驅動系統和運行這種驅動系統的方法技術方案

本發明專利技術涉及一種具有逆變器（24）的驅動系統（10），和一種用于運行這種驅動系統（10）的方法，其中，逆變器（24）能在故障情況下在輸入側和/或輸出側電斷開，并且能實現一種多重冗余的電樞短路。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種驅動系統和一種運行這種驅動系統的方法，尤其是用于電動車輛。電動車輛通過車輛上攜帶的電池、驅動調節裝置、逆變器(Wechselrichter)和電動機(以下只是稱之為發動機)來驅動。屬于驅動系統的至少有驅動調節裝置和逆變器。如果電池與發動機連接，那么其也屬于驅動系統。作為發動機特別可以考慮的是一種永磁勵磁的同步電動機。這種電動機效率高且功率密度大。基于特殊的轉速-轉矩-特性曲線，使這種電動機也在磁場減弱部位里運行。為此電動機有相應的電流。該電流產生磁場，該磁場反作用于通過永磁體產生的磁場。
技術介紹
當然在故障情況下磁場減弱的電流不再能保持。取決于故障的類型可能隨后產生不允許的轉矩，也就是制動力矩，和不允許的電壓，它們是必須能自我控制的。在工業驅動裝置中，制動力矩在故障情況下通常沒有什么問題，這是因為總是希望有盡可能最好和快速的制動。所謂的電樞短路制動本身已知用于制動電動機。這種制動是在電動機不再能夠進 行(另外的)電制動時才被加以考慮，這是因為所引起的短路產生了短時間的高電流。對于電樞短路制動來說(或者簡稱為電樞短路)，在故障情況下接通逆變器的三個上方的或者三個下方的晶體管(IGBTs)。電動機的定子繞組被短路，從而電流能夠在它們之間流動。轉子因此被停住。在整個轉速范圍上都得出一個制動力矩，它在典型的電動機設計中恰恰還是可以接受的。當然，一種IBGT模塊或者一種設計用于控制該模塊的控制線路發生失效，從而不再能實現電樞短路的概率是比較高的，至少如此地高，以至于因此不能滿足安全性的要求。當IGBT模塊里有故障時，可以從所有可以想象的故障出發，考慮到模塊所包括的晶體管和空程二極管。如果例如既不能接通下方的、又不能接通上方的晶體管，那么就產生如下問題電動機的電動力(EMK)通常在高轉速時，在取消去磁電流之后和在電動機連接打開時，相比于額定電壓可能要升高一些系數。這雖然通過如下方法來阻止定子電壓通過空程二極管夾到電池電壓上,但是由此作為例外的情況產生一種高的反饋電流到電池里,這個電流產生一種高的不允許的制動力矩。一旦轉速降低到使得整流過的EMK低于電池電壓，那么制動力矩變成零。如果一方面晶體管不再能接通用于電樞短路，并且另一方面空程二極管不再導通的話，那么作為另外的例外情況在電動機接線上或者說在逆變器的輸出端上產生很高的電壓。該電壓可能導致破壞逆變器和/或電動機，而且還導致電弧而引起著火，并且逆變器和電動機不能可靠地電隔離
技術實現思路
本專利技術的目的在于，由開頭簡述的問題出發，提出一種方法和/或一種裝置，利用它們可以足夠安全地控制上述的故障。該目的的一個特殊方面在于提出適合用在電動車輛里或者與其一起使用的、一種這樣的方法和/或一種這樣的裝置。該目的根據本專利技術利用權利要求I所述的特征(裝置)以及利用權利要求3所述的特征(裝置)，以及另外利用權利要求4和5所述的特征(方法)來實現。為此首先在一種用于電動機的驅動系統中設置有在中間電路中并聯于中間電路電容并且能由觀察器激活的晶閘管，該觀察器由驅動系統所包括或者配屬于驅動系統，其中，該驅動系統具有用于電池的連接裝置；逆變器；位于逆變器的輸入側上的中間電路；以及在逆變器的輸出側上的用于電動機的連接裝置。可替換或者附加地設計為驅動系統包括在逆變器的輸出側上的并且并聯于連接的或者能連接的電動機的整流器，以及在整流器的輸出側上包括晶閘管，該晶閘管能由觀察器激活，該觀察器由驅動系統所包括或者配屬于驅動系統。以下為了區分起見，將設置在中間電路中的晶閘管稱為第一晶閘管，并將設置在整流器的輸出側上的晶閘管稱為第二晶閘管。在驅動系統可以可替換地或者累積地一方 面添加第一晶閘管和另一方面添加整流器和第二晶閘管之后，說明書也就涉及一種驅動系統，該驅動系統并不包括第一晶閘管，而只包括整流器和第二晶閘管，或者只包括第一晶閘管而不包括具有第二晶閘管的整流器。在權利要求I中所述的專利技術優點在于利用第一晶閘管在中間電路中可以控制一種情況，在該情況下會造成不受歡迎的反饋到電池里。然后預定了第一晶閘管的激活，而其所謂的點火在中間電路里，并通過由逆變器以本身已知的形式所包括的空程二極管引起電樞短路。在根據權利要求3的驅動系統的附加的或者可替換的實施方式中，本專利技術的優點還在于利用整流器和第二晶閘管可以控制逆變器的輸出端上的過電壓。在逆變器的輸出端上的這種過電壓可能在以下情況時出現逆變器的空程二極管不再導通，或者其晶體管不再能接通。在設計用于連接電動機的接線端子上，或者(電相同地或者至少基本相同地)在逆變器的輸出端子上，也就是平行于連接于驅動控制單元上的電動機上，作為逆變器連接有尤其是六脈沖的整流器，并通過其輸出側連接有第二晶閘管。在激活第二晶閘管時，通過整流器的二極管產生電樞短路。本專利技術的有利的設計方案是從屬權利要求的主題。應用的回引通過各自從屬權利要求的特征，指出了獨立權利要求的主題的其它設計方案；它們并不能理解為放棄實現一種對于引用的從屬權利要求的特征組合的獨立的保護。此外鑒于對權利要求的解釋，在后續的權利要求中對特征進行更進一步具體化時，可以由此出發在各自前面的權利要求中不存在這種限制。如果驅動系統在電池和中間電路之間具有一種電的保險裝置，其中保險裝置和第一晶閘管在激活第一晶閘管時，就通過第一晶閘管(40)閉合的電路而言，與作為電源的電池串聯，電池的短路電流在保險裝置和第一晶閘管上流動，第一晶閘管在最短時間內觸發保險裝置，并且因此將逆變器連同中間電路與電池實現電隔離。這種電隔離也保護了第一晶閘管，防止由于短路電流弓I起破壞。第一或者第二晶閘管分別通過觀察器來觸發，如果存在有某一種例外情況的話，則這種情況應該通過激活相應的晶閘管來控制。為了激活第一晶閘管，觀察器連續地或者規律性地，優選在等距的時刻進行比較，即中間電路電壓υ_ζκ或者中間電路電壓的值是否超過預定的或者能預定的閾值。為此觀察器包括比較器的功能(或者以硬件，固件，或者軟件)；和用于將中間電路電壓υ_ζκ的值和閾值輸送至比較器的裝置；以及用于根據由比較器實施的比較結果繼續輸送和輸出信號的裝置。附加地或者可替換地，觀察器基于所測量的電流和電壓計算出轉矩，并將其與額定值比較。如果偏差超出下閾或者上閾，那么同樣也實施晶閘管的點火。為了激活第二晶閘管設計了一種對應的方法，并且在這里進行比較(與前面敘述協調一致)，即逆變器的輸出電壓的值是否超過預定的或者能預定的閾值。如果觀察器除了激活 第一晶閘管，或者除了激活第二晶閘管之外，尤其是在耗費預定的或者能預定的等候時間之后，還激活逆變器的三個下方的晶體管或者激活逆變器的三個上方的晶體管或者一起激活下方的和上方的晶體管，那么按此方式引起的電樞短路導致了 前面點火的晶閘管又被熄滅。根據晶閘管和晶體管的導通特性曲線的不同，可能必要的是例如通過與晶閘管串聯的二極管來實現，即在接通晶體管時，在晶閘管中的電流降到保持電流之下。被考慮為以后取消對逆變器的晶體管的激活的準則的是通過觀察器來監測，什么時候電動機的轉速的值低于預定的或者能預定的閾值。利用為此設計的軟件_、固件-或者硬件比較器可以通過觀察器產生電信號，用于取消逆變器的晶體管的激活，并且因此也就又取消了電樞短路。上面所述的目的也利用在這里和以下本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于電動機（26）的驅動系統（10），所述驅動系統具有：用于電池（12）的連接裝置；逆變器（24）；位于所述逆變器的輸入側上的中間電路（20）；以及在所述逆變器的輸出側上的用于所述電動機（26）的連接裝置，其特征在于第一晶閘管（40），所述第一晶閘管在所述中間電路（20）中并聯于中間電路電容（22）并且能由觀察器（38）激活，所述觀察器由所述驅動系統（10）所包括或者配屬于所述驅動系統（10）。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：漢斯喬治·克普肯，京特·施韋西希，
申請(專利權)人：西門子公司，
類型：發明
國別省市：