DE102012111607A1 - DC-DC converter and method for controlling a DC-DC converter - Google Patents

DC-DC converter and method for controlling a DC-DC converter Download PDF

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    • H02M3/33584—Bidirectional converters

Abstract

[Aufgabe]
Die einfache Durchführung der Umschaltung vom Motorbetrieb auf den regenerativen Betrieb oder der Umschaltung vom regenerativen Betrieb auf den Motorbetrieb in einem DC/DC-Wandler.
[Lösung]
Es wird ein DC/DC-Wandler mit einem Spannungszwischenkreis-Stromrichter auf der Primärseite eines Transformators und einem Stromzwischenkreis-Stromrichter auf der Sekundärseite des Transformators bereitgestellt. Eine Steuereinheit erzeugt eine erste Stellgröße auf der Basis eines Spannungswerts an den Ein- und Ausgangsklemmen des Spannungszwischenkreis-Stromrichters, erzeugt eine zweite Stellgröße auf der Basis eines Spannungswerts an den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters, und erzeugt außerdem auf der Basis der ersten Stellgröße, der zweiten Stellgröße und des Ein- und Ausgangsstroms an den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters und des Spannungszwischenkreis-Stromrichters einen Befehlswert für eine PWM-Regelung oder PFM-Regelung. Die Steuereinheit steuert des Weiteren den Betrieb des Spannungszwischenkreis-Stromrichters und des Stromzwischenkreis-Stromrichters auf der Basis dieses Befehlswerts.[Task]
The simple implementation of switching from engine operation to regenerative operation or switching from regenerative operation to motor operation in a DC / DC converter.
[Solution]
A DC / DC converter is provided with a DC link converter on the primary side of a transformer and a DC link converter on the secondary side of the transformer. A controller generates a first manipulated variable based on a voltage value at the input and output terminals of the voltage source rectifier, generates a second manipulated variable based on a voltage value at the input and output terminals of the current source rectifier, and also generates based on the first one Control value, the second manipulated variable and the input and output current at the input and output terminals of the power source converter and the voltage source rectifier a command value for a PWM control or PFM control. The control unit further controls the operation of the DC link power converter and the DC link converter on the basis of this command value.

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Figure 00000001

Description

[Technisches Gebiet][Technical area]

Die vorliegende Erfindung betrifft DC/DC-Wandler.The present invention relates to DC / DC converters.

[Technischer Hintergrund][Technical background]

Ein bidirektionaler DC/DC-Wandler wird verwendet, um den Motorbetrieb und den regenerativen Betrieb z. B. für einen Elektromotor sowie das Laden und Entladen eines Akkumulators durchzuführen (Patentschrift 1).A bidirectional DC / DC converter is used to control engine operation and regenerative operation, e.g. B. for an electric motor as well as the loading and unloading of a rechargeable battery (patent document 1).

[Schriften zum Stand der Technik][Fonts of the Prior Art]

[Patentschriften][Patents]

[Patentschrift 1][Patent Document 1]

  • JP 2008-35675 AJP 2008-35675 A

[Zusammenfassung der Erfindung]Summary of the Invention

[Aufgabe der Erfindung]OBJECT OF THE INVENTION

Bei herkömmlichen bidirektionalen DC/DC-Wandlern konnte jedoch die Umschaltung vom Motorbetrieb auf den regenerativen Betrieb oder die Umschaltung vom regenerativen Betrieb auf den Motorbetrieb nicht einfach durchgeführt werden. Da eine Regelung sowohl für den Motorbetrieb als auch für den regenerativen Betrieb erforderlich ist, bestand z. B. auch das Problem, dass das Regelungssystem kompliziert wurde.However, in conventional bidirectional DC / DC converters, the switching from the motor operation to the regenerative operation or the changeover from the regenerative operation to the motor operation could not be easily performed. Since a regulation for both engine operation and for regenerative operation is required, z. As well as the problem that the control system has been complicated.

Deshalb zielt die vorliegende Erfindung darauf ab, einen DC/DC-Wandler bereitzustellen, der die Umschaltung vom Motorbetrieb auf den regenerativen Betrieb oder die Umschaltung vom regenerativen Betrieb auf den Motorbetrieb einfach durchführen kann.Therefore, the present invention aims to provide a DC / DC converter which can easily perform the switching from the engine operation to the regenerative operation or the switching from the regenerative operation to the engine operation.

[Mittel zur Lösung der Aufgabe][Means to solve the problem]

Um die oben genannte Aufgabe zu lösen, ist ein erster DC/DC-Wandler gemäß der vorliegenden Erfindung ein DC/DC-Wandler, der zwischen einem Inverter zum Antrieb eines Elektromotors und einem Akkumulator verbunden ist, umfassend: einen Transformator, einen Spannungszwischenkreis-Stromrichter, der auf der Primärseite des Transformators angeordnet ist, einen ersten Spannungsmesskreis zur Erkennung der Spannung an den Ein- und Ausgangsklemmen des Spannungszwischenkreis-Stromrichters, einen Stromzwischenkreis-Stromrichter, der auf der Sekundärseite des Transformators angeordnet ist, einen zweiten Spannungsmesskreis zur Erkennung der Spannung an den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters, einen Strommesskreis zur Erkennung des Ein- und Ausgangsstroms an den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters, und eine Steuereinheit, um bei der Leistungsumsetzung von der Primärseite zur Sekundärseite und bei der Leistungsumsetzung von der Sekundärseite zur Primärseite des Transformators den Betrieb des Spannungszwischenkreis-Stromrichters und des Stromzwischenkreis-Stromrichters zu steuern, wobei entweder die Ein- und Ausgangsklemmen des Spannungszwischenkreis-Stromrichters mit dem Inverter verbunden und die Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters mit dem Akkumulator verbunden sind oder die Ein- und Ausgangsklemmen des Spannungszwischenkreis-Stromrichters mit dem Akkumulator verbunden und die Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters mit dem Inverter verbunden sind, wobei dieser DC/DC-Wandler dadurch gekennzeichnet ist, dass die Steuereinheit ein erstes Regelungssystem, um auf der Basis eines Spannungswerts an den Ein- und Ausgangsklemmen des Spannungszwischenkreis-Stromrichters eine erste Stellgröße Q1 bezüglich des Ein- und Ausgangsstroms zu erzeugen, ein zweites Regelungssystem, um auf der Basis eines Spannungswerts an den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters eine zweite Stellgröße Q2 bezüglich des Einund Ausgangsstroms zu erzeugen, und ein drittes Regelungssystem, um auf der Basis der ersten Stellgröße, der zweiten Stellgröße und des Ein- und Ausgangsstroms einen Befehlswert für eine PWM-Regelung oder PFM-Regelung zu erzeugen, umfasst, wobei sie den Betrieb des Spannungszwischenkreis-Stromrichters und des Stromzwischenkreis-Stromrichters auf der Basis dieses Befehlswerts steuert, wobei der Bereich, auf welchen die vom ersten Regelungssystem erzeugte Stellgröße Q1 begrenzt wird, auf den Bereich –I2 ≤ Q1 ≤ I1 eingestellt wird, wenn I1 der Maximalwert des Ladestroms zum Akkumulator ist und I2 der Maximalwert des Entladestroms vom Akkumulator ist, und wobei der Bereich, auf den die vom zweiten Regelungssystem erzeugte Stellgröße Q2 begrenzt wird, auf einen derartigen Bereich eingestellt wird, dass Q2 stets 0 ist.In order to achieve the above object, a first DC / DC converter according to the present invention is a DC / DC converter connected between an inverter for driving an electric motor and a secondary battery, comprising: a transformer, a DC link converter located on the primary side of the transformer, a first voltage measuring circuit for detecting the voltage at the input and output terminals of the voltage source rectifier, a power link converter arranged on the secondary side of the transformer, a second voltage measuring circuit for detecting the voltage at the input and output terminals of the intermediate current converter Current measuring circuit for the detection of the input and output current at the input and output terminals of the current link converter, and a control unit to the operation of the voltage source converter and the power conversion from the primary side to the secondary side and the power conversion from the secondary side to the primary side of the transformer to control the power link converter, wherein either the input and output terminals of the voltage source converter connected to the inverter and the input and output terminals of the power link converter are connected to the accumulator od he connected the input and output terminals of the DC link power converter to the accumulator and the input and output terminals of the power link converter are connected to the inverter, said DC / DC converter is characterized in that the control unit, a first control system to the base of a voltage value at the input and output terminals of the DC link converter to produce a first manipulated variable Q1 with respect to the input and output current, a second control system to a second manipulated variable based on a voltage value at the input and output terminals of the DC link converter Q2 with respect to the input and output current, and a third control system to generate a command value for PWM control or PFM control based on the first manipulated variable, the second manipulated variable and the input and output current includes, wherein the operation of the voltage source converter and the Current source converter based on this command value, wherein the range to which the manipulated variable Q1 generated by the first control system is limited is set to the range -I2 ≦ Q1 ≦ I1 when I1 is the maximum value of the charging current to the accumulator and I2 is the Is the maximum value of the discharge current from the accumulator, and wherein the range to which the manipulated variable Q2 generated by the second control system is limited is set to such a range that Q2 is always 0.

Ein zweiter DC/DC-Wandler gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein DC/DC-Wandler, der zwischen einem Inverter zum Antrieb eines Elektromotors und einem Akkumulator verbunden ist, umfassend: einen Transformator, einen Spannungszwischenkreis-Stromrichter, der auf der Primärseite des Transformators angeordnet ist, einen ersten Spannungsmesskreis zur Erkennung der Spannung an den Ein- und Ausgangsklemmen des Spannungszwischenkreis-Stromrichters, einen Stromzwischenkreis-Stromrichter, der auf der Sekundärseite des Transformators angeordnet ist, einen zweiten Spannungsmesskreis zur Erkennung der Spannung an den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters, einen Strommesskreis zur Erkennung des Ein- und Ausgangsstroms an den Ein- und Ausgangsklemmen des Spannungszwischenkreis-Stromrichters, und eine Steuereinheit, um bei der Leistungsumsetzung von der Primärseite zur Sekundärseite und bei der Leistungsumsetzung von der Sekundärseite zur Primärseite des Transformators den Betrieb des Spannungszwischenkreis-Stromrichters und des Stromzwischenkreis-Stromrichters zu steuern, wobei entweder die Ein- und Ausgangsklemmen des Spannungszwischenkreis-Stromrichters mit dem Inverter verbunden und die Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters mit dem Akkumulator verbunden sind oder die Ein- und Ausgangsklemmen des Spannungszwischenkreis-Stromrichters mit dem Akkumulator verbunden und die Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters mit dem Inverter verbunden sind, wobei der DC/DC-Wandler dadurch gekennzeichnet ist, dass die Steuereinheit ein erstes Regelungssystem, um auf der Basis eines Spannungswerts an den Ein- und Ausgangsklemmen des Spannungszwischenkreis-Stromrichters eine erste Stellgröße Q1 bezüglich des Ein- und Ausgangsstroms zu erzeugen, ein zweites Regelungssystem, um auf der Basis eines Spannungswerts an den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters eine zweite Stellgröße Q2 bezüglich des Einund Ausgangsstroms zu erzeugen, und ein drittes Regelungssystem, um auf der Basis der ersten Stellgröße, der zweiten Stellgröße und des Ein- und Ausgangsstroms einen Befehlswert für eine PWM-Regelung oder PFM-Regelung zu erzeugen, umfasst, wobei sie den Betrieb des Spannungszwischenkreis-Stromrichters und des Stromzwischenkreis-Stromrichters auf der Basis dieses Befehlswerts steuert, wobei der Bereich, auf welchen die vom zweiten Regelungssystem erzeugte Stellgröße Q2 begrenzt wird, auf den Bereich –I2 ≤ Q2 ≤ I1 eingestellt wird, wenn I1 der Maximalwert des Ladestroms zum Akkumulator ist und I2 der Maximalwert des Entladestroms vom Akkumulator ist, und wobei der Bereich, auf welchen die vom ersten Regelungssystem erzeugte Stellgröße Q1 begrenzt wird, auf einen derartigen Bereich eingestellt wird, dass Q1 stets 0 ist.A second DC / DC converter according to the present invention is a DC / DC converter connected between an inverter for driving an electric motor and a secondary battery, comprising: a transformer, a DC link converter arranged on the primary side of the transformer is a first voltage measuring circuit for detecting the voltage at the input and output terminals of the voltage source converter, a power link converter, which is arranged on the secondary side of the transformer, a second voltage measuring circuit for detecting the voltage at the input and output terminals of the Stromkreiskreis- Converter, a current measuring circuit for detecting the input and output current at the input and output terminals of the voltage source converter, and a control unit to the power conversion from the primary side to the secondary side and the power conversion from the secondary side to the primary side of the transformer to control the operation of the DC link converter and the DC link converter with either the input and output terminals of the DC link converter connected to the inverter and the input and output terminals of the DC link converter connected to the accumulator or the input and output terminals the DC link converter is connected to the accumulator and the input and output terminals of the DC link converter are connected to the inverter, wherein the DC / DC converter is characterized in that the control unit is a first control system to supply to the Input and output terminals of the DC link converter to generate a first control variable Q1 with respect to the input and output current, a second control system to a second control variable Q2 based on a voltage value at the input and output terminals of the current link converter of the input and output currents, and a third control system for generating a command value for PWM control or PFM control based on the first manipulated variable, the second manipulated variable, and the input and output currents, comprising the operation of the voltage intermediate circuit -Stream converter and the power link converter on the basis of this command value controls, wherein the range to which the control variable generated by the second control system Q2 is set to the range -I2 ≤ Q2 ≤ I1, when I1 is the maximum value of the charging current to the accumulator and I2 is the maximum value of the discharge current from the accumulator, and wherein the range to which the manipulated variable Q1 generated by the first control system is limited is set to such a range that Q1 is always 0.

