特許7432076中周波変圧器（ＭＦＴ）における最適化された電流平衡のための分割エネルギ伝達インダクタを有するデュアルアクティブブリッジコンバータ
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-02-07
(45)【発行日】2024-02-16
(54)【発明の名称】中周波変圧器（ＭＦＴ）における最適化された電流平衡のための分割エネルギ伝達インダクタを有するデュアルアクティブブリッジコンバータ
(51)【国際特許分類】
H02M 3/28 20060101AFI20240208BHJP
H01F 27/28 20060101ALI20240208BHJP
【ＦＩ】
H02M3/28 A
H01F27/28 K
【請求項の数】
18
(21)【出願番号】P 2022513684
(86)(22)【出願日】2020-09-18
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2022-12-14
(86)【国際出願番号】 EP2020076070
(87)【国際公開番号】W WO2021053128
(87)【国際公開日】2021-03-25
【審査請求日】2022-02-28
(31)【優先権主張番号】19198718.9
(32)【優先日】2019-09-20
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(73)【特許権者】
【識別番号】523380173
【氏名又は名称】ヒタチ・エナジー・リミテッド
【氏名又は名称原語表記】ＨＩＴＡＣＨＩ ＥＮＥＲＧＹ ＬＴＤ
(74)【代理人】
【識別番号】110001195
【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ドロフェニック，ウーベ
(72)【発明者】
【氏名】グラディンガー，トーマス
(72)【発明者】
【氏名】カナレス，フランシスコ
【審査官】佐藤 匡
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１７－０７００８３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００１－２６８９０６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－１３４９３２（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｍ ３／２８
Ｈ０１Ｆ ２７／２８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
デュアルアクティブブリッジＤＣ／ＤＣコンバータであって、ａ）第１のＤＣリンク（１０）と、
ｂ）前記第１のＤＣリンク（１０）に接続された第１の複数のＮ個のコンバータブリッジと、
ｃ）一次側と二次側とを有する変圧器（２１４１）とを備え、
ｄ）前記変圧器（２１４１）の前記一次側は、第２の複数のＭ＞１個の一次巻線を含み、前記複数の一次巻線の各々は、第１の端子と第２の端子とを有し、前記デュアルアクティブブリッジＤＣ／ＤＣコンバータは、
ｅ）共通ノード（Ｃ）において接続された第１の複数のＮ個のエネルギ伝達インダクタ（ＬＤＡＢ１）を備え、
ｆ）前記第１の複数のエネルギ伝達インダクタ（ＬＤＡＢ１）のうちの異なるエネルギ伝達インダクタが、前記共通ノード（Ｃ）と前記複数のコンバータブリッジとの間に接続され、
ｇ）前記Ｍ個の一次巻線の各第１の端子が、第２の複数のＭ個のエネルギ伝達インダクタ（ＬＤＡＢ２）を介して前記共通ノード（Ｃ）に接続され、前記複数の一次巻線のうちのすべての一次巻線の前記第２の端子がまとめて接続されることを特徴とする、デュアルアクティブブリッジＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項2】
ａ）前記複数のＮ＞１個のコンバータブリッジは、前記第１のＤＣリンク（１０）に並列接続される、請求項１に記載のデュアルアクティブブリッジＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項3】
前記コンバータブリッジの各々は、第１の入力端子および第２の入力端子と、インバータブリッジ出力または前記第１の入力端子または前記第２の入力端子に導通接続可能な複数の半導体スイッチとを含むインバータハーフブリッジであり、各インバータハーフブリッジごとに、前記第１の複数のエネルギ伝達インダクタ（ＬＤＡＢ１）のうちの異なるエネルギ伝達インダクタが、前記インバータブリッジ出力と直列に接続される、請求項１または２のいずれか１項に記載のデュアルアクティブブリッジＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項4】
ａ）複数のＯ個の共通ノードをさらに備え、Ｏ＜ＮおよびＯ＜Ｍであり、ｂ）前記第１の複数のＮ個のエネルギ伝達インダクタの各々は、前記コンバータブリッジのうちの１つと前記共通ノードのうちの１つとの間に接続され、
ｃ）前記第２の複数のＭ個のエネルギ伝達インダクタの各々は、前記共通ノードのうちの１つと、前記複数の一次巻線のうちの異なる一次巻線の前記第１の端子との間に接続される、請求項２または３に記載のデュアルアクティブブリッジＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項5】
Ｍ≠Ｎである、請求項２～４のいずれか１項に記載のデュアルアクティブブリッジＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項6】
Ｍ＜Ｎである、請求項５に記載のデュアルアクティブブリッジＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項7】
デュアルアクティブブリッジＤＣ／ＤＣコンバータであって、ａ）第１のＤＣリンク（１０）と、
ｂ）前記第１のＤＣリンク（１０）に接続された第１の複数のＮ個のコンバータブリッジと、
ｃ）一次側と二次側とを有する変圧器（２１４１）とを備え、
ｄ）前記変圧器（２１４１）の前記一次側は、第２の複数のＭ＞１個の一次巻線を含み、前記複数の一次巻線の各々は、第１の端子と第２の端子とを有し、前記デュアルアクティブブリッジＤＣ／ＤＣコンバータは、
ｅ）第１の複数のＮ個のエネルギ伝達インダクタ（ＬＤＡＢ１）を備え、
ｆ）前記コンバータブリッジと前記一次巻線の前記第１の端子とが、ペアにして、前記第１の複数のエネルギ伝達インダクタのうちの異なるエネルギ伝達インダクタを介して接続され、前記異なるエネルギ伝達インダクタは、前記コンバータブリッジのうちの１つと前記一次巻線のうちの１つとを含む接続された各ペア間に接続され、
ｇ）前記複数の一次巻線のうちのすべての一次巻線の前記第２の端子がまとめて接続され、
前記デュアルアクティブブリッジＤＣ／ＤＣコンバータはさらに、
ａ１）第２のＤＣリンクキャパシタを含む第２のＤＣリンクと、
ａ２）前記第２のＤＣリンクに接続された第２のコンバータブリッジとをさらに備え、
ｂ２）前記変圧器の前記二次側は、複数のＭ’＞１個の二次巻線を含み、前記Ｍ’個の二次巻線の各々は、第１の端子と第２の端子とを有し、前記デュアルアクティブブリッジＤＣ／ＤＣコンバータはさらに、
ｃ２）第３の複数のＭ’個のエネルギ伝達インダクタを備え、
ｄ３）前記Ｍ’個の二次巻線のうちの各二次巻線ごとに、前記第３の複数のエネルギ伝達インダクタのうちの異なるエネルギ伝達インダクタが、二次巻線ブリッジと前記第２のコンバータブリッジとの間に接続される
ことを特徴とする、デュアルアクティブブリッジＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項8】
ａ）前記コンバータブリッジの各々は、第１の入力端子および第２の入力端子とインバータブリッジ出力または前記第１の入力端子または前記第２の入力端子に導電接続可能な複数の半導体スイッチとを含むインバータハーフブリッジであり、ｂ）各エネルギ伝達インダクタは、第１の端子と第２の端子とを有し、
ｃ）各インバータハーフブリッジごとに、前記第１の複数のエネルギ伝達インダクタのうちの対応するエネルギ伝達インダクタの前記第１の端子が、対応する前記インバータブリッジ出力に接続され、
