逆變器，供電電路和用于產(chǎn)生交流電壓的方法
【專利摘要】一種逆變器(WR)包括橋電路(BS)，逆變器控制裝置(WRS)和第一調(diào)節(jié)器(R1)。橋電路(BS)包括兩個半橋(HBa，HBb)，其分別具有兩個串聯(lián)連接的半導(dǎo)體開關(guān)(Hi)。逆變器控制裝置(WRS)準備用于執(zhí)行相移電路圖。第一調(diào)節(jié)器(R1)準備用于通過調(diào)節(jié)相移電路圖的相移角來調(diào)節(jié)供電電壓(UV)的電壓波動對第一調(diào)節(jié)參量(UA1，UA2，IA2，PA2)的影響。此外，本發(fā)明涉及一種供電電路(EVS)以及一種用于產(chǎn)生交流電壓(UA1)的方法。
【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，其包括橋電路和逆變器控制裝置。橋電路包括兩個半橋， 其分別具有兩個串聯(lián)連接的半導(dǎo)體開關(guān)。逆變器控制裝置準備用于執(zhí)行相移電路圖（在兩 個半橋的控制信號之間的相移）。半導(dǎo)體開關(guān)是典型的可控制的半導(dǎo)體開關(guān)，如M0SFET(金 屬氧化物場效應(yīng)晶體管）?！靖綀D說明】包括對相移電路圖（Phase-Shift-Schaltschema)的描 述。
[0002] 此外，本發(fā)明涉及一種供電電路，其包括這種逆變器以及諧振電路，諧振電路連接 至逆變器的橋電路的輸出端。
[0003] 此外，本發(fā)明還涉及一種用于產(chǎn)生交流電壓的方法，其具有以下步驟。在第一步驟 中，利用用于執(zhí)行相移電路圖的控制信號對具有兩個半橋的橋電路進行控制，其中，這兩個 半橋分別具有兩個串聯(lián)連接的半橋開關(guān)。
【背景技術(shù)】
[0004] Haldi，R.，Schenk K.在IEEE能源轉(zhuǎn)換會議與展覽會上的文獻:用于超高效率電動 車輛的3.5kW無線充電器，IEEE-ECCE 2014,描述了一種感應(yīng)式能量傳輸系統(tǒng)，用于對電動 車輛進行充電。該能量傳輸系統(tǒng)包括諧振轉(zhuǎn)換器。相移電路圖如在http : / / powerelectronics.com/print/regulators/simplified-phase-shifted-full-bridge-converter-design ψ描述。為使本發(fā)明的說明書簡潔并同時滿足可執(zhí)行性的要求，輔助地 參閱這些文獻的公開內(nèi)容。
[0005] 尤其是在用于無接觸能量傳輸?shù)闹C振轉(zhuǎn)換器中，能夠基于在供電側(cè)(通常是位置 固定的一方)和諧振轉(zhuǎn)換器的電磁耦合連接側(cè)(通常是移動的一方)的電磁耦合的原因而出 現(xiàn)，即諧振轉(zhuǎn)換器的供電電壓的很微小的變化就已經(jīng)導(dǎo)致諧振轉(zhuǎn)換器的輸出特性的強烈變 化。這意味著，即在不利的工作點中，供電電路的輸出參量(電流，電壓，功率)的振幅特別敏 感地取決于諧振轉(zhuǎn)換器的供給電壓的大小。
[0006] 在所述的應(yīng)用領(lǐng)域中，（諧振轉(zhuǎn)換器的）橋電路以典型的方式在AC-DC轉(zhuǎn)換器上運 行。AC-DC轉(zhuǎn)換器具有中間電路電流容器，AC-DC轉(zhuǎn)換器在其上提供用于橋電路的供電電壓。 AC-DC轉(zhuǎn)換器以典型的方式包括功率因數(shù)校正電路(PFC = Power Factor Correction)。在 AC-DC轉(zhuǎn)換器在單相網(wǎng)絡(luò)接口上運行時，在中間電路電容器上取決于原理地產(chǎn)生中間電路 電壓的近似于正弦的電壓波動（電壓波紋）。電壓波動的基本振蕩具有雙倍的電源頻率(也 就是在50Hz時的電網(wǎng)頻率時為100Hz，或者在60Hz時的電網(wǎng)頻率時為120Hz)。在中間電路電 壓方面，中間電路電壓的交流分量的振幅處于百分比范圍中（例如在400V的直流分量時為 10V)。由于諧振轉(zhuǎn)換器對供電電壓變化的已提及的敏感性而導(dǎo)致，諧振轉(zhuǎn)換器的傳輸?shù)墓?