用于电机的逆变器、用于机动车的电驱动装置以及用于运行逆变器的方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种电机的逆变器，包括有第一电极和第二电极的中间电路及多个相系统，其分别有高端和低端开关机构，高端开关机构在一端连到第一电极而在另一端连到低端开关机构，低端开关机构在一端连到高端开关机构而在另一端连到第二电极，高端和低端开关机构分别有包括开关输入端、功率输入端和功率输出端的断路器，功率输入端和输出端在断路器闭合情况下电连接而在断路器打开的情况下电分离。在此规定，断路器的开关输入端不仅连到控制电路而且连到中间电路电压限制电路，中间电路电压限制电路在中间电路中的中间电路电压超过电压临界值时闭合所述断路器。此外，还涉及用于机动车的电驱动装置以及用于运行电机的逆变器的方法。

Inverter for motor, electric driving device for motor vehicle and method for operating inverter

The invention relates to a motor inverter, including intermediate circuit has a first electrode and a second electrode and a plurality of phase system, which are high-end and low-end high-end switch mechanism, switching mechanism at one end connected to the first electrode and the other end is connected to the low side switch mechanism, low-end switch mechanism at one end connected to the high-end switch mechanism at the other end connected to the second electrode, high and low switch mechanism respectively including circuit breaker switch input, power input and power output, power input and output of the circuit breaker is closed under the condition of electrical connection and separation in electric circuit breaker open case. This provision, switch input circuit breaker is connected to the control circuit and the end not only connected to the intermediate circuit voltage limiting circuit, the intermediate circuit voltage intermediate circuit voltage limiting circuit in the intermediate circuit in more than when closing the circuit breaker threshold voltage. In addition, the invention relates to an electric driving device for a motor vehicle and a method for operating the inverter of the motor.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于电机的逆变器，逆变器连接到具有第一电极和第二电极的中间电路并且具有多个相系统，相系统分别具有高端开关机构和低端开关机构，其中高端开关机构在一端连接到第一电极而在另一端连接到低端开关机构，低端开关机构在一端连接到所述高端开关机构而在另一端连接到第二电极，其中高端开关机构和低端开关机构分别具有包括开关输入端、功率输入端和功率输出端的断路器，功率输入端和功率输出端在断路器闭合的情况下相互电气连接而在断路器打开的情况下电气分离。本专利技术还涉及一种用于机动车的电驱动装置以及用于运行用于电机的逆变器的方法。
技术介绍