ｄ）前記第２の複数のＭ個のエネルギ伝達インダクタのうちのすべてのエネルギ伝達インダクタの前記第２の端子がまとめて前記共通ノードにおいて接続される、請求項２～５のいずれか１項に記載のデュアルアクティブブリッジＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項9】
ａ）前記コンバータブリッジの各々は、第１の入力端子および第２の入力端子とインバータブリッジ出力または前記第１の入力端子または前記第２の入力端子に導通接続可能な複数の半導体スイッチとを含むインバータハーフブリッジであり、ｂ）各エネルギ伝達インダクタは、第１の端子と第２の端子とを有し、
ｃ）各インバータハーフブリッジごとに、前記第１の複数のエネルギ伝達インダクタのうちの対応するエネルギ伝達インダクタの前記第１の端子が、対応する前記インバータブリッジ出力に接続され、
ｄ）前記第１の複数のＭ個のエネルギ伝達インダクタのうちの各エネルギ伝達インダクタの前記第２の端子は、異なる一次巻線に接続される、請求項７に記載のデュアルアクティブブリッジＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項10】
ａ）前記第１のＤＣリンクは正の端子と負の端子とを有し、ｂ）すべてのインバータハーフブリッジの前記第１の入力端子は前記正の端子に接続され、
ｃ）すべてのインバータハーフブリッジの前記第２の入力端子は前記負の端子に接続される、請求項３、８、９のいずれか１項に記載のデュアルアクティブブリッジＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項11】
前記第１のＤＣリンクは中性端子をさらに有し、前記複数の一次巻線すべての前記第２の端子が前記中性端子に接続される、請求項１～１０のいずれか１項に記載のデュアルアクティブブリッジＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項12】
ａ）第２のＤＣリンクキャパシタを含む第２のＤＣリンクをさらに備える、請求項１～６のいずれか１項に記載のデュアルアクティブブリッジＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項13】
ａ）前記第２のＤＣリンクに接続された第２のコンバータブリッジをさらに備え、ｂ）前記変圧器の前記二次側は、複数のＭ’＞１個の二次巻線を含み、前記Ｍ’個の二次巻線の各々は、第１の端子と第２の端子とを有し、前記デュアルアクティブブリッジＤＣ／ＤＣコンバータはさらに、
ｃ）第３の複数のＭ’個のエネルギ伝達インダクタを備え、
ｄ）前記Ｍ’個の二次巻線のうちの各二次巻線ごとに、前記第３の複数のエネルギ伝達インダクタのうちの異なるエネルギ伝達インダクタが、二次巻線ブリッジと前記第２のコンバータブリッジとの間に接続される、請求項１２に記載のデュアルアクティブブリッジＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項14】
ａ）第２の複数のＮ’＞１個のコンバータブリッジが前記第２のＤＣリンクに並列接続され、ｂ）前記コンバータは第４の複数のＮ’個のエネルギ伝達インダクタをさらに備え、
ｃ）前記第４の複数のＮ’個のエネルギ伝達インダクタの各々は、前記コンバータブリッジのうちの１つと、他の共通ノード（Ｃ’）との間に接続され、
ｄ）前記第３の複数のＭ’個のエネルギ伝達インダクタの各々は、前記他の共通ノードと、前記複数の二次巻線のうちの異なる二次巻線の前記第１の端子との間に接続される、請求項１３に記載のデュアルアクティブブリッジＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項15】
前記第１の複数のＮ＞１個のコンバータブリッジのうちのコンバータブリッジは、少なくとも事実上同期した態様で動作するように構成されたアクティブブリッジである、請求項２～５のいずれか１項に記載のデュアルアクティブブリッジＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項16】
前記第２の複数のコンバータブリッジのうちの前記コンバータブリッジは、少なくとも事実上同期した態様で動作するように構成されたアクティブブリッジである、請求項１４に記載のデュアルアクティブブリッジＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項17】
第１のＤＣリンク（１０）は第１のＤＣリンクキャパシタを含む、請求項１～１６のいずれか１項に記載のデュアルアクティブブリッジＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項18】
前記変圧器は中周波変圧器である、請求項１～１７のいずれか１項に記載のデュアルアクティブブリッジＤＣ／ＤＣコンバータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
発明の分野
本発明は、パワーエレクトロニクスの分野に関する。本発明は、独立特許請求項に係るデュアルアクティブブリッジＤＣ／ＤＣコンバータに関する。
本発明は、パワーエレクトロニクスの分野に関する。本発明は、独立特許請求項に係るデュアルアクティブブリッジＤＣ／ＤＣコンバータに関する。
【背景技術】
【0002】
発明の背景
数キロヘルツの（特に３ｋＨｚを超えるまたはそれよりも遥かに高い）高周波数の高電流（数百アンペア以上、特に２００Ａを超えるもの）を扱う変圧器を、低コストおよび／または在庫部品で構築することは非常に難しく、その理由は、低周波数、特に１ｋＨｚを下回る周波数および／または低電流、特に１００Ａを下回る電流では無視できる、いくつかの影響にある。このような高い周波数および／または電流を必要とする典型的な用途は、中周波変圧器（medium frequency transformer）であり、中周波変圧器は、固体変圧器（solid state transformer）において、特に
・電気自動車（ＥＶ：electric vehicle）の高速充電
・太陽光発電（ＰＶ：photovoltaic）
・バッテリエネルギ貯蔵システム（ＢＥＳＳ：battery energy storage system）
・洋上および陸上風力発電
・データセンター
におけるような、中電圧（ＭＶ：medium voltage）グリッドへの接続された分散電力のためのＡＣ／ＤＣコンバータとして構成されたＳＳＴにおいて、よく使用され、典型的な用途は、それだけでなく、ＥＶ高速充電器の充電ポールに必要な、ガルバニック絶縁を有する高電力低電圧ＤＣ／ＤＣコンバータでよく使用される、ＭＶ絶縁が必要でない変圧器である。このようなＤＣ／ＤＣコンバータの具体的な一例は、スイス特許出願公開ＣＨ７０７５３３Ａ２または米国特許出願公開ＣＨ２０１８／０１５９４３５Ａ１に具体例として記載されている、デュアルアクティブブリッジコンバータであり、これらの出願双方の全体を本明細書に引用により援用する。
数キロヘルツの（特に３ｋＨｚを超えるまたはそれよりも遥かに高い）高周波数の高電流（数百アンペア以上、特に２００Ａを超えるもの）を扱う変圧器を、低コストおよび／または在庫部品で構築することは非常に難しく、その理由は、低周波数、特に１ｋＨｚを下回る周波数および／または低電流、特に１００Ａを下回る電流では無視できる、いくつかの影響にある。このような高い周波数および／または電流を必要とする典型的な用途は、中周波変圧器（medium frequency transformer）であり、中周波変圧器は、固体変圧器（solid state transformer）において、特に
・電気自動車（ＥＶ：electric vehicle）の高速充電
・太陽光発電（ＰＶ：photovoltaic）
・バッテリエネルギ貯蔵システム（ＢＥＳＳ：battery energy storage system）
・洋上および陸上風力発電
・データセンター
