를 포함한다. 에너지 저장 소자는 스위칭 소자에 의해 서로에 연결된다. 에너지 저장 소자는 제1, 제2 또는 제3 상태로 스위칭될 수 있다. 제1 상태에서, 에너지 저장 소자는 직렬로 연결된다. 제2 상태에서, 에너지 저장 소자는 서로와 병렬로 연결된다. 제3 상태에서, 에너지 저장 소자는 우회된다. 에너지 저장 소자들 중 2개는 스위칭 소자들 중 3개 이하에 의해 각각 연결된다.
전자 시스템의 제조 비용은 에너지 저장 소자를 서로에 연결시키는데 사용되는 비교적 적은 수의 스위칭 소자에 의해 낮게 유지된다. 더욱이, 에너지 저장 소자가 3가지 상이한 상태로 스위칭될 수 있다는 사실에 의해 비교적 높은 레벨의 융통성이 달성된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전자 시스템은 변환기로서 구현될 수 있다. 변환기는 특히, 출력 전압으로서 단일 극성 및 주기적으로 달라지는 전압 진폭을 갖는 전압을 출력하도록 구현될 수 있다. 에너지 저장 소자들은 DC 전압을 출력하도록 구현될 수 있다. 제1 및 제2 상태로 스위칭 소자들을 스위칭하는 것은 DC 전압을 출력 전압으로 변환한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 스위칭 소자들 및 에너지 저장 소자들이 모듈러 방식으로 서로에 연결될 수 있는 것이 가능하다. 이는 특히, 에너지 저장 소자들 중 하나가 복수의 스위칭 소자와 함께 모듈을 형성하는 것을 의미하는 것으로 이해된다. 상기 모듈은 예를 들어, 모듈의 스위칭 소자들 및 에너지 저장 소자가 배열되는 하우징을 포함할 수 있다. 전자 시스템의 높은 레벨의 융통성은 모듈러 연결 능력에 의해 달성된다.
예로서, 에너지 저장 소자들 중 하나 및 스위칭 소자들 중 3개가 각각의 경우에 모듈의 하우징에 배열되는 것이 가능하다. 이러한 종류의 모듈들을 사용하여, 전자 시스템은 단지 복수의 모듈을 서로에 연결함으로써 구성될 수 있다. 그 다음 추가 모듈을 부가하거나 모듈을 제거함으로써 시스템을 변경하는 것이 특히 용이하고 편리하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 시스템은 스위칭 소자들을 스위칭하도록 구현되는 제어 소자를 포함할 수 있다. 이는 특히, 전자 시스템에 의해 출력되는 출력 전압을 요구 사항들에 매우 정확하게 적응시키는데 유리하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 에너지 저장 소자들은 커패시터들, 배터리 셀들, 태양 전지들 및/또는 전자기 에너지 저장소들로서 구현될 수 있다. 전자기 에너지 저장소는 예를 들어, 전자기 에너지가 저장될 수 있는 코일을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 스위칭 소자들은 기계 스위치들, 트랜지스터들 및/또는 사이리스터들로서 구현될 수 있다. 트랜지스터들 및/또는 사이리스터들의 사용은 특히 짧은 스위칭 시간들을 달성할 수 있는데 특히 유리하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전자 시스템은 에너지 저장 소자들 중 하나와 연관되는 적어도 하나의 비활성화 소자를 포함할 수 있다. 에너지 저장 소자가 비활성화 소자에 의해 비활성화된 상태로 스위칭될 수 있는 것이 가능하다. 본 설명의 맥락에서, 비활성화된 상태는 특히, 에너지 저장 소자가 기껏해야 하나의 전기적 연결에 의해 다른 에너지 저장 소자들 및 스위칭 소자들에 연결되어, 어떤 전류도 비활성화된 에너지 저장 소자를 통해 흐를 수 없는 것을 의미하는 것으로 여기서 이해된다.
