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1. WO2021048327 - VOLTAGE TRANSFORMER

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Spannungswandler

Die Erfindung betrifft einen Spannungswandler zur Wandlung einer primärseitigen Wechselspannung auf einem ersten Spannungsniveau in eine sekundärseitige Wechselspannung auf einem zweiten Spannungsniveau, wobei der Spannungs wandler einen Gleichspannungszwischenkreis aufweist, in dem eine aus der primär seitigen Wechselspannung erzeugte erste Gleichspannung mittels eines Gleichspan-nungs-Gleichspannungs-Wandlers in eine zweite Gleichspannung gewandelt wird.

Die Spannungswandlung durch solche Spannungswandler mittels eines Gleichspan-nungszwischenkreises ist in der elektrischen Energieversorgungstechnik weit verbrei tet, z.B. bei der Spannungswandlung von einem Mittelspannungsnetz auf ein Nieder spannungsnetz. Im Zuge der Energiewende und der zunehmenden Verfügbarkeit elektrisch betriebener Straßenverkehrsfahrzeuge steigt der Bedarf an der Bereitstel lung elektrischer Energie in Form von Gleichspannung auf vergleichsweise hohem Spannungsniveau, um die für das Aufladen von Akkumulatoren erforderliche Leis tung bereitzustellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine effiziente und kostengünstige Mög lichkeit zur Bereitstellung solcher elektrischer Energie anzugeben.

Diese Aufgabe wird mit einem Spannungswandler der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass eine Auskopplungsschaltung zur Bereitstellung einer dritten Gleichspannung zum Anschluss wenigstens eines Verbrauchers mit dem Gleich spannungszwischenkreis gekoppelt ist, insbesondere mit dessen Gleichspannungs-Gleichspannungs-Wandler. Die Erfindung hat den Vorteil, dass die elektrische Ener gie durch die dritte Gleichspannung besonders effizient und mit wenig Hardwareauf wand bereitgestellt werden kann. Auf diese Weise lässt sich die Erfindung kosten- günstig realisieren. Ein weiterer Vorteil ist, dass handelsübliche oder bereits vorhan dene Spannungswandler hierfür eingesetzt werden können, indem diese lediglich um die Auskopplungsschaltung zur Bereitstellung der dritten Gleichspannung erweitert werden.

Der Spannungswandler kann wahlweise als Aufwärtswandler, Abwärtswandler oder Trennglied zwischen den angeschlossenen Wechselspannungsnetzen eingesetzt werden. Ist der Spannungswandler als Aufwärtswandler ausgebildet, ist das erste Spannungsniveau geringer als das zweite Spannungsniveau. Ist der Spannungs wandler als Abwärtswandler ausgebildet, ist das zweite Spannungsniveau geringer als das erste Spannungsniveau. Ist der Spannungswandler als Trennglied ausgebil det, ist das erste Spannungsniveau zumindest ungefähr gleich dem zweiten Span nungsniveau.

Die erste Gleichspannung kann kleiner, größer oder gleich der zweiten Gleichspan nung sein. Im Falle eines Abwärtswandlers ist es beispielsweise vorteilhaft, wenn die zweite Gleichspannung geringer ist als die erste Gleichspannung.

Die dritte Gleichspannung kann kleiner, größer oder gleich der ersten und/oder der zweiten Gleichspannung sein. Es ist beispielsweise vorteilhaft, wenn die dritte Gleichspannung zumindest ungefähr gleich der ersten Gleichspannung ist.

Der Spannungswandler kann hinsichtlich seiner übergeordneten Schaltungstopologie beispielsweise in Form eines Neutral-Point-Clampled (NPC), eines Modular Multilevel Converter (MMC) oder einer Cascaded Fl-Bridge (CFIB) ausgebildet sein. In den nachfolgenden Ausführungsbeispielen wird die CFIB-Topologie eingesetzt. Typi scherweise weist die CFIB-Topologie aber keine eigene Möglichkeit zur Bereitstel lung einer dritten Gleichspannung zum Anschluss wenigstens eines Verbrauchers auf. Dieser Nachteil wird durch die erfindungsgemäße Auskopplungsschaltung über wunden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das erste Spannungsniveau das Spannungsniveau eines Wechselstrom-Mittelspan-