[Wirkung der Erfindung]Effect of the Invention

Wie oben erklärt, kann bei der vorliegenden Erfindung die Umschaltung vom Motorbetrieb auf den regenerativen Betrieb und die Umschaltung vom regenerativen Betrieb auf den Motorbetrieb einfach durchgeführt werden.As explained above, in the present invention, switching from engine operation to regenerative operation and switchover from regenerative operation to engine operation can be easily performed.

[Kurze Beschreibung der Figuren][Brief description of the figures]

1 ist ein Blockschaltbild, das den schematischen Aufbau einer ersten Ausführungsform des DC/DC-Wandlers gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. 1 Fig. 12 is a block diagram showing the schematic structure of a first embodiment of the DC / DC converter according to the present invention.

2 ist ein Schaltschema, das den schematischen Aufbau des Stromzwischenkreis-Stromrichters 2, des Transformators 3 und des Spannungszwischenkreis-Stromrichters 4 von 1 zeigt. 2 is a circuit diagram showing the schematic structure of the power link converter 2 , of the transformer 3 and the voltage source rectifier 4 from 1 shows.

3 ist ein Blockschaltbild, das den schematischen Aufbau der Steuereinheit 5 von 1 zeigt. 3 is a block diagram showing the schematic structure of the control unit 5 from 1 shows.

4 ist ein Zeitdiagramm, das die Wellenform der Gate-Treibersignale S1, S2, Sa bis Sd von 1 zeigt. 4 FIG. 11 is a timing chart showing the waveform of the gate drive signals S1, S2, Sa through Sd of FIG 1 shows.

5 ist ein Blockschaltbild, das den schematischen Aufbau einer Steuereinheit, die in einer zweiten Ausführungsform des DC/DC-Wandlers gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, zeigt. 5 Fig. 12 is a block diagram showing the schematic structure of a control unit used in a second embodiment of the DC / DC converter according to the present invention.

6 ist ein Blockschaltbild, das den schematischen Aufbau einer Steuereinheit, die in einer dritten Ausführungsform des DC/DC-Wandlers gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, zeigt. 6 Fig. 10 is a block diagram showing the schematic structure of a control unit used in a third embodiment of the DC / DC converter according to the present invention.

7 ist ein Blockschaltbild, das den schematischen Aufbau einer Steuereinheit, die in einer vierten Ausführungsform des DC/DC-Wandlers gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, zeigt. 7 Fig. 10 is a block diagram showing the schematic structure of a control unit used in a fourth embodiment of the DC / DC converter according to the present invention.

8 ist ein Blockschaltbild, das den schematischen Aufbau eines Stromversorgungssystems, in dem der DC/DC-Wandler von 1 verwendet wird, zeigt. 8th is a block diagram showing the schematic structure of a power supply system in which the DC / DC converter of 1 is used, shows.

9 ist ein Schaltschema, das den schematischen Aufbau eines Stromzwischenkreis-Stromrichters 62 und eines Spannungszwischenkreis-Stromrichters 4, die in einer fünften Ausführungsform des DC/DC-Wandlers gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden, zeigt. 9 is a circuit diagram showing the schematic structure of a power link converter 62 and a voltage source rectifier 4 which are used in a fifth embodiment of the DC / DC converter according to the present invention.

10 ist ein Blockschaltbild, das den schematischen Aufbau des DC/DC-Wandlers von 1 zeigt, wenn er auf die Antriebsvorrichtung eines Elektromotors angewandt wird. 10 is a block diagram showing the schematic structure of the DC / DC converter of 1 shows when applied to the drive device of an electric motor.

11 ist ein Blockschaltbild, das den schematischen Aufbau für den Fall zeigt, bei dem bei der Steuereinheit, die in der dritten Ausführungsform des DC/DC-Wandlers gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, die Totzone 12 ausgelassen wurde. 11 FIG. 12 is a block diagram showing the schematic structure in the case where the dead band is used in the control unit used in the third embodiment of the DC / DC converter according to the present invention 12 was omitted.

12 ist eine Figur, bei der in das Zeitdiagramm von 4, das die Wellenform der Gate-Treibersignale S1, S2, Sa bis Sd zeigt, die Perioden T1 bis T4 eingetragen wurden. 12 is a figure in which in the time diagram of 4 showing the waveform of the gate drive signals S1, S2, Sa to Sd, which have been entered in the periods T1 to T4.

[Ausführungsformen der Erfindung]Embodiments of the Invention

Im Folgenden werden Ausführungsformen des DC/DC-Wandlers gemäß der vorliegenden Erfindung Bezug nehmend auf die Figuren erläutert.Hereinafter, embodiments of the DC / DC converter according to the present invention will be explained with reference to the figures.

1 ist ein Blockschaltbild, das den schematischen Aufbau einer ersten Ausführungsform des DC/DC-Wandlers gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. 1 Fig. 12 is a block diagram showing the schematic structure of a first embodiment of the DC / DC converter according to the present invention.

In 1 umfasst dieser DC/DC-Wandler einen Transformator 3, einen Spannungszwischenkreis-Stromrichter 4, der eine Leistungsumsetzung durchführt, indem er eine auf der Primärseite des Transformators 3 anliegende Spannung regelt, einen Stromzwischenkreis-Stromrichter 2, der eine Leistungsumsetzung durchführt, indem er einen auf der Sekundärseite des Transformators 3 fließenden Strom regelt, und eine Steuereinheit 5 zur Steuerung des Spannungszwischenkreis-Stromrichters 4 und des Stromzwischenkreis-Stromrichters 2.In 1 This DC / DC converter includes a transformer 3 , a voltage source converter 4 performing a power conversion by placing one on the primary side of the transformer 3 voltage applied controls a power link converter 2 performing a power conversion by placing one on the secondary side of the transformer 3 regulates flowing electricity, and a control unit 5 for controlling the voltage source converter 4 and the power link converter 2 ,

Wenn die Leistungsumsetzung von der Sekundärseite zur Primärseite des Transformators 3 erfolgt, wird der Strom, der den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters 2 zugeführt wird, durch den Stromzwischenkreis-Stromrichter 2 in Wechselstrom umgewandelt. Dieser Wechselstrom wird über den Transformator 3 vom Spannungszwischenkreis-Stromrichter 4 empfangen. Dann wird der Wechselstrom, der vom Spannungszwischenkreis-Stromrichter 4 über den Transformator 3 empfangen wurde, durch den Spannungszwischenkreis-Stromrichter 4 in Gleichstrom umgewandelt. Dieser Gleichstrom wird von den Ein- und Ausgangsklemmen des Spannungszwischenkreis-Stromrichters 4 ausgegeben.When the power conversion from the secondary side to the primary side of the transformer 3 is done, the current that is the input and output terminals of the power link converter 2 is fed through the power link converter 2 converted into alternating current. This alternating current is through the transformer 3 from the voltage source converter 4 receive. Then the alternating current from the voltage source inverter 4 over the transformer 3 received by the voltage source inverter 4 converted into direct current. This DC current is supplied by the input and output terminals of the voltage source converter 4 output.

Wenn die Leistungsumsetzung von der Primärseite zur Sekundärseite des Transformators 3 erfolgt, wird der Gleichstrom, der von den Ein- und Ausgangsklemmen des Spannungszwischenkreis-Stromrichters 4 zugeführt wird, durch den Spannungszwischenkreis-Stromrichter 4 in Wechselstrom umgewandelt. Dieser Wechselstrom wird über den Transformator 3 vom Stromzwischenkreis-Stromrichter 2 empfangen. Dann wird der Wechselstrom, der vom Stromzwischenkreis-Stromrichter 2 über den Transformator 3 empfangen wurde, durch den Stromzwischenkreis-Stromrichter 2 in Gleichstrom umgewandelt. Dieser Gleichstrom wird von den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters 2 ausgegeben.When the power conversion from the primary side to the secondary side of the transformer 3 is done, the DC current from the input and output terminals of the voltage source converter 4 is fed through the voltage source inverter 4 converted into alternating current. This alternating current is through the transformer 3 from the power link converter 2 receive. Then the alternating current from the power link converter 2 over the transformer 3 received by the power link converter 2 converted into direct current. This DC current is supplied by the input and output terminals of the DC link power converter 2 output.

Hierin wird die Spannung an den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters 2 als Spannung V2 bezeichnet, die Spannung an den Ein- und Ausgangsklemmen des Spannungszwischenkreis-Stromrichters 4 wird als Spannung V1 bezeichnet, und der von den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters 2 ausgegebene Strom wird als Strom I bezeichnet. Der Wert von Strom I nimmt dabei einen positiven Wert an, wenn der Strom von den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters 2 ausgegeben wird, und nimmt einen negativen Wert an, wenn der Strom den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters 2 zugeführt wird. Die Steuereinheit 5 regelt die Zunahme und Abnahme des Stroms I, indem sie die Spannung V1, die Spannung V2 und den Strom I abfragt.This is where the voltage at the input and output terminals of the power source converter becomes 2 referred to as voltage V2, the voltage at the input and output terminals of the voltage source converter 4 is referred to as voltage V1, and that of the input and output terminals of the power link converter 2 output current is referred to as current I. The value of current I assumes a positive value when the current from the input and output terminals of the power link converter 2 is output and assumes a negative value when the current is applied to the input and output terminals of the DC link power converter 2 is supplied. The control unit 5 regulates the increase and decrease of the current I by interrogating the voltage V1, the voltage V2 and the current I.

Wenn die Leistungsumsetzung von der Primärseite zur Sekundärseite des Transformators 3 erfolgt, fragt die Steuereinheit 5 die Spannung V1, die Spannung V2 und den Strom I ab, um die Zunahme und Abnahme des Stroms (I) zu regeln, der von den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters 2 ausgegeben wird. Wenn zum Beispiel die Spannung V2 erhöht werden soll oder die Spannung V1 gesenkt werden soll, werden der Stromzwischenkreis-Stromrichter 2 und der Spannungszwischenkreis-Stromrichter 4 so gesteuert, dass der von den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters 2 ausgegebene Strom (I) zunimmt, und wenn die Spannung V2 gesenkt soll oder die Spannung V1 erhöht werden soll, werden der Stromzwischenkreis-Stromrichter 2 und der Spannungszwischenkreis-Stromrichter 4 so gesteuert, dass der von den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters 2 ausgegebene Strom (I) abnimmt. Andererseits, wenn die Leistungsumsetzung von der Sekundärseite zur Primärseite des Transformators 3 erfolgt, werden die Spannung V1, die Spannung V2 und der Strom I abgefragt, um die Zunahme und Abnahme des Stroms (–I) zu regeln, der den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters 2 zugeführt wird. Wenn zum Beispiel die Spannung V1 erhöht werden soll, werden der Stromzwischenkreis-Stromrichter 2 und der Spannungszwischenkreis-Stromrichter 4 so gesteuert, dass der den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters 2 zugeführte Strom (–I) zunimmt (der Absolutwert des Stroms I, der ein negativer Wert ist, größer wird), und wenn die Spannung V1 gesenkt werden soll, werden der Stromzwischenkreis-Stromrichter 2 und der Spannungszwischenkreis-Stromrichter 4 so gesteuert, dass der den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters 2 zugeführte Strom (–I) abnimmt (der Absolutwert des Stroms I, der ein negativer Wert ist, kleiner wird).When the power conversion from the primary side to the secondary side of the transformer 3 takes place, asks the control unit 5 the voltage V1, the voltage V2 and the current I to control the increase and decrease of the current (I) from the input and output terminals of the power link converter 2 is issued. For example, when the voltage V2 is to be increased or the voltage V1 is to be lowered, the power source converter becomes 2 and the voltage source inverter 4 so controlled that of the input and output terminals of the power source converter 2 output current (I) increases, and when the voltage V2 is to be lowered or the voltage V1 is to be increased, the power link converter becomes 2 and the voltage source inverter 4 so controlled that of the input and output terminals of the power source converter 2 output current (I) decreases. On the other hand, if the power conversion from the secondary side to the primary side of the transformer 3 is performed, the voltage V1, the voltage V2 and the current I are interrogated to control the increase and decrease of the current (-I), the input and output terminals of the power source converter 2 is supplied. For example, when the voltage V1 is to be increased, the power source converter becomes 2 and the voltage source inverter 4 controlled so that the input and output terminals of the power link converter 2 supplied current (-I) increases (the absolute value of the current I, which is a negative value, becomes larger), and when the voltage V1 is to be lowered, the power link converter become 2 and the voltage source inverter 4 controlled so that the input and output terminals of the power link converter 2 supplied current (-I) decreases (the absolute value of the current I, which is a negative value, becomes smaller).

2 ist ein Schaltschema, das den schematischen Aufbau des Stromzwischenkreis-Stromrichters 2, des Transformators 3 und des Spannungszwischenkreis-Stromrichters 4 von 1 zeigt. In der Ausführungsform von 2 wurde als Stromzwischenkreis-Stromrichter 2 eine Gegentaktstruktur verwendet, und als Spannungszwischenkreis-Stromrichter 4 wurde eine Vollbrückenstruktur verwendet. 2 is a circuit diagram showing the schematic structure of the power link converter 2 , of the transformer 3 and the voltage source rectifier 4 from 1 shows. In the embodiment of 2 was called a power link converter 2 uses a push-pull structure, and as a voltage source converter 4 a full bridge structure was used.

