[发明专利]运行连接到电机上的有源变流器的方法和用于其实现的装置

说明书

技术领域

本发明涉及根据独立权利要求的相应的前序部分所述的一种用于运行连接到电机上的有源变流器的方法和用于实现该方法的装置。

背景技术

为了从交流源对直流电网进行馈电，尤其是通过交流发电机对机动车车载电网进行馈电，可以采用不同结构类型的作为整流器运行的变流器。在机动车车载电网中，对应于此处通常安装的三相、四相或者五相交流发电机，通常使用呈六脉冲、八脉冲或者十脉冲实施的变流器。然而，本发明也适合于另外的相数或脉冲数的变流器。

如果随后简化地谈及发电机，则在这种情况下也可以涉及以发电机方式和以电动机方式可运行的电机，例如可以涉及所谓的起动发电机（Startergenerator）。变流器随后被理解为已知类型的桥式电路，该桥式电路在电机以发电机方式运行时作为整流器工作。简化地，随后也谈及整流器。由至少以发电机方式可运行的电机和相对应的作为整流器工作的变流器构成的装置随后也称作电流供电装置。

在相对应的电流供电装置中的关键的运行情况是所谓的甩负荷（英语Load Dump）。当在被高度励磁的电机的情况下和相对应高得发出的电流的情况下在电机或变流器上的负荷突然减小时，出现所述甩负荷。甩负荷可能起因于切断在所连接的机动车车载电网中的耗电器或者起因于线缆断裂。

尤其是在无电池的运行中，如果在机动车车载电网中耗电器被突然切断，则由于励磁绕组的电感并且由于因而只是缓慢减低（abbauend）的励磁场，电机可以提供比机动车车载电网能够吸收的能量更多的能量还直至一秒钟长。如果所述能量不能被机动车车载电网中的或者变流器中的电容性元件拦截或者不能完全被所述电容性元件拦截，则在机动车车载电网中的部件处可能发生过压和过压损害。

在线缆断裂（由于线缆断裂，机动车车载电网与变流器分开）时，电机同样进一步提供能量，但是不再连接耗电器。与刚刚所阐述的切断耗电器的情况相比，由此不再威胁耗电器。此外，所述耗电器也可以通过电池供电。但是，在这种情况下，电机或者变流器的功率电子装置可能由于过压被损害。

在常规的（无源）变流器中，通过变流器本身、即借助在那里传统上安装的齐纳二极管，对车载电网或对电机和变流器的功率电子装置分别进行一定的保护，在这些齐纳二极管中，过压被箝位并且过剩的能量被转换为热。附加的箝位元件的使用在本上下文中也是已知的。

然而，尤其因为有源变流器与无源的或不受控的变流器相反在正常运行中具有较低的损耗功率，所以在机动车中值得期望的是采用有源的或受控的变流器。然而，目前可得到的用于有源变流器的可激励的（ansteuerbar）或有源的流量控制阀（例如场效应晶体管）不拥有具有足够的稳健性（Robustheit）的集成的箝位功能，如常规的齐纳二极管那样，并且因而不能拦截过压。因而，在有源变流器中，强制性地需要附加的保护策略。

在甩负荷时，例如通过如下方式可以使各发电机相短接：相对应的变流器的上部支路或者下部支路的数个流量控制阀或者所有流量控制阀短时切换为导通。这尤其是基于对附在（anliegend）变流器的直流电压端子上的车载电网电压的分析来进行。如果该车载电网电压超过预给定的上限阈值，则开始相对应的短接并且车载电网电压降低。此后，如果该车载电网电压低于预给定的下限阈值，则结束（aufheben）短接，并且车载电网电压重新上升。车载电网电压因而在上限阈值与下限阈值之间摆动，直至励磁场消退。

随后，具有（至少尽可能地）消退的励磁场的电机也称作“被去励磁的”，具有没有消退的或者仅几乎没有消退的励磁场的电机称作“被励磁的”。如果随后谈及“开始相短接”，其应被理解为，如所阐述的那样，变流器的上部支路或者下部支路的流量控制阀被切换为导通。当（例如在使用已知的脉宽调制或区块激励（Blockansteuerung）的情况下）又采取正常的有源整流时，相对应的相短接被“结束”。

在所阐述的方法中，可能发生连续的并且不再能以常规方式结束的在有源整流与相短接之间的变换。由于在线缆断裂时在车载电网中电容性地起作用的元件不再可供支配并且在变流器中存在的电容性元件比较小，所以小的能量就足以又将（剩余的没有由于线缆断裂而分开的电网的）车载电网电压升高为使得超过用于开始相短接的阈值。该方法因而不再获得“静止”，亦即不转变为持续的有源整流，或者只是非常晚又转变为持续的有源整流。该问题在下面也参照附图予以阐述。