专利名称：用于电流变换器的电路装置及用于运行电流变换器的方法
技术领域：
本发明处于功率电子领域，并且涉及一种用于带有电压中间电路的电流变换器的电路装置，以及一种用于运行这种电流变换器的方法。
背景技术：
在化石资源萎缩的背景下，现代汽车越来越多地装备有带有电动机的纯电驱动装置或者带有电动机和内燃机构成的组合的混合驱动装置。就所需的动力而言，汽车的电动机必须利用与车载电源相比显著更高的例如为400伏特到900伏特的工作电压来运行。该工作电压由直流电源(典型地为蓄电池或燃料电池)提供。与燃料电池不同，蓄电池具有如下优点:蓄电池同时用作直流电流吸收器(GI e i ch s troms enke ),使得蓄电池能够在电动机起电流发生器作用的制动过程期间被充电。通常，电动机为了运行而需要一个或多个交流电相位，从而可以在直流电源与电动机之间设置电流变换器。在车辆技术中，主要使用三相电机(永磁激励或他励的异步电机或同步电机)，三相电机由用于将直流电转换成三相交流电的三相逆变器馈电。通过三相逆变器，电动机的转动方向和转速可以满足需要地与相应的行驶状况匹配。在典型的结构类型中，电流变换器具有电压中间电路，该电压中间电路带有用于为功率模块馈电的中间电路电容器，在该功率模块中直流电被转换至三相交流电。该中间电路电容器能够实现针对电动机的运行的电压支持和电压平滑。如果需要，则该中间电路电压可以通过升压转换器而相对于直流电源提高。带有中间电路的电流变换器的基本结构对于本领域技术人员而言本身已众所周知并且在专利文献中已详细描述。就此而言仅应示例性地参考德语专利说明 书DE 197 10371 Cl。为了避免人员受到高电压的危害，要注意:在汽车未运行时，中间电路将放电。在实践中为此设置由欧姆电阻构成的电阻排，电阻排能够实现中间电路在例如达到数小时的时段中的被动放电，使得电流变换器的正常运行不受放电影响。如下事实是不利的:中间电路的这种被动放电持续相对长的时间，使得尤其在事故时不能消除人员受到带电的中间电路的高电压的危害。
发明内容
与此相比，本发明的任务在于改进带有电压中间电路的传统电流变换器，使得与经由电阻排的被动放电相比要能够实现使中间电路显著更快地放电。该任务和另外的任务按本发明的建议通过具有并列权利要求的特征的用于带有电压中间电路的电流变换器的电路装置以及用于运行这种电流变换器的方法来解决。本发明的有利扩展方案通过从属权利要求的特征来说明。根据本发明，示出了一种用于带有电压中间电路的电流变换器的电路装置，该电压中间电路具有电荷存储器，其与现有技术中已知的中间电路的被动(即不可控的)缓慢放电相比能够实现中间电路的快速主动(即可控)放电。该表述“电流变换器”如在此所使用的那样涉及本身已知的用于转换电能的装置，该装置具有电压中间电路。在此意义下的电流变换器可以是直流-直流转换器(DC/DC-转换器)或者斩波器、交流-直流转换器(AC/DC-转换器)或者整流器和直流-交流转换器(DC/AC-转换器)或者逆变器，尤其是多相逆变器。以下出发点在于，该中间电路如通常的那样具有针对上或者较高的电势的第一中间电路线路和针对下或者较低的电势的第二中间电路线路，通过它们可以为电流变换器的并联布置的不同部件(通常为模块)以中间电路电压馈电。根据本发明的用于使中间电路快速主动放电的电路装置包括第一串联电路，该第一串联电路由具有正温度系数的电阻和构建为功率开关的第一半导体开关构成，该第一半导体开关根据功率开关的开关状态来将这两个中间电路线路电连接或分离。为此目的，第一串联电路的其中一端部电连接到第一中间电路线路上，而其另一端部电连接到第二中间电路线路上，其中，第一半导体开关用其负载路径或者功率路径与具有正温度系数的电阻布置成串联电路。第一串联电路是为中间电路经由具有正温度系数的电阻(以下称作“PTC电阻”)的可接通或者可关断的放电而设置的。该PTC电阻是导电材料，该导电材料在较低温度时比在较高温度时更好地传导电流，因为电阻随着温度升高而变大。