Der Stromzwischenkreis-Stromrichter 2 weist als Hauptkomponenten die Schaltelemente Q1, Q2 und ein induktives Element L auf. Das Schaltelement Q1 ist zwischen einem Ende der Sekundärwicklung des Transformators 3 und der Minuspolklemmenseite verbunden, das Schaltelement Q2 ist zwischen dem anderen Ende der Sekundärwicklung des Transformators 3 und der Minuspolklemmenseite verbunden. Ferner ist zwischen der Mittelabzapfung der Sekundärwicklung und der Pluspolklemmenseite des Transformators 3 ein induktives Element L verbunden.The power link converter 2 has, as main components, the switching elements Q1, Q2 and an inductive element L. The switching element Q1 is between one end of the secondary winding of the transformer 3 and the negative pole terminal side connected, the switching element Q2 is between the other end of the secondary winding of the transformer 3 and the negative terminal side connected. Further, between the center tap of the secondary winding and the positive terminal side of the transformer 3 an inductive element L connected.

Hierin bestehen die Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters 2 aus einer Pluspolklemme und einer Minuspolklemme, wobei die Spannung zwischen der Pluspolklemme und der Minuspolklemme der Spannung V2 entspricht.This is where the input and output terminals of the DC link converter exist 2 consisting of a positive terminal and a negative terminal, the voltage between the positive terminal and the negative terminal corresponds to the voltage V2.

Der Spannungszwischenkreis-Stromrichter 4 weist als Hauptkomponenten Schaltelemente Qa bis Qd und einen Glättungskondensator C auf. Die Schaltelemente Qa, Qb sind miteinander in Reihe geschaltet, und die Schaltelemente Qc, Qd sind miteinander in Reihe geschaltet. Die Reihenschaltung der Schaltelemente Qa, Qb und die Reihenschaltung der Schaltelemente Qc, Qd sind miteinander parallelgeschaltet, und zwischen dem Verbindungspunkt der Schaltelemente Qa, Qb und dem Verbindungspunkt der Schaltelemente Qc, Qd ist die Primärwicklung des Transformators 3 verbunden. Ferner sind die Reihenschaltung der Schaltelemente Qa, Qb, die Reihenschaltung der Schaltelemente Qc, Qd und der Glättungskondensator C zwischen der Pluspolklemmenseite und der Minuspolklemmenseite verbunden. Hierin bestehen die Ein- und Ausgangsklemmen des Spannungszwischenkreis-Stromrichters 4 aus einer Pluspolklemme und einer Minuspolklemme, wobei die Spannung zwischen der Pluspolklemme und der Minuspolklemme der Spannung V1 entspricht.The voltage source converter 4 has as main components switching elements Qa to Qd and a smoothing capacitor C. The switching elements Qa, Qb are connected in series with each other, and the switching elements Qc, Qd are connected in series with each other. The series connection of the switching elements Qa, Qb and the series connection of the switching elements Qc, Qd are connected in parallel with each other, and between the connection point of the switching elements Qa, Qb and the connection point of the switching elements Qc, Qd is the primary winding of the transformer 3 connected. Further, the series connection of the switching elements Qa, Qb, the series connection of the switching elements Qc, Qd and the smoothing capacitor C are connected between the positive pole terminal side and the negative pole terminal side. This consists of the input and output terminals of the voltage source converter 4 consisting of a positive pole terminal and a negative pole terminal, the voltage between the positive pole terminal and the negative pole terminal corresponding to the voltage V1.

Als Schaltelemente Q1, Q2, Qa bis Qd können Feldeffekttransistoren, Bipolartransistoren oder IGBTs verwendet werden. Auch Body-Dioden können als Schaltelemente Q1, Q2, Qa bis Qd gebildet werden.As switching elements Q1, Q2, Qa to Qd, field effect transistors, bipolar transistors or IGBTs can be used. Body diodes can also be formed as switching elements Q1, Q2, Qa to Qd.

3 ist ein Blockschaltbild, das den schematischen Aufbau der Steuereinheit 5 von 1 zeigt. 3 is a block diagram showing the schematic structure of the control unit 5 from 1 shows.

In 3 besteht die Steuereinheit 5 aus einem ersten Spannungsregelungssystem 101, einem zweiten Spannungsregelungssystem 102 und einem Stromregelungssystem 103. Das Stromregelungssystem 103 ist dem ersten Spannungsregelungssystem 101 und dem zweiten Spannungsregelungssystem 102 nachgeschaltet. Der Ausgabewert, der vom ersten Spannungsregelungssystem 101 ausgegeben wird, und der Ausgabewert, der vom zweiten Spannungsregelungssystem 102 ausgegeben wird, werden daher in das Stromregelungssystem 103 eingegeben.In 3 is the control unit 5 from a first voltage regulation system 101 , a second voltage regulation system 102 and a flow control system 103 , The flow control system 103 is the first voltage regulation system 101 and the second voltage regulation system 102 downstream. The output value from the first voltage regulation system 101 is output, and the output value from the second voltage control system 102 is output, therefore, in the power control system 103 entered.

Im ersten Spannungsregelungssystem 101 ist einem Subtrahierer 11 eine Totzone 12 (Totzonenschaltung) nachgeschaltet, der Totzone 12 ist ein Konstantspannungsregler 13 nachgeschaltet, und dem Konstantspannungsregler 13 ist ein Begrenzer 14 nachgeschaltet. Der Konstantspannungsregler 13 vergleicht die Spannung V1 mit ihrem Sollwert V1_ref, erzeugt auf der Basis des Vergleichsergebnisses die Stellgröße des Stroms I und gibt diese Stellgröße aus. Mit der Totzone 12 kann ein zulässiger Variationsbereich der Spannung V1 so eingestellt werden, dass der Konstantspannungsregler 13 nicht betrieben wird, wenn die Spannung innerhalb des zulässigen Bereichs liegt. Der Begrenzer 14 ist angeordnet, um den Bereich der Stellgröße, die vom Konstantspannungsregler 13 ausgegeben wird, zu begrenzen. Wenn die vom Konstantspannungsregler 13 ausgegebene Stellgröße innerhalb des im Begrenzer 14 eingestellten Bereichs liegt, wird die vom Konstantspannungsregler 13 ausgegebene Stellgröße vom ersten Spannungsregelungssystem 101 unverändert ausgegeben. Andererseits, wenn die vom Konstantspannungsregler 13 ausgegebene Stellgröße außerhalb des im Begrenzer 14 eingestellten Bereichs liegt, wird vom ersten Spannungsregelungssystem 101 ein im Begrenzer 14 eingestellter unterer Grenzwert oder oberer Grenzwert ausgegeben.In the first voltage regulation system 101 is a subtractor 11 a dead zone 12 (Deadband circuit) downstream, the deadband 12 is a constant voltage regulator 13 downstream, and the constant voltage regulator 13 is a limiter 14 downstream. The constant voltage regulator 13 compares the voltage V1 with its setpoint V1_ref, generates the manipulated variable of the current I on the basis of the comparison result and outputs this manipulated variable. With the deadband 12 For example, an allowable variation range of the voltage V1 can be set so that the constant voltage regulator 13 is not operated when the voltage is within the allowable range. The limiter 14 is arranged to the range of the manipulated variable, that of the constant voltage regulator 13 is spent limiting. When the from the constant voltage regulator 13 output manipulated variable within the limiter 14 is set by the constant voltage regulator 13 output variable from the first voltage regulation system 101 spent unchanged. On the other hand, when the from the constant voltage regulator 13 output manipulated variable outside of the limiter 14 is set by the first voltage regulation system 101 one in the limiter 14 set lower limit or upper limit.

Im zweiten Spannungsregelungssystem 102 ist einem Subtrahierer 21 ein Konstantspannungsregler 23 nachgeschaltet, und dem Konstantspannungsregler 23 ist ein Begrenzer 24 nachgeschaltet. Der Konstantspannungsregler 23 vergleicht die Spannung V2 mit ihrem Sollwert V2_ref, erzeugt auf der Basis des Vergleichsergebnisses die Stellgröße des Stroms I und gibt diese Stellgröße aus. Der Begrenzer 24 ist angeordnet, um den Bereich der Stellgröße, die vom Konstantspannungsregler 23 ausgegeben wird, zu begrenzen. Wenn die vom Konstantspannungsregler 23 ausgegebene Stellgröße innerhalb des im Begrenzer 24 eingestellten Bereichs liegt, wird die vom Konstantspannungsregler 23 ausgegebene Stellgröße vom zweiten Spannungsregelungssystem 102 unverändert ausgegeben. Andererseits, wenn die vom Konstantspannungsregler 23 ausgegebene Stellgröße außerhalb des im Begrenzer 24 eingestellten Bereichs liegt, wird vom zweiten Spannungsregelungssystem 102 ein im Begrenzer 24 eingestellter unterer Grenzwert oder oberer Grenzwert ausgegeben.In the second voltage control system 102 is a subtractor 21 a constant voltage regulator 23 downstream, and the constant voltage regulator 23 is a limiter 24 downstream. The constant voltage regulator 23 compares the voltage V2 with its setpoint V2_ref, generates the manipulated variable of the current I on the basis of the comparison result and outputs this manipulated variable. The limiter 24 is arranged to the range of the manipulated variable, that of the constant voltage regulator 23 is spent limiting. When the from the constant voltage regulator 23 output manipulated variable within the limiter 24 is set by the constant voltage regulator 23 output manipulated variable from the second voltage control system 102 spent unchanged. On the other hand, when the from the constant voltage regulator 23 output manipulated variable outside of the limiter 24 is set by the second Voltage regulation system 102 one in the limiter 24 set lower limit or upper limit.

Im Stromregelungssystem 103 ist einem Addierer 31 ein Addierer/Subtrahierer 32 nachgeschaltet, dem Addierer/Subtrahierer 32 ist ein Konstantstromregler 33 nachgeschaltet, und dem Konstantstromregler 33 ist ein Begrenzer 34 nachgeschaltet. Der Konstantstromregler 33 vergleicht den Wert der Addition aus der Stellgröße, die vom ersten Spannungsregelungssystem 101 ausgegeben wurde, und der Stellgröße, die vom zweiten Spannungsregelungssystem 102 ausgegeben wurde, mit dem Strom I. Dann erzeugt er auf der Basis des Vergleichsergebnisses einen Befehlswert für die relative Einschaltdauer in einer PWM(Pulsbreitenmodulation)-Regelung und gibt diesen Befehlswert aus. Der Begrenzer 34 ist angeordnet, um den Bereich des Befehlswerts, der vom Konstantstromregler 33 ausgegeben wird, zu begrenzen. Wenn der vom Konstantstromregler 33 ausgegebene Befehlswert innerhalb des im Begrenzer 24 eingestellten Bereichs liegt, wird der vom Konstantstromregler 33 ausgegebene Befehlswert vom Stromregelungssystem 103 unverändert ausgegeben. Andererseits, wenn der vom Konstantstromregler 33 ausgegebene Befehlswert außerhalb des im Begrenzer 34 eingestellten Bereichs liegt, wird ein im Begrenzer 34 eingestellter unterer Grenzwert oder oberer Grenzwert vom Stromregelungssystem 103 ausgegeben. Im Falle einer PFM(Pulsfrequenzmodulation)-Regelung erzeugt der Konstantstromregler 33 einen Befehlswert für eine Frequenz in einer PFM(Pulsfrequenzmodulation)-Regelung. Die Regelparameter des Konstantstromreglers 33 können bei der Leistungsumsetzung von der Primärseite zur Sekundärseite des Transformators 3 und bei der Leistungsumsetzung von der Sekundärseite zur Primärseite des Transformators 3 auf einen gemeinsamen Wert eingestellt werden.In the current control system 103 is an adder 31 an adder / subtractor 32 downstream, the adder / subtractor 32 is a constant current regulator 33 downstream, and the constant current regulator 33 is a limiter 34 downstream. The constant current regulator 33 compares the value of the addition from the manipulated variable generated by the first voltage regulation system 101 and the manipulated variable generated by the second voltage regulation system 102 Then, on the basis of the comparison result, it generates a command value for the duty ratio in PWM (Pulse Width Modulation) control, and outputs this command value. The limiter 34 is arranged to the range of the command value, that of the constant current regulator 33 is spent limiting. If that of the constant current regulator 33 output command value within the delimiter 24 is set by the constant current controller 33 output command value from the current control system 103 spent unchanged. On the other hand, if that of the constant current regulator 33 output command value outside of the delimiter 34 is set in the limiter 34 set lower limit or upper limit of current control system 103 output. In the case of PFM (Pulse Frequency Modulation) control, the constant current controller generates 33 a command value for a frequency in a PFM (Pulse Frequency Modulation) scheme. The control parameters of the constant current controller 33 can be used in the power conversion from the primary side to the secondary side of the transformer 3 and in the power conversion from the secondary side to the primary side of the transformer 3 be set to a common value.

