DC-DC转换器单元、转换器电路及其运行方法技术

本申请涉及DC-DC转换器单元、转换器电路及其运行方法。可反馈的DC-DC转换器电路具有第一转换器装置和直流电压耦接的第二转换器装置，第一转换器装置的两个输入端构造了DC-DC转换器电路的输入端并可与DC电源连接，第二转换器装置的输出端构造了DC-DC转换器电路的输出端并可与DC电压吸收器连接，其中，第二转换器装置构造为DC-DC转换器单元或构造为具有两个DC-DC转换器单元的DC-DC转换器单元设施。

【技术实现步骤摘要】
DC-DC转换器单元、转换器电路及其运行方法
本专利技术描述了一种用于连接DC电源和DC电压吸收器的可反馈的DC-DC转换器电路，其中，优选的能量输送从DC电源向DC电压吸收器导引，但概念“可反馈”也描述了相反的途径并因此DC-DC转换器电路也可以从DC电压吸收器向DC电源输送能量。本专利技术此外描述了一种用于运行这种类型的可反馈的DC-DC转换器电路的有利的方法。
技术介绍
这种类型的DC-DC转换器电路或还有此外形成它们的DC-DC转换器单元设施或还有形成这种转换器单元设施的DC-DC转换器单元一般用于使具有往往在时间上不恒定的输出电压的DC电源的输出电压与具有在时间上恒定的一般较高电压值的DC电压吸收器的电压匹配。这里所描述的类型的DC电源可以是光电设备或其中的子设备、燃料电池或蓄能器元件如蓄电池或电容器电路。典型地用于不同类型的DC电源的是它们的不同的功能参数。光电设备的特征基本上在于，其输出电压承受很高的波动，而燃料电池的特征则在于比较恒定的电压输出。不同的蓄能器元件具有大多恒定的、天然给定的但时间上受界定的输出电压，在这里最好称为接线端电压。DC电压吸收器可以是逆变器电路布置的输入端或DC总线系统。典型地用于DC总线系统的是大量与其联接的同类型地或不同地构造的DC-DC转换器系统，具有就此连接的DC电源，这些DC电源向DC总线系统供电或由该DC总线系统供电。在考虑到线路损耗的情况下，往往有利地选择DC总线系统的电压值至少比大多数所联接的DC电源的输出电压明显更高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种通用的DC-DC转换器拓扑，用于接线端电压优选可变的DC电源与接线端电压优选恒定的DC电压吸收器的双向、也就是可反馈的连接。该目的依据本专利技术通过具有至少一个如下DC-DC转换器单元的DC-DC转换器电路来解决，即，该DC-DC转换器单元具有三个输入接线端、两个输出接线端和至少一个转换器级，其中，第一输入接线端与第一输出接线端连接，第二输入接线端与至少一个转换器级的每个转换器级的中间点连接，并且第三输入接线端与第二输出接线端连接，并且每个转换器级具有一个上串联电路和一个下串联电路，上串联电路和下串联电路各自带有至少三个功率开关，其中，各个功率开关的顺序号从中间点起计数，上面的功率开关中的最后的功率开关与第一输入接线端连接并且下面的功率开关中的最后的功率开关与第三输入接线端连接，其中，在至少一个转换器级中的每个转换器级内以如下方式各设置电容器，即，各两个上面的相邻的功率开关的连接点与各两个相同顺序号的下面的相邻的功率开关的连接点通过各自的电容器连接，并且其中，在第一输入接线端和第二输入接线端上或在第二输入接线端和第三输入接线端上能够联接直流电源，以及该DC-DC转换器电路具有第一转换器装置和直流电压耦接的第二转换器装置，第一转换器装置的两个输入端构造了DC-DC转换器电路的输入端并能够与DC电源连接，第二转换器装置的输出端构造了DC-DC转换器电路的输出端并能够与DC电压吸收器连接，其中，第二转换器装置构造为DC-DC转换器单元或构造为如下的DC-DC转换器单元设施，该DC-DC转换器单元设施具有两个DC-DC转换器单元，其中，第一DC-DC转换器单元的第三输入接线端以及第二输出接线端相应于第二DC-DC转换器单元的第一输入接线端或第一输出接线端，并且其中，两个DC-DC转换器单元的第二输入接线端构造了转换器单元设施的输入端，并且第一DC-DC转换器单元的第一输出接线端以及第二DC-DC转换器单元的第二输出接线端形成DC-DC转换器单元设施的输出端；该目的根据本专利技术还通过如下方法得以解决，其中，在升压转换器运行中第一转换器装置以最大系数3执行DC电源的电压值的连续提高，而第二转换器装置则以恒定的其它系数对第一转换器装置的输出电压进行转换。。本专利技术的出发点是DC-DC转换器单元，用于将在输入接线端上施加的具有第一电压值的直流电压转换成然后在输出接线端上施加的具有第二电压值的直流电压。这种类型的DC-DC转换器单元例如用于使具有时间上可变的第一电压值的光电设备的或其中的设备部分的输出电压与具有恒定的第二电压值的直流电压的逆变器的输入端匹配。有利的是，这种DC-DC转换器单元是可反馈的、也就是双向能运转的，以便例如从具有恒定电压值的DC总线系统充电具有同样恒定的，但较低电压值的蓄能器元件。不言而喻地，DC总线系统可以同样再由蓄能器元件供电。这里所提供的DC-DC转换器单元具有三个输入接线端和两个输出接线端。