用于逆变器的半导体开关的控制装置以及用于操控逆变器的方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于操控逆变器的半导体开关（1）的控制装置（4），具有一操控电路（16），其构造用于根据一通过所述逆变器的控制调节器所产生的开关信号（5）产生一驱动信号（18）；以及一驱动电路（15），其耦合在所述操控电路（16）和所述半导体开关（1）的控制输入端（13）之间，并且其构造用于接收所述驱动信号（18），并且根据所述驱动信号（18）产生一操控所述半导体开关（1）的控制信号（7）并且供给到所述半导体开关（1）的控制输入端（13）中，其中，所述操控电路（16）构造用于将所述驱动信号（18）作为一连串的具有预设的并且能调节的脉冲长度的驱动信号脉冲来产生，从而所述半导体开关（1）在利用所述控制信号（7）操控的情况下在所述脉冲长度期间没有完全导通。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于逆变器的半导体开关的控制装置以及一种用于操控逆变器的方法，尤其用于在快速放电运行中运行逆变器。
技术介绍
电动车辆或混合动力车辆常常具有在电动车蓄电池和电机之间的驱动系统中的功率电子的电路部件，它们通常作为电压中间回路变流器来构造。在此情况下，直流电压中间回路用作所述电动车蓄电池和一逆变器之间的耦合机构，其可被操控用于将来自所述直流电压中间回路的电功率传递到电机上。逆变器可以例如实施成具有一定数量的桥支路的全桥电路，所述桥支路分别具有两个半导体开关。在此情况下，所述桥支路的与所述直流电压中间回路的第一输出接口连接的半导体开关被称作高边开关，并且所述桥支路的与所述直流电压中间回路的第二输出接口连接的半导体开关被称作低边开关。在此情况下，作为半导体开关可以例如使用具有反平行地连接的二极管或MOSFET (金属氧化物场效应晶体管)的IGBT模块(具有绝缘的栅电极的双极晶体管)。为了操控所述逆变器，使用控制调节器，它们产生用于所述半导体开关的开关信号。在故障情况下出于安全原因对于所述控制调节器提出了不同的要求。例如可能要求，所述电机的马达绕组在故障情况下进行短路。这可以通过闭合所有高边开关并且打开所有低边开关(或者反过来)来实现，这也被称作“主动的短路”。此外，在故障情况下必需使所述直流电压中间回路快速地且可靠地放电，尤其是即使在所述控制调节器中的供给电压失效的情况下。这可以通过一快速放电来实现。这种快速放电通常要求在五秒的最大的快速放电时间内完成，以便能够确保车辆的电运行安全性。出版物US 2005/0231171 Al公开了一种电驱动系统，具有一电机、一脉冲逆变器和一中间回路电容器。该中间回路电容器可以经由所述脉冲逆变器的一相应的开关运行来受控地放电。
技术实现思路
根据一个方面，本专利技术提出一种用于操控一逆变器的半导体开关的控制装置，具有一操控电路，其构造用于根据一通过所述逆变器的控制调节器所产的开关信号产生一驱动信号；以及一驱动电路，其耦合在所述操控电路和所述半导体开关的一控制输入端之间，并且其构造用于接收所述驱动信号并且根据所述驱动信号产生一操控所述半导体开关的控制信号并且供给到所述半导体开关的控制输入端中。其中，所述操控电路构造用于，将所述驱动信号作为一连串具有预设的且可调节的脉冲长度的驱动信号脉冲来产生，从而所述半导体开关在利用所述控制信号操控的情况下在所述脉冲长度期间没有完全导通(leitfahig)。根据另一个方面，本专利技术提出一种用于n相电机的驱动系统，其中，n ^ 1，该驱动系统有一中间回路电容器，其与两个输入电压接口连接；一具有大量半导体开关的逆变器，所述逆变器与所述中间回路电容器耦合，从所述中间回路电容器中被供给电能并且构造用于产生一用于所述电机的η相的供给电压；大量的根据本专利技术的控制装置，它们分别构造用于产生一用于所述逆变器的半导体开关中的一个半导体开关的开关控制信号；以及一控制调节器，其与所述大量的控制装置耦合，并且其构造用于产生用于所述逆变器的半导体开关的开关号。根据另一个方面，本专利技术提出一种用于操控逆变器的方法。具有:产生一用于所述逆变器的半导体开关中的至少一个半导体开关的驱动信号的步骤，其中，所述驱动信号具有一连串驱动信号脉冲；以及放大所述驱动信号用以产生一控制信号的步骤，所述控制信号操控所述至少一个半导体开关，其中，所述驱动信号脉冲分别具有一预设的且能调节的脉冲长度，从而所述半导体开关在利用所述控制信号操控的情况下在所述脉冲长度期间没有完全导通。专利技术优点 本专利技术的观点在于，构造一种用于在一电运行车辆中的逆变器的半导体开关的控制装置，其可以转换一快速的或紧急放电，无需使用额外的用于放热的构件并且无需提高的电路费用。在此情况下，所述快速放电或紧急放电经由在所述逆变器中无论如何都存在的半导体开关来执行。由此取消了设置专用的紧急放电电路的必要性，这会带来巨大的成本节省和结构空间节省。本专利技术的 一个优点是，构造有根据本专利技术的控制装置的逆变器包括大量的具有各两个半导体开关的桥支路，该逆变器能够以如下方式进行操控，使得一确定数量的桥支路的半导体开关中的一个半导体开关被“节拍式操控”，也就是说，所述操控信号由短的操控脉冲组成，所述操控脉冲的脉冲长度刚好选择得如此之短，使得所述半导体开关还没有完全导通地连接,而是短时间地处于闭塞状态(Sperrzustand)和导通状态(Leitzustand)之间的过渡状态中。因此，没有完全导通意味着，该导电性具有一个值，该值位于在打开的开关的情况下的导通性(Leitfaiigkeit)的值和在闭合的开关的情况下的导通性的值之间，尤其具有所述开关在闭合状态下所具有的导通性的20%和80%之间的导通性。在该时间期间可以将来自所述中间回路电容器的能量在电流通过相应的半导体开关流动的情况下转化成热并且如此迅速地且有效地消退所述中间回路中的电压。这提供了如下优点，即联接到所述逆变器的输入接口上的中间回路电容器能够快速地且可靠地经由所述半导体开关放电，而通过该放电使得电流不会通过一联接的电机流动。在此情况下特别有利的是，一方面不必安装其它的用于使所述中间回路电容器放电的电路部件，这节省了位置和制造成本。另一方面，所述半导体开关总归是要特别好地热力地连接到周围环境上，从而所述中间回路电容器经由所述逆变器的放电不会引起所述驱动系统的过热。根据本专利技术的控制装置的一种实施方式，所述脉冲长度可以以如下方式进行调节，使得所述半导体开关在利用所述控制信号操控的情况下具有一预设的电流值。根据另一种实施方式，所述控制装置还可以具有一调节电路，其与所述操控电路耦合，并且其构造用于产生一用于调节所述驱动信号的调节信号，并且供给到所述操控电路中。由此可以将所需的通过所述半导体开关的电流值有目的性地通过例如所述驱动信号脉冲的脉冲长度或所述驱动信号脉冲的振幅的影响来调节。根据本专利技术的控制装置的另一种实施方式，所述调节电路可以构造用于，检测一代表所述中间回路电压的第一测量信号，并且根据该第一测量信号产生一调节信号。因此可以根据所述中间回路电容器的充电状态的不同经由所述半导体开关中的一个或多个半导体开关来调节出一合适的放电模式。根据本专利技术的控制装置的另一种实施方式，所述调节电路可以与所述半导体开关的一电流传感器输出端耦合，并且构造用于检测一代表一通过所述半导体开关的电流的第二测量信号，并且根据该第二测量信号产生一调节信号。根据本专利技术的控制装置的另一种实施方式，所述驱动电路可以具有一用于产生所述控制信号的可调节的控制电阻，并且所述操控电路构造用于，根据所述调节信号产生一用于调节所述可调节的控制电阻的调整信号并且供给到所述驱动电路中。根据另一种实施方式，所述控制装置可以构造用于操控一 IGBT开关。根据另一种实施方式，所述逆变器可以具有一半桥电路。在此情况下，所述操控电路构造用于利用所述驱动信号操控一半桥的半导体开关中的一个半导体开关并且持久地闭合所述半桥的半导体开关中的另外的半导体开关。这对于所述逆变器的一主动的短路而言是特别有利的，其中，来自所述中间回路电容器的能量能够在一电流通过一半桥的相应的半导体开关中的一个半导体开关流动的情况下被转化成热并且能够如此本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于操控逆变器（10）的半导体开关（1）的控制装置（4），具有：一操控电路（16），其构造用于根据一通过所述逆变器（10）的控制调节器（50）所产生的开关信号（5）产生一驱动信号（18）；以及一驱动电路（15），其耦合在所述操控电路（16）和所述半导体开关（1）的控制输入端（13）之间，并且其构造用于接收所述驱动信号（18），并且根据所述驱动信号（18）产生一操控所述半导体开关（1）的控制信号（7）并且供给到所述半导体开关（1）的控制输入端（13）中，其中，所述操控电路（16）构造用于将所述驱动信号（18）作为一连串的具有预设的并且能调节的脉冲长度（T）的驱动信号脉冲（18k）来产生，从而所述半导体开关（1）在利用所述控制信号（7）操控的情况下在所述脉冲长度（T）期间没有完全导通。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.20 DE 102011089316.41.用于操控逆变器(10)的半导体开关(1)的控制装置(4)，具有: 一操控电路(16)，其构造用于根据一通过所述逆变器(10)的控制调节器(50)所产生的开关信号(5)产生一驱动信号(18);以及 一驱动电路(15)，其耦合在所述操控电路(16)和所述半导体开关(1)的控制输入端(13)之间，并且其构造用于接收所述驱动信号(18)，并且根据所述驱动信号(18)产生一操控所述半导体开关(1)的控制信号(7 )并且供给到所述半导体开关(1)的控制输入端(13 )中，其中，所述操控电路(16)构造用于将所述驱动信号(18)作为一连串的具有预设的并且能调节的脉冲长度(T)的驱动信号脉冲(18k)来产生，从而所述半导体开关(1)在利用所述控制信号(7)操控的情况下在所述脉冲长度(T)期间没有完全导通。2.按照权利要求1所述的控制装置(4)，其中，所述脉冲长度(T)能够以如下方式调节，使得所述半导体开关(1)在利用所述控制信号(7)操控的情况下具有一预设的电流值。3.按照权利要求1和2之一所述的控制装置(4)，还具有: 一调节电路(17)，其与所述操控电路(16)耦合，并且其构造用于产生一用于调节所述驱动信号(18)的调节信号(19)，并且供给到所述操控电路(16)中。4.按照权利要求3 所述的控制装置(4)，其中，所述调节电路(17)构造用于检测一第一测量信号(9)，其代表中间回路电压，并且根据所述第一测量信号(9)产生所述调节信号(19)。5.按照权利要求3和4之一所述的控制装置(4)，其中，所述调节电路(17)与所述半导体开关(1)的电流传感器输出端(14)耦合，并且构造用于检测一第二测量信号(8)，其代表一通过所述半导体开关(1)的电流，并且根据所述第二测量信号(8)产生所述调节信号(19)。6.按照权利要求3至5之一所述的控制装置(4)，其中，所述驱动电路(15)具有一能调节的用于产生所述控制信号(7)的控制电阻，并且其中，所述操控电路(16)构造用于根据所述调节信号(19)产生一用于调节所述能调节的控制电阻的调整信号(20)并且供给到所述驱动电路(15)中。7.按照权利要求1至6之一所述的控制装置(4)，其构造用于操控一IGBT开关(1)。8.按照权利要求1至7之一所述的控制装置(4)，其中，所述逆变器(10)具有一半桥电路，并且其中，所述操控电路(16)构造用于利用所述驱动信号(18)操控一半桥的半导体开关(1)中的一个半导体开关并且持久地闭合所述半桥的半导体开关(I)中的另外...

【专利技术属性】
技术研发人员：E埃伯莱因，A舍恩克内希特，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE