DE102018203888A1 - Transformer, voltage converter and method for transmitting electrical energy - Google Patents

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Johann W. Kolar
Dominik Bortis
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft die Übertragung elektrischer Energie mittels eines Transformators für einen Dreiport-Spannungswandler. Hierzu ist insbesondere eine zusätzliche Wicklung vorgesehen, welche je nach Betriebsmodus des Spannungswandlers mit in die Energieübertragung einbezogen werden kann oder nicht.The present invention relates to the transmission of electrical energy by means of a transformer for a three-port voltage transformer. For this purpose, an additional winding is provided in particular, which can be included in the energy transfer depending on the operating mode of the voltage transformer or not.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Transformator, einen Spannungswandler mit einem Transformator sowie ein Verfahren zum Übertragen elektrische Energie mittels eines solchen Transformators. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung die Übertragung elektrischer Energie mittels eines Dreiport-Spannungswandlers.The present invention relates to a transformer, a voltage converter with a transformer and a method for transmitting electrical energy by means of such a transformer. In particular, the present invention relates to the transmission of electrical energy by means of a three-port voltage converter.

Stand der TechnikState of the art

Elektro- und Hybridfahrzeuge weisen in der Regel zwei verschiedene Bordnetze auf. In einem Niederspannungsnetz, welches durch einen Akkumulator gepuffert wird, werden in der Regel alle Niederspannungsverbraucher, wie zum Beispiel Bordcomputer, Lichteinheiten und Unterhaltungselektronik versorgt. Darüber hinaus liefert ein Hochspannungsnetz, welches durch einen Hochvolt-Akkumulator gespeist wird, elektrische Energie für den Antrieb. Insbesondere kann die elektrische Energie für das Niederspannungsnetz von der Hochspannungsseite bereitgestellt werden. Hierzu können Gleichspannungswandler eingesetzt werden, welche aus sicherheitstechnischen Gründen eine galvanische Trennung zwischen dem Hochspannungsnetz und dem Niederspannungsnetz aufweisen müssen.Electric and hybrid vehicles usually have two different electrical systems. In a low-voltage network, which is buffered by an accumulator, all low-voltage consumers, such as on-board computers, lighting units and consumer electronics are usually supplied. In addition, a high-voltage network, which is powered by a high-voltage accumulator, provides electrical energy for the drive. In particular, the electrical energy for the low voltage network can be provided from the high voltage side. For this purpose, DC-DC converters can be used which, for safety reasons, must have a galvanic isolation between the high-voltage network and the low-voltage network.

Darüber hinaus können die Akkumulatoren eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs über eine externe Spannungsversorgung geladen werden. Auch hierzu ist aus sicherheitstechnischen Gründen eine galvanische Trennung vorzusehen, so dass in der Summe drei voneinander jeweils galvanisch getrennte Spannungssysteme existieren.In addition, the accumulators of an electric or hybrid vehicle can be charged via an external power supply. For this purpose, too, a galvanic isolation is to be provided for safety reasons, so that there exist in total three mutually galvanically isolated voltage systems.

Die Druckschrift DE 10 2017 222 087 A1 offenbart eine Transformatorstruktur für einen Dreiport-Resonanzkonverter zur Übertragung elektrischer Energie zwischen drei Spannungssystemen. Insbesondere ist dabei ein Transformator mit insgesamt fünf Wicklungen vorgesehen. Durch gezieltes Ansteuern der einzelnen Wicklungen kann die Übertragung zwischen den einzelnen Spannungssystemen gesteuert werden.The publication DE 10 2017 222 087 A1 discloses a transformer structure for a three-port resonant converter for transmitting electrical power between three voltage systems. In particular, a transformer with a total of five windings is provided. By selective control of the individual windings, the transmission between the individual voltage systems can be controlled.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die vorliegende Erfindung schafft einen Transformator mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, einen Dreiport-Spannungswandler mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 sowie ein Verfahren zur Übertragung von elektrischer Energie mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9.The present invention provides a transformer with the features of claim 1, a three-port voltage converter with the features of claim 8 and a method for transmitting electrical energy with the features of claim 9.

Demgemäß ist vorgesehen:Accordingly, it is provided:

Ein Transformator für einen Dreiport-Spannungswandler mit einem ersten ringförmigen Transformatorkern und einem zweiten ringförmigen Transformatorkern. Der Transformator umfasst darüber hinaus eine erste Primärwicklung, die an dem ersten Transformatorkern angeordnet ist und eine zweite Primärwicklung, die an dem zweiten Transformatorkern angeordnet ist. Weiterhin umfasst der Transformatorkern eine erste Sekundärwicklung, die an dem ersten Transformatorkern angeordnet ist, eine zweite Sekundärwicklung, die an dem zweiten Transformatorkern angeordnet ist sowie eine dritte Sekundärwicklung, die sowohl an dem ersten Transformatorkern wie auch an dem zweiten Transformatorkern angeordnet ist. Schließlich umfasst der Transformator eine Tertiärwicklung, die an dem ersten Transformatorkern und an dem zweiten Transformatorkern angeordnet ist. Die erste Sekundärwicklung, die zweite Sekundärwicklung und die dritte Sekundärwicklung weisen jeweils einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss auf. Insbesondere ist jeweils der erste Anschluss der ersten Sekundärwicklung, der erste Anschluss der zweiten Sekundärwicklung und der erste Anschluss der dritten Sekundärwicklung an einem gemeinsamen Knotenpunkt elektrisch miteinander verbunden.A transformer for a three-port voltage converter having a first annular transformer core and a second annular transformer core. The transformer further includes a first primary winding disposed on the first transformer core and a second primary winding disposed on the second transformer core. Furthermore, the transformer core comprises a first secondary winding arranged on the first transformer core, a second secondary winding arranged on the second transformer core and a third secondary winding arranged on both the first transformer core and the second transformer core. Finally, the transformer includes a tertiary winding disposed on the first transformer core and on the second transformer core. The first secondary winding, the second secondary winding and the third secondary winding each have a first terminal and a second terminal. In particular, in each case the first terminal of the first secondary winding, the first terminal of the second secondary winding and the first terminal of the third secondary winding are electrically connected to one another at a common node.

