專(zhuān)利名稱：直流/直流轉(zhuǎn)換器和交流/直流轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種直流/直流轉(zhuǎn)換器，具有多個(gè)并聯(lián)或串聯(lián)的二極換流器、同樣多的變壓器和同樣多的并聯(lián)或串聯(lián)的二極整流器。此外，每一個(gè)換流器分別與每個(gè)變壓器的一次側(cè)連接以及每個(gè)整流器分別與每個(gè)變壓器的二次側(cè)連接。此外，換流器與控制裝置連接，該控制裝置被設(shè)置用于頻率同步以及借助于控制信號(hào)以180° /n相位錯(cuò)位地操控?fù)Q流器，其中，η表示變壓器的數(shù)量。此外，本發(fā)明還涉及一種交流/直流轉(zhuǎn)換器。
背景技術(shù)：
直流/直流轉(zhuǎn)換器(也被稱作“直流調(diào)節(jié)器”)通過(guò)周期性地切換轉(zhuǎn)換恒定的輸入電壓，從而在輸出端在算數(shù)機(jī)構(gòu)中產(chǎn)生另一個(gè)電壓值。基本類(lèi)型為低置調(diào)節(jié)器(輸出電壓小于輸入電壓)、高置調(diào)節(jié)器(輸出電壓大于輸入電壓)以及倒相器(輸出電壓相對(duì)于輸入電壓具有負(fù)號(hào))。交流/直流轉(zhuǎn)換器將輸入端的交流電轉(zhuǎn)換成輸出端的直流電，其中，直流電通常與交流電的有效值具有偏差。交流/直流轉(zhuǎn)換器被廣泛加工成電源部分的形式，其比如實(shí)現(xiàn)了在交流電網(wǎng)上向電子器件供電。此外，交流/直流轉(zhuǎn)換器還以整流器的形式存在。轉(zhuǎn)換器的另一個(gè)示例在DE10051156A1給出，該文獻(xiàn)描述了借助于在一次側(cè)和二次側(cè)與功率電子變流器連接的變壓器進(jìn)行中頻變壓器能量傳輸?shù)淖冾l器電路。此外，對(duì)至少兩個(gè)可相互獨(dú)立控制的、分別與單鐵心變壓器的分繞組連接的變流器交替地發(fā)出節(jié)拍， 其中，其或者依次產(chǎn)生二極電壓脈沖或者交替產(chǎn)生極性相反的單極電壓脈沖，用以比如提高變壓器的功率密度。ΕΡ1227571Α2還公開(kāi)了一種具有變流器部件、變壓器和整流器部件的直流/直流轉(zhuǎn)換器。變流器部件的兩個(gè)成套包括兩對(duì)第一開(kāi)關(guān)元件和另外兩對(duì)第二開(kāi)關(guān)元件，其在全橋配置中連接。在變流器部件與變壓器之間設(shè)置串聯(lián)電容器。第一開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)點(diǎn)相對(duì)于第二開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)點(diǎn)以1/3η周期相位推移。變流器的開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)點(diǎn)與此相反地相互間以1/&1周期相位推移。EP1391982A2公開(kāi)了具有一對(duì)變流器電路部件的電路，用于將直流電源的供給電壓轉(zhuǎn)換為交流電壓。這通過(guò)兩對(duì)全橋配置的開(kāi)關(guān)元件實(shí)現(xiàn)，其與直流電源和整流器部件并聯(lián)設(shè)置且通過(guò)變壓器導(dǎo)向每個(gè)變流器電路部件的輸出端。在變流器電路部件與變壓器之間設(shè)置串聯(lián)電容器作為濾波元件。每個(gè)濾波元件的整流器部件的變壓器的二次側(cè)在N組濾波元件中串聯(lián)。此外，其它整流器部件的二次側(cè)也在N組濾波元件中串聯(lián)。直流/直流轉(zhuǎn)換器應(yīng)用在幾乎所有技術(shù)領(lǐng)域，比如在機(jī)動(dòng)車(chē)技術(shù)領(lǐng)域，其中典型地為12伏特的車(chē)載電壓應(yīng)被轉(zhuǎn)換為另一個(gè)直流電壓，比如對(duì)于使用電池的器件，其中電池或蓄電池電壓不等于電路所需的電壓，或者比如在電子驅(qū)動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域。直流/直流轉(zhuǎn)換器還同樣被用于與交流/直流轉(zhuǎn)換級(jí)進(jìn)行組合，其中，交流電壓 (在歐洲典型地為交流230伏特)被轉(zhuǎn)換為中間電路電壓(直流電壓)且隨后將經(jīng)常不能夠被任意高低地產(chǎn)生的中間電路電壓通過(guò)直流/直流轉(zhuǎn)換器置于所需的水平上。