비활성화 소자는 예를 들어, 스위칭 소자들과 유사하거나 동일한 방식으로 구현될 수 있다. 또한 지나치게 큰 전류의 흐름의 경우에 비활성화 소자와 연관된 에너지 저장 소자를 비활성화하는 퓨즈로서 비활성화 소자가 구현되는 것이 가능하다. 지나치게 큰 전류의 흐름은 에너지 저장 소자의 결함에 기인할 수 있어, 비활성화가 전자 시스템의 다른 구성 요소들에 대한 손상을 방지하는 것을 가능하게 한다. 스위칭 소자들과 유사하거나 동일한 방식의, 비활성화 소자의 실시예는 특히, 결함이 검출되었을 때, 비활성화 소자와 연관된 에너지 저장 소자를 비활성화하는데 유리하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 에너지 저장 소자들 중 제1 에너지 저장 소자들이 병렬로 연결될 때, 에너지 저장 소자들 중 제2 에너지 저장 소자들이 우회될 수 있는 것이 가능하다. 전자 시스템의 융통성이 결과적으로 더 증가된다. 제1 에너지 저장 소자들이 서로와 병렬로 연결되는 동안, 예를 들어, 제2 에너지 저장 소자들을 보호하는 것이 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 스위칭 소자들 중 하나를 스위칭함으로써 제2 에너지 저장 소자들이 우회될 수 있는 것이 가능하다. 특히, 정확하게 하나의 단일 스위칭 소자를 스위칭함으로써 제2 에너지 저장 소자들이 우회될 수 있는 것이 가능하다. 이는 제2 에너지 저장 소자들의 특히 단순한 우회를 가능하게 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제2 에너지 저장 소자들이 우회될 때, 에너지 저장 소자들 중 제3 에너지 저장 소자가 제1 에너지 저장 소자들과 병렬로 스위칭될 수 있는 것이 가능하다. 이는 전자 시스템의 융통성을 더 증가시킨다.
본 발명의 추가 특징들 및 이점들이 첨부 도면들을 참조하여 바람직한 예시적인 실시예들의 이하의 설명으로부터 분명해질 것이다. 여기서, 동일하거나 유사한 구성 요소들에 대해 그리고 동일하거나 유사한 기능들을 갖는 구성 요소들에 대해 동일한 참조 번호들이 사용된다.
스위칭 소자들은 문자 T로, 에너지 저장 소자들은 문자 L 또는 C로 이하에 지정된다. 소자들은 각각의 문자를 뒤따르는 번호에 의해 서로와 구별될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 에너지 저장 소자 및 스위칭 소자를 갖는 전자 시스템을 도시한다.
도 2는 에너지 저장 소자들 중 각각 하나를 갖는 스위칭 소자들 중 일부가 각각의 경우에 모듈의 구성 요소 부분들인 도 1에서의 전자 시스템을 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 시스템을 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 시스템을 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 시스템을 도시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 시스템을 도시한다.
도 7은 제1 사례들의 에너지 저장 소자들을 서로와 병렬로 연결하고 제2 사례들의 에너지 저장 소자들을 우회할 가능성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 시스템을 도시한다.
도 8은 추가 에너지 저장 소자를 갖는 도 7에서의 전자 시스템을 도시한다.
도 9는 제1 사례들의 에너지 저장 소자들을 서로와 병렬로 연결하고 추가 에너지 저장 소자를 갖는 제2 사례들의 에너지 저장 소자들을 우회할 가능성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 시스템을 도시한다.
도 1에 도시되는 전자 시스템(100)은 복수의 스위칭 소자(T1 내지 T15) 및 복수의 에너지 저장 소자(C1 내지 C5)를 포함한다. 전자 시스템(100)에서, 스위칭 소자들(T1 내지 T15)은 트랜지스터들의 형태의 반도체 스위치들로서 구현된다. 스위칭 소자들(T1 내지 T15)은 온 및 오프 상태로 스위칭될 수 있다. 이하의 본문은 온 상태로 스위칭되는 스위칭 소자들만을 설명할 것이다. 언급되지 않은 스위칭 소자들은 오프 상태로 스위칭된다.
