用於逆變器的半導體開關的控制裝置以及用於操控逆變器的方法
2023-09-18 01:50:15
用於逆變器的半導體開關的控制裝置以及用於操控逆變器的方法
【專利摘要】本發明涉及一種用於操控逆變器的半導體開關（1）的控制裝置（4），具有一操控電路（16），其構造用於根據一通過所述逆變器的控制調節器所產生的開關信號（5）產生一驅動信號（18）；以及一驅動電路（15），其耦合在所述操控電路（16）和所述半導體開關（1）的控制輸入端（13）之間，並且其構造用於接收所述驅動信號（18），並且根據所述驅動信號（18）產生一操控所述半導體開關（1）的控制信號（7）並且供給到所述半導體開關（1）的控制輸入端（13）中，其中，所述操控電路（16）構造用於將所述驅動信號（18）作為一連串的具有預設的並且能調節的脈衝長度的驅動信號脈衝來產生，從而所述半導體開關（1）在利用所述控制信號（7）操控的情況下在所述脈衝長度期間沒有完全導通。
【專利說明】用於逆變器的半導體開關的控制裝置以及用於操控逆變器的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用於逆變器的半導體開關的控制裝置以及一種用於操控逆變器的方法，尤其用於在快速放電運行中運行逆變器。
【背景技術】
[0002]電動車輛或混合動力車輛常常具有在電動車蓄電池和電機之間的驅動系統中的功率電子的電路部件，它們通常作為電壓中間迴路變流器來構造。在此情況下，直流電壓中間迴路用作所述電動車蓄電池和一逆變器之間的耦合機構，其可被操控用於將來自所述直流電壓中間迴路的電功率傳遞到電機上。
[0003]逆變器可以例如實施成具有一定數量的橋支路的全橋電路，所述橋支路分別具有兩個半導體開關。在此情況下，所述橋支路的與所述直流電壓中間迴路的第一輸出接口連接的半導體開關被稱作高邊開關，並且所述橋支路的與所述直流電壓中間迴路的第二輸出接口連接的半導體開關被稱作低邊開關。在此情況下，作為半導體開關可以例如使用具有反平行地連接的二極體或MOSFET (金屬氧化物場效應電晶體)的IGBT模塊(具有絕緣的柵電極的雙極電晶體)。
[0004]為了操控所述逆變器，使用控制調節器，它們產生用於所述半導體開關的開關信號。在故障情況下出於安全原因對於所述控制調節器提出了不同的要求。例如可能要求，所述電機的馬達繞組在故障情況下進行短路。這可以通過閉合所有高邊開關並且打開所有低邊開關(或者反過來)來實現，這也被稱作「主動的短路」。
[0005]此外，在故障情況下必需使所述直流電壓中間迴路快速地且可靠地放電，尤其是即使在所述控制調節器中的供給電壓失效的情況下。這可以通過一快速放電來實現。這種快速放電通常要求在五秒的最大的快速放電時間內完成，以便能夠確保車輛的電運行安全性。
[0006]出版物US 2005/0231171 Al公開了一種電驅動系統，具有一電機、一脈衝逆變器和一中間迴路電容器。該中間迴路電容器可以經由所述脈衝逆變器的一相應的開關運行來受控地放電。
【發明內容】
[0007]根據一個方面，本發明提出一種用於操控一逆變器的半導體開關的控制裝置，具有一操控電路，其構造用於根據一通過所述逆變器的控制調節器所產的開關信號產生一驅動信號；以及一驅動電路，其耦合在所述操控電路和所述半導體開關的一控制輸入端之間，並且其構造用於接收所述驅動信號並且根據所述驅動信號產生一操控所述半導體開關的控制信號並且供給到所述半導體開關的控制輸入端中。其中，所述操控電路構造用於，將所述驅動信號作為一連串具有預設的且可調節的脈衝長度的驅動信號脈衝來產生，從而所述半導體開關在利用所述控制信號操控的情況下在所述脈衝長度期間沒有完全導通(leitfahig)。
