WO2009074143A2 - Vorrichtung und verfahren zur wandlung einer spannung - Google Patents

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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS 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
    • H02M3/00—Conversion of DC power input into DC power output
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS 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
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H02M1/34—Snubber circuits

Definitions

  • the invention relates to a device for converting a voltage with a first DC-DC converter with a relief network, wherein the DC-DC converter is designed as a step-up converter and as a step-down converter.
  • the invention further relates to a method for converting a voltage, which is set high or low by means of a first DC-DC converter, wherein overvoltages in the first DC-DC converter are at least reduced by means of a relieving network.
  • a DC-DC converter If a DC-DC converter is operated in a high-set operation, it may in an uncontrolled shutdown of
  • DC-DC converter arranged to a high voltage stress of the DC-DC converter
  • Relief networks are known from the prior art, by means of which the overvoltages are avoided. A distinction is made between purely passive and low-loss relief networks.
  • the purely passive relief network is generally formed of a series or parallel circuit of ohmic resistance and an electrical capacitor and optionally a diode (also called RC or RCD member short).
  • the relief network serves to compensate for voltage spikes, the voltage spikes in the capacitor causing a current flow which leads to an electrical charge of the capacitor.
  • electrical circuits also known as snubber circuits
  • snubber circuits which store at the resonance point in Abschaltmoment superfluous or harmful energy for a short time in the relief network, in particular in the capacitor and delivered again at the moment of switching.
  • This effect is usually usable only for certain operating points and especially critical in time, since it is a resonance between the power unit and the relief network. Thus caused by the resonance effects used as low as possible losses.
  • the invention is therefore based on the object of specifying an apparatus and a method for converting a voltage with a first DC-DC converter and an associated relief network, which is simple and inexpensive to implement.
  • the inventive device for converting a voltage comprises a first DC-DC converter
  • the first DC-DC converter is designed as a boost converter and as buck converter.
  • the discharge network on the output side, a recuperation converter is connected electrically downstream.
  • a stored energy in the relief network is adjusted by means of a recuperation converter, wherein the recuperation - converter is a second DC-DC converter, which is designed as a boost converter and buck converter.
  • the relief network it is advantageously possible to avoid an overvoltage at semiconductor elements arranged in the first DC-DC converter both in the boosting operation and in the step-down operation of the first DC-DC converter. It follows that voltage breakdowns of the semiconductor elements are prevented in an uncontrolled shutdown of the first DC-DC converter, in particular in a high-set operation, so that there is an increase in the life of the entire electrical circuit.
  • By adjusting the energy stored in the relief network to a predetermined voltage level by means of the recuperation converter a low-loss regeneration of the energy is achieved in various points of the device.
  • Condenser and a resistor formed.
  • a diode may be provided.
  • the capacitor, the resistor and optionally the diode may be connected in parallel.
  • This can also be a largely lossless relief network, which temporarily stores superfluous energy at the point of resonance in the switch-off moment and releases it again at the switch-on moment.
  • the elements of the relief network such as capacitor, resistor and / or diode are tuned to the power unit.
  • Relief network used in combination with the switching power supply for energy recovery in at least one operating point, in particular at the resonance point.
  • the first DC-DC converter can be operated in a normal mode or a pulse mode.
  • FIG. 1 schematically shows a first DC-DC converter with a relief network and a recuperation Converter for energy recovery in an input side of the first DC-DC converter
  • FIG. 2 schematically shows a first DC-DC converter with a relief network and a recuperation
  • FIG. 3 schematically shows a first DC-DC converter with a discharge network and a Rekuperations-
  • FIG. 4 schematically shows a first DC-DC converter with a relief network and a recuperation converter for energy recovery in an auxiliary voltage supply of the output side of the first DC-DC converter
  • Figure 5 schematically a circuit diagram of a
  • the capacitor C does not necessarily have to be set to ground potential
  • FIG. 6 schematically shows a temporal signal sequence of a pulse packet mode and a normal mode
  • FIG. 7 schematically shows a circuit diagram of a possible embodiment of a recuperation converter.
  • Figures 1 to 4 represent a first
  • DC converter 1 by means of which an electrical voltage U is increased in a boost mode H or reduced in a step-down operation T, wherein in the first DC-DC converter 1 semiconductor elements not shown are arranged.