におけるような、中電圧（ＭＶ：medium voltage）グリッドへの接続された分散電力のためのＡＣ／ＤＣコンバータとして構成されたＳＳＴにおいて、よく使用され、典型的な用途は、それだけでなく、ＥＶ高速充電器の充電ポールに必要な、ガルバニック絶縁を有する高電力低電圧ＤＣ／ＤＣコンバータでよく使用される、ＭＶ絶縁が必要でない変圧器である。このようなＤＣ／ＤＣコンバータの具体的な一例は、スイス特許出願公開ＣＨ７０７５３３Ａ２または米国特許出願公開ＣＨ２０１８／０１５９４３５Ａ１に具体例として記載されている、デュアルアクティブブリッジコンバータであり、これらの出願双方の全体を本明細書に引用により援用する。
【0003】
変圧器のコイルにおける高周波損失を小さく保つための１つの方法は、リッツワイヤ（litz wire）を用いてコイルの巻線を形成することである。リッツワイヤは、固体銅線よりも数倍高価であるが、１００～２００Ａ（二乗平均平方根、ｒｍｓ）までのＡＣ電流用の「在庫品」から購入可能である。リッツワイヤは、一般的に銅からなる多数の撚線からなり、１００～２００Ａｒｍｓの範囲の最大電流を許容する最大０．５ｃｍ２の総断面のものが在庫品から入手可能である（充填率が０．４と０．９との間、特に少なくともおよそ０．８、および、電流密度２．５…５Ａ／ｍｍ２と仮定）。上記用途では典型的なより大きな電流は、より大きな断面を必要とし、一層屈曲し難い。リッツワイヤは通常アルミニウム製ではない、というのも、アルミニウムの場合、ワイヤ端子においてすべてのワイヤと確実にコンタクトするのが難しいからである（たとえば、上記銅製のリッツワイヤの場合、直径０．２ｍｍのワイヤが９００本）。銅のリッツワイヤは、固体銅よりも少なくとも２～４倍高価であり、銅はアルミニウムよりもおよそ３倍高価である。上で列挙した用途では典型的である高電流（＞１００Ａ）の場合、数本の銅リッツワイヤを平行にする必要があり、この場合、往々にして、循環電流における、平行なワイヤとワイヤとの間の漂遊磁束に起因して、損失が大幅に増大する可能性がある。
【0004】
製造労力および必要なリソースの最適化および／または最小化のために、５０Ｈｚの変圧器で一般的に使用されているアルミニウム箔の巻線および／または固体銅は、コイルの好ましい選択肢であろう。周波数が高い場合、表皮効果および近接効果に起因して、箔の巻線損失が大幅に増大する。単一箔を使用する場合、周波数が、必要な箔の厚さを定め、所望のまたは必要な電流が箔の高さを定め、これが変圧器の高さとなる。よって、大電流および高周波数の場合、変圧器の形状は立方体形状から大幅に逸脱し、結果として、重量がより大きくなり、コア損失が生じ、リソースおよび労力についての要件が増す（より大きなコア容積が必要）。
【0005】
平行な箔を使用する場合、個々の箔の高さは小さくできるが、平行な箔と箔との間の漂遊磁場に起因して、強い循環電流が引き起こされる可能性があり、これが、損失を大幅に増大させる（平行なワイヤと同じ影響）。
【0006】
銅リッツワイヤおよび箔のいずれの設計の場合も、主な問題は、巻線損失を、往々にして大幅に増大させることにより、変圧器の定格電力を減少させおよび／または変圧器コスト（ＵＳＤ／ｋＷ）を大幅に増大させる、平行な導体と導体との間の循環電流である。ＥＶ高速充電、ＰＶ太陽光発電、バッテリエネルギ貯蔵システム、風力、またはデータセンターのような、予想される分散型エネルギ用途において、中周波変圧器（ＭＦＴ）は重要な構成要素である。より高い電流（特に１００Ａを超えるもの）の場合、単純に５０／６０Ｈｚ技術をスケールアップするおよび／または在庫品のリッツワイヤもしくは低コストの箔線を使用すると、変圧器の性能を大幅に低下させる高周波誘導循環電流に起因して膨大な損失が発生する。
【0007】
特に、各巻線が複数のターンを含む、並列接続された巻線を形成する、２つ以上のワイヤ、箔またはその他の導体の構成における循環電流の発生は、次のように理解することができる。たとえば変圧器のコアで形成された巻線ウィンドウ内で、巻線の各ターンが漂浮磁場に晒される。変圧器の入力端子および出力端子で接続された個々の巻線を形成する平行なリッツワイヤは、漂遊磁場に晒されるループを形成する。漂遊磁場は、ＭＦＴの動作周波数とともに変化し、結果として、このループ内で循環電流を駆動する電圧が発生する。この循環電流は、ＭＦＴ内の公称電流に加えられ、その結果、１つのリッツワイヤが公称電流の２分の１を超える電流を搬送し、したがって、これと平行なリッツワイヤが公称電流の２分の１を下回る電流を搬送する場合がある。循環電流が十分に大きい場合、１つのリッツワイヤは総公称電流よりも大きな電流を搬送する可能性があり、そうすると、これと平行なリッツワイヤは負の（１８０度位相がずれた）電流を搬送する。このようにして、利用可能な銅の総断面が実際に５０％減少するだけでなく、追加損失が導入され、ＭＦＴの最大出力電力は２分の１以上減少する。
【0008】
循環電流を制限するための先行技術の解決策は、必要以上の構成要素、より多くの製造労力、および追加のスペースを必要とし、さらに他の問題につながる可能性がある。ある先行技術の解決策として、たとえば互いに縒り合された、そうでなければ編み合わされたまたは組み合わされた平行なワイヤが提供する、並列接続されたワイヤまたは箔の転置は、特に箔巻線の場合はさらに製造労力を必要とし、有効な巻線長さの増加につながり、巻線のターンが少数であるＭＦＴにおいて限られた効率を示し、結果として、たとえば転置の場所の近傍における形状的な不均質性に起因して、高電圧絶縁という課題につながる可能性がある。これに代えて、コモンモードフィルタを、平行なワイヤまたは箔の間に追加してもよい。しかしながら、これは、追加の構成要素を必要とし、したがってより高いコストおよびより大きな製造労力につながり、追加のスペースおよび／または他のリソースを必要とする可能性がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明の目的は、デュアルアクティブブリッジＤＣＤＣコンバータにおいて循環電流を効率的に抑制できるようにすることである。また、本発明の目的は、必要以上の構成要素またはリソースなしでデュアルアクティブブリッジＤＣ／ＤＣコンバータのトポロジを変更することにより、循環電流を完全に阻止することである。
【0010】
発明の概要
これらの目的は、独立請求項に係る特徴の組み合わせを有するデュアルアクティブブリッジＤＣ／ＤＣコンバータによって達成される。さらに他の具体例としての実施形態は、従属請求項および添付の図面と組み合わせた以下の説明から明らかである。
これらの目的は、独立請求項に係る特徴の組み合わせを有するデュアルアクティブブリッジＤＣ／ＤＣコンバータによって達成される。さらに他の具体例としての実施形態は、従属請求項および添付の図面と組み合わせた以下の説明から明らかである。
【0011】
本発明に係るデュアルアクティブブリッジＤＣ／ＤＣコンバータは、好ましくは第１のＤＣリンクキャパシタを含む第１のＤＣリンクと、第１のＤＣリンクに接続されたコンバータブリッジと、一次側と二次側とを有する変圧器、好ましくは中周波変圧器とを備え、変圧器の一次側は、複数のＭ＞１個の一次巻線を含み、複数の一次巻線の各々は、第１の端子および第２の端子を有し、デュアルアクティブブリッジＤＣ／ＤＣコンバータは、第１の複数のＭ個のエネルギ伝達インダクタをさらに備え、Ｍ個の一次巻線のうちの各一次巻線ごとに、第１の複数のエネルギ伝達インダクタのうちの異なるエネルギ伝達インダクタが、一次巻線ブリッジとコンバータブリッジとの間に接続される。
【0012】
コンバータブリッジは、第１のＤＣリンクに接続された入力を有するＤＣ／ＡＣコンバータまたはインバータの一部とみなすことができ、これは、コンバータを介してグリッドに、または、ＰＶソーラーシステムもしくはＢＥＳＳのようなＤＣ電源に接続することができ、ＤＣ／ＡＣコンバータは、このＤＣ／ＡＣの出力においてＡＣ電圧および／または電流を提供するように構成される。
【0013】
この変圧器は、上記ＤＣ／ＡＣコンバータの出力に接続された入力および／または一次側を有するＡＣ中間回路の一部とみなすことができる。ＡＣ中間回路は、追加要素を、特にＡＣ中間回路の入力または出力または二次側と並列に接続された、またはＡＣ中間回路の入力または出力と変圧器との間に直列に接続された、インダクタを、含み得る。変圧器は、特に、単一の一次および／または単一の二次巻線のみを備えていてもよいが、一般的には、複数の一次巻線および／または複数の二次巻線を含む。
