[发明专利]双有源桥式转换器、电压转换器装置和用于运行双有源桥式转换器的方法

说明书

本发明涉及操控双有源桥式转换器。尤其是规定，给双有源桥式转换器的调控变量叠加附加的纹波分量，并且利用调控变量和附加的纹波分量的组合来操控双有源桥式转换器。

技术领域

本发明涉及一种用于运行双有源桥式转换器的方法。本发明还涉及一种双有源桥式转换器以及一种具有双有源桥式转换器的电压转换器装置。

背景技术

双有源桥式转换器是具有两个半导体全桥的双向直流电压转换器。由于其紧凑性，双有源桥式转换器特别有利地用于具有有限安装空间的应用。此外，双有源桥式转换器还可以在两个直流电压侧之间实现直流的电势隔离。例如从EP 3 285 382 A1中已知一种使用双有源桥式转换器的探测方法。

在运行双有源桥式转换器时，所谓的死区时间效应会影响系统的可控性。死区时间一般可以理解为在系统输入端的信号变化和系统输出端的信号响应之间的时间跨度。在例如特别是在双有源桥式转换器中采用的压下的情况下，在关断半桥的开关元件和接通半桥的相应另一个开关元件之间对应有死区时间。对于双有源桥式转换器，这种死区时间出现在硬切换运行和软切换运行之间的过渡区域中。该过渡区域也被描述为死区时间范围。

发明内容

本发明提出了具有独立专利权利要求的特征的一种用于运行双有源桥式转换器的方法、一种双有源桥式转换器以及一种电压转换器装置。其他有利的实施方式是从属权利要求的主题。

据此，规定：一种用于运行双有源桥式转换器的方法，具有用于确定双有源桥式转换器的调控变量的步骤。该方法还包括用于给调控变量叠加纹波分量的步骤、以及利用叠加有纹波分量的调控变量来操控双有源桥式转换器的步骤。

此外规定：一种带有控制机构的双有源桥式转换器。该控制机构被设计用于确定双有源桥式转换器的调控变量，为该调控变量叠加纹波分量，并利用叠加有纹波分量的调控变量来操控双有源桥式转换器。

最后规定：一种具有至少一个根据本发明的双有源桥式转换器的电压转换器装置。

本发明的优点，本发明基于以下认识：在双有源桥式转换器中，在硬切换运行和软切换运行之间的过渡区域内，在操控双有源桥式转换器中的开关元件时，由于死区时间，会出现调控变量停滞或调控变量的自放大。然而，为了可靠且稳定地调控双有源桥式转换器的输出变量，需要调控路径的连续且严格单调的特性曲线。

因此，本发明的构思是，考虑到这一认识，并对双有源桥式转换器规定一种操控，该操控可以克服在双有源桥式转换器的硬切换运行和软切换运行之间的过渡区域中的由死区时间引起的效应。为此，根据本发明规定，将用于双有源桥式转换器的调控变量与附加的纹波分量叠加。该纹波分量可以是交替的偏移，例如周期信号。在此可以特别地选择纹波的频率，使得一方面双有源桥式转换器可以跟随由纹波引起的变化，但另一方面，双有源桥式转换器的输出变量不会出现明显的由纹波引起的干扰或波动。因此，具体频率或具体频率范围（纹波可以在该频率范围内移动）可以取决于双有源桥式转换器的其他运行参数。

通过为双有源桥式转换器的调控变量叠加附加的纹波，对调控变量施加偏移，使得双有源桥式转换器对于调控变量的每个值来说也由于叠加的纹波而至少有时也在死区时间范围之外运行。为此，需要为叠加的波纹规定相应地足够大的幅度。

通过这种方式可以保证即使在双有源桥式转换器的死区时间范围内也将实现在调控变量与输出变量之间的关系的特性曲线的严格单调的上升。

如果在整个运行范围内采用此策略，则不需要确切地了解双有源桥式转换器的死区时间范围的具体位置。由此特别地可以实现相对于构件公差的高度鲁棒性。

根据一个实施方式，调控变量包括双有源桥式转换器的输出电流的目标值。特别地，调控变量可以涉及在双有源桥式转换器的输入侧和输出侧的操控之间的相移。