1.本公开涉及一种变流器和一种用于运行变流器的方法。
背景技术：
2.电动车辆（electric vehicles，evs）使用变流器、如直流/直流转换器，以便在低压电池/低压电网与具有更高电压的电池之间传输能量。该直流/直流转换器也被用于在电网上对车辆电池进行充电。由于车辆的电气化的趋势，还需要直流/直流转换器，这些直流/直流转换器不仅可以传输更多功率，而且这即使在机械尺寸相同或者甚至更小的情况下也能够实现。因此，必须提高直流/直流转换器的功率密度（kw/m3）。
3.可以使用psfb拓扑（psfb：phase-shifted full bridge，相移全桥）或者dab拓扑（dab：dual-active bridge，双有源桥），以便实现更高的功率密度。这些新式拓扑通过以这种使“切换损耗”降低到零的方式接通和关断半导体开关来提供更高的功率密度。该技术称为零电压切换（zero-voltage switching，zvs）。
4.在运行期间，现有的psfb/dab实施方案由于在直流/直流转换器的构造方面的不稳定和/或在运行时所使用的负载而无法保证zvs。因此，在这些现有的转换器的情况下使用调节回路和多个传感器，以便确保zvs，这增加了转换器的成本。
5.基于psfb或dab的实施方案也没有被免除保护要求，如防止欠电压、过电压、过电流、短路和其它意外事件。这些保护要求需要附加构件（例如传感器），这些附加构件也可能增加产品的最终成本。
6.因此，需要一种经改善的变流器，该变流器可以降低这些附加构件的必要性以及制造成本。
技术实现要素：
7.本公开涉及一种变流器。该变流器可以被设计为：接收输入电压并且输出输出电压。该变流器可具有多个开关。该变流器也可具有控制单元，该控制单元被连接到所述多个开关上，其中该控制单元被设计为基于数据库中的数据在使用该变流器的输入参数或输出参数的情况下控制该变流器的多个开关。
8.本公开还涉及一种用于运行变流器的方法。该方法可具有：在使用被连接到该变流器的多个开关上的控制单元的情况下，基于数据库中的数据在使用该变流器的输入参数或输出参数的情况下控制所述多个开关。
附图说明
9.在下文的描述中，依据如下附图来描述本公开的各种实施方式，其中：图1阐明了按照各种实施方式的变流器100的方框电路图；图2阐明了按照各种实施方式的变流器200的方框电路图；图3阐明了按照各种实施方式的变流器300的原理电路图；
图4阐明了按照各种实施方式的具有相移430的第一选通信号410和第二选通信号420的图表400。
具体实施方式
10.下文的详细描述描绘了其中可以实际应用本发明的具体细节和实施方式。这些实施方式足够详细地被描述，以便使本领域技术人员能够实施本发明。在不脱离本发明的保护范围的情况下，可以使用其它实施方式并且进行更改。各种实施方式不一定相互排斥，原因在于一些实施方式可以与一个或多个实施方式相结合，以便形成新的实施方式。
11.结合一个实施方式所描述的特征可以相对应地能应用于其它实施方式中的相同或相似特征。结合一个实施方式所描述的特征可以相对应地能应用于其它实施方式，即使这在这些其它实施方式中没有明确描述。结合一个实施方式针对特征所描述的添加和/或组合和/或替代还可以相对应地能应用于其它实施方式中的相同或相似特征。
12.这里阐明性描述的本发明可以适当地在没有这里未具体公开的任一要素或任何要素、任一限制或任何限制的情况下被实际应用。因此，术语“包括”、“具有”、“包含”等等具有广泛的含义并且没有限制。因此，词语“包括”或比如“包含”或“含有”那样的变体被认为它们意味着包括所说明的整数或整数组，然而并不意味着排除任何其它整数或整数组。此外，这里使用的术语和表述被用作了描述性术语而非限制性术语，而且在使用这种术语和表述时并不旨在排除所示出的和所描述的特征或者这些特征的部分的任何等同物，然而应该认识到：在本发明的要求保护的保护范围内的各种修改都是可能的。因此，应该理解：尽管本发明是专门通过示例性的实施方式和可选的特征来被公开的，但是本领域技术人员可以动用这里阐述的所公开的本发明的修改和变体；而且这种修改和变体被视为在本发明的保护范围内。