Bei der Leistungsumsetzung von der Primärseite zur Sekundärseite des Transformators 3 können die Begrenzer 14, 24, 34 wie folgt eingestellt werden.
Begrenzer 14: unterer Grenzwert = –ΔI, oberer Grenzwert = ΔI
Begrenzer 24: unterer Grenzwert = 0, oberer Grenzwert = I_ref
Begrenzer 34: unterer Grenzwert = 0, oberer Grenzwert = maximale relative EinschaltdauerIn the power conversion from the primary side to the secondary side of the transformer 3 can the limiters 14 . 24 . 34 be set as follows.
limiter 14 : lower limit = -ΔI, upper limit = ΔI
limiter 24 : lower limit = 0, upper limit = I_ref
limiter 34 : lower limit = 0, upper limit = maximum duty cycle

Hier ist I_ref der Sollwert des Stroms I, der von den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters 2 ausgegeben wird, und ΔI kann auf einen bestimmten Wert eingestellt werden. Wenn die Bereiche der Begrenzer 14, 24, 34 auf diese Weise eingestellt wurden, wird die Ausgabe des ersten Spannungsregelungssystems 101, des zweiten Spannungsregelungssystems 102 und des Stromregelungssystems 103 wie folgt begrenzt. Wenn die vom Konstantspannungsregler 13 ausgegebene Stellgröße größer ist als ΔI, wird die vom ersten Spannungsregelungssystem 101 ausgegebene Stellgröße gleich ΔI, und wenn die vom Konstantspannungsregler 13 ausgegebene Stellgröße kleiner ist als –ΔI, wird die vom ersten Spannungsregelungssystem 101 ausgegebene Stellgröße gleich –ΔI. Wenn die vom Konstantspannungsregler 23 ausgegebene Stellgröße größer ist als I_ref, wird die vom zweiten Spannungsregelungssystem 102 ausgegebene Stellgröße gleich I_ref, und wenn die vom Konstantspannungsregler 23 ausgegebene Stellgröße kleiner ist als 0, wird die vom ersten Spannungsregelungssystem 101 ausgegebene Stellgröße gleich 0. Wenn der vom Konstantstromregler 33 ausgegebene Befehlswert größer ist als der Maximalwert der relativen Einschaltdauer, wird der vom Stromregelungssystem 103 ausgegebene Befehlswert gleich dem Maximalwert der relativen Einschaltdauer, und wenn der vom Konstantstromregler 33 ausgegebene Befehlswert kleiner ist als 0, wird der vom Stromregelungssystem 103 ausgegebene Befehlswert gleich 0. Der Maximalwert des Werts der Addition aus der Stellgröße, die vom ersten Spannungsregelungssystem 101 ausgegeben wird, und der Stellgröße, die vom zweiten Spannungsregelungssystem 102 ausgegeben wird, ist daher I_ref + ΔI und der Minimalwert –ΔI. Demnach variiert der Strom I zwischen I_ref + ΔI und –ΔI.Here, I_ref is the setpoint of the current I, that of the input and output terminals of the power source converter 2 is output, and ΔI can be set to a certain value. If the areas of the limiter 14 . 24 . 34 are set in this way, the output of the first voltage regulation system 101 , the second voltage regulation system 102 and the power control system 103 limited as follows. When the from the constant voltage regulator 13 output variable greater than ΔI, is the first voltage regulation system 101 output variable equal to ΔI, and if the constant voltage regulator 13 output variable is less than -ΔI, is the first voltage regulation system 101 output manipulated variable equal to -ΔI. When the from the constant voltage regulator 23 command value output is greater than I_ref, that of the second voltage control system 102 output manipulated variable is equal to I_ref, and if that of the constant voltage regulator 23 output value is less than 0, that of the first voltage regulation system 101 output variable equal to 0. If the from the constant current controller 33 output command value is greater than the maximum value of the duty cycle, which is the current control system 103 output command value equal to the maximum value of the duty cycle, and if that of the constant current regulator 33 output command value is less than 0, that is the current control system 103 output command value equal to 0. The maximum value of the value of the addition of the manipulated variable generated by the first voltage regulation system 101 is output, and the manipulated variable, the second voltage control system 102 is therefore I_ref + ΔI and the minimum value -ΔI. Thus, the current I varies between I_ref + ΔI and -ΔI.

Bei der Leistungsumsetzung von der Sekundärseite zur Primärseite des Transformators 3 können die Begrenzer 14, 24, 34 wie folgt eingestellt werden.
Begrenzer 14: unterer Grenzwert = –I_ref, oberer Grenzwert = 0
Begrenzer 24: unterer Grenzwert = 0, oberer Grenzwert = 0
Begrenzer 34: unterer Grenzwert = 0, oberer Grenzwert = maximale relative EinschaltdauerIn the power conversion from the secondary side to the primary side of the transformer 3 can the limiters 14 . 24 . 34 be set as follows.
limiter 14 : lower limit = -I_ref, upper limit = 0
limiter 24 : lower limit = 0, upper limit = 0
limiter 34 : lower limit = 0, upper limit = maximum duty cycle

Bei der Leistungsumsetzung von der Sekundärseite zur Primärseite des Transformators 3 erfolgt eine Regelung, die den Strom, der den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters 2 zugeführt wird, zu- oder abnehmen lässt. Der Sollwert des Stroms I ist ein negativer Wert.In the power conversion from the secondary side to the primary side of the transformer 3 there is a regulation that controls the current, the input and output terminals of the power link converter 2 is supplied, increases or decreases. The setpoint of the current I is a negative value.

In diesem Beispiel wird die Stellgröße, die vom ersten Spannungsregelungssystem 101 ausgegeben wird, auf den Bereich von –I_ref bis 0 begrenzt. Das heißt, vom ersten Spannungsregelungssystem 101 wird eine Stellgröße ausgegeben, die den Strom, der den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters 2 zugeführt wird, innerhalb eines Bereichs von 0 bis I_ref variieren lässt. Da der untere Grenzwert und der obere Grenzwert des Begrenzers 24 auf 0 eingestellt sind, ist die Stellgröße, die vom zweiten Spannungsregelungssystem 102 ausgegeben wird, stets gleich 0. Durch den Einstellwert des Begrenzers 24 kann so die Funktion des zweiten Spannungsregelungssystems 102 im Wesentlichen abgeschaltet werden. Das Stromregelungssystem 103 vergleicht die Stellgröße, die vom ersten Spannungsregelungssystem 101 ausgegeben wird, mit dem Strom I und erzeugt auf der Basis des Vergleichsergebnisses einen Befehlswert für die relative Einschaltdauer.In this example, the manipulated variable is that of the first voltage regulation system 101 is limited to the range of -I_ref to 0. That is, from the first voltage regulation system 101 a command value is output, which is the current that is the input and output terminals of the power link converter 2 is varied within a range of 0 to I_ref. Since the lower limit and the upper limit of the limiter 24 are set to 0, is the manipulated variable, that of the second voltage control system 102 is output, always equal to 0. By the setting value of the limiter 24 so can the function of the second voltage regulation system 102 essentially shut down. The flow control system 103 compares the manipulated variable generated by the first voltage regulation system 101 is output with the current I and generates a command value for the duty ratio on the basis of the comparison result.

Die Arbeitsweise wird für den Fall beschrieben, dass die Begrenzer 14, 24, 34 wie oben angegeben eingestellt wurden. Zuerst wird der Fall der Leistungsumsetzung von der Sekundärseite zur Primärseite des Transformators 3 beschrieben. Bei der Leistungsumsetzung von der Sekundärseite zur Primärseite des Transformators 3 wird der zulässige Variationsbereich der Totzone 12 auf 0 eingestellt. Der Subtrahierer 11 subtrahiert die Spannung V1, die die Erkennungsspannung an den Ein- und Ausgangsklemmen des Spannungszwischenkreis-Stromrichters 4 ist, vom Sollwert V1_ref und gibt diesen Wert aus. Dieser Subtraktionswert wird über die Totzone 12 in den Konstantspannungsregler 13 eingegeben. Der Konstantspannungsregler 13 erzeugt eine derartige Stellgröße, dass dieser Subtraktionswert sich 0 nähert (eine derartige Stellgröße, dass die Spannung V1 sich dem Sollwert V1_ref nähert). Diese Stellgröße wird vom Begrenzer 14 auf den Bereich von –I_ref bis 0 begrenzt, wonach sie vom ersten Spannungsregelungssystem 101 ausgegeben wird. Dann wird sie über den Addierer 31 an den Addierer/Subtrahierer 32 ausgegeben.The operation is described in the event that the limiter 14 . 24 . 34 as stated above. First, the case of the power conversion from the secondary side to the primary side of the transformer 3 described. In the power conversion from the secondary side to the primary side of the transformer 3 becomes the allowable variation range of the deadband 12 set to 0. The subtractor 11 subtracts the voltage V1, which detects the detection voltage at the input and output terminals of the voltage source converter 4 is from the setpoint V1_ref and outputs this value. This subtraction value is over the deadband 12 in the constant voltage regulator 13 entered. The constant voltage regulator 13 generates such a manipulated variable that this subtraction value approaches 0 (a manipulated variable such that the voltage V1 approaches the target value V1_ref). This manipulated variable is from the limiter 14 limited to the range of -I_ref to 0, after which they are from the first voltage regulation system 101 is issued. Then she gets over the adder 31 to the adder / subtractor 32 output.

Die vom ersten Spannungsregelungssystem 101 ausgegebene Stellgröße wird über den Addierer 31 in den Addierer/Subtrahierer 32 eingegeben. Der Addierer/Subtrahierer 32 addiert den Ausgabewert des Addierers 31 mit dem Sollwert I_ref des Ladestroms und subtrahiert von diesem Additionswert den Erkennungswert des Stroms I. Dieser Berechnungswert wird in den Konstantstromregler 33 eingegeben. Der Konstantstromregler 33 erzeugt einen derartigen Befehlswert, dass dieser Berechnungswert sich 0 nähert. Der Begrenzer 34 begrenzt diesen Befehlswert auf einen Bereich von 0 bis zur maximalen relativen Einschaltdauer, wonach er die relative Einschaltdauer als Befehl Duty für die relative Einschaltdauer ausgibt.The first voltage regulation system 101 output manipulated variable is via the adder 31 into the adder / subtractor 32 entered. The adder / subtractor 32 adds the output value of the adder 31 with the set value I_ref of the charging current and subtracts from this addition value the detection value of the current I. This calculation value is in the constant current controller 33 entered. The constant current regulator 33 generates such a command value that this calculation value approaches 0. The limiter 34 limits this command value to a range of 0 to the maximum duty cycle, after which it outputs the duty ratio as duty duty command Duty.

Als nächstes wird der Fall der Leistungsumsetzung von der Primärseite zur Sekundärseite des Transformators 3 beschrieben. Bei der Leistungsumsetzung von der Primärseite zur Sekundärseite des Transformators 3 werden Stellgrößen der Einstellung der Begrenzer 14, 24 entsprechend von sowohl dem ersten Spannungsregelungssystem 101 als auch dem zweiten Spannungsregelungssystem 102 ausgegeben. Die Stellgröße, die vom ersten Spannungsregelungssystem 101 ausgegeben wird, wird so eingestellt, dass sie sowohl einen positiven als auch einen negativen Wert annehmen kann.Next, the case of the power conversion from the primary side to the secondary side of the transformer 3 described. In the power conversion from the primary side to the secondary side of the transformer 3 are manipulated variables of the setting of the limiters 14 . 24 corresponding to both the first voltage regulation system 101 as well as the second voltage regulation system 102 output. The manipulated variable, that of the first voltage regulation system 101 output is set so that it can take both a positive and a negative value.

Der zulässige Variationsbereich der Totzone 12 des ersten Spannungsregelungssystems 101 wird auf einen beliebigen Wert über 0 eingestellt. Der Subtrahierer 11 subtrahiert die Spannung V1 vom Sollwert V1_ref. Dieser Subtraktionswert wird über die Totzone 12 in den Konstantspannungsregler 13 eingegeben.The permissible variation range of the dead zone 12 of the first voltage regulation system 101 is set to any value above 0. The subtractor 11 subtracts the voltage V1 from the setpoint V1_ref. This subtraction value is over the deadband 12 in the constant voltage regulator 13 entered.

Der Konstantspannungsregler 13 erzeugt eine derartige Stellgröße, dass der eingegebene Subtraktionswert sich 0 nähert (eine derartige Stellgröße, dass der Erkennungswert der Spannung V1 sich dem Sollwert der Rail-Spannung V1_ref nähert). Der Begrenzer 14 begrenzt diese Stellgröße auf einen Bereich von –ΔI bis ΔI. Die vom Begrenzer 14 ausgegebene Stellgröße wird in den Addierer 31 eingegeben.The constant voltage regulator 13 generates such a manipulated variable that the inputted subtraction value approaches 0 (a manipulated variable such that the detection value of the voltage V1 approaches the target value of the rail voltage V1_ref). The limiter 14 limits this manipulated variable to a range of -ΔI to ΔI. The limiter 14 output manipulated variable is in the adder 31 entered.

Der Subtrahierer 21 subtrahiert die Spannung V2, die die Erkennungsspannung an den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters 2 ist, vom Sollwert V2_ref. Dieser Subtraktionswert wird in den Konstantspannungsregler 23 eingegeben.The subtractor 21 subtracts the voltage V2, which is the detection voltage at the input and output terminals of the power link converter 2 is, from the setpoint V2_ref. This subtraction value is in the constant voltage regulator 23 entered.

Der Konstantspannungsregler 23 erzeugt eine derartige Stellgröße, dass der eingegebene Subtraktionswert sich 0 nähert (eine derartige Stellgröße, dass die Spannung V2 sich dem Sollwert V2_ref nähert). Der Begrenzer 24 begrenzt diese Stellgröße auf einen Bereich von 0 bis I_ref. Die vom Begrenzer 14 ausgegebene Stellgröße wird in den Addierer 31 eingegeben.The constant voltage regulator 23 generates such a manipulated variable that the inputted subtraction value approaches 0 (a manipulated variable such that the voltage V2 approaches the target value V2_ref). The limiter 24 limits this manipulated variable to a range from 0 to I_ref. The limiter 14 output manipulated variable is in the adder 31 entered.

Der Addierer 31 addiert die Ausgabewerte aus den Begrenzern 14, 24. Dieser Additionswert wird in den Addierer/Subtrahierer 32 eingegeben. Der Addierer/Subtrahierer 32 addiert den Ausgabewert des Addierers 31 und den Sollwert I_ref und subtrahiert von diesem Additionswert den Strom I, der der Erkennungswert des von den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters 2 ausgegebenen Stroms ist. Dieser Berechnungswert wird in den Konstantstromregler 33 eingegeben. Der Konstantstromregler 33 erzeugt einen derartigen Befehlswert, dass der Ausgabewert des Addierers/Subtrahierers 32 sich 0 nähert. Der Begrenzer 34 begrenzt diesen Befehlswert auf einen Bereich von 0 bis zur maximalen relativen Einschaltdauer, wonach er die relative Einschaltdauer als Befehl Duty für die relative Einschaltdauer ausgibt.The adder 31 adds the output values from the delimiters 14 . 24 , This addition value is added to the adder / subtractor 32 entered. The adder / subtractor 32 adds the output value of the adder 31 and the setpoint I_ref and subtracts from this addition value the current I which is the detection value of the input and output terminals of the power link converter 2 output stream is. This calculation value is stored in the constant current controller 33 entered. The constant current regulator 33 generates such a command value that the output value of the adder / subtractor 32 is approaching 0. The limiter 34 limits this command value to a range of 0 to the maximum duty cycle, after which it outputs the duty ratio as duty duty command Duty.

