System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 整流器、电机单元及用于整流的方法技术_技高网

整流器、电机单元及用于整流的方法技术

技术编号:43877071 阅读:7 留言:0更新日期:2024-12-31 18:59
本发明专利技术涉及一种具有两个直流电压连接部(B+、B‑)和多个交流电压连接部(122U、122V、122W)的整流器(110a),其中,整流器具有第一子整流器(110.1a)和第二子整流器(110.2a),其中,第一子整流器具有第一半导体开关元件(T<subgt;U1_H</subgt;、T<subgt;V1_H</subgt;、T<subgt;W1_H</subgt;、T<subgt;U1_L</subgt;、T<subgt;V1_L</subgt;、T<subgt;W1_L</subgt;、116U、116V、116W、118U、118W)并且设计成三电平整流器或三电平以上的整流器,其中,第二子整流器具有第二半导体开关元件(T<subgt;U2_H</subgt;、T<subgt;V2_H</subgt;、T<subgt;W2_H</subgt;、T<subgt;U2_L</subgt;、T<subgt;V2_L</subgt;、T<subgt;W2_L</subgt;)并且被设计为两电平整流器,并且其中第一子整流器和第二子整流器分别连接或可连接在两个直流电压连接部(B+、B‑)和多个交流电压连接部(122U、122V、122W)之间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种特别是用于电机的整流器、具有电机和整流器的电机单元以及通过使用这种整流器整流的方法。


技术介绍

1、在电机中,特别是用作马达和/或发电机的电机中,并且特别是当在车辆中使用时,逆变器(整流器)用于对所产生的交流电进行整流或对存在的直流电进行逆变。然而,整流器还可以用于许多其他领域,例如电气设备。


技术实现思路

1、根据本专利技术,提出了具有独立专利权利要求的特征的整流器、电机单元以及用于整流的方法。有利的改进是从属权利要求和以下描述的主题。

2、本专利技术一般涉及整流器或逆变器,并且具体地涉及用于电机的整流器或逆变器及其操作。在本专利技术的范围内,电机和相关联的整流器的组合也被称为电机单元。通常,整流器在这种情况下安装或附接至电机。电机单元在此可以是车辆的一部分,特别是也用作牵引驱动装置。可以考虑的电机的示例是同步电机、同步磁阻电机、感应电机、永磁电机等。

3、例如,典型的电机具有三相或多相;虽然本专利技术的解释主要针对具有三相的电机进行,但这也适用于不同数量的相,例如六相、九相、十二相或十五相。原则上,电机也可以仅具有一相或两相。

4、此外,电机具有可以是永久的和/或外部励磁的转子。优选的用途还在于所谓的高电压应用中,其中电机以例如48v、60v或更高的电压操作。

5、如所提到的,整流器还可以用在其他领域中,例如在电气设备中或者当操作电气设备时,例如如果要将直流电转换成交流电(例如单相或三相)或者反之亦然。

<p>6、整流器具有两个直流电压连接部和多个交流电压连接部。当与具有例如三相的电机一起使用或用于具有例如三相的电机时,三相中的每一相可以连接到三个交流电压连接部中的相应一个。例如,如果只有一相,则可以将其连接到两个交流电压连接部。当在车辆中使用时,直流电压连接部可以连接到例如能量存储装置,例如电池。

7、整流器通常具有多个半桥,每个半桥具有两个半导体开关元件,通常是高侧开关元件和低侧开关元件。利用中心抽头,即在两个半导体开关元件之间,多个半桥在此通常连接到多个交流电压连接部之一。另一方面,多个半桥的直流电压侧通常彼此连接并因此连接至直流电压连接部之一。另外,中间电路电容器可以连接在直流电压连接部之间。在此在直流电压侧存在两个不同的电压电平,那么这尤其可以是所谓的两电平整流器,这两个不同的电压电平然后特别地直接分别连接到两个直流电压连接部之一并且因此对应于它们的电压电平。

8、还存在所谓的三电平整流器,其中在直流电压侧提供第三电压电平,该第三电压电平通常位于两个直流电压连接部的电压电平之间的中间。三电平整流器的操作噪声在此比两电平整流器低。特别是在高电流和/或输入电压下,电流和电压随时间的变化比两电平整流器要小。两电平整流器需要更少的构件。

9、事实证明,现在将三电平整流器和两电平整流器结合起来特别高效且有利。在此,三电平整流器可以被视为第一子整流器,而两电平整流器可以被视为第二子整流器,两者都是实际整流器的一部分。

10、两个子整流器在此可以彼此并联连接,并且特别地在此可以彼此分开地设计,例如具有单独的控制单元。这使得整流器的设计更加灵活。在此,子整流器例如可以布置在不同的壳体中,如果需要的话甚至可以布置在电机的不同位置或不同侧。同样,两个子整流器也可以被设计为彼此集成,在这种情况下也存在并联连接。这使得整流器的设计更加紧凑,尽管可能必须注意任何寄生电感。