13.图1阐明了按照各种实施方式的变流器100的方框电路图。
14.按照各种实施方式，变流器100可具有初级转换器110。在各种实施方式中，变流器100可具有交变电网120。在各种实施方式中，变流器100可具有次级转换器130。在各种实施方式中，变流器100可具有控制单元140。例如，初级转换器110可以是直流-交流转换器并且次级转换器130可以是交流-直流转换器。
15.在有些实施方式中，初级转换器110可具有多个开关。在各种实施方式中，所述多个开关可以是场效应晶体管（fets），例如是金属氧化物半导体场效应晶体管（mosfets）。在有些实施方式中，所述多个开关可以是绝缘栅双极型晶体管（insulated gate bipolar transistors，igbts）。
16.在各种实施方式中，交变电网120可以电耦合到初级转换器110上。
17.在各种实施方式中，次级转换器130可以电耦合到交变电网120上。
18.在各种实施方式中，次级转换器130可具有多个开关。在各种实施方式中，所述多个开关可以是场效应晶体管（fets），例如是金属氧化物半导体场效应晶体管（mosfets）。在有些实施方式中，所述多个开关可以是绝缘栅双极型晶体管（insulated gate bipolar transistors，igbts）。
19.在各种实施方式中，控制单元140可以是有线逻辑电路或可编程逻辑电路，如可编程处理器。该控制单元也可以是执行软件的处理器，例如存储在存储器中的任何类型的计
算机程序、固件或它们的任一组合。
20.在各种实施方式中，控制单元140可以被连接到所述多个开关上。在各种实施方式中，所述多个开关可以存在于初级转换器110和/或次级转换器130中。
21.在各种实施方式中，控制单元140可以被设计为：基于数据库中的数据在使用变流器100的输入参数或输出参数的情况下控制该变流器的多个开关。在各种实施方式中，该数据库可以是查找表。该查找表可以例如以程序方式被实现为只读存储器（read-only memory，rom）、电可擦可编程只读存储器（electrically erasable programmable rom，eeprom）或者任一其它适合的装置。
22.在各种实施方式中，交变电网120可具有变压器或者是这种变压器。在各种实施方式中，交变电网120可具有初级侧和次级侧。交变电网120的初级侧可以电耦合到初级转换器110上。交变电网120的次级侧可以电耦合到次级转换器130上。
23.在各种实施方式中，变流器100可以是直流-直流转换器。该直流-直流转换器可以是电子电路，该电子电路能够在输入端接收第一直流电压电平并且在输出端将该第一直流电压电平转换成第二直流电压电平，其中第二电压电平优选地可以不同于第一电压电平。
24.图2阐明了按照各种实施方式的变流器200的方框电路图。变流器200可具有初级转换器210。变流器200可具有交变电网220。变流器200可具有次级转换器230。变流器200也可具有控制单元（未示出）。
25.在各种实施方式中，初级转换器210可以被设计为：从电源250接收输入电压。
26.在各种实施方式中，电源250可以是直流电源。该输入电压可以是直流电压。该输入电压可以在250 v与450 v之间。
27.在各种实施方式中，次级转换器230可以被设计为：输出输出电压。该输出电压可以是直流电压。该输出电压可以低于该输入电压。该输出电压可以在20 v与40 v之间。
28.在各种实施方式中，次级转换器230可以被连接到负载260上。负载260例如可以是直流负载。在各种实施方式中，次级转换器230可以被设计为：向负载260输出该输出电压。
29.替代地，次级转换器230可以被设计为：从电源250接收输入电压。
30.在各种实施方式中，电源250可以是直流电源。该输入电压可以是直流电压。
