[發(fā)明專利]具有中間電路中的電壓節(jié)點的對稱化的功率電子裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380025289.6
• 申請日: 2013-02-19
• 公開（公告）號: CN104272552B
• 公開（公告）日: 2018-06-08
• 發(fā)明（設計）人: M.諾伊布格爾;K.施帕諾斯;H.施泰因布赫;T.普盧姆
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H02J7/34
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 臧永杰;胡莉莉

本發(fā)明涉及一種功率電子裝置、例如逆變器，所述功率電子裝置具有擁有兩個或更多串聯(lián)的電容器的中間電路。電壓節(jié)點位于所述電容器之間。開關電源部分與中間電路的電容器之一并聯(lián)。此外，所述逆變器具有與所述兩個電容器和所述電壓節(jié)點連接的、導致兩個電容器之間的能量均衡的直流電壓調(diào)節(jié)器。

技術領域

本發(fā)明涉及一種具有中間電路中的電壓節(jié)點的對稱化的功率電子裝置。用于這種功率電子裝置的示例是逆變器。

背景技術

逆變器的任務在于能量轉換，在所述能量轉換中從直流電壓源提取能量并且以高效率輸送給具有周期性變換的電壓的宿（Senke）。

特別是在可更新的能量的范圍內(nèi)、例如在光伏逆變器情況下多級拓撲形式的實現(xiàn)已經(jīng)建立。這種逆變器為了能量存儲需要具有至少兩個串聯(lián)的電容器的中間電路。這些電容器通常以串行方式從直流電壓源被供以能量。這導致存在于電容器中的各兩個之間的連接點處的電壓節(jié)點靈敏地對注入的直流電壓電流分量或具有不同功率的各個電容器的負荷作出反應。

例如可能由于調(diào)節(jié)的非對稱、負載的非對稱等等引起的輸出交變電流中的非對稱導致在所述電壓節(jié)點處的少量直流分量（Gleichanteilen）。對于在各個中間電路電容器的功率提取中的非對稱的其它原因在于中間電路電容器的參數(shù)差別，由此特別是可能引起不同的泄漏電流；以及在于逆變器的半導體構件的參數(shù)差別。特別是導通電壓的差別以及不同的開關損耗屬于這些后者參數(shù)差別。由于這些，即使在逆變器的理想的對稱的功率輸出的情況下，從各個中間電路電容器的功率提取將具有小的差別。

所有這些直流分量和在電壓節(jié)點處的由此所引起的電壓偏移在運行時間上積分并且導致不再能夠保證逆變器的按規(guī)定的作用方式。

因此需要對稱化，使得一個或多個電壓節(jié)點被保持在恒定電壓上。

電壓節(jié)點處的電壓的恒定保持的可能性在于，將高歐姆電阻分別與中間電路電容器并聯(lián)。該高歐姆電阻通過放電電流來均勻當前的電壓不平衡。該做法的缺點在于出現(xiàn)永久的損耗功率。在此能量以不期望的方式從所有中間電路電容器提取并且被轉化為熱量。這減小逆變器的效率。此外，對稱性作用僅比較弱。

電壓節(jié)點處的電壓的恒定保持的另一可能性在于，將高歐姆電阻分別與中間電路電容器并聯(lián)，將晶體管或另外的合適的半導體與該電阻串聯(lián)并且如此操控該晶體管或半導體，使得電流只在以下支路中流動，即在該支路中所施加的電壓由于太小的功率提取而提高。在所述晶體管或半導體的合適實施的操控的情況下可能甚至可以放棄所述的高歐姆電阻。在該做法中，相對于首先被提到的可能性能量消耗被減小，因為僅僅從太高電壓值被施加到的這個或這些中間電路電容器提取電荷。然而不期望的效果保持：即出現(xiàn)的能量差別被轉化為熱量并且不被利用。

由DE 10 2004 038 534 A1已知一種用于傳動系統(tǒng)中的直流電壓中間電路的分壓器，該分壓器具有擁有兩個電容之間的中間抽頭和中間抽頭處的控制電位的被布置在運行電壓源的電位之間的電容串聯(lián)電路。此外，在運行電壓源的電位之間布置有具有所連接的控制輸入端的相反導電類型（Leitungstyp）的兩個串聯(lián)的晶體管，其中中間抽頭位于所述導電類型之間。電容通過以下方式分別與一種導電類型并聯(lián)，即在導電類型的中間抽頭和電容的中間抽頭之間存在導電的連接。布置導電類型，使得第一導電類型中的電流給與第二導電類型并聯(lián)的電容器充電并且第二導電類型中的電流給與第一導電類型并聯(lián)的電容器充電。控制輸入端借助從運行電壓源引出的控制電位來操控。

電壓節(jié)點處的電壓的恒定保持的還另外的可能性在于，具有太高電壓的中間電路電容器通過負載或網(wǎng)絡通過在逆變器的輸出電流中饋入小的直流電壓電流分量來放電。然而，這樣的調(diào)節(jié)干預從電網(wǎng)運營商方面是不期望的并且也通過標準的預先規(guī)定強烈地限制。即使在其它的負載情況下在這樣的調(diào)節(jié)干預下也可能出現(xiàn)問題。此外，在該還另外的可能性情況下對稱化過程只能在網(wǎng)絡饋入/功率輸出期間被執(zhí)行。因為這不總是被保證，但是可能永久地需要對稱化，所以附加于該調(diào)節(jié)干預還需要使用各高歐姆電阻與中間電路電容器的上面所描述的并聯(lián)電路或上面所描述的另外的可能性。