Als nächstes werden die Gate-Treibersignale S1, S2, Sa bis Sd beschrieben, die auf der Basis des Befehls Duty für die relative Einschaltdauer erzeugt werden. Die Schaltelemente Q1, Q2 in 2 werden durch die Gate-Treibersignale S1, S2 angesteuert, die Schaltelemente Qa bis Qd in 2 werden durch die Gate-Treibersignale Sa bis Sd angesteuert.Next, the gate drive signals S1, S2, Sa to Sd generated based on the duty ratio duty command Duty will be described. The switching elements Q1, Q2 in 2 are determined by the gate drive signals S1, S2 driven, the switching elements Qa to Qd in 2 are driven by the gate drive signals Sa to Sd.

4 ist ein Zeitdiagramm, das die Wellenform der Gate-Treibersignale S1, S2, Sa bis Sd von 1 zeigt. Die relative Einschaltdauer der Gate-Treibersignale Sa bis Sd wird auf der Basis des Befehls Duty für die relative Einschaltdauer eingestellt. Und die relativen Einschaltdauern der Gate-Treibersignale Sa bis Sd werden so eingestellt, dass sie einander entsprechen. Hierbei sind die Gate-Treibersignale Sa, Sd und die Gate-Treibersignale Sb, Sc um eine Halbperiode phasenverschoben. 4 FIG. 11 is a timing chart showing the waveform of the gate drive signals S1, S2, Sa through Sd of FIG 1 shows. The duty ratio of the gate drive signals Sa to Sd is set on the basis of the duty ratio duty command Duty. And the duty ratios of the gate drive signals Sa to Sd are set to correspond to each other. Here, the gate drive signals Sa, Sd and the gate drive signals Sb, Sc are phase-shifted by one-half cycle.

Das Gate-Treibersignal S1 wird durch Umkehrung der Gate-Treibersignale Sb, Sc erzeugt, und das Gate-Treibersignal S2 wird durch Umkehrung der Gate-Treibersignale Sa, Sd erzeugt. Auf diese Weise ist es möglich, alle Gate-Treibersignale S1, S2, Sa bis Sd auf der Basis des Befehls Duty für die relative Einschaltdauer zu erzeugen.The gate drive signal S1 is generated by reversing the gate drive signals Sb, Sc, and the gate drive signal S2 is generated by reversing the gate drive signals Sa, Sd. In this way, it is possible to generate all the gate drive signals S1, S2, Sa to Sd on the basis of the duty ratio duty command Duty.

Wenn bei der Leistungsumsetzung von der Primärseite zur Sekundärseite des Transformators 3 die Spannung V2 abnimmt, wird das zweite Spannungsregelungssystem 102 in 3 betrieben, um die Spannung V2 zu erhöhen. Wenn die Spannung V1 abnimmt, wird das erste Spannungsregelungssystem 101 betrieben, um die Spannung V1 zu erhöhen. Dieser Betrieb des ersten Spannungsregelungssystems 101 und des zweiten Spannungsregelungssystems 102 wird parallel durchgeführt.If in the power conversion from the primary side to the secondary side of the transformer 3 the voltage V2 decreases, becomes the second voltage regulation system 102 in 3 operated to increase the voltage V2. When voltage V1 decreases, the first voltage regulation system becomes 101 operated to increase the voltage V1. This operation of the first voltage regulation system 101 and the second voltage regulation system 102 is carried out in parallel.

Indem der Betrieb des ersten Spannungsregelungssystems 101 und der Betrieb des zweiten Spannungsregelungssystems 102 auf diese Weise parallel durchgeführt wird, kann die Schwankung der Spannung V1 bei der Leistungsumsetzung von der Primärseite zur Sekundärseite des Transformators 3 unterdrückt werden. Wenn zum Beispiel die Spannung V2 abgenommen hat, weil die Spannung V1 abgenommen hat, ist es möglich, die Erhöhung der Spannung V2 zu unterdrücken und die Spannung V1 zu erhöhen.By the operation of the first voltage regulation system 101 and the operation of the second voltage regulation system 102 is carried out in parallel in this way, the fluctuation of the voltage V1 in the power conversion from the primary side to the secondary side of the transformer 3 be suppressed. For example, when the voltage V2 has decreased because the voltage V1 has decreased, it is possible to suppress the increase of the voltage V2 and increase the voltage V1.

Im Folgenden wird das Regelungsverfahren für den Stromwert Bezug nehmend auf 2 und 12 ausführlich beschrieben. 12 ist eine Figur, bei der in das Zeitdiagramm von 4, das die Wellenform der Gate-Treibersignale S1, S2, Sa bis Sd zeigt, die Perioden T1 bis T4 eingetragen wurden.In the following, the control method for the current value will be referred to 2 and 12 described in detail. 12 is a figure in which in the time diagram of 4 showing the waveform of the gate drive signals S1, S2, Sa to Sd, which have been entered in the periods T1 to T4.

Zuerst wird der Fall erklärt, bei dem die Schaltelemente Q1, Q2 beide eingeschaltet sind. In den Perioden T2, T4, die in 12 gezeigt werden, sind die Schaltelemente Q1, Q2 eingeschaltet. Wenn die Schaltelemente Q1, Q2 eingeschaltet sind, sind die Schaltelemente Qa bis Qd ausgeschaltet, weshalb beide Enden der Primärwicklung des Transformators 3 im offenen Zustand sind. Das heißt, an keiner der beiden Enden der Primärwicklung des Transformators 3 liegt die Spannung V1 an.First, the case where the switching elements Q1, Q2 are both turned on will be explained. In the periods T2, T4, the in 12 are shown, the switching elements Q1, Q2 are turned on. When the switching elements Q1, Q2 are turned on, the switching elements Qa to Qd are turned off, therefore both ends of the primary winding of the transformer 3 are in the open state. That is, at either end of the primary winding of the transformer 3 the voltage V1 is applied.

Wenn die Schaltelemente Q1, Q2 eingeschaltet sind, fließt andererseits in beiden Wicklungen Strom von der Mittelabzapfung der Sekundärwicklung des Transformators 3 zum Schaltelement Q1 und zum Schaltelement Q2. Dabei sind beide Enden der Sekundärwicklung des Transformators 3 im kurzgeschlossenen Zustand, weshalb auf der Sekundärseite des Transformators 3 keine Spannung erzeugt wird.On the other hand, when the switching elements Q1, Q2 are turned on, current flows in both windings from the center tap of the secondary winding of the transformer 3 to the switching element Q1 and the switching element Q2. Both ends are the secondary winding of the transformer 3 in the shorted state, which is why on the secondary side of the transformer 3 no voltage is generated.

Daher weisen die Eingangsspannung V2 und der Strom I (die Pfeilrichtung in 2 ist positiv) die in Gleichung 1 gezeigte Beziehung auf. In der Gleichung wird dabei die Induktivität des induktives Elements L durch L ausgedrückt. V2 + L × dI/dt = 0 (Gleichung 1) Therefore, the input voltage V2 and the current I (the arrow direction in FIG 2 is positive) the relationship shown in Equation 1. In the equation, the inductance of the inductive element L is expressed by L. V2 + L × dI / dt = 0 (Equation 1)

Der Strom in dieser Periode ändert sich mit einer Änderungsrate (dI/dt), die die Gleichung 1 erfüllt. Wenn folglich der Strom in dieser Periode in Richtung des Pfeils von 2 fließt, nimmt der Strom mit einer Änderungsrate (dI/dt) ab, die die Gleichung 1 erfüllt. Andererseits, wenn der Strom entgegen der Richtung des Pfeils von 2 fließt, nimmt der Strom mit einer Änderungsrate (dI/dt) zu, die die Gleichung 1 erfüllt.The current in this period changes at a rate of change (dI / dt) that satisfies Equation 1. Thus, if the current in this period is in the direction of the arrow of 2 flows, the current decreases at a rate of change (dI / dt) that satisfies equation (1). On the other hand, if the current is against the direction of the arrow of 2 flows, the current increases at a rate of change (dI / dt) that satisfies equation (1).

Als nächstes wird der Fall erläutert, in dem nur eines der Schaltelemente Q1, Q2 eingeschaltet ist. In der Periode T1, die in 12 gezeigt wird, sind die Schaltelemente Q2, Qb, Qc eingeschaltet, und in der Periode T3 sind die Schaltelemente Q1, Qa, Qd eingeschaltet. Wenn die Schaltelemente Qb, Qc eingeschaltet sind, oder wenn die Schaltelemente Qa, Qd eingeschaltet sind, liegt an beiden Enden der Primärwicklung des Transformators 3 die Spannung V1 an.Next, the case where only one of the switching elements Q1, Q2 is turned on will be explained. In the period T1, the in 12 is shown, the switching elements Q2, Qb, Qc are turned on, and in the period T3, the switching elements Q1, Qa, Qd are turned on. When the switching elements Qb, Qc are turned on, or when the switching elements Qa, Qd are turned on, the primary winding of the transformer is at both ends 3 the voltage V1 on.

Die Polarität der anliegenden Spannung V1, wenn die Schaltelemente Qb, Qc eingeschaltet sind, ist jedoch umgekehrt zur Polarität der anliegenden Spannung V1, wenn die Schaltelemente Qa, Qd eingeschaltet sind. Wenn das Wicklungszahlverhältnis auf der Primärseite und auf der Sekundärseite des Transformators n1:n2 ist, ist die Spannung, die in den Perioden T1, T3 auf der Sekundärseite des Transformators 3 erzeugt wird, V1 × (n2/n1). Daher gilt in den Perioden T1, T3 die folgende Gleichung 2. V2 + L × dI/dt = V1 × (n2/n1) (Gleichung 2) However, the polarity of the applied voltage V1 when the switching elements Qb, Qc are turned on is reverse to the polarity of the applied voltage V1 when the switching elements Qa, Qd are turned on. When the number of turns on the primary side and on the secondary side of the transformer is n1: n2, the voltage in the periods T1, T3 is on the secondary side of the transformer 3 is generated, V1 × (n2 / n1). Therefore, in the periods T1, T3, the following equation 2 holds. V2 + L × dI / dt = V1 × (n2 / n1) (Equation 2)

Der Strom in dieser Periode ändert sich mit einer Änderungsrate (dI/dt), die die Gleichung 2 erfüllt. Wenn folglich der Strom in dieser Periode in Richtung des Pfeils von 2 fließt, nimmt der Strom mit einer Änderungsrate (dI/dt) zu, die die Gleichung 2 erfüllt. Andererseits, wenn der Strom entgegen der Richtung des Pfeils von 2 fließt, nimmt der Strom mit einer Änderungsrate (dI/dt) ab, die die Gleichung 2 erfüllt.The current in this period changes at a rate of change (dI / dt) that satisfies Equation 2. Consequently, if the current in this period in the direction of the arrow of 2 flows, the current increases at a rate of change (dI / dt) that satisfies Equation 2. On the other hand, if the current is against the direction of the arrow of 2 flows, the current decreases at a rate of change (dI / dt) that satisfies Equation 2.

Gleichung 1 und Gleichung 2 gelten sowohl für den Fall, dass die Leistung von der Primärseite zur Sekundärseite übertragen wird, als auch für den Fall, dass die Leistung von der Sekundärseite zur Primärseite übertragen wird. Wenn die sekundärseitige Spannung gesenkt werden soll, oder wenn die primärseitige Spannung erhöht werden soll, werden die Perioden T2, T4, d. h. die Zeit, in welcher die Schaltelemente Q1, Q2 beide eingeschaltet sind (die Zeit, in welcher die Schaltelemente Qa bis Qd alle ausgeschaltet sind), verlängert.Equation 1 and Equation 2 apply to both the case that the power is transmitted from the primary side to the secondary side, as well as in the case that the power is transmitted from the secondary side to the primary side. When the secondary side voltage is to be lowered, or when the primary side voltage is to be increased, the periods T2, T4, d. H. the time in which the switching elements Q1, Q2 are both turned on (the time in which the switching elements Qa to Qd are all turned off) is extended.

Umgekehrt, wenn die sekundärseitige Spannung erhöht werden soll, oder wenn die primärseitige Spannung gesenkt werden soll, werden die Perioden T1, T3, d. h. die Zeit, in welcher eines der Schaltelemente Q1, Q2 eingeschaltet ist (die Zeit, in welcher die Schaltelemente Qb, Qc eingeschaltet sind, oder die Zeit, in welcher die Schaltelemente Qa, Qd eingeschaltet sind), verlängert.Conversely, if the secondary side voltage is to be increased, or if the primary side voltage is to be lowered, the periods T1, T3, d. H. the time in which one of the switching elements Q1, Q2 is turned on (the time in which the switching elements Qb, Qc are turned on, or the time in which the switching elements Qa, Qd are turned on) is extended.

Die Richtung, in welcher der Strom I fließt, wird auf der Basis der Beziehung von V2 und V1 × (n2/n1) (Spannungsdifferenz) und der Beziehung der Perioden T2, T4 und der Perioden T1, T3 (Verhältnis beider Perioden T1:T2 und T3:T4) bestimmt.The direction in which the current I flows is determined on the basis of the relationship of V2 and V1 × (n2 / n1) (voltage difference) and the relationship of the periods T2, T4 and the periods T1, T3 (ratio of both periods T1: T2 and T3: T4).