11、另外,一个或多个中间电路电容器(取决于三电平整流器的类型)可以连接部在两个直流电压连接部之间,然后这些电容器可用于两个子整流器。在本文中,整流器也可以被称为混合整流器。

12、代替三电平整流器,也可以使用具有多于三电平的整流器,例如四电平或五电平整流器作为第一子整流器。那么在此就有相应的附加电压电平。

13、整流器的半导体开关元件本身可以包括例如功率外壳中的几个并联芯片或几个并联分立半导体开关,以便实现期望的最大电流。通常使用的半导体开关元件类型例如是igbt或mosfet,例如sic-mosfet或gan-hemt(氮化镓晶体管)。例如,sic-mosfet由于部分负载下的rdson电阻较低且开关损耗较低,因此效率更高。另一方面,igbt在高于阈值的电流下的电阻低于sic元件,这就是为什么igbt在高电流负载下比sic元件特别有利。此外,与sic-mosfet相比,igbt通常要便宜得多。与sic元件相比,igbt也是一种更鲁棒的元件。

14、一般来说,不同类型的半导体开关元件具有不同的优点和缺点。

15、如已经发现的,在整流器中使用两个子整流器是特别有效且有利的,每个子整流器具有多个半导体开关元件,其中这两个子整流器的半导体开关元件特别不同,即特别是不同类型的或不同种类的,优选地是子整流器之一中的igbt(可能基于gan)和子整流器中的另一个中的mosfet,例如sic-mosfet和/或gan-hemt。

16、第一子整流器可以具有多个、例如三个第一半桥,每个第一半桥具有两个第一半导体开关元件,例如igbt。如已经提到的,前两个半导体开关元件也可以是高侧和低侧半导体开关元件。此外,第一子整流器可以具有用于每个第一半桥的一个或多个另外的第一半导体开关元件,以便能够生成第三电压电平。

17、在此不同类型的三电平整流器之间可以进行区分。例如,第一子整流器可以被设计为所谓的t型、npc型或飞跨电容器型的三电平整流器。然而,也可以考虑其他类型的三电平整流器,例如有源npc型、级联h桥多电平整流器或其他类型。关于这些类型的三电平整流器,特别是关于布线和必要的第一半导体开关元件的更详细的解释和说明见图中说明。

18、第二子整流器还可以具有多个、例如三个半桥,每个半桥具有两个第二半导体开关元件,例如mosfet。如已经提到的,第二半导体开关元件也可以是高侧和低侧半导体开关元件。第一半导体开关元件和第二半导体开关元件彼此不同,特别是不同类型。

19、这意味着可以针对半导体开关元件使用两种不同的技术,使得整流器在部分负载下的功率例如类似于纯sic-mosfet整流器的功率。例如,使用igbt使得sic-sic-mosfet的尺寸不必适合峰值功率,因此整流器的成本将显着降低。

20、通过使用igbt模块/开关,整流器的鲁棒性显着提高。通过每相使用两个半桥,整流器的开关模式可以具有更大的自由度,并且可以减小中间电路电容器的尺寸。

21、例如,两电平整流器通常可用于1200v级,而三电平整流器(特别是基于igbt甚至基于gan的三电平整流器)通常可用于650v级。例如,混合整流器随后可用于操作800v电子驱动器,但本专利技术不限于800v。

22、所提出的整流器现在还允许不同的操作模式。在子操作模式中,例如,两个子整流器中仅一个可以被用作整流器,而另一个可以是不激活的。

23、在第一子操作模式中,例如在部分或轻负载直至本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种具有两个直流电压连接部(B+、B-)和多个交流电压连接部(122U、122V、122W)的整流器(110a、110b、310a、310b、410a、410b),

2.根据权利要求1所述的整流器(110a、110b、310a、310b、410a、410b),其中,第一半导体开关元件和第二半导体开关元件彼此不同,特别是不同类型。

3.根据权利要求2所述的整流器(110a、110b、310a、310b、410a、410b),其中,第一半导体开关元件(TU1_H、TV1_H、TW1_H、TU1_L、TV1_L、TW1_L)具有IGBT或者是IGBT。

4.根据权利要求2或3所述的整流器(110a、110b、310a、310b、410a、410b),其中,第二半导体开关元件(TU2_H、TV2_H、TW2_H、TU2_L、TV2_L、TW2_L)具有或者是MOSFET,特别是SiC-MOSFET和/或GaN-HEMT。

5.根据前述权利要求中任一项所述的整流器(110a、110b、310a、310b、410a、410b),其中,第一子整流器被设计为T型、NPC型或飞跨电容器型的三电平整流器。

6.根据前述权利要求中任一项所述的整流器(110a、110b、310a、310b、410a、410b),其中,第二子整流器具有多个第二半桥(112.2U、112.2V、112.2W),每个第二半桥具有多个第二半导体开关元件(TU2_H、TV2_H、TW2_H、TU2_L、TV2_L、TW2_L)中的两个。

7.根据前述权利要求中任一项所述的整流器(110a、310a、410a),其中,第一子整流器(110.1a、310.1a)和第二子整流器(110.2a、310.2a)彼此并联连接并且是彼此分开设计的。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的整流器(110b、310b、410b),其中,第一子整流器和第二子整流器彼此集成。

9.一种电机单元(100a、100b、300a、300b、400a、400b),电机单元包括具有一个或多个相的电机(130)以及根据前述权利要求中任一项所述的整流器(110a、110b、310a、310b、410a、410b),其中,一个或多个相分别连接至多个交流电压连接部中的相应一个。

10.根据权利要求9所述的电机单元(100a、100b、300a、300b、400a、400b),电机单元被设计为车辆的牵引驱动装置。

11.一种用于通过使用根据权利要求1至8中任一项所述的整流器(110a、110b、310a、310b、410a、410b)或根据权利要求9或10所述的电机单元(100a、100b、300a、300b、400a、400b)进行整流的方法。

12.根据权利要求11所述的方法,其中,在子操作模式(510、520)中,第一子整流器和第二子整流器中仅一个用于整流,并且其中第一子整流器和第二子整流器中的另一个不激活。

13.根据权利要求12所述的方法,其中,在第一子操作模式(510)中,当所需负载低于预定阈值时,第二子整流器用于整流,和/或其中,在第二子操作模式(520)中,当所需负载高于预定阈值时,第一子整流器用于整流。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的方法,其中,在混合操作模式(530、540)中,第一子整流器和第二子整流器用于整流。

15.根据权利要求14所述的方法,其中,在第一混合操作模式(530)中,首先激活第一子整流器,然后激活第二子整流器。

16.根据权利要求14或15所述的方法,其中,在第二混合操作模式(540)中,并且如果第一子整流器和第二子整流器具有在预定容差内的相同标称功率,则首先激活第一子整流器和第二子整流器中具有较低开关损耗的那个,然后激活第一子整流器和第二子整流器中的另一个。

17.根据权利要求11至16中任一项所述的方法,其中,在能量传输模式(550)中,能量存储装置与电网之间的能量传输经由整流器进行,第二子整流器用于整流。

18.根据权利要求11至17中任一项所述的方法,其中,在有源短路模式(560)中,所有低侧或高侧半导体开关元件闭合,其中第一子整流器的低侧或高侧半导体开关元件首先闭合,然后第二子整流器的低侧或高侧半导体开关元件闭合。

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【技术特征摘要】

1.一种具有两个直流电压连接部(b+、b-)和多个交流电压连接部(122u、122v、122w)的整流器(110a、110b、310a、310b、410a、410b),

2.根据权利要求1所述的整流器(110a、110b、310a、310b、410a、410b),其中,第一半导体开关元件和第二半导体开关元件彼此不同,特别是不同类型。

3.根据权利要求2所述的整流器(110a、110b、310a、310b、410a、410b),其中,第一半导体开关元件(tu1_h、tv1_h、tw1_h、tu1_l、tv1_l、tw1_l)具有igbt或者是igbt。

4.根据权利要求2或3所述的整流器(110a、110b、310a、310b、410a、410b),其中,第二半导体开关元件(tu2_h、tv2_h、tw2_h、tu2_l、tv2_l、tw2_l)具有或者是mosfet,特别是sic-mosfet和/或gan-hemt。

5.根据前述权利要求中任一项所述的整流器(110a、110b、310a、310b、410a、410b),其中,第一子整流器被设计为t型、npc型或飞跨电容器型的三电平整流器。

6.根据前述权利要求中任一项所述的整流器(110a、110b、310a、310b、410a、410b),其中,第二子整流器具有多个第二半桥(112.2u、112.2v、112.2w),每个第二半桥具有多个第二半导体开关元件(tu2_h、tv2_h、tw2_h、tu2_l、tv2_l、tw2_l)中的两个。

7.根据前述权利要求中任一项所述的整流器(110a、310a、410a),其中,第一子整流器(110.1a、310.1a)和第二子整流器(110.2a、310.2a)彼此并联连接并且是彼此分开设计的。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的整流器(110b、310b、410b),其中,第一子整流器和第二子整流器彼此集成。

9.一种电机单元(100a、100b、300a、300b、400a、400b),电机单元包括具有一个或多个相的电机(130)以及根据前述权利要求中...

【专利技术属性】
技术研发人员:妮玛·萨达特
申请(专利权)人:SEG汽车德国有限公司
类型:发明
国别省市:

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