Patent DE-112015006096-B4 (DE)
Title: Dc/dc-umsetzer
Inventor: HIGAKI Yusuke
IPC: H02M3/28
Filed: 2015-11-30
Granted: 2023-08-17
Abstract: DC/DC-Umsetzer, der eine Energieübertragung zwischen einer ersten DC-Energieversorgung (1) und einer zweiten DC-Energieversorgung (2) durchführt, wobei der DC/DC-Umsetzer Folgendes aufweist:
 - einen Transformator (3);
 - eine erste Umsetzereinheit (5), die aus einer Vollbrückenschaltung mit zwei Brückenschaltungen gebildet ist, wobei jede der Brückenschaltungen eine Vielzahl von Halbleiter-Schaltelementen aufweist, zu denen Dioden (12) jeweils antiparallel geschaltet sind, wobei die erste Umsetzereinheit (5) zwischen die erste DC-Energieversorgung (1) und eine erste Wicklung (3a) des Transformators (3) geschaltet ist;
 - eine zweite Umsetzereinheit (8), die aus einer Vollbrückenschaltung mit zwei Brückenschaltungen gebildet ist, die jeweils eine Vielzahl von Halbleiter-Schaltelementen aufweisen, zu denen jeweils Dioden (12) antiparallel geschaltet sind, wobei die zweite Umsetzereinheit (8) zwischen die zweite DC-Energieversorgung (2) und eine zweite Wicklung (3b) des Transformators (3) geschaltet ist;
 - eine zweite Drosselspule (10), die mit einer AC-Eingangs-/Ausgangsleitung der zweiten Umsetzereinheit (8) verbunden ist; und
 - eine Steuerungsschaltung (20), die ein Ausgangstastverhältnis berechnet, und zwar auf der Basis von einem Strom-Differenzwert (30a) zwischen einem Strom-Detektierwert (i) und einem Strom-Befehlswert (i*) des Stroms, der der zweiten DC-Energieversorgung (2) zugeführt wird, oder von dieser ausgegeben wird, wobei die Steuerungsschaltung (20) eine Treibersteuerung der Halbleiter-Schaltelemente in der ersten Umsetzereinheit (5) und der zweiten Umsetzereinheit (8) durchführt, wobei die Steuerungsschaltung (20) eine erste Schaltung (31) und eine zweite Schaltung (35, 41, 41a) aufweist, wobei die erste Schaltung (31) derart eine Rückkopplungssteuerung durchführt, dass der Strom-Differenzwert (30a) reduziert wird, und wobei die zweite Schaltung (35, 41, 41a) ein Signal von einem Steuerungseingangssignal und einem Steuerungsausgangssignal der ersten Schaltung (31) korrigiert, und zwar auf der Basis von dem Strom-Detektierwert (i) und dem Strom-Befehlswert (i*), und 
 wobei die Steuerungsschaltung (20) bei der ersten Energieübertragung von der ersten DC-Energieversorgung (1) zu der zweiten DC-Energieversorgung (2) unter Verwendung, und zwar als ein erstes Referenzelement (Q4A), von einem der Halbleiter-Schaltelemente auf einer positiven Seite und einer negativen Seite einer ersten Brückenschaltung, die einer der Brückenschaltungen in der ersten Umsetzereinheit (5) ist, und unter Verwendung, und zwar als ein zweites Referenzelement (Q1A), von einem der Halbleiter-Schaltelemente auf einer positiven Seite und einer negativen Seite einer zweiten Brückenschaltung, die einer der Brückenschaltungen der zweiten Umsetzereinheit (8) ist, alle Halbleiter-Schaltelemente der zweiten Brückenschaltung unter den vier Brückenschaltungen in der ersten und zweiten Umsetzereinheit (5, 8) ausschaltet, und mit dem gleichen Einschaltzeitverhältnis die Halbleiter-Schaltelemente auf einer positiven Seite und die Halbleiter-Schaltelemente auf einer negativen Seite in den anderen drei Brückenschaltungen ansteuert,
