[发明专利]逆变器的控制装置、车辆的逆变器、车辆及操作逆变器的方法

说明书

本发明涉及一种用于逆变器（1）的控制装置（2），所述逆变器包括三个半桥（9u，9v，9w），每个半桥具有连接到第一DC电压电势（10）的第一功率开关元件（11u，11v，11w）和连接到第二DC电压电势（12）的第二功率开关元件（13u，13v，13w），其中，所述控制装置（2）设置为在正常操作模式下驱动所述功率开关元件（11u，11v，11w，13u，13v，13w），以将存在于所述DC电压电势（10，12）之间的DC电压转换成多相AC电流，并且将所述逆变器（1）从正常操作模式转换到安全操作模式，其中，所述控制装置（2）还设置为在安全操作模式下交替地驱动所述功率开关元件（11u，11v，11w，13u，13v，13w），以用于切换单相主动短路和用于切换两相主动短路。

技术领域

本发明涉及一种用于逆变器的控制装置，该逆变器包括三个半桥，每个半桥具有连接到第一DC电压电势的第一功率开关元件和连接到第二DC电压电势的第二功率开关元件，该控制装置设置为在正常操作模式下驱动功率开关元件以将存在于DC电压电势之间的DC电压转换成多相AC电流，并且将逆变器从正常操作模式转换到安全操作模式。

此外，本发明涉及用于车辆的逆变器、车辆以及用于操作逆变器的方法。

背景技术

逆变器用于将DC电压输入端处存在的DC电压转换成多相AC电流。具体地，使用逆变器为电动车辆的传动系中的电机供电时，需要将逆变器从该正常操作模式转换到安全操作模式。这在传动系发生故障之后或为了保护该传动系可能是必要的。

已经提出借助于续流（安全脉冲关断-SPO）或借助于完全主动短路（ASC）来实现安全操作模式。取决于所使用的方法，当逆变器从正常操作模式转换到安全操作模式时，可能发生由存储在电机的电感器中的能量引起的不期望的高DC链路电压和/或不期望的高相电流和/或不期望的制动扭矩。为了抵消不期望的DC链路电压或相电流，以过大的方式设计逆变器的部件是公知的，这对于正常操作模式而言是不必要的，也不会导致操作性能的改进。这种过大尺寸的一个实例是使用高温磁体或使用具有比所需更高载流能力的半导体。常规逆变器相应地是昂贵且材料密集的。

因此，本发明的目的在于指定实现安全操作模式的改进方式，由此尤其要避免高相电流和高DC链路电压。

发明内容

为了实现该目的，根据本发明在开篇提及类型的控制装置中提出：控制装置还设置成在安全操作模式下交替地驱动功率开关元件，用于切换单相主动短路和用于切换两相主动短路。

本发明是基于如下认识：在切换单相或两相短路时也可以产生瞬态相电流。然而，它们的特性显著不同。本发明利用这种差异并且在单相主动短路和两相主动短路之间交替地切换，使得可以限制高相电流的产生，以便它们低于逆变器或包括逆变器的传动系的操作的最大容许值。

有利地，由该电机的电感感应的相电流在根据本发明的控制装置的控制过程中迅速衰减而不超过最大容许值。以此方式，可以避免逆变器或包括该逆变器的传动系的部件的尺寸过大。因此，在没有昂贵的部件（例如高温磁体和/或特别是耐电流的功率切换元件）的情况下实现了高水平的安全性。同时，交替切换相对容易实现并且很大程度上独立于正常操作模式下的最后操作状态。这带来了进一步的优点，例如成本降低、开发工作量、安装空间（特别是用于DC链路电容器）、以及免除复杂部件的使用以及传动系的长使用寿命和稳健性。

更方便地，功率开关元件包括绝缘栅双极晶体管（IGBT）或功率MOSFET。第一DC电压电势和第二DC电压电势是不同的。这里，第一DC电势典型地低于第二DC电势。然而，第一DC电势也可以高于第二DC电势。优选地，控制装置还设置成当控制装置接收到指示转换的控制信号时，特别是从外部控制装置接收时，将逆变器从正常操作模式转换到安全操作模式。