优选地，该PTC电阻具有使得中间电路的电荷存储器可以在一位数的数秒范围内，例如小于5秒，的时段中至少放电到预给定的剩余电压的电阻，该剩余电压小于中间电路电压的20%、尤其是小于10%。为此目的，该PTC电阻的电阻例如小于I千欧姆、尤其是小于500欧姆。特别有利地，由高放电电流引起的PTC热敏电阻14的过度加热可以通过电阻随温度增加而升高来避免。在此情况下，该PTC电阻根据待放电的中间电路电压而设计为使得其温度仅仅升高到最大工作温度，该最大工作温度还能够实现中间电路无损毁地放电。对于实际应用而 言，重要的是，第一半导体开关作为功率开关能够传导在中间电路经由PTC电阻快速放电时所出现的高电流并且隔断中间电路上的高电压。例如，第一半导体开关设计为传导数百安培的电流并且隔断达到大约1000伏特的电压。在实践中为此典型地使用绝缘栅双极性晶体管(IGBT)，其具有作为输入端的集电极电极、作为输出端的发射极电极和作为控制输入端的栅极电极，或使用场效应晶体管(FET)，尤其是金属氧化物场效应晶体管(M0SFET)，其具有作为输入端的漏极电极、作为输出端的源极电极和作为控制输入端的栅极电极。此外，根据本发明的电路装置包括第二串联电路，其由欧姆电阻和齐纳二极管构成，该第二串联电路与第一串联电路布置成并联电路，其中，第二串联电路的其中一端部电连接到第一中间电路线路上而其另一端部电连接到第二中间电路线路上。齐纳二极管相对于中间电路电压的极性沿截止方向布置。在此情况下重要的是，该齐纳二极管构建为使得在电压击穿时在齐纳二极管上降落的电压对应于第一半导体开关的控制电压，使得第一半导体开关可以通过在齐纳二极管上降落的电压被控制进入其导通状态中。通过该齐纳二极管尤其可以实现的是:中间电路仅仅被放电至如下剩余电压，该剩余电压通过齐纳二极管的设计(击穿电压)和与齐纳二极管串联的欧姆电阻来给定。此外,不依赖于中间电路电压的大小，在齐纳二极管上始终降落对应于第一半导体开关的控制电压的电压，使得即使中间电路电压变化，该第一半导体开关也始终可以被切换并且该中间电路可以被可靠地且安全地放电。为了(中间)截取控制电压，第一半导体开关(功率开关)的控制输入端与在欧姆电阻和齐纳二极管之间的连接点电连接。因此，在齐纳二极管上降落的电压作为控制电压而施加在第一半导体开关的控制输入端上。为了能够主动地控制中间电路经由PTC电阻的放电，在根据本发明的电路装置中第一半导体开关(功率开关)的控制输入端经由第二半导体开关的负载路径与第一半导体开关(功率开关)的输出端电连接。该第二半导体开关与齐纳二极管布置成并联电路，使得存在针对齐纳二极管的可开关的旁通线路(旁路)。第二半导体开关的控制输入端优选在中间连接用于电流隔离的隔离机构例如光耦合器的情况下与驱控逻辑电路可电连接或者连接，使得该第二半导体开关可以自由选择地切换至导通状态或截止状态中。如果第二半导体开关处于导通状态中，则第一半导体开关的控制输入端和输出端在绕开齐纳二极管的情况下被短路，使得第一半导体开关处于截止状态中并且中间电路不能经由PTC电阻放电。而在第二半导体开关的截止状态中，第一半导体开关的控制电压在齐纳二极管上降落，使得第一半导体开关处于导通状态中并且中间电路可经由PTC电阻放电。第二半导体开关例如构建为场效应晶体管(M0SFET)，其中由于电流和电压比较小所以不需要将第二半导体开关构建为功率开关。因此，根据本发明的电路装置首先提供了如下可能性，即中间电路可以在例如几秒的非常短的时段中经由具有比较小的电阻值的PTC电阻主动地(以可自由选择地接通或者关断的形式)放电。放电过程的控制通过第二半导体开关的切换来进行。在第二半导体开关处于截止状态的前提条件下，经由PTC电阻的放电过程以特别有利的方式仅通过从中间电路电压截取第一半导体开关的控制电压来触发，使得即使在驱控逻辑电路故障时或者在电路装置的控制线路中断(例如由于线缆断裂)时也始终保证了中间电路的放电。 在根据本发明的电 路装置的一个有利的扩展方案中，第二半导体开关的控制输入端优选地经由欧姆电阻与针对中间电路线路的下电势的第二中间电路线路电连接。