用于運(yùn)行電子整流電機(jī)的方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子整流電機(jī)，尤其涉及用于保護(hù)電子整流電機(jī)免受過載、尤其免受過高的相電流或支路電流的措施。
【背景技術(shù)】
[0002]電子整流電機(jī)通常借助于逆變器來運(yùn)行。逆變器通過整流模型的預(yù)給定被操控為使得其根據(jù)電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置來給電機(jī)的相接線端子通電或切換為無電流的。除此之外，可以在逆變器中借助于脈沖寬度調(diào)制來改變要施加的相電壓以及因此執(zhí)行用于可變地操控電機(jī)的功率設(shè)定。
[0003]借助于脈沖寬度調(diào)制通過占空比的預(yù)給定對逆變器進(jìn)行調(diào)整，以用于可變地調(diào)整電動機(jī)轉(zhuǎn)矩或負(fù)載力矩。要施加在兩個(gè)相關(guān)的相接線端子上的相電壓借助于脈沖寬度調(diào)制來調(diào)制，以減少對應(yīng)于占空比的有效施加的電壓。為此，設(shè)置周期操控模型，其中占空比在此說明供電電壓施加到電機(jī)的相接線端子上的持續(xù)時(shí)間與預(yù)先給定的周期持續(xù)時(shí)間的比例。
[0004]為了保護(hù)電機(jī)和逆變器免受由不允許地高的電流強(qiáng)度引起的損害，通常設(shè)置電流限制或過電流斷路。盡管在超過電流閾值的情況下由相電流引起的有害作用可以在僅僅一個(gè)相內(nèi)出現(xiàn)，但是出于成本原因并不監(jiān)視各個(gè)相電流而是監(jiān)視作為各個(gè)相電流的總和的中間電路電流。
[0005]此外，因?yàn)殡娏鳒y量基于EMV設(shè)計(jì)基本上執(zhí)行求平均值，因此尤其在脈沖寬度調(diào)制的占空比小的情況下測量與流過剛剛通電的電機(jī)相的實(shí)際通過電流相比顯著更小的中間電路電流。因此在一些情況下，尤其是在占空比小的情況下，盡管在遲滯或閉鎖的情況下相電流可能已經(jīng)變得不允許地高，但是電流限制或過電流斷路仍不介入。
[0006]基于控制設(shè)備和/或逆變器的硬件可能性，用脈沖寬度調(diào)制的占空比來簡單地施加對于電流限制決定性的電流閾值往往是不可行的。電流限制器尤其針對在橋式電路中使用的器件被設(shè)計(jì)為使得其一般設(shè)置在超出的情況下觸發(fā)斷路的固定電流閾值。因此，該電流閾值不能被容易地操縱。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的任務(wù)是提供一種用于運(yùn)行電機(jī)的改進(jìn)方法，使用該方法可以在低占空比的情況下也避免在電機(jī)的支路或相中出現(xiàn)過電流。
[0008]該任務(wù)通過根據(jù)權(quán)利要求1的用于運(yùn)行電子整流電機(jī)的方法以及通過根據(jù)并列獨(dú)立權(quán)利要求的裝置、系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品來解決。
[0009]本發(fā)明另外的有利構(gòu)型在從屬權(quán)利要求中加以說明。
[0010]根據(jù)第一方面，設(shè)置一種用于運(yùn)行電子整流電機(jī)的方法，其包括如下步驟:
-根據(jù)整流方案通過切換功率半導(dǎo)體開關(guān)來操控驅(qū)動電路；
-將脈沖寬度調(diào)制應(yīng)用到對功率半導(dǎo)體開關(guān)的切換；以及 -將脈沖寬度調(diào)制的占空比限制到占空比閾值。
[0011]此外，可以根據(jù)電機(jī)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)數(shù)來確定占空比閾值。
[0012]上述方法的構(gòu)思在于，將要調(diào)整的占空比限制到預(yù)先給定的限制值。占空比尤其可以被限制到與電機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)有關(guān)的限制值。這尤其在具有負(fù)載特性的驅(qū)動的情況下是有意義的，在該情況下轉(zhuǎn)矩需求隨轉(zhuǎn)數(shù)顯著上升，尤其在該情況下轉(zhuǎn)矩需求關(guān)于轉(zhuǎn)數(shù)線性地或平方地上升，其中進(jìn)行對相電壓的限制，即對有效施加在電機(jī)的相接線端子處的電壓進(jìn)行限制。通過這種方式，可以基本不依賴于預(yù)先給定的占空比的大小來實(shí)現(xiàn)可靠的電流限制，其中根據(jù)電機(jī)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)數(shù)不是限制電動機(jī)電流而是限制施加的相電壓。
[0013]由此，可以排除在占空比低的情況下沒有通過電流限制或過電流斷路識別出過高的電動機(jī)電流，因?yàn)殡娏鳒y量僅僅提供流經(jīng)電機(jī)的電流的平均值或平滑過的值。
[0014]占空比閾值尤其可以根據(jù)預(yù)先給定的占空比閾值特征曲線族或預(yù)先給定的占空比閾值函數(shù)來確定。
[0015]根據(jù)另一實(shí)施方式，可以要么限制從電機(jī)的相接線端子處的相電流的電流平衡得出的電動機(jī)電流，要么在電動機(jī)電流超出最大電流的情況下進(jìn)行過電流斷路。
