[发明专利]具有附加电路的变流器以及用于运行变流器的方法

说明书

技术领域

本发明属于电力电子学领域并且涉及一种用于为电机供给运行电压的变流器以及一种用于运行这种变流器的方法。 

背景技术

在化石燃料资源不断减少的背景下，现代机动车辆越来越多地配备电动驱动装置或混合驱动装置。鉴于所需的驱动力，必须以大大高于车载配电系统的、例如400至900伏特的运行电压运行机动车辆的驱动装置，该运行电压典型地是由例如像蓄电池或燃料电池那样的直流电源来提供的。在车辆技术中主要应用由逆变器供电的三相电流电动机（永磁的或他励的（fremderregte）异步或同步电动机）。通过逆变器能够使发动机的旋转方向和转数根据需要与相应的行车情况相适应。 

在典型的构造方式中，逆变器具有带有用于给功率单元供电的电荷存储器的电压中间电路，在功率单元中直流电被转换成交流电。通过该电荷存储器实现了用于运行驱动装置的电压支持或电压滤波。具有电压中间电路的逆变器的基本构造对于专业技术人员而言是已知的，并且在专利文献中已有详细的说明。在此仅需示例性地参阅德国专利权说明书DE19710371C1。 

发明内容

本发明的目的在于，改进传统的变流器，即能够以非常紧凑的和不复杂的方式和方法以及以较低的故障率实现变流器的的不同功能，该不同的功能与电压中间电路相关联。根据本发明提出，这个和其它的目的通过具有并列的权利要求的特征的变流器和用于运行该变流器的方法来实现。本发明的有利的设计方案通过从属权利要求的特征来给出。 

在这里和下面使用的表述“变流器（Stromrichter）”涉及已知的用于转换电能的装置。在该意义上的变流器特别是单相或多相的直流/交流转换器（DC/AC转换器）或者是逆变器、例如3相逆变器。 

根据本发明的变流器用于为电机供给运行电压。与通常一样，该变流器包括能通过控制电路控制的、用于转换电能的功率单元，该功率单元特别是用于从直流电中产生一个或多个交流电相位（Wechselstromphasen）。通过具有电荷存储器的电压中间电路能够为功率单元提供中间电路电压。 

变流器为此例如包括具有一个或多个半电桥的桥式电路，在其中分别两个功率开关利用其负载电流电路布置在串联电路中。在此，第一功率开关（“TOP-开关”）利用其负载电流输入端与电压中间电路的正的（oberes）或者是较高的电位（DC+）连接并且第二功率开关（“BOT-开关”）利用其负载电流输出端与电压中间电路的负的（unteres）或者是较低的电位（DC-）连接。TOP开关和BOT开关之间的中间分接头构成半电桥的﹑用于连接交流电相位和电负载的负载输出端。这种功率开关典型地设计用于传导几百安培的电流和断开最高约1000伏特的电压。在实际中为此大多使用具有绝缘栅极电极的双极型晶体管（IGBT）或场效应晶体管（FET）、特别是金属氧化物场效应晶体管（MOSFET）。 

用于控制功率开关的控制电路分成初级侧电路部分和次级侧电路部分，其中，通过至少一个电隔离的传输装置使初级侧电路部分（低电压端）与次级侧电路部分（高电压端）电隔离，但是二者在数据技术上是彼此连接的。初级侧电路部分包括用于产生用于控制功率开关的控制信号的控制 逻辑部件。与通常一样，控制信号在次级侧电路部分中通过驱动器电路转换为用于接通或断开功率开关的控制电压。 

根据本发明变流器具有附加电路，其包括与电压中间电路连接的、具有至少两个欧姆电阻的分压器（电阻链）。通过分压器使电压中间电路的两个中间电路导线短接。 

此外附加电路还包括在分压器处的、用于分接中间电路电压的第一部分电压的第一电压分接头，其中该第一电压分接头利用电路部分与用于执行功能的功能部件电连接。此外附加电路还包括至少一个在分压器处的、用于分接中间电路电压的第二部分电压的第二电压分接头，其中该第二电压分接头利用至少另一个电路部分与用于执行其它的功能的其它的功能部件电连接。第一电压分接头和第二电压分接头可以设计为共同的电压分接头。优选的是，第二电压分接头不同于第一电压分接头，其中通过第二电压分接头分接中间电路电压的第二部分电压，该第二部分电压不同于由第一电压分接头分接的第一部分电压。功能部件的功能互不相同。 

在此主要的是，电路部分分别具有用于与其它的电路部分电去耦的﹑能通断的去耦部件，其中去耦部件分别具有开关并且设计以使得，在开关的第一开关状态下能执行相应的电路部分的功能以及在开关的第二开关状态下不能执行相应的电路部分的功能并且同时在第二开关状态下在相应的电路部分中存在由去耦部件定义的电阻。