通过该措施可以实现的是，即使通过驱控逻辑电路的控制发生故障(例如在线缆断裂时)并且未向控制输入端供给所定义的电势，第二半导体开关也始终处于截止状态中。因此，可以可靠地消除第二半导体开关被未定义的电势无意地切换至其导通状态中，这会以不希望的方式导致经由PTC电阻的快速放电的去活。在根据本发明的电路装置的另一有利的扩展方案中，第二半导体开关的输入端与在第二串联电路的齐纳二极管和欧姆电阻之间的连接点电连接，由此能够实现技术上特别简单地将第二半导体开关的负载路径与第一半导体开关的控制输入端电连接。同样地，在第二半导体开关的输出端与第二中间电路线路电连接时形成电路装置的技术上特别简单的构型。在根据本发明的电路装置的另一有利的扩展方案中，这两个中间电路线路经由至少一个欧姆电阻彼此电连接，使得除了快速主动放电之外还提供了中间电路的缓慢被动放电，其中该欧姆电阻的阻值优选至少为PTC电阻的阻值的五百倍。此外，本发明还涉及一种电流变换器，尤其是逆变器，例如三相逆变器，其具有如前所描述的电路装置。
此外，本发明还涉及一种具有电驱动装置或者混合驱动装置的汽车，该汽车配备有这种用于为电动机馈电的电流变换器。此外，本发明还涉及一种用于运行电流变换器的方法，该电流变换器具有电压中间电路，该电压中间电路具有电荷存储器。在根据本发明的方法中，受控于与中间电路电压的电压抽头耦合的第二半导体开关，从中间电路电压截取用于构建为功率开关的第一半导体开关的控制电压，并且该中间电路经由串联电路来放电，该串联电路由具有正温度系数的电阻和功率开关的通过控制电压切换至导通的负载路径构成。如果与电压抽头耦合的第二半导体开关处于截止状态中，则该中间电路放电；或者，如果与电压抽头耦合的第二半导体开关处于导通状态中，则该中间电路不放电。优选地，电荷存储器在一位数的数秒范围内的时段中放电。在本方法的一个有利的扩展方案中，第二半导体开关的控制输入端通过中间电路电压的下电势被偏置，由此如前面已经提及的那样，可以避免在驱控逻辑电路故障时控制输入端的未定义的状态。应理解的是，本发明的不同扩展方案可以单独地或任意组合地实现，以便实现对带有中间电路的传统电流变换器的改进。尤其是，上面提及的以及下面要阐述的特征不仅可以以所说明的组合来使用，而且可以以其他组合或单独地使用，而不会离开本发明的范围。
现在借助于实施例更为详细地阐述了本发明，其中参考所附的附图。其中:图1示出了带有用于使中间电路主动和被动放电的电路装置的三相逆变器的示意图；图2示出了用于·使图1的三相逆变器的中间电路放电的电路装置的示意图。
具体实施例方式首先观察图1，其中借助于示意图阐明了整体上用参考数字I标明的、根据本发明的用于将直流电压转换成三个交流电相位的三相逆变器的一个实施例。该三相逆变器I在此例如用于为带有电驱动装置或者混合驱动装置的汽车的三相交流电机馈电，这在图1中未详细示出。该三相逆变器I具有模块化的结构并且包括多个并联模块，在图1中仅示出了这些模块中的用于理解本发明的模块。这样，该三相逆变器I包括带有三个半桥3的功率模块2，用于产生三个交流电相位。每个半桥3以本身公知的方式具有由两个串联的功率开关4构成的开关对，所述功率开关4典型地构建为功率晶体管，例如,绝缘栅双极性功率晶体管(IGBT)或者功率金属氧化物半导体场效应管(Leistung-MOSFET)。续流二极管6以相反的导通方向与每个功率开关4并联。用于将所产生的交流电相位与负载连接的三个连接端子U、V、w分别与未详细标明的在同一半桥电路3的两个串联的功率开关4之间的连接点电连接。这三个半桥3分别电连接到唯一的连接端子U、V、w上。在示例性地所观察的汽车的电驱动装置或者混合驱动装置中，这三个连接端子U、V、w分别与三相交流电机的绕阻相(未示出)电连接，其中在确定的持续时间中为每个绕组相提供确定极性的电势用以控制三相交流电机的转动方向和转速。为此目的，该功率开关4被驱控逻辑电路(未示出)或者发动机控制装置相应地驱控，这对于本领域技术人员而言本身是已知的，从而这里不必就此进行详细探讨。由(电压)中间电路7以中间电路电压Uzk (直流电压)为功率模块2馈电，为此目的，那些半桥3以并联电路形式与两个中间电路线路9、9’电连接。