电机例如用于驱控机动车，就这点而言也就是用于提供针对机动车驱控的扭矩。因为机动车的车载电网通常仅仅提供直流电，然而电机优选作为交流电机或三相电机存在，所以设有逆变器。逆变器用于将直流电流转变为交流电或三相电。逆变器例如以脉宽调制逆变器或H桥式变换器的形式存在。逆变器具有中间电路或至少连接到该中间电路。中间电路具有第一电极和第二电极，第一电极和第二电极具有相互不同的电位。例如第一电极作为正极存在，而第二电极作为负极存在。逆变器还具有多个相系统，亦即至少两个相系统(在将直流电转换为交流电的情况下)或者至少三个相系统(对于转变为三相电)。相系统中的每个分别具有高端开关机构和低端开关机构，它们相互串联连接并且在一端连接到第一电极而在另一端连接到第二电极。换言之，高端开关机构在一侧连接到第一电极而在另一侧连接到低端开关机构，而低端开关机构在一侧连接到高端开关机构而在另一侧连接到第二电极。开关机构中的每个，亦即不仅高端开关机构而且低端开关机构分别具有断路器/功率开关，断路器包括开关输入端、功率输入端以及功率输出端。如果在开关输入端上施加电压或者电流由开关输入端流至功率输出端，那么断路器闭合，从而功率输入端与功率输出端电气连接。相比之下，如果开关输入端无电压或无电流，那么断路器打开并且相应地功率输入端和功率输出端相互电气分离。断路器例如作为晶体管特别是作为双极晶体管或作为场效应晶体管存在。场效应晶体管可以在此设计为绝缘栅门极晶体管(IGBT)，场效应晶体管可以设计为势垒-场效应晶体管或金属绝缘半导体场效应晶体管(MISFET)或具有通过绝缘栅分离的栅极的场效应晶体管(IGFET)。自然地，断路器然而也可以具有对此备选的设计方案。上述实施方案具体来说，高端开关机构的断路器的功率输入端永久与第一电极连接，而其功率输出端永久与低端开关机构的断路器的功率输入端连接。低端开关机构的断路器的功率输出端又永久与第二电极连接。在高端开机构与低端开关机构之间现在可以设有电机用相连接端，特别是电机的电气连接端连接在高端开关机构与低端开关机构之间。
技术实现思路
现在，本专利技术的任务在于，提出一种用于电机的逆变器，该逆变器相比于已知逆变器具有如下优点，即特别是即便在故障情况下也可以可靠地运行。这利用具有权利要求1特征的逆变器实现。在此规定，高端开关机构和/或低端开关机构的断路器的开关输入端不仅连接到控制电路而且连接到中间电路电压限制电路，中间电路电压限制电路在中间电路中的中间电路电压超过电压临界值时闭合断路器。控制电路例如是逆变器的控制装置并且用于相应地驱控高端开关机构和低端开关机构以便由中间电路的直流电提供交流电或三相电。相比之下，中间电路电压限制电路规定用于借助于逆变器限制中间电路电压。优选地，所有高端开关机构或所有低端开关机构的断路器的每个开关输入端分别在一端连接到控制电路而在另一端连接到中间电路电压限制电路。就这点而言，给高端开关机构或低端开关机构的每个断路器优选分别配置这样的中间电压限制电路。如果电机作为发电机运行并且相应地驱控逆变器，那么逆变器用于由电机产生的交流电或三相电的整流。然而如果这在中间电路中不需要，例如因为蓄能器由中间电路解耦，特别是由于蓄能器的故障，或者因为机动车的连接到中间电路的车载电网仅仅需要更少量电流，那么可以导致在中间电路中显著的电压上升。为了防止逆变器和/或车载电网或其单个构件的损坏，设有中间电路电压限制电路。一旦中间电路电压限制电路确定在中间电路中存在的中间电路电压超过电压临界值，那么该中间电路电压限制电路闭合为其配置的断路器，从而该断路器是电气导通的并且相应地电气连接功率输入端与功率输出端。如果中间电路电压限制电路配置给高端开关机构，那么可以在中间电路电压限制电路响应并且同时低端开关机构断路器闭合时直接连接第一电极与第二电极，使得在中间电路中存在的电能通过两个电极的短路而消除并且转化为热。相反地自然可以将中间电路电压限制电路配置给低端开关机构。在该情况下，所述方法可以在同时闭合高端开关机构断路器的情况下实施。因此优选地规定，连续驱控逆变器以便运行电机，亦即特别是作为电动机或作为发电机运行。相应地，周期性地闭合又打开高端开关机构或低端开关机构的这样的没有配置中间电路电压限制电路的断路器。因此可以通过其至少周期地消除电能。优选地，给每个断路器配置单独的中间电路电压限制电路。然而也可以规定，将中间电路电压限制电路配置给多个断路器，特别是高端开关机构或低端开关机构的所有断路器。优选地，中间电路电压限制电路与控制电路或控制装置分离地存在。特别是中间电路电压限制电路集成到高端开关机构和低端开关机构中。然而也可以规定，中间电路电压限制电路配置给控制电路。如果该中间电路电压限制电路确定中间电路电压超过电压临界值，那么可以规定，控制电路闭合相系统中的至少之一、优选相系统中的多个或所有相系统的不仅高端开关机构而且低端开关机构的断路器并且相应地短接第一电极与第二电极。相应地，逆变器用于通过相系统有效消除在中间电路中存在的过电压。电机优选作为异步电机存在。在同步电机特别是永久激励的同步电机的情况下可以规定，借助于开关机构短路电机，这也称为主动短路，而这在异步电机中是不允许的。这基于如下，通过异步电机的短路产生高短路电流，该短路电流可以破坏逆变器和/或电机。这利用逆变器的上述设计方案来阻止。附加地可以规定，逆变器在其中间电路中具有所谓的制动斩波器(Bremschopper)。而且通过制动斩波器可以实现第一电极与第二电极的受控的短路。然而为此附加的构件是必要的，这对于按照该说明书的逆变器不总是这种情况。在本专利技术的一个有利改进的范围中规定，中间电路电压限制电路具有Z二极管和二极管，其中Z二极管的阴极连接到功率输入端而Z二极管的阳极经由二极管连接到相应断路器的开关输入端。Z二极管也可以称为齐纳二极管。Z二极管以及二极管相互串联连接，其中它们在一端连接到功率输入端而在另一端连接到相应断路器的开关输入端。准确地说，Z二极管的阴极连接到功率输入端，而其阳极与二极管的阳极连接。二极管的阴极又连接到断路器的开关输入端。附加地，控制电路可以连接到开关输入端或二极管的阴极。Z二极管和二极管共同形成所谓的“有源钳位”电路。Z二极管具有确定的齐纳电压或击穿电压。如果中间电路电压达到或超过该齐纳电压或击穿电压，那么该Z二极管变得导通。相应地给相应断路器的开关输入端施加电压或电流，从而该断路器闭合。在本专利技术的另一设计方案的范围中规定，齐纳二极管的齐纳电压相当于电压临界值。自然特别有利的是，齐纳二极管阻止中间电路电压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电机(2)的逆变器(3)，该逆变器连接到具有第一电极(6)和第二电极(7)的中间电路(4)以及具有多个相系统(11、12、13)，所述相系统分别具有高端开关机构(14、18、22)和低端开关机构(16、20、24)，其中，所述高端开关机构(14、18、22)在一端连接到所述第一电极(6)而在另一端连接到所述低端开关机构(16、20、24)，所述低端开关机构(16、20、24)在一端连接到所述高端开关机构(14、18、22)而在另一端连接到所述第二电极(7)，其中，所述高端开关机构(14、18、22)和低端开关机构(16、20、24)分别具有包括开关输入端(28)、功率输入端(29)和功率输出端(30)的断路器(15、17、19、21、23、25)，其中，所述功率输入端(29)和功率输出端(30)在断路器(15、17、19、21、23、25)闭合的情况下相互电气连接，而在断路器(15、17、19、21、23、25)打开的情况下电气分离，其特征在于，所述高端开关机构(14、18、22)和/或低端开关机构(16、20、24)的断路器(15、17、19、21、23、25)的开关输入端(28)不仅连接到控制电路(31)而且连接到中间电路电压限制电路(32)，所述中间电路电压限制电路在中间电路(4)中的中间电路电压超过电压临界值时闭合所述断路器(15、17、19、21、23、25)。...

【技术特征摘要】
2015.10.28 DE 102015013875.81.一种用于电机(2)的逆变器(3)，该逆变器连接到具有第一电极(6)和第二电极(7)的中间电路(4)以及具有多个相系统(11、12、13)，所述相系统分别具有高端开关机构(14、18、22)和低端开关机构(16、20、24)，其中，所述高端开关机构(14、18、22)在一端连接到所述第一电极(6)而在另一端连接到所述低端开关机构(16、20、24)，所述低端开关机构(16、20、24)在一端连接到所述高端开关机构(14、18、22)而在另一端连接到所述第二电极(7)，其中，所述高端开关机构(14、18、22)和低端开关机构(16、20、24)分别具有包括开关输入端(28)、功率输入端(29)和功率输出端(30)的断路器(15、17、19、21、23、25)，其中，所述功率输入端(29)和功率输出端(30)在断路器(15、17、19、21、23、25)闭合的情况下相互电气连接，而在断路器(15、17、19、21、23、25)打开的情况下电气分离，其特征在于，所述高端开关机构(14、18、22)和/或低端开关机构(16、20、24)的断路器(15、17、19、21、23、25)的开关输入端(28)不仅连接到控制电路(31)而且连接到中间电路电压限制电路(32)，所述中间电路电压限制电路在中间电路(4)中的中间电路电压超过电压临界值时闭合所述断路器(15、17、19、21、23、25)。2.根据权利要求1所述的逆变器，其特征在于，所述中间电路电压限制电路(32)具有齐纳二极管(33)和二极管(34)，其中，所述齐纳二极管(33)的阴极连接到所述功率输入端(29)而所述齐纳二极管(33)的阳极经由二极管(34)连接到相应断路器(15、17、19、21、23、25)的所述开关输入端(28)。3.根据上述权利要求之一所述的逆变器，其特征在于，所述齐纳二极管(33)的齐纳电压相当于所述电压临界值。4.根据上述权利要求之一所述的逆变器，其特征在于，给所述断路器(15、17、19、21、23、25)并联连接一电容(35)。5.根据上述权利要求之一所述的逆变器，其特征在于，断路器(15、17、19、21、23、25)具有功...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·里查伯格，J·维施拉斯，
申请(专利权)人：奥迪股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE