[發明專利]用于調節能量系統的裝置和用于運行能量系統的方法

有效

• 申請號: 201410026509.3
• 申請日: 2014-01-21
• 公開（公告）號: CN103944363B
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發明（設計）人: M.特倫克;R.申克
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: H02M1/14
• 分類號: H02M1/14;H02M3/28
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 杜荔南,胡莉莉

技術領域

本發明涉及一種用于調節與直流電壓連接的能量系統的裝置以及一種用于運行與直流電壓連接的這樣的能量系統的方法。

背景技術

已知借助直流電壓運行電設備。在此，所提供的直流電壓并非始終在運行設備所需的電壓高度方面可用。在這種情況下，首先必須通過合適的直流電壓轉換器（DC-DC轉換器）匹配直流電壓。此外，在特殊的實施方式中，這種直流電壓轉換器也能夠在直流電壓轉換器的輸入端處的初級側與所述轉換器的輸出端處的次級側之間實現電隔離。對于這種隔離的直流電壓轉換，首先通過電子開關元件將輸入側上的初級電壓轉換成交流電壓。隨后，可以通過變壓器傳輸電能量。在變壓器的次級側上，可以又對經轉變的交流電壓整流并且必要時對其濾波。例如由文獻DE 10 2008 022 910 A1已知一種隔離的直流電壓轉換器。該文獻公開了一種用于在大的負載范圍跨度上運行直流電壓轉換器的方法。

圖1示出隔離的直流電壓轉換器的示意圖。初級直流電壓在此首先在逆變器4中轉換成交流電壓。交流電壓被輸送給變壓器1的初級連接端。隨后在整流器5中對在變壓器1的次級連接端處結果得到的輸出電壓整流并且如果需要進行平滑。操控電子設備6在此監視輸出電壓并且需要時如此匹配逆變器的操控，使得實現盡可能恒定的輸出電壓。如果在此在直流電壓轉換器的初級側上的開關的操控同樣通過合適的操控變壓器2和3實現，則在初級側上完全不需要用于直流電壓轉換器的操控的電壓源。

然而，如果在直流電壓轉換器的初級側上出現較大的電壓波動，則當初級側上的電壓波動未知時，難以穩定地調整輸出電壓。因此，對于直流電壓轉換器的調節值得期望的是，能夠檢測初級電壓并且將初級電壓中的變化考慮進調節行為中。

為了維持直流電壓轉換器的初級側和次級側之間的隔離，很費事地設計在初級側上的電壓測量。例如可以首先測量初級側上的電壓。為了電隔離，隨后可以以模擬形式借助光學耦合或磁耦合將測量值傳輸至位于次級側上的調節裝置6。然而，對此在初級側上不需要附加的供電電壓。

此外也可能的是，在測量之后將初級側上的電壓直接轉換成數字信號并且隨后例如通過磁耦合或電容耦合將該數字信號傳輸到次級側。然而，該解決方案很費事，并且由于模擬數字轉換而提供相對小的動態性。

另一種替代方案是借助高歐姆差分放大器越過隔離勢壘測量初級側電壓。然而，該差分放大器必須是極端高阻抗的。此外，在這種解決方案情況下必須考慮到不可避免的漏電阻。

因此，存在對用于調節能量系統——例如隔離的直流電壓轉換器——的改善的裝置的需求，在所述能量系統中能夠通過簡單的方式識別并補償初級側上的電壓波動。

發明內容

根據第一方面，本發明實現一種用于調節與直流電壓連接的能量系統的裝置，所述裝置具有第一電容式分壓器、第二電容式分壓器、電壓探測器和補償裝置，所述第一電容式分壓器設置在直流電壓的第一連接端和參考電位之間，所述第二電容式分壓器設置在直流電壓的第二連接端和參考電位之間，所述電壓探測器被設計用于識別第一分壓器的中間連接端與第二分壓器的中間連接端之間的電壓差，所述補償裝置被設計用于根據所識別的電壓差控制連接到直流電壓上的能量系統。

根據另一方面，本發明實現一種用于運行與直流電壓連接的能量系統的方法，所述方法具有以下步驟：提供第一電容式分壓器，所述第一電容式分壓器設置在直流電壓的第一連接端和參考電位之間；提供第二電容式分壓器，所述第二電容式分壓器設置在直流電壓的第二連接端和參考電位之間；監視第一分壓器的中間連接端與第二分壓器的中間連接端之間的電壓差；根據所監視的電壓差控制能量系統。

本發明的優點

本發明的思想是，借助電容式分配器耦合輸出并且隨后探測直流電壓中的電壓波動。只要電容式分壓器對于直流電壓分量不敏感，則尤其是通過快速的電壓波動引起的交流電壓分量可以通過電容式分壓器被檢測。尤其是非?？焖俚母哳l波動通過電容式分壓器被良好地檢測，并且因此可用于進一步處理，例如可用于在直流電壓轉換器中所出現的電壓波動的迅速補償。

在此，以下事實是特別有利的：為了抑制干擾信號并且為了改善電磁特性，能量系統的直流電壓連接端通常無論如何都與相應地電壓固定的電容器連接。因為電壓固定的電容器因此無論如何都存在于電路結構中，所以根據本發明的電容式分壓器通過這些電容器與其他的相對成本有利的電容器的串聯電路實現。通過這種方式，根據本發明的電容式分配器可以成本有利地集成到電路結構中。因此，可以為次級側的調節提供關于初級側電壓變化的信息。隨后，調節裝置已經可以提前對電壓波動作出反應、相應地反向控制能量系統。