Weiterhin ist vorgesehen:Furthermore, it is provided:

Ein Dreiport-Spannungswandler mit einem erfindungsgemäßen Transformator, einer ersten Ansteuerschaltung, einer zweiten Ansteuerschaltung und einer Gleichrichterschaltung. Die erste Ansteuerschaltung ist dazu ausgelegt, an der ersten Primärwicklung eine erste Wechselspannung bereitzustellen und an der zweiten Primärwicklung eine zweite Wechselspannung bereitzustellen. Die zweite Ansteuerschaltung ist dazu ausgelegt, eine zwischen dem zweiten Anschluss der ersten Sekundärwicklung und dem zweiten Anschluss der zweiten Sekundärwicklung anliegende elektrische Wechselspannung gleichzurichten. Die zweite Ansteuerschaltung ist ferner dazu ausgelegt, zwischen dem zweiten Anschluss der ersten Sekundärwicklung und dem zweiten Anschluss der dritten Sekundärwicklung eine Wechselspannung bereitzustellen und zwischen dem zweiten Anschluss der zweiten Sekundärwicklung und dem zweiten Anschluss der dritten Sekundärwicklung ebenfalls eine Wechselspannung bereitzustellen. Die Gleichrichterschaltung ist dazu ausgelegt, eine an der Tertiärwicklung anliegende Wechselspannung gleichzurichten.A three-port voltage converter with a transformer according to the invention, a first drive circuit, a second drive circuit and a rectifier circuit. The first drive circuit is designed to provide a first AC voltage to the first primary winding and to provide a second AC voltage to the second primary winding. The second drive circuit is designed to rectify an electrical alternating voltage applied between the second terminal of the first secondary winding and the second terminal of the second secondary winding. The second drive circuit is further configured to provide an AC voltage between the second terminal of the first secondary winding and the second terminal of the third secondary winding and also to provide an AC voltage between the second terminal of the second secondary winding and the second terminal of the third secondary winding. The rectifier circuit is designed to rectify a voltage applied to the tertiary winding AC voltage.

Schließlich ist vorgesehen:Finally, it is planned:

Ein Verfahren zum Übertragen von elektrischer Energie mittels eines erfindungsgemäßen Transformators. Das Verfahren umfasst einen Schritt zum Bereitstellen einer ersten Wechselspannung zwischen dem zweiten Anschluss der ersten Sekundärwicklung und dem zweiten Anschluss der dritten Sekundärwicklung. Weiterhin umfasst das Verfahren einen Schritt zum Bereitstellen einer zweiten Wechselspannung zwischen dem zweiten Anschluss der zweiten Sekundärwicklung und dem zweiten Anschluss der dritten Sekundärwicklung. Schließlich umfasst das Verfahren einen Schritt zum Gleichrichten einer an der Tertiärwicklung induzierten elektrischen Wechselspannung.A method for transmitting electrical energy by means of a transformer according to the invention. The method includes a step of providing a first AC voltage between the second terminal of the first secondary winding and the second terminal of the third secondary winding. Furthermore, this includes A method of providing a second AC voltage between the second terminal of the second secondary winding and the second terminal of the third secondary winding. Finally, the method includes a step of rectifying an AC voltage induced at the tertiary winding.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrund, dass die Transformatoren, wie sie in konventionellen Spannungswandlern eingesetzt werden, in der Regel feste Spannungsübertragungsverhältnisse aufweisen. Diese Spannungsübertragungsverhältnisse können beispielsweise für einen ausgewählten Betriebsmodus hin optimiert werden. In einem solchen Fall sinkt dabei jedoch die Effizienz bzw. der Wirkungsgrad in den übrigen Betriebsmodi.The present invention is based on the recognition that the transformers, as used in conventional voltage transformers, usually have fixed voltage transfer ratios. These voltage transfer ratios can be optimized, for example, for a selected operating mode. In such a case, however, the efficiency or the efficiency drops in the other operating modes.

Es ist daher eine Idee der vorliegenden Erfindung, dieser Erkenntnis Rechnung zu tragen und eine Konfiguration eines Dreiport-Spannungswandlers mit einem Transformator vorzusehen, welche für mehrere Betriebsmodi jeweils optimierte Betriebsbedingungen schaffen kann.It is therefore an idea of the present invention to take this knowledge into account and provide a configuration of a three-port voltage converter with a transformer, which can provide optimized operating conditions for each of several operating modes.

Hierzu ist erfindungsgemäß eine zusätzliche Wicklung vorgesehen, welche je nach gewähltem Betriebsmodus mit in die Energieübertragung einbezogen werden kann oder nicht. Auf diese Weise können für mehrere Betriebsmodi jeweils unterschiedliche Spannungsübertragungsverhältnisse eingestellt werden. Hierdurch kann die Effizienz eines solchen Dreiport-Spannungswandlers gesteigert werden.For this purpose, an additional winding is provided according to the invention, which can be included depending on the selected operating mode in the energy transfer or not. In this way, different voltage transmission ratios can be set in each case for a plurality of operating modes. As a result, the efficiency of such a three-port voltage converter can be increased.

Die erfindungsgemäße Konfiguration der einzelnen Wicklungen eines Transformators für einen solchen Dreiport-Spannungswandler ermöglicht dabei ein sehr effizientes, Leiterplatten-integriertes Design. Dies ist beispielsweise für industrielle Anwendungen von Vorteil, da aus fertigungstechnischer Sicht eine Integration der induktiven Bauelemente in eine Leiterplatte zu einer erheblichen Kostenreduktion führen kann.The configuration according to the invention of the individual windings of a transformer for such a three-port voltage transformer enables a very efficient, printed circuit board-integrated design. This is advantageous, for example, for industrial applications since, from a production engineering point of view, integration of the inductive components into a printed circuit board can lead to a considerable cost reduction.

Bei den beiden Transformatorkernen des Transformators handelt es sich beispielsweise um ringförmige Transformatorkerne. Als ringförmiger Transformatorkern kann dabei beispielsweise eine torroidförmige Transformatorkernstruktur angesehen werden. Ringförmig ist jedoch nicht explizit auf kreisförmig oder gegebenenfalls oval beschränkt. Vielmehr kann als ringförmige Transformatorkernstruktur auch eine geschlossene Struktur aus mehreren gerade verlaufenden Transformatorkernelementen angesehen werden, die beispielsweise eine rechteckförmige oder quadratische Struktur ausbilden. Beispielsweise kann eine solche ringförmige Transformatorkernstruktur aus einem U-förmigen Transformatorkern und einem darüber angeordneten Joch gebildet werden. Darüber hinaus sind als ringförmige Transformatorkerne selbstverständlich auch beliebige andere Transformatorkernstrukturen möglich, welche einen in sich geschlossenen Transformatorkern bilden.The two transformer cores of the transformer are, for example, annular transformer cores. In this case, a torroid-shaped transformer core structure can be regarded as an annular transformer core, for example. However, annular is not explicitly limited to circular or possibly oval. Rather, as a ring-shaped transformer core structure, it is also possible to consider a closed structure made up of a plurality of straightly extending transformer core elements which, for example, form a rectangular or square structure. For example, such an annular transformer core structure can be formed from a U-shaped transformer core and a yoke arranged above it. In addition, of course any other transformer core structures are possible as annular transformer cores, which form a self-contained transformer core.