31.在各种实施方式中，初级转换器210可以被设计为：输出输出电压。该输出电压可以是直流电压。
32.在各种实施方式中，初级转换器210可以被连接到负载260上。负载260例如可以是直流负载。在各种实施方式中，初级转换器210可以被设计为：向负载260输出该输出电压。
33.变流器200可以是双向转换器，例如次级转换器230可以在运行模式下接收直流电压作为输入，初级转换器210的直流侧（该直流侧未被连接到交变电网220上）可以用作输出，并且被连接到初级转换器210的直流侧上的电路可以用作负载。在另一运行模式下，初级转换器210可以接收直流电压作为输入，次级转换器230的直流侧（该直流侧未被连接到交变电网220上）可以用作输出，并且被连接到次级转换器230的直流侧上的电压可以用作负载。尽管图2作为示例被用于描述转换器的双向性，但是本公开并不限于此。
34.在各种实施方式中，对变流器100的描述也适用于变流器200。
35.图3阐明了按照各种实施方式的变流器300的原理电路图。
36.按照各种实施方式，变流器300可具有初级转换器310。变流器300可具有交变电网
320。变流器300可具有次级转换器330。变流器300也可具有控制单元（未示出），该控制单元对开关进行控制。该控制单元可以被连接到晶体管的控制连接端上（连接端未示出）。
37.在各种实施方式中，初级转换器310可以被设计为：从电源250接收输入电压。电源250可以是直流电源。该输入电压可以是直流电压。
38.在各种实施方式中，次级转换器330可以被设计为：输出输出电压。该输出电压可以是直流电压。次级转换器330可以被连接到负载360上。负载360可以是直流负载。次级转换器330可以被设计为：向负载360输出该输出电压。
39.替代地，次级转换器330可以被设计为：从电源250接收输入电压。电源250可以是直流电源。该输入电压可以是直流电压。
40.在各种实施方式中，初级转换器310可以被设计为：输出输出电压。该输出电压可以是直流电压。初级转换器310可以被连接到负载360上。负载360可以是直流负载。初级转换器310可以被设计为：向负载360输出该输出电压。
41.在各种实施方式中，初级转换器110可具有多个开关。在有些实施方式中，所述多个开关可以是场效应晶体管（fets），例如是金属氧化物半导体场效应晶体管（mosfets）。在有些实施方式中，所述多个开关可以是绝缘栅双极型晶体管（insulated gate bipolar transistors，igbts）。
42.在各种实施方式中，次级转换器330可具有多个开关。在有些实施方式中，所述多个开关可以是场效应晶体管（fets），例如是金属氧化物半导体场效应晶体管（mosfets）。在有些实施方式中，所述多个开关可以是绝缘栅双极型晶体管（insulated gate bipolar transistors，igbts）。
43.在各种实施方式中，变流器300可以是双有源桥式转换器（dual-active bridge）。初级转换器可以是或者具有第一有源桥式电路。次级转换器可以是或者具有第二有源桥式电路。
44.在各种实施方式中，变流器300可具有所述多个开关中的第一对开关371、372和所述多个开关中的第二对开关376、377。第一对开关371、372和第二对开关376、377可以连接在第一有源桥式电路中。
45.在各种实施方式中，第一有源桥式电路可具有第一半桥电路370和第二半桥电路375。
46.在各种实施方式中，第一半桥电路370可具有第一对开关371、372。
47.在各种实施方式中，第二半桥电路375可具有第二对开关376、377。
48.在各种实施方式中，变流器300可具有所述多个开关中的第三对开关381、382和所述多个开关中的第四对开关386、387。第三对开关381、382和第四对开关386、387可以连接在第二有源桥式电路中。
49.在各种实施方式中，第二有源桥式电路可具有第三半桥电路380和第四半桥电路385。
