升压变换器制造技术

本发明专利技术涉及用于把输入直流电压（USG）升压到输出直流电压（UDC）的升压变换器（4），包括：电压输入端，其具有正和负输入节点（12，16）以施加输入直流电压（USG）；电压输出端，其具有正和负输出节点（22，26）以提供输出直流电压；第一和第二输出电容器装置（27，29），其在电压输出端处串联在正和负输出节点（22，26）之间并通过输出中间节点（24）相互连接；以及连接在正输入节点（12）与正输出节点（22）之间的第一电抗器（LP）；连接在第一电抗器（LP）与输出中间节点（24）之间的第一开关装置（SP），其准备用于脉冲触发地开关以与第一电抗器（LP）相连接地对输入电压（USG）进行升压；连接在负输出节点（26）与负输入节点（16）之间的第二电抗器（LN）；连接在输出中间节点（24）与第二电抗器（LN）之间的第二开关装置（SN），其用于脉冲触发地开关以与第二电抗器（LN）相连接地对输入电压（USG）进行升压；以及在电压输入端处连接在正和负输入电压节点（12，16）之间的总输入电容器装置（18），其用于接收和平滑输入电压（USG），其中第一和第二电抗器（LP,LN）相互电感耦合。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】升压变换器
本专利技术涉及用于把输入直流电压升压到输出直流电压的升压变换器。另外本专利技术还涉及具有升压变换器的逆变器装置以及具有升压变换器的太阳能装置。另外本专利技术还涉及用于运行升压变换器的方法。
技术介绍
升压变换器是一般已知的，其用于把具有第一电压幅度的直流电压升压到具有第二电压幅度的直流电压，使得该第二电压幅度大于该第一电压幅度。这尤其对于与太阳能发电机和逆变器相关联的应用已知，所述逆变器用于把由太阳能发电机所产生的电能馈入到交流电压电网中。该太阳能发电机、也即至少一个、通常四个光伏电池的装置生成直流电压并提供该直流电压。其电压幅度尤其可以根据温度而波动。逆变器由直流电压、也即中间回路电压例如借助脉宽调制方法生成交流电流以馈入到交流电流网中。为此需要与该交流电流网中的电压相对应的电压幅度，并且该中间回路电压为此必须具有相应较高的电压。这通过升压变换器来实现，该升压变换器把太阳能发电机所提供的电压升压到中间回路电压。简单地说，升压变换器如此起作用，使得通过开关的闭合生成电流，该电流从该升压变换器的输入侧、也即在前述太阳能应用中从太阳能发电机流过电感（其在该上下文中通常称作“电抗器”）以及流过该开关。如果开关断开，那么该电感首先尝试继续驱动该电流，并且该升压变换器在此如此构建，使得该电流被传导至输出电压侧并在那里对电容器、也即中间回路电容器或中间回路电容充电。该电感从而是该升压变换器的一个重要构件，并且该电感必须针对令人满意的功能而具有一定大小，以能够将所述电流驱动一定时长。该电抗器在此常常是该升压变换器的最贵的器件，为此通常也占据显著的构造空间，并且为此该电抗器通常是最重的器件。从德国公开文件DE102004037446A1中已知具有升压变换器的逆变器，其规定把电抗器分为两个较小的单个电抗器。另一种有些不同的升压变换器类型可从Zhang等人的“Single-PhaseThree-LevelBoostPowerFactorCorrectionConverter”(AppliedPowerElectronicsConferenceandExposition,1995（APEC`95），会刊1995，第10届年会)中获悉。在那里图1示出了仅使用一个电抗器的实施方式。那里所示的升压变换器具有分开的中间回路电容器，其具有第一和第二串联的中间回路电容器。在此设置有两个开关，利用所述开关可以基本上单个地控制该第一和第二中间回路电容器，并从而可以对其电压彼此分开地升压。日本公开文件JP09140157A示出了一种完全类似的电路。从欧洲公开文件EP2244367A1中已知一种升压变换器，其具有分开的中间回路和多个半导体开关以及多个电抗器。美国专利US7,839,665B2同样描述了具有升压变换器和逆变器的系统，其中该文件特别涉及过压保护和欠压保护。这种以及其他的升压变换器大多仍然需要相对大的电感器件，并且也不适合或不是非常适合在单独运行中或者在电网中的不平衡负载情况下对后接的三点逆变器的中间回路进行对称。作为现有技术，在这一点上一般参见文件US2009/0085537A1。
技术实现思路
从而本专利技术所基于的任务是处理前述问题中的至少一个。尤其应该提供一种如下解决方案，其改善了对称性能，尤其在成本方面减少了构件使用，和/或改善了升压变换器的质量。至少应该提出一种替换解决方案。根据本专利技术提出一种根据权利要求1所述的升压变换器。该升压变换器构造用于把输入直流电压升压到输出直流电压。该升压变换器包括电压输入端，其具有正的和负的输入节点，在其上施加有输入电压。另外设置有电压输出端，其具有正的和负的输出节点。在这两个节点之间提供输出电压。相应地，输入电压、也即输入直流电压在其电压幅度上小于输出电压、也即输出直流电压。在电压输出端处设置有输出电容器装置，其分为第一和第二输出电容器装置。该第一和第二输出电容器装置以串联电路连接在正输出节点与负输出节点之间，并具有输出中间节点，这两个输出电容器装置有效地连接在该输出中间节点处。该第一输出电容器装置、也即尤其是第一电容器、尤其是第一中间回路电容器，连接在正输出节点与输出中间节点之间。在升压变换器的运行中第一输出分压落在该第一输出电容器装置上。相应地，第二输出电容器装置、尤其是第二输出电容器、尤其是第二中间回路电容器，连接在输出中间节点与负输出节点之间，并且第二输出分压降落在其上。该第一和第二输出分压之和得出在正输出节点和负输出节点之间的输出电压或输出直流电压。在正输入节点和负输入节点之间的电压输入端处设置有输入电容器。为了运行升压变换器设置有第一电抗器连同第一开关装置、尤其是开关、尤其是半导体开关。该第一电抗器设置在正输入节点与正输出节点之间，也即设置在正支路中，并且该第一电抗器另外通过第一开关装置与输出中间节点相连或连接。相应地对于负支路，第二电抗器设置在负输出节点与负输入节点之间，并通过也可以构造为开关或半导体开关的第二开关装置与输出中间节点相连接。所述的升压变换器也可以称为三点升压变换器。该升压变换器执行从电压输入端到电压输出端的升压，其中在该电压输出端处——也即在正和负输出节点处以及在输出中间节点处——存在三个电压电位，通过该升压变换器可以有针对性地对所述电压电势施加影响。提出第一和第二电抗器相互电感耦合。两个电抗器的耦合优选地通过使用共同的磁芯来进行。现在可以借助第一和第二开关装置或第一和第二开关的交替脉冲触发在大于所设置的一半输出电压的高输入电压的情况下把输入电压升压到输出电压。有利地致使在第一和第二电抗器充磁时存在该一半输出电压的反电压，由此降低了电流波纹。另一优点在于这两个开关的交替脉冲触发，也即所述开关的交替接通和断开，由此在电抗器处可见的开关频率被加倍。所述的这些效应相对于可比较的传统升压变换器解决方案能够共同用于显著地、例如在50%或更多的范围内降低第一和第二电抗器的总电感，如从所述的文件DE102004037446A1中已知的。在低输入电压情况下，也即当输入电压小于所设置的一半输出电压时，可以如下地改变开关状态，使得脉冲触发、也即第一和第二开关装置的开关进行为使得这两个开关装置有时分别同时闭合。在高输入电压的情况下，脉冲触发可以如此进行，使得两个开关装置有时作为重叠地断开。原则上在这两种情况下、也即在高输入电压和低输入电压情况下都得出了针对交替脉冲触发所述的优点。