[发明专利]变换器电路以及用于运行这种变换器电路的方法

说明书

技术领域

本发明涉及功率电子电路领域。本发明涉及根据独立权利要求的前序部分所述的变换器电路以及用于使其运行的方法。

背景技术

变换器电路(Umrichterschaltung)当今被度量应用于功率电子应用之中。例如可设想使用变换器电路作为直流电压调节器，尤其可作为降压转换器。例如，在图1中根据“A new approach toreducing output ripple in switched-capacitor-basedSteppdwon DC-DC-converters”(IEEE Transactions on Power Electronics，Vol 21，No.6，November 2006)示出这种常见的变换器电路，尤其是直流电压调节器。根据图1，变换器电路具有直流电压源以及与该直流电压源相连的第一开关。此外，该变换器电路还包括开关组，该开关组具有第二开关、第一电容储能器、第一和第二单向不可控功率半导体开关，其中第二开关与第一电容储能器相连，第一电容储能器与第一单向不可控功率半导体开关相连，第二单向不可控功率半导体开关与第一电容储能器和第一单向不可控功率半导体开关的连接点相连。此外，图1所示的变换器电路还包括第二电容储能器，所述第二电容储能器与开关组的第二开关并且与开关组的第二单向不可控功率半导体开关一起相连。第二电容储能器还与开关组的第一单向不可控功率半导体开关相连，且直流电压源与第二电容储能器和开关组的第一单向不可控功率半导体开关的连接点相连。

现在如果闭合第一开关且打开第二开关，则直流电压源给第一电容储能器充电，但是由此在充电过程中产生高的损耗。例如，将电容储能器从0V充电到直流电压源的电压值，固有地效率仅为50％。当第一电容储能器放电时，也就是当闭合第一开关且打开第二开关时，同样也产生高的损耗。因此总之，电容储能器之间的能量传递的损失对于要求高效率的应用而言是不可接受的。

发明内容

因此本发明的任务在于，如此设计和运行开头所述类型的变换器电路，使得尽可能不出现损耗。

该任务通过权利要求1或2或3所述的特征以及在方法方面通过权利要求6或7或8加以解决。

在从属权利要求中说明本发明的有益改进方案。

本发明变换器电路具有直流电压源以及与直流电压源相连的第一开关。此外，该变换器电路还包括开关组，该开关组具有第二开关、第一电容储能器、第一和第二单向不可控功率半导体开关，其中第二开关与第一电容储能器相连，第一电容储能器与第一单向不可控功率半导体开关相连，第二单向不可控功率半导体开关与第一电容储能器和第一单向不可控功率半导体开关的连接点相连，第一开关与第二开关和第一电容储能器的连接点相连。此外，变换器电路还包括第二电容储能器，该第二电容储能器与开关组的第二开关并且与开关组的第二单向不可控功率半导体开关连接在一起。第二电容储能器还与开关组的第一单向不可控功率半导体开关相连，且直流电压源与第二电容储能器和开关组的第一单向不可控功率半导体开关的连接点相连。按照本发明，现在将第一电感串联接入直流电压源与第一开关的连接中。此外，将第二电感串联接入开关组的第二开关与第二电容储能器和开关组的第二单向不可控功率开关的连接点的连接中。

如果现在通过闭合第一开关并且打开第二开关给第一电容储能器充电，则几乎不产生损耗，因为第一电感与第一电容储能器一起构成具有谐振特性的振荡回路。此外，第一电容储能器被充电至直流电压源的加倍电压值，从而可以有利于实现对第一电容储能器的改善了的利用。如果在打开第一开关并且闭合第二开关时将第一电容储能器放电，则几乎也不产生损耗，因为第二电感与第一和第二电容储能器一起构成具有谐振特性的振荡回路。

根据本发明，在运行具有一个开关组的变换器电路时，根据方法，首先对于可调的第一时段闭合第一开关，并且打开第二开关，由此可以有利地保证充分地并且在微不足道的损耗的情况下对第一电容储能器充电至直流电压源的加倍电压值。在可调的第一时段结束之后，对于可调的第二时段打开第一开关，并且闭合第二开关，由此可根据第二时段的调整，通过第二电感在一定程度上将第一电容储能器放电，并且对第二电容储能器进行充电。在第二时段结束之后，重复上述步骤。总体而言，通过这种运行，能够以非常简单的方式实现：几乎不出现损耗，并且始终可以给例如连接在第二电容蓄能器上的电负载充分供应电能以及稳定的电压值。