控制装置以及具有这种控制装置的桥式电路制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于受控的交流电生成的桥式电路的桥式电路控制装置。控制装置具有：用于桥支路的每个FET的电压表，其中每个电压表可以与相应的FET连接以用于漏极

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】控制装置以及具有这种控制装置的桥式电路


[0001]本专利技术涉及一种用于功率模块或逆变器的控制装置，尤其是用于受控的交流电生成的桥式电路的控制装置。本专利技术还涉及一种具有这种控制装置的桥式电路。

技术介绍

[0002]逆变器(英文Inverter)是将直流电压转换为交流电压的电气设备。桥式电路是逆变器的示例性实施方式，具有一个或多个并联的桥支路并且可以借助脉宽调制信号产生正弦形的交流电流或交流电压。桥支路通过至少一个高侧(简称HS)开关和至少一个低侧(简称LS)开关构成，其中交流电流输出端位于两个开关之间。HS开关处于直流电压的一个电位并且LS开关处于直流电压的另一个电位。
[0003]当前，半导体断路器，诸如场效应晶体管(缩写为FET)作为在逆变器或功率模块与待驱动的电动机之间的隔离器或开关使用，以便例如在功率模块中短路的情况下将电动机与功率模块电断开。为了减小电动机的制动效果，这种隔离或分离是必要的。然而，去激活在接通或导通状态下将功率模块与电动机相连的相隔离器并不总是没有问题的，因为如果突然中断电流，则电动机的电感会产生高电压峰值，该高电压峰值将损伤并且甚至毁坏逆变器的部件和其它开关元件，诸如相隔离器。
[0004]根据现有技术，存在许多基于电机的转子角速度来使相隔离器去激活的解决方案。然而，这些解决方案带来高制造成本，尤其是对于相隔离器，因为在角速度和相隔离器的电流中断能力之间仅存在间接相关性，并且因此为了防止高压峰值而需要过大尺寸的相隔离器。还存在基于检测通过相隔离器的零安培电流来去激活相隔离器的许多其他方法。然而，为此在三相交流电的相中需要额外的电流表，以便将相隔离器在该特定的零安培点上分离或借助所述相隔离器中断相导体。
[0005]应当注意，电动机通常由三相交流电供电，其中每个相形成正弦信号并且相对于其它相偏移120
°
。这些相被称为U相、V相和W相。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于，避免或至少最小化上述问题和缺点。尤其提供一种能够识别多种、例如短路场景并且随后进行相隔离的装置。该装置在此应能够实现可靠的电流中断，可以简单且成本低廉地制造并且具有长使用寿命。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术提供一种根据权利要求1所述的用于逆变器、特别是用于受控的交流电生成的桥式电路的控制装置。
[0008]具体地，在此涉及用于受控的交流电生成的桥式电路的控制装置。桥式电路配备有至少一个桥支路，该桥支路具有至少一个高侧场效应晶体管FET、至少一个低侧FET和位于其间的交流电输出端。控制装置具有
[0009]‑
用于桥支路的每个FET的电压表，其中用于漏极
‑
源极电压测量的每个电压表可以与相应的FET连接并且输出测量值和/或状态值；
[0010]‑
用于每个交流电输出端的作为相隔离器的场效应晶体管，其中，所述一个/多个相隔离器能够分别与交流电输出端连接并且能够分别通过控制信号进行切换；和
[0011]‑
用于检测电压表的数值并将控制信号分别输出到相隔离器的逻辑电路。
[0012]逻辑电路设计用于根据检测的数值输出用于阻断相应的一个/多个相隔离器的控制信号。
[0013]该解决方案在于，通过测量在FET处、尤其在其体二极管处的电压降，定性地和/或定量地确定相应的相的电流强度和电流方向。因此，每个FET的漏极和源极连接端电连接到一个电压表；即电压表的数量对应于桥式电路的FET的数量。在HS和/或LS FET上进行电压测量。逻辑电路接收指示应将一个或多个特定相或所有相从桥式电路分离或中断的阻断信号。
[0014]控制装置具有的优点是以少量的部件测出桥式电路或逆变器中特定的特性。一旦这些特性或状态值或者测量值已产生并被传送到逻辑电路，则确定可以输出用于中断相隔离器的控制信号。优选地，电压被周期性地，即在时间上以恒定的间隔测量或者实时测量，以确定不同相位的交流电流。
[0015]已经证实为有利的是，电压表设计用于确定和输出第一和第二状态：
[0016]‑
当所测量的电压低于预定的数值、尤其低于
‑
0.5伏时，则为第一状态，并且第一状态用于确定电流方向；和
[0017]‑
当所测量的电压高于预定的数值，尤其高于
‑
0.5伏时，则为第二状态，并且第二状态用于确定要么没有电流流过FET的体二极管、要么FET产生漏极
‑
源极短路并损坏。
[0018]该实施方式的优点是，电压表可以附加或替代其测量值确定状态值，该状态值被提供给逻辑电路并且因此可以得出关于桥式电路和其状态的结论。在第一状态下，尤其确定电流流过体二极管，由此可以确定电流方向。