为此目的，该中间电路7具有构建为中间电路电容器8的电荷存储器，该电荷存储器连接到这两个中间电路线路9、9’上，使得第一中间电路线路9具有上或者较高的电势(DC+)，而第二中间电路线路9’具有下或者较低的电势(DC-)。由这两个电势(DC+、DC-)之差得到了中间电路电压Uzk，该中间电路电压Uzk被半桥3转换成三个交流电相位。为了具有足以运行汽车的电动机功率，该中间电路电压Uzk必须足够大。例如，中间电路电压Uzk在400-900伏特的范围中。中间电路电容器8的电容在此例如为1000 μ F。该中间电路电容器8可以通过连接到这两个中间电路线路9、9’上的直流电源(未示出)、例如蓄电池或燃料电池来充电。在直流电源同时构建为直流电流吸收器(蓄电池)时，充电也可以通过汽车的制动过程进行，其中三相交流电机作用为发电机并且所产生的三相交流电压通过功率模块2转换为直流电压。例如，蓄电池实施为工作电压在从100伏特到600伏特的范围中的镍金属氢化物蓄电池。通过升压转换器(未示出)可以实现将中间电路电压Uzk相对于直流电源的工作电压提高。在图1中未示出对本领域技术人员而言本身已知的三相逆变器I的其他模块，因为如所提及的那样对本发明的理解并不必要，所述其他模块与功率模块2以并联电路形式电连接到这两个中间电路线路9、9’上。具体而言例如为用于每个交流电相位的扼流圈模块和滤波器模块以及所谓的Y-电容器模块。同样未示出用于这三个交流电相位的电流传感器。本发明的一个主要方面是一种用于使中间电路7快速放电的可控的附加电路，该附加电路与功率模块2以并联电路形式电连接到这两个中间电路线路9、9’上。这样，整体上用参考数字10标明的电路装置包括用于使中间电路7快速主动(即可控)放电的第一电路部分11和用于使中间电路7缓慢被动(即不可控)放电的第二电路部分11’。通常，通过第一电路部分11可比通过第二电路部分11’实现更快的中间电路7的放电。下面结合图2更为详细地阐述了用于使中间电路7快速放电的第一电路部分11。用于使中间电路7缓慢放电的第二电路部分11’包括两个布置成并联电路的电阻排12，每个电阻排由两个欧姆电阻R1、R2构成，它们将这两个中间电路线路9、9’彼此电连接。这些欧姆电阻Rl、R2被选择为使得中间电路7的放电在例如达到数小时的足够长的时段上进行，从而三相逆变器I的运行能力不受影响或者受不显著影响。此外，欧姆电阻R1、R2的过度加热通过比较低的放电电流来避免。在本实施例中，Rl=228千欧姆和R2=l.15千欧姆选择作为欧姆电阻，其中应理解的是，同样可使用适于特定应用的其他电阻，只要保证放电持续时间不妨碍三相逆变器I的运行能力。现在观察图2，其中示出了用于使中间电路7快速放电的第一电路部分11。不同于只能够实现中间电路7的被动(不可控)放电的第二电路部分11，第一电路部分11可以被主动控制，以便自由选择地要么只实现中间电路7的缓慢放电要么组合地实现中间电路7的缓慢和快速 放电。
为此目的，第一线路部分11包括第一串联电路13，该第一串联电路13由冷导体或者具有正温度系数的电阻(还称作PTC电阻14)和功率开关15 (在说明书序言中称作“第一半导体开关”)构成。该第一串联电路13将这两个中间电路线路9、9’彼此电连接，其中电阻侧的端部与第一中间电路线路9的未详细标明的连接点电连接，而开关侧的端部与第二中间电路线路9’的未详细标明的连接点电连接。因此，功率开关15在中间连接PTC电阻14的情况下间接地与用于上电势(DC+)的第一中间电路线路9电连接，并且直接与用于下电势(DC-)的第二中间电路线路9’电连接。例如，该PTC电阻14在25° C的温度下具有350欧姆的电阻，该电阻由于电阻材料的电特性而随着温度升高而增加。出于安全原因，PTC电阻14安置在三相逆变器的壳体上，如在图1中象征性阐明的那样。PTC电阻14的电阻至少在常温下显著小于电阻排12的欧姆电阻Rl、R2的总电阻，例如至少为其五百分之一。相应地，通过第一串联电路13的放电电流显著大于通过电阻排12的放电电流。例如，功率开关15构建为绝缘栅双极性功率晶体管(IGBT)或者功率金属氧化物半导体场效应晶体管 。在第一串联电路13中，功率开关15用其负载路径或者功率路径与PTC电阻14串联，其中输入端19(在IGBT的情况下为集电极连接部或者在MOSFET的情况下为漏极连接部)与PTC电阻14电连接，并且输出端20 (在IGBT的情况下为发射极连接部或者在MOSFET的情况下为源极连接部)与第二中间电路线路9’电连接。此外，第一电路部分11包括与第一串联电路13布置成并联电路的第二串联电路13’，该第二串联电路13’由串联电阻16 (欧姆电阻)和齐纳二极管17构成，该第二串联电路13’将两个中间电路线路9、9’彼此电连接。在此情况下，第二串联电路13’的电阻侧的端部与第一中间电路线路9的未详细标明的连接点电连接并且第二串联电路13’的二极管侧的端部与第二中间电路线路9’的未详细标明的连接点电连接，从而该齐纳二极管17在中间连接串联电阻16的情况下间接地与用于上电势(DC+)的第一中间电路线路9电连接并且直接地与用于下电势(DC-)的第二中间电路线路9’电连接。关于中间电路电压Uzk，该齐纳二极管17沿截止方向布置，然而在中间电路电压Uzk在击穿电压左右以及其之上时导电。功率开关15的控制输入端21 (栅极连接部)与在串联电阻16和齐纳二极管17之间的连接点22 (中间抽头)电连接。这导致在电压击穿时在齐纳二极管17上降落的电压Ue或者连接点22上的电势施加在功率开关15的控制输入端21上。尤其是，该齐纳二极管17设计为使得在电压击穿时在齐纳二极管17上降落的电压与用于将功率开关15切换至导电或者导通状态的控制电压相对应。由于在电压击穿时在齐纳二极管17上总是降落相同的电压，所以在功率开关15的控制输入端21上与中间电路电压Uzk的大小无关地始终施加有相同的控制电压。功率开关15的控制输入端21在中间连接另一半导体开关或者控制开关18(在说明书序言中称作“第二半导体开关”)的负载路径的情况下与功率开关15的输出端20电连接。为此目的，控制开关18的输入端19’与在第二串联线路13’的齐纳二极管17和串联电阻16之间的连接点22电连接，并且控制开关18的输出端20’与第二中间电路线路9’电连接。此外，控制开关18的控制输入端21’通过光耦合装置22 (光波导)与驱控逻辑电路(未示出)电连接。通过该驱控逻辑电路，可选地为控制开关18的控制输入端21’加载控制电压，例如5伏特，以切换至导电或者导通状态，或者加载控制电压，例如O伏特，以切换至打开或者截止状态。通过光耦合装置22实现在低伏特-初级侧P与高伏特-次级侧S之间的电流隔离，这在图2中通过虚线表示。应理解的是，代替光耦合装置22，可以使用用于将初级侧与次级侧电流隔离的其他装置。此外，控制开关18的控制输入端21’通过欧姆电阻23电连接到第二中间电路线路9’上。控制开关18例如实施为场效应晶体管(FET)，尤其是金属氧化物半导体场效应晶体管(M0SFET)，其中不需要将控制开关18构建为功率晶体管。因此，在第二电路部分11’中，控制开关18与齐纳二极管17布置成并联电路，使得在控制开关18切换至导通的情况下该齐纳二极管17在电学上被绕开(旁路线路)。如果该控制开关18处于导通状态中，则在电学上绕开齐纳二极管17的情况下中间电路7的下电势(DC-)施加在功率开关15的控制输入端19上。因此，功率开关15的输出端20和控制输入端19处于相同的电势(DC-)，使得该功率开关15处于截止状态中。在此情况下，中间电路7通过PTC电阻14的主动放电是不可能的。对于在汽车正常运行中三相逆变器I的适当的功能而言，期望这样地去活对中间电路电容器8的快速放电。例如，控制开关18在三相交流电机起动时通过驱控逻辑电路被切换至导通状态而在三相交流电机停止时被切换至截止状态。
