驱动系统和运行这种驱动系统的方法技术方案

本发明专利技术涉及一种具有逆变器（24）的驱动系统（10），和一种用于运行这种驱动系统（10）的方法，其中，逆变器（24）能在故障情况下在输入侧和/或输出侧电断开，并且能实现一种多重冗余的电枢短路。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种驱动系统和一种运行这种驱动系统的方法，尤其是用于电动车辆。电动车辆通过车辆上携带的电池、驱动调节装置、逆变器(Wechselrichter)和电动机(以下只是称之为发动机)来驱动。属于驱动系统的至少有驱动调节装置和逆变器。如果电池与发动机连接，那么其也属于驱动系统。作为发动机特别可以考虑的是一种永磁励磁的同步电动机。这种电动机效率高且功率密度大。基于特殊的转速-转矩-特性曲线，使这种电动机也在磁场减弱部位里运行。为此电动机有相应的电流。该电流产生磁场，该磁场反作用于通过永磁体产生的磁场。
技术介绍
当然在故障情况下磁场减弱的电流不再能保持。取决于故障的类型可能随后产生不允许的转矩，也就是制动力矩，和不允许的电压，它们是必须能自我控制的。在工业驱动装置中，制动力矩在故障情况下通常没有什么问题，这是因为总是希望有尽可能最好和快速的制动。所谓的电枢短路制动本身已知用于制动电动机。这种制动是在电动机不再能够进 行(另外的)电制动时才被加以考虑，这是因为所引起的短路产生了短时间的高电流。对于电枢短路制动来说(或者简称为电枢短路)，在故障情况下接通逆变器的三个上方的或者三个下方的晶体管(IGBTs)。电动机的定子绕组被短路，从而电流能够在它们之间流动。转子因此被停住。在整个转速范围上都得出一个制动力矩，它在典型的电动机设计中恰恰还是可以接受的。当然，一种IBGT模块或者一种设计用于控制该模块的控制线路发生失效，从而不再能实现电枢短路的概率是比较高的，至少如此地高，以至于因此不能满足安全性的要求。当IGBT模块里有故障时，可以从所有可以想象的故障出发，考虑到模块所包括的晶体管和空程二极管。如果例如既不能接通下方的、又不能接通上方的晶体管，那么就产生如下问题电动机的电动力(EMK)通常在高转速时，在取消去磁电流之后和在电动机连接打开时，相比于额定电压可能要升高一些系数。这虽然通过如下方法来阻止定子电压通过空程二极管夹到电池电压上,但是由此作为例外的情况产生一种高的反馈电流到电池里,这个电流产生一种高的不允许的制动力矩。一旦转速降低到使得整流过的EMK低于电池电压，那么制动力矩变成零。如果一方面晶体管不再能接通用于电枢短路，并且另一方面空程二极管不再导通的话，那么作为另外的例外情况在电动机接线上或者说在逆变器的输出端上产生很高的电压。该电压可能导致破坏逆变器和/或电动机，而且还导致电弧而引起着火，并且逆变器和电动机不能可靠地电隔离
技术实现思路
本专利技术的目的在于，由开头简述的问题出发，提出一种方法和/或一种装置，利用它们可以足够安全地控制上述的故障。该目的的一个特殊方面在于提出适合用在电动车辆里或者与其一起使用的、一种这样的方法和/或一种这样的装置。该目的根据本专利技术利用权利要求I所述的特征(装置)以及利用权利要求3所述的特征(装置)，以及另外利用权利要求4和5所述的特征(方法)来实现。为此首先在一种用于电动机的驱动系统中设置有在中间电路中并联于中间电路电容并且能由观察器激活的晶闸管，该观察器由驱动系统所包括或者配属于驱动系统，其中，该驱动系统具有用于电池的连接装置；逆变器；位于逆变器的输入侧上的中间电路；以及在逆变器的输出侧上的用于电动机的连接装置。可替换或者附加地设计为驱动系统包括在逆变器的输出侧上的并且并联于连接的或者能连接的电动机的整流器，以及在整流器的输出侧上包括晶闸管，该晶闸管能由观察器激活，该观察器由驱动系统所包括或者配属于驱动系统。以下为了区分起见，将设置在中间电路中的晶闸管称为第一晶闸管，并将设置在整流器的输出侧上的晶闸管称为第二晶闸管。在驱动系统可以可替换地或者累积地一方 面添加第一晶闸管和另一方面添加整流器和第二晶闸管之后，说明书也就涉及一种驱动系统，该驱动系统并不包括第一晶闸管，而只包括整流器和第二晶闸管，或者只包括第一晶闸管而不包括具有第二晶闸管的整流器。在权利要求I中所述的专利技术优点在于利用第一晶闸管在中间电路中可以控制一种情况，在该情况下会造成不受欢迎的反馈到电池里。然后预定了第一晶闸管的激活，而其所谓的点火在中间电路里，并通过由逆变器以本身已知的形式所包括的空程二极管引起电枢短路。在根据权利要求3的驱动系统的附加的或者可替换的实施方式中，本专利技术的优点还在于利用整流器和第二晶闸管可以控制逆变器的输出端上的过电压。在逆变器的输出端上的这种过电压可能在以下情况时出现逆变器的空程二极管不再导通，或者其晶体管不再能接通。在设计用于连接电动机的接线端子上，或者(电相同地或者至少基本相同地)在逆变器的输出端子上，也就是平行于连接于驱动控制单元上的电动机上，作为逆变器连接有尤其是六脉冲的整流器，并通过其输出侧连接有第二晶闸管。在激活第二晶闸管时，通过整流器的二极管产生电枢短路。本专利技术的有利的设计方案是从属权利要求的主题。应用的回引通过各自从属权利要求的特征，指出了独立权利要求的主题的其它设计方案；它们并不能理解为放弃实现一种对于引用的从属权利要求的特征组合的独立的保护。此外鉴于对权利要求的解释，在后续的权利要求中对特征进行更进一步具体化时，可以由此出发在各自前面的权利要求中不存在这种限制。如果驱动系统在电池和中间电路之间具有一种电的保险装置，其中保险装置和第一晶闸管在激活第一晶闸管时，就通过第一晶闸管(40)闭合的电路而言，与作为电源的电池串联，电池的短路电流在保险装置和第一晶闸管上流动，第一晶闸管在最短时间内触发保险装置，并且因此将逆变器连同中间电路与电池实现电隔离。这种电隔离也保护了第一晶闸管，防止由于短路电流弓I起破坏。第一或者第二晶闸管分别通过观察器来触发，如果存在有某一种例外情况的话，则这种情况应该通过激活相应的晶闸管来控制。为了激活第一晶闸管，观察器连续地或者规律性地，优选在等距的时刻进行比较，即中间电路电压υ_ζκ或者中间电路电压的值是否超过预定的或者能预定的阈值。为此观察器包括比较器的功能(或者以硬件，固件，或者软件)；和用于将中间电路电压υ_ζκ的值和阈值输送至比较器的装置；以及用于根据由比较器实施的比较结果继续输送和输出信号的装置。附加地或者可替换地，观察器基于所测量的电流和电压计算出转矩，并将其与额定值比较。如果偏差超出下阈或者上阈，那么同样也实施晶闸管的点火。为了激活第二晶闸管设计了一种对应的方法，并且在这里进行比较(与前面叙述协调一致)，即逆变器的输出电压的值是否超过预定的或者能预定的阈值。如果观察器除了激活 第一晶闸管，或者除了激活第二晶闸管之外，尤其是在耗费预定的或者能预定的等候时间之后，还激活逆变器的三个下方的晶体管或者激活逆变器的三个上方的晶体管或者一起激活下方的和上方的晶体管，那么按此方式引起的电枢短路导致了 前面点火的晶闸管又被熄灭。根据晶闸管和晶体管的导通特性曲线的不同，可能必要的是例如通过与晶闸管串联的二极管来实现，即在接通晶体管时，在晶闸管中的电流降到保持电流之下。被考虑为以后取消对逆变器的晶体管的激活的准则的是通过观察器来监测，什么时候电动机的转速的值低于预定的或者能预定的阈值。利用为此设计的软件_、固件-或者硬件比较器可以通过观察器产生电信号，用于取消逆变器的晶体管的激活，并且因此也就又取消了电枢短路。上面所述的目的也利用在这里和以下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电动机（26）的驱动系统（10），所述驱动系统具有：用于电池（12）的连接装置；逆变器（24）；位于所述逆变器的输入侧上的中间电路（20）；以及在所述逆变器的输出侧上的用于所述电动机（26）的连接装置，其特征在于第一晶闸管（40），所述第一晶闸管在所述中间电路（20）中并联于中间电路电容（22）并且能由观察器（38）激活，所述观察器由所述驱动系统（10）所包括或者配属于所述驱动系统（10）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：汉斯乔治·克普肯，京特·施韦西希，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：