直流电压网的分段的有效预充电制造技术

一种具有多个分段(1)的直流电压网，这些分段能够经由相应的开关组件(5)单独地或者成组地相互连接以及相互分离。一种预充电电路(10)，其具有二极管组(11)、开关装置(12)、能量传输路径(13)和控制装置(14)。直流电压网的分段(1)中的每一个各自经由二极管组(11)中的至少一个与能量传输路径(13)耦合连接。能量传输路径(13)对于二极管组(11)是一律相同的。控制装置(14)为了给分段(1)预充电而将控制信号(S)传输至开关装置(12)。开关装置(12)由此为所有与能量传输路径(13)耦合连接的分段(1)接通能量传输路径(13)。

Effective precharge of DC voltage network

A DC voltage network having a plurality of segments (1) that can be individually or in groups connected to each other and separated from each other via a corresponding switch assembly (5). A pre charging circuit (10) has a diode group (11), a switching device (12), an energy transmission path (13) and a control device (14). Each of the segments (1) of the DC voltage network is coupled to the energy transmission path (13) via at least one of the diode groups (11). The energy transfer path (13) is the same for the diode group (11). The control device (14) transmits the control signal (s) to the switch device (12) for precharging the section (1). The switching device (12) thus turns on the energy transmission path (13) for all segments (1) coupled to the energy transmission path (13).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】直流电压网的分段的有效预充电
本专利技术涉及一种用于直流电压网的多个分段的预充电电路，这些分段能够经由相应的开关组件单独地或者成组地相互连接以及相互分离。本专利技术还涉及一种直流电压网，-其中，直流电压网具有多个分段，-其中，直流电压网对于每个分段分别具有一个开关组件，相应的分段经由开关组件能够与其他的分段连接以及分离，-其中，直流电压网具有这种预充电电路。
技术介绍
在封闭的系统内(例如在工厂设备中)，在许多情况下使用直流电压网用于能量分配。通过直流电压进行能量分配与通过交流电压进行能量分配相比具有一些优点。例如，电网的各个分段之间的能量交换更简单。尤其不需要让各个分段的频率和相位相互协调一致。这类直流电压网通常由能够分别经由开关组件相互分离以及相互连接的多个分段组成。这些分段能够具有各种不同的能量源(例如光伏装置)或者能量存储器(例如蓄电池)以及不同的用电器。通常还设有经由变流器为直流电网馈电的三相交流电压网。在三相交流电压网处的连接部分也能够被视为本专利技术意义上的分段。当直流电压网关停或者与三相交流电网分离，或者当直流电压网的不同分段相互分开，可能出现以下情形，即各个分段具有相互不同的电压。这些分段在这种情况下不能直接连接在一起，因为这会导致至少在短时间内产生极高的补偿电流。为了保持小的补偿电流或者尽可能避免产生补偿电流，各个分段能够具有电容式能量存储器，电容式能量存储器在将各个分段与其他的分段相连之前被预充电。各个分段的电压由此尽量与其他分段的电压平衡，以使得各个分段与其他分段的连接只会导致产生小的补偿电流。在现有技术中，为了给电容式能量存储器预充电，使用预充电电路。为了给电容式能量存储器预充电，通常为相应分段的开关组件并联一个相应的预充电电路。预充电电路通常由包括电子或机电式开关和电阻的串联电路构成。现有技术的解决方案具有许多缺点。首先，针对每个分段，需要专用的预充电电路。此外，在预充电时在电阻中会产生电损耗。此外，电阻的功率不仅在最大的充电电流方面而且在电阻中产生的损耗功率方面都必须匹配直流电压网的分别需要充电的分段。现有技术的另一种解决方式是通过电压源为分段预充电，例如通过AC/DC(交流/直流)转换器或DC/DC(直流/直流)转换器。在这种情况下，虽然能够减少电损耗。然而，对于每个分段还需要一个可调节的转换器。这些转换器必须由应该提供所需能量的分段馈电。因此要特别地设定每个直流电网的配置。转换器的功率必须适应要预充电的分段的要求和为这个要预充电的分段馈电的那些分段的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供能够简单、高效而且低成本地实现对分段预充电的可行方案。该目的通过一种具有权利要求1的特征的预充电电路实现。根据本专利技术的预充电电路的有利的设计方案是从属权利要求2至9的内容。根据本专利技术，开头部分所述类型的预充电电路通过以下方式设计，-预充电电路具有二极管组、开关装置、能量传输路径和控制装置，-直流电压网的分段中的每一个各自经由二极管组中的至少一个与能量传输路径耦合连接，-能量传输路径对于二极管组是一律相同的，并且-为了使与其他分段分离的分段经由该分段的相应的开关组件预充电，控制装置将控制信号传输至开关装置，以使开关装置为直流电压网的所有与能量传输路径耦合连接的分段接通能量传输路径。通过这种设计方案实现的是：当开关装置接通能量传输路径时，由与能量传输路径耦合连接的具有最高电压的分段(仅由该分段)给与能量传输路径耦合连接的具有最低电压的分段(仅该分段)预充电。优选地，能量传输路径设计为电感式的能量传输路径。由此能够实现从一个部段到另一个部段的、高效且低损耗的能量传输。可行的是，与相应的二极管组连接的分段的两个电势中的仅一个电势分别经由二极管组与能量传输路径耦合连接。在这种情况下，开关装置优选布置在能量传输路径中。由此能够非常简单地设计开关装置。可选地，还可行的是，与相应的二极管组连接的分段的两个电势都分别经由二极管组与能量传输路径耦合连接。在这种情况下，能量传输路径优选与二极管组电隔离。电隔离的优点是显而易见的。在这种情况下，开关装置优选地具有多个子开关装置，子开关装置各自配属于一个二极管组。由此实现开关装置的简单设计。可行的是，由控制装置单独地驱控子开关装置。然而优选实施统一的驱控。该设计简化了预充电电路的结构和控制。优选地，根据由控制装置传输的控制信号，子开关装置以变换器的方式将与相应的二极管组连接的分段连接至能量传输路径。由此能够实现简单的能量传输方式和方法。在预充电电路的一种特别优选的设计方案中，能量传输路径配备有电阻和配属于该电阻的另外的开关装置，以使能量传输路径在另外的开关装置闭合的情况下作为用电器起作用。由此能够让预充电电路在必要时也作为分段的放电电路使用。该目的还通过一种具有权利要求10的特征的直流电压网实现。根据本专利技术的直流电压网的有利设计方案是从属权利要求11至13的内容。根据本专利技术，开头所述类型的直流电压网通过以下方式设计，-预充电电路设计为根据本专利技术的预充电电路，并且-直流电压网的分段分别与预充电电路的二极管组中的至少一个相连。可行的是，开关组件中的至少一部分设计用于，使得开关组件根据相应的开关组件的开关状态仅与分段的两个电势中的一个电势相互分开或相互连接，并且开关组件与分段中的另一个电势持久地相互连接。同样可行的是，开关组件中的至少一部分设计用于，使得开关组件根据相应的开关组件的开关状态与分段的两个电势都相互分开或相互连接。虽然对于只有一个开关组件的情况，这两种设计方案互不相容。然而当有多个开关组件时，一部分的开关组件能够根据第一次提到的设计方案设计，与之互补的部分能够根据第二次提到的设计方案设计。优选地提出，-开关组件分别具有电子开关装置和从电子开关装置观察至少朝向相应配属的分段的机电式开关，-在相应的电子开关装置与相应的机电式开关之间设有相应的分接头，并且-分段经由分接头与预充电电路的二极管组连接。通过这种设计方案，尤其能够以特别简单的方式通过相应地驱控机电式开关来设定，哪些分段真正地被预充电电路预充电。附图说明结合下面联合附图详尽阐述的实施例的说明，本专利技术的上述特性、特征和优点以及实现其的方式和方法变得更清楚明白。在此以示意图示出：图1示出具有多个分段的直流电压网，图2示出开关组件的一种可行方案，图3示出开关组件的另一种可行方案，图4示出预充电电路的一种可行方案，以及图5示出预充电电路的另一种可行方案。具体实施方式一般而言，本专利技术涉及电技术方面的内容。因此，例如“连接”和“分开”或“隔离”等概念总是关于电的意义的，而不是关于机械意义的。根据图1，一个直流电压网具有多个分段1。这些分段1在图1中被额外地添加一个单独的小本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于直流电压网的多个分段(1)的预充电电路，所述分段能够经由相应的开关组件(5)单独地或者成组地相互连接以及相互分离，/n-其中，所述预充电电路具有二极管组(11)、开关装置(12)、能量传输路径(13)和控制装置(14)，/n-其中，所述直流电压网的所述分段(1)中的每一个各自经由所述二极管组(11)中的至少一个与所述能量传输路径(13)耦合连接，/n-其中，所述能量传输路径(13)对于所述二极管组(11)是一律相同的，并且/n-其中，为了使与其他分段(1)分离的分段(1)经由该分段的相应的开关组件(5)预充电，所述控制装置(14)将控制信号(S)传输至所述开关装置(12)，以使所述开关装置(12)为所述直流电压网的所有与所述能量传输路径(13)耦合连接的分段(1)接通所述能量传输路径(13)。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170323 EP 17162603.91.一种用于直流电压网的多个分段(1)的预充电电路，所述分段能够经由相应的开关组件(5)单独地或者成组地相互连接以及相互分离，
-其中，所述预充电电路具有二极管组(11)、开关装置(12)、能量传输路径(13)和控制装置(14)，
-其中，所述直流电压网的所述分段(1)中的每一个各自经由所述二极管组(11)中的至少一个与所述能量传输路径(13)耦合连接，
-其中，所述能量传输路径(13)对于所述二极管组(11)是一律相同的，并且
-其中，为了使与其他分段(1)分离的分段(1)经由该分段的相应的开关组件(5)预充电，所述控制装置(14)将控制信号(S)传输至所述开关装置(12)，以使所述开关装置(12)为所述直流电压网的所有与所述能量传输路径(13)耦合连接的分段(1)接通所述能量传输路径(13)。


2.根据权利要求1所述的预充电电路，其特征在于，所述能量传输路径(13)设计为电感式的能量传输路径。


3.根据权利要求1或2所述的预充电电路，其特征在于，与相应的所述二极管组(11)连接的所述分段(1)的两个电势(P1、P2)中的仅一个电势(P1)分别经由所述二极管组(11)与所述能量传输路径(13)耦合连接。


4.根据权利要求3所述的预充电电路，其特征在于，所述开关装置(12)布置在所述能量传输路径(13)中。


5.根据权利要求1或2所述的预充电电路，其特征在于，与相应的所述二极管组(11)连接的所述分段(1)的两个电势(P1、P2)都分别经由所述二极管组(11)与所述能量传输路径(13)耦合连接，并且所述能量传输路径(13)与所述二极管组(11)电隔离。


6.根据权利要求5所述的预充电电路，其特征在于，所述开关装置(11)具有多个子开关装置，所述子开关装置各自配属于一个二极管组(11)。


7.根据权利要求6所述的预充电电路，其特征在于，所述子开关装置由所述控制装置(14)统一地驱控。


8.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡贝特·席尔林，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE