CN103534602A - 用于检测与直流总线相关联的短路的系统 - Google Patents

用于检测与直流总线相关联的短路的系统 Download PDF

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CN103534602A CN201280023254.4A CN201280023254A CN103534602A CN 103534602 A CN103534602 A CN 103534602A CN 201280023254 A CN201280023254 A CN 201280023254A CN 103534602 A CN103534602 A CN 103534602A
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Abstract

系统(211)包括具有正终端(36)和负端子(38)的直流总线(33)。第一开关晶体管(104)和第二开关晶体管(106)的各自的开关端子相对于彼此串联连接在正端子(38)与负端子(38)之间，主电源(16)被布置成产生低于直流总线(33)的工作电压的测试电压，测试电压被施加在直流总线(33)的正端子(36)与负端子(38)之间。主热电路(222)与主电源(16)相关联以用于检测所述主电源是否超过工作温度阈值。热电路(222)提供在主电源(16)超过工作温度阈值的情况下在直流总线(33)中检测到的短路的信号或逻辑电平状态。

Description

用于检测与直流总线相关联的短路的系统
本申请在35U.S.C.119(e)下主张基于2011年3月16日提出申请并且题目为SYSTEM FOR DETECTING A SHORT CIRCUIT AS SOCIATED WITHA DIRECT CURRENT BUS的美国临时申请第61／453,164号的优先权。
技术领域
本发明涉及用于检测与直流总线相关的短路的系统。
背景技术
在现有技术中，逆变器用于将直流数据总线上的直流电压转换成控制电动马达的一个或多个交流信号。在一些现有技术结构中，逆变器包括在打开状态或闭合状态下可能会失效的一个或多个电源开关半导体。如果一个或多个电源开关半导体在闭合状态下失效，则可能会在直流数据总线的相反极性端子之间或逆变器的直流端子与正常交流输出端之间产生短路，从而可能会损坏电动马达的绕组或逆变器内的其它电路。因此，需要能够以比逆变器的工作电压低的测试电压检测直流总线中的短路以最小化对电动马达或逆变器的损坏。
发明内容
根据一个实施例，一种系统能够检测与直流总线相关联的短路。所述系统包括具有正端子和负端子的直流总线。第一开关晶体管和第二开关晶体管的相应的开关端子相对于彼此串联连接(联接)在正端子与负端子之间。主电源被布置成产生低于直流总线的工作电压的测试电压。测试电压被施加在直流总线的正端子与负端子之间。主热电路与主电源相关联，用于检测主电源是否超过工作温度阈值。主热电路提供指示在主电源超过工作温度阈值的情况下在直流总线中检测到的短路的信号或逻辑电平状态。
附图说明
图1是用于检测与直流总线相关联的短路的系统的一个实施例的方框图；以及
图2是用于检测与直流总线相关联的短路的另一个实施例的方框图。
具体实施方式
根据一个实施例，图1显示了能够检测与直流总线33相关联的短路的系统211。所述系统包括具有正端子36和负端子38的直流总线33。逆变器199可以具有一个或多个相或子组件，其中每一个相或子组件为逆变器199的相应输出端子提供单独的输出信号。逆变器199的每一个相具有一对开关晶体管(104，106)、相应的电压电源(16，18，20)、和相应的热电路(222，224，226)。开关晶体管(104，106)被构造成从直流总线33接收直流电力。逆变器199的一个或多个输出端子连接到负载144(例如，电机)。逆变器199可以控制开关晶体管(104，106)以调节施加到负载144或电机的输出信号，所述输出信号能够控制电机的转速、扭矩、加速度、减速度或旋转方向。
逆变器相的输出节点(76，78，80)可以连接到电机的相应电机相端子。如图1所示，逆变器199具有等于三的N相，而负载具有三相。负载144的每一个相被表示作为例如电感或电机绕组(146，148，150)。虽然负载144被显示为WYE结构，但是对于信号相、两相或其它电机结构，负载144可以被构造成不同。
电容器126并联连接在直流总线33的端子(36，38)之间。电容器126可以包括用于过滤直流电流并保持直流总线33上的电压或电流处于大致一致的水平或在期望的波动范围内(例如，在可接受的电流脉动的容差内)的电解电容器、或电容器组。例如，电容器126可以减少或减轻直流总线33的电流的波动，其中当与逆变器119的一个或多个相相关联的一个或多个半导体开关(104，106)同时或迅速连续地被激活或接通时可能会出现所述直流总线33的电流的波动。
一个或多个热电路(222，224，226)的输出连接到逻辑装置228。进而，逻辑装置228提供到缓冲存储器229(例如，数据锁存器)的输出。缓冲存储器229连接到电子数据处理系统116(例如，计算机)。