【0014】
ＡＣ中間回路の出力および／または二次側は、ＡＣ／ＤＣコンバータの入力に接続されてもよく、ＡＣ／ＤＣコンバータは、ＡＣ中間回路から出力されたＡＣ電流および／または電圧をＡＣ／ＤＣコンバータの出力におけるＤＣ電圧および／または（断続的な）ＤＣ電流に変換するように構成され、ＡＣ／ＤＣコンバータの出力は、第２のコンバータブリッジを介して第２のＤＣリンクに接続されてもよく、第２のＤＣリンクは、好ましくは、負荷が接続されてもよい第２のＤＣリンクキャパシタを含む。コンバータが、双方向動作に適合するようにされ、特に双方向電力の流れを可能にする場合、負荷は少なくとも一時的に発生源としても作用し得る。
【0015】
第１のＤＣリンクは、少なくとも２つの電圧レベル、特にゼロまたは中性レベルと正のレベルとを提供してもよい。また、第１のＤＣリンクは、特に、正のレベルと、ゼロまたは中性レベルと、負の電圧レベルとを提供してもよい。
【0016】
デュアルアクティブブリッジＤＣ／ＤＣコンバータは、第１のＤＣリンクに並列に接続された２つ以上のコンバータブリッジ、特に合計Ｎ＞１個のコンバータブリッジを含み得るものであり、第２の複数のＮ個のエネルギ伝達インダクタおよび共通ノードをさらに含み得るものであり、第２の複数のＮ個のエネルギ伝達インダクタの各々は、コンバータブリッジのうちの１つと共通ノードとの間に接続され、第１の複数のＭ個のエネルギ伝達インダクタの各々は、共通ノードと複数の一次巻線のうちの異なる一次巻線の第１の端子との間に接続される。
【0017】
１つのコンバータブリッジまたは複数のコンバータブリッジは、特に、第１のＤＣリンクから与えられた２つの電圧レベルのうちの少なくとも１つをＡＣ中間回路の入力、特に入力端子に印加することができる任意のトポロジのアクティブブリッジであってもよい。これは、ハーフブリッジ、フルブリッジ、スターポイントクランプブリッジ、および任意の種類のマルチステージトポロジを含み得る。たとえば、３点ブリッジは、ＡＣ中間回路の入力に対する正の電圧、負の電圧、およびゼロ電圧の印加を可能にする。
【0018】
このように、１つのコンバータブリッジまたは複数のコンバータブリッジは、ＡＣ中間回路の入力と電圧レベルの各々との間の接続の確立および遮断を可能にする、複数のスイッチと、対応するスイッチされた接続とを含み得る。スイッチは、特に、ＤＣ／ＡＣコンバータの内部にあってもよくまたは外部に設けられてもよい、制御ユニット、制御システム、またはコントローラによる制御下で動作することができる。制御は、特に閉ループ制御であってもよい。
【0019】
好ましくは、第１のＤＣリンクに並列に接続された複数のコンバータブリッジが存在する場合、それらはすべて同じトポロジを有する。好ましくは、すべてのコンバータブリッジの対応するスイッチは、少なくとも事実上同期された態様で動作するように構成される。特に、コントローラまたは制御システムは、すべての対応するスイッチを少なくとも事実上同時にオンに切り替えてもよく、すべての対応するスイッチを少なくとも事実上同時にオフに切り替えてもよい。
【0020】
スイッチは、特に、トランジスタ、特にＢＪＴ（バイポーラ接合トランジスタ（bipolar junction transistor））、ＭＯＳＦＥＴ（金属酸化物半導体電界効果トランジスタ）、ＩＧＢＴ（集積型ゲートバイポーラトランジスタ（integrated gate bipolar transistor））を含む半導体スイッチであってもよく、または、サイリスタ、特にＧＴＯ（ゲートターンオフサイリスタ（gate turn-off thyristor））、ＧＣＴ（ゲート転流サイリスタ（gate commutated thyristor））、またはＩＧＣＴ（集積型ゲート転流サイリスタ（integrated gate commutated thyristor））であってもよい。
【0021】
本発明の上記局面およびさらに他の局面は、以下で図面と組み合わせて記載されている実施形態を参照すると明らかになり解明されるであろう。
【0022】
本発明の主題を、以下の本文において、添付の図面に示される具体例としての実施形態を参照しながら、より詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【図1】基本的な先行技術のＤＣ／ＤＣデュアルアクティブブリッジ（ＤＡＢ）コンバータを示す図である。
【図2】本発明のある実施形態に係るデュアルアクティブブリッジＤＣ／ＤＣコンバータの概略図を示す。
【図3】本発明の別の実施形態に係る具体例としてのデュアルアクティブブリッジＤＣ／ＤＣコンバータの概略図を示す。
【図4】本発明の他の実施形態に係る具体例としてのデュアルアクティブブリッジＤＣ／ＤＣコンバータの概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【0024】
原則的に、図面において同一の参照符号は同一の特徴または要素を示す。
具体例としての実施形態の詳細な説明
図１のａ）は、本発明の可能な出発点とみなし得る、基本的な先行技術のデュアルアクティブブリッジＤＣ／ＤＣ（ＤＡＢ：dual active bridge）コンバータ１を示す。ＤＣ／ＡＣコンバータ１２は、好ましくはその入力に接続されたＤＣリンクキャパシタを含むＤＣ源からのＤＣ電圧および／または電流を、中周波の、すなわち好ましくは５００Ｈｚと５００ｋＨｚとの間の周波数範囲のＡＣ電圧および／または電流に変換するように構成されている。上記ＡＣ電圧および／または電流は、変圧器１４１、特に中周波変圧器（ＭＦＴ）を含むＡＣ中間回路１４に与えられ、この変圧器は、一次側と二次側とを含み、これらの一次側と二次側との間にガルバニック絶縁を与える。この変圧器は、とりわけ、結合インダクタンスＬｍおよびＬｍ’ならびに漂遊インダクタンスＬｓによって特徴付けることができ、その一次側の１つまたは複数の巻線が、インダクタを介してＤＣ／ＡＣコンバータに接続され、このインダクタは、エネルギ伝達インダクタと呼ばれることもあり、インダクタンスＬＤＡＢを有する。変圧器は、その一次側の電圧および／または電流を、周知の方法で二次側の電圧および／または電流に変換する。上記二次側の電圧および／または電流は、次に、ＡＣ／ＤＣコンバータ１６により、上記ＡＣ／ＤＣコンバータ１６の出力におけるＤＣ電圧および／または電流に変換される。変圧器の二次側とＡＤ／ＤＣコンバータとの間に接続された任意のインダクタは、特に１：１の変圧器巻数比の場合、好ましくはＬＤＡＢと少なくとも事実上同一のインダクタンスＬ’ＤＡＢを有する。ＤＣ／ＡＣコンバータ１２は、特に、図１のｂ）に示されるものに対応するハーフブリッジ構成で配置されるかまたは図１のｃ）に示されるものに対応するフルブリッジ構成で配置される、複数の半導体スイッチを含み得る。同様に、ＡＣ／ＤＣコンバータ１６は、特に、図１のｂ）に示されるものに対応するハーフブリッジ構成で配置されるかまたは図１のｃ）に示されるものに対応するフルブリッジ構成で配置される、複数の半導体スイッチを含み得る。
具体例としての実施形態の詳細な説明
図１のａ）は、本発明の可能な出発点とみなし得る、基本的な先行技術のデュアルアクティブブリッジＤＣ／ＤＣ（ＤＡＢ：dual active bridge）コンバータ１を示す。ＤＣ／ＡＣコンバータ１２は、好ましくはその入力に接続されたＤＣリンクキャパシタを含むＤＣ源からのＤＣ電圧および／または電流を、中周波の、すなわち好ましくは５００Ｈｚと５００ｋＨｚとの間の周波数範囲のＡＣ電圧および／または電流に変換するように構成されている。上記ＡＣ電圧および／または電流は、変圧器１４１、特に中周波変圧器（ＭＦＴ）を含むＡＣ中間回路１４に与えられ、この変圧器は、一次側と二次側とを含み、これらの一次側と二次側との間にガルバニック絶縁を与える。この変圧器は、とりわけ、結合インダクタンスＬｍおよびＬｍ’ならびに漂遊インダクタンスＬｓによって特徴付けることができ、その一次側の１つまたは複数の巻線が、インダクタを介してＤＣ／ＡＣコンバータに接続され、このインダクタは、エネルギ伝達インダクタと呼ばれることもあり、インダクタンスＬＤＡＢを有する。変圧器は、その一次側の電圧および／または電流を、周知の方法で二次側の電圧および／または電流に変換する。上記二次側の電圧および／または電流は、次に、ＡＣ／ＤＣコンバータ１６により、上記ＡＣ／ＤＣコンバータ１６の出力におけるＤＣ電圧および／または電流に変換される。変圧器の二次側とＡＤ／ＤＣコンバータとの間に接続された任意のインダクタは、特に１：１の変圧器巻数比の場合、好ましくはＬＤＡＢと少なくとも事実上同一のインダクタンスＬ’ＤＡＢを有する。ＤＣ／ＡＣコンバータ１２は、特に、図１のｂ）に示されるものに対応するハーフブリッジ構成で配置されるかまたは図１のｃ）に示されるものに対応するフルブリッジ構成で配置される、複数の半導体スイッチを含み得る。同様に、ＡＣ／ＤＣコンバータ１６は、特に、図１のｂ）に示されるものに対応するハーフブリッジ構成で配置されるかまたは図１のｃ）に示されるものに対応するフルブリッジ構成で配置される、複数の半導体スイッチを含み得る。
