用于推挽转换器的升压转换器运行的调制方法技术

本发明专利技术涉及用于调制推挽转换器的升压转换器运行的方法，该推挽转换器具有：低压侧电路，其具有第一低压侧开关装置、第二低压侧开关装置；具有高压侧线圈的变压器；以及高压侧电路，所述高压侧电路被设计成全桥整流器，所述高压侧电路具有构成第一半桥的第一和第二整流元件以及构成第二半桥的第三和第四整流元件；其中所述方法包括以下步骤：在第一时间段期间在通过第一或第四整流元件同时短路高压侧线圈的情况下闭合第一低压侧开关装置；在第二时间段期间断开为了短路高压侧线圈而使用的整流元件；在第三时间段期间在通过第二半桥的第三或第四整流元件同时短路高压侧线圈的情况下，断开第一低压侧开关装置并且闭合第二低压侧开关装置；以及在第四时间段期间断开为了短路高压侧线圈而使用的整流元件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于调制推挽转换器的升压转换器运行的方法。本专利技术尤其是涉及一种用于调制双向的推挽转换器的升压转换器运行的方法。
技术介绍
尽管本专利技术和本专利技术所基于的问题借助双向的推挽转换器来解释，但是本专利技术也可以应用于任意其他推挽转换器，其中设置有升压转换器运行。双向的直流电压转换器典型地应用于电能应该在两个方向上传输的地方。因此所述双向的直流电压转换器是有利的，以便在混合电动车辆中将能量从高压网传输到低压网中并且反之亦然。例如可以借助降压转换器运行中的直流电压转换器以12V给电池充电，而升压转换器运行可以根据需要被用于几百伏特下的短期功率需求（例如起动过程中）的辅助能量存储器系统的充电或运行。根据应用领域，对于直流电压转换器需要高压侧和低压侧的电分离，使得有时有利的是，将直流电压转换器实施为推挽转换器。文献NeneH.的“DigitalControlofaBi-DirectionalDC-DCConverterforAutomotiveApplications”，AppliedPowerElectronicsConferenceandExposition（APEC），长滩（CA），USA，2013年3月17-21（doi：10.1109/APEC.2013.6520476）描述一种双向的推挽转换器，该推挽转换器在高压侧具有全桥电路地来实施并且在低压侧具有中间点抽头地来实施。此外，在高压侧设置有电流传感器装置，该电流传感器装置被构造用于测量经过变压器的电流。在降压转换器运行中，作为用于控制推挽转换器的调制方法使用所谓的相移方法。在升压转换器运行中应用以下方法，在该方法中在高压侧分阶段地没有电流流动。对于可控的升压转换器运行，至今在低压侧电路中需要附加的电流传感器装置。这使得需要低压侧电路的耗费设计。
技术实现思路
本专利技术实现一种用于调制推挽转换器的升压转换器运行的方法，该推挽转换器具有：低压侧电路，其被设计用于将低压侧的所施加的直流电压转换为低压侧的交流电压，该低压侧电路具有第一低压侧开关装置、第二低压侧开关装置和节流阀；具有低压侧线圈和高压侧线圈的变压器，该变压器被设计用于接收低压侧线圈上的低压侧的交流电压并且产生高压侧线圈上的高压侧的交流电压；和高压侧电路，其被设计成全桥整流器，以便将高压侧的交流电压转换为高压侧的直流电压，该高压侧电路具有构成第一半桥的第一和第二整流元件和构成第二半桥的第三和第四整流元件；其中至少第一和第四整流元件被构造为开关装置并且其中至少第二或第三整流元件被构造为开关装置；其中该方法包括以下步骤：在调制周期的第一时间段期间在通过第一或第四整流元件同时短路高压侧线圈的情况下闭合第一低压侧开关装置以用于产生变压器上的第一电压并且用于将能量馈送到变压器和节流阀中；在调制周期的第二时间段期间断开为了短路高压侧线圈而使用的整流元件以用于产生高压侧直流电压；在调制周期的第三时间段期间在通过第二半桥的第二或第三整流元件同时短路高压侧线圈的情况下，断开第一低压侧开关装置并且闭合第二低压侧开关装置以用于产生变压器上的第二电压，该第二电压与第一电压相反极化；以及在调制周期的第四时间段期间断开为了短路高压侧线圈而使用的整流元件以用于产生高压侧的直流电压。