逆變器、供電電路和用于產(chǎn)生交流電壓的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種逆變器(WR)，其包括橋電路(BS)、逆變器控制裝置(WRS)和預(yù)控制裝置(VS)。橋電路(BS)包括兩個(gè)半橋(HBa，HBb)，其分別具有兩個(gè)串聯(lián)的半導(dǎo)體開關(guān)(Hi)。逆變器控制裝置(WRS)準(zhǔn)備用于實(shí)現(xiàn)相移電路圖。預(yù)控制裝置(VS)在考慮橋電路(BS)的供電電壓(UV)的電壓波動(dòng)(SW)的相位(PLUV)的情況下準(zhǔn)備用于調(diào)節(jié)相移電路圖的相移角本發(fā)明還涉及一種供電電路(EVS)和一種用于產(chǎn)生交流電壓(UA1)的方法(100)。
【專利說明】
逆變器、供電電路和用于產(chǎn)生交流電壓的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種逆變器，該逆變器包括橋電路和逆變器控制裝置。橋電路包括兩 個(gè)半橋，其分別具有兩個(gè)串聯(lián)的半導(dǎo)體開關(guān)。逆變器控制裝置準(zhǔn)備用于實(shí)現(xiàn)相移電路圖（在 兩個(gè)半橋的驅(qū)控信號(hào)之間的相移）。半導(dǎo)體開關(guān)是如M0SFET(金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體 管）一樣的典型可控的半導(dǎo)體開關(guān)?！靖綀D說明】包括相移電路圖（Phase-Shift-Schaltschema)的描述。
[0002] 此外，本發(fā)明涉及一種供電電路，其包括逆變器及與逆變器的橋電路的輸出端連 接的諧振電路。
[0003] 本發(fā)明還涉及一種用于產(chǎn)生交流電壓的方法，其具有如下步驟。在第一步驟中，利 用用于實(shí)現(xiàn)相移電路圖的控制信號(hào)來驅(qū)控具有兩個(gè)半橋的橋電路，該半橋分別具有兩個(gè)串 聯(lián)的半導(dǎo)體開關(guān)。
【背景技術(shù)】
[0004] 在能源轉(zhuǎn)換大會(huì)和博覽會(huì)，Haldi，R.，Schenk K.的題目為具有超高效率的用于電 動(dòng)車的3.5kW的無線充電器，IEEE-ECCE 2014的文獻(xiàn)描述了一種用于給電動(dòng)車充電的感應(yīng) 的能量傳輸系統(tǒng)。該能量傳輸系統(tǒng)包括諧振轉(zhuǎn)換器。例如在h t t p : / / powerelectronics.com/print/regulators/simplified-phase-shifted-full-bridge-converter-design中描述了ZVS電路圖。出于本發(fā)明的說明書的簡明并且同時(shí)滿足可執(zhí)行 性要求的需要，輔助地參照該文獻(xiàn)的公開內(nèi)容。
[0005] 特別地，在用于無接觸的能量傳輸?shù)闹C振轉(zhuǎn)換器中，能夠由于在供應(yīng)側(cè)(通常是位 置固定的側(cè))和諧振轉(zhuǎn)換器的磁耦聯(lián)之間的磁耦合(通常是移動(dòng)的側(cè))造成，諧振轉(zhuǎn)換器的 供電電壓的輕微改變已經(jīng)導(dǎo)致諧振轉(zhuǎn)換器的輸出特性的強(qiáng)烈改變。這意味著，在不利的工 作點(diǎn)中供電電路的輸出參量（電流、電壓、功率)的振幅能夠非常靈敏地與諧振轉(zhuǎn)換器的供 電電壓的大小相關(guān)。