Gemäß einer Ausführungsform können der erste Transformatorkern und der zweite Transformatorkern einen gemeinsamen Schenkel umfassen. In diesem Fall kann die dritte Sekundärwicklung und die Tertiärwicklung an diesem gemeinsamen Schenkel angeordnet sein. Insbesondere kann auf diese Weise eine Transformatorkernanordnung realisiert werden, bei der beide Transformatorkerne als gemeinsame Transformatorkernstruktur realisiert werden. Dies ermöglicht eine besonders effiziente und kompakte T ransformatoranordnu ng.In one embodiment, the first transformer core and the second transformer core may include a common leg. In this case, the third secondary winding and the tertiary winding may be arranged on this common leg. In particular, a transformer core arrangement can be realized in this way, in which both transformer cores are realized as a common transformer core structure. This enables a particularly efficient and compact transformer arrangement.

Gemäß einer Ausführungsform können die Windungen der ersten Sekundärwicklung, der zweiten Sekundärwicklung und der dritten Sekundärwicklung komplanar angeordnet sein. Darüber hinaus kann auch die Tertiärwicklung ebenfalls als komplanare Wicklung angeordnet sein. Unter einer komplanaren Anordnung der Wicklungen ist zu verstehen, dass sich alle Windungen einer Wicklung, beispielsweise alle Windungen der Sekundärwicklungen in einer gemeinsamen Ebene befinden. Sind sowohl die Windungen der Sekundärwicklung als auch die Windungen der Tertiärwicklung komplanar angeordnet, so können dabei die Windungen der Sekundärwicklung in einer Ebene parallel zu der Ebene angeordnet sein, in der sich die Windungen der Tertiärwicklung befinden. Insbesondere können hierbei die Windungen der Sekundärwicklung und die Windungen der Tertiärwicklung zumindest annähernd deckungsgleich angeordnet sein. Eine solche komplanare Anordnung ermöglicht eine gesteigerte Effizienz des Transformators. Insbesondere kann durch eine komplanare Anordnung eine homogene Stromverteilung innerhalb der Wicklungen erreicht werden, was somit auch zu geringeren Leitungsverlusten führt.According to one embodiment, the turns of the first secondary winding, the second secondary winding and the third secondary winding may be arranged coplanar. In addition, the tertiary winding can also be arranged as a coplanar winding. A coplanar arrangement of the windings means that all windings of a winding, for example all windings of the secondary windings, are located in a common plane. If both the turns of the secondary winding and the turns of the tertiary winding are disposed coplanar, then the turns of the secondary winding can be arranged in a plane parallel to the plane in which the turns of the tertiary winding are located. In particular, in this case, the turns of the secondary winding and the turns of the tertiary winding can be arranged at least approximately congruent. Such a coplanar arrangement allows for increased efficiency of the transformer. In particular, a homogeneous power distribution within the windings can be achieved by a coplanar arrangement, which thus also leads to lower line losses.

Gemäß einer Ausführungsform sind die komplanar angeordneten Windungen auf einem Leiterplattensubstrat angeordnet. Insbesondere kann der Transformator ein Leiterplattensubstrat umfassen, welches zwei gegenüberliegende Seiten aufweist. Auf einer dieser Seiten können beispielsweise die Windungen der ersten Sekundärwicklung, der zweiten Sekundärwicklung und der dritten Sekundärwicklung angeordnet sein. Ferner können die Wicklungen der Tertiärwicklung auf der anderen, das heißt der gegenüberliegenden Seite des Leiterplattensubstrats angeordnet sein. Die Windungen der jeweiligen Wicklungen können beispielsweise als eine gedruckte Leiterbahnstruktur ausgeführt sein.In one embodiment, the coplanar windings are disposed on a printed circuit board substrate. In particular, the transformer may comprise a printed circuit board substrate having two opposite sides. On one of these sides, for example, the windings of the first secondary winding, the second secondary winding and the third secondary winding may be arranged. Further, the windings of the tertiary winding may be disposed on the other, that is, the opposite side of the printed circuit board substrate. The windings of the respective windings can be embodied, for example, as a printed conductor track structure.

Gemäß einer Ausführungsform sind die Windungen der ersten Primärwicklung und der zweiten Primärwicklung komplanar angeordnet. Insbesondere können auch die Windungen der ersten und zweiten Primärwicklung auf einem Leiterplattensubstrat angeordnet sein. In diesem Fall können auch die Windungen der ersten und zweiten Primärwicklung als gedruckte Leiterbahnen auf einem Leiterplattensubstrat ausgeführt sein. Beispielsweise können die komplanaren Windungen der Primärwicklung, der Sekundärwicklung und der Tertiärwicklung zumindest annähernd deckungsgleich in verschiedenen Ebenen angeordnet sein. According to one embodiment, the turns of the first primary winding and the second primary winding are arranged coplanar. In particular, the turns of the first and second primary windings can also be arranged on a printed circuit board substrate. In this case, the windings of the first and second primary windings may also be designed as printed circuit traces on a printed circuit board substrate. For example, the coplanar windings of the primary winding, the secondary winding and the tertiary winding can be arranged at least approximately congruently in different planes.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Tertiärwicklung genau eine Windung. Auf diese Weise ist eine minimale Anzahl von Windungen sowohl für die Tertiärwicklung als auch damit korrespondierend für die Primär- und Sekundärwicklungen möglich.According to one embodiment, the tertiary winding comprises exactly one turn. In this way, a minimum number of turns for both the tertiary winding and thus corresponding to the primary and secondary windings is possible.

Gemäß einer Ausführungsform umfassen der erste Transformatorkern und/oder der zweite Transformatorkern mindestens einen diskreten Luftspalt. Insbesondere kann auch ein Transformatorkern, der die Kombination des ersten und zweiten Transformatorkerns darstellt, einen diskreten Luftspalt aufweisen. Alternativ ist es auch möglich, den ersten und/oder zweiten Transformatorkern bzw. eine Kombination aus erstem und zweitem Transformatorkern aus einem Material mit ferromagnetischen Pulverteilchen zu realisieren. Derartige Transformatorkerne mit ferromagnetischen Pulverteilchen werden auch als „Pulverkerne“ oder als Kerne mit einem verteilten Luftspalt bezeichnet. Hierdurch ist es beispielsweise möglich, den magnetischen Fluss in den jeweiligen Transformatorkernen zu beeinflussen.According to one embodiment, the first transformer core and / or the second transformer core comprise at least one discrete air gap. In particular, a transformer core, which represents the combination of the first and second transformer core, may also have a discrete air gap. Alternatively, it is also possible to realize the first and / or second transformer core or a combination of first and second transformer core made of a material with ferromagnetic powder particles. Such transformer cores with ferromagnetic powder particles are also referred to as "powder cores" or as cores with a distributed air gap. This makes it possible, for example, to influence the magnetic flux in the respective transformer cores.

Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, soweit sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich den Ausführungsbeispielen beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird der Fachmann dabei auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu den jeweiligen Grundformen der Erfindung hinzufügen.The above embodiments and developments can, as far as appropriate, combine arbitrarily. Further refinements, further developments and implementations of the invention also include combinations of feature of the invention which have not been explicitly mentioned above or described below with regard to the exemplary embodiments. In particular, the person skilled in the art will also add individual aspects as improvements or additions to the respective basic forms of the invention.

Figurenlistelist of figures

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angeführten Ausführungsformen näher erläutert. Dabei zeigen:

  • 1: eine schematische Darstellung eines Transformators für einen Dreiport-Spannungswandler gemäß einer Ausführungsform;
  • 2: eine schematische Darstellung eines Dreiport-Spannungswandlers mit einem Transformators gemäß einer Ausführungsform;
  • 3: eine schematische Darstellung eines Dreiport-Spannungswandlers mit einem Transformators gemäß einer weiteren Ausführungsform;
  • 4: eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch einen Dreiport-Spannungswandler gemäß einer Ausführungsform;
  • 5: eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf eine komplanare Anordnung der Sekundärwicklungen eines Transformators gemäß einer Ausführungsform; und
  • 6: eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms, wie es einem Verfahren zur Übertragung von elektrischer Energie gemäß einer Ausführungsform zugrunde liegt.
The present invention will be explained in more detail with reference to the embodiments given in the schematic figures of the drawings. Showing:
  • 1 FIG. 2 is a schematic diagram of a transformer for a three-port voltage converter according to an embodiment; FIG.
  • 2 1 is a schematic representation of a three-port voltage converter with a transformer according to an embodiment;
  • 3 FIG. 2 is a schematic representation of a three-port voltage converter with a transformer according to another embodiment; FIG.
  • 4 FIG. 2 is a schematic representation of a cross section through a three-port voltage converter according to an embodiment; FIG.
  • 5 1 is a schematic representation of a plan view of a coplanar arrangement of the secondary windings of a transformer according to one embodiment; and
  • 6 3 is a schematic representation of a flow chart underlying a method for transmitting electrical energy according to an embodiment.

Beschreibung von AusführungsformenDescription of embodiments

In der folgenden Beschreibung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder gleichartige Elemente.In the following description, like reference characters designate like or similar elements.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Transformators 1, wie er beispielsweise einem Dreiport-Spannungswandler gemäß einer Ausführungsform zugrunde liegt. Der Transformator 1 umfasst einen ersten Transformatorkern 41 und einen zweiten Transformatorkern 42. Bei den beiden Transformatorkernen 41 und 42 handelt es sich beispielsweise um ringförmige Transformatorkernen. Als ringförmiger Transformatorkern kann dabei beispielsweise eine torroidförmige Transformatorkernstruktur angesehen werden. Ringförmig ist jedoch nicht explizit auf kreisförmig oder gegebenenfalls oval beschränkt. Vielmehr kann als ringförmige Transformatorkernstruktur auch eine geschlossene Struktur aus mehreren gerade verlaufenden Transformatorkernelementen angesehen werden, die beispielsweise eine rechteckförmige oder quadratische Struktur ausbilden. Beispielsweise kann eine solche ringförmige Transformatorkernstruktur aus einem U-förmigen Transformatorkern und einem darüber angeordneten Joch gebildet werden. Darüber hinaus sind als ringförmige Transformatorkerne selbstverständlich auch beliebige andere Transformatorkernstrukturen möglich, welche einen in sich geschlossenen Transformatorkern bilden. 1 shows a schematic representation of a transformer 1 , as it is based, for example, a three-port voltage converter according to one embodiment. The transformer 1 includes a first transformer core 41 and a second transformer core 42 , With the two transformer cores 41 and 42 For example, these are annular transformer cores. In this case, a torroid-shaped transformer core structure can be regarded as an annular transformer core, for example. However, annular is not explicitly limited to circular or possibly oval. Rather, as a ring-shaped transformer core structure, it is also possible to consider a closed structure made up of a plurality of straightly extending transformer core elements which, for example, form a rectangular or square structure. For example, such an annular transformer core structure can be formed from a U-shaped transformer core and a yoke arranged above it. In addition, of course any other transformer core structures are possible as annular transformer cores, which form a self-contained transformer core.

Die ringförmigen Transformatorkerne 41 und 42 können gegebenenfalls einen oder mehrere diskrete Luftspalte aufweisen. Beispielsweise können zwischen einem Schenkel und einem Joch eines Transformatorkerns 41, 42 ein oder auch mehrere Luftspalte vorgesehen sein. Darüber hinaus können die Transformatorkerne 41 und 42 auch ferromagnetische Pulverteilchen umfassen. Transformatorkerne mit ferromagnetischen Pulverteilchen werden auch als sogenannte Pulverkerne oder als Kerne mit einem verteilten Luftspalt bezeichnet. Hierdurch ist es beispielsweise möglich, den magnetischen Fluss in den jeweiligen Transformatorkernen 41, 42 zu beeinflussen.The ring-shaped transformer cores 41 and 42 may optionally have one or more discrete air gaps. For example, between a leg and a yoke of a transformer core 41 . 42 one or more air gaps can be provided. In addition, the transformer cores can 41 and 42 also include ferromagnetic powder particles. Transformer cores with ferromagnetic powder particles are also referred to as so-called powder cores or as cores with a distributed air gap. This makes it possible, for example, the magnetic flux in the respective transformer cores 41 . 42 to influence.

