本发明专利技术涉及用于电流变换器的电路装置以及用于运行电流变换器的方法。本发明专利技术涉及用于使电流变换器的中间电路经由PTC电阻快速主动放电的附加电路，其中该放电依赖于功率开关的负载路径的线路状态，该功率开关的控制电压从中间电路电压截取。为此目的，设置有齐纳二极管，在该齐纳二极管上降落用于功率开关的控制电压。为了电流变换器的正常运行，通过另一用于控制功率开关的半导体开关在电学上绕开齐纳二极管的情况下有目的地激活或去活中间电路的快速放电。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术处于功率电子领域，并且涉及一种用于带有电压中间电路的电流变换器的电路装置，以及一种用于运行这种电流变换器的方法。
技术介绍
在化石资源萎缩的背景下，现代汽车越来越多地装备有带有电动机的纯电驱动装置或者带有电动机和内燃机构成的组合的混合驱动装置。就所需的动力而言，汽车的电动机必须利用与车载电源相比显著更高的例如为400伏特到900伏特的工作电压来运行。该工作电压由直流电源(典型地为蓄电池或燃料电池)提供。与燃料电池不同，蓄电池具有如下优点:蓄电池同时用作直流电流吸收器(GI e i ch s troms enke ),使得蓄电池能够在电动机起电流发生器作用的制动过程期间被充电。通常，电动机为了运行而需要一个或多个交流电相位，从而可以在直流电源与电动机之间设置电流变换器。在车辆技术中，主要使用三相电机(永磁激励或他励的异步电机或同步电机)，三相电机由用于将直流电转换成三相交流电的三相逆变器馈电。通过三相逆变器，电动机的转动方向和转速可以满足需要地与相应的行驶状况匹配。在典型的结构类型中，电流变换器具有电压中间电路，该电压中间电路带有用于为功率模块馈电的中间电路电容器，在该功率模块中直流电被转换至三相交流电。该中间电路电容器能够实现针对电动机的运行的电压支持和电压平滑。如果需要，则该中间电路电压可以通过升压转换器而相对于直流电源提高。带有中间电路的电流变换器的基本结构对于本领域技术人员而言本身已众所周知并且在专利文献中已详细描述。就此而言仅应示例性地参考德语专利说明 书DE 197 10371 Cl。为了避免人员受到高电压的危害，要注意:在汽车未运行时，中间电路将放电。在实践中为此设置由欧姆电阻构成的电阻排，电阻排能够实现中间电路在例如达到数小时的时段中的被动放电，使得电流变换器的正常运行不受放电影响。如下事实是不利的:中间电路的这种被动放电持续相对长的时间，使得尤其在事故时不能消除人员受到带电的中间电路的高电压的危害。
技术实现思路
与此相比，本专利技术的任务在于改进带有电压中间电路的传统电流变换器，使得与经由电阻排的被动放电相比要能够实现使中间电路显著更快地放电。该任务和另外的任务按本专利技术的建议通过具有并列权利要求的特征的用于带有电压中间电路的电流变换器的电路装置以及用于运行这种电流变换器的方法来解决。本专利技术的有利扩展方案通过从属权利要求的特征来说明。根据本专利技术，示出了一种用于带有电压中间电路的电流变换器的电路装置，该电压中间电路具有电荷存储器，其与现有技术中已知的中间电路的被动(即不可控的)缓慢放电相比能够实现中间电路的快速主动(即可控)放电。该表述“电流变换器”如在此所使用的那样涉及本身已知的用于转换电能的装置，该装置具有电压中间电路。在此意义下的电流变换器可以是直流-直流转换器(DC/DC-转换器)或者斩波器、交流-直流转换器(AC/DC-转换器)或者整流器和直流-交流转换器(DC/AC-转换器)或者逆变器，尤其是多相逆变器。以下出发点在于，该中间电路如通常的那样具有针对上或者较高的电势的第一中间电路线路和针对下或者较低的电势的第二中间电路线路，通过它们可以为电流变换器的并联布置的不同部件(通常为模块)以中间电路电压馈电。根据本专利技术的用于使中间电路快速主动放电的电路装置包括第一串联电路，该第一串联电路由具有正温度系数的电阻和构建为功率开关的第一半导体开关构成，该第一半导体开关根据功率开关的开关状态来将这两个中间电路线路电连接或分离。为此目的，第一串联电路的其中一端部电连接到第一中间电路线路上，而其另一端部电连接到第二中间电路线路上，其中，第一半导体开关用其负载路径或者功率路径与具有正温度系数的电阻布置成串联电路。第一串联电路是为中间电路经由具有正温度系数的电阻(以下称作“PTC电阻”)的可接通或者可关断的放电而设置的。该PTC电阻是导电材料，该导电材料在较低温度时比在较高温度时更好地传导电流，因为电阻随着温度升高而变大。优选地，该PTC电阻具有使得中间电路的电荷存储器可以在一位数的数秒范围内，例如小于5秒，的时段中至少放电到预给定的剩余电压的电阻，该剩余电压小于中间电路电压的20%、尤其是小于10%。为此目的，该PTC电阻的电阻例如小于I千欧姆、尤其是小于500欧姆。特别有利地，由高放电电流引起的PTC热敏电阻14的过度加热可以通过电阻随温度增加而升高来避免。在此情况下，该PTC电阻根据待放电的中间电路电压而设计为使得其温度仅仅升高到最大工作温度，该最大工作温度还能够实现中间电路无损毁地放电。对于实际应用而 言，重要的是，第一半导体开关作为功率开关能够传导在中间电路经由PTC电阻快速放电时所出现的高电流并且隔断中间电路上的高电压。例如，第一半导体开关设计为传导数百安培的电流并且隔断达到大约1000伏特的电压。在实践中为此典型地使用绝缘栅双极性晶体管(IGBT)，其具有作为输入端的集电极电极、作为输出端的发射极电极和作为控制输入端的栅极电极，或使用场效应晶体管(FET)，尤其是金属氧化物场效应晶体管(M0SFET)，其具有作为输入端的漏极电极、作为输出端的源极电极和作为控制输入端的栅极电极。此外，根据本专利技术的电路装置包括第二串联电路，其由欧姆电阻和齐纳二极管构成，该第二串联电路与第一串联电路布置成并联电路，其中，第二串联电路的其中一端部电连接到第一中间电路线路上而其另一端部电连接到第二中间电路线路上。齐纳二极管相对于中间电路电压的极性沿截止方向布置。在此情况下重要的是，该齐纳二极管构建为使得在电压击穿时在齐纳二极管上降落的电压对应于第一半导体开关的控制电压，使得第一半导体开关可以通过在齐纳二极管上降落的电压被控制进入其导通状态中。通过该齐纳二极管尤其可以实现的是:中间电路仅仅被放电至如下剩余电压，该剩余电压通过齐纳二极管的设计(击穿电压)和与齐纳二极管串联的欧姆电阻来给定。此外,不依赖于中间电路电压的大小，在齐纳二极管上始终降落对应于第一半导体开关的控制电压的电压，使得即使中间电路电压变化，该第一半导体开关也始终可以被切换并且该中间电路可以被可靠地且安全地放电。为了(中间)截取控制电压，第一半导体开关(功率开关)的控制输入端与在欧姆电阻和齐纳二极管之间的连接点电连接。因此，在齐纳二极管上降落的电压作为控制电压而施加在第一半导体开关的控制输入端上。为了能够主动地控制中间电路经由PTC电阻的放电，在根据本专利技术的电路装置中第一半导体开关(功率开关)的控制输入端经由第二半导体开关的负载路径与第一半导体开关(功率开关)的输出端电连接。该第二半导体开关与齐纳二极管布置成并联电路，使得存在针对齐纳二极管的可开关的旁通线路(旁路)。第二半导体开关的控制输入端优选在中间连接用于电流隔离的隔离机构例如光耦合器的情况下与驱控逻辑电路可电连接或者连接，使得该第二半导体开关可以自由选择地切换至导通状态或截止状态中。如果第二半导体开关处于导通状态中，则第一半导体开关的控制输入端和输出端在绕开齐纳二极管的情况下被短路，使得第一半导体开关处于截止状态中并且中间电路不能经由PTC电阻放电。而在第二半导体开关的截止状态中，第一半导体开关的控制电压在齐纳二极管上降落，使得第一半导体开关处于导通状态中并且中间电路可经由PTC本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于带有中间电路（7）的电流变换器（1）的电路装置（10），所述中间电路（7）具有电荷存储器（8），所述中间电路（7）具有针对中间电路电压（UZK）的上电势（DC+）的第一中间电路线路（9）和针对中间电路电压（UZK）的下电势（DC?）的第二中间电路线路（9’），所述电路装置（10）具有如下特征：?由具有正温度系数的电阻（14）和构建为功率开关的第一半导体开关（15）构成的第一串联电路（13）电连接到这两个中间电路线路（9、9’）上，?与所述第一串联电路（13）布置成并联电路的、由欧姆电阻（16）和齐纳二极管（17）构成的第二串联电路（13’）电连接到所述两个中间电路线路（9，9’）上，其中所述齐纳二极管（17）设计为使得在电压击穿时降落的电压对应于所述第一半导体开关（15）的控制电压，?所述第一半导体开关（15）的控制输入端（21）与在所述欧姆电阻（16）和所述齐纳二极管（17）之间的连接点（5）电连接，?所述第一半导体开关（15）的控制输入端（21）经由与所述齐纳二极管（17）并联的第二半导体开关（18）与所述第一半导体开关（15）的输出端（20）电连接。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：米夏埃尔·乌尔，约亨·克劳斯，
申请(专利权)人：赛米控电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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