高效率换向电路制造技术

换向电路(10)包括连接到H桥(20)的线圈(70)，H桥(20)包括用于反转线圈(70)中的极性和得到的线圈电流(IL)的四个主开关(30、40、50、60)。换向电路(10)进一步包括配置为生成旁通电流的电压源(110、111)、以及至少一个辅开关(140、150、160、170、180、190、210、220、230、240、250、260、270、280)，用于控制旁通电流以由此减少通过主开关(30、40、50、60)中的至少一个的开关电流。通过借助于电压源(110、111)来生成适当的旁通电流，通过处于导通状态的期望的主开关(30、40、50、60)开关电流可以被减少，并且最终成为零。在其线匝中的零电流使得能够使用晶闸管作为主开关(30、40、50、60)，因为其在晶闸管中导致被自动关断。此外，在开关时刻减少的开关电流减少了甚至是在诸如GTO和IGBT的不同开关类型中的开关损耗。

High efficiency commutation circuit

The commutation circuit (10) includes a coil () connected to the H bridge (), the H bridge (20) includes a plurality of main switches (30, 40, 50, and 60), which are used to reverse the polarity of the coil (s) and the resulting coil current (IL). The commutation circuit (10) further includes a voltage source configured to generate a bypass current (110, 111), and at least one auxiliary switch (140, 150, 160, 170, 180, 190, 210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280), used to control the current to reduce the bypass the main switch (30, 40, 50, 60) switching current of at least one of the. By means of a voltage source (110, 111) to generate an appropriate bypass current, the switching current can be reduced by the desired main switch (30, 40, 50, and 2) that is in the on state, and eventually becomes zero. The zero current in the line turns allows the use of a thyristor as the main switch (30, 40, 50, 60) because it is automatically turned off in the thyristor. In addition, the switching current at the switching time is reduced even in the switching losses of different switching types such as GTO and IGBT.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于连续反转线圈中的电流方向的电路。
技术介绍
参考图1，传统的换向电路10包括具有四个主开关30、40、50、60的H桥20。电流方向要被反转的线圈70被连接在H桥20的第一输出端子80和第二输出端子85之间。H桥20的第一输入端子90和第二输入端子95被连接到提供恒定单元电流IDC的电流源100。四个主开关被适当地操作，以使得线圈电流IL在线圈中以期望的方向流动。例如，根据图1，第一主开关30和第二主开关40闭合，并且线圈电流IL在附图中从左向右流动(正方向290)。为了反转线圈电流IL以从右向左流动(负方向300)，第三主开关50和第四主开关60被闭合，并且第一和第二主开关30、40被断开。主开关通常被实现为半导体器件。