优选地输入电容器分为第一和第二输入电容器装置，尤其是设置第一和第二输入电容器来作为第一和第二输入电容器装置。这两个输入电容器装置从而在电压输入端处串联，并且具有输入中间节点，这两个输入电容器装置在该输入中间节点处相连接。在下面也简化地、而这不应理解为限制地对于第一和第二输出电容器装置使用名称“第一或第二输出电容器”，并对于第一和第二输入电容器装置使用概念“第一或第二输入电容器”。输入中间节点和输出中间节点在该实施方式中相互连接，并相应地具有相同的电压电位。通过输入中间节点耦合到输出中间节点并优选地耦合到接地端子或PE端子，能够明显降低由运行所导致的漏电流。在此方面，漏电流尤其是通过太阳能发电机对地的电容耦合而下降。通过设置第一和第二输入电容器装置并从而具有与输出中间节点相连接的输入中间节点的该实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.06.07 DE 202011102068.51.用于把输入直流电压（USG）升压到输出直流电压（UDC）的升压变换器（4），包括-电压输入端，其具有正输入节点和负输入节点（12，16）以施加输入直流电压（USG），-电压输出端，其具有正输出节点和负输出节点（22，26）以提供输出直流电压，-第一输出电容器装置和第二输出电容器装置（27，29），所述第一输出电容器装置和第二输出电容器装置在电压输出端处串联在正输出节点和负输出节点（22，26）之间，并通过输出中间节点（24）相互连接，以及-连接在正输入节点（12）与正输出节点（22）之间的第一电抗器（LP），-连接在第一电抗器（LP）与输出中间节点（24）之间的第一开关装置（SP），其用于脉冲触发地开关以与第一电抗器（LP）相连接地对输入直流电压（USG）进行升压，-连接在负输出节点（26）与负输入节点（16）之间的第二电抗器（LN），-连接在输出中间节点（24）与第二电抗器（LN）之间的第二开关装置（SN），其用于脉冲触发地开关以与第二电抗器（LN）相连接地对输入直流电压（USG）进行升压，以及-在电压输入端处连接在正输入电压节点和负输入电压节点（12，16）之间的输入电容器（18），其用于接收和平滑输入直流电压（USG），其中第一电抗器和第二电抗器（LP,LN）相互电感耦合，其中第一开关装置和第二开关装置（SP,SN）被设置为使得第一开关装置和第二开关装置（SP,SN）被交替脉冲触发，以对分别在第一输出电容器装置和第二输出电容器装置（27，29）处的第一输出分压和第二输出分压交替升压，并且其中第一开关装置和第二开关装置（SP,SN）被设置为使得-第一开关装置和第二开关装置（SP,SN）的交替脉冲触发如此进行，使得在输入直流电压（UDC）大于预定极限电压时，两个开关装置（SP,SN）暂时同时断开，以及-第一开关装置和第二开关装置（SP,SN）的交替脉冲触发如此进行，使得在输入直流电压（UDC）小于预定极限电压时，两个开关装置（SP,SN）暂时同时闭合。2.根据权利要求1所述的升压变换器（4），其特征在于，第一开关装置和第二开关装置（SP,SN）被设置为使得-第一开关装置和第二开关装置（SP,SN）的交替脉冲触发如此进行，使得在输入直流电压（UDC）大于输出电压的一半额定电压（USG）时，两个开关装置（SP,SN）暂时同时断开，以及-第一开关装置和第二开关装置（SP,SN）的交替脉冲触发如此进行，使得在输入直流电压（UDC）小于输出电压的一半额定电压（USG）时，两个开关装置（SP,SN）暂时同时闭合。3.根据权利要求1或2所述的升压变换器（4），其特征在于，所述输入电容器（18）是在电压输入端处连接在正...

【专利技术属性】
技术研发人员：S海姆法特，P克瑙普，T伦茨，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：
国别省市：