具有中间电路中的电压节点的对称化的功率电子装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种功率电子装置、例如逆变器，所述功率电子装置具有拥有两个或更多串联的电容器的中间电路。电压节点位于所述电容器之间。开关电源部分与中间电路的电容器之一并联。此外，所述逆变器具有与所述两个电容器和所述电压节点连接的、导致两个电容器之间的能量均衡的直流电压调节器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术涉及一种功率电子装置、例如逆变器，所述功率电子装置具有拥有两个或更多串联的电容器的中间电路。电压节点位于所述电容器之间。开关电源部分与中间电路的电容器之一并联。此外，所述逆变器具有与所述两个电容器和所述电压节点连接的、导致两个电容器之间的能量均衡的直流电压调节器。【专利说明】具有中间电路中的电压节点的对称化的功率电子装置
本专利技术涉及一种具有中间电路中的电压节点的对称化的功率电子装置。用于这种功率电子装置的示例是逆变器。
技术介绍
逆变器的任务在于能量转换，在所述能量转换中从直流电压源提取能量并且以高效率输送给具有周期性变换的电压的宿(Senke )。 特别是在可更新的能量的范围内、例如在光伏逆变器情况下多级拓扑形式的实现已经建立。这种逆变器为了能量存储需要具有至少两个串联的电容器的中间电路。这些电容器通常以串行方式从直流电压源被供以能量。这导致存在于电容器中的各两个之间的连接点处的电压节点灵敏地对注入的直流电压电流分量或具有不同功率的各个电容器的负荷作出反应。 例如可能由于调节的非对称、负载的非对称等等引起的输出交变电流中的非对称导致在所述电压节点处的少量直流分量(GleichanteiIen)。对于在各个中间电路电容器的功率提取中的非对称的其它原因在于中间电路电容器的参数差别，由此特别是可能引起不同的泄漏电流；以及在于逆变器的半导体构件的参数差别。特别是导通电压的差别以及不同的开关损耗属于这些后者参数差别。由于这些，即使在逆变器的理想的对称的功率输出的情况下，从各个中间电路电容器的功率提取将具有小的差别。 所有这些直流分量和在电压节点处的由此所引起的电压偏移在运行时间上积分并且导致不再能够保证逆变器的按规定的作用方式。 因此需要对称化，使得一个或多个电压节点被保持在恒定电压上。 电压节点处的电压的恒定保持的可能性在于，将高欧姆电阻分别与中间电路电容器并联。该高欧姆电阻通过放电电流来均匀当前的电压不平衡。该做法的缺点在于出现永久的损耗功率。在此能量以不期望的方式从所有中间电路电容器提取并且被转化为热量。这减小逆变器的效率。此外，对称性作用仅比较弱。 电压节点处的电压的恒定保持的另一可能性在于，将高欧姆电阻分别与中间电路电容器并联，将晶体管或另外的合适的半导体与该电阻串联并且如此操控该晶体管或半导体，使得电流只在以下支路中流动，即在该支路中所施加的电压由于太小的功率提取而提高。在所述晶体管或半导体的合适实施的操控的情况下可能甚至可以放弃所述的高欧姆电阻。在该做法中，相对于首先被提到的可能性能量消耗被减小，因为仅仅从太高电压值被施加到的这个或这些中间电路电容器提取电荷。然而不期望的效果保持:即出现的能量差别被转化为热量并且不被利用。 由DE 10 2004 038 534 Al已知一种用于传动系统中的直流电压中间电路的分压器，该分压器具有拥有两个电容之间的中间抽头和中间抽头处的控制电位的被布置在运行电压源的电位之间的电容串联电路。此外，在运行电压源的电位之间布置有具有所连接的控制输入端的相反导电类型(Leitungstyp)的两个串联的晶体管，其中中间抽头位于所述导电类型之间。电容通过以下方式分别与一种导电类型并联，即在导电类型的中间抽头和电容的中间抽头之间存在导电的连接。布置导电类型，使得第一导电类型中的电流给与第二导电类型并联的电容器充电并且第二导电类型中的电流给与第一导电类型并联的电容器充电。控制输入端借助从运行电压源引出的控制电位来操控。 电压节点处的电压的恒定保持的还另外的可能性在于，具有太高电压的中间电路电容器通过负载或网络通过在逆变器的输出电流中馈入小的直流电压电流分量来放电。