本专利技术的优点本专利技术的思想是实现一种用于调制推挽转换器的升压转换器运行的方法，该方法使用能够可控的运行，而在低压侧不需要电流传感器装置。电流测量在此通过位于高压侧上的电流传感器装置来实现。对此，该方法在升压转换器运行中附加地使用高压侧上的开关装置，以便控制功率流或电流。任何时候，电流不仅流经变压器的高压侧线圈而且流经低压侧线圈，使得该电流任何时候能够通过高压侧上的单独的电流传感器装置来测量或调节。根据本专利技术的解决方案的一个显著的优点在于，常规的推挽转换器能够在升压转换器运行中可控地运行，而不必耗费地在低压侧上构建附加的电流传感器装置。根据一种优选的扩展方案，低压侧电路可以被构造为由第一低压侧和第二低压侧开关装置以及节流阀构成的中间点电路。低压侧电路的该扩展方案是可用于控制升压转换器运行中的推挽转换器的电路装置的简单实现方案。根据一种替代的优选的扩展方案，低压侧电路还可以包括第三低压侧开关装置和第四低压侧开关装置。此外，低压侧电路可以被构造为由第一低压侧、第二低压侧、第三低压侧和第四低压侧开关装置以及节流阀构成的全桥电路。此外，不仅第一低压侧开关装置的断开和闭合可以分别伴随着第四低压侧开关装置的同时断开和闭合，而且第二低压侧开关装置的断开和闭合可以分别伴随着第三低压侧开关装置的同时断开和闭合。低压侧电路的该扩展方案是可用于控制升压转换器运行中的推挽转换器的电路装置的替代的实现方案。优选地，低压侧和高压侧开关装置可以包括MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）、IGBT（具有绝缘栅电极的双极型晶体管）、JFET（截止层场效应晶体管）和/或BJT（双极型晶体管）或其他合适的半导体开关。开关装置因此有利地包含可有源开关的半导体组件，如其能够以微型化的形式以大的数量集成在单独的半导体衬底中。此外，低压侧和/或高压侧开关装置可以有利地被构造为同步整流器。同步整流器是用于整流的一种简单的方案，例如因此不需要附加的二极管。根据一种优选的扩展方案，各一个二极管可以与低压侧和高压侧开关装置反向并联。在该扩展方案中，二极管可以用于整流并且开关装置不必被构造为同步整流器。根据一种优选的扩展方案，高压侧整流元件可以被构造为开关装置。此外，在依次的调制周期中，在第一时间段中第一以及第四整流元件并且在第三时间段中第三以及第二整流元件可以分别交替地用于短路高压侧线圈。这具有以下优点，能够减少每个开关装置的损耗并且此处提高开关装置的寿命。附图说明随后借助参考附图的实施方式解释本专利技术的其他特征和优点。其中：图1示出一种示例性的双向的推挽转换器的示意图；图2a示出用于调制双向的推挽转换器的升压转换器运行的示例性的方法的控制信号的时间变化图；图2b示出根据本专利技术的一种实施方式的用于调制双向的推挽转换器的升压转换器运行的方法的控制信号的时间变化图；图3示出另一种示例性的双向的推挽转换器的示意图；图4示出根据本专利技术的另一种实施方式的用于调制双向的推挽转换器的升压转换器运行的方法的控制信号的时间变化图。具体实施方式在附图中，相同的附图标记表示相同的或功能相同的元件。图1示出一种示例性的双向的推挽转换器的示意图。在图1中，附图标记10表示推挽转换器。在此，在高压侧电路20中，全桥电路由开关装置21、22、23、24来实现。低压侧电路29被实施为由开关装置25a、26a以及节流阀4构成的中间点电路。此外，高压侧电路20和低压侧电路29通过变压器2彼此电隔离地连接。电流传感器装置3位于高压侧电路20之内，该电流传感器装置被构造用于测量经过变压器2的电流。开关装置21、22、23、24、25a、26a分别包括晶体管31和二极管41。在高压侧电路20上可以施加或可以量取直流电压1并且相应地在低压侧上可以施加或可以量取直流电压5。