交流/直流轉(zhuǎn)換器的一個(gè)重要的應(yīng)用領(lǐng)域主要還有在電網(wǎng)上對(duì)電池或蓄電池進(jìn)行充電，由于日益增長(zhǎng)的人們的移動(dòng)性以及由此產(chǎn)生的對(duì)移動(dòng)的電子設(shè)備和電動(dòng)設(shè)備的使用使得充電越來(lái)越重要。電動(dòng)的機(jī)動(dòng)車(chē)也同樣對(duì)電池充電設(shè)備提出了全新的要求，這是因?yàn)橐环矫娉潆姂?yīng)該既在(日常生活中采用的)單相電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)，另一方面由于更大的功率密度和快速充電也在三相電網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)。因此，由于電池電壓是恒定的，必須在電路技術(shù)上考慮到網(wǎng)絡(luò)電壓的差別(在歐洲，單相電網(wǎng)為交流230伏特，在三相電網(wǎng)中為交流400伏特)。 此外，應(yīng)該在盡可能短的時(shí)間內(nèi)將相對(duì)較高的能量(其最終決定了機(jī)動(dòng)車(chē)的行駛距離)從電網(wǎng)傳輸?shù)诫姵刂?。直?直流轉(zhuǎn)換器和/或交流/直流轉(zhuǎn)換器有時(shí)巨大的功率在通常的構(gòu)造形式中經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致相對(duì)較高的在載荷(比如電池)上的功率脈動(dòng)。向供給端的反饋、比如向供給的電網(wǎng)的反饋也可能產(chǎn)生問(wèn)題。此類(lèi)反饋可能比如在短暫的進(jìn)程中產(chǎn)生，其比如通過(guò)切換進(jìn)程或非線性的使用方、特別是通過(guò)功率電子部件如晶體管和可控硅元件造成。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提出一種直流/直流轉(zhuǎn)換器和/或交流/直流轉(zhuǎn)換器，其中， 減小了在連接到轉(zhuǎn)換器上的載荷上的功率脈動(dòng)(Leistimgs-Rippel)和/或減小了供給端的反饋(Rueckwirkung)。按照本發(fā)明，該目的通過(guò)具有權(quán)利要求1的特征的直流/直流轉(zhuǎn)換器和具有權(quán)利要求8的特征的交流/直流轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)。相應(yīng)地，按照本發(fā)明的前述類(lèi)型的直流/直流轉(zhuǎn)換器包括下列附加特征變壓器的漏感與換流器的電容器和/或整流器的電容器分別形成一個(gè)振蕩回路，其諧振頻率基本上是控制信號(hào)的脈沖重復(fù)頻率的兩倍大小。相應(yīng)地，按照本發(fā)明的交流/直流轉(zhuǎn)換器包括按照本發(fā)明的直流/直流轉(zhuǎn)換器，其在供給側(cè)具有交流/直流級(jí)。通過(guò)這種電路如稍后所述有效減小了載荷側(cè)的功率脈動(dòng)和/或供給側(cè)的反饋(比如電網(wǎng)反饋)。因此，按照本發(fā)明的轉(zhuǎn)換器特別適用于前述目的，但其應(yīng)用無(wú)論如何也不限于這些領(lǐng)域。由于電網(wǎng)反饋減小，特別是實(shí)現(xiàn)了功率十分強(qiáng)大的電池充電器(比如用于電動(dòng)機(jī)動(dòng)車(chē))，其中，如果不能避免，也至少減小了功率脈動(dòng)且滿足了在最大電網(wǎng)反饋方面的能耗企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。按照本發(fā)明在電容器上得到了直流電壓疊加的正弦形的交流電壓，其以180°相位移動(dòng)。