전자 시스템(100)은 에너지 저장 소자(C1)에 연결되는 2개의 입력 단자, 그리고 하나가 스위칭 소자(T13)에 연결되고 하나가 2개의 스위칭 소자(T14 및 T15)에 연결되는 2개의 출력 단자를 더 포함한다. 그러나 또한, 입력 단자들 중 하나가 스위칭 소자(T13)에 연결되고 다른 입력 단자가 2개의 스위칭 소자(T14 및 T15)에 연결되도록 역순서로 전자 시스템(100)을 상호 연결시키는 것이 가능하다. 이러한 경우에, 출력 단자들은 에너지 저장 소자(C1)에 연결된다.
에너지 저장 소자들(C1 내지 C5) 각각은 제1 및 제2 연결을 갖는다. 에너지 저장 소자들(C1 내지 C5) 중 2개는 스위칭 소자들(T1 내지 T12)의 3개에 의해 각각 연결된다. 이러한 경우에, 제1 연결들은 스위칭 소자들(T1, T4, T7 및 T10) 중 하나에 의해 서로에 각각 연결된다. 제2 연결들은 스위칭 소자들(T3, T6, T9 및 T12) 중 하나에 의해 서로에 각각 연결된다.
에너지 저장 소자(C2)의 제2 연결은 스위칭 소자(T2)에 의해 에너지 저장 소자(C1)의 제1 연결에 연결된다. 유사한 방식으로, 에너지 저장 소자들(C3 내지 C5)의 제2 연결들은 스위칭 소자들(T5, T8 및 T11)에 의해 앞선 에너지 저장 소자들(C2 내지 C4)의 제1 연결들에 각각 연결된다.
에너지 저장 소자(C5)는 스위칭 소자들(T13 내지 T15)에 의해 2개의 출력 및/또는 입력 단자에 연결된다.
전자 시스템(100)의 상호 연결은 에너지 저장 소자들(C1 내지 C5)이 3개의 상이한 상태로 스위칭되는 것을 가능하게 한다. 에너지 저장 소자들(C1 내지 C5)은 스위칭 소자들(T2, T5, T8, T11 및 T14)이 스위칭 온되면, 직렬로 연결될 수 있다. 에너지 저장 소자들(C1 내지 C5)은 스위칭 소자들(T1, T3, T4, T6, T7, T9, T10, T12, T13 및 T15)이 스위칭 온되면, 서로와 병렬로 연결될 수 있다. 에너지 저장 소자들(C1 내지 C5)은 스위칭 소자들(T3, T6, T9, T12 및 T15)이 스위칭 온되면, 우회될 수 있다. 대안적으로, 에너지 저장 소자들(C1 내지 C5)은 스위칭 소자들(T1, T4, T7, T10 및 T13)이 스위칭 온되면, 우회될 수도 있다. 스위칭 소자들(T1 내지 T15) 중 어떤 것도 스위칭 온되지 않으면, 전자 시스템(100)은 비활성화된다. 전류는 에너지 저장 소자들(C1 내지 C5)로부터 방출되지 않고 전류는 에너지 저장 소자들(C1 내지 C5)에 저장되지도 않는다. 이러한 상태에서, 어떤 전류도 전자 시스템(100)을 통해 전도될 수 없다.
스위칭 소자들(T1 내지 T15)을 적절하게 스위칭함으로써, 전자 시스템(100)은 에너지 저장 소자들(C1 내지 C5)의 DC 전압들로부터 출력 단자들에 인가되는 주기적 전압 진폭 프로파일을 갖는 전압을 생성하는 변환기로서 작동될 수 있다.
도 2는 전자 시스템(100)의 스위칭 소자들(T1 내지 T15) 및 에너지 저장 소자들(C1 내지 C5) 중 일부가 모듈들(200, 201 및 202)을 형성하도록 결합될 수 있는 방법을 예로서 도시한다. 모듈들(200, 201 및 202) 각각은 에너지 저장 소자들(C1 내지 C5) 중 하나 및 스위칭 소자들(T1 내지 T15) 중 3개를 포함한다. 모듈(200)은 에너지 저장 소자(C1) 및 스위칭 소자들(T1 내지 T3)을 포함한다. 모듈(201)은 에너지 저장 소자(C3) 및 스위칭 소자들(T4 내지 T6)을 포함한다. 모듈(202)은 에너지 저장 소자(C5) 및 스위칭 소자들(T10, T14 및 T15)을 포함한다.