率強烈的波動，確切地說以中間電路電容器上的電壓波動的頻率(也就是以雙倍的電網(wǎng)頻 率)波動。諧振轉(zhuǎn)換器的功率傳輸與供電電壓的瞬時值的強烈相關(guān)性在存在供電電壓的很 小的波動時就已經(jīng)導(dǎo)致不希望的結(jié)果，即供電電壓電路的輸出參量(電流，電壓，功率）以電 壓波動的頻率波動。當(dāng)要借助這樣的供電電路(包括AC-DC轉(zhuǎn)換器和諧振轉(zhuǎn)換器)對蓄電池 (例如機動車蓄電池)進行充電時，輸出參量（電流，電壓，功率）的這種波動尤其是不希望 的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 由現(xiàn)有技術(shù)出發(fā)，本發(fā)明的目的是減小或者盡可能完全地避免在現(xiàn)有技術(shù)中當(dāng)借 助供電電路給電負載供電時出現(xiàn)的供電電路的輸出參量(電流，電壓，功率)的波動，當(dāng)供電 電路具有以下的諧振轉(zhuǎn)換器，其由在電網(wǎng)側(cè)產(chǎn)生的、附帶有剩余波動的輸入電壓供電時。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)的方法，其具有這 些優(yōu)點。
[0008] 該目的根據(jù)本發(fā)明通過一種逆變器實現(xiàn)，其包括橋電路，逆變器控制裝置和第一 調(diào)節(jié)器。橋電路包括兩個半橋，其分別具有兩個彼此串聯(lián)連接的半導(dǎo)體開關(guān)。逆變器控制裝 置準備用于執(zhí)行相移電路圖。第一調(diào)節(jié)器準備用于借助調(diào)節(jié)相移電路圖的相移角來控制供 電電壓的電壓波動對第一調(diào)節(jié)參量的影響。
[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，其連接至橋電路的 輸出端。對于諧振電路而言不同的拓撲結(jié)構(gòu)是可行的，例如具有通過串聯(lián)或者并聯(lián)連接的 電容器實現(xiàn)的補償。
[0010] 用于產(chǎn)生交流電壓的根據(jù)本發(fā)明的方法包括以下步驟。在第一步驟中，利用用于 執(zhí)行相移電路圖的控制信號對具有兩個半橋的橋電路進行控制，其中，這兩個半橋分別具 有兩個串聯(lián)連接的半導(dǎo)體開關(guān)。在第二步驟中，借助調(diào)節(jié)相移電路圖的相移角中來控制供 電電壓UV的電壓波動SW對第一調(diào)節(jié)參量IA1，UA1，UA2，IA2，PA2的影響。
[0011] 由已知的逆變器出發(fā)，本發(fā)明的方案在于，逆變器具有第一調(diào)節(jié)器，其借助調(diào)節(jié)相 移電路圖的相移角來控制供電電壓的電壓波動對第一調(diào)節(jié)參量的影響。通過這種措施，逆 變器的輸出交流電壓的基礎(chǔ)振蕩振幅(基礎(chǔ)振蕩的振幅）的波動被部分地或者在理想的情 況中甚至完全地補償。供電電路可以具有第一電壓傳感器，用于產(chǎn)生具有關(guān)于橋電路的輸 出交流電壓的第一電壓信息的第一信號?？商鎿Q的或者附加的是，供電電路可以具有第二 電壓傳感器，其用于產(chǎn)生具有關(guān)于諧振電路的輸出電壓的第二信息的第二信號?？蛇x地或 者附加地，供電電路可以具有用于產(chǎn)生具有關(guān)于諧振電路的輸出電流的電流強度信息的第 三信號的第一電流傳感器?？蛇x地或者附加地，供電電路可以具有用于產(chǎn)生具有關(guān)于諧振 電路的輸入電流的第二電流強度信息的第四信號的第二電流傳感器。
[0012] 第一改進方案提出，第一調(diào)節(jié)參量是或者包括橋電流的輸出交流電壓。"包括"在 此意味著，即提出，即在考慮到橋電路的輸出交流電壓的情況下測定調(diào)節(jié)參量(例如功率）。 橋電流設(shè)置用于提供輸出交流電壓，其激發(fā)諧振電路振蕩。因此能夠假設(shè)待控制的電壓波 動還完全地包含在該橋電路的輸出交流電壓中（換句話說:低頻的波動分量在該橋電路的 輸出交流電壓中沒有完全濾出）。待控制的電壓波動因此可以例如根據(jù)輸出交流電源的振 幅與相應(yīng)的振幅額定值的偏差來測定。可替換的是，也可以提出，即待控制的電壓波動根據(jù) 振幅的偏差或者根據(jù)在一個或者幾個電網(wǎng)周期上測定的有效值與相應(yīng)的有效額定值的偏 差來測定。對橋電路的輸出交流電壓的調(diào)節(jié)具有以下優(yōu)點，即進入到調(diào)節(jié)電路中的調(diào)節(jié)路 徑盡可能地短，從而在一開始就避免了對(第一調(diào)節(jié)器的）調(diào)節(jié)電路的不穩(wěn)定性做出貢獻， 該貢獻能夠代表諧振電路在調(diào)節(jié)路徑中的包含。鑒于感應(yīng)式耦合裝置的不同的幾何輪廓， 這尤其適合于在無接觸能量傳輸系統(tǒng)的情況。
[0013] -個有利的觀點提出，逆變器具有預(yù)控制裝置，用于將相移角的調(diào)制的相位與橋 電路的供電電壓的電壓波動的相位相匹配。該選擇在以下時尤其是有利的，當(dāng)在橋電路的 輸出端處盡管能夠良好地檢測到輸出交流電壓的振幅的待控制的波動的振幅，然而能夠?qū)?現(xiàn)在橋電路的供電側(cè)上成本低廉和/或可靠地對待控制的電壓波動的相位進行足夠精確的 檢測時。橋電路的供電電壓的電壓波動的相位可以借助用于橋電路的供電電壓的電壓傳感 器來檢測。
[0014] 可替換地或者附加地，橋電路的供電電壓的電壓波動的相位也可以借助用于橋電 路的間接供電電壓的第一相位傳感器來檢測。間接的供電電壓可以是電網(wǎng)電壓，利用其為 產(chǎn)生用于橋電路的供電電壓的AC-DC轉(zhuǎn)換器供電。在該種情況中適宜的是，第一調(diào)節(jié)器在考 慮到供電電壓的電壓波動的相位時(根據(jù)關(guān)于間接的供電電壓的相位的信息)通過以下方 式考慮在間接的供電電壓的相位和橋電路的直接供電電壓的電壓波動的相位之間可能存 在的延遲時間（時間推移），即其向間接的供電電壓的相位加入一個偏差值，該偏差值與兩 個相位之間的延遲時間相對應(yīng)。
[0015] 為了在第一調(diào)節(jié)器中實現(xiàn)對供電電壓的電壓波動的相位的考慮，第一調(diào)節(jié)器可以 具有用于接收橋電路的供電電壓的和/或橋電路的間接供電電壓的相位的同步輸入端。一 個適宜的（在附圖中并未示出的）替代方案提出，包含關(guān)于橋電路的直接的或者間接的供電 電壓的相位的信息的傳感器信號被輸送給逆變器控制裝置，并且逆變器控制裝置的第一調(diào) 節(jié)器僅僅事后調(diào)節(jié)(nachstellen)相移角?？蛇x的是，逆變器控制裝置的第一調(diào)節(jié)器附加地 還可以報告相移角的輸出值，或者在逆變器控制裝置中固定地設(shè)定或者預(yù)設(shè)該輸出值。相 應(yīng)地構(gòu)造的逆變器控制裝置可以利用直接輸送給其的關(guān)于相位的信息和由第一調(diào)節(jié)器提 供的相移角產(chǎn)生用于執(zhí)行相移電路圖的控制信號。
[0016] 對于許多應(yīng)用來說適宜的是，諧振電路在輸出側(cè)具有用于輸出已整流的電壓的整 流器電路時。在諧振電路的輸出端上可以（電容地或者電感地)連接有整流器級，其后連接 有濾波器級，從而對直流負載進行服務(wù)。由此，用于，例如是蓄電池(尤其是機動車蓄電池） 的耗電器能夠由已整流的電流進行供給。此外可以確保，即在整流器電路的輸出端上連接 的第二電壓傳感器和/或在整流器電路的輸出端上連接的電流傳感器最優(yōu)地在提供已整流 的電壓和/或最優(yōu)地為了提供已整流的電流而對于相應(yīng)的應(yīng)用進行匹配。
[0017] 第二改進方案提出，即第一調(diào)節(jié)參量是或者包括諧振電路的輸出電壓。"包括"在 此意味著，即提出，即在考慮到諧振電路的輸出電壓的情況下測定調(diào)節(jié)參量(例如功率）。用 于布置在諧振電路的輸出端上的第一調(diào)節(jié)器的電壓傳感器可以作為用于第二調(diào)節(jié)器的電 壓傳感器起作用。由此，兩個調(diào)節(jié)器能夠利用同一電壓傳感器運行并且節(jié)省了一個用于第 二調(diào)節(jié)器的第二電壓傳感器。兩個調(diào)節(jié)器完全不影響，當(dāng)其具有不同的時間特性時。適宜的 是，第一調(diào)節(jié)器具有一個調(diào)節(jié)器動態(tài)特性，其高于第二調(diào)節(jié)器的動態(tài)特性很多倍。