 wobei die Steuerungsschaltung (20) einen ersten Phasenverschiebungswert (θ1) und einen zweiten Phasenverschiebungswert (θ2) steuert, wobei der erste Phasenverschiebungswert (θ1) ein Phasenverschiebungswert zwischen einem Treibersignal für das erste Referenzelement (Q4A) und einem Treibersignal für das Halbleiter-Schaltelement als ein erstes Diagonalelement (Q3B) ist, das diagonal zu dem ersten Referenzelement (Q4A) ist, und wobei der zweite Phasenverschiebungswert (θ2) ein Phasenverschiebungswert zwischen einem Treibersignal für das erste Referenzelement (Q4A) und einem Treibersignal für das Halbleiter-Schaltelement als ein zweites Diagonalelement (Q2B) ist, das diagonal zu dem zweiten Referenzelement (Q1A) ist, und
 wobei die zweite Schaltung (35, 41 41a) den ersten und zweiten Phasenverschiebungswert (θ1, θ2) mittels Korrektur anpasst, um zu verursachen, dass der Strom-Detektierwert (i) dem Strom-Befehlswert (i*) folgt, wobei der DC/DC Umsetzer ferner eine erste Drosselspule (9) aufweist, die mit einer AC-Eingangs-/Ausgangsleitung der ersten Umsetzereinheit (5) verbunden ist,
 wobei die Steuerungsschaltung (20) bei der zweiten Energieübertragung von der zweiten DC-Energieversorgung (2) zu der ersten DC-Energieversorgung (1) alle Halbleiter-Schaltelemente der ersten Brückenschaltung unter den vier Brückenschaltungen in der ersten und zweiten Umsetzereinheit (5, 8) ausschaltet, und mit dem gleichen Einschaltzeitverhältnis die Halbleiter-Schaltelemente auf einer positiven Seite und die Halbleiter-Schaltelemente auf einer negativen Seite in den anderen drei Brückenschaltungen ansteuert, 
 wobei die Steuerungsschaltung (20) einen dritten Phasenverschiebungswert (θ3) und einen vierten Phasenverschiebungswert (θ4) steuert, wobei der dritte Phasenverschiebungswert (θ3) ein Phasenverschiebungswert zwischen einem Treibersignal für das zweite Referenzelement (Q1A) und einem Treibersignal für das zweite Diagonalelement (Q2B) ist, und wobei der vierte Phasenverschiebungswert (θ4) ein Phasenverschiebungswert zwischen einem Treibersignal für das zweite Referenzelement (Q1A) und einem Treibersignal für das erste Diagonalelement (Q3B) ist, und
 wobei die zweite Schaltung (35, 41, 41a) den dritten und vierten Phasenverschiebungswert (θ3, θ4) mittels Korrektur anpasst, um zu bewirken, dass der Strom-Detektierwert (i) dem Strom-Befehlswert (i*) folgt, und
 wobei die zweite Schaltung (41) unter Verwendung eines Modells (38), das Betriebsziele der ersten und zweiten Umsetzereinheit (5, 8) darstellt, bei dem sich der Strom monoton mit Bezug auf ein Tastverhältnis erhöht, einen geschätzten Stromwert (ia) berechnet, der ein geschätzter Wert des Stroms ist, und zwar auf der Basis von dem Strom-Befehlswert (i*), und wobei die zweite Schaltung (41) eine Korrektur durchführt, und zwar unter Verwendung einer geschätzten Abweichung (39a), die eine Differenz zwischen dem geschätzten Stromwert (ia) und dem Strom-Detektierwert ist (i), und
 wobei die zweite Schaltung (41) die geschätzte Abweichung (39a) zu dem Strom-Differenzwert (30a) addiert, der das Steuereingangssignal der ersten Schaltung (31) ist, um den Strom-Differenzwert zu korrigieren, so dass der erste bis vierte Phasenverschiebungswert (θ1, θ2, θ3, θ4) angepasst werden.