nungsnetzes und das zweite Spannungsniveau das Spannungsniveau eines Wech selstrom-Niederspannungsnetzes ist. Auf diese Weise kann die Erfindung besonders effizient zur Realisierung der elektrischen Energieversorgung von Gleichspannungs-Verbrauchern auf relativ hohem Spannungsniveau eingesetzt werden, z.B. zur Ver sorgung von Ladestationen für Elektrofahrzeuge.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Auskopplungsschaltung elektrisch und/oder magnetisch in den Gleichspannungs-Gleichspannungs-Wandler integriert ist. Eine solche Integration der Auskopplungs schaltung in den Gleichspannungs-Gleichspannungs-Wandler hat den Vorteil, dass die Auskopplungsschaltung hinsichtlich des Hardwareaufwands einfach gehalten werden kann. Die Auskopplungsschaltung kann beispielsweise induktiv aus dem Gleichspannungs-Gleichspannungs-Wandler mit elektrischer Energie versorgt wer den, was den Vorteil hat, dass die eigentliche Funktion des Gleichspannungs-Gleich-spannungs-Wandlers zur Wandlung der ersten Gleichspannung in die zweite Gleich spannung nicht oder nur unwesentlich beeinflusst wird.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Gleichspannungs-Gleichspannungs-Wandler modular aus einer Vielzahl von einzel nen DC-DC-Wandler-Modulen aufgebaut ist, die sekundärseitig parallel zueinander geschaltet sind. Ein solcher modularer Aufbau hat den Vorteil, dass der gesamte Spannungswandler hinsichtlich Fehleranfälligkeit und Ausfallsicherheit optimiert wer den kann und durch die Anzahl der verwendeten DC-DC-Wandler-Module in ver schiedenen Größenordnungen skalierbar ist. Ein Austausch einzelner DC-DC-Wand-ler-Module zur Reparaturzwecken ist auf einfache Weise möglich.

Ist der Spannungswandler als Abwärtswandler ausgebildet, ist es z.B. vorteilhaft, die DC-DC-Wandler-Module sekundärseitig parallel zueinander zu schalten. Auf diese Weise wird eine zweite Gleichspannung mit gegenüber der ersten Gleichspannung verringertem Spannungsniveau bereitgestellt, wobei die verfügbaren Ströme auf grund der Parallelschaltung erhöht werden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die DC-DC-Wandler-Module primärseitig entweder unmittelbar in Reihe oder über AC-DC-Wandler-Module in Reihe geschaltet sind. Auf diese Weise kann die primärseitige Spannungsbelastung der DC-DC-Wandler-Module auf eine Vielzahl von Modulen verteilt werden, sodass die einzelnen Module vergleichsweise einfach und kosten günstig aufgebaut sein können. Dennoch kann aufgrund dieser Reihenschaltung eine vergleichsweise hohe primärseitige erste Gleichspannung verarbeitet werden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass einigen oder allen der DC-DC-Wandler-Module primärseitig ein Auskopplungsmodul hinzuge fügt ist, wobei die Auskopplungsmodule miteinander zu der Auskopplungsschaltung verschaltet sind. Auf diese Weise kann auch die Auskopplungsschaltung modular re alisiert werden, sodass der Spannungswandler auch hinsichtlich der Auskopplungs schaltung die Vorteile der Modularität realisiert, wie Skalierbarkeit und Vorteile bei der Ausfallsicherheit und der Reparatur, z.B. indem im Fehlerfall einzelne Auskopp lungsmodule getauscht werden können.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Auskopplungsmodule in Reihe miteinander geschaltet sind, um die dritte Gleichspan nung bereitzustellen. Die Auskopplungsschaltung wird somit durch die Reihenschal tung der Auskopplungsmodule gebildet. Somit kann auf einfache Weise die dritte Gleichspannung auf hohem Spannungsniveau bereitgestellt werden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein DC-DC-Wandler-Modul eine primärseitige Wandlerzelle und eine sekundärseitige Wand lerzelle aufweist, die miteinander über galvanisch getrennte Wicklungen eines Trans formators gekoppelt sind. Dies ermöglicht es, auch die einzelnen DC-DC-Wandler-Module ihrerseits modular zu realisieren. Im Fehlerfall kann dann nur das defekte Teil ausgetauscht werden, wie z.B. nur eine primärseitige Wandlerzelle oder nur eine sekundärseitige Wandlerzelle. Die Wandlerzellen können beispielsweise eine getak tet betriebene Flalbleiterschaltung aufweisen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Auskopplungsmodul mit einer weiteren Wicklung des Transformators gekoppelt ist,