因为图1的换向电路拓扑要求所有主开关能够被主动断开，所以各个半导体器件需要具有关断类型，即具有可以被主动关断的类型。此外，半导体器件需要具有反向阻断能力。这样的半导体器件的示例是对称GTO和反向阻断IGBT。另一方面，晶闸管不是关断型半导体器件。因此，晶闸管在根据图1的拓扑中不能用作主开关，因为晶闸管仅在通过其的电流变为零或者接近零时关断。然而，与关断型半导体器件相比，晶闸管具有低损耗并且其是便宜的。因此，期望在换向电路的H桥中，能够使用晶闸管作为主开关。WO2012/062376公开了一种用于反转在电机的线圈中的线圈电流的换向电路。换向电路包括布置为与线圈一起形成谐振电路的电容器。WO2012/062376中公开的H桥中的主开关需要具有关断类型，以便于使换向如所述的进行工作。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种换向电路，该电路能够使得能够使用晶闸管作为H桥的主开关。本专利技术的另一个目的是提供一种具有低损耗的换向电路，而不论何种类型的开关用作H桥中的主开关。这些目的是通过根据所附权利要求1的设备以及根据所附权利要求11的方法来实现的。本专利技术是基于下述认识：通过借助于电压源来生成适当的旁通电流，通过期望主开关处于导通状态(leading state)，开关电流可以被减少，并且最终成为零。在其线匝中的零电流使得能够使用晶闸管作为主开关，因为其在晶闸管中导致被自动关断。此外，在开关时刻减少的开关电流减少了甚至是在诸如GTO和IGBT的不同开关类型中的开关损耗。根据本专利技术的第一方面，提供了一种换向电路，包括连接到H桥的线圈，H桥包括用于反转线圈中的极性和得到的线圈电流的四个主开关。换向电路进一步包括配置为生成旁通电流的电压源以及至少一个辅开关，用于控制所述旁通电流以由此减少通过所述主开关中的至少一个的开关电流。换向电路被配置为在不接通其余主开关中的任何一个的情况下，减少通过所述主开关中的至少一个的开关电流。可控制地减少通过主开关的开关电流的能力减少了开关损耗，并且提供了开关电流被充分减小也能够使得使用晶闸管作为主开关。根据本专利技术的一个实施例，电压源被配置为生成旁通电流，以由此使所述开关电流成为零。零开关电流导致晶闸管以可靠的方式被自动关断。根据本专利技术的一个实施例，电压源包括电容器。通过电容器，可以以简单的方式来提供所需要的电压。根据本专利技术的一个实施例，线圈电流至少部分地从由电流源生成的单元电流得到，并且所述单元电流进一步用于对所述电容器进行预充电。当单元电流用于预充电电容器时，不需要附加的预充电电路。根据本专利技术的一个实施例，主交换机中的至少一个包括晶闸管。晶闸管是在换向电路中的优选主开关类型，因为晶闸管简单、便宜并且具有低损耗。根据本专利技术的一个实施例，所有主开关是晶闸管。根据本专利技术的一个实施例，所有辅开关是晶闸管。根据本专利技术的一个实施例，电压源与主开关中的至少一个并联连接。根据本专利技术的一个实施例，电压源与线圈串联连接。根据本专利技术的一个实施例，电机包括根据上述公开的实施例中的任何一个的换向电路。根据本专利技术的第二个方面，提供了一种用于反转线圈中的电流方向的方法，该方法包括下述步骤：提供连接到H桥的线圈，H桥包括四个主开关；以及生成旁通电流，并且对其进行控制以由此在不接通其余主开关中的任何一个的情况下，减少通过所述主开关中的至少一个的开关电流。附图说明参考附图来更具体地描述本专利技术，其中图1示出了常规换向电路，图2示出了根据本专利技术的一个实施例的换向电路，图3示出了根据本专利技术的一个实施例的换向电路，图4示出了根据本专利技术的一个实施例的换向电路，图5示出了根据本专利技术的一个实施例的换向电路，图6示出了本专利技术的根据一个实施例的换向电路，以及图7示出了在换向的不同阶段处可以相对于H桥将电压源连接到的四个位置。具体实施方式本文公开的本专利技术的所有实施例包括对应于图1中所示的子电路中，唯一的区别是，根据本专利技术的所公开的实施例的主开关30，40，50，60中的至少一些被实现为晶闸管。在以下描述中，包括具有四个主开关30，40，50，60的H桥20、连接到H桥20的输出端子80、85的线圈70、以及连接到H桥20的输入端子90、95的电流源100的子电路将被称为“单元”参考图2，除了包括晶闸管形式的四个主开关30，40，50，60的单元，根据本专利技术的一个实施例的换向电路10包括经由第一二极管120和第二二极管130与H桥20并联连接的电容器110形式的电压源。电容器110具有第一端子115和第二端子116。通过接通第一辅开关140和第二辅开关150，电容器110可以进一步连与H桥20反并联。