另一方面，如果该控制开关18处于截止状态中，则在连接点22上截取的电压或者电势施加在功率开关15的控制输入端21上。针对中间电路电压Uzk超过齐纳二极管17的击穿电压的情况，在齐纳二极管17上始终降落相同的电压，该电压选择为使得其与功率开关17的控制电压相对应。因此，功率开关17自动地通过该从中间电路电压Uzk截取的控制电压切换至其导电或者导通状态，只要该中间电路电压Uzk超过齐纳二极管17的击穿电压。在此情况下，该中间电路 可以经由PTC电阻14 (部分地)放电。中间电路7经由PTC电阻14的放电由于PTC电阻14的电阻小而比经由这两个电阻排12的放电显著快地进行，优选地在一位数的数秒范围内的时间区间内，例如在小于5秒内。在此情况下，由于在此出现的高放电电流引起的PTC电阻14的过度加热可以通过电阻随温度增加而升高来避免。在实践中表明，PTC电阻14的温度会升高直至最大工作温度，其中PTC电阻14根据要放电的中间电路电压Uzk设计为使得其最大工作温度能够实现中间电路 无损毁地放电。例如，PTC电阻14的最大工作温度在130°C至160°C的范围中。因此，在控制开关18处于截止状态中的前提条件下，中间电路7的快速放电可以有利地仅仅通过在中间电路电压Uzk上的电压截取而实现。这种情况在通过控制逻辑电路为控制开关18的控制输入端21’加载例如O伏特的电压(这在电动机关闭时以调节技术来设置)时出现。然而有利地，即使在调解技术上对控制开关18的控制不再可能，时，例如在由意外造成的线缆断裂的情况下，通过在第二串联电路13’中从中间电路电压Uzk截取的电压也实现中间电路7的快速放电。此外，为控制开关18的控制输入端21’加载中间电路7的下电势(DC-)，由此可以实现的是，例如在由意外造成的线缆断裂的情况下控制开关18始终处于截止状态中。有利地，控制开关18的控制输入端21’的浮置或者未定义的状态被避免，从而始终可以保证中间电路7的快速主动放电。如果中间电路电压Uzk在放电期间下降到在齐纳二极管17的击穿电压之下的电压值，则在齐纳二极管17上不再降落功率开关15的控制电压Ue，这导致功率开关15转移到其截止状态中。由此，中间电路7经由PTC电阻14的进一步放电不再可能，使得在中间电路7中例如保留10伏特至50伏特的(对人员体无害的)剩余电压，该剩余电压可以在明显更长的时段上经由电阻排12来放电。优选地，该剩余电压小于在三相逆变器I的正常运行中中间电路电压Uzk的20%，尤其小于10%。在中间电路7中的剩余电压具有如下优点:中间电路电容器8能够更为快速地充电到对于三相逆变器的运行状态所希望的中间电路电压UZK，从而能够实现加速恢复三相逆变器I的运行。因此，根据本发明的电路装置首先提供了在例如几秒内使电流变换器的中间电路可控地或者快速主动放电的可能性。这可以通过中间电路电容器经由PTC电阻的放电来实现，其中该放电依赖于功率开关的负载路径的线路状态，该功率开关的控制电压从中间电路电压截取。为此目的，设置有构建为齐纳二极管的、可自切换的电流阀(Stromventil)，在该电流阀上与该中间电路电压的大小无关地始终降落相同的电压，其中齐纳二极管构建为使得该电压与所截取的功率开关的控制电压相对应。为了电流变换器的正常运行，通过另一用于控制功率开关的半导体开关在电学上绕开齐纳二极管17的情况下可以有目的地将中间电路的快速放电激活或去活。根据本发明的用于使中间电路快速主动放电的电路装置以技术上特别简单的、成本低廉的且同时牢固的结构而突出。现有的电流变换器可以以简单的方式而改型。附图标记表1三相逆变器2功率模块3半桥4功率开关5连接点6续流二极管7中间电路8中间电路电容器9、9’中间电路线路10电路装置11、11’电路部分12电阻排13、13’串联电路14 PTC 电阻15功率开关16串联电阻17齐纳二极管18控制开关19、19’ 输入端20、20’ 输出端21、21’控制输入端
22光耦合装置23 欧姆 电阻。
权利要求