전자 시스템(100)은 각각 동일한 모듈들(200, 201 또는 202)에 의해 단순한 방법으로 모듈러 방식으로 설계될 수 있다. 이는 모듈들의 특히 용이한 추가 또는 제거, 및 높은 레벨의 융통성을 가능하게 한다.
도 3에서의 전자 시스템(300)은 특히, 스위칭 소자(T13)가 존재하지 않는다는 점에서 도 1 및 도 2에서의 전자 시스템(100)과 다르다. 스위칭 소자(T13)는 전자 시스템(300)이 하나의 출력 및 하나의 입력 단자만을 포함하므로, 생략될 수 있다. 출력 및/또는 입력 단자는 그 때 스위칭 소자들(T14 및 T15)에 의해 에너지 저장 소자(C5)에 연결된다.
도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 하나의 출력 및 입력 단자만이 있을 때, 스위칭 소자(T13) 뿐만 아니라, 스위칭 소자들(T14 및 T15)이 또한 존재하지 않는 것이 또한 가능하다. 에너지 저장 소자(C5)는 그 때 출력 및/또는 입력 단자에 직접 연결된다.
도 5에 도시되는 전자 시스템(500)은 전자 시스템(100)의 스위칭 소자들(T1 내지 T15) 및 에너지 저장 소자들(C1 내지 C5)과 동일한 방식으로 서로에 연결되는 스위칭 소자들(T1 내지 T15) 및 전자기 에너지 저장 소자들(L1 내지 L5)을 포함한다. 전자 시스템(500)에서, 스위칭 소자들(T1 내지 T15)은 사이리스터들로서 구현된다.
도 6에 도시되는 전자 시스템(600)은 특히, 트랜지스터들(예를 들어, 전계 효과 트랜지스터들 또는 절연 게이트 양극성 트랜지스터들)이 스위칭 소자들(T1 내지 T15)로서 사용된다는 점에서 전자 시스템(500)과 다르다.
도 1에서의 전자 시스템(100)과 비교하여, 스위칭 소자들(T1, T3, T6, T9, T10, T12, T13, T15 및 T16)을 온 상태로 스위칭함으로써 병렬로 에너지 저장 소자들(C1, C4 및 C5)을 동시에 연결하면서, 에너지 저장 소자들(C2 및 C3)의 우회를 가능하게 하기 위해 추가 스위칭 소자들(T16 내지 T18)이 도 7에 도시되는 전자 시스템(700)에 사용된다.
스위칭 소자들(T1, T3, T6, T9, T10, T12, T13, T15, T16 및 T17)을 온 상태로 스위칭함으로써 에너지 저장 소자들(C2 내지 C4)을 동시에 우회하면서, 에너지 저장 소자들(C1 및 C5)의 병렬 연결을 달성하는 것이 가능하다.
스위칭 소자들(T1, T3, T6, T7, T9, T10, T12, T13, T15 및 T16)을 온 상태로 스위칭함으로써 에너지 저장 소자(C2)를 동시에 우회하면서, 에너지 저장 소자들(C1, C3, C4 및 C5)의 병렬 연결을 달성하는 것이 가능하다.
도 8에 도시되는 전자 시스템(800)은 특히, 에너지 저장 소자(C2)와 직렬로 연결되는 추가된 에너지 저장 소자(C6)에 의해 도 7에서의 전자 시스템(700)과 다르다. 그러므로, 전자 시스템에서 에너지 저장 소자(C2)를 우회하는 것이 더 이상 가능하지 않다. 그러나, 에너지 저장 소자들(C3 및 C4)은 상술한 바와 같이 여전히 우회될 수 있다.