[0018] 第三改進方案提出，第一調(diào)節(jié)參量是或者包括諧振電路的輸出電流。"包括"在此 意味著，即提出，即在考慮到諧振電路的輸出電流的情況下測定調(diào)節(jié)參量(例如功率）。諧振 電流的輸出電壓作為調(diào)節(jié)參量的使用尤其是適用的，即當(dāng)供電電路從連接的負載的角度上 看(例如從待充電的蓄電池的角度上看)幾乎應(yīng)該如恒定電源一樣表現(xiàn)時。
[0019] 在一個優(yōu)選的設(shè)計方案中，供電電路具有用于提供供電電壓的AC-DC轉(zhuǎn)換器和第 二調(diào)節(jié)器，其準備用于借助對供電電壓的大小的調(diào)節(jié)對供電電路的輸出電流和/或輸出電 壓和/或輸出功率進行影響，其中，AC-DC轉(zhuǎn)換器準備用于將第二調(diào)節(jié)器作為用于調(diào)節(jié)供電 電壓的大小的調(diào)節(jié)機構(gòu)并且從第二調(diào)節(jié)器獲得供電電壓的額定值。第二調(diào)節(jié)器典型地以一 個反應(yīng)時間起作用，該反應(yīng)時間為第一調(diào)節(jié)器的反應(yīng)時間的多倍。因此，（不取決于對橋電 路的供電電壓的電壓波動的補償）自主改變(也就是說受調(diào)節(jié)器控制地)供電電壓的大小。 由此，（例如用于為蓄電池充電)供電電路的輸出電流和/或輸出電壓和/或輸出功率能夠被 調(diào)節(jié)到額定值。尤其是對于對蓄電池的保護蓄電池的、節(jié)省時間的充電來說，對由蓄電池接 收的電流的強度或者對由蓄電池接收的功率的強度進行調(diào)節(jié)比對施加到蓄電池上的電壓 的調(diào)節(jié)更加適宜。此外替代的或附加的調(diào)節(jié)參量能夠是負載的溫度和/或負載的溫度的改 變速度和/或在負載處或者中的空間溫度梯度，其中，負載例如是電動機或者待充電的電 池。
[0020] 當(dāng)AC-DC轉(zhuǎn)換器具有功率因數(shù)校正電路時是有利的。為此可以實現(xiàn)，即AC-DC轉(zhuǎn)換 器從其所連接的供電網(wǎng)絡(luò)的電能吸收近似于理想的歐姆電阻的電能吸收。通過近似無功分 量的電能吸收可以避免在能量供給網(wǎng)絡(luò)和連接至該能量供給網(wǎng)絡(luò)的其他設(shè)備中的干擾。
[0021] 此外，第二調(diào)節(jié)器可以為此準備用于借助調(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)頻率來影響能量供給網(wǎng)絡(luò)的輸出電流和/或輸出電壓和/或輸出功率。通過借助 于調(diào)節(jié)逆變器的供給電壓和/或借助于調(diào)節(jié)相移角的輸出值和/或借助于調(diào)節(jié)逆變器的開 關(guān)頻率來調(diào)節(jié)供電網(wǎng)絡(luò)的輸出電流和/或輸出電壓和/或輸出功率，在供電電壓的預(yù)設(shè)的調(diào) 節(jié)范圍中能夠增大供電電路的工作范圍。相應(yīng)也適用的是，可以使用負載的溫度和/或負載 的溫度的變化速度和/或在負載處或者中的空間溫度梯度作為另外的可替換的或者附加的 調(diào)節(jié)參量，其中該負載例如是電動機或者待充電的電池。
[0022] -個特別優(yōu)選的實施方式提出，諧振電路為了無接觸地感應(yīng)能量傳輸而具有發(fā)射 線圈和接收線圈。由此能夠可靠地、方便地將電能從電源傳輸至耗電器和/或電存儲器。電 源可以是固定的或者移動的。與此無關(guān)地，耗電器或者電存儲器也可以是位置固定的或者 移動的。
【附圖說明】
[0023]接下來根據(jù)附圖對本發(fā)明進一步說明，圖中示出：
[0024]圖1是供電電路的示意性框圖，
[0025] 圖2是供電電路的一部分的示意性等效電路圖，
[0026] 圖3是橋電路的四個半導(dǎo)體開關(guān)在具有不為零的相移角的運行時在逆變器的360° 的完整節(jié)拍周期上的示意性開關(guān)狀態(tài)以及在橋電路的輸出端上的矩形電壓的走向，
[0027] 圖4在附圖的上部分中示意性地示出了相移角關(guān)于15度的平均相移角在逆變器的 供電電壓的剩余波動的基礎(chǔ)振蕩的全周期上的變化，并且在附圖的下邊部分中示出了在沒 有調(diào)節(jié)相移角時的橋電路的輸出交流電壓的基礎(chǔ)振蕩的時間上的第一變化和隨著根據(jù)附 圖的上部分對相移角進行調(diào)節(jié)時的橋電路的輸出交流電壓的基礎(chǔ)振動的時間上的第二變 化，
[0028] 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。
【具體實施方式】
[0029] 接下來根據(jù)示出的實施例來展示本發(fā)明的優(yōu)選的設(shè)計方案。
[0030] 在圖1中示出的用于電負載LA的供電電路EVS包括AC-DC轉(zhuǎn)換器ADW (受控的整流 器），第二調(diào)節(jié)器R2,逆變器WR和諧振電路RIAC-DC轉(zhuǎn)換器ADW設(shè)置用于在單相的交流電接 口 NA處的運行。AC-DC轉(zhuǎn)換器ADW具有功率因數(shù)校正電路LFKS和(在圖中并未示出的）中間電 路電容，在該電容上AC-DC轉(zhuǎn)換器ADW提供其輸出直流電壓UV。
[0031] 逆變器WR具有橋電路BS和用于產(chǎn)生和提供用于橋電路BS的控制信號SS的逆變器 控制裝置WRS。橋電路BS是受控的Η橋，其為了逆變具有四個半導(dǎo)體開關(guān)H1，H2，H3，H4(SM 圖2)。接下來為了簡化的目的各個半導(dǎo)體開關(guān)!11，!12，!13，!14也統(tǒng)稱為把。
[0032] 在逆變器WR上連接有諧振電路RK，其具有感應(yīng)地耦合的線圈SPS，SPE。諧振電路RK 的初級電路PK具有發(fā)射線圈SPS，其由逆變器WR直接或者間接地加載交流電壓UA1并且供應(yīng) 有電能。諧振電流RK的次級電路SK具有接收線圈SPE。發(fā)射線圈SPS形成變壓器T的初級繞組 W1。接收線圈SPE形成變壓器T的次極繞組W2。在次級繞組W2和初級繞組W1之間產(chǎn)生感應(yīng)耦 合IK。
[0033]在機動車領(lǐng)域的實施方式中，諧振電路RK的初級線圈ΡΚ和供電電路EVS位置聯(lián)系 地（〇 r t s g e b u n d e n e η )，并且諧振電路R K的次級部分S K是機動車聯(lián)系地 (fahrzeuggebundenen)。由此實現(xiàn)了從位置固定的能量傳輸網(wǎng)絡(luò)接口ΝΑ至機動車蓄電池 和/或另外的耗電器（例如電暖氣，通風(fēng)機，空調(diào)設(shè)備或者信息娛樂系統(tǒng)）的無接觸能量傳 輸。
[0034]諧振電路RK可以具有一個或者多個串聯(lián)和/或并聯(lián)振蕩電路。對于每個振蕩電路 來說適用的是，其完全包含在諧振電路RK的（典型的位置聯(lián)系的)初級電路中或者完全包含 在諧振電路RK的（典型的機動車聯(lián)系的）次級電路中。可替換的是，所考慮的各個振蕩電路 同時部分地屬于初級電路也部分地屬于次級電路。由于兩個線圈的感應(yīng)耦合并進而初級側(cè) 和次級側(cè)的單個諧振電路的原因，在機動車靠近充電站時產(chǎn)生具有相應(yīng)較高等級的總諧振 電路。
[0035]在此，用于輸出已整流的電壓UA2的（輸出側(cè)的）整流器電路GS也合乎定義地屬于 諧振電路RK。由此，可以為例如是蓄電池(尤其是機動車蓄電池）的耗電器LA提供已整流的 電壓UA2。此外可以確保，即連接在整流器電路GS的輸出端上的第四電壓傳感器US2和/或連 接至整流器電路GS的電流傳感器IS，最優(yōu)地在提供已整流的電壓UA2方面和/或最優(yōu)地為了 提供已整流的電流IA2而對于相應(yīng)的應(yīng)用進行匹配。
[0036]供電電路EVS具有第一電壓傳感器US1，用于產(chǎn)生具有關(guān)于橋電路BS的輸出交流電 壓UA1的第一電壓信息的第一信號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)于諧振電路RK的輸出電壓UA2的第二電壓信息的第二信號S2。此外，供電電路EVS 具有第一電流傳感器IS，用于產(chǎn)生具有關(guān)于諧振電路RK的輸出電流IA2的第一電流強度信 息的第三信號S3。此外，供電電路EVS具有（圖中并未示出的）第二電流傳感器IS，用于產(chǎn)生 具有關(guān)于諧振電路RK的輸入電流IA1的電流強度信息的第四信號S4。