[0006] 在前述的應(yīng)用領(lǐng)域中，（諧振轉(zhuǎn)換器的）橋電路典型地在交流直流轉(zhuǎn)換器處運(yùn)行。 交流直流轉(zhuǎn)換器具有中間電路電容器，在該中間電路電容器上交流直流轉(zhuǎn)換器提供用于橋 電路的供電電壓。典型地，交流直流轉(zhuǎn)換器包括功率因數(shù)校正電路(PFC=功率因數(shù)校正）。 在單相電源連接處的交流直流轉(zhuǎn)換器的運(yùn)行中，在中間電路電容器上取決于原理地產(chǎn)生近 似正弦形的中間電路電壓的電壓波動(dòng)（電壓波紋）。電壓波動(dòng)的基波具有雙倍的電網(wǎng)頻率 (即在50Hz的電網(wǎng)頻率時(shí)為100Hz，或者在60Hz的電網(wǎng)頻率時(shí)為120Hz)。在中間電路電壓方 面，中間電路電壓的交流分量的振幅在百分比范圍內(nèi)（例如在400v的直流分量時(shí)為1 Ον)。由 于已述的諧振轉(zhuǎn)換器在供電電壓變化上的靈敏性，這能夠引起諧振轉(zhuǎn)換器的輸出參量(例 如其輸出交流電壓的振幅)強(qiáng)烈地波動(dòng)，也就是以在中間電路電容器上的電壓波動(dòng)的頻率 (即以雙倍的電網(wǎng)頻率)波動(dòng)。供電電路的輸出參量(電流、電壓、功率)的這種波動(dòng)是特別不 受歡迎的，當(dāng)電池(例如機(jī)動(dòng)車電池)應(yīng)該借助這種供電電路(其包括交流直流轉(zhuǎn)換器和諧 振轉(zhuǎn)換器)進(jìn)行充電的時(shí)候。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 從現(xiàn)有技術(shù)出發(fā)，本發(fā)明的目的在于減小或者盡可能完全避免供電電路的輸出參 量（電流、電壓、功率）的波動(dòng)，當(dāng)供電電路具有諧振轉(zhuǎn)換器時(shí)，該波動(dòng)在現(xiàn)有技術(shù)中當(dāng)借助 供電電路給電負(fù)載供電時(shí)能夠出現(xiàn)。本發(fā)明的目的還在于提供一種相應(yīng)的供電系統(tǒng)和用于 產(chǎn)生交流電壓的相應(yīng)的、具有該優(yōu)點(diǎn)的方法。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明，該目的通過包括橋電路、逆變器控制裝置和預(yù)控制裝置的逆變器實(shí) 現(xiàn)。橋電路包括兩個(gè)半橋，該半橋具有兩個(gè)串聯(lián)的半導(dǎo)體開關(guān)。逆變器控制裝置準(zhǔn)備用于實(shí) 現(xiàn)相移電路圖。預(yù)控制裝置在考慮到橋電路的供電電壓的電壓波動(dòng)的相位的情況下準(zhǔn)備用 于調(diào)節(jié)相移電路圖的相移角。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的供電電路包括根據(jù)本發(fā)明的逆變器和諧振電路，該諧振電路與橋電 路的輸出端連接。在諧振電路的輸出端處能夠跟隨在濾波級(jí)之后（電容式或電感式地)連接 整流級(jí)，以便操控直流負(fù)載。對(duì)于諧振電路而言可以有不同的拓?fù)?，例如具有通過串聯(lián)或并 聯(lián)的電容器的補(bǔ)償。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的用于產(chǎn)生交流電壓的方法包括如下步驟。在第一步驟中，利用用于 實(shí)現(xiàn)相移電路圖的控制信號(hào)來驅(qū)控具有兩個(gè)半橋的橋電路，該半橋分別具有兩個(gè)串聯(lián)的半 導(dǎo)體開關(guān)。在第二步驟中，在考慮到橋電路的供電電壓的電壓波動(dòng)的相位的情況下預(yù)控制 相移電路圖的相移角。
[0011] 從已知的逆變器出發(fā)，其中能夠看出本發(fā)明的規(guī)劃是，逆變器具有預(yù)控制裝置，其 在考慮橋電路的供電電壓的電壓波動(dòng)的相位的情況下準(zhǔn)備用于調(diào)節(jié)相移電路圖的相移角。 通過該措施，能夠部分地或者在理想情況下甚至完全地補(bǔ)償逆變器的輸出交流電壓的基波 振幅的波動(dòng)。特別優(yōu)選的是，預(yù)控制裝置準(zhǔn)備用于改變相移角，以便減小橋電路的供電電壓 的電壓波動(dòng)對(duì)橋電路的輸出交流電壓的基波的振幅的影響。對(duì)此合適的是，預(yù)控制裝置準(zhǔn) 備用于，與供電電壓的電壓波動(dòng)的時(shí)間曲線同步地對(duì)相移角改變相移角的輸出值。
