控制在源与负载之间的电流制造技术

本发明专利技术涉及控制在源与负载之间的电流。公开了一种用于控制在能量源与负载之间的电流的方法。切换模块耦合于能量源与负载之间。切换模块包括耦合到能量源的两个输入端子和耦合到负载的两个输出端子以及在输入端子之一与输出端子之一之间耦合的至少一个半导体切换元件。在能量源与负载之间测量电流的至少一个电流参数。在至少一个电流参数达到或者超过至少一个预定参数阈值时通过关断切换元件来中断在能量源与负载之间的电流。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于控制在能量源与负载之间的电流的方法，具体地涉及一种用于中断和接通在能量源与负载之间的电流的方法。
技术介绍
在诸多应用中(比如在具有转换器控制的电机的传动系中)，在能量源(比如蓄电池或者电池)与负载之间的电流需要由开关控制。这一类型的开关常称为主开关或者主切换模块。公知将主切换模块实施为如下继电器，该继电器是电磁操作的机械开关。 具体在应用于功率电路中时存在针对主切换模块的一些要求Ca)在正常操作条件下时，主切换模块有望提供低损耗操作，即使在高电流时仍然如此；(b)主切换模块必须允许安全电流中断，即安全过载断开或者短路断开；(c)当负载包括转换器时，DC链路电容必须分别在接通功率电路或者传动系时被充电。主切换模块应当被配置成在传动系正常操作(正常或者永恒操作而无故障)之前对DC链路电容预充电。继电器无论它们是应用于低功率还是高功率应用中都具有若干缺点。作为机电开关的继电器包括具有固有惯性的移动部分。这一固有惯性引起在向继电器施加切换命令时的时间与在继电器实际切换时的时间之间的延迟。当短路在负载中出现时，短路电流的明显增加可能在检测到短路并且生成切换命令时的瞬间与在继电器切换时的瞬间之间的延迟时间期间出现。然而存在其中短路电流的延迟中断可能有害的应用。关于短路安全继电器(或者接触器)的另一方面在于必须提供附加部件以便使它们电弧安全，从而致使那些继电器非常昂贵、笨重并且相当庞大。
技术实现思路
以下呈现简化的
技术实现思路
以便提供对本公开内容的一个或者多个方面的基本理解。这一
技术实现思路
并非广泛概况而且并非旨在于标识本公开内容的重要或者关键要素、也并非刻划其范围。相反，
技术实现思路
的主要目的在于以简化的形式呈现一些概念作为稍后呈现的更详细描述的前序。第一方面涉及一种用于控制在能量源与负载之间的电流的方法。根据本专利技术的一个例子，该方法包括提供在能量源与负载之间连接的切换模块。切换模块具有耦合到能量源的至少两个输入端子和耦合到负载的至少两个输出端子。至少一个电子开关耦合于输入端子之一与输出端子之一之间。当至少一个电流参数达到或者超过至少一个预定参数阈值时，通过关断电子开关在能量源与负载之间中断电流。另外，公开一种用于接通在能量源与负载之间的电流的方法。根据本专利技术的一个例子，该方法包括提供在能量源与负载之间连接的切换模块。切换模块具有耦合到能量源的至少两个输入端子和耦合到负载的至少两个输出端子。至少一个电子开关耦合于输入端子之一与输出端子之一之间。测量在能量源与负载之间的电流的电流参数和在至少两个输出端子之间的电压的电压参数中的至少一个。在第一切换模式中操作该切换模块，在该第一切换模式中至少一个半导体切换元件以脉冲方式在接通时段中接通而在关断时段中关断。随后操作处于第二切换模式的切换模块，以便至少一个半导体切换元件接通，使得它的接通时段的持续时间是在第一切换阶段期间的接通时段的持续时间的至少十倍。以下描述和附图详细阐述本专利技术的某些说明性方面和实施方式。这些表明其中可以采用该原理的各种方式中的仅少数方式。附图说明可以参照以下附图和对应描述来更好地理解本专利技术。图中的部件未必按比例，反而着重于图示本专利技术的原理。另外，在图中相似参考标号表示对应部分。图I图不了如下电路的电路图，该电路具有能量源、负载和具有电子开关的切换模块； 图2图了电路的负载的实施例的电路 图3图示了使用两个晶体管来实施的切换模块的电子开关的实施例的电路 图4图示了另外包括两个继电器的图3的主切换模块的电路图；并且 图5通过时序图的方式图示了切换模块的操作原理。具体实施例方式现在将在具体背景(S卩如下传动系的背景，该传动系具有能量源(电流源)、切换模块和负载)中说明本专利技术的实施例。传动系可以是工厂中或者电厂中的静止传动系。在这一情况下，能量源例如为电网。传动系也可以是移动传动系(比如移动车辆的传动系)。在这一情况下，能量源例如为蓄电池(比如锂离子蓄电池)或者电池。然而本专利技术并不限于与动力系结合使用而是可以用于其中将在能量源与负载之间切换电流的多个不同应用中，具体用于其中将切换DC电流的那些应用中。那些应用的例子是具体类型的计算机服务器或者电信系统中的开关。电信开关通常接收由DC电压源提供的48V的DC供电电压，其中必须在系统中的故障出现时从开关安全地断开电压源。在具体类型的计算机服务器中，约400V的DC供电电压由电压源提供。这一供电电压提供给服务器的个别单元(板)而个别单元从主供电电压生成它们的个别供电电压12V、5V、3. 3V或者I. 2V。图I图示了电路100的第一实施例，该电路具有能量源200、负载400和在能量源200与负载400之间连接的切换模块300。能量源200可以是具有电池220、蓄电池、超级电容等的能量模块。能量源200可以包括由图I中的电感210代表的固有寄生电感。负载400可以包括转换器、电机，其中电机可以包括用于驱动电动车辆的电机。在以下中也将称为主切换模块的切换模块300通常布置为物理上紧邻能量源200，从而造成在能量源200与切换模块300之间的相对短的接线/线路。然而在切换模块300与负载400之间的负载连接线路可以具有数十厘米上至数米的明显长度并且因此具有明显电感。在切换模块300与负载400之间的连接线路的线路电感由图I中的电感420代表。参照图示了负载400的实施例的图2，负载可以包括由转换器401驱动的电机402，其中经由切换模块300和负载连接线路通过能量源200向转换器401供电。DC链路电容器410可以分别连接于负载400 (见图I)和转换器401 (见图2)的输入端子之间。DC链路电容器410均衡由能量源200提供的供电电压的电压摆动并且通过提供共同电压电平将能量源200耦合到负载400。参照图1，切换模块300包括用于将切换模块300耦合到能量源200的输入端子310,311以及用于将切换模块耦合到负载的输出端子312、313。切换模块300还包括在输入端子之一与输出端子之一之间连接的切换元件340。在图I中所图示的实施例中，切换元件连接于第一输入端子310与第一输出端子312之间。然而，切换元件也可以连接于第二输入端子311与第二输出端子313之间(未示出)。切换元件是根据由控制电路350提供的驱动信号S340来接通和关断的电子切换元件340。根据一个实施例，切换元件实施为半导体切换元件，比如MOSFET、IGBT或者BJT。切换模块还包括电流测量器件330，其被配置成测量经过切换模块在能量源200与负载400之间流动的电流I的至少一个参数并且配置成向控制电路350提供电流测量信号S330。电流测量信号代表由测量器件测量的至少一个电流参数。 续流元件360 (诸如二极管)连接于输出端子312、313之间。选择续流元件360的极性，使得续流元件能够在切换模块300的切换元件340关断时导通在线路电感420中感应的电流。可选地，输出电容320连接于输入端子310、311之间。输入电容320用于补偿由能量源的寄生电感210引起的电流和/或电压瞬态。另外，可选电感370与寄生线路电感串联连接。当切换元件340接通(处于它的接通状态)时，在能量源200与负载400之间的电流I可以在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
2011.03.15 US 13/048,3981.一种用于控制在能量源与负载之间的电流的方法，所述方法包括 提供在所述能量源与所述负载之间耦合的切换模块，所述切换模块包括耦合到所述能量源的两个输入端子和耦合到所述负载的两个输出端子以及在所述输入端子之一与所述输出端子之一之间耦合的半导体切换元件； 测量在所述能量源与所述负载之间的所述电流的至少一个电流参数；并且 当所述至少一个电流参数达到或者超过至少一个预定参数阈值时，通过关断所述半导体切换元件来中断在所述能量源与所述负载之间的所述电流。2.根据权利要求I所述的方法，其中所述切换模块还包括 续流元件，连接于所述两个输出端子之间。3.根据权利要求I所述的方法，其中所述切换模块还包括 电流测量单元，配置成测量在所述能量源与所述负载之间的所述至少一个电流参数。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述切换模块还包括 控制单元，配置成基于所述电流测量单元测量的所述至少一个电流参数来控制所述半导体切换元件。5.根据权利要求I所述的方法，其中所述切换模块还包括 至少一个电感，耦合到所述切换模块的至少一个输出端子。6.根据权利要求I所述的方法，其中所述半导体切换元件包括至少一个晶体管，所述至少一个晶体管具有负载路径和控制端子，所述负载路径包括至少两个负载端子，并且其中所述至少一个晶体管的所述负载路径连接于所述切换模块的一个输入端子与一个输出端子之间。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述半导体切换元件包括第一晶体管和第二晶体管，第一和第二晶体管的负载路径串联连接，并且其中所述第一晶体管的控制端子和所述第二晶体管的控制端子由所述控制端子控制。8.根据权利要求7所述的方法，其中第一和第二晶体管为MOS型晶体管，每个所述晶体管的所述负载路径包括漏极端子和源极端子。9.根据权利要求7所述的方法，其中第一和第二晶体管具有相同导通类型，并且其中所述第一晶体管的所述源极端子耦合到所述第二晶体管的所述源极端子，或者其中所述第一晶体管的所述漏极端子耦合到所述第二晶体管的所述漏极端子。10.根据权利要求7所述的方法，其中第一和第二晶体管具有互补导通类型，其中所述第一晶体管的所述源极端子耦合到所述第二晶体管的所述漏极端子，或者其中所述第一晶体管的所述漏极端子耦合到所述第二晶体管的所述源极端子。11.根据权利要求I所述的方法，还包括 提供至少一个继电器，所述继电器连接于所述切换模块的输入端子与输出端子之间。12.根据权利要求I所述的方法，其中所述至少一个电流参数是经过所述切换模块的所述电流的绝对值或者斜率。13.一种用于接通在能量源与负载之间的电流的方法，所述方法包括 提供在所述能量源与所述负载之间耦合的切换模块，所述切换模块包括耦合到所述能量源的两个输入端子和耦合到所述负载的两个输出端子以及在所述输入端子之一与所述输出端子之一之间耦合的至少一个半导体切换元件；在第一切换模式中操作所述切换模块，在所述第一切换模式中所述至少一个半导体切换元件以脉冲方式在接通时段中接通而在关断时段中关断；并且 随后在第二切换模式中操作所述切换模块，在所述第二切换模式中所述至少一个半导体切换元件接通，使得它的接通时段的持续时间是在所述第一切换模式期间的所述接通时段的持续时间的至少十倍。14.根据权利要求13所述的方法，其中所述第一切换模式具有固定时间段。15.根据权利要求13所述的方法，还包括 评估至少一个电参数并且根据所述至少一个电参数让所述切换模块进入所述第二切换模式。16.根据权利要求15所述的方法，其中所述至少一个电参数包括经过所述切换模块的电流的斜率。17.根据权利要求15所述的方法，其中所述至少一个电参数包括从由以下组成的组中选择的至少一个参数在所述切换模块的所述两个输出端子之间的电压；在所述切换模块的所述两...

【专利技术属性】
技术研发人员：G德博伊，W勒斯勒，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：