【0025】
図２は、本発明のある実施形態に係るデュアルアクティブブリッジＤＣ／ＤＣコンバータの概略図を示す。コンバータは、第１のＤＣリンク１０と、一対の半導体スイッチＳ１およびＳ２を含むＤＣ／ＡＣコンバータ１１２と、ＡＣ中間回路１１４と、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１６と、第２のＤＣリンク１８とを備える。変圧器の一次側１００１および二次側１００２の両方に２つの並列巻線が設けられ、エネルギ伝達インダクタＬＤＡＢおよびＬ’ＤＡＢが分割され並列巻線間に分散されており、各巻線は、一次側および二次側の各々において、インダクタンスＬＤＡＢ／２またはＬ’ＤＡＢ／２を有するエネルギ伝達インダクタを有する。背景情報にすぎないが、第１のＤＣリンク１０に接続された電圧源、第２のＤＣリンク１８に接続され抵抗Ｒｌｏａｄによって特徴付けられる抵抗負荷、および、変圧器のコアおよび漂遊磁束のリラクタンスネットワーク１９（灰色）も示されている。
【0026】
図３は、本発明の別の実施形態に係るデュアルアクティブブリッジＤＣ／ＤＣコンバータの概略図を示す。一次コイルは、複数のＭ＝２個の並列巻線、すなわち電気的に並列接続された巻線を含み、各巻線は、変圧器ワイヤで形成され、各ワイヤまたは巻線は、第２の複数（Ｍ＝２）のインダクタＬＤＡＢ２のうちの個々のインダクタを介して共通ノードＣに接続される。このコンバータは、第１のＤＣリンク１０と、複数の半導体スイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…，Ｓ６を含むＤＣ／ＡＣコンバータ２１２と、ＡＣ中間回路２１４と、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１６と、第２のＤＣリンク１８とを備える。このコンバータは、単一の第１のＤＣリンク１０に接続される複数のアクティブハーフブリッジを含み、それらの出力の各々は、第１の複数（Ｎ＝３）のインダクタＬＤＡＢ１および共通ノードＣのうちの個々の１つを介して、中周波変圧器２１４１の一次コイルに接続され、上記変圧器は、とりわけ、この変圧器の一次側と二次側との間にガルバニック絶縁を提供する。インダクタＬＤＡＢ１およびインダクタＬＤＡＢ２がすべて接続される単一の結合点として共通ノードＣを設けることで、半導体スイッチおよび変圧器ワイヤを独立して最適化することが可能になる。第１の複数のインダクタＬＤＡＢ１のうちのすべてのインダクタのインダクタンスは、特に１：１の変圧器巻数比の場合、少なくとも事実上互いに同一になり得る。同様に、第２の複数のインダクタＬＤＡＢ２のうちのすべてのインダクタのインダクタンスは、必ずしも第１の複数のインダクタＬＤＡＢ１のインダクタンスと同一ではないが、少なくとも事実上互いに同一になり得る。背景情報にすぎないが、第１のＤＣリンク１０に接続された電圧源、第２のＤＣリンク１８に接続され抵抗Ｒｌｏａｄによって特徴付けられる抵抗負荷、および、変圧器のコアおよび漂遊磁束のリラクタンスネットワーク１９（灰色）も示されている。
【0027】
図４は、本発明のさらに別の実施形態に係る具体例としてのデュアルアクティブブリッジＤＣ／ＤＣコンバータの概略図を示す。このコンバータは、第１のＤＣリンク１０と、ＤＣ／ＡＣコンバータ３１２と、ＡＣ中間回路３１４と、ＡＣ／ＤＣコンバータ３１６と、第２のＤＣリンク１８とを備える。デュアルアクティブブリッジＤＣ／ＤＣコンバータのＤＣ／ＡＣコンバータ３１２は、複数のＮ個のアクティブハーフブリッジを含み、Ｎは、変圧器の並列にされた一次巻線の数Ｍの整数倍、またはその逆であり、具体例としての選択肢は、Ｎ＝Ｍ＝２である。エネルギ伝達インダクタＬＤＡＢ１はそれらの変圧器側で相互に接続されていないが、各エネルギ伝達インダクタは、上記実施形態のような共通ノードなしで変圧器巻線に直接接続されることがわかるであろう。この場合も、すべてのエネルギ伝達インダクタＬＤＡＢ１のインダクタンスは、特に１：１の変圧器巻数比の場合、少なくとも事実上互いに同一になり得る。
【0028】
図２～図４に示される実施形態において、エネルギ伝達インダクタＬＤＡＢ１、およびもしあればＬＤＡＢ２は、図１のａ）のエネルギ伝達インダクタＬＤＡＢに取って代わり、中間回路１１４、２１４および３１４のエネルギ伝達インダクタとして共同で作用する。このため、上記エネルギ伝達インダクタは分割エネルギ伝達インダクタとみなすことができ、これらのインダクタのうちの個々のインダクタは部分エネルギ伝達インダクタとして作用する。
【0029】
分割エネルギ伝達インダクタを介して並列の変圧器巻線を接続することにより、そうでなければＭＦＴに莫大な損失を生じさせる、および／またはコンバータの性能を著しく低下させることになる変圧器巻線内の循環電流を防止する。
【0030】
さらに、デュアルアクティブブリッジＤＣ／ＤＣコンバータが複数のＮ＞１個のアクティブハーフブリッジを含む場合、部分エネルギ伝達インダクタが存在する結果、各アクティブハーフブリッジまたはブリッジレッグを通る電流はもはや、パワーモジュールの規制、不均質な温度分布、および／または半導体特性（すべてのチップで完全に等しい訳ではない）によって定められるのではなく、分割エネルギ伝達インダクタ（規定範囲内で、参照するインダクタンスからの制限された最大偏差、たとえば５％を有する）によって定められる。これにより、追加の処置または労力を必要とすることなく、電流分布が均質になり安定する。
【0031】
【0032】
本発明に係るデュアルアクティブブリッジＤＣ／ＤＣコンバータの有利な特徴は次の通りである。
【0033】
●必要以上の構成要素は不要である。提案しているようにエネルギ伝達インダクタを分割することで、インダクタの合計サイズ、特に合計／総計インダクタンスを不変に保つ。
【0034】
●内部ですべての並列巻線を接続する単一の出力または二次側端子を有するＭＦＴを使用することができ、これは、たとえば箔、特に低コストの箔からなる巻線の場合、構築がより簡単であり、それでもなお、高電圧用途の厳しい絶縁要件を満たすことができる。
【0035】
●１つのＭＦＴが扱うことができる最大電流が増すので、１つのＭＦＴ当たりの最大および／または公称電力を増すことができる。これは、経済的に効率の良いＭＦＴを構築する上で重要である。より高電力の（したがってより大型の）ＭＦＴにおいて、絶縁のための労力、特に十分な絶縁に必要な体積が、相対的に減じられる。より高電力をより高電流を介して供給するための代替方法は、ＳＳＴ内の全共振コンバータまたはデュアルアクティブブリッジコンバータセルを、並列接続すること、または全ＳＳＴを、したがって必要な数のＭＦＴを並列接続することであろう。しかしながら、そうしても個々のＭＦＴの電力レベルは増加しない。
【0036】
●平行なワイヤからなる並列変圧器巻線における循環電流は、このような電流を遮断する分割エネルギ伝達インダクタによって効率的に抑制され、このことは、場合によってはおそらくより低価格でありより少ない労力およびリソースで製造できる、断面がより小さいより一般的なリッツワイヤの使用を、可能にする。
【0037】
●単純にさらに他のハーフブリッジを追加することにより、高電流用途のための在庫品のパワー半導体スイッチを使用するおよび／または可能にする、デュアルアクティブブリッジＤＣ／ＤＣコンバータを、低コストで実現することが可能になる。
