本发明专利技术涉及感应的n相能量传输系统的次级侧整流器，其中，N大于等于3并且所述能量传输系统在每个支路(W，V，U)中具有分别带有至少一个电感(Ls)和至少一个电容(Cs)的谐振振荡回路，并且所述次级侧谐振振荡回路能够与初级侧谐振振荡回路磁耦合，其中，所述次级侧谐振振荡回路以星形或多角形连接并且经由外部导体(L1-LN-1)与整流器连接，其特征在于，所述整流器具有导通方向相同的N个二极管(D1，Dk，…，DN-1)的串联电路，其中，平滑电容器(Cgr)与所述串联电路并联连接并且所述整流器的输出电压(UA)施加在平滑电容器(Cgr)的连接端点(A1，A2)上，其中，对于所有k＝1至N，外部导体(Lk)与二极管(Dk)的阳极连接，其中，端子(A1)与外部导体(L1)连接，并且第N个二极管(DN)的阴极与连接端点(A2)连接。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于多相无接触式能量传输系统的倍增器整流器
本专利技术涉及感应的n相能量传输系统的次级侧整流器，其中，N大于等于3，其中，能量传输系统在每个支路中具有分别带有至少一个电感和至少一个电容的谐振振荡回路，并且次级侧谐振振荡回路能够与初级侧谐振振荡回路磁耦合，其中，次级侧谐振振荡回路以星形或多角形连接并且经由外部导体与整流器连接。
技术介绍
在为无接触式能量传输的次级部分设计串联谐振回路时，一般大于有功电压的额定无功电压对于设备内部的内部电压而言是决定性的。相的电感值越大，必须以谐振电容器补偿的无功功率越高。电感值以及无功电压在此表现为与绕组的匝数成二次幂。而有功电压表现为与匝数成线性。如果在给定的输出有功功率情况下将会通过匝数使振荡回路的有功电压减少，则额定电流将会由于线性或成比例的依赖性上升而升高。但是因为无功电压与匝数成二次幂地变化，所以无功功率被减小。这导致，为补偿所需要的电容器可以较小地被确定尺寸，由此大幅的体积节省、重量节省和成本节省将会是可能的。在无接触式能量传输时一般而言对气隙变压器的次级回路中的感生电压进行整流。最终的直流电压接着被用于对耗电器进行供电。对于高功率要求，系统的多相性是有利的，因为由此功率密度升高。图1示出简单的次级整流器，其由全桥组成，所述全桥由二极管组成。能量传输系统的在图1中所示的次级侧被构造为三相系统，其中，构成三个支路的谐振振荡回路由电感LS和谐振电容器CS组成并且以星形连接在一起。备用电压源Ui代表在次级绕组中感生的电压Ui。三相系统是最简单的多相无接触式能量传输系统。但是该文献原则上涉及所有可能的相数。有利地大多数是奇数。在图1中所示的全桥整流器产生直流电压，所述直流电压首先取决于至初级回路的耦合并且也取决于负载。如果需要恒定的直流电压，则变量整流器电压经由后置的未示出的DC/DC转换器调节。图2示出具有以三角形接线的支路的能量传输系统的次级侧。
技术实现思路
本专利技术的任务是提供一种整流器，所述整流器由几个电子构件组成，并且产生比全桥整流器高的输出电压。本专利技术的另一任务是如下进一步发展根据本专利技术的次级侧整流器，其能够产生可变的输出电压。该任务有利地借助具有权利要求1的特征的次级侧整流器解决。根据权利要求1的整流器的有利扩展方案通过从属权利要求的特征得出。根据本专利技术的整流器有利地通过以下方式来表征，即仅仅需要与相数相对应的数目的二极管以及一个平滑电容器。在对匝数和剩余器件相同地确定尺寸时相对于传统全桥整流器获得双倍地高的输出电压。只要所需要的输出电压相对于具有全桥整流器的能量传输系统不改变，则可以有利地减少传输器线圈的匝数。如上所述，待补偿的无功功率也减小，因此电容器可以较小地被确定尺寸。由此能量传输系统的次级侧拾取器(Pickup)可以有利地较小地来构造，由此除了成本减少之外也出现重量节省。由于能够以星形或以N角形将次级侧谐振振荡回路支路连接在一起，可以将输出电压有利地与相应的条件相匹配。