sodass das Auskopplungsmodul induktiv über den Transformator mit elektrischer Energie versorgt ist. Auf diese Weise ist das Auskopplungsmodul galvanisch von den anderen Komponenten des Gleichspannungs-Gleichspannungs-Wandlers entkop pelt, sodass deren Funktionsweise nicht beeinflusst wird. Der Transformator kann z.B. als Vielfachwindungs-Transformator ausgebildet sein. Je nach zu erzeugender dritter Gleichspannung kann das Auskopplungsmodul primärseitig, d.h. auf der Seite der ersten Gleichspannung (MVDC), und/oder sekundärseitig, d.h. auf der Seite der zweiten Gleichspannung (LVDC), mit dem Transformator gekoppelt sein.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Transformator einen magnetischen Kern aufweist, auf dem die Wicklungen des Transformators angeordnet sind. Dies erlaubt eine besonders effiziente induktive Energieübertragung zwischen den Wicklungen.

Die DC-DC-Wandler-Module können beispielsweise als multiple-active-bridge, full re-sonant-Topologie, Stromquellen-Topologie, Impedanzquellen-Topologie oder ähnli ches mit einem jeweiligen zwischen der Primärseite und der Sekundärseite eines Wandlermoduls geschalteten Transformator ausgebildet sein. Eine multiple-active-bridge kann z.B. in Form einer dual-active-bridge oder einer quadruple-active-bridge realisiert sein. Bei dieser Art von Spannungswandlern werden geschaltete Leistungs halbleiter eingesetzt. Zur Energieübertragung zwischen der Primärseite und der Se kundärseite werden über die Leistungshalbleiter auf beiden Seiten, d.h. der Primär seite und der Sekundärseite, durch getaktetes Schalten der Leistungshalbleiter ge pulste, rechteckförmige Signale erzeugt. Die Energieübertragung erfolgt über einen Phasenversatz zwischen den Signalen zwischen der Primärseite und der Sekundär seite (phase shift modulation). Auch andere Regelungen, wie z.B. Tastgrad-Rege-lung oder ähnlich, können vorteilhaft eingesetzt werden. Im Vergleich zu konventio nellen Spannungswandlern, die mit vergleichsweise geringer Frequenz betrieben werden, kommt bei der multiple-active-bridge eine Hochfrequenzübertragung zum Einsatz. Der hierfür benötigte Transformator benötigt im Vergleich zur Niedrigfre quenzübertragung wenig Platz, sodass solche Spannungswandler kompakter und dementsprechend kostengünstiger realisiert werden können.

Im Sinne der vorliegenden Erfindung ist unter dem unbestimmten Begriff „ein“ kein Zahlwort zu verstehen. Wenn also z.B. von einem Bauteil die Rede ist, so ist dies im Sinne von „mindestens einem Bauteil“ zu interpretieren. Die Abkürzung DC steht da bei für Gleichspannung (direct current), die Abkürzung AC für Wechselspannung (al-ternating current).

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Verwen dung von Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen

Figur 1 einen Spannungswandler in Blockdiagramm-Darstellung und Figur 2 einen Spannungswandler in Form einer Cascaded Fl-Bridge (CFIB) und

Figur 3 ein DC-DC-Wandler-Modul und

Figur 4 die Schaltung einer Phase des Spannungswandlers gemäß Figur 2 unter Verwendung von DC-DC-Wandler-Modulen gemäß Figur 3 und

Figur 5 die Topologie des gesamten Spannungswandlers unter Verwendung von DC-DC-Wandler-Modulen gemäß Figur 3 und

Figur 6 den Spannungswandler gemäß Figur 5 mit miteinander parallel ge schalteten Auskopplungsschaltungen und

Figur 7 eine alternative Ausführungsform der Schaltung einer Phase des Spannungswandlers und

Figur 8 einen Spannungswandler mit einem Modular Multilevel Converter und

Figur 9 die Schaltung einer Phase des Spannungswandlers gemäß Figur 2 mit einer alternativen Form der Auskopplungsmodule und

Figur 10 die Schaltung einer Phase des Spannungswandlers mit Bereitstel lung der dritten Gleichspannung auf einem anderen Spannungsni veau.

