[发明专利]电流测量装置和用于运行电流测量装置的方法

说明书

本发明涉及电流测量装置和用于运行电流测量装置的方法。电流测量装置（1）包括：带有至少一个补偿绕组（L2）的补偿变流器（2）；电压产生装置（R1），其用于产生与流过至少一个补偿绕组（L2）的补偿电流（IK）的强度至少近似地对应的第一电压（U1）；补偿电流减小装置（7），其用于将第一电压（U1）与参考电压（Uref）比较，并且如果第一电压（U1）超过参考电压（Uref），就作用于功率单元（6），使补偿电流（IK）的强度减小。本发明提供了一种带有补偿变流器（2）的电流测量装置（1），以及一种用于运行带有补偿变流器（2）的电流测量装置的方法，它们可以实现尤其是功率半导体模块（9）的可靠的运行。

技术领域

本发明涉及一种电流测量装置。此外，本发明还涉及一种用于运行电流测量装置的方法。

背景技术

在由现有技术公知的功率半导体模块中，通常在基板上布置有功率半导体结构元件，像例如功率半导体开关和二极管，并且借助于基板的导体层以及焊线和/或复合薄膜彼此导电连接。在此，功率半导体开关通常以晶体管的形式，例如像IGBT(Insulated GateBipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)或者MOSFET(Metal Oxide SemiconductorField Effect Transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)或者晶闸管的形式存在。

在此，布置在基板上的功率半导体结构元件通常与单个的或多个所谓的半电桥电连接，这些半电桥例如用于对电压和电流进行整流和逆变。基板通常直接或间接地与冷却体连接。

在此，特别是在功率半导体模块中，为了测量电流使用补偿变流器。在技术上常见的补偿变流器具有可导磁的芯、至少一个环绕芯的测量绕组、至少一个环绕芯的补偿绕组、调节装置和由调节装置驱控的功率单元。当要测量的电流流过至少一个测量绕组时，至少一个测量绕组产生延伸穿过芯的测量磁流。作为对此的备选，如下补偿变流器也是公知的，其中，代替了应用至少一个测量绕组以产生测量磁流，将可导磁的芯布置在电线路周围，要测量的电流流过该可导磁的芯。功率单元产生了流过至少一个补偿绕组的补偿电流，其中，调节装置以如下方式驱控功率单元，即，在补偿电流流过时由至少一个补偿绕组产生的延伸穿过芯的补偿磁流正好与测量磁流一样大，但在相反的方向上延伸穿过芯。在应用至少一个测量绕组的情况下，补偿电流Ik与测量电流Im的比通过至少一个测量绕组的匝数与至少一个补偿绕组的匝数的比来确定。借助补偿电流流过的测量电阻，产生了与补偿电流成比例的测量电压作为输出参数。

功率半导体模块具有驱动器，用以驱控功率半导体开关，该驱动器例如将由控制装置产生的接通信号和断开信号转化为用于功率半导体开关的相应的驱控信号。在此，各驱动器在输出侧与所配属的功率半导体开关的控制端口(基极、门极)电连接。

此外，功率半导体模块通常各具有能量供给装置，用于为驱动器和补偿变流器供给能源，该能量供给装置为各功率半导体模块的驱动器和补偿变流器供电。

当要由补偿变流器测量的电流例如由于错误，像例如短路变得特别大时，补偿电流也变得特别大，这可能导致毁坏或损坏补偿变流器的功率单元和/或导致能量供给装置过载。特别是能量供给装置的过载在此可能紧接着导致特别大的伤害，这是因为在能量供给装置过载时可能导致驱动器停止运转，从而使功率半导体模块不再是可驱控的，因此例如借助功率半导体模块构建的整流器和逆变器不再是可监控的。

在此值得期望的是，当要由补偿变流器测量的电流例如由于错误，像例如短路变得特别大，并且面临对补偿变流器的功率单元的毁坏或损坏和/或能量供给装置过载时，补偿电流例如不被安全电路断开，这是因为于是构造用于控制功率半导体模块的控制装置错误地发送具有0值的电流强度，而是由补偿变流器测定的电流强度或补偿电流一如既往地具有很大的值，但是该值不会是使其导致补偿功率单元的毁坏或损坏或导致能量供给装置过载那么大，从而使控制装置可以采取应对措施。

发明内容