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1. WO2020011827 - STEUEREINHEIT ZUM BEREITSTELLEN EINER VARIABLEN AUSGANGSSPANNUNG AM AUSGANG EINER RESONANT SCHALTENDEN BRÜCKENSCHALTUNG

Veröffentlichungsnummer WO/2020/011827
Veröffentlichungsdatum 16.01.2020
Internationales Aktenzeichen PCT/EP2019/068488
Internationales Anmeldedatum 10.07.2019
IPC
H02M 3/158 2006.01
HSektion H Elektrotechnik
02Erzeugung, Umwandlung oder Verteilung von elektrischer Energie
MAnlagen zur Umformung von Wechselstrom in Wechselstrom, von Wechselstrom in Gleichstrom oder umgekehrt, oder von Gleichstrom in Gleichstrom und zur Verwendung in Netzen oder ähnlichen Stromversorgungssystemen; Umformung von Gleichstromeingangsleistung oder Wechselstromeingangsleistung in Stoß-Ausgangsleistung; Steuern oder Regeln derselben
3Umformung von Gleichstrom in Gleichstrom
02ohne Zwischenumformung in Wechselstrom
04durch ruhende Umformer
10unter Verwendung von Entladungsröhren mit Steuerelektrode oder Halbleiterbauelementen mit Steuerelektrode
145unter Verwendung von Vorrichtungen von der Art einer Entladungsröhre oder eines Transistors, die ein stetiges Anlegen eines Steuersignals erfordern
155nur mittels Halbleiterbauelementen
156mit Regeln der Ausgangsspannung oder des Ausgangsstromes, z.B. Schaltregler
158mit mehreren Halbleiterbauelementen als Stellglied für eine einzige Belastung
H02M 1/00 2006.01
HSektion H Elektrotechnik
02Erzeugung, Umwandlung oder Verteilung von elektrischer Energie
MAnlagen zur Umformung von Wechselstrom in Wechselstrom, von Wechselstrom in Gleichstrom oder umgekehrt, oder von Gleichstrom in Gleichstrom und zur Verwendung in Netzen oder ähnlichen Stromversorgungssystemen; Umformung von Gleichstromeingangsleistung oder Wechselstromeingangsleistung in Stoß-Ausgangsleistung; Steuern oder Regeln derselben
1Einzelheiten von Umformer-Apparaten
CPC
H02M 2001/0058
HELECTRICITY
02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
1Details of apparatus for conversion
0048Circuits or arrangements for reducing losses
0054Transistor switching losses
0058by employing soft switching techniques, i.e. commutation of transistor when voltage applied to it is zero and/or when current flowing through it is zero
H02M 3/1582
HELECTRICITY
02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
3Conversion of dc power input into dc power output
02without intermediate conversion into ac
04by static converters
10using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
145using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
155using semiconductor devices only
156with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
158including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
1582Buck-boost converters
Y02B 70/10
YSECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
70Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
10Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes
Anmelder
  • SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT [DE]/[DE]
Erfinder
  • SELLEMOND, Alexander
  • BACHMANN, Christian
  • BERGMANN, Dominik
  • PAIS, Guillaume
  • ZÖLS, Wolfgang
Prioritätsdaten
18182567.010.07.2018EP
Veröffentlichungssprache Deutsch (DE)
Anmeldesprache Deutsch (DE)
Designierte Staaten
Titel
(DE) STEUEREINHEIT ZUM BEREITSTELLEN EINER VARIABLEN AUSGANGSSPANNUNG AM AUSGANG EINER RESONANT SCHALTENDEN BRÜCKENSCHALTUNG
(EN) CONTROL UNIT FOR PROVIDING A VARIABLE OUTPUT VOLTAGE AT THE OUTPUT OF A RESONANTLY SWITCHING BRIDGE CIRCUIT
(FR) UNITÉ DE COMMANDE POUR LA FOURNITURE D’UNE TENSION DE SORTIE VARIABLE À LA SORTIE D’UN CIRCUIT EN PONT COMMUTANT PAR RÉSONANCE
Zusammenfassung
(DE)
Die Erfindung beschreibt eine Steuereinheit zum Bereitstellen einer variablen Ausgangsspannung (Uout) am Ausgang einer resonant schaltenden Brückenschaltung. Die Brückenschaltung umfasst eine erste und eine zweite Halbbrücke (10, 20) mit jeweils zwei in Serie verschalteten steuerbaren Schaltelementen (11, 12; 21, 22) sowie eine Resonanzschaltung mit einer Induktivität (30), die zwischen einem ersten, die Schaltelemente der ersten Halbbrücke (10) verbinden Knotenpunkt (15) und einem zweiten, die Schaltelemente der zweiten Halbbrücke (10) verbinden Knotenpunkt (25), verschaltet ist, sowie mit einem ersten und einem zweiten Kondensator (14 24). Die Steuereinheit ist dazu ausgebildet, einen Schaltvorgang, bei dem ein Paar an Schaltelementen (11, 22 oder 12, 21), das ein High-Side-Schaltelement der ersten oder zweiten Halbbrücke (10, 20) und ein Low-Side-Schaltelement der jeweils anderen Halbbrücke (20, 10) umfasst, ein- oder ausgeschaltet wird, durch Erzeugung entsprechender Steuersignale durchzuführen. Schließlich ist die Steuereinheit dazu ausgebildet, einen zeitlichen Versatz der Schaltzeitpunkte des Schaltvorgangs für die Schaltelemente des Paars an Schaltelementen (11, 22 oder 12, 21) zu ermitteln und zur Erzeugung der Steuersignale zu verarbeiten, wobei der zeitliche Versatz so bestimmt wird, dass die Energie in der Resonanzschaltung genau so groß ist, dass bei einem Umschwingvorgang der erste und der zweite Kondensator (14, 24) vollständig umgeladen werden.
(EN)
The invention relates to a control unit for providing a variable output voltage (Uout) at the output of a resonantly switching bridge circuit. The bridge circuit comprises a first and a second half bridge (10, 20), each having two controllable switching elements (11, 12; 21, 22) connected in series, and comprises a resonant circuit, having an inductor (30), which is connected between a first junction point (15) connecting the switching elements of the first half bridge (10) and a second junction point (25) connecting the switching elements of the second half bridge (10), and having a first and a second capacitor (14, 24). The control unit is designed to perform a switching operation, in which a pair of switching elements (11, 22 or 12, 21), which comprises a high-side switching element of the first or second half bridge (10, 20) and a low-side switching element of the other half bridge (20, 10), is switched on or off, by generating corresponding control signals. Finally, the control unit is designed to determine a time offset of the switching time points of the switching operation for the switching elements of the pair of switching elements (11, 22 or 12, 21) and to process said time offset in order to generate the control signals, the time offset being defined in such a way that the amount of energy in the resonant circuit is exactly such that the charges on the first and second capacitors (14, 24) are completely reversed during a reversing process.
(FR)
L'invention concerne une unité de commande pour la fourniture d'une tension de sortie variable (Uout) à la sortie d'un circuit en pont commutant par résonance. Le circuit en point comprend un premier et un deuxième demi-pont (10, 20) comprenant respectivement deux éléments de commutation (11, 12 ; 21, 22) pouvant être commandés branchés en série ainsi qu’un circuit résonant comprenant une inductance (30) qui est connectée entre un premier nœud (15), connectant les éléments de commutation du premier demi-pont (10), et un deuxième nœud (25), connectant les éléments de commutation du deuxième demi-pont (10), ainsi qu’un premier et un deuxième condensateur (14, 24). L’unité de commande est conçue pour exécuter une opération de commutation, dans laquelle une paire d’éléments de commutation (11, 22 ou 12, 21), comprenant un élément de commutation côté haute tension du premier ou deuxième demi-pont (10, 20) et un élément de commutation côté basse tension de l’autre demi-pont (20, 10) respectif, sont mis en marche ou à l'arrêt, par la génération de signaux de commande correspondants. Finalement, l’unité de commande est conçue pour déterminer le décalage temporel des moments de commutation de l'opération de commutation pour les éléments de commutation de la paire d’éléments de commutation (11, 22 ou 12, 21) et pour générer les signaux de commande à traiter, le décalage temporel étant déterminé de telle façon que l'énergie dans le circuit de résonance présente une amplitude telle que les charges électriques des premier et deuxième condensateurs (14, 24) sont complètement renversées lors d’une procédure de commutation.
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