用于并行運(yùn)行至少兩個(gè)自振蕩開關(guān)轉(zhuǎn)換器的調(diào)節(jié)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于并行運(yùn)行至少兩個(gè)自振蕩開關(guān)轉(zhuǎn)換器的方法以及具有兩個(gè)自振蕩開關(guān)轉(zhuǎn)換器的電路裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]已知開關(guān)轉(zhuǎn)換器。開關(guān)轉(zhuǎn)換器用于供應(yīng)例如用于機(jī)動(dòng)車輛的控制設(shè)備的電氣設(shè)備。在此，開關(guān)轉(zhuǎn)換器將例如機(jī)動(dòng)車輛的車用電源網(wǎng)絡(luò)的12V車用電源網(wǎng)絡(luò)電壓轉(zhuǎn)變成例如40V電壓。
[0003]開關(guān)轉(zhuǎn)換器可以構(gòu)造為降壓轉(zhuǎn)換器和/或升壓轉(zhuǎn)換器。
[0004]降壓轉(zhuǎn)換器、也即降壓變換器提供其高度小于輸入電壓的高度的輸出電壓，而升壓轉(zhuǎn)換器、也即升壓變換器提供其高度大于輸入電壓的高度的輸出電壓。由降壓轉(zhuǎn)換器和升壓轉(zhuǎn)換器組成的組合是可以設(shè)定更小的以及更大的輸入電壓值的降壓和升壓轉(zhuǎn)換器。
[0005]升壓轉(zhuǎn)換器可以具有例如線圈形式的電感，該電感與二極管串聯(lián)，充電電容器在該二極管后累加輸出電壓。借助于如半導(dǎo)體開關(guān)元件、例如晶體管的開關(guān)元件將電感對地連接。輸入電壓現(xiàn)在在電感處下降，經(jīng)過電感的電流和因此在電感的磁場中存儲(chǔ)的能量升高。如果半導(dǎo)體開關(guān)元件斷開并且因此經(jīng)過電感的通過電流被中斷，則電感嘗試通過電感的磁場的能量的消失來維持電流強(qiáng)度。輸出端側(cè)的電壓非常快地升高，直至其超過在充電電容器處施加的電壓以及二極管變得導(dǎo)電。電流在第一時(shí)刻不變地進(jìn)一步流動(dòng)并且進(jìn)一步給充電電容器充電。磁場在此消失并且給出其能量，其方式是磁場將電流通過二極管驅(qū)動(dòng)到充電電容器中。
[0006]開關(guān)轉(zhuǎn)換器的半導(dǎo)體開關(guān)元件可以借助于脈寬調(diào)制(PWM)來控制。于是涉及固定振蕩的開關(guān)轉(zhuǎn)換器。
[0007]可替代地，開關(guān)轉(zhuǎn)換器也可以作為自振蕩開關(guān)轉(zhuǎn)換器來運(yùn)行。自振蕩開關(guān)轉(zhuǎn)換器的調(diào)節(jié)可以通過檢測達(dá)到或超出最大電流值來進(jìn)行。在達(dá)到或超出最大電流值、尤其是流經(jīng)電感的電流時(shí)，通過關(guān)斷來去活開關(guān)轉(zhuǎn)換器的半導(dǎo)體開關(guān)元件。重新接通或激活半導(dǎo)體開關(guān)元件于是可以通過電壓過零點(diǎn)(Zero Voltage Switching (零電壓轉(zhuǎn)換)_ ZVS)或可替代地電流過零點(diǎn)(Zero Current Switching (零電流轉(zhuǎn)換)_ ZCS)來觸發(fā)，由此可以最小化開關(guān)損耗。
[0008]但是，由于出現(xiàn)的紋波電流，這種開關(guān)轉(zhuǎn)換器(固定振蕩的以及自振蕩的)給諸如電解電容器的中間電路電容器加載以用于電壓平滑。在此，紋波電流被理解為任意頻率和曲線形式的交流電流，該交流電流疊加在直流電流上。該交流電流主要出現(xiàn)在后面的電容器處。
