[发明专利]用于旋转磁场电机的功率电子电路装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于旋转磁场电机的功率电子电路装置。

背景技术

具有旋转磁场电机、特别是具有永久激励的同步电机的电气驱动系统已经达到高的发展水平。这些电气驱动系统的高的特定的力密度有利地能够在小的重量的同时实现高的起动转矩。在此情况下，所得到的整个驱动系统的效率和功率密度大大依赖于功率电子供电。

为此已经从企业内部的现有技术已知不同的功率电子电路装置。因此图1示出一种装置，其中与直流电压源30连接的永久激励的同步电机的三个支路41-43可彼此独立地借助功率电子功能块10被控制。在图2中示出了一种具有功能块10的装置，在该装置中各个支路41-43不能彼此独立地被控制。

此外图3以作为所谓的半桥电路的两点电路示出图1或者图2中的功能块10的结构，该半桥电路具有两个可控的电子开关1、3和两个反并联的二极管2、4。替代地，也可以采用多点电路。图4示范性地以三点电路示出功能块20的结构，该三点电路具有四个可控的电子开关1、3、5、7、四个反并联的二极管2、4、6、8和两个另外的二极管22、24。

这样的基本电路使该同步电机能够既以电动机方式又以发电机方式运行，在以电动机方式运行的情况下来自外部储能器、例如直流电压源的电能在该同步电机中被转化为机械功，在以发电机方式运行的情况下在该同步电机上完成的机械功在外部储能器中作为电能被存储。为此该外部储能器例如可以作为蓄电池组被放电(电动机运行)或者被充电(发电机运行)。

由此例如能够在机械制动时回收能量。同样能够在混合系统中平衡向驱动系统要求的功率和由内燃机提供的功率之间的随时间变化的差。

发明内容

本发明的任务在于，提供用于旋转磁场电机的功率电子电路装置，其使得能够高效率地运行该旋转磁场电机。

为解决该任务，根据权利要求1的前序部分的功率电子电路装置通过其表征特征进行扩展。

根据本发明的一种实施方案的功率电子电路装置包括一个或者多个功能块，用于具有至少一个支路、优选地具有多个支路、特别是具有三个支路的旋转磁场电机和具有正极和负极的外部储能器之间的可控的、双向的能量交换。一个或者多个功能块可以分别包括两点电路。附加地或者作为替代方案，一个或者多个另外的功能块分别包括多点电路。

至少一个功能块被构造为在功率侧连接端子兼容的功能块，该功能块包括至少一个内部储能器。该在功率侧连接端子兼容的功能块具有至少一个附加的开关状态，在该开关状态下输出电压比外部储能器的正极更正。附加地的或者替代于此，该在功率侧连接端子兼容的功能块具有至少一个附加的开关状态，在该开关状态下输出电压比外部储能器的负极更负。

通过优选地包括一个或者多个串联的或者并联的单极存储电容器的内部储能器，能够表示至少一个附加的开关状态，在该开关状态下在功率侧连接端子兼容的功能块的输出电压在数值上大于储能器的各个极。

通过输出电压比储能器的正极更正或者比储能器的负极更负的附加的开关状态所提供的附加的自由度使得能够显著更高效地运行旋转磁场电机。

在一个特别优选的实施方案中，在功率侧连接端子兼容的功能块具有至少两个附加的开关状态，并且由此与参考图3所说明的装置相比总共具有至少四个可能的输出电压值。在这种情况下在一个附加的开关状态下输出电压比外部储能器的正极更正，并在另外的附加的开关状态下输出电压比外部储能器的负极更负。由此能够特别高效地运行特别是被高度利用的永久激励的同步电机。

在重量和/或空间需求方面被优化的旋转磁场电机仅具有小的纵向电感。这决定功率电子器件或者多点电路的高开关频率(所谓的“脉冲频率”)，以便限制支路电流的不希望的电流波动性。在参考图4所说明的装置中三点电路为此经常不够，这不利地提高技术花费。

同时对旋转磁场电机的所力求的高的功率利用要求(至少短时的)高的支路电流。因此，尽管有小的纵向电感，但是在该旋转磁场电机的基频的情况下就电压的有效分量而言总的电压需求被提高。这也不利地影响已知的装置的效率，并且不利地提高它的技术花费，因为与此相应地必须为定子绕组选择高的直流电压和/或小的匝数。后者导致不希望的高的支路电流。

通过根据本发明的一种实施方案的功率电子电路装置能够减少这些缺点。附加的自由度能够实现更好的适配的控制并且由此能够实现这样的旋转磁场电机的更高效的运行。