用于逆变器的保护电路以及逆变器系统的制作方法_3

文档序号:9930649阅读:来源:国知局
。在双重实施的控制电路(其各自控制一个晶体管)的情形中,这两个晶体管将会被串联连接,并且会例如被连接成一侧接地,而另一侧被连接到励磁线圈,其中该励磁线圈的第二端子进而被连接到电源电压。
[0035]在根据本发明的逆变器系统中,除了控制系统故障导致缺失控制脉冲之外,也可能发生功率元件内部的故障。许多逆变器系统具有来自负载电路的反馈,藉此,可以得出关于负载和/或功率元件的操作状态的结论。例如,用于控制EC(电子整流)电动机的逆变器要求有关转子的位置的信息从而允许正确发射用于定子的电压。该信息能够由专用传感器或者通过估计的方式获取。在功率元件中有故障的情形中,电动机的旋转运动将会明显不那么均匀地发生,从而可以从关于电动机操作状态的位置信号得出结论。其他方法也是可能的,例如测量聚集电流。本领域技术人员知晓允许做出有关负载和/或功率元件的操作状态的结论的恰适的方法。从所确定或者所估计的操作状态中,可以确定是否存在临界操作状态,其要求触发根据本发明的保护电路。
[0036]为了评估关于操作状态的信息,在根据本发明的逆变器系统的优选的进一步发展中,提供了用以检测所述操作状态的装置。一旦检测到临界操作状态,它们可以抑制控制脉冲的生成。以此方式,即使在PTOM中,微控制器仍能发起将负载切换到安全操作状态中。当使用熔丝电阻器时,这将会意味着电动机被与供电网络隔离开并且可能以目标方式经由制动斩波器来被制动。
【附图说明】
[0037]有各种可选方式用有益的方式来发展并实现本发明的教导。为了这一目的,在一方面,于此引用权利要求1和/或15的从属权利要求,并且在另一方面,引用以下对于本发明优选示例性实施例和附图的解释。在对于本发明优选的示例性实施例和附图的解释的上下文中,还解释了其他通常优选的实施例和教导的进一步发展。附图示出:
[0038]图1是根据本发明的具有冗余实施的控制电路的保护电路的示例性实施例的示图,以及
[0039]图2是根据本发明的保护电路的具体实施的示图。
【具体实施方式】
[0040]图1示出了根据本发明的逆变器(未示出)的保护电路I的示例性实施例的示图。该保护电路I包括具有两个相同设计的路径的冗余实施控制电路2。进一步,保护电路I包括安全元件3以及以中继KI形式的开关布置4。
[0041]控制系统(未示出)生成了周期性控制脉冲WDl,其被输入到控制电路2的这两个冗余路径之一(图1中的上路径)中。相应地,周期性控制脉冲WD2被输入到该控制电路的下路径中。由于这两条路径相同的设计,以下的解释涉及控制电路的两个路径,没有括号的附图标记相应地指示上路径,而有括号的附图标记相应地指示下路径。
[0042]控制脉冲WD1(WD2)通过电阻R2(R6)和电容C1(C4)的串联电路并且随后在控制输入8(8’)处被馈送到控制电路2。电阻R2(R6)用以限制由控制系统发射的电流。电容C1(C4)用作高通,这提供了控制系统与控制电路2之间针对直流电压而言的分隔。
[0043]控制电路2包括电荷栗5(5’)以及电阻Rl (R5)和电容C3(C6)。电荷栗5(5’)包括两个肖特基二极管V2 (V4),其被互相串联连接,并且它们的导电方向分别指向远离接地。相应地,下方的二极管V2U(V4U)被连接到接地。下方二极管V2U(V4U)和上方二极管V2JV40)之间的连接点形成了电荷栗5(5’)的输入。上方二极管V2JV4。)的阴极分别被连接到放电电阻R3(R7)和存储电容C2 (C5)的端子,这三个组件之间的连接点形成了电荷栗5 (5 ’)的输出。放电电阻R3 (R7)和存储电容C2 (C5)的第二端子各自分别连接到接地。
[0044]电阻Rl(R5)的一个端子被连接到电荷栗5(5 ’)的输出,其中第二端子连接到电容C3 (C6)。电容C3 (C6)的第二端子被连接到接地。电阻Rl (R5)与电容C3 (C6)之间的连接点被连接到增强型η沟道MOSFET Vl(V3)的栅极,其用作该开关布置的驱动晶体管。电阻Rl(R5)以及电容C3(C6)形成了滤波器电路,特别是低通滤波器,其降低了来自电荷栗5(5’)的输出电压中的交变分量。
[0045]应当指出,电阻R2(R6)与R1(R5)以及电容器C3(C6)是任选的,并且对于保护电路的功能来说并不是必需要求的。然而,由于它们保护逆变器系统的组件这一事实,所以它们也被包括在所示的示例性实施例中。
[0046]这两个MOSFET Vl与V3被互相串联耦合,S卩,MOSFET Vl的源极被连接到MOSFET V2的漏极JOSFET V2的源极被连接到接地,而MOSFET Vl的漏极被连接到中继的励磁线圈6。具体地,这意味着端子ASl和SK2是被互相连接的。励磁线圈6的第二端子SKl由电源电压供电。中继的开关触点7将其两个端子连接在安全元件3的两侧上。没有任何电流通过励磁线圈时,开关触点7被断开,而当有电流通过励磁线圈6时,开关触点7被闭合,并且由此呈现导通状态。开关布置4和安全元件3被优选地安排成经由负载电路中的LKl和LK2来直接位于桥接反相器(未示出)的下游。安全元件在此处被实施为熔丝电阻器R4。
[0047]在保护电路的操作期间,存储电容C2和C5用作电荷存储,其在常规情形中用每个正WDx-信号电平充电,从而一旦达到要求的栅源电压,相应的MOSFET Vl和/或V3就会表现出低阻抗。控制脉冲WDl和WD2必须在预定频率之上,其取决于输入(Cl和/或C4)处的高通滤波器以及电荷存储单元(C2和C5)以及它们的放电电阻(R3和R7)。当WDx-信号被拉至驻定高电平时或者若控制器中发生差错时(其中高电平被持续施加在相应各个输出处),电容Cl和/或C4变成高阻抗,从而去往存储电容C2和/或C5的电流通量被中断。
[0048]上方二极管V2。和V4。在WDx信号为低时分别防止存储电容C2和C5的放电。下方二极管V2jPV4u确保在WDx-信号为低时电容Cl和C4的放电,从而在随后的循环中,进入存储电容C2和/或C5的电流通量再次变得可能。高阻抗电阻R3和R7将存储C2和C5放电,从而在差错的情形中,FET的控制信号在特定的时间段之后被拉至低,并且它们允许中继脱落。
[0049]当被接通时,中间电路经由安全元件3被充电,从而开启电流藉此被限制。电子元件能够承担它的功能。只要是这种情形,那么控制系统和/或在那里操作的微控制器就周期性地在WDx输出处生成控制脉冲,而在此没有负载电流流动。只要控制器在正确的频带中发射控制脉冲并且存储电容被充电,FET就切换到接地并且中继被激活。以此方式,熔丝电阻R4被桥接并且负载电路表现出较低的阻抗。在PTOM中的差错具有/不具有次级故障的情形中,控制脉冲WDx不再被施加在保护电路的输入处并且中继脱落。熔丝电阻R4在短暂的负载电流通量之后断开中间电路,从而呈现了电子器件的安全状态。
[0050]在图1的上下文中所描述的示例性实施例能够实现以下一些或所有益处与特征:
[0051]-高电压稳定性,从而防止在过压(例如,通过桥接其他电势)的情形中丢失功能
[0052]-高电压稳定性,从而避免附加的组件(例如,齐纳二极管)
[0053]-提高的效率
[0054]-相互独立的两个控制电压(WDl和WD2),从而防止在次级故障的情形中丢失功能
[0055]-该电路被实施成具有冗余性,从而在组合差错的情形中维持功能
[0056]-由UL或VDE认证的中继并不被要求具有冗余(诸如开关元件之类的冗余);若未被认证的中继、电子开关/开关单元或者半导体中继被使用,则其应当是冗余的,从而维持整个保护电路的冗余性
[0057]-为了功能上的安全性,控制着控制电压WDl和WD2的软件应当表示由VDE认证的软件
[0058]-熔丝电阻的大小必须被设定成使得所议负载的最大绕组电阻高到足以安全地触发熔丝电阻
[0059]-若PTC被用作安全元件,则其大小必须被设定成使得结果所得的在最大绕组电阻情况下的电流通量不会引起不允许的变热。
[0060]图2示出了根据本发明的保护电路的具体实施例,其中所示的保护电路很大程度上等同于根据图1的示例性实施例。在这里,应当指出,图2中的附图标记与图1中的附图标记并不相同。
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