但是一般可以优选星形连接。借助下面在表格中列出的电路可以获得不同的输出电压。K＝1至N连接导体被理解为本专利技术意义上的外部导体Lk，所述连接导体将星点连接的支路的自由端或n角形连接的支路的连接点与次级侧整流器连接。在三相能量传输系统情况下从而可以将三个外部导体L1、L2和L3与整流器连接。整流器的N个二极管(D1、Dk、…、DN)以相同的导通方向相继地连接，使得总是二极管Dk的阴极与二极管Dk+1(其中，k＝1至N-1)的阳极相互电连接。输出侧的平滑电容器Cgr与N个二极管的串联电路并联连接，在所述平滑电容器处可以截取输出电压UA。外部导体Lk(其中，k＝1至N)分别与二极管(Dk)的阳极连接。根据本专利技术的整流器电路在其结构方面是简单的并且有利地仅由几个器件组成。在给定的额定功率情况下，有利地仅须在次级振荡回路中进行小的无功功率补偿，使得可以对所需要的谐振电容器进行较小的尺寸确定。由此能量传输系统的次级侧的体积和重量有利地减小。此外，需要少量的整流器二极管，由此可以附加地节省成本和重量。唯一的由本专利技术电路得出的缺点是，在输出回路中需要较高的平滑需求。但是与优点相比，该小的缺点可以被容忍。通过尤其是由唯一的开关元件构成的附加开关装置可以将所有外部导体相互短接，使得短时无电路对平滑电容器充电。在该时间中，谐振振荡回路被充电。通过消除短接——这通过关断开关装置或开关元件实现，谐振振荡回路的所存储的能量被用于对平滑电容器充电并且对耗电器馈电。通过自由选择开关元件的时钟可以作为提高器(Hochsteller)运行整流器，由此可以有利地调整或调节在极限方面任意的输出电压。为了形成外部导体的短接，有利地在最简单情况下仅仅需要将外部导体Ln与外部导体L1连接的开关，由此经由二极管D1至DN-1实现所有外部导体Lk的短接。电开关元件在此可以是晶体管，尤其是IGBT、JFET或者MOSFET，其以其集电极或者漏极与连接点PN或外部导体LN连接并且以其发射极或源极与构成地的连接端点A1连接。开关元件或开关装置借助于控制装置被控制，其中，控制装置控制、尤其是以施加在基极处或施加在栅极处的控制信号来控制开关装置或开关元件。借助于控制装置可以调节或调整所需要的输出电压或所需要的输出电流。在此，控制装置尤其是借助于自由调整式双点调节或脉宽调制(PWM)来接通和关断开关元件或开关装置并且从而调节输出电压。为了产生少的开关损耗，总是只有当在开关元件或开关装置本身处不施加电压时，控制装置才接通开关元件或开关装置。而非决定性的是，总是只有当在开关或二极管中无电流流动时才关断开关元件或开关装置或才消除外部导体之间的短接。在此重要的是，开关装置对于至少一个周期断开用于谐振振荡回路空转。开关装置的开关周期在此可以是能量传输系统的传输频率的谐振周期的倍数。根据本专利技术的整流器此外有利地提高整个系统的功能安全性。只要传统全桥整流器的一个或多个二极管有缺陷，这些二极管就一般变为低欧姆性的，由此全桥整流器对于所涉及的相变成电压倍增器。后置的电部件、例如电池或电子设备受由此升高的输出电压影响。而只要根据本专利技术的整流器的一个或多个二极管由于缺陷或损坏变为低欧姆性的，则这对后置的部件无消极影响，因为由于这些故障，输出电压降低。根据本专利技术可控制的倍增器整流器有利地具有较高的效率，因为可以取消否则需要的DC-DC转换器和可以有利地无电压地切换电压装置。尽管多相性，仍然仅需要一个半导体开关作为开关装置。由于较小的待补偿的无功功率，能量传输系统的次级侧建造得较小并且具有较小的重量。附加地，该系统由于构件少和不需要DC-DC转换器而更是成本低的。如已经阐述的，根据本专利技术的次级侧整流器适用于具有多于两个相的、尤其是大于等于三的奇数相数的能量传输系统。本专利技术可以说要求保护能量传输系统和拾取器，其中，使用根据本专利技术的次级整流器。附图说明下面借助附图和框图来更详细阐述根据本专利技术的次级侧整流器。图1示出具有后置的全桥整流器的三相能量传输系统的次级侧，其中，谐振振荡回路以星形连接；图2示出具有后置的全桥整流器的三相能量传输系统的次级侧，其中，谐振振荡回路以三角形连接；图3示出用于三相能量传输系统的根据本专利技术的次级侧整流器，其中，整流器作为电压倍增器工作并本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种感应的n相能量传输系统的次级侧整流器，其中，N大于等于3并且所述能量传输系统在每个支路(W，V，U)中具有分别带有至少一个电感(Ls)和至少一个电容(Cs)的谐振振荡回路，并且所述次级侧谐振振荡回路能够与初级侧谐振振荡回路磁耦合，其中，所述次级侧谐振振荡回路以星形或多角形连接并且经由外部导体(L1，…,Lk，…，LN)与整流器连接，其特征在于，所述整流器具有导通方向相同的n个二极管(D1，Dk，…，DN)的串联电路，其中，平滑电容器(Cgr)与所述串联电路并联连接并且所述整流器的输出电压(UA)施加在所述平滑电容器(Cgr)的连接端点(A1，A2)上，其中，对于所有k＝1至N，外部导体(Lk)与二极管(Dk)的阳极连接，其中，端子(A1)与外部导体(L1)连接，并且第N个二极管(DN)的阴极与连接端点(A2)连接。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.11.24 DE 102011119259.31.一种与感应的n相能量传输系统连接的次级侧整流器，其中，n大于等于3并且所述能量传输系统在每个支路(W，V，U)中具有分别带有至少一个电感(Ls)和至少一个电容(Cs)的次级侧谐振振荡回路，并且所述次级侧谐振振荡回路能够与初级侧谐振振荡回路磁耦合，其中，所述次级侧谐振振荡回路以星形或多角形连接并且经由外部导体(L1，…,Lk，…，LN)与整流器连接，其特征在于，所述整流器具有导通方向相同的正好n个二极管(D1，Dk，…，DN)的串联电路，其中，平滑电容器(Cgr)与所述串联电路并联连接并且所述整流器的输出电压(UA)施加在所述平滑电容器(Cgr)的连接端点(A1，A2)上，其中，对于所有k＝1至N，外部导体(Lk)与二极管(Dk)的阳极连接，其中，平滑电容器的第一连接端点(A1)与外部导体(L1)连接，所述外部导体(L1)与第一二极管(D1)的阳极直接连接，第N个二极管(DN)的阴极与平滑电容器的另一连接端点(A2)连接，其中，借助于通过唯一的电开关元件(S)构成的开关装置能够选择性地将所有外部导体(L1，…,Lk，…，LN)相互短接。2.根据权利要求1所述的次级侧整流器，其特征在于，电开关元件(S)将连接点(PN)或外部导体(LN)与连接端点(A1)连接。3.根据权利要求2所述的次级侧整流器，其特征在于，所述电开关元件(S)是晶体管。4.根据权利要求3所述的次级侧整流器，其特征在于，所述晶体管以其集电极或者漏极与连接点(PN)或外部导体(LN)连接并且以其发射极或源极与连接端点(A1)连接。5.根据权利要求3所述的次级侧整流器，其特征在于，所述晶体管是IGBT、JFET或MOSFET。6.根据权利要求1至5之一所述的次级侧整流器，其特征在于，控制装置(E)控制所述开关装置或所述电开关元件(S)。7.根据权利要求6所述的次级侧整流器，其特征在于，所述控制装置(E)以施加在基极处或施加在栅极处的控制信号(G)来控制所述开关装...
【专利技术属性】
技术研发人员：F·图尔基，
申请(专利权)人：庞巴迪运输有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE
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