Der Transformator 1 umfasst sechs Wicklungen 11, 12, 21, 22, 23, 31. Die erste Primärwicklung 11 und die zweite Primärwicklung 12 sind einem ersten Spannungssystem zugeordnet. Die erste Sekundärwicklung 21 und die zweite Sekundärwicklung 22 sowie die dritte Sekundärwicklung 23 sind einem zweiten Spannungssystem zugeordnet. Die Tertiärwicklung 31 ist einem dritten Spannungssystem zugeordnet. Die erste Primärwicklung 11 ist an einem ersten Transformatorkern 41 angeordnet, das heißt die erste Primärwicklung 11 ist an einem vorbestimmten Bereich um den ersten Transformatorkern 41 herum gewickelt. Die zweite Primärwicklung 12 ist an dem zweiten Transformatorkern 42 angeordnet. Die erste Primärwicklung 11 und die zweite Primärwicklung 12 können dabei gleich oder zumindest annähernd gleich ausgebildet sein.The transformer 1 includes six windings 11 . 12 . 21 . 22 . 23 . 31 , The first primary winding 11 and the second primary winding 12 are assigned to a first voltage system. The first secondary winding 21 and the second secondary winding 22 as well as the third secondary winding 23 are assigned to a second voltage system. The tertiary winding 31 is assigned to a third voltage system. The first primary winding 11 is on a first transformer core 41 arranged, that is, the first primary winding 11 is at a predetermined area around the first transformer core 41 wrapped around. The second primary winding 12 is on the second transformer core 42 arranged. The first primary winding 11 and the second primary winding 12 can be the same or at least approximately the same.

Die erste Sekundärwicklung 21 ist an dem ersten Transformatorkern 41 angeordnet, und die zweite Sekundärwicklung 22 ist an dem zweiten Transformatorkern 42 angeordnet. Die erste Sekundärwicklung 21 und die zweite Sekundärwicklung 22 können zumindest annähernd gleich ausgebildet sein und insbesondere eine gleiche Anzahl von Windungen aufweisen. Weiterhin ist eine dritte Sekundärwicklung 23 vorgesehen, welche sowohl an dem ersten Transformatorkern 41 als auch an dem zweiten Transformatorkern 42 angeordnet ist. Mit anderen Worten, die dritte Sekundärwicklung 23 umschließt jeweils an einem vorbestimmten Bereich sowohl den ersten Transformatorkern 41 als auch den zweiten Transformatorkern 42. Die erste Sekundärwicklung 21, die zweite Sekundärwicklung 22 und die dritte Sekundärwicklung 23 weisen jeweils einen ersten Anschluss 211, 221, 231 auf, die an einem Knotenpunkt K elektrisch miteinander verbunden sind. Darüber hinaus weisen die erste Sekundärwicklung 21, die zweite Sekundärwicklung 22 und die dritte Sekundärwicklung 23 jeweils einen zweiten Anschluss 212, 222 und 232 auf.The first secondary winding 21 is on the first transformer core 41 arranged, and the second secondary winding 22 is on the second transformer core 42 arranged. The first secondary winding 21 and the second secondary winding 22 can be formed at least approximately the same and in particular have an equal number of turns. Furthermore, a third secondary winding 23 provided, which on both the first transformer core 41 as well as on the second transformer core 42 is arranged. In other words, the third secondary winding 23 encloses both at a predetermined area both the first transformer core 41 as well as the second transformer core 42 , The first secondary winding 21 , the second secondary winding 22 and the third secondary winding 23 each have a first connection 211 . 221 . 231 on, which are electrically connected to each other at a node K. In addition, the first secondary winding point 21 , the second secondary winding 22 and the third secondary winding 23 in each case a second connection 212 . 222 and 232 on.

Weiterhin umfasst der Transformator 1 eine Tertiärwicklung 31, welche - analog zu der dritten Sekundärwicklung 23 - sowohl an dem ersten Transformatorkern 41 als auch an dem zweiten Transformatorkern 42 angeordnet ist. Auf diese Weise kann in der Tertiärwicklung 31 eine elektrische Spannung induziert werden, welche zu der Summe der magnetischen Flüsse in den beiden Transformatorkernen 41 und 42 korrespondiert.Furthermore, the transformer includes 1 a tertiary winding 31 , which - analogous to the third secondary winding 23 - Both on the first transformer core 41 as well as on the second transformer core 42 is arranged. This way, in the tertiary winding 31 an electrical voltage can be induced which is the sum of the magnetic fluxes in the two transformer cores 41 and 42 corresponds.

2 zeigt eine schematische Darstellung eines Dreiport-Spannungswandlers mit einem Transformator 1 gemäß einer Ausführungsform. Der Transformator 1 in dieser Ausführungsform entspricht weitestgehend dem Transformator 1 aus 1. Daher gelten die im Zusammenhang mit 1 gemachten Ausführungsformen auch für den Transformator 1 in 2. Der Transformator 1 in 2 unterscheidet sich von dem zuvor beschriebenen Transformator in 1 lediglich darin, dass der erste Transformatorkern 41 und der zweite Transformatorkern 42 durch einen gemeinsamen Transformatorkern gebildet werden. Insbesondere sind die beiden Schenkel des ersten Transformatorkerns 41 und des zweiten Transformatorkerns 42, welche von der dritten Sekundärwicklung 23 und der Tertiärwicklung 31 umschlossen werden, zu einem einzelnen Schenkel 40 zusammengefasst. Ein solcher Transformatorkern kann beispielsweise durch eine E-förmige Struktur mit einem darüber angeordneten gerade verlaufenden Joch gebildet werden. Jedoch sind auch andere Möglichkeiten zur Bildung eines kombinierten Transformatorkerns gemäß 2 möglich. 2 shows a schematic representation of a three-port voltage converter with a transformer 1 according to one embodiment. The transformer 1 In this embodiment corresponds largely to the transformer 1 out 1 , Therefore, the related terms apply 1 made embodiments for the transformer 1 in 2 , The transformer 1 in 2 differs from the transformer described above in 1 only in that the first transformer core 41 and the second transformer core 42 be formed by a common transformer core. In particular, the two legs of the first transformer core 41 and the second transformer core 42 that of the third secondary winding 23 and the tertiary winding 31 be enclosed, to a single leg 40 summarized. Such a transformer core can be formed, for example, by an E-shaped structure with a yoke arranged above it. However, other ways of forming a combined transformer core are also contemplated 2 possible.