在降压转换器运行中，高压侧电路20可以基于相移方法通过脉冲地开关开关装置21、22、23、24的晶体管31将高压侧所施加的直流电压1经由变压器2转递给低压侧电路本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于调制推挽转换器（10）的升压转换器运行的方法，所述推挽转换器具有：低压侧电路（29），所述低压侧电路被设计用于将低压侧的所施加的直流电压（5）转换为低压侧的交流电压，所述低压侧电路具有第一低压侧开关装置（25a）、第二低压侧开关装置（26a）和节流阀（4）；具有低压侧线圈和高压侧线圈的变压器（2），所述变压器被设计用于接收低压侧线圈上的低压侧交流电压并且产生高压侧线圈上的高压侧交流电压；以及高压侧电路（20），所述高压侧电路被设计成全桥整流器，以便将高压侧交流电压转换为高压侧直流电压（1），所述高压侧电路具有构成第一半桥的第一（21）和第二整流元件（22）以及构成第二半桥的第三（23）和第四整流元件（24）；其中至少第一（21）或第四整流元件（24）被构造为开关装置并且其中至少第二（22）或第三整流元件（23）被构造为开关装置；其中所述方法包括以下步骤：在调制周期的第一时间段[0，t1]期间在通过第一（21）或第四整流元件（24）同时短路高压侧线圈的情况下闭合第一低压侧开关装置（25a）以用于产生变压器上的第一电压并且用于将能量馈送到变压器（2）和节流阀（4）中；在调制周期的第二时间段[t1，t2]期间断开为了短路高压侧线圈而使用的整流元件（21、24）以用于产生高压侧直流电压；在调制周期的第三时间段[t2，t3]期间在通过第二半桥的第二（22）或第三整流元件（23）同时短路高压侧线圈的情况下，断开第一低压侧开关装置（25a）并且闭合第二低压侧开关装置（26a）以用于产生变压器上（2）的第二电压，所述第二电压与第一电压相反极化；以及在调制周期的第四时间段[t3，t4]期间断开为了短路高压侧线圈而使用的整流元件（22、23）以用于产生高压侧的直流电压（1）。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.26 DE 102014205652.71.用于调制推挽转换器（10）的升压转换器运行的方法，所述推挽转换器具有：低压侧电路（29），所述低压侧电路被设计用于将低压侧的所施加的直流电压（5）转换为低压侧的交流电压，所述低压侧电路具有第一低压侧开关装置（25a）、第二低压侧开关装置（26a）和节流阀（4）；具有低压侧线圈和高压侧线圈的变压器（2），所述变压器被设计用于接收低压侧线圈上的低压侧交流电压并且产生高压侧线圈上的高压侧交流电压；以及高压侧电路（20），所述高压侧电路被设计成全桥整流器，以便将高压侧交流电压转换为高压侧直流电压（1），所述高压侧电路具有构成第一半桥的第一（21）和第二整流元件（22）以及构成第二半桥的第三（23）和第四整流元件（24）；其中至少第一（21）或第四整流元件（24）被构造为开关装置并且其中至少第二（22）或第三整流元件（23）被构造为开关装置；其中所述方法包括以下步骤：在调制周期的第一时间段[0，t1]期间在通过第一（21）或第四整流元件（24）同时短路高压侧线圈的情况下闭合第一低压侧开关装置（25a）以用于产生变压器上的第一电压并且用于将能量馈送到变压器（2）和节流阀（4）中；在调制周期的第二时间段[t1，t2]期间断开为了短路高压侧线圈而使用的整流元件（21、24）以用于产生高压侧直流电压；在调制周期的第三时间段[t2，t3]期间在通过第二半桥的第二（22）或第三整流元件（23）同时短路高压侧线圈的情况下，断开第一低压侧开关装置（25a）并且闭合第二低压侧开关装置（26a）以用于产生变压器上（2）的第二电压，所述第二电压与第一电压相反极化；以及在调制周期的第四时间段[t3，t4]期间断开为...

【专利技术属性】
技术研发人员：D塔斯特金，
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