[0009]為了減少紋波電流負(fù)載，可以并行地、但是隨著相移而時(shí)間上相互偏移地運(yùn)行兩個(gè)自振蕩開關(guān)轉(zhuǎn)換器。因?yàn)樽哉袷庨_關(guān)轉(zhuǎn)換器的周期持續(xù)時(shí)間取決于其構(gòu)件，所以由于不可避免的構(gòu)件容差導(dǎo)致兩個(gè)自振蕩開關(guān)轉(zhuǎn)換器的不同的周期持續(xù)時(shí)間。這可以導(dǎo)致差拍(Schwebung)的形成，使得不再持續(xù)地給出減少紋波電流負(fù)載的、在兩個(gè)自振蕩開關(guān)轉(zhuǎn)換器之間的時(shí)間上的相移。
[0010]因此需求在于:說明一種調(diào)節(jié)方法，利用該調(diào)節(jié)方法可以阻止這種差拍的形成。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]根據(jù)本發(fā)明提出具有獨(dú)立權(quán)利要求的特征的方法和電路裝置。有利的構(gòu)型方式是從屬權(quán)利要求以及下面的描述的主題。
[0012]在用于并行運(yùn)行至少一個(gè)第一自振蕩開關(guān)轉(zhuǎn)換器和第二自振蕩開關(guān)轉(zhuǎn)換器的方法中，檢測第一開關(guān)轉(zhuǎn)換器的第一電參量的值并且與極限值比較。在第一電參量的值達(dá)到或超出極限值時(shí)去活第二自振蕩開關(guān)轉(zhuǎn)換器。還檢測第二開關(guān)轉(zhuǎn)換器的第一電參量的值并且與極限值比較并且在第一電參量的值達(dá)到或超出極限值時(shí)去活第一自振蕩開關(guān)轉(zhuǎn)換器。由此通過令人驚訝地特別簡單的方式確保:不形成由于在兩個(gè)自振蕩開關(guān)轉(zhuǎn)換器之間的時(shí)間偏移引起的差拍。因此減少紋波電流負(fù)載。
[0013]優(yōu)選地，作為第一電參量檢測電流。因此在所述方法中使用簡單的、但是要可靠地檢測的第一參量。
[0014]根據(jù)另一實(shí)施方式，第一電參量是第一開關(guān)轉(zhuǎn)換器或第二開關(guān)轉(zhuǎn)換器的電感的線圈電流。因此線圈電流的測量參量不被后接的電容器和/或二極管歪曲。這簡化了測量值處理。
[0015]根據(jù)另一實(shí)施方式，為了去活第一開關(guān)轉(zhuǎn)換器使用可操控的第一半導(dǎo)體開關(guān)元件和/或?yàn)榱巳セ畹诙_關(guān)轉(zhuǎn)換器使用可操控的第二半導(dǎo)體開關(guān)元件。所述可操控的半導(dǎo)體開關(guān)元件可以是M0SFET、晶體管(例如IGBT)、晶閘管(諸如GT0晶閘管)。因此可以使用可靠的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件。
[0016]根據(jù)另一實(shí)施方式，所述極限值在激活的第一開關(guān)轉(zhuǎn)換器的情況下和/或在激活的第二開關(guān)轉(zhuǎn)換器的情況下小于所述電參量的最大值。在此，如果開關(guān)轉(zhuǎn)換器作為自振蕩開關(guān)轉(zhuǎn)換器來運(yùn)行，電參量的最大值例如是電感的線圈電流的最大電流強(qiáng)度。此外，由此確保不通過過載導(dǎo)致自振蕩開關(guān)轉(zhuǎn)換器的部件的毀壞。
[0017]根據(jù)另一實(shí)施方式，在第一開關(guān)轉(zhuǎn)換器的第一或第二電參量的值為零時(shí)激活第一開關(guān)轉(zhuǎn)換器和/或在第二開關(guān)轉(zhuǎn)換器的第一或第二電參量的值為零時(shí)激活第二開關(guān)轉(zhuǎn)換器。因此，可以特別在測量技術(shù)方面實(shí)現(xiàn)第一和/或第二開關(guān)轉(zhuǎn)換器的激活。作為第二電參量，優(yōu)選檢測尤其是相應(yīng)開關(guān)轉(zhuǎn)換器的電感處的電壓。因此，可以通過檢測線圈電流的過零點(diǎn)(Zero Current Switching (零電流轉(zhuǎn)換)_ ZCS)或例如電感的電壓過零點(diǎn)(ZeroVoltage Switching (零電壓轉(zhuǎn)換)_ ZVS)來檢測接通時(shí)間。這減少了接通損耗。