根据图2的实施例，第一和第二辅开关140、150是每一个都设置有反并联二极管的IGBT。在换向电路10的初始状态下，单元电流IDC流过第一主开关30、线圈70和第二主开关40，线圈70中的线圈电流IL在正方向290上流动并且与单元电流IDC相等。电容器110已经经由第一二极管120被充电为在第一端子115上具有正极性。换向的目标是反转线圈电流IL以流动通过第三和第四主开关50、60，并且在线圈70中以负方向300流动。在换向的第一阶段处，第一和第二辅开关140、150被接通，并且电容器110由此与H桥20反并联。结果，电容器电流IC开始增加，并且线圈电流IL开始减小。电容器110的尺寸应当被调整为大得足以使线圈电流IL为零，并且当这发生时，第一和第二主开关30、40被自动关断，因为其开关电流(通过开关的电流)成为零。在换向的第二阶段下，第一和第二辅开关140、150被关断，并且第一输入端子90由此再次成为经由二极管120与第一端子115接触，而使输出端子95成为经由二极管130与第二端子116接触。电容器110开始对第一端子115上的正极性再充电，并且第三和第四主开关50、60被接通。第三和第四主开关50、60的接通可以被延迟，以便于控制在换向结束时在电容器110上的能量的量。电容器110的再充电在第三和第四主开关50、60的接通之后继续进行，并且最终存储在电容器110上的能量变得足以用于下一次换向。换向的目标现在被实现，并且换向电路10处于与初始状态相同的状态，除了线圈电流IL在负方向300上流动的事实。下一次换向现在可以以刚刚描述的换向相应的方式被执行。参考图3，根据本专利技术的一个实施例，电容器110形式的电压源根据第三辅开关160、第四辅开关170、第五辅开关180和第六辅开关190的状态，被连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种换向电路(10)包括：连接到H桥(20)的线圈(70)，所述H桥(20)包括用于反转所述线圈(70)中的极性和得到的线圈电流(IL)的四个主开关(30、40、50、60)，配置为生成旁通电流的电压源(110、111)，以及至少一个辅开关(140、150、160、170、180、190、210、220、230、240、250、260、270、280)，用于控制所述旁通电流以由此减少通过所述主开关(30、40、50、60)中的至少一个的开关电流，其特征在于，所述换向电路(10)被配置为，减少通过所述主开关(30、40、50、60)中的至少一个的所述开关电流，而不接通其余主开关(30、40、50、60)中的任何一个。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.31 EP 14162538.41.一种换向电路(10)包括：连接到H桥(20)的线圈(70)，所述H桥(20)包括用于反转所述线圈(70)中的极性和得到的线圈电流(IL)的四个主开关(30、40、50、60)，配置为生成旁通电流的电压源(110、111)，以及至少一个辅开关(140、150、160、170、180、190、210、220、230、240、250、260、270、280)，用于控制所述旁通电流以由此减少通过所述主开关(30、40、50、60)中的至少一个的开关电流，其特征在于，所述换向电路(10)被配置为，减少通过所述主开关(30、40、50、60)中的至少一个的所述开关电流，而不接通其余主开关(30、40、50、60)中的任何一个。2.根据权利要求1所述的换向电路(10)，其中，所述电压源(110、111)被配置为生成旁通电流，以由此使所述开关电流成为零。3.根据前述权利要求中的任何一项所述的换向电路(10)，其中，所述电压源包括电容器(110、111)。4.根据权利要求3所述的换向电路(10)，其中，所述线圈电流(IL)至少部分地从由电流源(100)生成的单元电流(IDC)得到，并且所述单元电流(IDC)进一步用于对所述电容器(110、111)进行预充电。5.根据前述权利要求中的任何一项所述的换向电路(10)，其中，所述主开关(30、40、50、60)中的至少一个包括晶闸管。6.根据前述权利要求中的任何一项所述的换向电路(10)，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·博斯加，VM·勒帕南，M·帕斯马纳森，R·钦，柳玉敬，
申请(专利权)人：ABB瑞士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH