[发明专利]用于调节能量系统的装置和用于运行能量系统的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于调节与直流电压连接的能量系统的装置以及一种用于运行与直流电压连接的这样的能量系统的方法。

背景技术

已知借助直流电压运行电设备。在此，所提供的直流电压并非始终在运行设备所需的电压高度方面可用。在这种情况下，首先必须通过合适的直流电压转换器（DC-DC转换器）匹配直流电压。此外，在特殊的实施方式中，这种直流电压转换器也能够在直流电压转换器的输入端处的初级侧与所述转换器的输出端处的次级侧之间实现电隔离。对于这种隔离的直流电压转换，首先通过电子开关元件将输入侧上的初级电压转换成交流电压。随后，可以通过变压器传输电能量。在变压器的次级侧上，可以又对经转变的交流电压整流并且必要时对其滤波。例如由文献DE 10 2008 022 910 A1已知一种隔离的直流电压转换器。该文献公开了一种用于在大的负载范围跨度上运行直流电压转换器的方法。

图1示出隔离的直流电压转换器的示意图。初级直流电压在此首先在逆变器4中转换成交流电压。交流电压被输送给变压器1的初级连接端。随后在整流器5中对在变压器1的次级连接端处结果得到的输出电压整流并且如果需要进行平滑。操控电子设备6在此监视输出电压并且需要时如此匹配逆变器的操控，使得实现尽可能恒定的输出电压。如果在此在直流电压转换器的初级侧上的开关的操控同样通过合适的操控变压器2和3实现，则在初级侧上完全不需要用于直流电压转换器的操控的电压源。

然而，如果在直流电压转换器的初级侧上出现较大的电压波动，则当初级侧上的电压波动未知时，难以稳定地调整输出电压。因此，对于直流电压转换器的调节值得期望的是，能够检测初级电压并且将初级电压中的变化考虑进调节行为中。

为了维持直流电压转换器的初级侧和次级侧之间的隔离，很费事地设计在初级侧上的电压测量。例如可以首先测量初级侧上的电压。为了电隔离，随后可以以模拟形式借助光学耦合或磁耦合将测量值传输至位于次级侧上的调节装置6。然而，对此在初级侧上不需要附加的供电电压。

此外也可能的是，在测量之后将初级侧上的电压直接转换成数字信号并且随后例如通过磁耦合或电容耦合将该数字信号传输到次级侧。然而，该解决方案很费事，并且由于模拟数字转换而提供相对小的动态性。

另一种替代方案是借助高欧姆差分放大器越过隔离势垒测量初级侧电压。然而，该差分放大器必须是极端高阻抗的。此外，在这种解决方案情况下必须考虑到不可避免的漏电阻。

因此，存在对用于调节能量系统——例如隔离的直流电压转换器——的改善的装置的需求，在所述能量系统中能够通过简单的方式识别并补偿初级侧上的电压波动。

发明内容

根据第一方面，本发明实现一种用于调节与直流电压连接的能量系统的装置，所述装置具有第一电容式分压器、第二电容式分压器、电压探测器和补偿装置，所述第一电容式分压器设置在直流电压的第一连接端和参考电位之间，所述第二电容式分压器设置在直流电压的第二连接端和参考电位之间，所述电压探测器被设计用于识别第一分压器的中间连接端与第二分压器的中间连接端之间的电压差，所述补偿装置被设计用于根据所识别的电压差控制连接到直流电压上的能量系统。

根据另一方面，本发明实现一种用于运行与直流电压连接的能量系统的方法，所述方法具有以下步骤：提供第一电容式分压器，所述第一电容式分压器设置在直流电压的第一连接端和参考电位之间；提供第二电容式分压器，所述第二电容式分压器设置在直流电压的第二连接端和参考电位之间；监视第一分压器的中间连接端与第二分压器的中间连接端之间的电压差；根据所监视的电压差控制能量系统。

本发明的优点

本发明的思想是，借助电容式分配器耦合输出并且随后探测直流电压中的电压波动。只要电容式分压器对于直流电压分量不敏感，则尤其是通过快速的电压波动引起的交流电压分量可以通过电容式分压器被检测。尤其是非常快速的高频波动通过电容式分压器被良好地检测，并且因此可用于进一步处理，例如可用于在直流电压转换器中所出现的电压波动的迅速补偿。

在此，以下事实是特别有利的：为了抑制干扰信号并且为了改善电磁特性，能量系统的直流电压连接端通常无论如何都与相应地电压固定的电容器连接。因为电压固定的电容器因此无论如何都存在于电路结构中，所以根据本发明的电容式分压器通过这些电容器与其他的相对成本有利的电容器的串联电路实现。通过这种方式，根据本发明的电容式分配器可以成本有利地集成到电路结构中。因此，可以为次级侧的调节提供关于初级侧电压变化的信息。随后，调节装置已经可以提前对电压波动作出反应、相应地反向控制能量系统。