[0016]可以規(guī)定，脈沖寬度調(diào)制的占空比根據(jù)預(yù)先給定的、與額定預(yù)給定有關(guān)的操控函數(shù)來確定。
[0017]根據(jù)另一方面，規(guī)定一種用于運(yùn)行電子整流電機(jī)的裝置，尤其是控制單元，其中該裝置被構(gòu)造用于:
-根據(jù)整流方案通過切換功率半導(dǎo)體開關(guān)操控驅(qū)動電路；
-將脈沖寬度調(diào)制應(yīng)用到對功率半導(dǎo)體開關(guān)的切換；以及 -將脈沖寬度調(diào)制的占空比限制到占空比閾值。
[0018]根據(jù)另一方面，規(guī)定一種系統(tǒng)，其包括:
-電子整流電機(jī)；
-具有功率半導(dǎo)體開關(guān)的驅(qū)動電路，以便通過切換功率半導(dǎo)體開關(guān)來操控電機(jī)；以及 -控制單元，其被構(gòu)造用于:
根據(jù)整流方案操控功率半導(dǎo)體開關(guān)；
將脈沖寬度調(diào)制應(yīng)用到對功率半導(dǎo)體開關(guān)的切換；以及將脈沖寬度調(diào)制的占空比限制到占空比閾值。
[0019]根據(jù)另一方面，規(guī)定一種包含程序代碼的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，該程序代碼在其在數(shù)據(jù)處理設(shè)備上實(shí)施時(shí)執(zhí)行上述方法。
【附圖說明】
[0020]下面根據(jù)所附的附圖詳細(xì)闡述本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式。其中:
圖1示出了具有驅(qū)動電路和三相電機(jī)的電動機(jī)系統(tǒng)的示意圖；
圖2示出了用于圖示電機(jī)的運(yùn)行區(qū)域的圖表；以及圖3示出了用于說明用于運(yùn)行電機(jī)的方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]圖1作為電動機(jī)系統(tǒng)I的圖示示出了具有電機(jī)2、驅(qū)動電路3和控制單元4的電路圖。
[0022]電機(jī)2被設(shè)置為電子整流電機(jī)，尤其被設(shè)置為三相電機(jī)。電機(jī)2尤其可以被構(gòu)造為同步電機(jī)或異步電機(jī)。電機(jī)2配備有位置傳感器21，以便檢測電機(jī)2的轉(zhuǎn)子位置并把相應(yīng)信息提供給控制設(shè)備4?？商娲?，關(guān)于轉(zhuǎn)子位置的信息也可以無傳感器地通過分析相電流變化過程來確定。
[0023]電機(jī)2的定子裝置具有定子線圈22或定子線圈裝置，所述定子線圈22或定子線圈裝置在星形電路通過共同的星形點(diǎn)S相互接線。定子線圈22的相應(yīng)其他接線端子表示電機(jī)2的相接線端子23，以便保證流出和流入電機(jī)2的能量流。在可替代的實(shí)施方式中，定子線圈22也可以在三角形電路中接線。
[0024]驅(qū)動電路3在三相電機(jī)2的情況下基本上具有相應(yīng)數(shù)目(3個(gè))的逆變電路31，這些逆變電路31在電機(jī)2的相接線端子23處提供相應(yīng)的相操控。每個(gè)逆變電路31具有相互串聯(lián)的第一功率半導(dǎo)體開關(guān)32 (上拉分支)和第二功率半導(dǎo)體開關(guān)33 (下拉分支)，并且通過相應(yīng)的供電電壓導(dǎo)線5將供電電壓Uvots施加到每個(gè)逆變電路31的第一和第二功率半導(dǎo)體開關(guān)32、33的串聯(lián)電路上。
[0025]功率半導(dǎo)體開關(guān)32、33可以被構(gòu)造為半導(dǎo)體器件，例如功率M0SFET、晶閘管、IGBT, IGCT等等。功率半導(dǎo)體開關(guān)32、33分別具有反并聯(lián)的空轉(zhuǎn)二極管34，以便可以引出由于感應(yīng)電壓而出現(xiàn)的負(fù)通過電流。
[0026]在每個(gè)逆變電路31的第一功率半導(dǎo)體開關(guān)32和第二功率半導(dǎo)體開關(guān)33之間的節(jié)點(diǎn)處，為相接線端子23中的相應(yīng)的相接線端子設(shè)置分接點(diǎn)。每個(gè)功率半導(dǎo)體開關(guān)32、33可單獨(dú)地通過其控制接線端子G操控并且為此與控制單元4連接。
[0027]上面的驅(qū)動電路3通常稱為B6電路。可替代地，驅(qū)動電路的其它配置也是可行的，例如H電路等等。
[0028]控制單元4根據(jù)整流方案操控功率半導(dǎo)體開關(guān)32、33，該整流方案說明:電流應(yīng)在哪個(gè)時(shí)間點(diǎn)在相接線端子23的哪個(gè)中流入電機(jī)2以及電流應(yīng)從相接線端子23的哪個(gè)流出電機(jī)2。這樣的整流可以如此進(jìn)行，即逆變電路31之一的功率半導(dǎo)體開關(guān)中的第一功率半導(dǎo)體開關(guān)32和另一逆變電路31的功率半導(dǎo)體開關(guān)中的第二功率半導(dǎo)體開關(guān)33分別連接為，使得它們閉合并且形成低歐姆電流路徑，而所有剩余的功率半導(dǎo)體開關(guān)32、33斷開并且因此是高歐姆的。通過根據(jù)由位置檢測器21或無傳感器地確定的轉(zhuǎn)子位置來切換第一和第二功率半導(dǎo)體開關(guān)32，33，可以產(chǎn)生定子磁場，該定子磁場是環(huán)繞的并且超前于轉(zhuǎn)子的勵磁磁場，以便由此產(chǎn)生推進(jìn)力矩。
[0029]為了可