[0037]本發(fā)明的一個可選的改進方案提出，第一調(diào)節(jié)器R1借助第一信號S1獲得關(guān)于橋電 路BS的輸出交流電壓UA1的振幅UAla的波動強度的信息，但是并不獲得關(guān)于輸出交流電壓 的電壓波動的相位的信息。在該種情況中，第一調(diào)節(jié)器R1利用來自相位傳感器PS11的信號 S11獲得相位信息PLp和/或利用來自相位傳感器PS12(見虛線箭頭）的信號S12獲得相位信 息PLuv。該混合方案也是可行的，當(dāng)?shù)谝徽{(diào)節(jié)器R1使用諧振電路RK的輸出電壓UA2 (信號S2) 或者輸出電流IA2(信號S3)作為調(diào)節(jié)參量時?？商鎿Q的是，逆變器控制裝置WRS準備用于由 相位傳感器PS11和/或PS12直接接收相位信息PLp和/或PLuv，并且在考慮相位信息PLp和/或 PLUV和由第一調(diào)節(jié)器R1提供的僅僅為Δφ或者僅僅為φ的相移角或者即有Δ;φ還有φ的相移 角的情況下產(chǎn)生用于橋電路BS的控制信號SS。振幅UA1的波動強度可以典型地同樣以與此 有關(guān)的振幅或者與此有關(guān)的有效值來編號。
[0038] 供電電路EVS具有相位傳感器PS11，用于產(chǎn)生具有關(guān)于橋電路BS的間接供給電壓 UP的相位PLp的信息的第一相位信息信號S11。此外，供電電路EVS具有相位傳感器PS12，用 于產(chǎn)生具有關(guān)于橋電路 BS的直接供給電壓UV的電壓波動SW的相位PLuv的信息的第二相位信 息信號S12。
[0039] 為了在一定程度上向外擴大調(diào)節(jié)范圍（供電電路EVS的工作范圍），即隨著相移角Φ 的改變Δφ單獨恰好也能夠?qū)崿F(xiàn)，第二調(diào)節(jié)器R2可以為此準備用于通過借助于調(diào)節(jié)相移角 Φ的輸出值物和/或借助于調(diào)節(jié)逆變器WR的開關(guān)頻率f來影響供電電路EVS的輸出電流ΙΑ2 和/或輸出電壓UA2和/或輸出功率PA2。
[0040] 圖2示出了橋電路BS和連接在其上的諧振電路RK(包括負載側(cè)的整流器電路GS)的 示意性電路圖。橋電路BS包括兩個半橋HBa，HBb，其分別具有兩個串聯(lián)連接的半導(dǎo)體開關(guān) HI，H2以及H3，H4。中間抽頭Ma以及Mb處于兩個半導(dǎo)體開關(guān)HI，H2以及H3，H4之間。每個半導(dǎo) 體開關(guān)Hi都可以并聯(lián)有空載二極管Di。可替換的或者附加的是，根據(jù)設(shè)計和負載能力而定， 使用半導(dǎo)體開關(guān)Hi的內(nèi)置二極管(尤其是半導(dǎo)體開關(guān)Hi的體二極管)作為空載二極管Di』i 在此用于表示半導(dǎo)體開關(guān)111，!12，!13，!14中的一個。為了進行卸載，半導(dǎo)體開關(guān)把也可以與開 關(guān)并聯(lián)電容器Ci并聯(lián)。
[0041 ] 諧振電路RK的初級電路PK連接在兩個半橋HBa，HBb的中間抽頭Ma，MB之間。諧振電 路RK的初級電路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的次級電路SK 具有帶有相同的或者第二諧振頻率的第二串聯(lián)振蕩電路。在示出的實施方式中，在諧振電 路RK的次級電路SK與帶有橋式整流器的整流器電路GS連接。整流器電路GS用于對交流電壓 UA2'進行整流，該交流電壓由諧振電流RK的次級電路SK提供。為了對已整流的電壓UA2進行 平整，在整流器電路GS的輸出端上連接有充電電容器CL。
