[发明专利]在变流器中的电流过零

说明书

技术领域

本发明涉及一种功率电子单元，该功率电子单元包括调节器和至少一个具有第一开关元件和第二开关元件的半桥并且所述功率电子单元在所述两个开关元件之间具有相电流输出端，在该相电流输出端中，第一开关元件和第二开关元件能以周期频率以用于开关时间的推挽模式进行切换，并且在该相电流输出端中，调节器将开关时间和/或周期频率作为调整参量来调整，以便在相电流输出端上在随后的切换周期内提供相电流的预定的振幅、频率和相位。

背景技术

用于混合动力车辆和电动车辆的当前的变流器通常使用绝缘栅双极型晶体管(IGBT)作为半导体。这例如由文献CN 201 781 456 U的摘要得知。具有双向的半导体元件、例如金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的变流器通常很少使用，因为MOSFET连接电桥仅能实现比IGBT桥小的电压的变流器。因此，MOSFET变流器在其有效功率方面被限制，并且IBGT变流器就此在电子技术的多个领域内是优选的，例如参见文献DE 10138751 A1。然而，在非常高的频率(>20kHz)时，与IGBT相比，MOSEFT的构件特性产生积极影响。

传统的变流器包括本领域技术人员已知的B6桥。三个半桥之一的两个开关从不在相同的时刻接通。因此，存在停滞时间，该停滞时间确保开关可以可靠地接通输入电压并且不出现(ausbleiben)半桥短路。此外，在导通时产生在半导体上的电压降，所述电压降可能对变流器的运行特性产生不利影响。

发明内容

本发明的任务在于，描述一种经改善的功率电子单元。

该任务通过按照本发明的功率电子单元来解决：一种功率电子单元，所述功率电子单元包括调节器和至少一个具有第一开关元件和第二开关元件的半桥并且所述功率电子单元在所述两个开关元件之间具有相电流输出端，在该相电流输出端中，在推挽模式能以周期频率切换第一开关元件和第二开关元件的开关时间，并且在该相电流输出端中，调节器将开关时间和/或周期频率作为调整参量来调整，以便在相电流输出端上在随后的切换周期内提供相电流的预定的振幅、频率和相位，其中，在相电流输出端上的相电流的振幅、频率和相位是可预测的；所预测的相电流的方向用作调节器的观测参量，以及调节器根据所预测的相电流的方向确定用于随后的切换周期的开关时间，其特征在于，所述预测涉及预测时间段，以及所述预测时间段等于在调节回路中的数据处理时间段。

按照本发明，相电流在相电流输出端上的振幅、频率和相位是可预测的，所预测的相电流的方向用作调节器的观测参量并且调节器根据所预测的相电流的方向确定用于随后的切换周期的开关时间。

调节器处于调节回路中并且在所述两个开关元件上确定要调节的开关时间。由于技术所决定地，在确定开关时间的时刻和切换所述两个开关元件的时刻之间存在时间延迟。这意味着，在调整各开关的所确定的开关时间的时刻，实际的相电流不等于如下相电流，该相电流在确定开关时间的时刻是实际的相电流。相电流的该提前或者要调节的开关时间的确定对于在时间上随后的切换周期的滞后能通过在时间上预先计算在调整开关的时刻存在的实际的相电流来补偿，并且在本文献中被称为预测。因此，所述预测涉及预测时间段，其中，预测时间段基本上等于在调节器的调节回路中的数据处理时间段并且所述预测时间段描述了确定要调节的开关时间的滞后的时间大小。

本发明的优选的变型方案通过如下方式给出，即，可对于所预测的相电流的正方向调整第一开关时间，并且可对于所预测的相电流的负方向调整第二开关时间。

因此，所确定的开关时间与所预测的相电流的方向有关。因此，可以在功率电子单元中考虑与电流方向有关的电压降。

此外，有利的是，能借助于电流预测确定零周期，相电流在零周期内更换电流方向。

在没有普遍性限制的情况下，功率电子单元经常输出交变电流信号。相电流作为变量必然在确定的时刻呈现数值零，其落入到确定的切换周期中。所述切换周期被称为零周期。

按照本发明的一种实施形式，对于零周期，所确定的开关时间处于第一开关时间和第二开关时间之间。

这意味着，对于零周期的所确定的开关时间是在用于正相电流的第一开关时间之间并且在用于负相电流的第二开关时间之间的混合形式。

按照本发明的一种优选的实施形式，所述功率电子单元被如下系统所包括，该系统也包括电机并且在该系统中功率电子单元的相电流基本上用作用于驱动电机的转子的输入电流并且预测基本上基于转子在预测时间段期间的转动。

本发明基于以下阐述的考虑：