[发明专利]逆变器的功率开关系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的、逆变器的功率开关系统。

背景技术

特别是使用变流器来操控马达，其中，例如借助直流电源为机器供电，然而为了运行需要一个或者多个交流电相。尤其在机动车驱动技术领域中，这类机器是例如交流马达，例如永磁激励的或他励的同步马达。

变流器例如具有马达侧的逆变器或者说驱动逆变器，该逆变器将来自例如变流器的中间回路的尤其是来自具有中间回路电容器的中间回路的直流电压转换为期望频率的交流电压以便控制要驱动的交流马达的转动方向和转速。这些驱动逆变器尤其使用在机动车中，例如电驱动的机动车，其中，交流马达例如构造为车辆驱动马达。

这类车辆驱动马达（尤其是永磁激励的同步马达）通常表现出结构方式引发的特性，即，在运行中，感生出随着转速增加而升高的反向电压或者说内电压（磁极转子电压（Polradspannung）），该反向电压或者说内电压在很高转速时尤其借助于（驱动）逆变器的续流二极管馈入或者反馈进入中间回路，并且可能在变流器中或者说逆变器中、电池中以及其他组件中导致损害。为了避免这种情况，但是还能在高转速时运行马达，因而在现有技术中在高于额定转速时进行磁场减弱，以便避免有害的电压反向作用。然而尤其是当马达高于额定转速地运行（弱磁运行），并且例如弱磁电流不能较长久地维持时，即使在应用了磁场减弱的情况下，也可能是对变流器或者其他组件的损害。在此原因可能是例如控制电子装置的失效。

为了防止变流器遭受在交流侧的（即来自马达的）意外电压升高情况下的有害的电压反向作用，在现有技术中建议了各种保护电路。在此，通常使变流器的或者说变流器的马达侧的逆变器的功率半导体开关在故障情况下短路，进而由此使与其连接的相应马达端子在故障情况下短路。经由桥式电路的短路可以阻止例如中间回路电容器的、电池的、功率开关等的损害，进而由此阻止由于转子转动感生的电压对变流器的损害。然而公知系统的弱点在于，短路必须有源地通过逆变器的操控电子装置来执行。在操控电子装置故障时，没有保护机制来防止在同步电机中或者马达中感生的电压产生的损害。

DE 10251977A1公开了一种这种类型的同步马达，该同步马达具有有源控制装置，用于使得功率电子装置的功率半导体开关短路。就此而言，该保护装置的缺点在于，使用大量的器件，尤其是有源器件，由此系统的成本和复杂性是巨大的。DE 102005009341A1公开了一种功率输出级的保护系统，该保护系统具有逻辑电路和测量单元。该系统同样是复杂地和高消耗地在使用昂贵有源器件情况下实现。DE29813080U1示出另一种防止电驱动装置的电压反向作用的保护装置，其中，该保护装置也要求复杂的电子装置以及要求借助于电驱动装置进行的能量供给。DE 19835576A1公开了一种永磁激励的电动马达的操控系统，该操控系统包含运行状态检测单元，以便按照要求产生短路。该系统与前面的同样复杂和成本密集，并且不能不使用有源器件地实现。

发明内容

从此出发本发明的任务在于解决上述问题并且实现一种逆变器的功率开关系统，所述功率开关系统简单且廉价地提供相应保护防止交流马达的电压反向作用，并且不要求额外的有源器件。

根据本发明该任务通过权利要求1的特征得到解决。

根据本发明建议一种用于逆变器尤其是驱动逆变器的功率开关系统，其中，所述功率开关系统具有功率半导体开关以及布置在所述功率半导体开关上的保护电路以防止可与所述功率半导体开关连接的交流马达的电压反向作用，其中，所述功率半导体开关具有控制输入端以及输入端和输出端，并且其中，所述保护电路具有在所述输入端与所述控制输入端之间联接的、由齐纳二极管和第一欧姆电阻器组成的串联电路，以及在所述控制输入端与所述输出端之间联接的、由第二欧姆电阻器和二极管的组成的串联电路。所述齐纳二极管尤其以截止方向布置在所述功率半导体开关输入端与控制输入端之间。所述二极管尤其以导通方向布置在所述功率半导体开关控制输入端与输出端之间。

在功率开关系统的一个根据本发明的实施方式中，保护电路具有恰好一个齐纳二极管和/或恰好一个二极管。此外如下地设置，即，保护电路具有恰好一个第一欧姆电阻器和/或恰好一个第二欧姆电阻器。

在功率开关系统的另一个根据本发明的实施方式中，功率半导体开关是具有绝缘栅极的双极型晶体管（IGBT），其中，输入端构造为集电极，控制输入端构造为栅极，输出端构造为发射极。