  • a relief network 2 is provided.
  • This is in particular a conventional relief network, which is formed in particular of a series connection of an electrical capacitor C and an ohmic resistor R and optionally a diode D.
  • the voltage spikes cause a current flow in the electrical capacitor C, so that an electrical charge, and thus electrical energy, is formed in the capacitor C, which is stored.
  • a recuperation converter 3 is electrically connected downstream.
  • the recuperation converter 3 is designed as a second DC-DC converter, which can also be used as a boost converter and buck converter.
  • the energy stored in the relief network 2, in particular in the capacitor C is regulated to a predetermined voltage level, i. H. set high or low, and returned.
  • a predetermined voltage level i. H. set high or low.
  • the level of the voltage level depends on where the electrical circuit is to be returned.
  • Capacitor C stored energy to the voltage level of the voltage U LV and supplies the energy to the first DC-DC converter 1 on the input side again.
  • FIG. 2 shows an electrical circuit in which the stored energy in the capacitor C is supplied by means of the recuperation converter 3 of the output side LV of the first DC-DC converter 1, so that the recuperation converter 3 is electrically connected thereto.
  • the recuperation converter 3 provides the in the
  • Capacitor C stored energy to the voltage level of the voltage U HV and supplies the energy to the first DC-DC converter 1 on the output side again.
  • an auxiliary voltage supply 4, 5 can be arranged both at the input side LV and at the output side HV, by means of, for example, a controller (not shown in detail) DC converter 1 or arranged in this semiconductor elements are electrically supplied.
  • recuperation converter 3 in accordance with FIG. 3 so electrically to the auxiliary voltage supply 4 of the input side LV that the energy stored in the capacitor C is at the voltage level of the
  • Auxiliary power supply 4 is set and the energy is supplied to this.
  • the recuperation converter 3 according to FIG. 4 is connected upstream of the auxiliary voltage supply 5 of the output side HV in such a way that the energy stored in the capacitor C is at the voltage level of the
  • Auxiliary power supply 5 is set and the energy is supplied to this.
  • Figure 5 shows schematically in detail an embodiment of a relief network 2 of an interconnection of capacitor C and two diodes Dl and D2 and their coupling with the recuperation converter 3, which serves to regenerate the energy stored in the capacitor C.
  • the relief network 2 via the two diodes Dl and D2 on the input side to the output side HV or the input side LV of the DC-DC converter 1 at a suitable point coupled such that excess energy, in particular voltage surges delivered to the relief network 2 and stored there in the capacitor C.
  • FIG. 6 shows schematically a possible temporal signal sequence for operating the DC-DC converter 1, in particular in Hochsetz horrinsky with operating points, which can only be represented by a so-called skip or Pulsbmode. At this operating point, a great deal of cut-off energy arises, which in the capacitor C of the
  • Relief network is cached and fed back via the recuperation converter 3 in the network. In normal operation of the DC-DC converter 1, this is operated in normal mode.
  • FIG. 7 schematically shows a circuit diagram of a possible embodiment of a recuperation converter 3 with the input-side connection A to the relief network 2 and the output-side connection B to the output side of the
  • the recuperation converter 3 comprises a controllable switch Sl, via which the energy stored in the capacitor C of the discharge network 2 is set to the voltage level of the output side HV or input side LV of the DC-DC converter 1.
  • the recuperation converter 3 comprises the switch Sl, which is grounded via a resistor Rl.
  • the recuperation converter 3 in each case comprises capacitors C 1, C 2 for intermediate storage.
  • the recuperation converter 3 may comprise a galvanic element 6 for galvanic isolation.
  • the output side is a blocking diode D3 in order to avoid feedback from the DC-DC converter 1. LIST OF REFERENCE NUMBERS

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Wandlung einer Spannung (ULV, UHV), umfassend einen ersten Gleichspannungswandler (1) mit Entlastungsnetzwerk (2), wobei der erste Gleichspannungswandler (1) als Hochsetzsteller und als Tiefsetzsteller ausgeführt ist. Erfindungsgemäß ist dem Entlastungsnetzwerk (2) ausgangsseitig ein Rekuperations-Wandler (3) elektrisch nachgeschaltet.

Description

Beschreibung
Vorrichtung und Verfahren zur Wandlung einer Spannung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wandlung einer Spannung mit einem ersten Gleichspannungswandler mit Entlastungsnetzwerk, wobei der Gleichspannungswandler als Hochsetzsteller und als Tiefsetzsteiler ausgeführt ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Wandlung einer Spannung, die mittels eines ersten Gleichspannungswandlers hochgesetzt oder tiefgesetzt wird, wobei mittels eines Entlastungsnetzwerkes Überspannungen in dem ersten Gleichspannungswandler zumindest verringert werden.
Bei einem Kontaktprellen oder einem Öffnen von Kontakten in einem elektrischen Kreis, welcher Induktivitäten enthält, entstehen Überspannungen, insbesondere in Form von Spannungsspitzen, da eine Änderungsgeschwindigkeit eines elektrischen Stromes groß ist und daraus folgend die Induktivitäten eine Spannung in den elektrischen Kreis induzieren. Dieser Induktion kann mit einer Kapazität entgegengewirkt werden.
Wird ein Gleichspannungswandler in einem Hochsetzbetrieb betrieben, kann es bei einem ungesteuerten Abschalten des
Gleichspannungswandlers zu einer hohen Spannungsbeanspruchung von im Gleichspannungswandler angeordneten
Halbleiterelementen kommen. Die hohe Spannungsbelastung in Form von Spannungsspitzen resultiert aus einer in Leistungsinduktivitäten gespeicherten Energie, welche bei einem AbsehaltZeitpunkt abgegeben wird.
Häufig sind die auftretenden Spannungsspitzen höher als eine Sperrspannung der Halbleiterelemente, so dass es zu einem Spannungsdurchbruch (= Lawinendurchbruch oder
Avalanchedurchbruch) der Halbleiterelemente, welcher diese stark elektrisch belastet, kommt. Aus dem Stand der Technik sind Entlastungsnetzwerke bekannt, mittels derer die Überspannungen vermieden werden. Dabei wird zwischen rein passiven und verlustarmen Entlastungsnetzwerken unterschieden .
Das rein passive Entlastungsnetzwerk ist dabei im Allgemeinen aus einer Reihen- oder Parallelschaltung von ohmschen Widerstand und einem elektrischen Kondensator und gegebenenfalls einer Diode gebildet (auch kurz RC- oder RCD- Glied genannt) . Dabei dient das Entlastungsnetzwerk der Kompensierung von Spannungsspitzen, wobei die Spannungsspitzen in dem Kondensator einen Stromfluss verursachen, der zu einer elektrischen Ladung des Kondensators führt .
Als verlustlose oder verlustarme Entlastungsnetzwerke werden elektrische Schaltungen (auch kurz Snubber-Schaltungen) bezeichnet, welche im Resonanzpunkt eine im Abschaltmoment überflüssige oder schädliche Energie kurzzeitig im Entlastungsnetzwerk, insbesondere im Kondensator speichern und im Einschaltmoment wieder abgegeben. Dieser Effekt ist üblicherweise nur für bestimmte Betriebspunkte nutzbar und insbesondere zeitlich kritisch, da es sich um eine Resonanz zwischen Leistungsteil und Entlastungsnetzwerk handelt. Somit entstehen durch die genutzten Resonanzeffekte möglichst geringe Verluste .
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Wandlung einer Spannung mit einem ersten Gleichspannungswandler und einem diesen zugehörigen Entlastungsnetzwerk anzugeben, welches einfach und kostengünstig realisierbar ist.
Die Aufgabe wird hinsichtlich der Vorrichtung erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Hinsichtlich des Verfahrens wird die Erfindung durch die im Anspruch 9 angegebenen Merkmale gelöst . Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Wandlung einer Spannung umfasst einen ersten Gleichspannungswandler mit
Entlastungsnetzwerk, wobei der erste Gleichspannungswandler als Hochsetzsteller und als Tiefsetzsteller ausgeführt ist. Erfindungsgemäß ist dem Entlastungsnetzwerk ausgangsseitig ein Rekuperations-Wandler elektrisch nachgeschaltet.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Wandlung einer Spannung, die mittels eines ersten Gleichspannungswandlers hochgesetzt oder tiefgesetzt wird, werden anhand eines Entlastungsnetzwerkes Überspannungen in dem ersten Gleichspannungswandler reduziert. Erfindungsgemäß wird eine in dem Entlastungsnetzwerk gespeicherte Energie mittels eines Rekuperations-Wandlers eingestellt, wobei der Rekuperations - Wandler ein zweiter Gleichspannungswandler ist, der als Hochsetzsteller und Tiefsetzsteiler ausgeführt ist.
Durch das Entlastungsnetzwerk ist es in vorteilhafter Weise möglich, eine Überspannung an in dem ersten Gleichspannungswandler angeordneten Halbleiterelementen sowohl in dem Hochsetzbetrieb als auch in dem Tiefsetzbetrieb des ersten Gleichspannungswandlers zu vermeiden. Daraus ergibt sich, dass Spannungsdurchbrüche der Halbleiterelemente bei einem ungesteuerten Abschalten des ersten Gleichspannungswandlers, insbesondere in einem Hochsetzbetrieb verhindert werden, so dass sich eine Erhöhung der Lebensdauer der gesamten elektrischen Schaltung ergibt. Durch die Einstellung der in dem Entlastungsnetzwerk gespeicherten Energie auf ein vorgegebenes Spannungsniveau mittels des Rekuperations-Wandlers wird eine verlustarme Rückspeisung der Energie in verschiedene Punkte der Vorrichtung erreicht.
Bei diesen Punkten handelt es sich in Weiterbildungen der Erfindung insbesondere um eine Eingangsseite des ersten Gleichspannungswandlers, eine Ausgangsseite des ersten Gleichspannungswandlers, eine HilfsSpannungsversorgung der Eingangsseite des ersten Gleichspannungswandlers und/oder um eine HilfsSpannungsversorgung der Ausgangsseite des ersten Gleichspannungswandlers. Aus der Rückspeisung der Energie in diese Punkte resultiert als Vorteil eine Steigerung des Wirkungsgrades des ersten Gleichspannungswandlers.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist das Entlastungsnetzwerk aus einer Reihenschaltung eines
Kondensators und eines Widerstands gebildet . Auch kann zusätzlich eine Diode vorgesehen sein. Alternativ können der Kondensator, der Widerstand und gegebenenfalls die Diode parallel geschaltet sein. Dabei kann es sich auch um ein weitgehend verlustloses Entlastungsnetzwerk handeln, welches im Resonanzpunkt im Abschaltmoment überflüssige Energie kurzzeitig speichert und im Einschaltmoment wieder abgibt. Dabei sind die Elemente des Entlastungsnetzwerks, wie Kondensator, Widerstand und/oder Diode auf das Leistungsteil abgestimmt. Zudem weisen die Elemente des
Entlastungsnetzwerks enge Toleranzbereiche auf. Zusammenfassend wird das passive verlustarme
Entlastungsnetzwerk in Kombination mit dem Schaltnetzteil zur Energierückspeisung in mindestens einem Betriebspunkt, insbesondere im Resonanzpunkt genutzt.
Zusätzlich kann aufgrund des dem Entlastungsnetzwerk nachgeschalteten Rekuperations -Wandlers der erste Gleichspannungswandler in einem Normalmodus oder einem Pulsmodus betrieben werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:
Figur 1 schematisch einen ersten Gleichspannungswandler mit einem Entlastungsnetzwerk und einem Rekuperations- Wandler zur Energierückspeisung in eine Eingangsseite des ersten Gleichspannungswandlers,
Figur 2 schematisch einen ersten Gleichspannungswandler mit einem Entlastungsnetzwerk und einem Rekuperations-
Wandler zur Energierückspeisung in eine Ausgangsseite des ersten Gleichspannungswandlers,
Figur 3 schematisch einen ersten Gleichspannungswandler mit einem Entlastungsnetzwerk und einem Rekuperations-
Wandler zur Energierückspeisung in eine Hilfsspannungsversorgung der Eingangsseite des ersten Gleichspannungswandlers,
Figur 4 schematisch einen ersten Gleichspannungswandler mit einem Entlastungsnetzwerk und einem Rekuperations- Wandler zur Energierückspeisung in eine Hilfsspannungsversorgung der Ausgangsseite des ersten Gleichspannungswandlers,
Figur 5 schematisch einen Schaltplan eines
Entlastungsnetzwerkes und eines Rekuperations- Wandlers, wobei der Kondensator C nicht zwingend auf Massepotential gelegt sein muss,
Figur 6 schematisch eine zeitliche Signalfolge eines Pulspaketmodus und eines Normalmodus, und
Figur 7 schematisch einen Schaltplan einer möglichen Ausführungsform eines Rekuperations-Wandlers .
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die Figuren 1 bis 4 stellen einen ersten
Gleichspannungswandler 1 dar, mittels dem eine elektrische Spannung U in einem Hochsetzbetrieb H vergrößert oder in einem Tiefsetzbetrieb T verringert wird, wobei in dem ersten Gleichspannungswandler 1 nicht näher dargestellte Halbleiterelemente angeordnet sind. Diese Ausführungsform ist im Allgemeinen als bidirektionaler Gleichspannungswandler bekannt, wobei sowohl eine an einer Eingangsseite LV (= Niederspannungsseite) anliegende Spannung ULV auf eine an der Ausgangsseite HV (= Hochspannungsseite) entnehmbare Spannung UHV hochgesetzt werden kann als auch eine an der Ausgangsseite HV anliegende Spannung UHV auf eine an einer Eingangsseite LV entnehmbare Spannung ULV tiefgesetzt werden kann.
Bei einem Ausschalten des ersten Gleichspannungswandlers 1 im Hochsetzbetrieb H tritt häufig eine sehr hohe Spannungsbeanspruchung der Halbleiterelemente auf. Die hohe Spannungsbelastung in Form von Spannungsspitzen resultiert aus einer in nicht näher dargestellten
Leistungsinduktivitäten gespeicherten Energie, welche bei einem AbschaltZeitpunkt als Überspannung abgegeben wird. Häufig sind die auftretenden Spannungsspitzen höher als eine Sperrspannung der Halbleiterelemente, so dass es zu einem Spannungsdurchbruch (= Lawinendurchbruch oder Avalanchedurchbruch) der Halbleiterelemente kommt, welcher diese stark elektrisch belastet und deren Lebensdauer vermindert .
Um diese elektrische Belastung der Halbleiterelemente zu minimieren, ist ein Entlastungsnetzwerk 2 vorgesehen. Dabei handelt es sich insbesondere um ein herkömmliches Entlastungsnetzwerk, welches insbesondere aus einer Reihenschaltung eines elektrischen Kondensators C und eines ohmschen Widerstands R und gegebenenfalls einer Diode D gebildet ist. Die Spannungsspitzen verursachen in dem elektrischen Kondensator C einen Stromfluss, so dass sich in dem Kondensator C eine elektrische Ladung und somit elektrische Energie bildet, die gespeichert wird.
Allen in den Figuren 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispielen der Erfindung ist gemeinsam, dass dem Entlastungsnetzwerk 2 ausgangsseitig ein Rekuperations- Wandler 3 elektrisch nachgeschaltet ist. Der Rekuperations- Wandler 3 ist als zweiter Gleichspannungswandler ausgeführt, wobei dieser ebenfalls als Hochsetzsteller und Tiefsetzsteller verwendbar ist.
Mittels des Rekuperations-Wandlers 3 wird die in dem Entlastungsnetzwerk 2, insbesondere im Kondensator C gespeicherte Energie auf ein vorgegebenes Spannungsniveau geregelt, d. h. hochgesetzt oder tiefgesetzt, und rückgeführt . Die Höhe des Spannungsniveaus ist abhängig davon, an welchen Punkt der elektrischen Schaltung die Energie zurückgeführt werden soll .
In Figur 1 ist eine elektrische Schaltung dargestellt, bei welcher die in dem Kondensator C gespeicherte Energie mittels des Rekuperations-Wandlers 3 der Eingangsseite LV des ersten Gleichspannungswandlers 1 zugeführt wird, so dass der Rekuperations-Wandler 3 elektrisch mit dieser verschaltet ist. Der Rekuperations-Wandler 3 stellt die in dem
Kondensator C gespeicherte Energie auf das Spannungsniveau der Spannung ULV ein und führt die Energie dem ersten Gleichspannungswandler 1 eingangsseitig wieder zu.