【0038】
●並列コンバータブリッジ、すなわちパワー半導体スイッチの数（ＮまたはＮ’）に理論上の制限がない。
【0039】
●高電流用途のためのワイドバンドギャップ半導体スイッチを使用する共振コンバータセルおよびデュアルアクティブブリッジを低コストで実現することを可能にし、これは、そうでなければ、（非ワイドバンドギャップ半導体スイッチと比較して）高速のスイッチ速度およびより小さなチップサイズが原因で、ますます難しくなるであろう。
【0040】
●単純で頑強であり、アクティブ電流平衡制御は不要である。
●たとえば各種ＥＶ高速充電器トポロジで必要な、ＭＶグリッド接続ＳＳＴ内のセルだけでなく高電力低電圧用途の場合も、数百アンペアを扱う必要があるデュアルアクティブブリッジＤＣ／ＤＣコンバータの、非常に一般的な概念。
●たとえば各種ＥＶ高速充電器トポロジで必要な、ＭＶグリッド接続ＳＳＴ内のセルだけでなく高電力低電圧用途の場合も、数百アンペアを扱う必要があるデュアルアクティブブリッジＤＣ／ＤＣコンバータの、非常に一般的な概念。
【0041】
特に先に述べた本発明の好ましい実施形態は、以下で列挙する項目に従い実施形態において詳述するように、好都合には先に詳述した特徴のうちの１つ以上と組み合わせて、または以下でさらに示す請求項に従い、実現することができる。
【0042】
●デュアルアクティブブリッジＤＣ／ＤＣコンバータは、
〇好ましくは第１のＤＣリンクキャパシタを含む第１のＤＣリンク１０と、
〇第１のＤＣリンクに接続されたコンバータブリッジと、
〇一次側と二次側とを有する、変圧器、好ましくは中周波変圧器とを備え、
〇変圧器の一次側は、複数のＭ＞１個の一次巻線を含み、複数の一次巻線の各々は第１の端子と第２の端子とを有し、デュアルアクティブＤＣ／ＤＣコンバータは、
〇第１の複数のＭ個のエネルギ伝達インダクタを備え、
〇Ｍ個の一次巻線のうちの各一次巻線ごとに、第１の複数のエネルギ伝達インダクタのうちの異なるエネルギ伝達インダクタが、一次巻線ブリッジとコンバータブリッジとの間に接続されることを、特徴とする。
〇好ましくは第１のＤＣリンクキャパシタを含む第１のＤＣリンク１０と、
〇第１のＤＣリンクに接続されたコンバータブリッジと、
〇一次側と二次側とを有する、変圧器、好ましくは中周波変圧器とを備え、
〇変圧器の一次側は、複数のＭ＞１個の一次巻線を含み、複数の一次巻線の各々は第１の端子と第２の端子とを有し、デュアルアクティブＤＣ／ＤＣコンバータは、
〇第１の複数のＭ個のエネルギ伝達インダクタを備え、
〇Ｍ個の一次巻線のうちの各一次巻線ごとに、第１の複数のエネルギ伝達インダクタのうちの異なるエネルギ伝達インダクタが、一次巻線ブリッジとコンバータブリッジとの間に接続されることを、特徴とする。
【0043】
●デュアルアクティブブリッジＤＣ／ＤＣコンバータは、
〇好ましくは第１のＤＣリンクキャパシタを含む第１のＤＣリンクと、
〇第１のＤＣリンクに接続されたＤＣ／ＡＣコンバータとを備え、ＤＣ／ＡＣコンバータは、
・第１のＤＣリンクに接続されたコンバータブリッジを含み、デュアルアクティブブリッジＤＣ／ＤＣコンバータはさらに、
〇ＤＣ／ＡＣコンバータに接続されたＡＣ中間回路を備え、ＡＣ中間回路は、
・一次側と二次側とを有する、好ましくは中周波変圧器である変圧器を含み、
・一次側は複数のＭ＞１個の一時巻線を含み、さらに、
・第１の複数のＭ個のエネルギ伝達インダクタを含み、
・一次巻線のうちの各一次巻線ごとに、第１の複数のエネルギ伝達インダクタのうちの異なるエネルギ伝達インダクタが、一次巻線ブリッジとコンバータブリッジとの間に接続され、デュアルアクティブブリッジＤＣ／ＤＣコンバータはさらに、
〇ＡＣ中間回路の二次側に接続されたＡＣ／ＤＣコンバータと、
〇好ましくは第２のＤＣリンクキャパシタを含み、ＡＣ／ＤＣコンバータの出力に接続された第２のＤＣリンクとを備える。
〇好ましくは第１のＤＣリンクキャパシタを含む第１のＤＣリンクと、
〇第１のＤＣリンクに接続されたＤＣ／ＡＣコンバータとを備え、ＤＣ／ＡＣコンバータは、
・第１のＤＣリンクに接続されたコンバータブリッジを含み、デュアルアクティブブリッジＤＣ／ＤＣコンバータはさらに、
〇ＤＣ／ＡＣコンバータに接続されたＡＣ中間回路を備え、ＡＣ中間回路は、
・一次側と二次側とを有する、好ましくは中周波変圧器である変圧器を含み、
・一次側は複数のＭ＞１個の一時巻線を含み、さらに、
・第１の複数のＭ個のエネルギ伝達インダクタを含み、
・一次巻線のうちの各一次巻線ごとに、第１の複数のエネルギ伝達インダクタのうちの異なるエネルギ伝達インダクタが、一次巻線ブリッジとコンバータブリッジとの間に接続され、デュアルアクティブブリッジＤＣ／ＤＣコンバータはさらに、
〇ＡＣ中間回路の二次側に接続されたＡＣ／ＤＣコンバータと、
〇好ましくは第２のＤＣリンクキャパシタを含み、ＡＣ／ＤＣコンバータの出力に接続された第２のＤＣリンクとを備える。
【0044】
●上記実施形態に係るデュアルアクティブブリッジＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、
〇デュアルアクティブブリッジＤＣ／ＤＣコンバータは、第１のＤＣリンクに並列接続された第１の複数のＮ＞１個のコンバータブリッジ、特に合計Ｎ＞１個のコンバータブリッジを備え、
〇コンバータは第２の複数のＮ個のエネルギ伝達インダクタをさらに備え、
〇第２の複数のＮ個のエネルギ伝達インダクタの各々は、コンバータブリッジのうちの１つと共通ノード（Ｃ）との間に接続され、
〇第１の複数のＭ個のエネルギ伝達インダクタの各々は、共通ノードと、複数の一次巻線のうちの異なる一次巻線の第１の端子との間に接続される。
〇デュアルアクティブブリッジＤＣ／ＤＣコンバータは、第１のＤＣリンクに並列接続された第１の複数のＮ＞１個のコンバータブリッジ、特に合計Ｎ＞１個のコンバータブリッジを備え、
〇コンバータは第２の複数のＮ個のエネルギ伝達インダクタをさらに備え、
〇第２の複数のＮ個のエネルギ伝達インダクタの各々は、コンバータブリッジのうちの１つと共通ノード（Ｃ）との間に接続され、
〇第１の複数のＭ個のエネルギ伝達インダクタの各々は、共通ノードと、複数の一次巻線のうちの異なる一次巻線の第１の端子との間に接続される。
【0045】
●上記実施形態のいずれかに係るデュアルアクティブブリッジＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、コンバータブリッジの各々は、第１の入力端子および第２の入力端子とインバータブリッジ出力（代わりに複数の半導体スイッチにより第１の入力端子または第２の入力端子に導通接続可能）とを含むインバータハーフブリッジであり、各インバータハーフブリッジごとに、第１の複数のエネルギ伝達インダクタのうちの異なるエネルギ伝達インダクタが、インバータブリッジ出力と直列に接続される。
【0046】
●上記実施形態のいずれかに係るデュアルアクティブブリッジＤＣ／ＤＣコンバータは、
○複数のＯ個の共通ノードを備え、Ｏ＜ＮおよびＯ＜Ｍであり、特に合計Ｏ個の共通ノードを備え、
○第１の複数のＮ個のエネルギ伝達インダクタの各々は、コンバータブリッジのうちの１つと共通ノードのうちの１つとの間に接続され、
○第２の複数のＭ個のエネルギ伝達インダクタの各々は、共通ノードのうちの１つと、複数の一次巻線のうちの異なる一次巻線の第１の端子との間に接続される。
○複数のＯ個の共通ノードを備え、Ｏ＜ＮおよびＯ＜Ｍであり、特に合計Ｏ個の共通ノードを備え、
○第１の複数のＮ個のエネルギ伝達インダクタの各々は、コンバータブリッジのうちの１つと共通ノードのうちの１つとの間に接続され、
○第２の複数のＭ個のエネルギ伝達インダクタの各々は、共通ノードのうちの１つと、複数の一次巻線のうちの異なる一次巻線の第１の端子との間に接続される。
【0047】
●上記実施形態のいずれかに係るデュアルアクティブブリッジＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、Ｍ≠Ｎであり、好ましくはＭ＜Ｎである。
【0048】