[0012] 特別優(yōu)選的是，預(yù)控制裝置在考慮橋電路的供電電壓的電壓波動(dòng)的振幅的情況下 準(zhǔn)備用于調(diào)節(jié)相移角。通過將相移角（不僅匹配于供電電壓的電壓波動(dòng)的當(dāng)前相位，還）匹 配于供電電壓的電壓波動(dòng)的振幅，可以更好地補(bǔ)償供電電壓的電壓波動(dòng)。例如提供了如下 的情況，供電電壓的電壓波動(dòng)的振幅與一個(gè)或多個(gè)變化的運(yùn)行參數(shù)相關(guān)(例如與電網(wǎng)側(cè)的 供電電壓的實(shí)際大小相關(guān)，或與實(shí)際的電網(wǎng)頻率相關(guān)，或與供電電路實(shí)際獲取的功率相 關(guān))。
[0013] 在優(yōu)選的實(shí)施方式中，預(yù)控制裝置在考慮橋電路的供電電壓的平均值的大小的情 況下準(zhǔn)備用于調(diào)節(jié)相移角。優(yōu)選地，當(dāng)供電電壓對(duì)應(yīng)于供電電壓的平均值時(shí)，預(yù)控制裝置準(zhǔn) 備隨后調(diào)節(jié)相移角的輸出值。改進(jìn)方案提出，當(dāng)供電電壓對(duì)應(yīng)于供電電壓的最小值（電壓波 動(dòng)的波谷)時(shí)，（由預(yù)控制裝置調(diào)節(jié)的）相移角一直是正的（即特別是從不小于零）。對(duì)此，相 移角的輸出值至少如下大小地測(cè)量，即相移角的對(duì)于補(bǔ)償供電電壓的電壓波動(dòng)所必需的每 個(gè)改變都產(chǎn)生正的相移角。在替選的改進(jìn)方案中，預(yù)控制裝置和/或橋電路具有限制器(相 移角限制器），用來限制用于相位角的相移角的正的和/或負(fù)的改變的數(shù)值。利用該改進(jìn)方 案不會(huì)實(shí)現(xiàn)周期性暫時(shí)的電壓波動(dòng)的理想補(bǔ)償。
[0014] 有利地，預(yù)控制裝置具有用于接收橋電路的間接供電電壓的相位的同步輸入端。 為了測(cè)定橋電路的供電電壓的電壓波動(dòng)的相位，也能夠替選地或附加地使用關(guān)于間接供電 電壓的相位的信息。其能夠是例如用于產(chǎn)生用于橋電路的供電電壓的交流直流轉(zhuǎn)換器的供 應(yīng)交流電壓（電網(wǎng)電壓）。合適的是，預(yù)控制裝置在(根據(jù)關(guān)于間接供電電壓的相位的信息） 測(cè)定供電電壓的電壓波動(dòng)的相位時(shí)，通過如下方式考慮在間接供電電壓的相位和橋電路的 直接供電電壓的電壓波動(dòng)之間可能存在的延遲時(shí)間（時(shí)間差），即該預(yù)控制器給供電電壓的 相位加上對(duì)應(yīng)于兩個(gè)相位之間的延遲時(shí)間的偏移值(Of f set-Wert)。
[0015] 供電電路能夠具有用于產(chǎn)生具有關(guān)于橋電路的間接供電電壓的第一電壓信息的 第一信號(hào)的第一電壓傳感器。替選地或者附加地，供電電路能夠具有用于產(chǎn)生具有關(guān)于橋 電路的直接供電電壓的第二電壓信息的第二信號(hào)的第二電壓傳感器。替選地或者附加地， 供電電路能夠具有用于產(chǎn)生具有關(guān)于橋電路的輸出交流電壓的第三電壓信息的第三信號(hào) 的第三電壓傳感器。替選地或者附加地，供電電路能夠具有用于產(chǎn)生具有關(guān)于諧振電路的 輸出電壓的第四電壓信息的第四信號(hào)的第四電壓傳感器。替選地或者附加地，供電電路能 夠具有用于產(chǎn)生具有關(guān)于諧振電路的輸出電流的第一電流強(qiáng)度信息的第五信號(hào)的電流傳 感器。
[0016] 對(duì)于多個(gè)應(yīng)用合適的是，諧振電路在輸出側(cè)具有用于輸出整流的電壓整流器電 路。由此，能夠給例如是電池(特別是機(jī)動(dòng)車電池)的耗電設(shè)備提供整流的電壓。此外能夠如 下地進(jìn)行確保，即與整流器電路的輸出端連接的第四電壓傳感器和/或與整流器電路的輸 出端連接的電流傳感器最優(yōu)地在提供整流電壓方面和/或最優(yōu)地為了提供整流電流而對(duì)于 相應(yīng)的應(yīng)用進(jìn)行匹配。
[0017]在優(yōu)選的設(shè)施方式中，供電電路具有用于提供供電電壓的交流直流轉(zhuǎn)換器和調(diào)節(jié) 器，該調(diào)節(jié)器準(zhǔn)備用于借助調(diào)節(jié)供電電壓的大小來影響供電電路的輸出電流和/或輸出電 壓和/或輸出功率，其中，交流直流轉(zhuǎn)換器準(zhǔn)備用于，作為用于調(diào)節(jié)供電電壓大小的執(zhí)行器 而為調(diào)節(jié)器服務(wù)，并且從調(diào)節(jié)器獲得供電電壓的額定值。調(diào)節(jié)器典型地利用多倍于預(yù)控制 裝置的反應(yīng)時(shí)間的反應(yīng)時(shí)間起作用。因此能夠(與用于橋電路的供電電壓的電壓波動(dòng)的補(bǔ) 償無關(guān)地）自主地（即調(diào)節(jié)器控制地)改變供電電壓的大小。由此能夠（例如對(duì)于電池的充 電）將輸出電流和/或輸出電壓和/或供電電路的輸出功率的大小調(diào)節(jié)到額定值。特別地，對(duì) 于保護(hù)電池的、時(shí)間經(jīng)濟(jì)的電池充電來說，對(duì)由電池接收的電流的強(qiáng)度或由電池接收的功 率的強(qiáng)度的調(diào)節(jié)能夠比對(duì)施加到電池上的電壓的調(diào)節(jié)更合適。另外替換的或者附加的調(diào)節(jié) 參量能夠是負(fù)載的溫度和/或負(fù)載的溫度的變化速度和/或在負(fù)載處或負(fù)載中的空間的溫 度梯度，其中負(fù)載例如是電動(dòng)機(jī)或待充電的電池。
[0018] 有利地，交流直流轉(zhuǎn)換器具有功率因數(shù)校正電路。由此能夠?qū)崿F(xiàn)的是，與供電電網(wǎng) 連接的交流直流轉(zhuǎn)換器的來自供電電網(wǎng)的電流消耗接近于理想的歐姆電阻的電流消耗。通 過近似沒有無功分量的電流消耗能夠避免在供電電網(wǎng)中和在其他與供電電網(wǎng)相連的設(shè)備 中的干擾。
[0019] 此外可行的是，調(diào)節(jié)器準(zhǔn)備用于，借助調(diào)節(jié)相移角的輸出值和/或借助調(diào)節(jié)逆變器 的開關(guān)頻率來影響供電電路的輸出功率和/或輸出電壓和/或輸出電流。通過借助調(diào)節(jié)逆變 器的供電電壓和/或借助調(diào)節(jié)相移角的輸出值和/或借助調(diào)節(jié)逆變器的開關(guān)頻率，來調(diào)節(jié)供 電電路的輸出功率和/或輸出電壓和/或輸出電流，能夠在供電電壓的預(yù)設(shè)的調(diào)節(jié)范圍中擴(kuò) 大供電電路的工作范圍。相應(yīng)適用的是，使用負(fù)載的溫度和/或負(fù)載的溫度的變化速度和/ 或在負(fù)載處或在負(fù)載中的空間的溫度梯度作為另外替選的或附加的調(diào)節(jié)參量，其中該負(fù)載 例如是電動(dòng)機(jī)或待充電的電池。
[0020] 特別有利的實(shí)施方式提出，諧振電路為了無接觸的感應(yīng)的能量傳輸而具有發(fā)射線 圈和接收線圈。由此實(shí)現(xiàn)從電源到耗電器和/或到電能存儲(chǔ)器的電能的可靠的舒適的傳輸。 電源能夠是位置固定的或者移動(dòng)的。與此無關(guān)地，耗電器或電能儲(chǔ)存器也能夠是位置固定 的或移動(dòng)的。
【附圖說明】
[0021] 本發(fā)明依據(jù)附圖詳細(xì)闡述，其中示出：
[0022] 圖1示出供電電路的示意性的框圖，
[0023] 圖2示出供電電路的一部分的示意性的等效電路圖，
[0024]圖3示意性地示出了以不為零的相移角運(yùn)行中的逆變器在360°的完整節(jié)拍周期上 的橋電路的四個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)的開關(guān)狀態(tài)和在橋電路輸出端處的矩形電壓的曲線。
[0025] 圖4在圖的上半部分示意性地示出了在逆變器的供電電壓的交流分量的基波的完 整周期上的關(guān)于平均相移角為15°的相移角的曲線，并且在圖的下半部分示出了沒有預(yù)控 制相移角的橋電路的輸出交流電壓的基波的第一時(shí)間曲線和具有預(yù)控制根據(jù)圖的上半部 分的相移角的橋電路的輸出交流電壓的基波的第二時(shí)間曲線，
[0026] 圖5示意性地示出了用于產(chǎn)生交流電壓的方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 下面詳細(xì)描述的實(shí)施例表示本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式。
[0028]在圖1中示出的用于電負(fù)載LA的供電電路EVS包括交流直流轉(zhuǎn)換器ADW(受控制的 整流器）、調(diào)節(jié)器R、逆變器WR和諧振電路RK。交流直流轉(zhuǎn)換器ADW設(shè)置用于在單相的交流電 接口 NA處的運(yùn)行。交流直流轉(zhuǎn)換器ADW具有功率因數(shù)校正電路LFKS和(在圖中沒有示出的） 中間電路電容器，在該中間電路電容器上交流直流轉(zhuǎn)換器ADW提供其輸出直流電壓UV。
[0029] 逆變器WR具有橋電路BS和逆變器控制裝置WRS，用于產(chǎn)生和提供用于橋電路BS的 控制信號(hào)SS。橋電路BS是受控制的Η橋，其為了逆變而基本上具有四個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)H1，H2， 113，!14(參見圖2)。接下來為了簡化而將各個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)!11，!12，!13，!14統(tǒng)稱為把。
[0030] 諧振電路RK與逆變器WR連接，諧振電路具有感應(yīng)耦合的線圈SPS，SPE。諧振電路RK 的初級(jí)電路PK具有發(fā)射線圈SPS，對(duì)其由逆變器WR直接地或間接地加載交流電壓UA1并供給 電能。諧振電路RK的次級(jí)電路SK具有接收線圈SPE。發(fā)射線圈SPS構(gòu)成了變壓器T的初級(jí)繞組 W1。接收線圈SPE構(gòu)成了變壓器T的次級(jí)繞組W2。在次級(jí)繞組W2和初級(jí)繞組W1之間也存在感 應(yīng)的耦合IK。由于兩個(gè)線圈的感應(yīng)的耦合和因此的初級(jí)側(cè)和次級(jí)側(cè)的單個(gè)諧振電路，在機(jī) 動(dòng)車接近充電站時(shí)產(chǎn)生具有相應(yīng)的更高的級(jí)別的總諧振電路。
[0031] 在機(jī)動(dòng)車的實(shí)施方式中，供電電路EVS的諧振電路RK的初級(jí)線圈PK是與位置聯(lián)系 的，并且諧振電路RK的次級(jí)部分SK是與機(jī)動(dòng)車聯(lián)系的。由此實(shí)現(xiàn)從位置固定的能量傳輸電 源連接NA到機(jī)動(dòng)車電池和/或另外的耗電器(例如電暖氣、電風(fēng)扇、空調(diào)或信息系統(tǒng)）的可靠 的、舒適的無接觸的能量傳輸。
[0032]諧振電路RK能夠具有一個(gè)或多個(gè)串聯(lián)和/或并聯(lián)振蕩電路。對(duì)于振蕩單路中的每 一個(gè)適用的是，其完全地包括在諧振電路RK的（典型地位置聯(lián)系的）初級(jí)電路中或完全包括 在諧振電路RK的（典型地與機(jī)動(dòng)車聯(lián)系的）次級(jí)電路中。替選地，所考慮的單個(gè)的振蕩電路 能夠同時(shí)既部分地屬于初級(jí)電路又部分地屬于次級(jí)電路。
[0033] 在此，根據(jù)定義用于輸出整流的電壓UA2的（輸出側(cè)的）整流器電路GS屬于諧振電 路RK。由此，能夠給耗電設(shè)備LA、例如是電池(特別是機(jī)動(dòng)車電池）提供整流的電壓UA2。此 外，能夠如下地進(jìn)行確保，即與整流器電路GS的輸出端連接的第四電壓傳感器US4和/或與 整流器電路GS的輸出端連接的電流傳感器IS最優(yōu)地在提供整流的電壓UA2方面和/或最優(yōu) 地為了提供整流的電流IA2而對(duì)于相應(yīng)的應(yīng)用進(jìn)行匹配。