[0018]根據(jù)另一實(shí)施方式，確定第一開關(guān)轉(zhuǎn)換器的第一電參量的時(shí)間變化和第二開關(guān)轉(zhuǎn)換器的第一電參量的時(shí)間變化之間的相移。于是在分析相移的情況下如此確定極限值，使得出現(xiàn)第一時(shí)間變化到第二時(shí)間變化的基本上半個(gè)周期持續(xù)時(shí)間的相移。在此，“基本上”被理解為偏離5%、10%或20%。因此極限值可以追蹤例如相應(yīng)自振蕩開關(guān)轉(zhuǎn)換器的構(gòu)件的老化引起的運(yùn)行參數(shù)變化。
[0019]還屬于本發(fā)明的是具有至少一個(gè)第一自振蕩開關(guān)轉(zhuǎn)換器和第二自振蕩開關(guān)轉(zhuǎn)換器的電路裝置，該電路裝置被設(shè)置為執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法。
[0020]這種方法和這種電路裝置例如可以在機(jī)動(dòng)車輛中采用，以便給例如用于如從DE10 2011 085 655 A1中已知的磁體噴射器的升壓電容器供應(yīng)電壓，該電壓的電壓高度位于該機(jī)動(dòng)車輛的車用電源網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)電壓的高度之上。
[0021]本發(fā)明的另外的優(yōu)點(diǎn)和構(gòu)型方式從描述和所附的附圖中得出。
[0022]可以理解，前述的以及下面仍要闡述的特征不僅能夠以分別說明的組合方式而且能夠以其它組合方式或單獨(dú)地使用，而在不離開本發(fā)明的范圍。
[0023]根據(jù)實(shí)施例在附圖中示意性示出并且下面參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明。
【附圖說明】
[0024]圖1在示意性圖示中示出了具有兩個(gè)并行的自振蕩開關(guān)轉(zhuǎn)換器的電路裝置。
[0025]圖2在示意性圖示中示出了在并行運(yùn)行圖1的電路裝置的情況下的電流-時(shí)間圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]圖1在示意性圖示中示出了用于將輸入直流電壓UBatt轉(zhuǎn)換成輸出直流電壓U B。的電路裝置2。該電路裝置2在本實(shí)施例中被構(gòu)造為升壓轉(zhuǎn)換器(英文:Boost Converter)ο輸出直流電壓UB。的數(shù)值大于輸入直流電壓U %?的數(shù)值。
[0027]可以在機(jī)動(dòng)車輛(未示出)中采用電路裝置2，以便給例如用于磁體噴射器的升壓電容器供應(yīng)輸出直流電壓UB。，該輸出直流電壓的電壓高度在輸入直流電壓UBatt之上以及因此在機(jī)動(dòng)車輛的車載電源網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)電壓之上。
[0028]在本實(shí)施例中，電路裝置2具有第一自振蕩開關(guān)轉(zhuǎn)換器4、與第一開關(guān)轉(zhuǎn)換器4并聯(lián)的第二開關(guān)轉(zhuǎn)換器6以及輸入緩沖單元8，該輸入緩沖單元在輸入側(cè)與輸入電壓1]_,連接，而輸入緩沖單元8在輸出側(cè)與兩個(gè)自振蕩開關(guān)轉(zhuǎn)換器4、6連接。所述兩個(gè)自振蕩開關(guān)轉(zhuǎn)換器4、6提供輸出直流電壓UB。。
[0029]輸入緩沖單元8用于平滑輸入電壓UBatt。對此，輸入緩沖單元8在本實(shí)施例中具有輸入電容器CE、輸入電感LE和輸出電容器CA。在本實(shí)施例中，輸出電容器CA為平滑電容器，例如為電解電容器。
[0030]所述兩個(gè)自振蕩開關(guān)轉(zhuǎn)換器4、6具有相同的構(gòu)造。兩個(gè)自振蕩開關(guān)轉(zhuǎn)換器4、6在本實(shí)施例中具有各一個(gè)用于電壓轉(zhuǎn)移的電感Q、L2。
[0031]電感Lp匕分別在輸入側(cè)與輸入緩沖單元8的輸出端導(dǎo)電地連接。電