●第１の項目および第２の項目において示された上記実施形態に係るデュアルアクティブブリッジＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、コンバータは、第１の複数のＭ＞個のコンバータブリッジを備え、コンバータブリッジと一次巻線とが、ペアにして、第１の複数のエネルギ伝達インダクタのうちの異なるエネルギ伝達インダクタを介して接続され、この異なる１つのエネルギ伝達インダクタは、コンバータブリッジのうちの１つと一次巻線のうちの１つとを含む接続された各ペア間に接続される。
【0049】
●上記実施形態のいずれかに係るデュアルアクティブブリッジＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、
○コンバータブリッジの各々は、第１の入力端子および第２の入力端子とインバータブリッジ出力（代わりに複数の半導体スイッチにより第１の入力端子または第２の入力端子に導通接続可能）とを含むインバータハーフブリッジであり、
○各エネルギ伝達インダクタは、第１の端子と第２の端子とを有し、
○各インバータハーフブリッジごとに、複数のエネルギ伝達インダクタのうちの対応するエネルギ伝達インダクタの第１の端子が、対応するインバータブリッジ出力に接続され、
○第１の複数のＭ個のエネルギ伝達インダクタのうちの各エネルギ伝達インダクタの第２の端子は、異なる一次巻線に接続される。
○コンバータブリッジの各々は、第１の入力端子および第２の入力端子とインバータブリッジ出力（代わりに複数の半導体スイッチにより第１の入力端子または第２の入力端子に導通接続可能）とを含むインバータハーフブリッジであり、
○各エネルギ伝達インダクタは、第１の端子と第２の端子とを有し、
○各インバータハーフブリッジごとに、複数のエネルギ伝達インダクタのうちの対応するエネルギ伝達インダクタの第１の端子が、対応するインバータブリッジ出力に接続され、
○第１の複数のＭ個のエネルギ伝達インダクタのうちの各エネルギ伝達インダクタの第２の端子は、異なる一次巻線に接続される。
【0050】
●上記実施形態のいずれかに係るデュアルアクティブブリッジＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、
○コンバータブリッジの各々は、第１の入力端子および第２の入力端子とインバータブリッジ出力（代わりに複数の半導体スイッチにより第１の入力端子または第２の入力端子に導電接続可能）とを含むインバータハーフブリッジであり、
○各エネルギ伝達インダクタは、第１の端子と第２の端子とを有し、
○各インバータハーフブリッジごとに、複数のエネルギ伝達インダクタのうちの対応するエネルギ伝達インダクタの第１の端子が、対応するインバータブリッジ出力に接続され、
○第２の複数のＮ個のエネルギ伝達インダクタのうちのすべてのエネルギ伝達インダクタの第２の端子がまとめて共通ノードに接続される。
○コンバータブリッジの各々は、第１の入力端子および第２の入力端子とインバータブリッジ出力（代わりに複数の半導体スイッチにより第１の入力端子または第２の入力端子に導電接続可能）とを含むインバータハーフブリッジであり、
○各エネルギ伝達インダクタは、第１の端子と第２の端子とを有し、
○各インバータハーフブリッジごとに、複数のエネルギ伝達インダクタのうちの対応するエネルギ伝達インダクタの第１の端子が、対応するインバータブリッジ出力に接続され、
○第２の複数のＮ個のエネルギ伝達インダクタのうちのすべてのエネルギ伝達インダクタの第２の端子がまとめて共通ノードに接続される。
【0051】
●上記実施形態のいずれかに係るデュアルアクティブブリッジＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、複数の一次巻線すべての第２の端子がまとめて接続される。
【0052】
●上記実施形態のいずれかに係るデュアルアクティブブリッジＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、
○第１のＤＣリンクは正の端子と負の端子とを有し、
○すべてのインバータハーフブリッジの第１の入力端子は正の端子に接続され、
○すべてのインバータハーフブリッジの第２の入力端子は負の端子に接続される。
○第１のＤＣリンクは正の端子と負の端子とを有し、
○すべてのインバータハーフブリッジの第１の入力端子は正の端子に接続され、
○すべてのインバータハーフブリッジの第２の入力端子は負の端子に接続される。
【0053】
●上記実施形態のいずれかに係るデュアルアクティブブリッジＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、第１のＤＣリンクは中性端子をさらに有し、複数の一次巻線すべての第２の端子が中性端子に接続される。
【0054】
●上記実施形態のいずれかに係るデュアルアクティブブリッジＤＣ／ＤＣコンバータは、
○好ましくは第２のＤＣリンクキャパシタを含む第２のＤＣリンクをさらに備える。
○好ましくは第２のＤＣリンクキャパシタを含む第２のＤＣリンクをさらに備える。
【0055】
●上記実施形態のいずれかに係るデュアルアクティブブリッジＤＣ／ＤＣコンバータは、
○第２のＤＣリンクに接続された第２のコンバータブリッジをさらに備え、
○変圧器の二次側は、複数のＭ’＞１個の二次巻線を含み、複数の二次巻線の各々は、第１の端子と第２の端子とを有し、デュアルアクティブブリッジＤＣ／ＤＣコンバータはさらに、
○第３の複数のＭ’個のエネルギ伝達インダクタを備え、
○Ｍ’個の二次巻線のうちの各二次巻線ごとに、第３の複数のエネルギ伝達インダクタのうちの異なるエネルギ伝達インダクタが、二次巻線ブリッジと第２のコンバータブリッジとの間に接続される。
○第２のＤＣリンクに接続された第２のコンバータブリッジをさらに備え、
○変圧器の二次側は、複数のＭ’＞１個の二次巻線を含み、複数の二次巻線の各々は、第１の端子と第２の端子とを有し、デュアルアクティブブリッジＤＣ／ＤＣコンバータはさらに、
○第３の複数のＭ’個のエネルギ伝達インダクタを備え、
○Ｍ’個の二次巻線のうちの各二次巻線ごとに、第３の複数のエネルギ伝達インダクタのうちの異なるエネルギ伝達インダクタが、二次巻線ブリッジと第２のコンバータブリッジとの間に接続される。
【0056】
●上記実施形態のいずれかに係るデュアルアクティブブリッジＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、
○第２の複数のＮ’＞１個のコンバータブリッジ、特に合計Ｎ’＞１個のコンバータブリッジが、第２のＤＣリンクに並列接続され、
○コンバータは第４の複数のＮ’個のエネルギ伝達インダクタをさらに備え、
○第２の複数のＮ’＞個のコンバータブリッジのうちの各コンバータブリッジごとに、第４の複数のエネルギ伝達インダクタのうちの異なるエネルギ伝達インダクタが、コンバータブリッジと複数の二次巻線との間に接続される。
○第２の複数のＮ’＞１個のコンバータブリッジ、特に合計Ｎ’＞１個のコンバータブリッジが、第２のＤＣリンクに並列接続され、
○コンバータは第４の複数のＮ’個のエネルギ伝達インダクタをさらに備え、
○第２の複数のＮ’＞個のコンバータブリッジのうちの各コンバータブリッジごとに、第４の複数のエネルギ伝達インダクタのうちの異なるエネルギ伝達インダクタが、コンバータブリッジと複数の二次巻線との間に接続される。
【0057】
●上記実施形態のいずれかに係るデュアルアクティブブリッジＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、
○第２の複数のＮ’＞１個のコンバータブリッジが第２のＤＣリンクに並列接続され、
○コンバータは第４の複数のＮ’個のエネルギ伝達インダクタをさらに備え、
○第４の複数のＮ’個のエネルギ伝達インダクタの各々は、コンバータブリッジのうちの１つと、他の共通ノード（Ｃ）との間に接続され、
○第３の複数のＭ’個のエネルギ伝達インダクタの各々は、上記他の共通ノードと、複数の二次巻線のうちの異なる二次巻線の第１の端子との間に接続される。
○第２の複数のＮ’＞１個のコンバータブリッジが第２のＤＣリンクに並列接続され、
○コンバータは第４の複数のＮ’個のエネルギ伝達インダクタをさらに備え、
○第４の複数のＮ’個のエネルギ伝達インダクタの各々は、コンバータブリッジのうちの１つと、他の共通ノード（Ｃ）との間に接続され、