[0042]圖3的上方四個圖表示出了四個半導(dǎo)體開關(guān)Hi的開關(guān)狀態(tài)的時間上的變化。逆變 器控制裝置WRS準備用于以典型的50%的占空率來驅(qū)動所有的半導(dǎo)體開關(guān)Hi，其中每個半 橋HBa，HBb的兩個半導(dǎo)體開關(guān)Hi反向地運行（由此避免在橋電路BS的兩個供電線路VL+，VL-之間的短路）。"相反地運行"在此被理解為，即第一半導(dǎo)體開關(guān)Hi切換為導(dǎo)通時，第二半導(dǎo) 體開關(guān)Hi切換為未導(dǎo)通，以及即第二半導(dǎo)體開關(guān)H2或H4切換為導(dǎo)通時，第一半導(dǎo)體開關(guān)H1 或H3切換為未導(dǎo)通。通過第一半橋HBa的（第一）中間抽頭Ma與橋電路BS的第一供給線路V+ 或者第二供給線路V-的交替連接，在第一半橋HBa的（第一）中間抽頭Ma上得出時間上的第 一電壓變化。相應(yīng)地，通過第二半橋HBb的（第二）中間抽頭Mb與橋電路BS的第一或者第二供 電線路V-的交替連接，在第二半橋HBb的(第二）中間抽頭Mb上得出時間上的第二電壓變化。
[0043] 在相移角φ = φ〇 + Δφ為零度時，第一半橋HBa的（第一）中間抽頭Ma的交替連接 與第二半橋HBb的（第二）中間抽頭Mb的交替連接在時間上相反地進行。（在第二中間抽頭Mb 處的）第二電壓變化因此相對于(在第一中間抽頭Ma處)第一電壓變化相移了 180°。在相移 角Φ不為零時，（在第二中間抽頭Mb處)第二電壓變化相對于(在第一中間抽頭Ma處)第一電 壓變化相移了 180° +φε
[0044] 附圖中的下面的圖表示出了在橋電路BS的兩個中間抽頭Ma，Mb之間的電壓UA1的 時間上變化，該時間上的變化由可控制的半導(dǎo)體開關(guān)Hi的開關(guān)狀態(tài)的示出的時間上的變化 獲得。在橋電路BS的兩個中間抽頭Ma，Mb之間的電壓UA1的時間上變化包括四個切換階段I， II，III，IV。在第一切換階段I中，第一中間抽頭Ma與第一供電線路V+連接并且第二中間抽 頭Mb與第二供電線路V-連接。在第二切換階段II中，兩個中間抽頭Ma，Mb與第二供電線路V-連接。在第三切換階段III中，第一中間抽頭Ma與第二供電線路V-連接并且第二中間抽頭Mb 與第一供電線路V+連接。在第四切換階段IV中，兩個中間抽頭Ma，Mb與第一供電線路V+連 接。在接下來的開關(guān)周期中，四個切換階段I，II，III，IV以相同的順序和方式重復(fù)。
[0045] 圖4的上方部分示出了在時間t上對于供電電壓UV的電壓波動SW(也就是說雙倍的 電網(wǎng)頻率)的整個周期來說，相移角φ相關(guān)于15°的相移角φ的輸出值φ〇的時間上的變化。
[0046] 與根據(jù)附圖的上邊部分的對相移角Φ進行了主動的后調(diào)節(jié)120時的橋電路BS的輸 出交流電壓UA1的基礎(chǔ)振蕩的振幅UAla的第二時間上的變化VZ2相比，圖4的下方部分示出 了在沒有調(diào)節(jié)相移角Φ時，在時間t上對于供電電壓UV的電壓波動SW(也就是說加倍的電網(wǎng) 頻率)的整個周期來說，橋電路BS的輸出交流電壓UA1的基礎(chǔ)振蕩的振幅UAla的第一時間上 的變化VZ1。在此可以看到，橋電路BS的輸出交流電壓UA1的基礎(chǔ)振蕩的振幅UA1 a通過對相 移角Φ的調(diào)節(jié)120的所提出的措施幾乎保持恒定。
[0047] 在圖5中示出的用于產(chǎn)生交流電壓UA1的方法100包括接下來的步驟。在第一步驟 100中，帶有兩個分別具有兩個串聯(lián)的半導(dǎo)體開關(guān)Hi的半橋HBa，mb的橋電路BS利用用于執(zhí) 行相移電路圖的控制信號SS控制。在第二步驟120中，供電電壓UV的電壓波動SW對第一調(diào)節(jié) 參量UA1，UA2，IA2，PA2的影響通過調(diào)節(jié)相應(yīng)電路圖的相移角Φ來控制。
[0048] 為了減小諧振轉(zhuǎn)換器的輸出電壓UA2的波動而提出一種逆變器WR，其包括橋電路 BS，逆變器控制裝置WRS和第一調(diào)節(jié)器R1。橋電路BS包括兩個半橋HBa，HBb，其分別具有兩個 串聯(lián)連接的半導(dǎo)體開關(guān)Hi。逆變器控制裝置WRS用于執(zhí)行相移電路圖。第一調(diào)節(jié)器R1用于通 過調(diào)節(jié)相移電路圖的相移角Φ來控制供電電壓UV的電壓波動SW對第一調(diào)節(jié)參量UA1，UA2， IA2，PA2的影響。
【主權(quán)項】
1. 一種逆變器(WR)，包括： 具有兩個半橋(HBa，HBb)的橋電路(BS)，所述半橋分別具有兩個串聯(lián)連接的半導(dǎo)體開 關(guān)(Hi); 逆變器控制裝置(WRS)，所述逆變器控制裝置準備用于執(zhí)行相移電路圖；以及 第一調(diào)節(jié)器(Rl)，所述第一調(diào)節(jié)器準備用于借助調(diào)節(jié)所述相移電路圖的相移角（φ)來 控制供電電壓(UV)的電壓波動(SW)對第一調(diào)節(jié)參量(UA1，UA2，ΙΑ2，ΡΑ2)的影響。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的逆變器(WR)，其特征在于，所述第一調(diào)節(jié)參量包括或者是所述 橋電路(BS)的輸出交流電壓(UAl)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的逆變器(WR)，其特征在于，所述逆變器(WR)具有預(yù)控制裝 置(VS)，以用于將所述相移角（φ)的調(diào)制的相位與所述橋電路(BS)的所述供電電壓(UV)的 電壓波動(SW)的相位(PLuv)相匹配。4. 一種供電電路(EVS)包括： 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的逆變器(WR);以及 諧振電路(RK)，所述諧振電路連接至所述橋電路(BS)的輸出端(BSA)。5. 根據(jù)權(quán)利要求4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 有整流器電路(GS)，用于輸出已整流的電壓(UA2)或者已整流的電流。6. 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的供電電路(EVS)，其特征在于，所述第一調(diào)節(jié)參量是或者包 括所述諧振電路(RK)的輸出電壓(UA2)。7. 根據(jù)權(quán)利要求4至6中任一項所述的供電電路(EVS)，其特征在于，所述第一調(diào)節(jié)參量 是或者包括所述諧振電路(RK)的輸出電流(ΙΑ2)。8. 根據(jù)權(quán)利要求4至7中任一項所述的供電電路（EVS)，其特征在于，所述供電電路 (EVS)具有第二調(diào)節(jié)器(R2)和用于提供所述供電電壓(UV)的AC-DC轉(zhuǎn)換器(ADW)，所述第二 調(diào)節(jié)器準備用于借助對所述供電電壓(UV)的大小進行設(shè)定來對所述供電電路(EVS)的輸出 電流（ΙΑ2)和/或輸出電壓(UA2)和/或輸出功率(ΡΑ2)進行影響，其中，所述AC-DC轉(zhuǎn)換器準 備用于使所述第二調(diào)節(jié)器(R2)作為用于調(diào)節(jié)所述供電電壓(UV)的大小的調(diào)節(jié)機構(gòu)并且從 所述第二調(diào)節(jié)器(R2)獲得所述供電電壓(UV)的額定值(Suv)。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的供電電路(EVS)，其特征在于，所述第二調(diào)節(jié)器(R2)準備用于 借助調(diào)節(jié)所述相移角（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)。 1 〇. -種用于產(chǎn)生交流電壓(UA1)的方法（IOO )，其中，所述方法（IOO)包括： 利用用于執(zhí)行相移電路圖的控制信號（SS)對橋電路(BS)進行控制（110)，所述橋電路 具有兩個半橋(HBa，HBb)，兩個所述半橋分別具有兩個串聯(lián)連接的半導(dǎo)體開關(guān)(Hi);以及 借助調(diào)節(jié)所述相移電路圖的相移角（φ)來控制（120)供電電壓(UV)的電壓波動（SW)對 第一調(diào)節(jié)參量(1^1，1^2，142，？六2)的影響。
【文檔編號】H02J50/12GK106026743SQ201610192113
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年3月30日
【發(fā)明人】亞歷山大·布赫爾, 格諾特·赫布斯特
【申請人】西門子公司