[0034] 供電電路EVS具有第一電壓傳感器S1，用于產(chǎn)生具有關(guān)于橋電路BS的間接供電電 壓UP的相位PLp的信息的第一信號(hào)S1。此外，供電電路EVS具有第二電壓傳感器US2,用于產(chǎn) 生具有關(guān)于橋電路 BS的直接供電電壓UV的電壓波動(dòng)SW的相位PLuv的信息的第二信號(hào)S2。此 外，供電電路EVS具有第三電壓傳感器US3，用于產(chǎn)生具有關(guān)于橋電路BS的輸出交流電壓UA1 的第三電壓信息的第三電壓信號(hào)S3。此外，供電電路EVS具有第四電壓傳感器US4,用于產(chǎn)生 具有關(guān)于諧振電路RK的輸出電壓UA2的第四電壓信息的第四信號(hào)S4。此外，供電電路EVS具 有電流傳感器IS，用于產(chǎn)生具有關(guān)于諧振電路RK的輸出電流IA2的電流強(qiáng)度信息的第五信 號(hào)S5〇
[0035] 為了在一定程度上向外擴(kuò)大調(diào)節(jié)范圍（供電電路EVS的工作范圍），即以相移角平 的變化Δφ仍能夠單獨(dú)地直接實(shí)現(xiàn)，供電電路EVS能夠具有調(diào)節(jié)器R，其準(zhǔn)備用于，借助調(diào)節(jié) 供電電壓UV的大小和/或借助調(diào)節(jié)相移角φ的輸出值φ〇和/或借助調(diào)節(jié)逆變器WR的開關(guān)頻 率f來影響供電電路EVS的輸出功率ΡΑ2和/或輸出電壓UA2和/或輸出電流ΙΑ2。
[0036] 圖2示出了橋電路BS和與其連接的諧振電路RK(包括負(fù)載側(cè)的整流器電路GS)的示 意性的電路圖。橋電路BS包括兩個(gè)各具有兩個(gè)串聯(lián)的半導(dǎo)體開關(guān)HI，H2或H3，H4的半橋HBa， HBb。在兩個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)HI，H2或H3，H4之間設(shè)有中間接頭Ma或Mb。每個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)Hi能夠與 續(xù)流二極管Di并聯(lián)。替換地或附加地，根據(jù)設(shè)計(jì)和負(fù)荷能力能夠使用半導(dǎo)體開關(guān)Hi的內(nèi)置 二極管(特別是半導(dǎo)體開關(guān)Hi的體二極管)作為續(xù)流二極管Didi在此代表半導(dǎo)體開關(guān)H1， H2，H3，H4中的一個(gè)。半導(dǎo)體開關(guān)Hi能夠?yàn)榱巳ヘ?fù)荷也與開關(guān)并聯(lián)電容Ci并聯(lián)。
[0037]諧振電路RK的初級(jí)線圈PK連接在兩個(gè)半橋HBa，HBb之間的中間接頭Ma，MB之間。諧 振電路RK的初級(jí)線圈PK具有帶有第一諧振頻率的第一串聯(lián)振蕩電路。諧振電路RK的次級(jí)線 圈SK具有帶有相同諧振頻率或者第二諧振頻率的第二串聯(lián)振蕩電路。在示出的實(shí)施方式 中，諧振電路RK的次級(jí)線圈SK與具有橋式整流器的整流器電路GS連接。整流器電路GS用于 整流交流電壓UA2 '，其由諧振電路RK的次級(jí)線圈SK提供。為了平整整流的電壓UA2，在整流 器電路GS的輸出端處連接有充電電容器CL。
[0038]圖3中的上面四個(gè)圖表示出了四個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)Hi的開關(guān)狀態(tài)的時(shí)間曲線。逆變器 控制裝置S準(zhǔn)備用于，以典型為50%的占空率驅(qū)動(dòng)全部半導(dǎo)體開關(guān)Hi，其中，每個(gè)半橋Hba， HBb中的一個(gè)半橋的兩個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)Hi相反地驅(qū)動(dòng)（由此避免了在橋電路BS的兩個(gè)供電線 VL+，VL-之間的短路）。"相反地驅(qū)動(dòng)"理解為，當(dāng)?shù)谝话雽?dǎo)體開關(guān)Hi切換為導(dǎo)通時(shí)第二半導(dǎo) 體開關(guān)Hi切換為不導(dǎo)通，并且當(dāng)?shù)诙雽?dǎo)體開關(guān)H2或H4切換為導(dǎo)通時(shí)第一半導(dǎo)體開關(guān)H1或 H3切換為不導(dǎo)通。通過第一半橋HBa的（第一）中間接頭Ma與橋電路BS的第一供電線V+或者 第二供電線V-交替的連接，在第一半橋HBa的（第一）中間接頭Ma處得到第一時(shí)間電壓曲線。 相應(yīng)地，通過第二半橋HBb的（第二）中間接頭Mb與橋電路BS的第一或者第二供電線V-交替 的連接，在第二半橋HBb的(第二）中間接頭Mb處得到第二時(shí)間電壓曲線。