Zur elektrischen Energieübertragung von den Primärwicklungen 11, 12 zu den Sekundärwicklungen 21, 22 und gegebenenfalls zur Tertiärwicklung 31 kann eine erste Ansteuerschaltung 10 an der ersten Primärwicklung 11 eine erste Wechselspannung U1 bereitstellen, und an der zweiten Primärwicklung 12 eine zweite Wechselspannung U2 bereitstellen. Hierdurch werden in dem ersten Transformatorkern 41 und dem zweiten Transformatorkern 42 magnetische Flüsse hervorgerufen, welche in der ersten Sekundärwicklung 21 und der zweiten Sekundärwicklung 22 eine elektrische Spannung induzieren. Somit kann eine zweite Ansteuerschaltung 20 die Summe dieser beiden induzierten Spannungen, das heißt die elektrische Spannung zwischen dem zweiten Anschluss 212 der ersten Sekundärwicklung 21 und dem zweiten Anschluss 222 der zweiten Sekundärwicklung 22 gleichrichten. Die gleichgerichtete Spannung kann beispielsweise zum Aufladen eines elektrischen Energiespeichers wie zum Beispiel der Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs verwendet werden. Unterscheidet sich der durch die erste Primärwicklung 11 hervorgerufene magnetische Fluss von dem magnetischen Fluss, der durch die zweite Primärwicklung 12 hervorgerufen wird, so wird auch in der Tertiärwicklung 31 eine elektrische Spannung induziert, die von einer angeschlossenen Gleichrichterschaltung 30 gleichgerichtet werden kann. Diese Spannung kann beispielsweise zum Aufladen eines elektrischen Energiespeichers, wie zum Beispiel dem Energiespeicher eines Niedervolt-Bordnetzes eines Fahrzeuges verwendet werden.For electrical energy transfer from the primary windings 11 . 12 to the secondary windings 21 . 22 and, where appropriate, tertiary development 31 may be a first drive circuit 10 at the first primary winding 11 a first alternating voltage U1 and at the second primary winding 12 a second AC voltage U2 provide. This will be in the first transformer core 41 and the second transformer core 42 caused magnetic fluxes, which in the first secondary winding 21 and the second secondary winding 22 induce an electrical voltage. Thus, a second drive circuit 20 the sum of these two induced voltages, that is, the electrical voltage between the second terminal 212 the first secondary winding 21 and the second port 222 the second secondary winding 22 rectify. The rectified voltage can be used for example for charging an electrical energy storage such as the traction battery of an electric vehicle. Differs by the first primary winding 11 caused magnetic flux from the magnetic flux passing through the second primary winding 12 is also evoked in the tertiary winding 31 an electrical voltage induced by a connected rectifier circuit 30 can be rectified. This voltage can be used for example for charging an electrical energy storage, such as the energy storage of a low-voltage electrical system of a vehicle.

3 zeigt eine schematische Darstellung eines Transformators 1 für einen Dreiport-Spannungswandler in einem weiteren Betriebsmodus. Der Transformatorkern 1 gemäß 3 ist weitestgehend identisch mit dem zuvor beschriebenen Transformatorkern aus 2. Daher gelten auch für den Transformatorkern gemäß 3 sämtliche zuvor gemachte Ausführungen. In dem Betriebsmodus gemäß 3 kann die zweite Ansteuerschaltung 20 zwischen dem zweiten Anschluss 212 der ersten Sekundärwicklung 21 und dem zweiten Anschlusst 232 der dritten Sekundärwicklung 23 eine elektrische Wechselspannung U3 anlegen. Ferner kann die zweite Ansteuerschaltung 20 zwischen dem zweiten Anschluss 222 der zweiten Sekundärwicklung 22 und dem zweiten Anschluss 232 der dritten Sekundärwicklung 23 eine elektrische Wechselspannung U4 anlegen. Insbesondere können die beiden angelegten Wechselspannungen U3 und U4 gleich oder zumindest annähernd gleich sein. Hierdurch werden magnetische Flüsse in den Transformatorkernen 41, 42 hervorgerufen, die in der Tertiärwicklung 31 eine elektrische Wechselspannung induzieren. Diese induzierte Wechselspannung kann von der Gleichrichterschaltung 30 gleichgerichtet werden. 3 shows a schematic representation of a transformer 1 for a three-port voltage converter in another operating mode. The transformer core 1 according to 3 is largely identical to the previously described transformer core 2 , Therefore, also apply to the transformer core according to 3 all previously made statements. In the operating mode according to 3 can the second drive circuit 20 between the second port 212 the first secondary winding 21 and the second terminal 232 the third secondary winding 23 an electrical alternating voltage U3 invest. Furthermore, the second drive circuit 20 between the second port 222 the second secondary winding 22 and the second port 232 the third secondary winding 23 an electrical alternating voltage U4 invest. In particular, the two applied AC voltages U3 and U4 be the same or at least approximately the same. This causes magnetic fluxes in the transformer cores 41 . 42 caused in the tertiary winding 31 induce an electrical alternating voltage. This induced AC voltage may be from the rectifier circuit 30 to be rectified.

Die Wicklungen der ersten und zweiten Primärwicklung 11, 12, der ersten, zweiten und dritten Sekundärwicklung 21, 22, 23 sowie die Wicklung der Tertiärwicklung 31 können beispielsweise jeweils komplanar ausgeführt sein.The windings of the first and second primary windings 11 . 12 , the first, second and third secondary winding 21 . 22 . 23 as well as the winding of the tertiary winding 31 For example, each may be coplanar.

4 zeigt eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch einen Transformator 1 gemäß einer Ausführungsform. Wie hieraus zu erkennen ist, können die Windungen der ersten Primärwicklung 11 und die Windungen der zweiten Primärwicklung 12 in einer ersten Ebene angeordnet werden. Beispielsweise können die Windungen der ersten und zweiten Primärwicklung 11, 12 als gedruckte Leiterbahnen auf einem Leiterplattensubstrat 51 angeordnet sein. Analog können auch die Windungen der ersten, zweiten und dritten Sekundärwicklung 21, 22, 23 in einer Ebene angeordnet sein. Auch diese Windungen können als gedruckte Leiterbahnen auf einem Leiterplattensubstrat realisiert werden. Beispielsweise können die Windungen der ersten, zweiten und dritten Sekundärwicklung 21, 22, 23 auf einem weiteren Leiterplattensubstrat 52 angeordnet sein. Alternativ ist es auch möglich, dass die Windungen der ersten und zweiten Primärwicklung 11, 12 und die Windungen der ersten, zweiten und dritten Sekundärwicklung 21, 22, 23 auf gegenüberliegenden Seiten eines gemeinsamen Leiterplattensubstrats angeordnet sind. 4 shows a schematic representation of a cross section through a transformer 1 according to one embodiment. As can be seen from this, the turns of the first primary winding 11 and the turns of the second primary winding 12 be arranged in a first level. For example, the turns of the first and second primary windings 11 . 12 as printed traces on a printed circuit board substrate 51 be arranged. Analog can also be the turns of the first, second and third secondary winding 21 . 22 . 23 be arranged in a plane. These windings can also be realized as printed conductor tracks on a printed circuit board substrate. For example, the turns of the first, second and third secondary windings 21 . 22 . 23 on another PCB substrate 52 be arranged. Alternatively, it is also possible that the turns of the first and second primary windings 11 . 12 and the turns of the first, second and third secondary windings 21 . 22 . 23 are arranged on opposite sides of a common printed circuit board substrate.