1.一种用于带有中间电路(7)的电流变换器(I)的电路装置(10)，所述中间电路(7)具有电荷存储器(8)，所述中间电路(7)具有针对中间电路电压(Uzk)的上电势(DC+)的第一中间电路线路(9 )和针对中间电路电压(Uzk)的下电势(DC-)的第二中间电路线路(9 ’)，所述电路装置(10)具有如下特征: -由具有正温度系数的电阻(14)和构建为功率开关的第一半导体开关(15)构成的第一串联电路(13 )电连接到这两个中间电路线路(9、9 ’)上， -与所述第一串联电路(13)布置成并联电路的、由欧姆电阻(16)和齐纳二极管(17)构成的第二串联电路(13’)电连接到所述两个中间电路线路(9，9’)上，其中所述齐纳二极管(17)设计为使得在电压击穿时降落的电压对应于所述第一半导体开关(15)的控制电压， -所述第一半导体开关(15)的控制输入端(21)与在所述欧姆电阻(16)和所述齐纳二极管(17)之间的连接点(5)电连接， -所述第一半导体开关(15)的控制输入端(21)经由与所述齐纳二极管(17)并联的第二半导体开关(18)与所述第一半导体开关(15)的输出端(20)电连接。
2.根据权利要求1所述的电路装置(10)，其中所述第二半导体开关(18)的控制输入端(21’)与所述第二中间电路线路(9’)电连接。
3.根据权利要求1或2所述的电路装置(10)，其中所述第二半导体开关(18)的输入端(19’)与所述在所述欧姆电阻(16)和所述齐纳二极管(17)之间的连接点(5)电连接。
4.根据权利要求1至3之一所述的电路装置(10)，其中所述第二半导体开关(18)的输出端(20 ’)与所述第二中间电路线路(9 ’)电连接。
5.根据权利要求1至4之一所`述的电路装置(10)，其中所述第二半导体开关(18)的控制输入端(21’)在中间连接用于将高压侧(S)与低压侧(P)电流隔离的隔离机构(22)的情况下与驱控逻辑电路电连接。
6.根据权利要求1至5之一所述的电路装置(10)，其中所述两个中间电路线路(9、9’)经由至少一个欧姆电阻(Rl、R2)彼此电连接，所述至少一个欧姆电阻(Rl、R2)至少是所述具有正温度系数的电阻(14)的五百倍。
7.根据权利要求1至6之一所述的电路装置(10)，其中所述具有正温度系数的电阻(14)具有使得所述电荷存储器(8)能够在一位数的数秒范围内的时段中至少放电至能预给定的剩余电压的电阻，所述剩余电压小于中间电路电压(Uzk)的20%、尤其小于中间电路电压(Uzk)的 10%。
8.一种电流变换器，该电流变换器具有根据权利要求1至7之一所述的电路装置。
9.一种具有电驱动装置或者混合驱动装置的汽车，其装备有根据权利要求8所述的用于为电动机馈电的电流变换器。
10.一种用于运行电流变换器的方法，所述电流变换器具有电压中间电路，所述电压中间电路具有电荷存储器，所述电压中间电路用于提供中间电路电压，其中，受控于第二半导体开关，从中间电路电压截取用于构建为功率开关的第一半导体开关的控制电压，并且该中间电路经由串联电路来放电，所述串联电路由具有正温度系数的电阻和所述第一半导体开关的通过控制电压切换到导通的负载路径构成。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述第二半导体开关的控制输入端通过中间电路电压的下电势来偏置。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其中使所述电荷存储器在一位数的数秒范围内的时段中放 电。
全文摘要
本发明涉及用于电流变换器的电路装置以及用于运行电流变换器的方法。本发明涉及用于使电流变换器的中间电路经由PTC电阻快速主动放电的附加电路，其中该放电依赖于功率开关的负载路径的线路状态，该功率开关的控制电压从中间电路电压截取。为此目的，设置有齐纳二极管，在该齐纳二极管上降落用于功率开关的控制电压。为了电流变换器的正常运行，通过另一用于控制功率开关的半导体开关在电学上绕开齐纳二极管的情况下有目的地激活或去活中间电路的快速放电。
文档编号H02M5/45GK103248241SQ20131004849
公开日2013年8月14日 申请日期2013年2月6日 优先权日2012年2月6日
发明者米夏埃尔·乌尔, 约亨·克劳斯 申请人:赛米控电子股份有限公司