[0039] 在相移角φ = φ〇 + Δφ為零度時(shí)，第一半橋HBa的（第一）中間接頭Ma的交替連接 相對(duì)于第二半橋HBb的（第二）中間接頭Mb的交替連接在時(shí)間上相反地進(jìn)行。（在第二中間接 頭Mb處的）第二電壓曲線然后因此相對(duì)于（在第一中間接頭Ma處的）第一電壓曲線相移了 180°。在相移角φ不等于零時(shí)，（在第二中間接頭Mb處的）第二電壓曲線相對(duì)于(在第一中間 接頭Ma處的)第一電壓曲線相移了 1 80° + φ。
[0040] 附圖下方的圖表示出了在橋電路BS的兩個(gè)中間接頭Ma，Mb之間的電壓UA1的時(shí)間 曲線，其從示出的能控制的半導(dǎo)體開關(guān)Hi的開關(guān)狀態(tài)的時(shí)間曲線中得出。在橋電路BS的兩 個(gè)中間接頭Ma，Mb之間的電壓UA1的時(shí)間曲線包括四個(gè)切換階段I，II，III，IV。在第一切換 階段I中，第一中間接頭Ma連接第一供電線V+并且第二中間接頭Mb連接第二供電線V-。在第 二切換階段II中，兩個(gè)中間接頭Ma，Mb連接第二供電線V-連接。在第三切換階段III中，第一 中間接頭Ma連接第二供電線V-并且第二中間接頭Mb連接第一供電線V+。在第四切換階段IV 中，兩個(gè)中間接頭Ma，Mb連接第一供電線V+。在接下來的開關(guān)周期中，四個(gè)切換階段I，II， III，IV以同樣的順序和方式重復(fù)。
[0041]圖4的上半部分示出了在用于（即雙倍電網(wǎng)頻率的）供電電壓UV的電壓波動(dòng)SW的完 整周期的時(shí)間t上施加的、與15°的相移角Φ的輸出值_相關(guān)的相移角φ的時(shí)間曲線。
[0042] 圖4的下半部分示了在用于（即雙倍電網(wǎng)頻率的)供電電壓UV的電壓波動(dòng)SW的完整 周期的時(shí)間t上施加的、沒有預(yù)控制相移角φ的橋電路BS的輸出交流電壓UA1的基波的振幅 UAla的第一時(shí)間曲線VZ1，其與具有對(duì)根據(jù)附圖的上半部分的相移角φ預(yù)控制120的橋電路 BS的輸出交流電壓UA1的基波的振幅UAla的第二時(shí)間曲線VZ2相比。在此能夠識(shí)別的是，通 過提出的對(duì)相移角9預(yù)控制120的措施幾乎恒定地獲得橋電路BS的輸出交流電壓UA1的基 波的振幅UAla。
[0043] 在圖5中示出的用于產(chǎn)生交流電壓UA1的方法100包括如下步驟。在第一步驟110 中，利用用于實(shí)現(xiàn)相移電路圖的控制信號(hào)SS來驅(qū)控具有兩個(gè)半橋HBa，HBb的橋電路BS，兩個(gè) 半橋分別具有兩個(gè)串聯(lián)的半導(dǎo)體開關(guān)Hi。在第二步驟120中，在考慮到橋電路BS的供電電壓 uv的電壓波動(dòng)sw的相位的情況下預(yù)控制相移電路圖的相移角φ。
[0044] 為了減小諧振轉(zhuǎn)換器的輸出電壓UA2、輸出電流ΙΑ2或輸出功率ΡΑ2的波動(dòng)，提出一 種逆變器WR，其包括橋電路BS、逆變器控制裝置WRS和預(yù)控制裝置VS。橋電路BS包括兩個(gè)半 橋HBa，HBb，其分別具有兩個(gè)串聯(lián)的半導(dǎo)體開關(guān)Hi。逆變器控制裝置WRS準(zhǔn)備用于實(shí)現(xiàn)相移 電路圖。預(yù)控制裝置VS在考慮橋電路BS的供電電壓UV的電壓波動(dòng)SW的相位PLuv的情況下準(zhǔn) 備用于調(diào)節(jié)相移電路圖的相移角Φ。