In Figur 2 ist eine elektrische Schaltung dargestellt, bei welcher die in dem Kondensator C gespeicherte Energie mittels des Rekuperations-Wandlers 3 der Ausgangsseite LV des ersten Gleichspannungswandlers 1 zugeführt wird, so dass der Rekuperations-Wandler 3 elektrisch mit dieser verschaltet ist. Der Rekuperations-Wandler 3 stellt die in dem
Kondensator C gespeicherte Energie auf das Spannungsniveau der Spannung UHV ein und führt die Energie dem ersten Gleichspannungswandler 1 ausgangsseitig wieder zu.
In dem ersten Gleichspannungswandler 1 kann sowohl an der Eingangsseite LV als auch an der Ausgangsseite HV eine Hilfsspannungsversorgung 4, 5 angeordnet sein, mittels beispielsweise eine nicht näher dargestellte Steuerung des Gleichspannungswandlers 1 oder die in diesem angeordneten Halbleiterelemente elektrisch versorgt werden.
In einer Weiterbildung der Erfindung besteht die Möglichkeit, den Rekuperations-Wandler 3 gemäß Figur 3 derart elektrisch der HilfsSpannungsversorgung 4 der Eingangsseite LV vorzuschalten, dass die in dem Kondensator C gespeicherte Energie auf das Spannungsniveau der
Hilfsspannungsversorgung 4 eingestellt und die Energie dieser zugeführt wird.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Rekuperations -Wandler 3 gemäß Figur 4 derart elektrisch der Hilfsspannungsversorgung 5 der Ausgangsseite HV vorgeschaltet, dass die in dem Kondensator C gespeicherte Energie auf das Spannungsniveau der
Hilfsspannungsversorgung 5 eingestellt und die Energie dieser zugeführt wird.
Figur 5 zeigt schematisch im Detail ein Ausführungsbeispiel für ein Entlastungsnetzwerk 2 aus einer Zusammenschaltung von Kondensator C und zwei Dioden Dl und D2 sowie deren Kopplung mit dem Rekuperations-Wandler 3, welcher der Rückspeisung der im Kondensator C gespeicherten Energie dient . Dabei ist das Entlastungsnetzwerk 2 über die beiden Dioden Dl und D2 eingangsseitig mit der Ausgangsseite HV oder der Eingangsseite LV des Gleichspannungswandlers 1 an geeigneter Stelle derart koppelbar, dass überschüssige Energie, insbesondere Spannungsspitzen an das Entlastungsnetzwerk 2 abgegeben und dort im Kondensator C gespeichert wird. Durch die Kopplung des Entlastungsnetzwerks 2 mit dem Rekuperations-Wandler 3 und dessen Verbindung direkt oder indirekt mit der Ausgangsseite HV oder der Eingangsseite LV des Gleichspannungswandlers 1 kann die vom Kondensator C des Entlastungsnetzwerks 2 gespeicherte Energie an gewünschter Stelle der Ausgangsseite HV bzw. der Eingangsseite LV des Gleichspannungswandlers 1 wieder zugeführt werden. Figur 6 zeigt schematisch eine mögliche zeitliche Signalfolge zum Betreiben des Gleichspannungswandlers 1 insbesondere im Hochsetzbetrieb mit Betriebspunkten, welche nur durch einen so genannten Skip- oder Pulspaketmode dargestellt werden können. In diesem Betriebspunkt entsteht besonders viel Abschaltenergie, die .im Kondensator C des
Entlastungsnetzwerks zwischengespeichert wird und über den Rekuperations-Wandler 3 in das Netz zurückgespeist wird. Im Normalbetrieb des Gleichspannungswandlers 1 wird dieser im Normalmodus betrieben.