50.在各种实施方式中，第三半桥电路380可具有第三对开关381、382。
51.在各种实施方式中，第四半桥电路385可具有第四对开关386、387。
52.在各种实施方式中，第一对开关、第二对开关、第三对开关和第四对开关中的每对开关中的每个开关在与该对开关中的另一个开关的互补运行中工作，也就是说当一个开关
接通时，另一个开关关断。这些开关可以由控制电路、例如栅极驱动器来控制。
53.在各种实施方式中，第一对开关371、372中的一个开关可以由第一选通信号来控制。第一选通信号可以是电压信号。第一对开关371、372中的一个开关的接通和关断可以由该第一选通信号来控制，该第一选通信号被输送给第一对开关371、372中的一个开关的控制连接端、例如mosfet开关的栅极连接端。第一对开关371、372中的另一个开关可以由逻辑反相的第一选通信号来控制。例如，开关371可以被接通而开关372可以被关断，或者开关372可以被接通而开关371可以被关断。
54.在各种实施方式中，第二对开关376、377中的一个开关可以由第二选通信号来控制。第二选通信号可以是电压信号。第二对开关376、377的其中一个开关的接通和关断可以由该第二选通信号来控制，该第二选通信号被输送给第一对开关376、377的其中一个开关的控制连接端、例如mosfet开关的栅极连接端。第二对开关376、377中的另一个开关可以由逻辑反相的第一选通信号来控制。例如，开关376可以被接通而开关377可以被关断，或者开关377可以被接通而开关376可以被关断。
55.在各种实施方式中，第三对开关381、382中的一个开关可以由第三选通信号来控制。第三选通信号可以是电压信号。第三对开关381、382的其中一个开关的接通和关断可以由该第三选通信号来控制，该第三选通信号被输送给第三对开关381、382的其中一个开关的控制连接端、例如mosfet开关的栅极连接端。第三对开关381、382中的另一个开关可以由逻辑反相的第一选通信号来控制。例如，开关381可以被接通而开关382可以被关断，或者开关382可以被接通而开关381可以被关断。
56.在各种实施方式中，第四对开关386、387中的一个开关可以由第四选通信号来控制。第四选通信号可以是电压信号。第四对开关386、387的其中一个开关的接通和关断可以由该第四选通信号来控制，该第四选通信号被输送给第四对开关386、387的其中一个开关的控制连接端、例如mosfet开关的栅极连接端。第四对开关386、387中的另一个开关可以由逻辑反相的第一选通信号来控制。例如，开关386可以被接通而开关387可以被关断，或者开关387可以被接通而开关386可以被关断。
57.按照各种实施方式，第一选通信号、第二选通信号、第三选通信号和第四选通信号中的至少一个选通信号（例如所有选通信号）可以以脉冲波、例如矩形波的形式存在。
58.在有些实施方式中，变流器300可具有栅极驱动器芯片，该栅极驱动器芯片可以提供具有死区时间的互补信号，该死区时间可以称为消隐时间。消隐时间可以是这些互补信号之间的时间间隙。该时间间隙可以为10 ms至20 ms。消隐时间可以在切换期（tsw）的0至20 %之间。消隐时间可以与切换频率（freq_sw）相关。
59.替代地，这些选通信号可以是相同的选通信号，但是这些mosfet开关可以是互补的。例如，每对开关中的一个开关可以是p开关，而每对开关中的另一个开关可以是n开关。
60.在各种实施方式中，这些选通信号中的每个选通信号都可以根据需要被反相和/或被电平适配，例如视应由选通信号来运行的晶体管的特性而定。
61.在各种实施方式中，变流器300的控制单元（未示出）可以被设计为：以这种使切换损耗减少的方式来控制第一对开关371、372和/或第二对开关376、377和/或第三对开关381、382和/或第四对开关386、387。该控制单元例如可以被设计为：控制第一对开关371、372、第二对开关376、377、第三对开关381、382和第四对开关386、387中的所有开关。该控制
单元可以将“切换损耗”减少直至零，由此实现了零电压切换（zvs）。
62.在各种实施方式中，该控制单元可以被设计为：使第一选通信号和第二选通信号相移第一时间间隔。为了实现经过交变电网320的初级侧的最大电流，在第一选通信号与第二选通信号之间的相移可以为90度。当例如开关371被接通时，开关376可以被关断。这可引起流向交变电网320的初级侧的最大电流。
63.在各种实施方式中，该控制单元也可以被设计为：使第三选通信号和第四选通信号相移第二时间间隔。
64.在各种实施方式中，该控制单元也可以被设计为：使第一选通信号和第三选通信号相移第三时间间隔。
65.在各种实施方式中，该控制单元也可以被设计为：使第二选通信号和第四选通信号相移第四时间间隔。
66.在各种实施方式中，第一时间间隔、第二时间间隔和第三时间间隔中的一个或多个时间间隔的时长可以与相移的度数有关。在各种实施方式中，该相移可以在0度至180度之内。在两个信号之间的相位可以利用信号的前沿与后沿之差来被确定。第一时间间隔、第二时间间隔和第三时间间隔中的一个或多个时间间隔的绝对时间间隔（例如以毫秒为单位）可以在使用切换频率（freq_sw）的情况下来被确定。例如，该绝对时间间隔可以通过(相移/360)*(l/freq_sw)来被计算。
67.在第一选通信号与第二选通信号之间的第一相移（alpha）的范围可以在0至180度之间，其中当第一相移为0度时，可存在经过初级绕组的零电压，而且其中当第一相移为180度时，可存在经过初级绕组的最大电压。当在第一选通信号与第二选通信号之间的第一相移为180度时，第一时间间隔可以为0.5*(l/freq_sw)。
68.在第三选通信号与第四选通信号之间的第二相移（beta）的范围可以在0至180度之间，其中当第二相移为0度时，可存在经过次级绕组的零电压，而且其中当第二相移为180度时，可存在经过次级绕组的最大电压。当在第三选通信号与第四选通信号之间的第二相移为180度时，第二时间间隔可以为0.5*(l/freq_sw)。
69.在第一选通信号与第三选通信号之间的第三相移（delta）的范围可以在-90至90度之间，其中当在第一选通信号与第三选通信号之间的第三相移为-90度时，可存在负方向上的最大功率传输，其中当在第一选通信号与第三选通信号之间的第三相移为0度时，可存在初级绕组与次级绕组之间的零功率传输，而且其中当在第一选通信号与第三选通信号之间的第三相移为90度时，可存在正方向上的最大功率传输。当在第一选通信号与第三选通信号之间的第三相移为90度时，第三时间间隔可以为0.25*(l/freq_sw)。在有些实施方式中，当第三相移为0度时，如果初级绕组电压和反射的次级绕组电压（次级*匝数比）不相等，则可存在初级绕组与次级绕组之间的最小功率传输。当例如初级绕组电压为10 vac并且反射的次级绕组电压为9 vac时，可以有电流流动。该电流可以为(10-9)/(交变电网的阻抗（lmpedanz_des_ wechselstromnetzes）)。
70.在各种实施方式中，变流器300可具有数据库。该数据库可以是查找表。在各种实施方式中，该数据库可具有数据，该数据库考虑变流器300的输入电压、输出电压和所希望的功率。在有些实施方式中，该查找表可以是三维表。在有些实施方式中，该查找表可具有三个输入。这三个输入可以是输入电压、输出电压和所希望的功率或所希望的电流。例如，
输入电压可以为350 v，输出电压可以为30 v并且所希望的电流可以为20 a。在有些实施方式中，该查找表可具有三个输出。这三个输出可以是第一相移、第二相移和第三相移。第一相移可以是在0与180度之间的值。第二相移可以是在0与180度之间的值。第三相移可以是在-90与90度之间的值。在有些实施方式中，第一相移、第二相移和第三相移可以以绝对时间来表示。在有些实施方式中，该数据库可具有预先计算的输出值。在有些实施方式中，已知的、在zvs的情况下运行的输入值可以被相对应的输出值填充。在有些实施方式中，已知的、没有在zvs的情况下运行的输入值可以被滤除，或者这些输入值可以针对全部三个输出值来被设定到零。例如，在具有为350 v的输入电压、为30 v的输出电压和为35 a的所希望的电流（这超过表限制5a）的过电流的情况下，第一相移、第二相移和第三相移可以为零，这可促使该变流器停止传输功率。
71.在各种实施方式中，该数据库可以是查找表。该查找表可以是索引数组。该查找表可以排列成键值对，其中键是所寻找的（所查找的）数据项并且值是该查找表的数据输出。例如，键可以是该变流器的输入参数和/或输出参数，而该查找表的数据输出可以是相移的第一时间间隔至第四时间间隔中的至少一个时间间隔。
72.在各种实施方式中，第一时间间隔和/或第二时间间隔和/或第三时间间隔可以在使用输入参数或输出参数的情况下从该数据库中的数据获得。
73.在各种实施方式中，在使用该数据库的情况下对第一时间间隔和/或第二时间间隔和/或第三时间间隔的确定可具有：考虑交变电网320的阻抗的值。
74.在各种实施方式中，输入参数可以是输入电压。在各种实施方式中，输入参数可以是输入电流。
75.在各种实施方式中，输出参数可以是输出电压。在各种实施方式中，输出参数可以是输出电流。
76.在各种实施方式中，当输入参数或输出参数超过该数据库中的数据的值时，第一时间间隔和/或第二时间间隔和/或第三时间间隔可以被设定到零。在各种实施方式中，第一时间间隔和/或第二时间间隔和/或第三时间间隔可以在切换期内被设定到零。当这些时间间隔为零时，选通信号之间的相移为0度。当例如第一时间间隔为零时，在第一选通信号与第二选通信号之间的相移为零。这可引起：没有电流流入交变电网320，这可以在像欠电压、过电压和过电流那样的事件期间保护变流器300。
77.在各种实施方式中，当第一相移为0度时，尽管这些开关始终仍以切换频率来被接通和关断，但是经过初级绕组的电压可为0 v。在各种实施方式中，当第二相移为0度时，尽管这些开关始终仍以切换频率来被接通和关断，但是经过次级绕组的电压可为0 v。在有些实施方式中，当第一相移和第二相移均为0度时，流经该变流器的电流i = (0 vac
ꢀ‑ꢀ
0 vac) / 交变电流阻抗（wechselstrom_impedanz），即为0 a。在有些实施方式中，第三相移可以被设定到0度，以便阻止进一步传输功率。
78.在各种实施方式中，对变流器100和/或变流器200的描述也适用于变流器300。
79.图4阐明了按照各种实施方式的具有相移430的第一选通信号410和第二选通信号420的图表400。
80.如图表400中所示，示出了在切换期tsw的有相移的周期性的选通信号410、420的对，其中水平轴线450表示时间并且垂直轴线460表示电压。用于第一开关的第一选通信号
410和用于第二开关的第二选通信号420被相移了时间间隔φ。
81.在各种实施方式中，该变流器可以在一般的供电中使用。在各种实施方式中，该变流器可以在电动运输装置中使用或者被用于电动运输装置，例如电动滑板车（e-scooter）充电器。在各种实施方式中，该变流器可以在机动车-直流/直流转换器中使用。在各种实施方式中，该变流器可以在用于电动车辆（ev）的充电器中使用。在各种实施方式中，该直流/直流转换器可以在光伏（pv）系统中使用，例如在pv家用储能系统中使用。在各种实施方式中，该变流器可以在使用psfb或dab的任何适合的设备中使用。
82.在各种实施方式中，该变流器可具有保护系统，该保护系统可以有能力在切换期内做出反应。在各种实施方式中，该变流器可具有如下优点：该变流器没有控制延迟，原因在于没有使用调节回路。在各种实施方式中，可存在调节回路，但是使用或意义可能无关紧要。例如，该调节回路可以被用于设定一些构件的电阻或温度依赖性。该数据库可以完成98-99%的功率传输，而其余的1-2%可以由该调节回路来完成。因此，该控制延迟是无关紧要的。
83.在各种实施方式中，该变流器可具有如下优点：该变流器在没有任何附加电路的情况下或者在附加电路的数量减少的情况下进行自我保护。