Die in den Figuren verwendeten Bezugszeichen haben folgende Zuordnung:

1 Spannungswandler

2 AC-DC-Wandler

3 Gleichspannungs-Gleichspannungs-Wandler

4 DC-AC-Wandler

5 primärseitiger Gleichspannungskreis

6 sekundärseitiger Gleichspannungskreis

7 Auskopplungsschaltung

8 Ankopplungsnetzwerk

9 DC-DC-Wandler

10 Verbraucher

11 DC-DC-Wandler

12 Elektrische Anlage

13 primärseitiges Wechselspannungsnetz

14 sekundärseitiges Wechselspannungsnetz

20 AC-DC-Wandler-Module

30 Wandlerzelle

31 Transformator

32 Wandlerzelle

33 Wicklung

34 Kern

35 Wicklung

36 Auskopplungsmodul

37 DC-DC-Wandler-Modul

38 Dioden-Vollbrücke

39 Modular Multilevel Converter

40 integriertes Wandlermodul

MVAC primärseitige Wechselspannung

MVDC erste Gleichspannung

LVAC sekundärseitige Wechselspannung

LVDC zweite Gleichspannung

MVDC2,

LVDC2 dritte Gleichspannung

Die Figur 1 zeigt den Spannungswandler 1 in einem elektrischen Energieversor gungssystem, bei dem ein primärseitiges Wechselspannungsnetz 13, z.B. ein drei phasiges Wechselstrom-Mittelspannungsnetz, mit einem sekundärseitigen Wechsel spannungsnetz 14 gekoppelt ist, z.B. einem Vierleitungs-Wechselstrom-Niederspan-nungsnetz.

Das primärseitige Wechselspannungsnetz 13 ist über einen AC-DC-Wandler 2 mit ei nem Gleichspannungszwischenkreis 3, 5, 6 verbunden. Durch den AC-DC-Wandler 2 wird eine primärseitige Wechselspannung MVAC auf einem ersten Spannungsniveau in eine erste Gleichspannung MVDC gewandelt. In dem Gleichspannungszwischen kreis 3, 5, 6 ist ein Gleichspannungs-Gleichspannungs-Wandler 3 vorhanden, der über einen primärseitigen Gleichspannungskreis 5 mit dem Gleichspannungs-Aus-gang des AC-DC-Wandlers 2 gekoppelt ist und dem somit die erste Gleichspannung MVDC zugeführt wird. Der Gleichspannungs-Gleichspannungs-Wandler 3 wandelt die erste Gleichspannung MVDC in eine zweite Gleichspannung LVDC. Der Gleich-spannungs-Gleichspannungs-Wandler 3 ist über einen sekundärseitigen Gleichspan nungskreis 6 mit einem DC-AC-Wandler 4 gekoppelt. Der DC-AC-Wandler 4 wandelt die ihm vom Gleichspannungs-Gleichspannungs-Wandler 3 zugeführte zweite Gleichspannung LVDC in eine sekundärseitige Wechselspannung LVAC des sekun därseitigen Wechselstromnetzes 14.

Im sekundärseitigen Gleichspannungskreis 6 kann eine elektrische Anlage 12 ange schlossen sein, die mit einer Gleichspannung auf geringem Spannungsniveau LVDC betrieben ist, z.B. eine Photovoltaikanlage, die über einen DC-DC-Wandler 11 mit ei nem Ankopplungsnetzwerk 8 verbunden ist, über das die elektrische Anlage 12 mit dem sekundärseitigen Gleichspannungskreis 6 verbunden ist.

Die Figur 1 zeigt zudem einen Verbraucher 10, der mit einer dritten Gleichspannung MVDC2 auf hohem Spannungsniveau betrieben wird. Es kann sich z.B. um eine La destation für Elektrofahrzeuge handeln, die über einen DC-DC-Wandler 9 mit der dritten Gleichspannung MVDC2 gekoppelt ist. Erfindungsgemäß wird die dritte Gleichspannung MVDC2 über eine Auskopplungsschaltung 7 bereitgestellt, die mit dem Gleichspannungszwischenkreis 3, 5, 6 gekoppelt ist, insbesondere mit dem Gleichspannungs-Gleichspannungs-Wandler 3. Über vorteilhafte Arten dieser Kopp lung der Auskopplungsschaltung 7 mit dem Gleichspannungs-Gleichspannungs-Wandler 3 werden nachfolgend noch Erläuterungen gegeben.

Zunächst soll anhand der Figur 2 der normale (bekannte) Aufbau eines Spannungs wandlers ohne eine solche Auskopplungsschaltung 7 beschrieben werden. Die Figur 2 zeigt einen Spannungswandler in CFIB-Topologie. Im rechten Teil der Figur 2 sind dabei die Schaltungskomponenten für eine Phase (Phase C) des dreiphasigen pri märseitigen Wechselspannungsnetzes 13 detailliert angegeben. Für die anderen Phasen A, B ist eine vergleichbare Schaltung enthalten, die zur Vereinfachung nur als Block wiedergegeben ist. Die Schaltung in einer Phase A, B, C weist zunächst eine Reihenschaltung von primärseitigen AC-DC-Wandler-Modulen 20 auf, die insge samt (als Reihenschaltung) den AC-DC-Wandler 2 einer Phase A, B, C ausbilden. Auf diese Weise kann auch der AC-DC-Wandler 2 modular aufgebaut sein.

Einem jeweiligen AC-DC-Wandlermodul 20 ist ein DC-DC-Wandler-Modul 37 nach geschaltet. Die Gesamtheit der DC-DC-Wandler-Module 37 bildet den Gleichspan-nungs-Gleichspannungs-Wandler 3. Die DC-DC-Wandler-Module 37 können sekun därseitig parallel geschaltet sein und sind dann mit dem Gleichspannungsanschluss des DC-AC-Wandlers 4 verbunden. Die einzelnen DC-DC-Wandler-Module 37 kön nen einen Aufbau mit jeweils 2 über einen Transformator 31 verbundenen Wandler zellen 30, 32 aufweisen. Ein DC-DC-Wandler-Modul kann auf diese Weise z.B. als multiple-active-bridge ausgebildet sein.

Die Figur 3 zeigt als einen Aspekt der vorliegenden Erfindung die Erweiterung eines DC-DC-Wandler-Moduls 37 um ein Auskopplungsmodul 36. Erkennbar ist, dass die Wandlerzellen 30, 32 über Wicklungen 33 des Transformators 31 miteinander induk tiv gekoppelt sind. Das Auskopplungsmodul 36 kann z.B. induktiv mit den Wandler zellen 30, 32 verbunden sein, indem der Transformator 31 um eine zusätzliche Wick lung 35 erweitert wird. Der Transformator 31 kann einen magnetischen Kern 34 auf weisen, auf dem die Wicklungen 33, 35 angeordnet sind, um den Kopplungsgrad zwischen den Wicklungen 33, 35 zu erhöhen. Das Auskopplungsmodul 36 kann z.B. als DC-DC-Wandlerzelle ausgebildet sein, die eine ähnliche Funktonalität und einen ähnlichen Aufbau wie die Wandlerzellen 30, 32 aufweist.

Die Figur 4 zeigt anhand eines Ausschnitts des Spannungswandlers der Figur 2, der nur den Aufbau der Phase C zeigt, die Integration von DC-DC-Wandlermodulen 37 der anhand der Figur 3 beschriebenen Art. Erkennbar ist insbesondere, dass die ein zelnen Auskopplungsmodule 36 in Reihe geschaltet sind. Über die Reihenschaltung der Auskopplungsmodule 36, die somit die Auskopplungsschaltung 7 darstellen, kann die gewünschte dritte Gleichspannung MVDC2 abgegriffen werden.

Die Figur 5 zeigt stark schematisiert die Integration der DC-DC-Wandlermodule 37 in den vollständigen Spannungswandler gemäß Figur 2. H ierbei ist nur anhand der Phase C ein DC-DC-Wandler-Modul m1 vollständig dargestellt, die übrigen Module m2 bis mn sind vergleichbar aufgebaut.

Wie man erkennt, kann bei der dargestellten Schaltungsanordnung aus jeder Phase A, B, C eine jeweils von anderen dritten Gleichspannungen MVDC2 entkoppelte dritte Gleichspannung MVDC2 gewonnen werden. Flierüber können beispielsweise drei separate Verbraucher 10 mit der dritten Gleichspannung MVDC2 versorgt wer den. Es ist auch möglich, zwei oder alle drei der die dritte Gleichspannung MVDC2 führenden Zweige parallel oder in Reihe zu schalten. Bei einer Parallelschaltung kann der verfügbare Strom erhöht werden, bei einer Reihenschaltung kann die ver fügbare Gleichspannung erhöht werden.

Die Figur 6 zeigt eine solche Parallelschaltung aller drei die dritte Gleichspannung MVDC2 führenden Zweige.

Wie man erkennt, erlaubt die Erfindung somit auch eine Skalierbarkeit der über die Auskopplungsschaltung bereitgestellten dritten Gleichspannung MVDC2 sowohl hin sichtlich des Spannungsniveaus als auch hinsichtlich des verfügbaren Stroms. Die verschiedenen über die einzelnen Phasen A, B, C bereitgestellten dritten Gleich spannungen MVDC2 sind galvanisch voneinander entkoppelt, was eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten und Verschaltungsmöglichkeiten eröffnet. Durch entspre chende Steuerung der DC-DC-Wandler-Module 37 und der Auskopplungsmodule 37, beispielsweise durch eine softwaregesteuerte Regelung, können eine Vielzahl von Regelungs- und Fehlerreaktionsszenarien realisiert werden. Insbesondere die Reali sierung des Spannungswandlers in einer CHB-Topologie lässt sich vorteilhaft umset-zen, da die CHB-Topologie in der Energieversorgungstechnik bereits etabliert ist und gut angenommen wird.

Die Figur 7 zeigt eine Ausführungsform des Spannungswandlers, bei der die zuvor beispielsweise anhand der Figur 4 als einzelne Komponenten beschriebenen AC-DC-Wandlermodule 20 und die jeweiligen Wandlerzelle 30 eines DC-DC-Wandler-Moduls 37 kombiniert sein kann, z.B. als ein integriertes Wandlermodul 40. Im Übri gen kann die Auskopplungsschaltung identisch bleiben. Bei der Ausführungsform ge mäß Figur 7 ist somit eine direkte eingangsseitige Verarbeitung einer Wechselspan nung aus dem primärseitigen Wechselspannungsnetz 13 möglich.

Die Figur 8 zeigt eine Ausführungsform des Spannungswandlers, und zwar anhand einer Phase, wie in Figur 4 dargestellt, wobei das primärseitige Wechselspannungs netz 13 über einen Modular Multilevel Converter 39 mit der Gleichspannungs-Ein gangsseite der DC-DC-Wandler-Module 37 verbunden ist. Der Modular Multilevel Converter 37 ersetzt daher in diesem Fall die einzelnen AC-DC-Wandler 20.

Bei den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen hat der Auskopplungskreis auf grund der bidirektionalen Funktionsweise der verwendeten Auskopplungsmodule 36 eine grundsätzlich bidirektionale Funktionalität. In Einsatzfällen, in denen die Bidirek-tionalität nicht benötigt wird, kann dieser Auskopplungskreis auch unidirektional aus gebildet sein. Hierzu können statt der Auskopplungsmodule 36 unidirektionale Mo-dule 38 eingesetzt werden, die beispielsweise schaltungstechnisch als Dioden-Voll-brücke ausgebildet sein können, wie in der Figur 9 dargestellt ist. Der Leistungsfluss kann dabei weiterhin unabhängig gesteuert werden.

In den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen war das Auskopplungsmodul 36 jeweils derart eingesetzt, dass die dritte Gleichspannung auf vergleichsweise hohem Gleichspannungsniveau bereitgestellt wird. Wie in der Figur 10 dargestellt ist, kann das Auskopplungsmodul 36 alternativ derart angeschlossen und konfiguriert sein, dass als dritte Gleichspannung eine Spannung LVDC2 auf geringem Spannungsni-

veau bereitgestellt wird, was beispielsweise vorteilhaft ist, wenn auf dem Spannungs niveau LVDC2 separate Lasten versorgt werden sollen. Auf diese Weise kann eine zusätzliche elektrische Energieversorgung zum Laden elektrischer Fahrzeuge bereit gestellt werden. Diese Topologie ist insbesondere vorteilhaft mit einer eingangsseiti-gen Cascaded H-Bridge (CHB) Topologie. Der zusätzliche LVDC-Zwischenkreis (LVDC2) ermöglicht einen Ausgleich der Asymmetrien in der CHB für den Fall von unterschiedlichen Lasten. Die Ausgänge der Auskopplungsschaltungen 7 können pa rallel verschaltet werden.

Es ist auch möglich, das DC-DC-Wandler-Modul 37 mit beidseitigen Auskopplungs modulen 36 zu realisieren, derart, dass einerseits eine dritte Gleichspannung MVDC2 auf hohem Spannungsniveau und andererseits eine dritte Gleichspannung LVDC2 auf geringem Spannungsniveau bereitgestellt wird.