[发明专利]逆变器的半导体开关的控制设备和用于激励逆变器的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于逆变器的半导体开关的控制设备和一种用于激励（Ansteuern）逆变器的方法、尤其是用于操作在快速放电工作（Schnellentladebetrieb）中的逆变器的方法。

背景技术

电动车辆和混合动力车辆在牵引用蓄电池（Traktionsbatterie）与电机之间的传动系统中常常具有功率电子电路部件，这些功率电子电路部件通常被建立为间接电压换流器（Spannungszwischenkreisumrichter）。在此，直流中间回路（Gleichspannungszwischenkreis）用作牵引用蓄电池与逆变器之间的耦合环节，该耦合环节可以被激励用于将来自直流中间回路的电功率传递到电机上。

逆变器例如可以被实施为具有多个各带有两个半导体开关的桥臂的全桥电路。在此，桥臂的与直流中间回路的第一输出端子连接的半导体开关可以分别被称作高压侧（High-Side）开关，而桥臂的与直流中间回路的第二输出端子连接的半导体开关可以分别被称为低压侧（Low-Side）开关。在此，例如带有反并联的二极管的IGBT模块（具有绝缘栅电极的双极性晶体管）或者MOSFET（金属氧化物场效应晶体管）可以被用作半导体开关。

为了激励逆变器，使用控制调节装置，该控制调节装置产生用于半导体开关的开关信号。在故障情况下，出于安全原因对控制调节装置提出了各种要求。例如，可需要的是，在故障情况下使电机的发动机绕组安全地短路。这可以通过接通所有高压侧开关和切断所有低压侧开关（或者相反地）来实现，这也被称作“主动短路（Aktiver Kurzschluss）”。

此外，在故障情况下，还需要快速且可靠地使直流中间回路放电，尤其是即使在控制调节装置中的供电电压中断的情况下也如此。这可以通过快速放电来实现。这样的快速放电按标准被要求在为五秒的最大快速放电时间之内，以便能够保证车辆的电操作安全。

出版文献US 2005/0231171 A1公开了一种电传动系统，该电传动系统具有电动机、脉冲逆变器和中间回路电容器。中间回路电容器可以通过脉冲逆变器的相对应的开关工作来受控地被放电。

发明内容

根据一方面，本发明提出了一种用于激励逆变器的半导体开关的控制设备，所述控制设备具有：激励电路，该激励电路被设计用于根据通过逆变器的控制调节装置产生的开关信号来产生驱动信号；以及驱动电路，该驱动电路被耦合在半导体开关的控制输入与激励电路之间，并且该驱动电路被设计用于接收驱动信号以及根据驱动信号产生激励半导体开关的控制信号，而且将该控制信号馈入到半导体开关的控制输入中；以及调节电路，该调节电路与激励电路耦合，并且该调节电路被设计用于在半导体开关断开时检测与在半导体开关上降落的电压有关的电压信号、产生与该电压信号有关的用于调节驱动信号的调节信号以及将该调节信号馈入到激励电路中。

根据另一方面，本发明提出了一种用于n相电机的传动系统，其中n≥1，该传动系统具有：中间回路电容器，该中间回路电容器与两个输入电压端子连接；带有多个半导体开关的逆变器，该逆变器与中间回路电容器耦合，从中间回路电容器中被馈送电能量并且被设计用于产生用于电机的n相供电电压；多个根据本发明的控制设备，所述控制设备分别被设计用于产生用于逆变器的半导体开关之一的开关控制信号；以及控制调节装置，该控制调节装置与多个控制设备相耦合，并且该控制调节装置被设计用于产生用于逆变器的半导体开关的开关信号。

根据另一方面，本发明提出了一种用于激励逆变器的方法，该方法具有如下步骤：产生用于逆变器的半导体开关中的至少一个半导体开关的驱动信号，其中该驱动信号具有驱动信号脉冲序列；放大驱动信号，用于产生激励所述至少一个半导体开关的控制信号；在半导体开关断开时检测与在该半导体开关上降落的电压有关的电压信号；产生与电压信号有关的调节信号；并且通过调节信号来调节驱动信号。

本发明的优点