[0008]根據另一個方面，本發明提出一種用於n相電機的驅動系統，其中，n ^ 1，該驅動系統有一中間迴路電容器，其與兩個輸入電壓接口連接；一具有大量半導體開關的逆變器，所述逆變器與所述中間迴路電容器耦合，從所述中間迴路電容器中被供給電能並且構造用於產生一用於所述電機的η相的供給電壓；大量的根據本發明的控制裝置，它們分別構造用於產生一用於所述逆變器的半導體開關中的一個半導體開關的開關控制信號；以及一控制調節器，其與所述大量的控制裝置耦合，並且其構造用於產生用於所述逆變器的半導體開關的開關號。
[0009]根據另一個方面，本發明提出一種用於操控逆變器的方法。具有:產生一用於所述逆變器的半導體開關中的至少一個半導體開關的驅動信號的步驟，其中，所述驅動信號具有一連串驅動信號脈衝；以及放大所述驅動信號用以產生一控制信號的步驟，所述控制信號操控所述至少一個半導體開關，其中，所述驅動信號脈衝分別具有一預設的且能調節的脈衝長度，從而所述半導體開關在利用所述控制信號操控的情況下在所述脈衝長度期間沒有完全導通。
[0010]發明優點
本發明的觀點在於，構造一種用於在一電運行車輛中的逆變器的半導體開關的控制裝置，其可以轉換一快速的或緊急放電，無需使用額外的用於放熱的構件並且無需提高的電路費用。在此情況下，所述快速放電或緊急放電經由在所述逆變器中無論如何都存在的半導體開關來執行。由此取消了設置專用的緊急放電電路的必要性，這會帶來巨大的成本節省和結構空間節省。
[0011]本發明的 一個優點是，構造有根據本發明的控制裝置的逆變器包括大量的具有各兩個半導體開關的橋支路，該逆變器能夠以如下方式進行操控，使得一確定數量的橋支路的半導體開關中的一個半導體開關被「節拍式操控」，也就是說，所述操控信號由短的操控脈衝組成，所述操控脈衝的脈衝長度剛好選擇得如此之短，使得所述半導體開關還沒有完全導通地連接,而是短時間地處於閉塞狀態(Sperrzustand)和導通狀態(Leitzustand)之間的過渡狀態中。因此，沒有完全導通意味著，該導電性具有一個值，該值位於在打開的開關的情況下的導通性(Leitfaiigkeit)的值和在閉合的開關的情況下的導通性的值之間，尤其具有所述開關在閉合狀態下所具有的導通性的20%和80%之間的導通性。在該時間期間可以將來自所述中間迴路電容器的能量在電流通過相應的半導體開關流動的情況下轉化成熱並且如此迅速地且有效地消退所述中間迴路中的電壓。這提供了如下優點，即聯接到所述逆變器的輸入接口上的中間迴路電容器能夠快速地且可靠地經由所述半導體開關放電，而通過該放電使得電流不會通過一聯接的電機流動。
[0012]在此情況下特別有利的是，一方面不必安裝其它的用於使所述中間迴路電容器放電的電路部件，這節省了位置和製造成本。另一方面，所述半導體開關總歸是要特別好地熱力地連接到周圍環境上，從而所述中間迴路電容器經由所述逆變器的放電不會引起所述驅動系統的過熱。
[0013]根據本發明的控制裝置的一種實施方式，所述脈衝長度可以以如下方式進行調節，使得所述半導體開關在利用所述控制信號操控的情況下具有一預設的電流值。
[0014]根據另一種實施方式，所述控制裝置還可以具有一調節電路，其與所述操控電路耦合，並且其構造用於產生一用於調節所述驅動信號的調節信號，並且供給到所述操控電路中。由此可以將所需的通過所述半導體開關的電流值有目的性地通過例如所述驅動信號脈衝的脈衝長度或所述驅動信號脈衝的振幅的影響來調節。