○第３の複数のＭ’個のエネルギ伝達インダクタの各々は、上記他の共通ノードと、複数の二次巻線のうちの異なる二次巻線の第１の端子との間に接続される。
【0058】
●上記実施形態のいずれかに係るデュアルアクティブブリッジＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、
○複数のＮ＞１個のコンバータブリッジの各々は、インバータブリッジであり、
○変圧器の二次側は、少なくとも１つの二次巻線を含み、コンバータはさらに、
○第２のＤＣリンクに並列接続された第２の複数のＮ’＞１個の整流器ブリッジと
○第４の複数のＮ’個のエネルギ伝達インダクタとを備え、
○各整流器ブリッジごとに、第４の複数のエネルギ伝達インダクタのうちの異なるエネルギ伝達インダクタが、上記整流器ブリッジと複数の二次巻線との間に接続される。
○複数のＮ＞１個のコンバータブリッジの各々は、インバータブリッジであり、
○変圧器の二次側は、少なくとも１つの二次巻線を含み、コンバータはさらに、
○第２のＤＣリンクに並列接続された第２の複数のＮ’＞１個の整流器ブリッジと
○第４の複数のＮ’個のエネルギ伝達インダクタとを備え、
○各整流器ブリッジごとに、第４の複数のエネルギ伝達インダクタのうちの異なるエネルギ伝達インダクタが、上記整流器ブリッジと複数の二次巻線との間に接続される。
【0059】
●上記実施形態のいずれかに係るデュアルアクティブブリッジＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、第１の複数のＮ＞１個のコンバータブリッジのうちのコンバータブリッジは、好ましくは少なくとも事実上同期した態様で動作するように構成されたアクティブブリッジであり、もしあれば、第２の複数のコンバータブリッジのうちのコンバータブリッジも、好ましくは少なくとも事実上同期した態様で動作するように構成されたアクティブブリッジである。
【0060】
特に指定がない限り、特にノード、ポイント、端子、素子、装置など、またはその組み合わせを含む、特に任意の２つのエンティティ間の接続は、特にワイヤ、ケーブル、バスバー、導電性トラック、たとえば（プリント）回路基板上のトレースまたはライン、はんだなどによって確立されるような導電性接続を意味する。導電性接続は、好ましくは、接続されるエンティティ間に、特に何の離散素子もない、特に抵抗器、キャパシタ、インダクタ、またはその他の受動もしくは能動素子もしくは装置が接続されていない、少なくとも実質的に直接接続である。したがって、この導電性接続は、少なくとも実質的に無視できる抵抗、静電容量、およびインダクタンス、好ましくは少なくとも実質的にゼロの抵抗、静電容量、およびインダクタンスを有する。特に、導電性接続の抵抗、静電容量、およびインダクタンスは、本来、専ら寄生成分である。さらに、導電性接続の抵抗、静電容量、およびインダクタンスは、この導電性接続によって接続されるおよび／または導電性接続を含む電気回路もしくはネットワークに含まれる抵抗器、キャパシタまたはインダクタそれぞれの抵抗、静電容量、およびインピーダンスよりも遥かに小さい（好ましくは１／１００、１／１０００、または１／１００００）。
【0061】
特に指定がない限り、電気接続または電気的接続は、定義した上述の接続と同一である。
【0062】
特に指定がない限り、特にノード、ポイント、端子、素子、装置など、またはその組み合わせを含む、２つのエンティティ同士が接続される、電気的に接続される、（電気的に）接続されることになる場合、定義した上述の接続がこれら２つのエンティティの間に存在する。
【0063】
特に指定がない限り、特に第１および第２のノード、ポイント、端子、素子、装置など、またはその組み合わせを含む、第１および第２のエンティティが、特に第３のノード、ポイント、端子、素子、装置を含む、第３のエンティティを介してまたはそのような第３のエンティティを間に挟んで接続される場合、定義下上述の接続が、第１のエンティティと第３のエンティティとの間および第３のエンティティと第２のエンティティとの間に存在する。しかしながら、定義した上述の接続、特に少なくとも実質的に直接接続は、第１のエンティティと第２のエンティティとの間に存在しない。明示的に指定されている場合、第３の素子は、特に接続、特に導体、ワイヤ、ケーブル、バスバーなどであってもよい。このような場合、指定されたもの以外に上述の接続は存在しないと考えることができる。
【0064】
特に指定がない限り、本特許出願全体を通して、ａ≒ｂという記述は、｜ａ－ｂ｜／（｜ａ｜＋｜ｂ｜）＜１０、好ましくは｜ａ－ｂ｜／（｜ａ｜＋｜ｂ｜）＜１００を意味すると想定し、ａおよびｂは、本特許出願のいずれかで記載および／または定義されている任意の変数を表し得る、またはそうでなければ当業者とって周知である。さらに、ａはｂと少なくともほぼ等しいまたは少なくともほぼ同一であるという記述は、ａ≒ｂ、好ましくはａ＝ｂを意味する。さらに、特に指定がない限り、本特許出願を通して、ａ＞＞ｂという記述は、ａ＞１０ｂ、好ましくはａ＞１００ｂを意味し、ａ＜＜ｂという記述は、１０ａ＜ｂ、好ましくは１００ａ＜ｂを意味すると、想定する。
【0065】
特に指定がない限り、本特許出願全体を通して、Ｎ、Ｍ、Ｏ、Ｎ’、Ｍ’、Ｏ’は、整数を表すために使用される。
【0066】
本発明の局面および実施形態を示す本明細書および添付の図面は、保護される発明を規定する請求項を限定するものと解釈されてはならない。言い換えると、本発明は、図面および上記説明において詳細に示され記載されているが、このような記載および説明は、例示または具体例とみなされるべきものであって、限定とみなされてはならない。各種の機械的、構成、構造、電気、および動作の変更を、本明細書および請求項の精神および範囲から逸脱することなく、なすことができる。いくつかの例において、周囲の回路、構造および技術は、本発明を曖昧にしないために詳細には示されていない。よって、当業者は以下の請求項の範囲の中で変更および修正を行い得ることが理解されるであろう。特に、本発明は、上記および下記の異なるおよび／または個々の実施形態の特徴の任意の組み合わせを有するさらに他の実施形態をカバーする。本発明に係る実施形態は、特に、図面に示されていないまたはこれまでの説明に記載されていない、さらに他のおよび／または追加の特徴、要素、局面などを含み得る。
【0067】
本開示は、図面に個々に示されるすべてのさらに他の特徴もカバーするが、これらは上記または以下の説明には記載されていない場合がある。また、図面および本明細書に記載されている実施形態の個々の代替形ならびにその特徴の個々の代替形を、本発明の主題からまたは開示されている主題からディスクレームすることができる。本開示は、請求項において規定されている特徴からなる主題、および、上記特徴を含む主題を含む。
【0068】
さらに、請求項における「備える／含む（comprising）」という用語は、さらに他のまたは追加の特徴、要素、ステップなどを除外するものではなく、不定冠詞「ａ」または「ａｎ」は、複数を除外するものではない。単一のユニットまたはステップは、請求項に記載されるいくつかの特徴の機能を果たし得る。特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されているからといって、それは、これらの手段の組み合わせを有利に使用することができないことを示すものではない。属性、特性または値に関する「本質的に（essentially）」、「約（about）」、「およそapproximately）」などの用語は、特に、記載されている通りの属性、特性または値そのものも含む。特定の数値または範囲の文脈における「およそ」または「約」という用語は、たとえば特定の数値または範囲の２０％以内、１０％以内、５％以内、または２％以内の値または範囲を意味し、特に、記載されている値または範囲そのものも含む。結合または接続されるものとして説明される構成要素は、電気的または機械的に直接結合されていてもよく、または１つ以上の中間構成要素を介して間接的に結合されていてもよい。請求項におけるいかなる参照符号も、範囲を限定するものとして解釈されてはならない。
【図1a)】
【図1b)】
【図1c)】
【図2】
【図3】
【図4】