도 9에 도시되는 전자 시스템(900)은 특히 에너지 저장 소자(C6)의 위치에 의해 도 8에서의 전자 시스템(800)과 다르다. 상기 소자는 에너지 저장 소자(C2)와 직렬로 연결되지 않고 대신에 별도로 스위칭 소자들(T16 및 T19)을 온 상태로 스위칭함으로써 구동된다. 상기 소자는 에너지 저장 소자들(C2 내지 C4)이 우회될 때, 에너지원으로서 사용될 수 있다.

Claims (10)

  1. 복수의 스위칭 소자(T) 및 복수의 에너지 저장 소자(L; C)를 포함하는 전자 시스템(100; 200; 300; 400; 500; 600; 700; 800; 900)으로서, 상기 에너지 저장 소자들(L; C)은 상기 스위칭 소자들(T)에 의해 서로에 연결되고, 상기 에너지 저장 소자들(L; C)은 상기 스위칭 소자들(T)을 스위칭함으로써 제1, 제2 또는 제3 상태로 선택적으로 스위칭될 수 있고, 상기 제1 상태에서, 상기 에너지 저장 소자들(L; C)은 서로와 직렬로 연결되고, 상기 제2 상태에서, 상기 에너지 저장 소자들(L; C)은 서로와 병렬로 연결되고, 상기 제3 상태에서, 상기 에너지 저장 소자들(L; C)은 우회되는 전자 시스템에 있어서,
    상기 에너지 저장 소자들(L; C) 중 2개는 상기 스위칭 소자들(T) 중 3개 이하에 의해 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 전자 시스템(100; 200; 300; 400; 500; 600; 700; 800; 900).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전자 시스템(100; 200; 300; 400; 500; 600; 700; 800; 900)은 변환기로서 구현되는 것을 특징으로 하는 전자 시스템(100; 200; 300; 400; 500; 600; 700; 800; 900).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 스위칭 소자들(T) 및 상기 에너지 저장 소자들(L; C)은 모듈러 방식으로 서로에 연결될 수 있는 것을 특징으로 하는 전자 시스템(100; 200; 300; 400; 500; 600; 700; 800; 900).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시스템은 상기 스위칭 소자들(T)을 스위칭하도록 구현되는 제어 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 시스템(100; 200; 300; 400; 500; 600; 700; 800; 900).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 에너지 저장 소자들(L; C)은 커패시터들, 배터리 셀들, 태양 전지들 및/또는 전자기 에너지 저장소들로서 구현되는 것을 특징으로 하는 전자 시스템(100; 200; 300; 400; 500; 600; 700; 800; 900).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스위칭 소자들(T)은 기계 스위치들, 트랜지스터들 및/또는 사이리스터들로서 구현되는 것을 특징으로 하는 전자 시스템(100; 200; 300; 400; 500; 600; 700; 800; 900).
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시스템은 상기 에너지 저장 소자들(L; C) 중 하나와 연관되는 적어도 하나의 비활성화 소자를 포함하며, 상기 에너지 저장 소자(L; C)는 상기 비활성화 소자에 의해 비활성화된 상태로 스위칭될 수 있는 것을 특징으로 하는 전자 시스템(100; 200; 300; 400; 500; 600; 700; 800; 900).
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 에너지 저장 소자들(L; C) 중 제1 에너지 저장 소자들(L; C)이 병렬로 연결될 때, 상기 에너지 저장 소자들(L; C) 중 제2 에너지 저장 소자들(L; C)은 우회될 수 있는 것을 특징으로 하는 전자 시스템(100; 200; 300; 400; 500; 600; 700; 800; 900).
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2 에너지 저장 소자들(L; C)은 상기 스위칭 소자들(T) 중 적어도 하나를 스위칭함으로써 우회될 수 있는 것을 특징으로 하는 전자 시스템(100; 200; 300; 400; 500; 600; 700; 800; 900).
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 제2 에너지 저장 소자들(L; C)이 우회될 때, 상기 에너지 저장 소자들(L; C) 중 제3 에너지 저장 소자(L; C)는 상기 제1 에너지 저장 소자들(L; C)과 병렬로 연결될 수 있는 것을 특징으로 하는 전자 시스템(100; 200; 300; 400; 500; 600; 700; 800; 900).