[0015]根據本發明的控制裝置的另一種實施方式，所述調節電路可以構造用於，檢測一代表所述中間迴路電壓的第一測量信號，並且根據該第一測量信號產生一調節信號。因此可以根據所述中間迴路電容器的充電狀態的不同經由所述半導體開關中的一個或多個半導體開關來調節出一合適的放電模式。
[0016]根據本發明的控制裝置的另一種實施方式，所述調節電路可以與所述半導體開關的一電流傳感器輸出端耦合，並且構造用於檢測一代表一通過所述半導體開關的電流的第
二測量信號，並且根據該第二測量信號產生一調節信號。
[0017]根據本發明的控制裝置的另一種實施方式，所述驅動電路可以具有一用於產生所述控制信號的可調節的控制電阻，並且所述操控電路構造用於，根據所述調節信號產生一用於調節所述可調節的控制電阻的調整信號並且供給到所述驅動電路中。
[0018]根據另一種實施方式，所述控制裝置可以構造用於操控一 IGBT開關。
[0019]根據另一種實施方式，所述逆變器可以具有一半橋電路。在此情況下，所述操控電路構造用於利用所述驅動信號操控一半橋的半導體開關中的一個半導體開關並且持久地閉合所述半橋的半導體開關中的另外的半導體開關。這對於所述逆變器的一主動的短路而言是特別有利的，其中，來自所述中間迴路電容器的能量能夠在一電流通過一半橋的相應的半導體開關中的一個半導體開關流動的情況下被轉化成熱並且能夠如此地迅速且有效地消退所述中間迴路中的電壓。
[0020]根據一種實施方式，根據本發明的方法還可以具有:檢測一代表所述中間迴路電壓的第一測量信號並且根據所述第一測量信號產生一用於調節所述驅動信號脈衝的脈衝長度的調節信號的步驟。
[0021]根據另一種實施方式，根據本發明的方法還可以具有:檢測一代表一通過所述至少一個半導體開關的電流的第二測量信號並且根據所述第二測量信號產生一用於調節所述驅動信號脈衝的脈衝長度的調節信號的步驟。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]本發明的實施方式的其它特徵和優點從下面參照附圖的描述中得出。
[0023]其中:
圖1示出了根據本發明的一種實施方式的車輛的電驅動系統的示意圖；
圖2示出了根據本發明的另一種實施方式的用於半導體開關的控制裝置的示意圖；
圖3示出了根據本發明的另一種實施方式的用於半導體開關的控制裝置的示意圖；
圖4示出了根據本發明的另一種實施方式的用於半導體開關的控制裝置的示意圖；
圖5示出了根據本發明的另一種實施方式的用於半導體開關的控制裝置的示意圖；
圖6示出了根據本發明的另一種實施方式的用於半導體開關的控制裝置的示意圖；
圖7示出了根據本發明的另一種實施方式的用於半導體開關的控制信號的信號圖表的不意圖；以及
圖8示出了根據本發明的另一種實施方式的用於操控逆變器的方法的示意圖。【具體實施方式】
[0024]圖1示出了一車輛的電驅動系統100的示意圖。該電驅動系統100包括兩個輸入接口 T+和T-，它們可例如通過一能量儲存裝置例如高壓蓄電池或所述車輛的電動車電池來供給高壓。所述輸入接口 T+和T-與一直流電壓中間迴路連接，該直流電壓中間迴路具有一中間迴路電容器2。該中間迴路電容器2經由輸出接口與一逆變器10、例如一脈衝逆變器10的輸入接口連接。在圖1中所示的具有所述中間迴路電容器2和所述逆變器10的電壓中間迴路變流器是示例性地作為三相變流器示出的，也就是說，所述逆變器10包括三個分別具有兩個半導體開關的橋支路。所述第一橋支路例如包括半導體開關Ia和ld，所述第一橋支路例如包括半導體開關Ib和le，並且所述第三橋支路例如包括半導體開關Ic和If0在此情況下，一個橋側的半導體開關la、lb、Ic被稱作高邊開關，並且另一個橋側的半導體開關ld、le、lf被稱作低邊開關。在此情況下應該清楚的是，所述電壓中間迴路變流器的任何其它數量的橋支路或者相位同樣是可以的，並且所述半導體開關Ia至If作為高邊開關和低邊開關的命名僅是示例性地選擇的。