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種逆變器(WR)，其特征在于，所述逆變器包括： 具有兩個(gè)半橋(HBa，HBb)的橋電路(BS)，所述半橋分別具有兩個(gè)串聯(lián)的半導(dǎo)體開關(guān) (Hi); 逆變器控制裝置(WRS)，所述逆變器控制裝置準(zhǔn)備用于實(shí)現(xiàn)相移電路圖；和 預(yù)控制裝置(VS)，所述預(yù)控制裝置在考慮到所述橋電路(BS)的供電電壓(UV)的電壓波 動(dòng)(SW)的相位(PLuv)的情況下準(zhǔn)備用于調(diào)節(jié)所述相移電路圖的相移角（(ph2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的逆變器(WR)，其特征在于，所述預(yù)控制裝置(VS)在考慮到所述 橋電路(BS)的所述供電電壓(UV)的所述電壓波動(dòng)(SW)的振幅(UVsw)的情況下準(zhǔn)備用于調(diào)節(jié) 所述相移角（φ)。3. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的逆變器(WR)，其特征在于，所述預(yù)控制裝置(VS) 在考慮到所述橋電路(BS)的所述供電電壓(UV)的平均值的大小的情況下準(zhǔn)備用于調(diào)節(jié)所 述相移角（φ)。4. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的逆變器(WR)，其特征在于，所述預(yù)控制裝置(VS) 具有用于接收所述橋電路(BS)的間接供電電壓(Up)的相位(PLp)的同步輸入端(SE)。5. -種供電電路(EVS)，其特征在于，所述供電電路包括： 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的逆變器(WR);和 與橋電路(BS)的輸出端(BSA)連接的諧振電路(RK)。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的供電電路(EVS)，其特征在于，所述諧振電路(RK)在輸出側(cè)具 有用于輸出整流的電壓的整流器電路(GS)。7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的供電電路(EVS)，其特征在于，所述供電電路(EVS)具有用 于提供供電電壓(UV)的交流直流轉(zhuǎn)換器(ADW)和調(diào)節(jié)器(R)，所述調(diào)節(jié)器準(zhǔn)備用于借助調(diào)節(jié) 所述供電電壓（UV)的大小來影響所述供電電路（EVS)的輸出電流（IA2)和/或輸出電壓 (UA2)和/或輸出功率(PA2)，其中，所述交流直流轉(zhuǎn)換器(ADW)準(zhǔn)備用于，作為用于調(diào)節(jié)所述 供電電壓(UV)的大小的執(zhí)行器而為所述調(diào)節(jié)器(R)服務(wù)并且從所述調(diào)節(jié)器(R)獲得所述供 電電壓(UV)的額定值(Suv)。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的供電電路(EVS)，其特征在于，所述調(diào)節(jié)器(R)準(zhǔn)備用于，借助 調(diào)節(jié)相移角（φ)的輸出值（φ〇)和/或借助調(diào)節(jié)所述逆變器(WR)的開關(guān)頻率(f)來影響所述 供電電路(EVS)的所述輸出電流(IA2)和/或所述輸出電壓(UA2)和/或所述輸出功率(PA2)。9. 根據(jù)權(quán)利要求5至8中任一項(xiàng)所述的供電電路(EVS)，其特征在于，所述諧振電路(RK) 為了無接觸的感應(yīng)的能量傳輸而具有發(fā)射線圈（SPS)和接收線圈（SPE)。10. -種用于產(chǎn)生交流電壓(UA1)的方法(100 )，其特征在于，所述方法(100)包括： 利用用于實(shí)現(xiàn)相移電路圖的控制信號(hào)（SS)來驅(qū)控（100)具有兩個(gè)半橋(HBa，HBb)的橋 電路(BS)，所述半橋分別具有兩個(gè)串聯(lián)的半導(dǎo)體開關(guān)(Hi);和 在考慮所述橋電路(BS)的供電電壓(UV)的電壓波動(dòng)(SW)的相位(PLuv)的情況下預(yù)控制 (120)所述相移電路圖的相移角(φ)。
【文檔編號(hào)】H02M7/523GK106026738SQ201610183060
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年3月28日
【發(fā)明人】亞歷山大·布赫爾, 格諾特·赫布斯特
【申請(qǐng)人】西門子公司