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Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MX2019015000A (es) 2017-06-12 2020-02-26 Tae Tech Inc Metodos y controladores de corriente de histeresis multi cuadrantes, multi etapa y metodos para controlar estos mismos.
KR102612334B1 (ko) 2017-06-16 2023-12-08 티에이이 테크놀로지스, 인크. 전압 변조기를 위한 멀티레벨 히스테리시스 전압 제어기 및 그 제어 방법
DE102017113460A1 (de) 2017-06-20 2018-12-20 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Elektronische Schaltung zur Konvertierung elektrischer Energie und zugehörige Steuerung
DE102017113581A1 (de) 2017-06-20 2018-12-20 Stefan Götz Elektronische Schaltung zur magnetischen Neurostimulation und zugehörige Steuerung
DE102017124125A1 (de) 2017-10-17 2019-04-18 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Laden eines Energiespeichers
DE102017124122A1 (de) 2017-10-17 2019-04-18 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zum Laden eines Energiespeichers
WO2019090086A1 (en) 2017-11-03 2019-05-09 Amgen Inc. Systems and approaches for sterilizing a drug delivery device
DE102017130443A1 (de) 2017-12-19 2019-06-19 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Flexibles Bootstrapping für Leistungselektronikschaltungen
JP6970891B2 (ja) 2018-01-19 2021-11-24 トヨタ自動車株式会社 非水電解液の製造方法、非水電解液および非水電解液二次電池
DE102018106162B4 (de) * 2018-03-16 2020-06-18 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Doppelabsicherung der Modulspeicheranbindung
DE102018106304A1 (de) 2018-03-19 2019-09-19 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Gleichstromladung einer intelligenten Batterie
MX2020009845A (es) 2018-03-22 2020-10-15 Tae Tech Inc Sistemas y metodos para gestion y control de potencia.
DE102018109921B3 (de) 2018-04-25 2019-08-08 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Elektrisches Energiespeichersystem
DE102018109926B4 (de) 2018-04-25 2019-12-19 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Elektrische Anordnung
DE102018125728B3 (de) 2018-10-17 2020-02-27 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Verfahren und System zur parallelen Schalttabellen-Optimierung für Multilevelkonverter
DE102019103757B3 (de) 2019-02-14 2020-07-02 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Verfahren, Isolationswächter und System zur Isolationsüberwachung einer dynamisch umkonfigurierbaren modularen Wechselstrombatterie
CA3134697A1 (en) 2019-03-29 2020-10-08 Tae Technologies, Inc. Module-based energy systems having converter-source modules and methods related thereto
US10700617B1 (en) * 2019-09-06 2020-06-30 ABBSchweiz AG Boosting modular multilevel converter
US11897347B2 (en) 2020-04-14 2024-02-13 Tae Technologies, Inc. Systems, devices, and methods for charging and discharging module-based cascaded energy systems
KR20230013250A (ko) 2020-05-14 2023-01-26 티에이이 테크놀로지스, 인크. 모듈식 캐스케이디드 에너지 시스템을 갖는 레일 기반 및 다른 전기 차량을 위한 시스템, 디바이스, 및 방법
DE102020117264B3 (de) 2020-07-01 2021-06-02 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Verfahren und System zu einer Vorauswahl von Schaltzuständen für einen Multilevelkonverter
EP4218114A1 (en) 2020-09-28 2023-08-02 TAE Technologies, Inc. Multi-phase module-based energy system frameworks and methods related thereto
EP4204251A1 (en) 2020-09-30 2023-07-05 TAE Technologies, Inc. Systems, devices, and methods for intraphase and interphase balancing in module-based cascaded energy systems
DE102021101261A1 (de) 2021-01-21 2022-07-21 Technische Universität Kaiserslautern Kaskadierter modifizierter Halbbrücken-Konverter