[0025]在圖1中示出的半導體開關Ia至If在此情況下可例如具有場效應電晶體(FETs)0在一種可能的實施方式中，所述半導體開關分別是IGBTs (絕緣柵雙極型電晶體)，但同樣可以的是，其它的半導體開關以相應的形式設置，例如以JFETs (結型場效應電晶體)或MOSFETs (金屬氧化物半導體場效應電晶體)。當所述半導體開關Ia至If具有IGBT開關時，可以設置成，針對所述IGBT開關中的每一個都反向並聯一在圖1中由於概覽原因而未示出的二極體。
[0026]所述電驅動系統100還具有一控制調節器50，其構造用於產生開關信號5a至5f，所述開關信號對所述半導體開關Ia至If的開關操控進行編碼。在此情況下，當要打開所述半導體開關Ia至If時，所述開關信號5a至5f可以例如具有一邏輯低電平，並且當要閉合所述半導體開關Ia至If時，所述半導體開關Ia至If具有一邏輯高電平。所述控制調節器50將所述開關信號5a至5f供給到相應的控制裝置4a至4f中，它們分別負責操控所述半導體開關Ia至If中的一個。下面闡述所述控制裝置4a與配屬的半導體開關Ia的耦合，其中，其餘控制裝置4b至4f中的每一個都可以相應地耦合。
[0027]所述控制裝置4a具有一控制輸出端，經由其可將一控制信號7a輸出到所述半導體開關Ia的控制輸入端，用於控制所述半導體開關Ia的運行。所述控制裝置4a可以經由測量導線來檢測測量信號8a和/或9a。所述測量信號8a可以例如說明一通過所述半導體開關Ia的瞬時電流強度。為此，測量導線可以例如與所述半導體開關Ia的一電流測量輸出端耦合，其中，經由所述測量導線檢測所述測量信號8a。所述測量信號9a可以例如說明一在所述半導體開關Ia的連接接口處的瞬時電壓。為此，測量導線可以例如與所述半導體開關Ia的一集電極接口耦合，尤其當所述半導體開關Ia是一 IGBT開關時，其中，經由所述測量導線檢測所述測量信號9a。在此情況下，所述測量信號9a可以代表在所述中間迴路電容器2處的電壓。
[0028]圖2至6示出了用於一半導體開關I的控制裝置4的示意圖。尤其在圖2至6中更詳細地示出了所述控制裝置4a至4f和配屬的半導體開關Ia至If的示例性的實施方式。在此，在圖2至6中採用的附圖標記可以分別設有字母a至f，用以表示在圖1中所示的電驅動系統100的各部件。
[0029]一般來說，在圖2至6中所示的控制裝置4用於操控一半導體開關1、尤其一逆變器、例如圖1中的逆變器10的半導體開關I。該半導體開關I在圖2至6中示例性地作為IGBT開關示出，其具有一集電極接口 11、一發射極接口 12、一柵極輸入端或控制極輸入端13和一電流傳感器輸出端14。經由所述電流傳感器輸出端14可以輸出一電流測量信號9，其說明了一通過所述IGBT開關I流動的電流的電流強度。該IGBT開關I可以經由所述控制輸入端13通過施加一相應的控制信號7利用一確定的電平以不同的運行模式來操控。在一開關運行中，所述IGBT開關I可以僅在一閉塞範圍或飽和範圍中運行，也就是說，所述IGBT開關I要麼完全閉塞要麼完全導通。與此相反，在一線性運行或主動運行中，所述IGBT開關I可以在一放大範圍中運行，也就是說，一通過所述IGBT開關I的電流的電流強度與施加在所述控制接口上的電壓成正比地或基本上成正比地標度。