Da es in der vorliegenden Erfindung möglich ist, V1 und V2 unabhängig von der Richtung, in welcher der Strom I fließt, durch die gleiche Regelung zu regeln, kann die Umschaltung vom Motorbetrieb auf den regenerativen Betrieb oder vom regenerativen Betrieb auf den Motorbetrieb auf einfache Weise durchgeführt werden.In the present invention, since it is possible to control V1 and V2 by the same control irrespective of the direction in which the current I flows, switching from the engine operation to the regenerative operation or from the regenerative operation to the engine operation can be simple be performed.

5 ist ein Blockschaltbild, das den schematischen Aufbau einer Steuereinheit, die in einer zweiten Ausführungsform des DC/DC-Wandlers gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, zeigt. 5 Fig. 12 is a block diagram showing the schematic structure of a control unit used in a second embodiment of the DC / DC converter according to the present invention.

In 5 ist statt des Stromregelungssystems 103 von 3 ein Stromregelungssystem 104 angeordnet. In diesem Stromregelungssystem 104 ist dem Addierer/Subtrahierer 32 ein Begrenzer 41 vorgeschaltet.In 5 is instead of the power control system 103 from 3 a flow control system 104 arranged. In this flow control system 104 is the adder / subtractor 32 a limiter 41 upstream.

Bei der Leistungsumsetzung von der Primärseite zur Sekundärseite des Transformators 3 kann der Begrenzer 41 wie folgt eingestellt werden.
Begrenzer 41: unterer Grenzwert = 0, oberer Grenzwert = I_refIn the power conversion from the primary side to the secondary side of the transformer 3 can the limiter 41 be set as follows.
limiter 41 : lower limit = 0, upper limit = I_ref

Hier zeigt ein positiver Wert den Stromwert eines Stroms an, der von den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters 2 ausgegeben wird, und ein negativer Wert zeigt den Stromwert eines Stroms an, der den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters 2 zugeführt wird.Here, a positive value indicates the current value of a current, that of the input and output terminals of the current source converter 2 is output, and a negative value indicates the current value of a current that is the input and output terminals of the power link converter 2 is supplied.

Bei der Leistungsumsetzung von der Sekundärseite zur Primärseite des Transformators 3 kann der Begrenzer 41 wie folgt eingestellt werden.
Begrenzer 41: unterer Grenzwert = –I_ref, oberer Grenzwert = 0In the power conversion from the secondary side to the primary side of the transformer 3 can the limiter 41 be set as follows.
limiter 41 : lower limit = -I_ref, upper limit = 0

Dadurch, dass dem Addierer/Subtrahierer 32 ein Begrenzer 41 vorgeschaltet ist, kann der Ausgabewert des Addierers 31 auf einen Bereich von 0 bis I_ref begrenzt werden. Das heißt, die Gesamtsumme aus der Stellgröße, die durch den Betrieb des ersten Spannungsregelungssystems 101 empfangen wird, und der Stellgröße, die vom zweiten Spannungsregelungssystem 102 empfangen wird, kann auf einen Bereich von 0 bis I_ref begrenzt werden.By doing that the adder / subtractor 32 a limiter 41 upstream, the output value of the adder 31 be limited to a range of 0 to I_ref. That is, the total of the manipulated variable caused by the operation of the first voltage regulation system 101 is received, and the manipulated variable, the second voltage control system 102 can be limited to a range of 0 to I_ref.

6 ist ein Blockschaltbild, das den schematischen Aufbau einer Steuereinheit, die in einer dritten Ausführungsform des DC/DC-Wandlers gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, zeigt. 6 Fig. 10 is a block diagram showing the schematic structure of a control unit used in a third embodiment of the DC / DC converter according to the present invention.

In 6 ist statt des Stromregelungssystems 103 von 3 ein Stromregelungssystem 105 angeordnet. In diesem Stromregelungssystem 105 ist statt des Addierers/Subtrahierers 32 ein Subtrahierer 32' angeordnet. In diesem Subtrahierer 32' entfällt die Eingabe des Sollwerts I_ref, und der Erkennungswert des Stroms I wird vom Ausgabewert des Addierers 31 subtrahiert.In 6 is instead of the power control system 103 from 3 a flow control system 105 arranged. In this flow control system 105 is instead of the adder / subtractor 32 a subtractor 32 ' arranged. In this subtractor 32 ' the input of the setpoint I_ref is omitted and the detection value of the current I is taken from the output value of the adder 31 subtracted.

In diesem Regelungssystem können bei der Leistungsumsetzung von der Primärseite zur Sekundärseite des Transformators 3 die Begrenzer 14, 24, 34 wie folgt eingestellt werden.
Begrenzer 14: unterer Grenzwert = –ΔI, oberer Grenzwert = ΔI
Begrenzer 24: unterer Grenzwert = 0, oberer Grenzwert = I_ref
Begrenzer 34: unterer Grenzwert = 0, oberer Grenzwert = maximale relative EinschaltdauerIn this control system, in the power conversion from the primary side to the secondary side of the transformer 3 the limiters 14 . 24 . 34 be set as follows.
limiter 14 : lower limit = -ΔI, upper limit = ΔI
limiter 24 : lower limit = 0, upper limit = I_ref
limiter 34 : lower limit = 0, upper limit = maximum duty cycle

Hier zeigt ein positiver Wert einen Stromwert eines Stroms an, der von den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters 2 ausgegeben wird, und ein negativer Wert zeigt einen Stromwert eines Stroms an, der den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters 2 zugeführt wird. In diesem Fall ist der Bereich des Stroms I der Bereich von –ΔI bis I_ref + ΔI. Der Strom I ist im Bereich von 0 bis I_ref + ΔI ein Strom, der von den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters 2 ausgegeben wird, und im Bereich von –ΔI bis 0 ist er ein Strom, der den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters 2 zugeführt wird.Here, a positive value indicates a current value of a current from the input and output terminals of the power link converter 2 is output, and a negative value indicates a current value of a current that is the input and output terminals of the power link converter 2 is supplied. In this case, the range of the current I is the range of -ΔI to I_ref + ΔI. The current I is in the range of 0 to I_ref + .DELTA.I a current from the input and output terminals of the power link converter 2 is output, and in the range of -ΔI to 0, it is a current corresponding to the input and output terminals of the power link converter 2 is supplied.

Bei der Leistungsumsetzung von der Sekundärseite zur Primärseite des Transformators 3 kann des Weiteren die Ausgabe der Begrenzer 14, 24, 34 wie folgt begrenzt werden.
Begrenzer 14: unterer Grenzwert = –I_ref, oberer Grenzwert = 0
Begrenzer 24: unterer Grenzwert = 0, oberer Grenzwert = 0
Begrenzer 34: unterer Grenzwert = 0, oberer Grenzwert = maximale relative Einschaltdauer In the power conversion from the secondary side to the primary side of the transformer 3 Furthermore, the output of the limiters 14 . 24 . 34 be limited as follows.
limiter 14 : lower limit = -I_ref, upper limit = 0
limiter 24 : lower limit = 0, upper limit = 0
limiter 34 : lower limit = 0, upper limit = maximum duty cycle

In diesem Fall ist der Bereich des Stroms I der Bereich von –I_ref bis 0. Der Strom I ist der Strom, der den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters 2 zugeführt wird.In this case, the range of the current I is the range of -I_ref to 0. The current I is the current that is the input and output terminals of the power link converter 2 is supplied.

7 ist ein Blockschaltbild, das den schematischen Aufbau einer Steuereinheit, die in einer vierten Ausführungsform des DC/DC-Wandlers gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, zeigt. 7 Fig. 10 is a block diagram showing the schematic structure of a control unit used in a fourth embodiment of the DC / DC converter according to the present invention.

In 7 ist statt des Stromregelungssystems 105 von 6 ein Stromregelungssystem 106 angeordnet. In diesem Stromregelungssystem 106 ist dem Subtrahierer 32' des Stromregelungssystems 105 ein Begrenzer 41 vorgeschaltet.In 7 is instead of the power control system 105 from 6 a flow control system 106 arranged. In this flow control system 106 is the subtractor 32 ' of the power control system 105 a limiter 41 upstream.

Bei der Leistungsumsetzung von der Primärseite zur Sekundärseite des Transformators 3 können die Begrenzer 14, 24, 34, 41 wie folgt eingestellt werden.
Begrenzer 14: unterer Grenzwert = –ΔI, oberer Grenzwert = ΔI
Begrenzer 24: unterer Grenzwert = 0, oberer Grenzwert = I_ref
Begrenzer 34: unterer Grenzwert = 0, oberer Grenzwert = maximale relative Einschaltdauer
Begrenzer 41: unterer Grenzwert = 0, oberer Grenzwert = I_refIn the power conversion from the primary side to the secondary side of the transformer 3 can the limiters 14 . 24 . 34 . 41 be set as follows.
limiter 14 : lower limit = -ΔI, upper limit = ΔI
limiter 24 : lower limit = 0, upper limit = I_ref
limiter 34 : lower limit = 0, upper limit = maximum duty cycle
limiter 41 : lower limit = 0, upper limit = I_ref

In diesem Fall wird die Gesamtsumme aus der Stellgröße, die durch den Betrieb des ersten Spannungsregelungssystems 101 empfangen wird, und der Stellgröße, die vom zweiten Spannungsregelungssystem 102 empfangen wird, auf einen Bereich von O bis I_ref begrenzt.In this case, the total sum of the manipulated variable caused by the operation of the first voltage regulation system 101 is received, and the manipulated variable, the second voltage control system 102 is limited to a range of 0 to I_ref.

Bei der Leistungsumsetzung von der Sekundärseite zur Primärseite des Transformators 3 kann die Ausgabe der Begrenzer 14, 24, 34, 41 wie folgt begrenzt werden.
Begrenzer 14: Minimalwert = –I_ref, Maximalwert = 0
Begrenzer 24: Minimalwert = 0, Maximalwert = 0
Begrenzer 34: Minimalwert = 0, Maximalwert = maximale relative Einschaltdauer
Begrenzer 41: Minimalwert = –I_ref, Maximalwert = 0 In diesem Fall ist der Bereich des Stroms I der Bereich von –I_ref bis 0. Der Strom I ist der Strom, der den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters 2 zugeführt wird.In the power conversion from the secondary side to the primary side of the transformer 3 can be the output of the delimiter 14 . 24 . 34 . 41 be limited as follows.
limiter 14 : Minimum value = -I_ref, maximum value = 0
limiter 24 : Minimum value = 0, maximum value = 0
limiter 34 : Minimum value = 0, maximum value = maximum duty cycle
limiter 41 : Minimum value = -I_ref, maximum value = 0 In this case, the range of current I is the range from -I_ref to 0. Current I is the current that is the input and output terminals of the DC link converter 2 is supplied.

8 ist ein Blockschaltbild, das ein Beispiel eines Stromversorgungssystems, in dem der DC/DC-Wandler von 1 verwendet wird, zeigt. 8th FIG. 12 is a block diagram showing an example of a power supply system in which the DC / DC converter of FIG 1 is used, shows.

In 8 ist eine Last 53 über einen AC/DC-Wandler 52 mit einer Wechselstromquelle 51 verbunden. Als Last 53 kann zum Beispiel ein mit Gleichstrom betriebenes Elektrogerät oder ein Gleichstrommotor verwendet werden. Auch eine Solarzelle oder ein Stromgenerator kann verwendet werden.In 8th is a burden 53 via an AC / DC converter 52 with an AC power source 51 connected. As a burden 53 For example, a DC powered electric appliance or a DC motor may be used. Also, a solar cell or a power generator can be used.

Mit der Last 53 ist über einen DC/DC-Wandler 54 ein Kondensator 1 verbunden.With the load 53 is via a DC / DC converter 54 a capacitor 1 connected.

Der Wechselstrom, der von der Wechselstromquelle 51 ausgegeben wird, wird vom AC/DC-Wandler 52 in Gleichstrom umgewandelt und an die Last 53 abgegeben.The alternating current coming from the AC source 51 is output from the AC / DC converter 52 converted into direct current and to the load 53 issued.

Wenn in der Last 53 erzeugte Energie im Kondensator 1 gespeichert wird, wird die Spannung V1 vom DC/DC-Wandler 54 in die Spannung V2 umgewandelt, und der Kondensator 1 wird mit dieser Spannung V2 aufgeladen. Andererseits, wenn die Wechselstromquelle 51 getrennt wurde, wird die Spannung V2 vom DC/DC-Wandler 54 in die Spannung V1 umgewandelt, und diese umgewandelte Spannung an die Last 53 abgegeben.When in the load 53 generated energy in the capacitor 1 is stored, the voltage V1 from the DC / DC converter 54 converted into the voltage V2, and the capacitor 1 is charged with this voltage V2. On the other hand, when the AC power source 51 has been disconnected, the voltage V2 from the DC / DC converter 54 converted into the voltage V1, and this converted voltage to the load 53 issued.

Hierbei kann durch die Verwendung eines DC/DC-Wandlers 54 mit der in 1 gezeigten Struktur die Schwankung der Spannung V1 beim Aufladen unterdrückt werden. Wenn die Spannung V2 zum Beispiel abgenommen hat, weil die Spannung V1 abgenommen hat, ist es möglich, die Erhöhung der Spannung V2 zu unterdrücken und die Rail-Spannung V1 zu erhöhen.This can be achieved by using a DC / DC converter 54 with the in 1 structure shown to be suppressed the fluctuation of the voltage V1 during charging. For example, when the voltage V2 has decreased because the voltage V1 has decreased, it is possible to suppress the increase of the voltage V2 and increase the rail voltage V1.

9 ist ein Schaltschema, das den schematischen Aufbau eines Stromzwischenkreis-Stromrichters 62 und eines Spannungszwischenkreis-Stromrichters 4, die in einer fünften Ausführungsform des DC/DC-Wandlers gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden, zeigt. In der Ausführungsform von 9 wurde als Stromzwischenkreis-Stromrichter 62 eine Vollbrückenstruktur als Beispiel genommen. 9 is a circuit diagram showing the schematic structure of a power link converter 62 and a voltage source rectifier 4 which are used in a fifth embodiment of the DC / DC converter according to the present invention. In the embodiment of 9 was called a power link converter 62 taken a full bridge structure as an example.

In 9 wurden statt des Stromzwischenkreis-Stromrichters 2 und des Transformators 3 von 1 ein Stromzwischenkreis-Stromrichter 62 und ein Transformator 63 angeordnet. Der restliche Aufbau entspricht dem von 1.In 9 were instead of the power link converter 2 and the transformer 3 from 1 a power link converter 62 and a transformer 63 arranged. The remaining structure corresponds to that of 1 ,

Der Stromzwischenkreis-Stromrichter 62 besteht aus Schaltelementen Q11 bis Q14 und einem induktiven Element L2. Die Schaltelemente Q11, Q12 sind miteinander in Reihe geschaltet, und die Schaltelemente Q13, Q14 sind miteinander in Reihe geschaltet. Die Reihenschaltung der Schaltelemente Q11, Q12 und die Reihenschaltung der Schaltelemente Q13, Q14 sind miteinander parallelgeschaltet, und zwischen dem Verbindungspunkt der Schaltelemente Q11, Q12 und dem Verbindungspunkt der Schaltelemente Q13, Q14 ist die Sekundärwicklung des Transformators 63 verbunden. Und das induktives Element L2 ist mit dem Verbindungspunkt der Schaltelemente Q11, Q13 verbunden.The power link converter 62 consists of switching elements Q11 to Q14 and an inductive element L2. The switching elements Q11, Q12 are connected in series with each other, and the Switching elements Q13, Q14 are connected in series with each other. The series connection of the switching elements Q11, Q12 and the series connection of the switching elements Q13, Q14 are connected in parallel with each other, and between the connection point of the switching elements Q11, Q12 and the connection point of the switching elements Q13, Q14 is the secondary winding of the transformer 63 connected. And the inductive element L2 is connected to the connection point of the switching elements Q11, Q13.

Als Schaltelemente Q11 bis Q14 können Feldeffekttransistoren, Bipolartransistoren oder IGBTs verwendet werden. Auch Body-Dioden können als Schaltelemente Q11 bis Q14 gebildet werden.As switching elements Q11 to Q14, field-effect transistors, bipolar transistors or IGBTs can be used. Body diodes can also be formed as switching elements Q11 to Q14.

Bei diesem DC/DC-Wandler steuert das Gate-Treibersignal S1 von 4 das Gate der Schaltelemente Q12, Q13 an und das Gate-Treibersignal S2 von 4 das Gate der Schaltelemente Q11, Q14. Die restliche Arbeitsweise entspricht der des DC/DC-Wandlers von 1.In this DC / DC converter, the gate drive signal S1 controls from 4 the gate of the switching elements Q12, Q13 and the gate drive signal S2 of 4 the gate of the switching elements Q11, Q14. The rest of the operation corresponds to that of the DC / DC converter of 1 ,

Der Stromzwischenkreis-Stromrichter 2 mit der Gegentaktstruktur von 2 ist wirksam, wenn die Spannung V2 niedrig ist oder wenn der Variationsbereich der Spannung V1 eng ist. Mit diesem Stromzwischenkreis-Stromrichter 2 kann die Schaltungsstruktur im Vergleich zum Stromzwischenkreis-Stromrichter 62 mit der Vollbrückenstruktur von 9 vereinfacht werden.The power link converter 2 with the push-pull structure of 2 is effective when the voltage V2 is low or when the variation range of the voltage V1 is narrow. With this power link converter 2 can the circuit structure compared to the power source converter 62 with the full bridge structure of 9 be simplified.

Andererseits, wenn die Spannung V2 hoch ist oder wenn der Variationsbereich der Spannung V1 weit ist, wird die Spannungsbeanspruchung der Schaltelemente Q1, Q2 groß, weshalb der Stromzwischenkreis-Stromrichter 62 mit der Vollbrückenstruktur von 9 geeignet ist.On the other hand, when the voltage V2 is high, or when the variation range of the voltage V1 is wide, the voltage stress of the switching elements Q1, Q2 becomes large, and therefore, the intermediate-current power converter 62 with the full bridge structure of 9 suitable is.

In dieser Ausführungsform wird die Regelung durchgeführt, indem ein Ein- und Ausgangsstrom an den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters 2 erkannt wird und eine Regelgröße für diesen Strom erzeugt wird, die Regelung kann aber auch durchgeführt werden, indem ein Ein- und Ausgangsstrom an den Ein- und Ausgangsklemmen des Spannungszwischenkreis-Stromrichters 4 erkannt wird und für diesen Strom eine Regelgröße erzeugt wird. Ferner kann die Regelung durchgeführt werden, indem, wenn von den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters 2 ein Strom ausgegeben wird, ein Ein- und Ausgangsstrom an den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters 2 erkannt und eine Regelgröße für diesen Strom erzeugt wird, und die Regelung kann auch durchgeführt werden, indem, wenn von den Ein- und Ausgangsklemmen des Spannungszwischenkreis-Stromrichters 4 ein Strom ausgegeben wird, ein Ein- und Ausgangsstrom an den Ein- und Ausgangsklemmen des Spannungszwischenkreis-Stromrichters 4 erkannt und eine Regelgröße für diesen Strom erzeugt wird.In this embodiment, the control is performed by applying an input and output current to the input and output terminals of the power link converter 2 is detected and a control variable for this current is generated, but the control can also be performed by an input and output current to the input and output terminals of the voltage source converter 4 is detected and a controlled variable is generated for this stream. Furthermore, the control can be performed by, when from the input and output terminals of the power source converter 2 a current is output, an input and output current at the input and output terminals of the power source converter 2 detected and a control variable for this current is generated, and the control can also be performed by, if from the input and output terminals of the voltage source rectifier 4 a current is output, an input and output current at the input and output terminals of the voltage source converter 4 detected and a controlled variable is generated for this stream.

Wie in 10 gezeigt, kann der DC/DC-Wandler von 1 zwischen einem Inverter 73 zum Antrieb eines Elektromotors 74 und einem Akkumulator 71 verbunden und verwendet werden. Mit diesem Aufbau wird ein Motorbetrieb durchgeführt, bei dem der Elektromotor 74 durch die Leistung aus dem Akkumulator 71 angetrieben wird, und ein regenerativer Betrieb, bei dem die Energie aus dem Elektromotor 74 in den Akkumulator 71 zurückgewonnen wird.As in 10 shown, the DC / DC converter of 1 between an inverter 73 for driving an electric motor 74 and an accumulator 71 connected and used. With this structure, a motor operation is performed, in which the electric motor 74 through the power from the accumulator 71 is driven, and a regenerative operation in which the energy from the electric motor 74 in the accumulator 71 is recovered.

Im DC/DC-Wandler 72 sind die Ein- und Ausgangsklemmen seitens des Stromzwischenkreis-Stromrichters mit dem Akkumulator 71 verbunden, und die Ein- und Ausgangsklemmen seitens des Spannungszwischenkreis-Stromrichters mit dem Inverter 73 verbunden. Bei der Steuerung im Motorbetrieb wird der Betrieb des Spannungszwischenkreis-Stromrichters und des Stromzwischenkreis-Stromrichters so gesteuert, dass die Spannung an den Ein- und Ausgangsklemmen des DC/DC-Wandlers 72, die mit dem Inverter 73 verbunden sind, auf einen bestimmten Spannungswert gehalten wird, und der aus dem Akkumulator 71 fließende Strom einen bestimmten Stromwert nicht übersteigt. Bei der Steuerung im regenerativen Betrieb wird der Betrieb des Spannungszwischenkreis-Stromrichters und des Stromzwischenkreis-Stromrichters so gesteuert, dass die Spannung an den Ein- und Ausgangsklemmen des DC/DC-Wandlers 72, die mit dem Inverter 73 verbunden sind, auf einen bestimmten Spannungswert gehalten wird, und der in den Akkumulator 71 fließende Strom einen bestimmten Stromwert nicht übersteigt.In the DC / DC converter 72 are the input and output terminals on the part of the current source converter with the accumulator 71 connected, and the input and output terminals on the part of the voltage source rectifier with the inverter 73 connected. In motor-mode control, the operation of the DC link converter and the DC link converter is controlled so that the voltage at the input and output terminals of the DC / DC converter 72 that with the inverter 73 are kept at a certain voltage value, and that from the accumulator 71 flowing electricity does not exceed a certain current value. In the regenerative mode control, the operation of the DC link converter and the DC link converter is controlled so that the voltage at the input and output terminals of the DC / DC converter 72 that with the inverter 73 connected to a certain voltage value, and that in the accumulator 71 flowing electricity does not exceed a certain current value.

Diese Steuerung kann realisiert werden, indem das Regelungssystem von 6 wie folgt eingestellt wird.
Begrenzer 14: unterer Grenzwert = –I2, oberer Grenzwert = I1
Begrenzer 24: unterer Grenzwert = 0, oberer Grenzwert = 0
Begrenzer 34: unterer Grenzwert = 0, oberer Grenzwert = maximale relative Einschaltdauer
Die Breite der Totzone 12 wird jedoch auf 0 eingestellt.This control can be realized by the control system of 6 is set as follows.
limiter 14 : lower limit = -I2, upper limit = I1
limiter 24 : lower limit = 0, upper limit = 0
limiter 34 : lower limit = 0, upper limit = maximum duty cycle
The width of the deadband 12 however, it is set to 0.

Mit dieser Einstellung wird im regenerativen Betrieb ein Stromwert des zum Akkumulator 71 fließenden Stroms bis I1 zugelassen. Andererseits wird im Motorbetrieb ein Stromwert des aus dem Akkumulator 71 fließenden Stroms bis I2 zugelassen. Daher variiert der Aufladestrom (der in den Akkumulator 71 fließende Strom) zwischen 0 und I1 und der Entladestrom (der aus dem Akkumulator 71 fließende Strom) zwischen 0 und I2. Hierbei werden I1 und I2 auf der Basis eines Nennwerts der Batterie 71 eingestellt. Das heißt, I1 liegt in einem Bereich, der den maximalen Ladestrom des Akkumulators 71 nicht übersteigt, und I2 liegt in einem Bereich, der den maximalen Ausgangsstrom des Akkumulators 71 nicht übersteigt.With this setting, in regenerative operation, a current value of the accumulator 71 flowing current permitted up to I1. On the other hand, in motor operation, a current value of the battery from the accumulator 71 flowing current permitted up to I2. Therefore, the charging current (that in the accumulator 71 flowing current) between 0 and I1 and the discharge current (which comes from the accumulator 71 flowing current) between 0 and I2. Here, I1 and I2 are based on a nominal value of the battery 71 set. That is, I1 is in an area that contains the maximum charging current of the accumulator 71 does not exceed, and I2 is in a range that is the maximum output current of the accumulator 71 does not exceed.

Wenn ferner die Breite der Totzone 12 auf 0 eingestellt wird, ist es praktisch so, als ob die Totzone 12 aus dem ersten Spannungsregelungssystem 101 von 6 ausgelassen worden sei. Daher kann, wie in 11 gezeigt, das Spannungsregelungssystem 101 durch ein erstes Spannungsregelungssystem 107 ohne Totzone 12 ersetzt werden.Further, if the width of the dead zone 12 set to 0, it is almost as if the deadband 12 from the first voltage regulation system 101 from 6 was omitted. Therefore, as in 11 shown the voltage regulation system 101 by a first voltage regulation system 107 without deadband 12 be replaced.

Diese Ausführungsform des DC/DC-Wandlers wurde in Bezug auf einen Aufbau beschrieben, in welchem der Akkumulator 71 mit den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters verbunden ist und der Inverter 73 mit den Ein- und Ausgangsklemmen des Spannungszwischenkreis-Stromrichters verbunden ist, doch der DC/DC-Wandler kann auch so aufgebaut sein, dass der Akkumulator mit den Ein- und Ausgangsklemmen des Spannungszwischenkreis-Stromrichters verbunden ist und der Inverter mit den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters verbunden ist.This embodiment of the DC / DC converter has been described with respect to a structure in which the accumulator 71 is connected to the input and output terminals of the power source converter and the inverter 73 is connected to the input and output terminals of the DC link converter, but the DC / DC converter can also be constructed so that the accumulator is connected to the input and output terminals of the voltage source converter and the inverter with the input and output terminals the power link converter is connected.

[Industrielle Anwendbarkeit][Industrial Applicability]

Der DC/DC-Wandler der vorliegenden Erfindung kann als bidirektionaler DC/DC-Wandler verwendet werden.The DC / DC converter of the present invention can be used as a bidirectional DC / DC converter.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Kondensatorcapacitor
2, 622, 62
Stromzwischenkreis-StromrichterCurrent intermediate circuit converters
3, 633, 63
Transformatortransformer
44
Spannungszwischenkreis-StromrichterVoltage-source converters
55
Steuereinheitcontrol unit
L, L2L, L2
induktives Elementinductive element
CC
Glättungskondensatorsmoothing capacitor
Q1, Q2, Qa bis Qd, Q11 bis Q14Q1, Q2, Qa to Qd, Q11 to Q14
Schaltelementeswitching elements
11, 21, 32'11, 21, 32 '
Subtrahierersubtractor
1212
Totzonedead zone
13, 2313, 23
KonstantspannungsreglerConstant voltage regulator
14, 24, 34, 4114, 24, 34, 41
Begrenzerlimiter
3131
Addiereradder
3232
Addierer/SubtrahiererAdder / subtracter
3333
KonstantstromreglerConstant current regulator
5151
WechselstromquelleAC power source
5252
AC/DC-WandlerAC / DC converter
5353
Lastload
5454
DC/DC-WandlerDC / DC converter
101, 107101, 107
Erstes SpannungsregelungssystemFirst voltage regulation system
102102
Zweites SpannungsregelungssystemSecond voltage regulation system
103 bis 106103 to 106
StromregelungssystemCurrent control system

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Claims (2)

DC/DC-Wandler, der zwischen einem Inverter zum Antrieb eines Elektromotors und einem Akkumulator verbunden ist, wobei dieser DC/DC-Wandler umfasst: einen Transformator, einen Spannungszwischenkreis-Stromrichter, der auf der Primärseite des Transformators angeordnet ist, einen ersten Spannungsmesskreis zur Erkennung der Spannung an den Ein- und Ausgangsklemmen des Spannungszwischenkreis-Stromrichters, einen Stromzwischenkreis-Stromrichter, der auf der Sekundärseite des Transformators angeordnet ist, einen zweiten Spannungsmesskreis zur Erkennung der Spannung an den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters, einen Strommesskreis zur Erkennung des Ein- und Ausgangsstroms an den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters, und eine Steuereinheit, um bei der Leistungsumsetzung von der Primärseite zur Sekundärseite und bei der Leistungsumsetzung von der Sekundärseite zur Primärseite des Transformators den Betrieb des Spannungszwischenkreis-Stromrichters und des Stromzwischenkreis-Stromrichters zu steuern, wobei entweder die Ein- und Ausgangsklemmen des Spannungszwischenkreis-Stromrichters mit dem Inverter verbunden und die Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters mit dem Akkumulator verbunden sind, oder die Ein- und Ausgangsklemmen des Spannungszwischenkreis-Stromrichters mit dem Akkumulator verbunden und die Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters mit dem Inverter verbunden sind, wobei der DC/DC-Wandler dadurch gekennzeichnet ist, dass die Steuereinheit ein erstes Regelungssystem, um auf der Basis eines Spannungswerts an den Ein- und Ausgangsklemmen des Spannungszwischenkreis-Stromrichters eine erste Stellgröße Q1 bezüglich des Ein- und Ausgangsstroms zu erzeugen, ein zweites Regelungssystem, um auf der Basis eines Spannungswerts an den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters eine zweite Stellgröße Q2 bezüglich des Ein- und Ausgangsstroms zu erzeugen, und ein drittes Regelungssystem, um auf der Basis der ersten Stellgröße, der zweiten Stellgröße und des Ein- und Ausgangsstroms einen Befehlswert für eine PWM-Regelung oder PFM-Regelung zu erzeugen, umfasst, wobei sie den Betrieb des Spannungszwischenkreis-Stromrichters und des Stromzwischenkreis-Stromrichters auf der Basis dieses Befehlswerts steuert, wobei der Bereich, auf welchen die vom ersten Regelungssystem erzeugte Stellgröße Q1 begrenzt wird, auf den Bereich –I2 ≤ Q1 ≤ I1 eingestellt wird, wenn I1 der Maximalwert des Ladestroms zum Akkumulator ist und I2 der Maximalwert des Entladestroms vom Akkumulator ist, und wobei der Bereich, auf den die vom zweiten Regelungssystem erzeugte Stellgröße Q2 begrenzt wird, auf einen derartigen Bereich eingestellt wird, dass Q2 stets 0 ist.A DC / DC converter connected between an inverter for driving an electric motor and a battery, said DC / DC converter comprising: a transformer, a DC link power converter disposed on the primary side of the transformer, a first voltage measuring circuit for Detecting the voltage at the input and output terminals of the DC link converter, a DC link converter located on the secondary side of the transformer, a second voltage measuring circuit for detecting the voltage at the input and output terminals of the DC link converter, a current measuring circuit for detection the input and output current at the input and output terminals of the power link converter, and a control unit for the operation of the voltage source Stromric in the power conversion from the primary side to the secondary side and the power conversion from the secondary side to the primary side of the transformer control and the power link converter, wherein either the input and output terminals of the voltage source rectifier connected to the inverter and the input and output terminals of the power link converter are connected to the battery, or the input and output terminals of the voltage source converter connected to the accumulator and the input and output terminals of the power link converter are connected to the inverter, wherein the DC / DC converter is characterized in that the control unit, a first control system to on the basis of a voltage value at the input and output terminals a second control system for generating a second manipulated variable Q2 with respect to the input and output current on the basis of a voltage value at the input and output terminals of the current source converter, the voltage source converter generating a first manipulated variable Q1 with respect to the input and output current, and egg n third control system to generate a command value for PWM control or PFM control based on the first manipulated variable, the second manipulated variable and the input and output current, wherein the operation of the voltage source converter and the power source converter on the basis of this command value, wherein the range to which the manipulated variable Q1 generated by the first control system is limited is set to the range -I2 ≦ Q1 ≦ I1, when I1 is the maximum value of the charging current to the accumulator and I2 is the maximum value of the discharging current from the accumulator, and the range to which the manipulated variable Q2 generated by the second control system is limited is set to such a range that Q2 is always 0. DC/DC-Wandler, der zwischen einem Inverter zum Antrieb eines Elektromotors und einem Akkumulator verbunden ist, wobei dieser DC/DC-Wandler umfasst: einen Transformator, einen Spannungszwischenkreis-Stromrichter, der auf der Primärseite des Transformators angeordnet ist, einen ersten Spannungsmesskreis zur Erkennung der Spannung an den Ein- und Ausgangsklemmen des Spannungszwischenkreis-Stromrichters, einen Stromzwischenkreis-Stromrichter, der auf der Sekundärseite des Transformators angeordnet ist, einen zweiten Spannungsmesskreis zur Erkennung der Spannung an den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters, einen Strommesskreis zur Erkennung des Ein- und Ausgangsstroms an den Ein- und Ausgangsklemmen des Spannungszwischenkreis-Stromrichters, und eine Steuereinheit, um bei der Leistungsumsetzung von der Primärseite zur Sekundärseite und bei der Leistungsumsetzung von der Sekundärseite zur Primärseite des Transformators den Betrieb des Spannungszwischenkreis-Stromrichters und des Stromzwischenkreis-Stromrichters zu steuern, wobei entweder die Ein- und Ausgangsklemmen des Spannungszwischenkreis-Stromrichters mit dem Inverter verbunden und die Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters mit dem Akkumulator verbunden sind, oder die Ein- und Ausgangsklemmen des Spannungszwischenkreis-Stromrichters mit dem Akkumulator verbunden und die Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters mit dem Inverter verbunden sind, wobei der DC/DC-Wandler dadurch gekennzeichnet ist, dass die Steuereinheit ein erstes Regelungssystem, um auf der Basis eines Spannungswerts an den Ein- und Ausgangsklemmen des Spannungszwischenkreis-Stromrichters eine erste Stellgröße Q1 bezüglich des Ein- und Ausgangsstroms zu erzeugen, ein zweites Regelungssystem, um auf der Basis eines Spannungswerts an den Ein- und Ausgangsklemmen des Stromzwischenkreis-Stromrichters eine zweite Stellgröße Q2 bezüglich des Ein- und Ausgangsstroms zu erzeugen, und ein drittes Regelungssystem, um auf der Basis der ersten Stellgröße, der zweiten Stellgröße und des Ein- und Ausgangsstroms einen Befehlswert für eine PWM-Regelung oder PFM-Regelung zu erzeugen, umfasst, wobei sie den Betrieb des Spannungszwischenkreis-Stromrichters und des Stromzwischenkreis-Stromrichters auf der Basis dieses Befehlswerts steuert, wobei der Bereich, auf welchen die vom zweiten Regelungssystem erzeugte Stellgröße Q2 begrenzt wird, auf den Bereich –I2 ≤ Q2 ≤ I1 eingestellt wird, wenn I1 der Maximalwert des Ladestroms zum Akkumulator ist und I2 der Maximalwert des Entladestroms vom Akkumulator ist, und wobei der Bereich, auf welchen die vom ersten Regelungssystem erzeugte Stellgröße Q1 begrenzt wird, auf einen derartigen Bereich eingestellt wird, dass Q1 stets 0 ist.DC / DC converter connected between an inverter for driving an electric motor and an accumulator, this DC / DC converter comprising: a transformer, a voltage intermediate circuit converter, which is arranged on the primary side of the transformer, a first voltage measuring circuit for detecting the voltage at the input and output terminals of the voltage source converter, a power link converter disposed on the secondary side of the transformer, a second voltage measuring circuit for detecting the voltage at the input and output terminals of the intermediate-current power converter, a current measuring circuit for detecting the input and output current at the input and output terminals of the voltage source converter, and a control unit for controlling the operation of the DC link converter and the DC link converter in the power conversion from the primary side to the secondary side and in the power conversion from the secondary side to the primary side of the transformer; wherein either the input and output terminals of the DC link power converter connected to the inverter and the input and output terminals of the power link converter are connected to the accumulator, or the input and output terminals of the voltage source rectifier connected to the accumulator and the input and Output terminals of the power link converter are connected to the inverter, the DC / DC converter being characterized in that the control unit comprises a first control system for generating a first control variable Q1 with respect to the input and output current on the basis of a voltage value at the input and output terminals of the voltage source converter, a second control system to generate a second manipulated variable Q2 with respect to the input and output current on the basis of a voltage value at the input and output terminals of the intermediate-current power converter, and a third control system for determining, based on the first manipulated variable, the second manipulated variable and the input signal and output current to generate a command value for PWM control or PFM control, controlling the operation of the voltage source intermediate converter and the current source converter on the basis of this command value, wherein the range to which the manipulated variable Q2 generated by the second control system is limited is set to the range -I2 ≦ Q2 ≦ I1 when I1 is the maximum value of the charging current to the accumulator and I2 is the maximum value of the discharging current from the accumulator, and wherein the range to which the manipulated variable Q1 generated by the first control system is limited is set to such a range that Q1 is always 0.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8817490B2 (en) 2011-06-13 2014-08-26 Tdk Corporation DC-DC converter
US8830701B2 (en) 2011-06-13 2014-09-09 Tdk Corporation DC-DC converter
US8830700B2 (en) 2011-06-13 2014-09-09 Tdk Corporation DC-DC converter and method for controlling DC-DC converter
US8929098B2 (en) 2010-06-17 2015-01-06 Tdk-Lambda Corporation DC-DC converter

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015224858A1 (en) * 2015-12-10 2017-06-14 Robert Bosch Gmbh Method and device for controlling a galvanically isolated DC-DC converter
JP7178957B2 (en) * 2019-05-22 2022-11-28 ニチコン株式会社 Power supply device and welding insulation diagnosis method

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008035675A (en) 2006-07-31 2008-02-14 Mitsumi Electric Co Ltd Bidirectional converter and electronic device

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3105061B2 (en) * 1992-03-06 2000-10-30 日野自動車株式会社 Automotive braking and auxiliary power units
JP3239513B2 (en) * 1993-02-23 2001-12-17 松下電工株式会社 Power supply
JPH0723505A (en) * 1993-06-22 1995-01-24 Toshiba Corp Controller of on-vehicle motor
JPH118910A (en) * 1997-06-16 1999-01-12 Denso Corp Power supply equipment for hybrid electric vehicle
JP2000148256A (en) * 1998-11-10 2000-05-26 My Way Giken Kk Power converting device
JP2002165448A (en) * 2000-11-20 2002-06-07 Denso Corp Two-way dc-dc converter
JP4454444B2 (en) * 2004-09-08 2010-04-21 本田技研工業株式会社 Bidirectional DC-DC converter
JP4430531B2 (en) * 2004-12-28 2010-03-10 株式会社日立製作所 Bi-directional isolated DC-DC converter
KR100927453B1 (en) * 2005-03-31 2009-11-19 도요타 지도샤（주） Voltage Inverter and Vehicle
JP4591304B2 (en) * 2005-10-17 2010-12-01 株式会社豊田自動織機 Bidirectional DC / AC inverter
JP4719567B2 (en) * 2005-12-21 2011-07-06 日立オートモティブシステムズ株式会社 Bidirectional DC-DC converter and control method thereof
JP4378400B2 (en) * 2007-08-28 2009-12-02 日立コンピュータ機器株式会社 Bidirectional DC-DC converter and control method for bidirectional DC-DC converter
JP5219207B2 (en) * 2008-12-01 2013-06-26 株式会社中央製作所 DC power supply
JP5229139B2 (en) * 2009-07-07 2013-07-03 株式会社豊田自動織機 Bidirectional DCDC converter
JP5235852B2 (en) * 2009-12-01 2013-07-10 本田技研工業株式会社 DC / DC converter device
JP2011130521A (en) * 2009-12-15 2011-06-30 Yokogawa Electric Corp Dc-dc converter
JP5185328B2 (en) * 2010-06-17 2013-04-17 Ｔｄｋラムダ株式会社 DCDC converter
JP5382552B2 (en) * 2011-11-18 2014-01-08 Ｔｄｋ株式会社 DCDC converter and control method of DCDC converter

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008035675A (en) 2006-07-31 2008-02-14 Mitsumi Electric Co Ltd Bidirectional converter and electronic device

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8929098B2 (en) 2010-06-17 2015-01-06 Tdk-Lambda Corporation DC-DC converter
US8817490B2 (en) 2011-06-13 2014-08-26 Tdk Corporation DC-DC converter
US8830701B2 (en) 2011-06-13 2014-09-09 Tdk Corporation DC-DC converter
US8830700B2 (en) 2011-06-13 2014-09-09 Tdk Corporation DC-DC converter and method for controlling DC-DC converter

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Publication number Publication date
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R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final