US11888320B2 (en) 2021-07-07 2024-01-30 Tae Technologies, Inc. Systems, devices, and methods for module-based cascaded energy systems configured to interface with renewable energy sources
EP4135185A1 (en) 2021-08-11 2023-02-15 Technische Universität Kaiserslautern Lattice multilevel converter
DE102021122128A1 (de) 2021-08-26 2023-03-02 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Stator einer elektrischen Rotationsmaschine, Verfahren zur Herstellung des Stators sowie elektrische Rotationsmaschine
DE102021122130A1 (de) 2021-08-26 2023-03-02 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Stator einer elektrischen Rotationsmaschine, Verfahren zur Herstellung des Stators sowie elektrische Rotationsmaschine
DE102021122126A1 (de) 2021-08-26 2023-03-02 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Stator einer elektrischen Rotationsmaschine, Verfahren zur Herstellung des Stators sowie elektrische Rotationsmaschine
DE102022109257B3 (de) 2022-04-14 2023-08-03 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Modularer Multilevelkonverter für Multiphasenantriebe mit Ausgleich von Kondensatorspannungen

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140049230A1 (en) * 2010-11-30 2014-02-20 Technische Universitaet Muenchen Novel multi-level converter topology with the possibility of dynamically connecting individual modules in series and in parallel
KR101484105B1 (ko) * 2013-12-05 2015-01-16 한밭대학교 산학협력단 단일 입력 전압원을 갖는 멀티레벨 인버터
KR20150038116A (ko) * 2013-01-24 2015-04-08 가부시끼가이샤 도시바 전력변환장치
KR20160112204A (ko) * 2015-03-18 2016-09-28 영남대학교 산학협력단 멀티레벨 인버터 장치
KR20160121643A (ko) * 2015-04-09 2016-10-20 엘에스산전 주식회사 멀티 레벨 인버터

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5610807A (en) * 1994-10-14 1997-03-11 Matsushita Electric Works, Ltd. Power converting system with a plurality of charging capacitors
US6802776B2 (en) * 2001-01-30 2004-10-12 Multimedia Games, Inc. Method and program product for producing and using game play records in a bingo-type game
EP2408081A1 (de) 2010-07-16 2012-01-18 ABB Technology AG Modularer Multiniveau Umrichter
EP2595302A1 (en) 2011-11-21 2013-05-22 ABB Technology AG Method and device for servicing individual power module during operation of a modular multicell converter
CN102684531B (zh) * 2012-05-09 2014-07-30 浙江大学 无死区h桥级联型多电平逆变器及控制方法
CN105210258B (zh) * 2013-03-15 2019-04-23 设计通量技术公司 用于产生可动态重配置的储能装置的方法和设备
DE102014110410A1 (de) * 2014-07-23 2016-01-28 Universität der Bundeswehr München Modulares Energiespeicher-Direktumrichtersystem
CN104779811A (zh) * 2015-04-26 2015-07-15 中国计量学院 级联型实现任意降压变比的开关电容型ac-ac变换器
CN105207459B (zh) * 2015-09-28 2018-02-23 阳光电源股份有限公司 一种多电平逆变器电路及其控制方法
CN105429495B (zh) 2015-12-10 2017-11-14 西南交通大学 一种使用多态子模块的模块化多电平变换器

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140049230A1 (en) * 2010-11-30 2014-02-20 Technische Universitaet Muenchen Novel multi-level converter topology with the possibility of dynamically connecting individual modules in series and in parallel
KR20150038116A (ko) * 2013-01-24 2015-04-08 가부시끼가이샤 도시바 전력변환장치
KR101484105B1 (ko) * 2013-12-05 2015-01-16 한밭대학교 산학협력단 단일 입력 전압원을 갖는 멀티레벨 인버터
KR20160112204A (ko) * 2015-03-18 2016-09-28 영남대학교 산학협력단 멀티레벨 인버터 장치
KR20160121643A (ko) * 2015-04-09 2016-10-20 엘에스산전 주식회사 멀티 레벨 인버터

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ABB, [online], 2012년.12., [2018년 9월 12일 검색], 인터넷: <URL:https://new.abb.com/docs/default-source/ewea-doc/hvdc-light.pdf > *

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JP2018007548A (ja) 2018-01-11
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