[0030]在圖2中所示的示例性的實施方式中，所述控制裝置4具有一操控電路16，其構造用於根據一通過一逆變器的控制調節器所產生的開關信號5產生一驅動信號18。在此情況下，在所述逆變器的通常的開關運行中所述驅動信號18可以基本上相應於所述開關信號
5。當要閉合所述IGBT開關I時，所述開關信號5可以例如具有一邏輯高電平，並且當要打開所述IGBT開關I時，所述開關信號具有一邏輯低電平。在此情況下任何其它的操控邏輯電路當然同樣是可行的。在通常的開關運行中規定，所述IGBT開關I要麼完全閉塞要麼完全導通，從而所述開關信號5針對一預設的時間段維持各邏輯電平。
[0031]此外，所述控制裝置4包括一驅動電路15，其耦合在所述操控電路16和所述IGBT開關I的一控制輸入端13之間，並且其構造用於接收所述驅動信號18並且根據該驅動信號18產生一控制信號7，該控制信號操控所述IGBT開關I。然後，所述控制信號7通過所述驅動電路15被供給到所述IGBT開關I的控制輸入端13中。為此，所述驅動電路15可以例如具有一內部的控制電阻或柵極電阻，經由其可調節為了產生所述控制信號7而對所述驅動信號18的放大。
[0032]在所述逆變器的確定的運行模式中，可能需要進行所述中間迴路的快速放電。利用所述控制裝置4可以選擇性地「節拍式操控(angetaktet)」一 IGBT開關1，也就是說，在一脈衝運行中進行操控，在該脈衝運行中將所述操控脈衝供給到所述IGBT開關I的控制輸入端13中，所述操控脈衝的持續時間如此之短，使得所述IGBT開關I還沒有完全導通地連接，而是短時間地處於閉塞狀態和導通狀態之間的過渡狀態中。在該時間期間可以將來自所述中間迴路電容器的能量在電流通過所述半導體開關I流動的情況下轉化成熱並且如此迅速地且有效地消退所述中間迴路中的電壓。這能夠實現尤其是在以如下方式操控的逆變器中的快速放電運行的調節，由此能夠以有利的方式進行一供給所述逆變器的中間迴路電容器、例如所述中間迴路電容器I的快速放電。在此情況下特別有利的是，所述逆變器的已經存在的部件可以用於放電，而不必安裝額外的電路或放電元件，例如可開關的電阻或類似裝置。
[0033]為了實現該運行模式，所述操控電路16可以構造用於，將所述驅動信號18作為一連串具有預設的且可調節的脈衝長度的驅動信號脈衝來產生，從而所述IGBT開關I在利用所述控制信號7操控的情況下在所述脈衝長度期間沒有完全導通。一種示例性的用於這樣的一連串驅動信號脈衝18k的可能性示意性地在圖7中示出。所述驅動信號脈衝18k在此分別具有一脈衝長度T。該脈衝長度T可以關於所述操控持續時間在所述IGBT開關I的通常的控制運行中很短。例如一 IGBT開關I的開關持續時間可以為大致100 μ S，在該開關持續時間期間，所述IGBT開關I在一正常運行中保持閉合或打開。所述脈衝長度T在該情況下可以為幾個μ S，例如在0.2μ s和5μ s之間。在此情況下，所述脈衝長度T可以取決於所述IGBT開關I以及所述驅動電路15的物理參數。
[0034]為了調節被供給到所述IGBT開關I的控制輸入端13中的操控脈衝，可以額外地設置一調節電路17，其與所述操控電路16耦合，並且其構造用於產生一用於調節所述驅動信號18的調節信號19，並且供給到所述操控電路16中。這種調節電路17示例性地在圖3至6中示出。圖3和5的調節電路17與圖4和6的調節電路的不同之處在於，所述調節電路17構造用於檢測一第一測量信號9，其代表所述中間迴路電壓，並且根據所述第一測量信號9產生所述調節信號19。在此情況下，所述第一測量信號9可以例如在所述IGBT開關I的集電極接口 11處被截獲。與此相反，如在圖4和6中所示，檢測一第二測量信號8，其代表一通過所述半導體開關的電流，並且根據所述第二測量信號8產生所述調節信號19。為此，所述調節電路17可以與所述IGBT開關I的電流傳感器輸出端14耦合。替選地也可以實現，所述調節電路17不僅與所述電流傳感器輸出端14也與所述IGBT開關I的集電極接口 11連接，並且不僅根據所述第一測量信號9而且也根據所述第二測量信號8產生所述調節信號19。
[0035]在所有情況下，所述驅動信號脈衝18k的脈衝長度T經由所述調節信號19來調節。當例如所述中間迴路電壓不減小或以很小的尺度減小時，可以延長所述脈衝長度T。同樣地，例如可以在一通過所述IGBT開關I的過高電流的情況下減小所述脈衝長度T。經由所述第一測量信號9可以例如在所述IGBT開關I接通的瞬間監控在所述IGBT開關I的集電極接口 11上的中間迴路電壓的電壓驟降。如果不存在電壓驟降或所述電壓驟降太低，則可以延長所述脈衝長度T。通常所述調節電路17的調節程序可以以一很小的脈衝長度T開始，用以避免所述IGBT開關I的過載且因此避免可能的損壞。
[0036]所述調節電路17也可以可選地接收其它的外部參數6，所述參數被納入到調節機制中。例如所述外部參數6可以包括所述IGBT開關I處的溫度。
[0037]如在圖5和6中示意性示出，除了所述調節電路17之外，可以通過所述操控電路16產生一用於調節所述驅動電路15的一可調節的控制電阻的調整信號20並且供給到所述驅動電路15中。在此情況下，所述調整信號20可以例如根據所述調節信號19來產生。經由所述調整信號20可以選擇性地提高所述驅動電路15的控制電阻的電阻值，從而可以減少供給到所述IGBT開關I的控制輸入端13中的操控電壓的值。在此情況下，所述控制電阻可以以任意的級來進行匹配，從而能夠選擇性地經由所述調節電路17來調節通過所述IGBT開關I的電流。
[0038]圖8示出了一用於操控逆變器、尤其是在圖1中所示的一電運行車輛的電驅動系統100中的逆變器10的方法30的示意圖。該方法30在第一步驟31中包括:產生一用於所述逆變器的半導體開關中的至少一個半導體開關的驅動信號，其中，所述驅動信號具有一連串驅動信號脈衝。然後，在第二步驟32中進行所述驅動信號的放大，用於產生一控制信號，該控制信號操控所述至少一個半導體開關。在此情況下，所述驅動信號脈衝分別具有一預設的且可調節的脈衝長度，從而所述半導體開關在利用所述控制信號操控的情況下在所述脈衝長度期間沒有完全導通。
[0039]然後，在步驟33a和34a中可以可選地檢測一第一測量信號，其代表所述中間迴路電壓，並且根據所述第一測量信號產生一用於調節所述驅動信號脈衝的脈衝長度的調節信號。替選地或附加地，可以在步驟33b和34b中檢測一第二測量信號，其代表一通過所述至少一個半導體開關的電流，並且根據所述第二測量信號產生一用於調節所述驅動信號脈衝的脈衝長度的調節信號。
[0040]所述方法30原則上可以在所述逆變器的任何運行模式下執行。尤其是所述方法30可以在所述逆變器的通常的正常運行中執行。在該情況下可以例如在一空轉模式中或在調節運行中對所述半導體開關中的應該處於閉合狀態下的一個或多個半導體開關在該時間段期間進行脈衝地操控。然後，所述一個或多個半導體開關短時地有助於所述中間迴路電容器的放電。在此情況下要注意的是，通過所述逆變器輸出的電壓信號不被歪曲或至少僅極小地被歪曲。