在三个输入接线端中的两个上可以以如下方式地联接DC电源，即，该DC电源与第一和第二或与第二和第三输入接线端连接。在联接DC电源时，可以有利地将两个输入接线端中的一个与地电位连接。同样可以有利的是，与DC电源连接的两个输入接线端之间设置有一个输入电容器。由两个输出接线端，第一输出接线端与DC-DC转换器单元的第一输入接线端连接并且第二输出接线端与DC-DC转换器单元的第三输入接线端连接。此外，两个输出接线端可与DC电压吸收器连接，其中，在这里还可以有利地在两个输出接线端之间设置输出电容器。此外，DC-DC转换器单元具有至少一个、但有利的多个同类型构造的转换器级。每个转换器级具有由各至少两个功率开关的上和下串联电路。这些功率开关可与现有技术相应地各自构造为功率晶体管，例如构造为具有反并联自振荡二极管的IGBT或构造为MOS-FET。DC-DC转换器单元的第二输入接线端与至少一个转换器级中的每个转换器级的中间点优选借助中间联接的线圈连接。中间点将各自的转换器级对称地分成上和下串联电路。为两个串联电路的各自的晶体管分配从1至N-1的顺序号，这些顺序号各从中间点起计数。上面的具有顺序号为N-1的最后那个功率开关与第一输入接线端连接，而下面的同样具有顺序号为N-1的最后那个功率开关与第三输入接线端连接。此外，在至少一个转换器级中的每个转换器级内设置有至少一个电容器。各自的电容器同样具有顺序号。一个顺序号的电容器一方面与相同顺序号的上面的功率开关和顺序号紧随其后的功率开关之间的中间点连接，并且另一方面与相同顺序号的下面的功率开关和顺序号紧随其后的功率开关之间的中间点连接。由此，从各转换器级的中间点出发观察，形成N-2个电容器的对称布置。由此，从中间点出发观察，在每个转换器级中产生N个电位分级，其中第一电位分级形成中间点本身并且最后的电位分级形成第一或第三输入接线端，而中间的电位分级则通过功率开关之间的中间点形成。具有上和下串联电路内的各四个功率开关的设施由此具有三个电容器和五个电位分级并因此标称为五分级电路。在DC-DC转换器单元的这种设计方案方面有利的是，在每个串联电路内的N-1个功率开关中的每个功率开关仅需具有DC-DC转换器单元的输出电压的1/(N-1)倍的耐压强度(Spannungsfestigkeit)。通过适当操控功率开关，特别是通过偏置的同步(versetzteTaktung)，可以在通过DC-DC转换器单元升压转换时，将输出电流的纹波随着分级数量的上升而降低并由此将待设置的输出电容器的电容以各自的系数降低。DC-转换器单元设施具有两个上面所描述的DC-DC转换器单元，其中，第一DC-DC转换器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
2011.02.28 US 61/447,3991.DC-DC转换器单元(10)，具有三个输入接线端(11、12、13)、两个输出接线端(14、15)和至少一个转换器级(100)，其中，第一输入接线端(11)与第一输出接线端(14)连接，第二输入接线端(12)与所述至少一个转换器级(100)的每个转换器级的中间点(M)连接，并且第三输入接线端(13)与第二输出接线端(15)连接，并且每个转换器级(100)具有一个上串联电路(102)和一个下串联电路(104)，所述上串联电路和所述下串联电路各自带有至少三个功率开关，其中，各个功率开关的顺序号(x)从中间点(M)起计数，上面的功率开关中的最后的功率开关与所述第一输入接线端(11)连接并且下面的功率开关中的最后的功率开关与所述第三输入接线端(13)连接，其中，在所述至少一个转换器级(100)中的每个转换器级内以如下方式各设置电容器(C_x1、C_x2)，即，各两个上面的相邻的功率开关的连接点与各两个相同顺序号的下面的相邻的功率开关的连接点通过各自的电容器(C_x1、C_x2)连接，并且其中，在所述第一输入接线端(11)和所述第二输入接线端(12)上或在所述第二输入接线端(12)和所述第三输入接线端(13)上能够联接直流电源(20)。2.按权利要求1所述的DC-DC转换器单元(10)，其中，两个能够与直流电源(20)连接的输入接线端(11、12、13)之一处于地电位(GND)。3.按权利要求1所述的DC-DC转换器单元(10)，其中，两个输出接线端(14、15)借助输出电容器(400)相互连接。4.按权利要求1所述的DC-DC转换器单元(10)，其中，在所述第二输入接线端(12)与所述至少一个转换器级(100)的中间点(M)之间各联接有一个线圈(120、122)。5.DC-DC转换器单元设施(30)，具有两个依据权利要求1至4之一的DC-DC转换器单元(10)，其中，第一DC-DC转换器单元(10a)的第三输入接线端(13)以及第二输出接线端(15)分别连接第二DC-DC转换器单元(10b)的第一输入接线端(11)或第一输出接线端(14)，并且其中，两个DC-DC转换器单元(10a、10b)的第二输入接线端(12)构造了转换器...

【专利技术属性】
技术研发人员：凯沃尔克·哈达德，
申请(专利权)人：赛米控电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：