用于运行变流器的方法和变流器控制单元技术

本发明专利技术涉及用于运行具有至少一个变流器半桥（1、2、3）的变流器（10）的方法，在变流器半桥（1、2、3）中在第一直流电压连接端（B+）和交流电压连接端（U、V、W）之间以及在所述交流电压连接端（U、V、W）和第二直流电压连接端（B-）之间分别设置有可控的开关元件（11、12）和与该开关元件并联连接在截止方向上的空转二极管（13、14），其中交替地且分别通过控制间隔中断地控制至少一个半桥（1、2、3）的开关元件（11、12），其中基于在至少一个空转二极管（13、14）上所测定的电压降来调节所述控制间隔的持续时间。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及用于运行具有至少一个变流器半桥（1、2、3）的变流器（10）的方法，在变流器半桥（1、2、3）中在第一直流电压连接端（B+）和交流电压连接端（U、V、W）之间以及在所述交流电压连接端（U、V、W）和第二直流电压连接端（B-）之间分别设置有可控的开关元件（11、12）和与该开关元件并联连接在截止方向上的空转二极管（13、14），其中交替地且分别通过控制间隔中断地控制至少一个半桥（1、2、3）的开关元件（11、12），其中基于在至少一个空转二极管（13、14）上所测定的电压降来调节所述控制间隔的持续时间。【专利说明】用于运行变流器的方法和变流器控制单元
本专利技术涉及用于运行变流器的方法以及用于执行该方法的变流器控制单元。
技术介绍
电机、例如同步电机可以在发电机式或发动机式运行中与有源的变流器电路一起运行，这些变流器电路例如构造为桥电路。这类桥电路在下面阐述的图1中示意性示出。这样的变流器通常具有一定数目的、分别带有两个可控开关元件的半桥且可以用于通过发电机产生的交流电流或三相电流的整流和/或用于电动机换向时的逆变。通常，与每个开关元件并联地设置所谓的空转二极管。空转二极管的截止方向与直流电压连接端之间的技术电流方向相应。所述开关元件可以例如构造为金属氧化物半导体场效晶体管(M0SFET)。在相应的MOSFET中空转二极管作为反向二极管实现。不管是在整流运行中还是在逆变运行中(用于电机的发动机式运行)，变流器半桥的开关元件都分别被交替地控制，即被切换到导通状态。在此，这些开关元件以一定的开关延迟进行反应，该开关延迟取决于许多影响因素，例如取决于寄生电感、部件公差和直流电压连接端上的当前电流大小。在开关时应当避免所谓的“热路径”、即两个开关元件的同时导通状态，以阻止短路。为了考虑运行时的开关延迟，可以在针对变流器半桥的开关元件的控制阶段之间设置所谓的死区时间(Totzeit)。所述死区时间指的是间隔时间(Pausenzeit)，在该间隔时间内变流器半桥的两个开关元件的任一个都未被控制。因此，交替地且分别通过控制间隔中断地控制变流器半桥的开关元件。死区时间必须选择得足够长，以保证半桥的一个开关元件闭合前该半桥的另一开关元件已经断开。另一方面该死区时间应当保持得尽可能短，以避免只要两个开关元件断开就会出现的空转二极管上的耗损。因此，本专利技术尤其是在逆变运行中控制变流器时改进死区时间的调节并且使得可靠的运行成为可能。
技术实现思路
本专利技术建议具有权利要求1所述特征的用于运行变流器的方法。优选拓展方案是从属权利要求以及以下描述的主题。本专利技术的优点 本专利技术使得用于尤其是在逆变运行中优化对变流器的变流器半桥的开关元件的交替控制之间的死区时间的控制策略成为可能，所述控制策略在简单的分析电子装置情况下实现了鲁棒的控制并且在变化的运行状态下是能起作用的。本专利技术在机动车发电机(尤其是也发动机式运行的启动器发电机，例如用于启动内燃发动机或用于驱动支持，但是纯发电机也一样(所谓的交流发电机(Lichtmaschine)))情况下显示了特别的优点，因为在现代的机动车桥整流器中无论如何已经实现了或可以简单地实现相应的分析电子装置。通过所建议的措施可以减少空转二极管中的过度耗损，如由于常规的控制而可能出现的。同时可靠地避免出现“热路径”。通过下面阐述的方法可以分别测定所阐述的死区时间的瞬时最佳值(Optimum)并且因而在开关元件中达成减少耗损功率和阻止短路之间的理想的妥协。尤其是温度影响、寄生电感、中间电路的连接、开关元件的开关速度、当前的相电流大小和/或所使用的驱动器(Treiber)的供应电压的电压曲线(Spannungslage)对分别需要的死区时间有影响。因为这些参数附加地也会受到部件波动以及外部的影响，所以该死区时间常规地必须被设计成相应地大，以便在最糟情况下仍是足够的。因此，这些开关元件或分配给它们的空转二极管必须始终如此设定规格，使得它们可以引开出现的耗损。这使得常规的装置变得昂贵。相反，利用按照本专利技术所建议的解决方案可以实现对死区时间的调节(Regelung)。由于较高的时间要求该调节例如可以集成在相应的驱动器中。如已经阐述的，已知的变流器半桥分别包括可控的开关元件和与所述开关元件并联连接的所谓的空转二极管(例如以反向二极管的形式)。这些二极管的截止方向与直流电压连接端之间的技术电流方向相应。因此如果在变流器半桥的交流电压连接端上施加正电压信号，那么电流在交流电压连接端和第一直流电压连接端(例如正蓄电池极B+)之间流动。在此，该电流或者流经闭合的开关元件或者流经并联连接的二极管。在交流电压连接端上施加负电压信号的情况下，电流以相应的方式在第二直流电压连接端(例如负蓄电池极B-)或接地线和交流电压连接端之间流动，在这里也或者流经闭合的开关元件或者流经并联连接的二极管。借此交流电压连接端上的交流电压可以被整流。针对变流器中的逆变适用以相应方式的阐述。已认识到:这样的交流电压不仅可以在整流运行中出现，而且通过电机的电感也可以在逆变运行中出现并且可以在本专利技术的范围中使用。在电流流经开关元件时，由于借此建立的电气连接的低欧姆性仅非常小的电压经由所述开关元件和并联连接的二极管降落，该电压由导通电阻和当前的电流得出。相反在电流流经二极管时，可以确定更明显的电压降。因此经由二极管的电压降的确定可以用于确定分配给二极管的有源开关元件是断开还是闭合。因此如果经由变流器半桥的二极管之一的电压降被探测到，那么可以假定变流器半桥的至少一个有源开关元件是断开的并且借此不存在所谓的“热路径”、即在例如正蓄电池极和接地线之间的连续导通的连接。本专利技术利用该认识且建议:在考虑空转二极管之一上的电压降情况下调节之前阐述的控制间隔的持续时间。优选地当该电压降超出阈值时对下一个开关元件进行控制。在此，在使用比较器和由该比较器产生的比较器信号情况下可以测定电压降的大小。该比较器被分配给每个二极管且检测经由该二极管的电压降。该电压降与阈值进行比较。优选相应的比较器配备有预定的滞后特性。利用相应的分析可以分别确定何时对流入反向二极管的相应电流进行换向。只要发生了换向，就可以分别进行对另一开关元件的控制，而不冒“热路径”形式的横向短路风险。只要电流流经反向二极管或外部的空转二极管，就会由于提高的二极管导通电压而累积与导通状态(der durchgesteuerte Zustand)相比提高的耗损功率。这尤其是在具有SiC 二极管的电路中是重要的，所述SiC 二极管比Si 二极管具有更大的导通电压。如可以用于分析有源的整流且集成在相应的驱动器中的比较器电路提供了该可能性:在该分析基础上动态地调整死区时间且因而减少了开关耗损。因此，本专利技术可低成本地且简单地集成在现有的系统中。如尤其是还从下面的附图中得到的，通过比较器电路的相应开关元件的分析还可以在无决定性的相电流分析的系统中推断相应的变流器半桥的交流电压连接端上(所谓的相电流)的电流方向:在交流电压连接端上施加正半波时空转二极管上的电压在正蓄电池极上降落，相反在施加负半波时空转二极管上的电压在负蓄电池极或接地线上降落。因此可以确定在哪个时间窗中发生了相电流的过零点。因此可以可靠地且本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于运行具有至少一个变流器半桥（1、2、3）的变流器（10）的方法，在变流器半桥（1、2、3）中在第一直流电压连接端（B+）和交流电压连接端（U、V、W）之间以及在所述交流电压连接端（U、V、W）和第二直流电压连接端（B?）之间分别设置有可控的开关元件（11、12）和与该开关元件并联连接在截止方向上的空转二极管（13、14），其中交替地且分别通过控制间隔中断地控制至少一个半桥（1、2、3）的开关元件（11、12），其中基于在至少一个空转二极管（13、14）上所测定的电压降来调节所述控制间隔的持续时间。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：P梅林格，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：