[0041]在低轉速電機的情況下例如在一永磁激勵的同步機的情況下，在一空轉模式中所述中間迴路電壓的減小就已經可以是有利的，用以避免在該同步機中的不希望的力矩的產生。在此情況下，所述中間迴路電壓可以例如利用所述方法30事先被減少到一與磁極轉子電壓相關的值上。
[0042]但特別有利的是，所述方法30在所述逆變器的一「主動的短路」中執行，也就是說，在如下模式中，在該模式中所述電機的馬達繞組在故障情況下能夠可靠地被短路。例如可以在出現一故障，例如在所述控制調節器的電壓供給失效的情況下，在車輛事故的情況下或在其它的危害所述電驅動系統的運行安全性的情況下，激活所述「主動的短路」，從而所述橋支路的一個橋側的所有半導體開關、例如所述高邊開關被置入到一閉合的狀態中，並且所述橋支路的另一橋側的所有半導體開關、例如所述低邊開關被置入到一打開的狀態中。不言而喻，所述高邊開關和所述低邊開關的操控可以分別反過來進行。由此可以安全且可靠地經由所述閉合的半導體開關來使所述電機短路。
[0043]在狀態「主動的短路」中分別打開的半導體開關、例如所述低邊開關，可以代替在一持久打開的狀態中經由所述方法30 「節拍式操控」，也就是說，通過脈衝的操控運行分別被短時間地置入到閉塞性和導通性之間的狀態中。由此一電流通過所述脈衝地操控的半導體開關流動，其電流強度例如可經由所述驅動信號脈衝的脈衝長度調節到一希望的值上。由此可以使所述中間迴路電容器經由所述半導體開關在脈衝運行中放電。在此情況下所述半導體開關可以熱力地連接到一冷卻裝置或所述電驅動系統的周圍空氣上，從而可以快速且可靠地輸出在放電時所產生的熱。原則上可以的是，根據所希望的放電持續時間的不同，將任意數量的半導體開關或橋支路納入到快速放電運行中。
【權利要求】
1.用於操控逆變器(10)的半導體開關(1)的控制裝置(4)，具有: 一操控電路(16)，其構造用於根據一通過所述逆變器(10)的控制調節器(50)所產生的開關信號(5)產生一驅動信號(18);以及 一驅動電路(15)，其耦合在所述操控電路(16)和所述半導體開關(1)的控制輸入端(13)之間，並且其構造用於接收所述驅動信號(18)，並且根據所述驅動信號(18)產生一操控所述半導體開關(1)的控制信號(7 )並且供給到所述半導體開關(1)的控制輸入端(13 )中，其中，所述操控電路(16)構造用於將所述驅動信號(18)作為一連串的具有預設的並且能調節的脈衝長度(T)的驅動信號脈衝(18k)來產生，從而所述半導體開關(1)在利用所述控制信號(7)操控的情況下在所述脈衝長度(T)期間沒有完全導通。
2.按照權利要求1所述的控制裝置(4)，其中，所述脈衝長度(T)能夠以如下方式調節，使得所述半導體開關(1)在利用所述控制信號(7)操控的情況下具有一預設的電流值。
3.按照權利要求1和2之一所述的控制裝置(4)，還具有: 一調節電路(17)，其與所述操控電路(16)耦合，並且其構造用於產生一用於調節所述驅動信號(18)的調節信號(19)，並且供給到所述操控電路(16)中。
4.按照權利要求3 所述的控制裝置(4)，其中，所述調節電路(17)構造用於檢測一第一測量信號(9)，其代表中間迴路電壓，並且根據所述第一測量信號(9)產生所述調節信號(19)。
5.按照權利要求3和4之一所述的控制裝置(4)，其中，所述調節電路(17)與所述半導體開關(1)的電流傳感器輸出端(14)耦合，並且構造用於檢測一第二測量信號(8)，其代表一通過所述半導體開關(1)的電流，並且根據所述第二測量信號(8)產生所述調節信號(19)。
6.按照權利要求3至5之一所述的控制裝置(4)，其中，所述驅動電路(15)具有一能調節的用於產生所述控制信號(7)的控制電阻，並且其中，所述操控電路(16)構造用於根據所述調節信號(19)產生一用於調節所述能調節的控制電阻的調整信號(20)並且供給到所述驅動電路(15)中。
7.按照權利要求1至6之一所述的控制裝置(4)，其構造用於操控一IGBT開關(1)。
8.按照權利要求1至7之一所述的控制裝置(4)，其中，所述逆變器(10)具有一半橋電路，並且其中，所述操控電路(16)構造用於利用所述驅動信號(18)操控一半橋的半導體開關(1)中的一個半導體開關並且持久地閉合所述半橋的半導體開關(I)中的另外的半導體開關。
9.用於η相電機(3)的驅動系統(100)，其中，η≥1，所述系統具有: 一中間迴路電容器(2)，其與兩個輸入電壓接口(Τ+ ;Τ_)連接； 一具有大量半導體開關(la.....1f)的逆變器(10)，所述逆變器與所述中間迴路電容器(2)耦合，從所述中間迴路電容器(2)中被供給電能並且構造用於產生一用於所述電機(3)的η相的供給電壓； 大量的按照權利要求1至8之一所述的控制裝置(4a.....4f)，它們分別構造用於產生一用於操控所述逆變器(10)的半導體開關(la.....1f)中的一個半導體開關的控制信號(7a、...、7f);以及 一控制調節器(50)，其與所述大量的控制裝置(4a.....4f)耦合，並且其構造用於產生用於所述逆變器(10)的半導體開關(la.....1f)的開關信號(5a.....5f)。
10.按照權利要求9所述的驅動系統(100)，其中，所述半導體開關(la.....1f)是IGBT開關。
11.按照權利要求9和10之一所述的驅動系統(100)，其中，所述逆變器(10)具有一半橋電路，並且其中，所述操控電路(16)構造用於利用所述驅動信號(18)操控一半橋的半導體開關(I)中的一個半導體開關並且持久地閉合所述半橋的半導體開關(I)中的另外的半導體開關。
12.用於操控逆變器(10)的方法(30)，具有如下步驟: 產生(31) —用於所述逆變器(10)的半導體開關(la.....1f)中的至少一個半導體開關的驅動信號(18)，其中，所述驅動信號(18)具有一連串驅動信號脈衝(18k);並且 放大(32)所述驅動信號(18)用以產生一控制信號(7a.....7f)，所述控制信號操控所述至少一個半導體開關(la.....1f), 其中，所述驅動信號脈衝(18k)分別具有一預設的且能調節的脈衝長度(T)，從而所述半導體開關(la.....1f)在利用所述控制信號(7a.....7f)操控的情況下在所述脈衝長度(T)期間沒有完全導通。
13.按照權利要求12所述的方法(30)，還具有下列步驟: 檢測(33a) —第一測量信號(9)，其代表所述中間迴路電壓；並且 根據所述第一測量信號(9)產生(34a) —用於調節所述驅動信號脈衝(18k)的脈衝長度(T)的調節信號(19)。
14.按照權利要求12和13之一所述的方法(30)，還具有下列步驟: 檢測(33b) —第二測量信號(8)，其代表一通過所述至少一個半導體開關(la、lf)的電流；並且 根據所述第二測量信號(8)產生(34b) —用於調節所述驅動信號脈衝(18k)的脈衝長度(T)的調節信號(19)。
【文檔編號】H02M1/36GK103998281SQ201280063404
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2012年10月24日 優先權日:2011年12月20日
【發明者】E.埃伯萊因, A.舍恩克內希特 申請人:羅伯特·博世有限公司