Ferner können auch die Windungen der Tertiärwicklung 31 komplanar ausgeführt sein. Auch diese Windungen der Tertiärwicklung 31 können als gedruckte Leiterbahnen auf einem Leiterplattensubstrat angeordnet sein. Beispielsweise kann die Tertiärwicklung 31 zwischen zwei Leiterplattensubstraten 51, 52 angeordnet sein, auf denen die Primär- bzw. Sekundärwicklungen angeordnet sind. Selbstverständlich ist auch eine beliebige andere Reihenfolge für die Primär-, Sekundär- und Tertiärwicklungen möglich.Furthermore, the turns of the tertiary winding can also 31 be executed coplanar. Also these turns of the tertiary winding 31 can be arranged as printed conductors on a printed circuit board substrate. For example, the tertiary winding 31 between two PCB substrates 51 . 52 be arranged, on which the primary and secondary windings are arranged. Of course, any other order for the primary, secondary and tertiary windings is possible.

5 zeigt eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf eine komplanare Leiterbahnstruktur für die erste, zweite und dritte Sekundärwicklung 21, 22, 23. Die erste Sekundärwicklung 21 umschließt dabei einen äußeren Schenkel des ersten Transformatorkerns 41. Analog umschließt die zweite Sekundärwicklung 22 einen äußeren Schenkel des zweiten Transformatorkerns 42. Die dritte Sekundärwicklung 23 umschließt einen mittleren Schenkel 40, der sowohl dem ersten als auch dem zweiten Transformatorkern 41, 42 zugeordnet ist. 5 shows a schematic representation of a plan view of a coplanar trace structure for the first, second and third secondary winding 21 . 22 . 23 , The first secondary winding 21 encloses an outer leg of the first transformer core 41 , Analog encloses the second secondary winding 22 an outer leg of the second transformer core 42 , The third secondary winding 23 encloses a middle leg 40 that of both the first and second transformer cores 41 . 42 assigned.

Unterhalb der komplanaren Anordnung der Sekundärwicklungen kann beispielsweise die Tertiärwicklung 31 angeordnet sein. Dies ist in 5 jedoch nicht dargestellt. In einer Ausführungsform kann die Tertiärwicklung 31 dabei zumindest annähernd deckungsgleich mit den Ausdehnungen der Sekundärwicklungen, insbesondere der dritten Sekundärwicklung 23 ausgeführt sein.Below the coplanar arrangement of the secondary windings, for example, the tertiary winding 31 be arranged. This is in 5 but not shown. In one embodiment, the tertiary winding 31 doing so at least approximately congruent with the dimensions of the secondary windings, in particular the third secondary winding 23 be executed.

6 zeigt eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms, wie es einem Verfahren zum Übertragen elektrischer Energie mittels eines zuvor beschriebenen Transformators 1 ausgeführt werden kann. In einem Schritt S10 kann eine erste Wechselspannung U3 zwischen einem zweiten Anschluss 212 der ersten Sekundärwicklung 21 und einem zweiten Anschluss 232 der dritten Sekundärwicklung bereitgestellt werden. Gleichzeitig kann in Schritt S11 zwischen einem zweiten Anschluss 222 der zweiten Sekundärwicklung 22 und einem zweiten Anschluss 232 der dritten Sekundärwicklung 23 eine zweite Wechselspannung U4 bereitgestellt werden. Eine sich hierauf einstellende induzierte elektrische Spannung an der Tertiärwicklung 31 kann in Schritt S12 gleichgerichtet werden. 6 shows a schematic representation of a flowchart, such as a method for transmitting electrical energy by means of a transformer described above 1 can be executed. In one step S10 can be a first AC voltage U3 between a second connection 212 the first secondary winding 21 and a second port 232 the third secondary winding can be provided. At the same time in step S11 between a second connection 222 the second secondary winding 22 and a second port 232 the third secondary winding 23 a second AC voltage U4 to be provided. An induced voltage on the tertiary winding which adjusts to this 31 can in step S12 to be rectified.

Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung die Übertragung elektrischer Energie mittels eines Transformators für einen Dreiport-Spannungswandler. Hierzu ist insbesondere eine zusätzliche Wicklung vorgesehen, welche je nach Betriebsmodus des Spannungswandlers mit in die Energieübertragung einbezogen werden kann oder nicht.In summary, the present invention relates to the transmission of electrical energy by means of a transformer for a three-port voltage converter. For this purpose, an additional winding is provided in particular, which can be included in the energy transfer depending on the operating mode of the voltage transformer or not.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102017222087 A1 [0004]DE 102017222087 A1 [0004]

Claims (9)

Transformator (1) für einen Dreiport-Spannungswandler, mit: einem ersten ringförmigen Transformatorkern (41); einem zweiten ringförmigen Transformatorkern (42); einer ersten Primärwicklung (11), die an dem ersten Transformatorkern (41) angeordnet ist; einer zweiten Primärwicklung (12), die an dem zweiten Transformatorkern (42) angeordnet ist; einer ersten Sekundärwicklung (21), die an dem ersten Transformatorkern (41) angeordnet ist, und die einen ersten Anschluss (211) und einen zweiten Anschluss (212) umfasst; einer zweiten Sekundärwicklung (22), die an dem zweiten Transformatorkern (42) angeordnet ist, und die einen ersten Anschluss (221) und einen zweiten Anschluss (222) umfasst; einer dritten Sekundärwicklung (23), die an dem ersten Transformatorkern (41) und dem zweiten Transformatorkern (42) angeordnet ist, und die einen ersten Anschluss (231) und einen zweiten Anschluss (232) umfasst; und einer Tertiärwicklung (31), die an dem ersten Transformatorkern (41) und dem zweiten Transformatorkern (42) angeordnet ist, wobei jeweils der erste Anschluss (211) der ersten Sekundärwicklung (21), der erste Anschluss (221) der zweiten Sekundärwicklung (22) und der erste Anschluss (231) der dritten Sekundärwicklung (23) an einem gemeinsamen Knotenpunkt (K) elektrisch miteinander verbunden sind.Transformer (1) for a three-port voltage transformer, comprising: a first annular transformer core (41); a second annular transformer core (42); a first primary winding (11) disposed on the first transformer core (41); a second primary winding (12) disposed on the second transformer core (42); a first secondary winding (21) disposed on the first transformer core (41) and including a first terminal (211) and a second terminal (212); a second secondary winding (22) disposed on the second transformer core (42) and including a first terminal (221) and a second terminal (222); a third secondary winding (23) disposed on the first transformer core (41) and the second transformer core (42) and including a first terminal (231) and a second terminal (232); and a tertiary winding (31) disposed on the first transformer core (41) and the second transformer core (42), wherein in each case the first terminal (211) of the first secondary winding (21), the first terminal (221) of the second secondary winding (22) and the first terminal (231) of the third secondary winding (23) are electrically connected together at a common node (K) are. Transformator (1) nach Anspruch 1, wobei der erste Transformatorkern (41) und der zwei Transformatorkern (42) einen gemeinsamen Schenkel (40) umfassen, an dem die dritte Sekundärwicklung (23) und die Tertiärwicklung (31) angeordnet sind.Transformer (1) to Claim 1 wherein the first transformer core (41) and the two transformer core (42) comprise a common leg (40) on which the third secondary winding (23) and the tertiary winding (31) are arranged. Transformator (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Windungen der ersten Sekundärwicklung (21), der zweiten Sekundärwicklung (22) und der dritten Sekundärwicklung (23) komplanar angeordnet sind, und wobei die Tertiärwicklung (31) als eine komplanare Wicklung angeordnet ist.Transformer (1) to Claim 1 or 2 wherein the turns of the first secondary winding (21), the second secondary winding (22) and the third secondary winding (23) are arranged coplanar, and wherein the tertiary winding (31) is arranged as a coplanar winding. Transformator (1) nach Anspruch 3, mit einem Leiterplattensubstrat (52), wobei die Windungen der ersten Sekundärwicklung (21), der zweiten Sekundärwicklung (22) und der dritten Sekundärwicklung (23) auf einer ersten Seite des Leiterplattensubstrats (52) angeordnet sind, und die Tertiärwicklung (31) auf einer zweiten Seite des Leiterplattensubstrat (52) angeordnet ist, die der ersten Seite des Leiterplattensubstrats (52) gegenüber liegt.Transformer (1) to Claim 3 semiconductor laser device comprising a printed circuit board substrate (52), wherein the turns of the first secondary winding (21), the second secondary winding (22) and the third secondary winding (23) are disposed on a first side of the printed circuit board substrate (52), and the tertiary winding (31) a second side of the printed circuit substrate (52) is arranged, which is opposite to the first side of the printed circuit board substrate (52). Transformator (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Windungen der ersten Primärwicklung (11) und der zweiten Primärwicklung (12) komplanar angeordnet sind.Transformer (1) according to one of Claims 1 to 4 wherein the turns of the first primary winding (11) and the second primary winding (12) are arranged coplanar. Transformator (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Tertiärwicklung (31) eine Windung umfasst.Transformer (1) according to one of Claims 1 to 5 wherein the tertiary winding (31) comprises a turn. Transformator (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der erste Transformatorkern (41) und/oder der zweite Transformatorkern (42) mindestens einen diskreten Luftspalt umfassen, oder als Transformatorkerne mit einem verteilten Luftspalt ausgeführt sind.Transformer (1) according to one of Claims 1 to 6 wherein the first transformer core (41) and / or the second transformer core (42) comprise at least one discrete air gap, or are designed as transformer cores with a distributed air gap. Dreiport-Spannungswandler, mit: einem Transformator (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 7; einer ersten Ansteuerschaltung (10), die dazu ausgelegt ist, an der ersten Primärwicklung (11) eine erste Wechselspannung (U1) bereitzustellen und an der zweiten Primärwicklung (12) eine zweite Wechselspannung (U2) bereitzustellen; einer zweiten Ansteuerschaltung (20), die dazu ausgelegt ist, eine zwischen dem zweiten Anschluss (212) der ersten Sekundärwicklung (21) und dem zweiten Anschluss (222) der an der zweiten Sekundärwicklung (22) anliegende Wechselspannung gleichzurichten, oder zwischen dem zweiten Anschluss (212) der ersten Sekundärwicklung (21) und dem zweiten Anschluss (232) der dritten Sekundärwicklung (23) eine Wechselspannung (U3) bereitzustellen und zwischen dem zweiten Anschluss (222) der zweiten Sekundärwicklung (22) und dem zweiten Anschluss (232) der dritten Sekundärwicklung (23) eine weitere Wechselspannung (U4) bereitzustellen; und einer Gleichrichterschaltung (30), die dazu ausgelegt ist, eine an der Tertiärwicklung (31) anliegende Wechselspannung gleichzurichten.A three-port voltage converter, comprising: a transformer (1) according to any one of the preceding Claims 1 to 7 ; a first drive circuit (10) adapted to provide a first AC voltage (U1) to the first primary winding (11) and to provide a second AC voltage (U2) to the second primary winding (12); a second drive circuit (20) configured to rectify an AC voltage applied between the second terminal (212) of the first secondary winding (21) and the second terminal (222) of the second secondary winding (22) or between the second terminal (212) of the first secondary winding (21) and the second terminal (232) of the third secondary winding (23) to provide an AC voltage (U3) and between the second terminal (222) of the second secondary winding (22) and the second terminal (232) third secondary winding (23) to provide a further AC voltage (U4); and a rectifier circuit (30) configured to rectify an AC voltage applied to the tertiary winding (31). Verfahren zum Übertragen von elektrischer Energie mit einem Transformator (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit den Schritten: Bereitstellen (S10) einer ersten Wechselspannung (U3) zwischen dem zweiten Anschluss (212) der ersten Sekundärwicklung (21) und dem zweiten Anschluss (232) der dritten Sekundärwicklung (23); Bereitstellen (S11) einer zweiten Wechselspannung (U4) zwischen dem zweiten Anschluss (222) der zweiten Sekundärwicklung (22) und dem zweiten Anschluss (232) der dritten Sekundärwicklung (23); und Gleichrichten (S12) einer in der Tertiärwicklung (31) induzierten elektrischen Wechselspannung.Method for transmitting electrical energy to a transformer (1) according to one of Claims 1 to 7 method, comprising the steps of: providing (S10) a first AC voltage (U3) between the second terminal (212) of the first secondary winding (21) and the second terminal (232) of the third secondary winding (23); Providing (S11) a second AC voltage (U4) between the second terminal (222) of the second secondary winding (22) and the second terminal (232) of the third secondary winding (23); and rectifying (S12) an alternating electric voltage induced in the tertiary winding (31).
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