[发明专利]用于运行变流器的方法和变流器控制单元

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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（MOSFET）。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，本发明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。

发明内容

本发明建议一种用于运行具有至少一个变流器半桥的变流器的方法，在所述变流器半桥中在第一直流电压连接端和交流电压连接端之间以及在所述交流电压连接端和第二直流电压连接端之间分别设置有可控的开关元件和与该开关元件并联连接在截止方向上的空转二极管，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的所述开关元件，其中基于在至少一个空转二极管上所测定的电压降来调节所述控制间隔的持续时间，其中所述电压降是在至少一个空转二极管上测定的，并且其中基于所测定的电压降超过阈值来调节所述控制间隔的持续时间。优选拓展方案是以下描述的主题。

本发明的优点

本发明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。本发明在机动车发电机（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，利用按照本发明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。