此外的優(yōu)點(diǎn)在于，整流器和換流器的切換在電流的過(guò)零點(diǎn)實(shí)現(xiàn)，這實(shí)際上消除了切換損壞且將電磁干擾減小到最小。對(duì)于換流器或整流器的串聯(lián)來(lái)說(shuō)，相位移動(dòng)的交流電壓由此平衡了實(shí)際上無(wú)脈動(dòng)的直流電壓。概念“基本上”在此關(guān)聯(lián)中定義了對(duì)于工程師所能夠承受的直流電壓疊加的交流電壓的大小。如果變壓器的漏感太小，則其當(dāng)然可以通過(guò)額外的、與一次繞組或二次繞組串聯(lián)的線圈加大到希望的值上。在此需要說(shuō)明的是，對(duì)于諧振來(lái)說(shuō)由變壓器的漏感和主電感構(gòu)成的并聯(lián)電路是重要的。由于主電感在多數(shù)應(yīng)用中大約比漏感大100倍，與漏感平行作用的主電感實(shí)際上大多可忽略。如果實(shí)際的比例與上述比例明顯不同，則可以考慮主電感。此外需要說(shuō)明的是，在本公開(kāi)的范疇內(nèi)“變流器”可以被理解為整流器、換流器或雙向變流器?！罢髟笨梢员焕斫鉃楸热缍O管、晶體管(比如MOSFET或IGBT)、可控硅元件或其它整流元件。此外，“切換元件”可以被理解為比如晶體管(還是比如MOSFET或 IGBT)、可控硅元件或其它切換元件。相應(yīng)地得出了被動(dòng)整流器、主動(dòng)整流器或主動(dòng)換流器。 最后，“電池”被理解為可充電的電池、蓄電池或其它蓄電介質(zhì)。本發(fā)明的有利設(shè)計(jì)和改進(jìn)從從屬權(quán)利要求以及說(shuō)明書(shū)結(jié)合附圖中得出。有利的是，直流/直流轉(zhuǎn)換器具有兩個(gè)換流器、兩個(gè)變壓器和兩個(gè)整流器，這是因?yàn)橐赃@種方式得出了一個(gè)相對(duì)簡(jiǎn)單的構(gòu)造。有利的還有，變壓器具有分開(kāi)的鐵心，這是因?yàn)橐赃@種方式可以或多或少地避免其相互間的影響。有利的是，為每個(gè)換流器分別并聯(lián)一個(gè)電容器和/或?yàn)槊總€(gè)整流器分別并聯(lián)一個(gè)電容器。以這種方式可以非常好地防止功率脈動(dòng)和/或反饋，這是因?yàn)檫€進(jìn)一步對(duì)已經(jīng)相對(duì)平整的直流電壓進(jìn)行整流。有利的還有，為換流器并聯(lián)一個(gè)共同的電容器和/或?yàn)檎髌鞑⒙?lián)一個(gè)共同的電容器。本發(fā)明的這種變型也實(shí)現(xiàn)了非常好地減小功率脈動(dòng)和/或供給側(cè)上的反饋，但在這種變型中減小了電容器的數(shù)量。因此，電路總體上在技術(shù)上更為簡(jiǎn)單。有利的是，為換流器的每個(gè)開(kāi)關(guān)元件反并聯(lián)一個(gè)整流元件以及為整流器的每個(gè)整流元件反并聯(lián)一個(gè)開(kāi)關(guān)元件。這樣，直流/直流轉(zhuǎn)換器可以不僅在一個(gè)方向上而且還在相反的方向上轉(zhuǎn)換電能且由此實(shí)現(xiàn)了原則上雙向的運(yùn)行。作為開(kāi)關(guān)元件可以比如考慮功率電子部件、特別是晶體管或可控硅元件。上述變流器、即被動(dòng)整流器、主動(dòng)整流器或主動(dòng)換流器由此還可以以任意的組合應(yīng)用，即比如被動(dòng)整流器與主動(dòng)換流器組合。有利的還有，控制信號(hào)是矩形的。該信號(hào)能夠簡(jiǎn)單地產(chǎn)生且因此特別好地適用于按照本發(fā)明的直流/直流轉(zhuǎn)換器。特別有利的是對(duì)稱的矩形信號(hào)，即以50%的占空比的矩形信號(hào)。但不排除采用其它的信號(hào)形式、比如三角形信號(hào)或正弦信號(hào)。有利的還有，換流器和/或整流器并聯(lián)或能夠并聯(lián)且在換流器和/或整流器之間設(shè)置線圈。以這種方式實(shí)現(xiàn)了上述振蕩回路，雖然并聯(lián)電路相位相反地以其諧振頻率振蕩， 從而在保留上述工作方式的情況下在兩個(gè)線圈的共同的接口上疊加直流電流，但減去脈動(dòng)電流。