Figur 7 zeigt schematisch einen Schaltplan einer möglichen Ausführungsform eines Rekuperations-Wandlers 3 mit dem eingangsseitigen Anschluss A zum Entlastungsnetzwerk 2 und dem ausgangsseitigen Anschluss B zur Ausgangsseite des
Gleichspannungswandlers 1. Dabei umfasst der Rekuperations- Wandler 3 einen steuerbaren Schalter Sl, über den die im Kondensator C des Entlastungsnetzwerks 2 gespeicherte Energie auf das Spannungsniveau der Ausgangsseite HV oder Eingangsseite LV des Gleichspannungswandlers 1 eingestellt wird. Dazu umfasst der Rekuperations-Wandler 3 den Schalter Sl, der über einen Widerstand Rl auf Masse gelegt ist. Eingangsseitig und ausgangsseitig umfasst der Rekuperations-Wandler 3 jeweils Kondensatoren Cl, C2 zur Zwischenspeicherung. Darüber hinaus kann der Rekuperations- Wandler 3 ein galvanisches Element 6 zur galvanischen Isolation umfassen. Zusätzlich ist ausgangsseitig eine Sperrdiode D3 , um eine Rückkopplung vom Gleichspannungswandler 1 zu vermeiden. Bezugszeichenliste
1 Gleichspannungswandler
2 Ξntlastungsnetzwerk 3 Rekuperations-Wandler
4 Hilfsspannungsversorgung Eingangsseite Gleichspannungswandler
5 Hilfsspannungsversorgung Ausgangsseite Gleichspannungswandler 6 Galvanisches Element
A eingangsseitiger Anschluss Rekuperations-Wandler B ausgangsseitiger Anschluss Rekuperations-Wandler C Kondensator Entlastungsnetzwerk Cl, C2 Kondensatoren Rekuperations-Wandler
Dl, D2 Dioden Entlastungsnetzwerk D3 Diode Rekuperations-Wandler HV Ausgangsseite Gleichspannungswandler LV Eingangsseite Gleichspannungswandler Rl Widerstand Rekuperations-Wandler Sl Schalter Rekuperations-Wandler UHV AusgangsSpannung Gleichspannungswandler ULV Eingangsspannung Gleichspannungswandler

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Wandlung einer Spannung (ULv/ UHV) , umfassend einen ersten Gleichspannungswandler (1) mit Entlastungsnetzwerk (2) , wobei der erste
Gleichspannungswandler (1) als Hochsetzsteller und als Tiefsetzsteller ausgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass dem Entlastungsnetzwerk (2) ausgangsseitig ein Rekuperations -Wandler (3) elektrisch nachgeschaltet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Rekuperations-Wandler (3) einer Eingangsseite (LV) des ersten Gleichspannungswandlers (1) elektrisch vorgeschaltet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rekuperations-Wandler (3) einer Ausgangsseite (HV) des ersten Gleichspannungswandlers (1) elektrisch vorgeschaltet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rekuperations-Wandler (3) einer Hilfsspannungsversorgung (4) der Eingangsseite (LV) des ersten Gleichspannungswandlers (1) elektrisch vorgeschaltet ist .
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Rekuperations-Wandler (3) einer Hilfsspannungsversorgung (5) der Ausgangsseite (HV) des ersten Gleichspannungswandlers (1) elektrisch vorgeschaltet ist .
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Rekuperations-Wandler (3) ein zweiter Gleichspannungswandler ist .
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Gleichspannungswandler als Hochsetzsteller und als Tiefsetzsteller ausgeführt ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Entlastungsnetzwerk aus einer Kombination von Kondensatoren (C) , Dioden (D) und/oder Widerständen (R) gebildet ist.
9. Verfahren zur Wandlung einer Spannung (ULV, UHv) , die mittels eines ersten Gleichspannungswandlers (1) hochgesetzt oder tiefgesetzt wird, wobei anhand eines Entlastungsnetzwerkes (2) Überspannungen in dem ersten Gleichspannungswandler (1) reduziert werden, dadurch gekennzeichnet, dass eine in dem
Entlastungsnetzwerk (2) gespeicherte Energie mittels eines Rekuperations-Wandlers (3) auf ein vorgegebenes Spannungsniveau eingestellt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Energie einer Eingangsseite (LV) des ersten Gleichspannungswandlers (1) zugeführt wird .
11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Energie einer Ausgangsseite (HV) des ersten Gleichspannungswandlers (1) zugeführt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Energie einer Hilfsspannungsversorgung (4) der Eingangsseite (LV) des ersten Gleichspannungswandlers (1) zugeführt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Energie einer Hilfsspannungsversorgung (5) der Ausgangsseite (HV) des ersten Gleichspannungswandlers (1) zugeführt wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der erste
Gleichspannungswandler (1) in einem Normalmodus oder einem Pulspaketmodus betrieben wird.
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