然而，这样的调节干预从电网运营商方面是不期望的并且也通过标准的预先规定强烈地限制。即使在其它的负载情况下在这样的调节干预下也可能出现问题。此外，在该还另外的可能性情况下对称化过程只能在网络馈入/功率输出期间被执行。因为这不总是被保证，但是可能永久地需要对称化，所以附加于该调节干预还需要使用各高欧姆电阻与中间电路电容器的上面所描述的并联电路或上面所描述的另外的可能性。 此外存在以下可能性，即为了将电压节点处的电压保持恒定通过非对称的功率分量对分析电子设备、数字电子设备或附加消耗器进行供应。该方案的目的是，利用出现的非对称的功率用于调节、控制和数字电子设备的本来所需的供应或用于附加消耗器。由此不出现附加的系统损耗并且系统效率不被减小。 为此使用多个开关电源部分，所述开关电源部分分别从中间电路电容器中的单独的中间电路电容器被供以能量。调节开关电源部分的功率为，使得相应电压节点处的电压保持恒定。因为开关电源部分通常在施加电压的情况下自主起动，所以不需要附加地使用上面所描述的另外的可能性。借助该可能性尽管电压节点处的电压可以被保持恒定，然而在该可能性情况下对于所有开关电源部分需要电位分开地实施。这意味着高的电路耗费并且引起比较高的成本。
技术实现思路
具有在权利要求1中所说明的特征的功率电子装置、例如逆变器与此相应地具有以下优点，即电压节点的所期望的对称化损耗低地、以减少的电路耗费并且成本低地被实现，其中出现的非对称的能量被利用。这通过以下方式实现，即具有拥有两个串联的电容器的中间电路的功率电子装置此外具有与两个电容器连接的、导致两个电容器之间的能量均衡的直流电压调节器，其中电压节点位于所述电容器之间，其中开关电源部分与中间电路的电容器之一并联。该直流电压调节器例如可以是降压变换器或升压变换器。 借助根据本专利技术的功率电子装置实现成本低并且损耗低的对称化以及简单的调节，其中只需要唯一的电位分开的开关电源部分。该功率电子装置的效率相比于已知的解决方案被改善。 【专利附图】【附图说明】 本专利技术的其它有利的特性由本专利技术的随后借助附图的阐述得出。其中:图1示出具有空转的桥支路形式的3级逆变器拓扑的示意性结构的略图，图2示出用于阐明用于对逆变器的中间电路的电压节点进行对称的已知设备的实施例的略图，图3示出用于阐明本专利技术的第一实施例的略图以及图4示出用于阐明本专利技术的第二实施例的略图。 【具体实施方式】 本专利技术涉及一种功率电子装置、例如逆变器，该功率电子装置具有拥有两个或更多串联的电容器的中间电路，电压节点分别位于所述电容器之间。随后借助逆变器阐述本专利技术，该逆变器是功率电子装置的实施例。具有空转的桥支路形式的3级逆变器拓扑的示意性结构的示例在图1中被示出。 在图1中所示出的设备具有中间电路，该中间电路具有两个串联的电容器I和2。电压节点3位于这两个电容器之间。电容器I和2是为了存储能量而被设置的中间电路电容器。此外，在图1中所示出的设备具有节流阀4和5，所述节流阀用作电磁能量存储器。此外设置有开关6、7和8，所述开关是半导体开关、优选地场效应晶体管。此外，所示出的设备具有用作整流器的二极管9。 直流电压UD。施加在所示出的设备的输入端处。在该设备的输出端处提供交变电压 Uac。 本专利技术的目的是保证设备的持久运行，其中电压节点3处的电压电位保持在预先给定的界限内并且不在正或负电压的方向上远离。 在图2中示出用于阐明用于对逆变器的中间电路的电压节点本文档来自技高网...

【技术保护点】
功率电子装置，所述功率电子装置具有拥有两个串联的电容器的中间电路，电压节点位于所述电容器之间，其中开关电源部分与中间电路的电容器之一并联，其特征在于，它此外具有与所述两个电容器（1、2）和所述电压节点（3）连接的、导致两个电容器之间的能量均衡的直流电压调节器（16）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M诺伊布格尔，K施帕诺斯，H施泰因布赫，T普卢姆，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE