[发明专利]带电压限制元件的逆变器

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的逆变器。

背景技术

特别是使用变流器来操控马达，其中，例如借助直流电源（例如电池）为马达供电，然而为了运行需要一个或者多个交流电相。尤其在机动车驱动技术领域中，这类机器是例如交流马达，例如永磁激励的或他励的同步马达。

变流器例如具有马达侧的逆变器或者说驱动逆变器，该逆变器将来自例如变流器的中间回路的尤其是来自具有中间回路电容器的中间回路的直流电压转换为期望频率的交流电压以便控制要驱动的交流马达的转动方向和转速。这些驱动逆变器尤其使用在机动车中，例如电驱动的机动车或者具有混合动力驱动装置的车辆，其中，交流马达例如被构造为车辆驱动马达。

这类车辆驱动马达（尤其是永磁激励的同步马达）通常表现出结构方式引发的特性，即，在运行中，感生出随着转速增加而升高的反向电压或者说内电压（磁极转子电压（Polradspannung）），该反向电压或者说内电压在很高转速时尤其借助于（驱动）逆变器的续流二极管馈入或者反馈进入中间回路，并且可能在变流器或者说逆变器中、电池中以及其他组件中导致损害（电压反向作用）。为了避免这种情况，但是还能在高转速时运行马达，因而在现有技术中在高于额定转速时进行磁场减弱，以便避免这种有害的电压反向作用。然而尤其是当马达高于额定转速地（弱磁运行），并且例如弱磁电流不能较长久地维持时，即使在应用了磁场减弱的情况下，也可能是对变流器或者其他组件的损害。在此原因可能是例如控制电子装置的失效。

为了防止变流器遭受在交流电侧的（即来自马达的）意外电压升高的情况下有害的电压反向作用，在现有技术中建议了各种保护电路。在此，通常使例如变流器的、或者说变流器的马达侧的逆变器的功率半导体开关在故障情况下短路，进而由此使与其连接的相应马达端子在故障情况下短路。经由桥式电路的短路可以阻止例如中间回路电容器的、电池的、功率开关等的损害，进而由此阻止由于转子转动感生的电压对变流器的损害。然而公知系统的弱点至少在于，短路必须有源地通过逆变器的操控电子装置来执行。在操控电子装置故障时，没有保护机制来防止在同步电机中或者马达中感生的电压产生的损害。

DE 102 51 977 A1公开了一种具有逆变器的同步马达，其中，防止电压反向作用的复杂的保护装置与绕组相连接，其中，该保护装置与逆变器的控制逻辑配合作用以便确定故障或者防止电压反向作用。DE 298 13 080 U1示出防止电压反向作用的、与马达绕组连接的另一保护装置，其中，该保护装置又具有与控制逻辑连接的电子设备用于建立保护功能。该系统的制造同样是复杂和昂贵的。DE 198 35 576 A1中公开了一种永磁激励的电动马达的操控系统，该操控系统包含运行状态检测单元，以便按照要求借助逆变器的操控系统产生功率半导体开关的短路。该系统与前面的同样复杂和成本密集，并且不能不使用控制逻辑地实现。

发明内容

从此出发本发明的任务在于解决上述问题并且建议一种逆变器，所述逆变器以简单且廉价的方式提供相应保护防止交流马达的电压反向作用，而无需逆变器的控制逻辑。

根据本发明该任务通过权利要求1的特征得到解决。

根据本发明建议一种逆变器，所述逆变器尤其用于机动车交流马达的能量供给，其中，所述逆变器具有半桥，用于与所述交流马达电连接，其中，所述半桥具有与所述半桥的功率半导体开关输入端和输出端导电连接的电压限制元件，所述电压限制元件依赖于所述功率半导体开关输入端与输出端之间存在的电压的电压值（量和极性）限定地在所述功率半导体开关输入端与输出端之间建立高电阻的或低电阻的连接。

此外还建议一种根据本发明的逆变器，在该逆变器中，所述逆变器的各半桥设置有与所述半桥的功率半导体开关输入端和输出端导电连接的电压限制元件，所述电压限制元件依赖于所述功率半导体开关输入端与输出端之间存在的电压的电压值（量和极性）限定地在功率半导体开关输入端与输出端之间建立高电阻的或低电阻的连接。

在根据本发明的一个实施方式中，逆变器如下方式地构造，即，所述低电阻连接在从相应功率半导体开关的输入端到输出端的方向上分别建立电流流过相应电压限制元件的可能性。在一个实施方式中，所述低电阻连接尤其是分别反向平行于或者说反向于如下方向地建立电流流过相应电压限制元件的可能性，即，电流流过与相应功率半导体开关的输入端和输出端连接的续流二极管的方向。