[0019]在另一有利的实施方式中，控制装置包括主控制电路(也称为EPAS)或者可与主控制电路连接，其中EPAS可在任何时间并且尤其是在控制装置和/或桥式电路的运行期间确定预定的数值。EPAS为此配有例如FET的数据并且可以根据所测量的电压值得出关于FET和/或其体二极管的状态的结论。附加地或替代地，主控制电路可以向逻辑电路输出阻断信号。阻断信号的输出可以通过用户的输入手动地触发和/或通过电子电路或测量电路(诸如所述和/或其他电压表)自动地触发。
[0020]在另一有利的实施方式中，一个/多个相隔离器的源极连接端可与以交流电供电的负载连接。在此涉及相隔离器的第一有利布置，该相隔离器能够或者被通过其漏极连接端连接在交流电输出端上或以其源极连接端连接在负载上。逻辑电路尤其设置为考虑相隔离器控制时的此种布置。
[0021]优选地，逻辑电路被设计用于在检测到通过电压表测量的在高侧FET上的电流引导时，输出控制信号以阻断所属的高侧FET交流电输出端的相隔离器。换言之：控制信号可以优选在测量到相应的电流引导时才输出。由于相隔离器的布置，可以使用相应的高侧FET来阻断相应的相隔离器。即使阻断了相隔离器，但是电流还可以从电动机的线圈、特别是其相位经由相隔离器的体二极管和高侧FET的体二极管被导出。由此避免了在相应的相中的电流的突然中断或者通过电动机的线圈的高电压峰值。
[0022]此外，逻辑电路还可以被设计用于根据所检测的数值确定高侧FET没有短路并且
在高侧FET的体二极管中的电流引导以在相应的相隔离器的体二极管的导通方向上进行，并且因此输出用于阻断相应的高侧FET交流电输出端的相隔离器的控制信号。根据在高侧FET上的电压表的测量值和状态值可以确定，在该FET上不存在短路以及通过高侧FET的体二极管和相应的相隔离器的体二极管的电流引导在相同的方向上进行。一旦识别到这些条件，就输出用于阻断相隔离器的相应的控制信号，并且电流可以继续流过相应的体二极管。
[0023]优选地，逻辑电路设计用于根据所检测的数值确定低侧FET没有短路并且在低侧FET的体二极管中的电流引导以在相应的相隔离器的体二极管的导通方向上进行，并且该数值表示在同一相位的高本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于受控的交流电生成的桥式电路的控制装置，所述桥式电路具有至少一个桥支路，所述桥支路具有至少一个高侧场效应晶体管FET，至少一个低侧FET和位于二者之间的交流电输出端，其特征在于，所述控制装置具有
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用于桥支路的每个FET的电压表，其中每个电压表能够与相应的FET连接以测量漏极
‑
源极电压并且输出测量值和/或状态值；
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作为用于每个交流电输出端的相隔离器的场效应晶体管，其中，所述一个/多个相隔离器能够分别与交流电输出端连接并且能够分别通过控制信号切换；和
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逻辑电路，用于检测电压表的数值并且用于分别向相隔离器输出控制信号，其中，所述逻辑电路根据所检测的数值输出用于阻断相应的一个/多个相隔离器的控制信号。2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述电压表设计为确定并输出第一和第二状态：
‑
当所测量的电压低于预定的数值、尤其低于
‑
0.5伏时，则为第一状态，并且所述第一状态用于确定电流方向；和
‑
当所测量的电压高于预定的数值，尤其高于
‑
0.5伏时，则为第二状态，并且所述第二状态用于确定要么没有电流流过FET的体二极管、要么FET产生漏极
‑
源极短路并损坏。3.根据权利要求2所述的控制装置，其特征在于，所述控制装置具有能够在任意时间并且在所述控制装置和/或所述桥式电路运行期间确定预定的数值的主控制电路。4.根据权利要求1至3中任一项所述的控制装置，其特征在于，所述一个/多个相隔离器的源极连接端能够与待通过交流电供电的负载连接。5.根据权利要求4所述的控制装置，其特征在于，所述逻辑电路设计用于在检测到通过电压表测量的在高侧FET上的电流引导时输出控制信号，以便阻断对应的高侧FET交流电输出端的相隔离器。6.根据权利要求5所述的控制装置，其特征在于，逻辑电路设计为根据所检测的数值确定高侧FET没有短路并且在高侧FET的体二极管中的电流引导在相应的相隔离器的体二极管的导通方向上进行，并且因此输出用于阻断相应的高侧FET交流电输出端的相隔离器的控制信号。7.根据权利要求1至3中任一项所述的控制装置，其特征在于，所述一个/...

【专利技术属性】
技术研发人员：加布里，
申请(专利权)人：蒂森克虏伯股份公司，
类型：发明
国别省市：