以這種方式還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓脈動(dòng)的平衡，其前提是換流器和/或整流器在變壓器的兩側(cè)分別并聯(lián)。有利的是，在所提到的并聯(lián)電路中將線圈耦接。以這種方式可以明顯減小線圈的構(gòu)造尺寸。兩個(gè)耦接的線圈還可以被歸納為變壓器或其組成部件。如果設(shè)置變壓器，針對(duì)電壓脈動(dòng)的平衡替代兩個(gè)部件有利地僅需要一個(gè)部件。此外，通過(guò)采用變壓器得到了相對(duì)于單獨(dú)的線圈在能量上的優(yōu)點(diǎn)。在本發(fā)明其它有利的設(shè)計(jì)中針對(duì)該目的設(shè)置自耦變壓器。最后有利的是，通過(guò)將整流器與反并聯(lián)的換流器進(jìn)行組合以及相反地(在此情況下也針對(duì)交流/直流級(jí))組合為雙向工作設(shè)置交流/直流轉(zhuǎn)換器。這可以比如理想地應(yīng)用到太陽(yáng)能電流領(lǐng)域，其中，在太陽(yáng)光和直流電流過(guò)盈的情況下一方面在電池中儲(chǔ)存電能，另一方面還可以提供到交流電網(wǎng)。如果在同時(shí)的換流需求中昏暗下來(lái)，則可以一方面從電網(wǎng)中取用交流電流(只要電網(wǎng)有能力提供)且另一方面可以從電池中將電流轉(zhuǎn)換成交流電流且由此將設(shè)備用作交流電源。此外，(沒(méi)有被用于行駛)的電動(dòng)機(jī)動(dòng)車(chē)可以以其電池相應(yīng)地運(yùn)行用于針對(duì)交流電網(wǎng)的功率緩沖器。
在此需要澄清的是，本發(fā)明不僅局限于用于電池充電器的轉(zhuǎn)換器而且還用于廣泛意義上的轉(zhuǎn)換器。電池充電器也不僅局限于機(jī)動(dòng)車(chē)建造方面的應(yīng)用或太陽(yáng)能技術(shù)上的應(yīng)用，而是普遍應(yīng)用于電池充電器。本領(lǐng)域技術(shù)人員在此可以不付出勞動(dòng)將本發(fā)明應(yīng)用于其它應(yīng)用領(lǐng)域。本發(fā)明的上述設(shè)計(jì)和改進(jìn)可以以任意的方式和方法組合。


下面借助于在示意圖中說(shuō)明的實(shí)施例詳細(xì)闡述本發(fā)明。其中圖1示出了按照本發(fā)明的直流/直流轉(zhuǎn)換器的示意圖；圖2示出了直流/直流轉(zhuǎn)換器連同不同電壓和電流的時(shí)間曲線的簡(jiǎn)化圖；圖3示出了按照本發(fā)明的直流/直流轉(zhuǎn)換器的其它變型的示意圖；圖4示出了能夠?qū)⒄髌鞑⒙?lián)的直流/直流轉(zhuǎn)換器；圖5示出了圖4的直流/直流轉(zhuǎn)換器，僅具有耦接的線圈以及圖6示出了具有并聯(lián)的整流器的直流/直流轉(zhuǎn)換器連同不同電壓和電流的另一變型。在附圖中，相同或相似的部件配有相同的附圖標(biāo)記以及功能上類(lèi)似的元件和特征只要沒(méi)有進(jìn)行其它實(shí)施配有相同的附圖標(biāo)記但不同的下標(biāo)。
具體實(shí)施例方式圖1示出了具有兩個(gè)串聯(lián)的二極換流器h、2b的直流/直流轉(zhuǎn)換器，二極換流器 (Wechselrichter)分別具有與其并聯(lián)的電容器Q、C2。換流器h、2b本身分別與兩個(gè)變壓器Ta、Tb(此處具有分開(kāi)的鐵心)的一個(gè)一次側(cè)連接。變壓器Ta、Tb的每個(gè)二次側(cè)分別與二極整流器3a、!3b連接以及分別與并聯(lián)到二極整流器3a、!3b上的電容器C3、C4連接。整流器 3a,3b本身并聯(lián)且被設(shè)置用于通過(guò)濾波器4與載荷連接。在圖1中示出的電容器(^至(；雖然是有利的但不是必要的。此外，可以替代電容器C3和C4為兩個(gè)整流器3a、;3b設(shè)置一個(gè)電容器。濾波器4也是可選的。在視圖中，換流器h、2b在一次側(cè)是串聯(lián)的，相反，整流器3a、!3b是并聯(lián)的。不過(guò)可以考慮所有4種串聯(lián)與并聯(lián)的組合，即比如兩個(gè)并聯(lián)的換流器2a、2b和兩個(gè)并聯(lián)的整流器3a、3b。如果換流器h、2b并聯(lián)，可以替代電容器C1和C2為兩個(gè)換流器2a、沘設(shè)置一個(gè)電容器。此外，直流/直流轉(zhuǎn)換器1還被設(shè)置用于雙向工作，即能夠?qū)⑤d荷端的輸出電壓或在反向工作時(shí)將中間電路電壓置于任意水平上。為此，分別有一個(gè)換流器h、2b配有反并聯(lián)的整流級(jí)以及分別有一個(gè)整流器3a、!3b配有反并聯(lián)的換流級(jí)。這對(duì)于直流/直流轉(zhuǎn)換器的功能雖然是有利的，但無(wú)論如何不是必要的。在圖1中，直流/直流轉(zhuǎn)換器1在供給端連接到交流/直流級(jí)5上且與其形成了交流/直流轉(zhuǎn)換器6。交流/直流轉(zhuǎn)換器6可以比如被應(yīng)用于在電網(wǎng)上對(duì)直流電工作的設(shè)備進(jìn)行供電。所有類(lèi)型的電子設(shè)備或直流電機(jī)屬于此類(lèi)。最后，交流/直流轉(zhuǎn)換器6可以被用于對(duì)電池、特別是電動(dòng)汽車(chē)的電池進(jìn)行充電。交流/直流級(jí)5對(duì)于本發(fā)明是可選的。交流/直流級(jí)5在將三個(gè)同向連接的線圈在供給端或電網(wǎng)端連接到變流器(Umrichter)的范圍內(nèi)是特殊的結(jié)構(gòu)形式，其中，一個(gè)線圈由兩個(gè)分線圈構(gòu)成。開(kāi)關(guān)(二極繼電器)如下連接分線圈分線圈在三相電網(wǎng)接口的情況下并聯(lián)以及在單相工作時(shí)串聯(lián)， 其中，在單相工作時(shí)“其余”的接口在三相變流器上通過(guò)串聯(lián)的分線圈和電容器與變流器的底點(diǎn)(Fusspimkt)連接。電容器在該示例中由五個(gè)并聯(lián)的分電容構(gòu)成。最后需要說(shuō)明的是，盡管在圖1中僅示出了兩個(gè)變壓器Ta、Tb以及連接到其上的變流器，按照本發(fā)明的方案還可以擴(kuò)展到多個(gè)變壓器Ta、Tb連同在其上連接的變流器?，F(xiàn)在，借助于圖2闡述在圖1中示出的直流/直流轉(zhuǎn)換器的功能，圖2示出了該電路的簡(jiǎn)化圖。為了在原理上還示出雙向工作(其可以由示出的直流/直流轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn))的功能方式，圖2中的能量流從(在圖1中未示出的、連接在濾波器4上的)電池流向交流電網(wǎng)。圖2示出了兩個(gè)變壓器Ta、Tb和由電池側(cè)的換流級(jí)(在下面如以3a和北標(biāo)記得電池側(cè)的整流器)提供到變壓器Ta、Tb上的電壓Un和Ui2O此外，圖2示出了載荷側(cè)或電網(wǎng)側(cè)的整流級(jí)(在下面如以加和2b標(biāo)記得電網(wǎng)側(cè)的換流器)，其在二次側(cè)連接到變壓器Ta、Tb上且在此以具有濾波電容器C1和C2的基本全路徑橋整流器(einfache Vollwegbruckengleichrichter)的形式實(shí)施。此外還示出了電池側(cè)的換流級(jí)3a和3b的電壓Uil和Ui2、通過(guò)上述換流級(jí)的電流I1和I2和在變壓器Ta、Tb的二次繞組上的電壓Uaci和 Uac2、整流過(guò)的電壓Udci和Udc2以及其總電壓Udco兩個(gè)換流級(jí)3a、!3b頻率同步但以90°錯(cuò)位地以對(duì)稱的矩形電壓工作。如果采用多于兩個(gè)具有連接在其上的變流器的變壓器Ta、Tb，則需使相位差相應(yīng)地匹配。相應(yīng)地，以分別以180° /n相互相位移動(dòng)的信號(hào)操控η個(gè)變壓器是有利的。變壓器Ta、Tb的漏感LS1、Ls2與電容器C1和C2分別形成一個(gè)振蕩回路。如果其共振頻率剛好為脈沖重復(fù)頻率(Taktffequenz)的兩倍大小，則在C1和C2上得到直流電壓疊加的正弦形的交流電壓，其以180°相位移動(dòng)。該相位移動(dòng)的交流電壓通過(guò)在載荷側(cè)得出實(shí)際上無(wú)脈動(dòng)的直流電壓的整流器h、2b的串聯(lián)電路得以均衡。通過(guò)共振的工作還實(shí)現(xiàn)了，換流級(jí)3a和北的晶體管(在所示示例中為MOSFETs) 實(shí)際上無(wú)電流地被接通和斷開(kāi)，這減小了損耗且盡可能避免了 HF干擾。通過(guò)變壓器繞組中適當(dāng)?shù)碾娏髯兓释瑯涌梢詼p小寄生的損耗效應(yīng)(渦流、表面效應(yīng)和鄰近效應(yīng)等等)。在所述示例中的出發(fā)點(diǎn)在于，電池電壓低于電網(wǎng)電壓或中間電路電壓。在此前提下得到了所述電路的幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。由于諧振電容C1和C2設(shè)置在較高的電壓的一側(cè)(此處為電網(wǎng)一側(cè))，其損耗較小且具有較高的能量密度。此外，高壓側(cè)的兩個(gè)轉(zhuǎn)換器的串聯(lián)電路實(shí)現(xiàn)了以較小的損耗使用開(kāi)關(guān)(此處為特殊情況下為二極管)。最后需要說(shuō)明的是，在圖1中示出的交流/直流級(jí)5雖然是有利的但無(wú)論如何對(duì)于本發(fā)明不是必要的。當(dāng)然還可以考慮其它交流/直流級(jí)，其原則上能夠提供(必要時(shí)帶有脈動(dòng))的直流電壓。此外，當(dāng)交流/直流轉(zhuǎn)換器6針對(duì)雙向工作設(shè)計(jì)時(shí)(如圖1所示)， 交流/直流轉(zhuǎn)換器6當(dāng)然還可以應(yīng)用在所有針對(duì)這種設(shè)備組所考慮的技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)。圖3示出了本發(fā)明的另一種變型，具有直流/直流轉(zhuǎn)換器1'，其包括兩個(gè)串聯(lián)的二極換流器加‘、2b'，換流器加‘、2b'又分別具有一個(gè)與其并聯(lián)的電容器Cp C2。換流器加‘、2b'本身分別與兩個(gè)變壓器Ta'、！V (此處又具有分開(kāi)的鐵心)的一次側(cè)連接。 變壓器Ta'、！V的每個(gè)二次側(cè)分別與整流器3a'、3b'連接，整流器分別由兩個(gè)并聯(lián)的開(kāi)關(guān)和一個(gè)與開(kāi)關(guān)并聯(lián)的電容器仏、C4組成。變壓器Ta'、！V的二次繞組在該示例中被分開(kāi)地實(shí)施，從而使整流器3a'、3b'在中點(diǎn)電路中工作。換句話說(shuō)，整流器3a'、3b'的開(kāi)關(guān)與二次繞組的端部連接以及電容器(3丄4與變壓器Ta'、！V的中間分接頭連接。整流器 3a‘、3b'本身相互并聯(lián)且被設(shè)置用于通過(guò)濾波器4'(此處為低壓濾波器)與載荷連接。在圖3中，變壓器Ta'、！V的一次線圈與二次線圈之間的分配比例通過(guò)其不同的長(zhǎng)度表示。在所示例子中，變壓器Ta'、！V的二次繞組與一次繞組的分線圈的比例為1比 6且由此二次繞組與一次繞組的比如為2比6或1比3。這當(dāng)然僅示意性示出。當(dāng)然還可以考慮其它的繞組比例。此外，在該示例中替代交流/直流級(jí)設(shè)置直流/直流級(jí)7，其在該變型中被實(shí)施為雙向的高置/低置調(diào)節(jié)器。以這種方式可以產(chǎn)生位于比直流輸入電壓高出很多的恒定的輸出電壓。當(dāng)然還可以考慮其它的構(gòu)造形式。在電網(wǎng)一側(cè)設(shè)置濾波器4"(此處為高壓濾波器)。因此，在圖3中示出的電路形成了直流/直流轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)8。在圖2已經(jīng)示出了直流電壓疊加的交流電壓如何在將整流器h、2b串聯(lián)到載荷& 上時(shí)被消除，換句話說(shuō)，在載荷一側(cè)能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)際上無(wú)脈動(dòng)的直流電壓。圖4示出了一種方案，其中，整流器h、2b借助于轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)不僅能夠串聯(lián)而且還能夠并聯(lián)。這里，在并聯(lián)電路中線圈L1*!^電路連接在兩個(gè)整流器加和213之間，從而形成了具有振蕩能力的系統(tǒng)。直流分量可以無(wú)阻礙地穿過(guò)線圈L1和L2,而交流分量在推挽中振蕩且因此在總量上抵消。此外，在圖4中示出的電路與已經(jīng)在圖1中闡述的直流/直流轉(zhuǎn)換器1一致且在此不再贅述。原則上只有在變流器加和2b以及3a和北都并聯(lián)時(shí)，才需要線圈L1和L2。如果變流器h、2b、3a、3b串聯(lián)在變壓器Ta'、！V的一側(cè)，則可以棄用線圈L1和L2。因此得到下列景象在不借助于線圈L1和1^2的情況下，變流器加、213、33、北可以以串聯(lián)/串聯(lián)、以串聯(lián) /并聯(lián)或并聯(lián)/串聯(lián)電路連接在變壓器Ta'、！V的兩側(cè)。通過(guò)線圈L1和L2還可以實(shí)現(xiàn)并聯(lián)/并聯(lián)的電路連接，從而這里也得出了脈動(dòng)均衡和在電流過(guò)零點(diǎn)中的切換的優(yōu)點(diǎn)。在圖5中示出了圖4所示的電路的另一種變型。這里，線圈L1和L2被耦接。以這種方式可以明顯減小線圈L1和L2的構(gòu)造尺寸。其其它功能與圖4中采用的線圈L1和L2類(lèi)似。兩個(gè)耦接的線圈1^和1^還能夠被理解為變壓器T。(其在此處不被用作電勢(shì)分離)。如果設(shè)置變壓器Τ。，則對(duì)于電壓脈動(dòng)的均衡來(lái)說(shuō)有利地僅需要一個(gè)構(gòu)件。此外。通過(guò)采用變壓器Τ。得到了相對(duì)于單獨(dú)的線圈L1和L2通常較小的損耗。圖6與圖2示出的針對(duì)串聯(lián)的整流器加和2b的電壓曲線類(lèi)似示出了針對(duì)并聯(lián)的整流器加和2b的電壓曲線。在該變型中，在兩個(gè)整流器加和2b中電路連接了自耦變壓器Tc，通過(guò)其中間分接頭連接載荷電阻&。替代自耦變壓器Tc還可以等效地設(shè)置兩個(gè)線圈。所示的原理當(dāng)然還可以擴(kuò)展到多于兩個(gè)并聯(lián)的整流器加和2b。為此設(shè)置相應(yīng)數(shù)量的線圈或具有相應(yīng)數(shù)量的繞組的變壓器。因此，在三個(gè)并聯(lián)的整流器的情況下在圖6中比如設(shè)置具有3個(gè)星形電路連接的線圈的變壓器，其中，負(fù)載&在星形節(jié)點(diǎn)上連接。這種原理當(dāng)然還可以擴(kuò)展到以任意數(shù)量η并聯(lián)的整流器上。這樣，所述變壓器具有η個(gè)星形電路連接的繞組。最后需要說(shuō)明的是，所示變型僅代表針對(duì)按照本發(fā)明的直流/直流轉(zhuǎn)換器的多種可能性中的一個(gè)方面，其不會(huì)限制本發(fā)明的應(yīng)用領(lǐng)域。本領(lǐng)域技術(shù)人員容易想到基于此處所示內(nèi)容使本發(fā)明與其需求相匹配，而不會(huì)離開(kāi)本發(fā)明的保護(hù)范圍。
附圖標(biāo)記列表1、1'直流/直流轉(zhuǎn)換器2a、2b、2a ‘、2b'換流器3a、3b、3a ‘、3b'整流器4,4'、4〃濾波器5交流/直流級(jí)6交流/直流轉(zhuǎn)換器7直流/直流級(jí)8直流/直流轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)CpCpCpC；電容器Lsi^Ls2漏感L1^L2線圈Rl負(fù)載電阻Ta、Tb、Ta'、！V、TC 變壓器Uaci、Uac2交流電壓Udc、Udci、Udc2直流電壓
權(quán)利要求
1.一種直流/直流轉(zhuǎn)換器(1、1')，包括-多個(gè)并聯(lián)或串聯(lián)的二極換流器Oadb、2a'、2b')，-同樣數(shù)量的變壓器(Ta、Tb、Ta'、！V )和-同樣數(shù)量的并聯(lián)或串聯(lián)的二極整流器(3a、:3b、3a'、3b')，其中每個(gè)換流器Oa、2b、2a'、2b')與每個(gè)變壓器(Ta、Tb、Ta' ,Tb')的一次側(cè)以及每個(gè)整流器(3a、3b、3a'、3b')與每個(gè)變壓器(Ta、Tb、Ta' ,Tb')的二次側(cè)連接，以及所述換流器Oa、2b、2a'、2b')與控制裝置連接，所述控制裝置被設(shè)置用于借助于控制信號(hào)進(jìn)行頻率同步以及以180° /n相位錯(cuò)開(kāi)地操控所述換流器Oa、2b、2a'、 2b‘)，其中，η表示所述變壓器(Ta、Tb、Ta'、！V )的數(shù)量，其特征在于，所述變壓器(Ta、Tb、Ta'、Tb')的漏感(Lsi, Ls2)與所述換流器(2a,2b, 2a‘、2b')的電容器(C^C2)和/或所述整流器(3a、3b、3a'、3b')的電容器(C3、C4)分別形成一個(gè)振蕩回路，其諧振頻率基本上是所述控制信號(hào)的脈沖重復(fù)頻率的兩倍大小。
2.如權(quán)利要求1所述的直流/直流轉(zhuǎn)換器(1、1')，其特征在于，所述變壓器(Ta、Tb、 Ta'、！V )具有分開(kāi)的鐵心。
3.如權(quán)利要求1或2所述的直流/直流轉(zhuǎn)換器(1、1')，其特征在于，為每個(gè)換流器 (2a,2b,2a'、2b')分別并聯(lián)一個(gè)電容器(C^C2)和/或?yàn)槊總€(gè)整流器(3a、3b、3a'、3b') 分別并聯(lián)一個(gè)電容器(C3、C4)。
4.如權(quán)利要求1或2所述的直流/直流轉(zhuǎn)換器(1、1')，其特征在于，為所述換流器 (2a,2b,2a'、2b')并聯(lián)一個(gè)共同的電容器和/或?yàn)樗稣髌?3a、;3b、3a'、3b')并聯(lián)一個(gè)共同的電容器。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的直流/直流轉(zhuǎn)換器(1、1')，其特征在于，為換流器OaJb、2a'、2b')的每個(gè)開(kāi)關(guān)元件反并聯(lián)一個(gè)整流元件以及為整流器(3a、;3b、3a'、 3b‘)的每個(gè)整流元件反并聯(lián)一個(gè)開(kāi)關(guān)元件。
6.如權(quán)利要求3至5中任一項(xiàng)所述的直流/直流轉(zhuǎn)換器(1、1')，其特征在于，所述換流器OaJb、2a' ,2b')和/或所述整流器(3a、;3b、3a' ,3b')并聯(lián)或能夠并聯(lián)且在所述換流器Oa、2b、2a'、2b')和/或所述整流器(3a、3b、3a'、3b')之間設(shè)置線圈⑴、 L2) ο
7.如權(quán)利要求6所述的直流/直流轉(zhuǎn)換器(1、1')，其特征在于，所述線圈(LpL2)耦接。
8.一種交流/直流轉(zhuǎn)換器(6)，其特征在于，其具有如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的直流/直流轉(zhuǎn)換器(1、1')，所述直流/直流轉(zhuǎn)換器在供給側(cè)具有交流/直流級(jí)(5)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種直流/直流轉(zhuǎn)換器(1)，包括n個(gè)并聯(lián)或串聯(lián)的二極換流器(2a、2b)，n個(gè)變壓器(Ta、Tb)和n個(gè)并聯(lián)或串聯(lián)的二極整流器(3a、3b)。這里，每個(gè)換流器(2a、2b)和每個(gè)整流器(3a、3b)與一個(gè)變壓器(Ta、Tb)連接。所述換流器(2a、2b、2a′、2b′)又與控制裝置連接，其被設(shè)置用于進(jìn)行頻率同步以及以180°/n相位錯(cuò)開(kāi)地操控?fù)Q流器(2a、2b、2a′、2b′)。按照本發(fā)明，變壓器(Ta、Tb、Ta′、Tb′)的漏感(LS1、LS2)與換流器(2a、2b、2a′、2b′)的電容器(C1、C2)和/或整流器(3a、3b、3a′、3b′)的電容器(C3、C4)分別形成一個(gè)振蕩回路，其諧振頻率基本上是所述控制信號(hào)的脈沖重復(fù)頻率的兩倍大小。此外還給出了一種交流/直流轉(zhuǎn)換器(6)，其具有按照本發(fā)明的直流/直流轉(zhuǎn)換器(1)，其包括輸入端連接的交流/直流級(jí)(5)。
文檔編號(hào)H02M7/219GK102301576SQ201080005981
公開(kāi)日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2010年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月29日
發(fā)明者阿克塞爾·克勞澤 申請(qǐng)人:布魯薩電子公司