虽然在图1中逆变器199具有三相，但是要理解的是逆变器199或系统211可以具有从1到N的任意数量的相，其中N是正整数。如图所示，逆变器199具有相1输出级40、相2输出级42和相N输出级44。相2输出级42与相N输出级44之间的任何中间输出级在图1中由三个点表示。相1输出级40具有第一开关部分10；相2输出级42具有第二开关部分12；相N输出级44具有第n开关部分14。逆变器199的每一个相都包括第一开关晶体管104和第二开关晶体管106，且所述第一开关晶体管104和所述第二开关晶体管106的相应的开关端子(例如，集电极和发射极、或源极和漏极)相对于彼此串联连接在正端子36与负端子38之间。虽然第一开关晶体管104和第二开关晶体管106被示出为NPN晶体管，但是在一个可选的实施例中，第一开关晶体管104和第二开关晶体管106可以包括PNP晶体管、场效应晶体管、或其它适当的半导体器件。
第一开关部分10具有与第一开关晶体管104和第二开关晶体管106的基极(或栅极)相关联的输入。第一开关部分10具有连接到负载144或电机的第一绕组18的第一输出节点76。第一开关部分12具有与第一开关晶体管104和第二开关晶体管106的基极(或栅极)相关联的输入。第二开关部分12具有连接到负载144或电机的第二绕组150的第二输出节点78。第n开关部分14(例如，第三开关部分)具有与第一开关晶体管104和第二开关晶体管106的基极相关联的输入。第n开关部分14(例如，第三开关部分)具有连接到负载144或电机的第三绕组146的第n输出节点80(例如，第三输出节点)。
每一个第一开关晶体管104的基极(或栅极)连接到用于提供使第一开关晶体管104激活(例如，接通)和无效(例如，断开)的信号(例如，调制信号)的偏压网117、激励极、或逻辑电路。类似地，第二开关晶体管106的基极(或栅极)连接到用于使第二开关晶体管106激活(例如，接通)和无效(例如，断开)的信号的偏压网117、激励极、或逻辑电路。
如图1所示，每一个第一开关晶体管104的集电极都连接到直流总线33的一个电压轨道或正端子36，而第一开关晶体管104的发射极连接到相应相的输出节点(76，78，80)。每一个第二开关晶体管106的集电极都连接到相应相的输出节点(76，78，80)，而第二开关晶体管106的发射极连接到(直流总线33的)另一个电压轨道或直流总线33的负端子38。
对于第一相，第一输出节点76连接到负载44或连接到电机的第一绕组148或第一相连接部。对于第二相，第二输出节点78连接到负载144或电机的第二相连接部或第二绕组150。对于第三相，第三输出节点连接到负载144或电机的第三相连接部或第三绕组146。
第一保护性二极管108并联连接在每一个第一开关晶体管104的集电极与发射极之间。第二保护性二极管110并联连接在每一个第二开关晶体管106的集电极与发射极之间。第一保护性二极管108和第二保护性二极管110分别通过当第一开关晶体管104或第二开关晶体管106在状态(例如，或断开)之间切换时为将要被耗散的电流提供一路径来防止瞬变电流破坏第一开关晶体管104和第二开关晶体管106。
第一检测模块240包括与第一热电路222相关联的第一电压供应装置16；第二检测模块242包括与第二热电路224相关联的第二电压源18；第N个检测模块244(或第三检测模块)包括与第N个热电路226相关联的第N个电压源20。上述热电路中的任一个都可以集成到相应的电压源。
主电源或第一电压源16连接在直流总线33的正端子36与负端子38之间。例如，主电源(或第一电压源16)具有连接到第一开关部分10的正DC总线节点的正电压端子36或正轨道的输出。主电源与电阻器R1和第一阻挡装置30串联设置。在一个实施例中，电阻器R1包括限流电阻器。电阻器R1与电源串联设置以限制由第一电压源16输出的电流。在一个实施例中，第一阻挡装置30包括一个或多个二极管102，所述一个或多个二极管单独或串联在一起来阻碍来自直流总线33的一个电压轨道或正电压端子36的电流的流动。例如，第一阻挡装置30防止来自直流总线33的电流流入到主电源(或第一电压源16)中并损坏所述主电源。
主电源或第一电压源16适于产生低于直流总线33的工作电压的测试电压。测试电压被施加在直流总线33的正端子36与负端子38之间。例如，测试电压可以小于或等于大约25伏DC，而直流数据总线120的工作电压可以大于或等于75伏DC。例如，直流总线33的工作电压通常等于或大于220VDC；对于电驱动车辆来说，300VDC或600VDC的DC电压是正常的。
主热电路或第一热电路222与第一电压源16相关联以用于检测所述电源是否超过工作温度阈值。第一热电路222提供指示在第一电压源16超过工作温度阈值的情况下在直流总线33中检测到的短路的信号或逻辑电平状态。第一热电路222可以包括热敏电阻器或另一种装置，用于在主电源(16)的温度(例如，外部组件温度或内部温度)超过工作温度阈值的情况下提供开关信号或数字输出。在一个实施例中，可以基于经验测试、现场测试或实验设定或编程工作温度阈值以至少在大多数时间能够可靠地表示与直流总线33相关联的短路。
辅助电源或第二电压源18连接在直流总线33的正端子和负端子38之间。例如，辅助电源(或第二电压源18)具有连接到第二开关部分12的正DC总线节点的正电压端子或正轨道。第二电压源18与电阻器R2和第二阻挡装置32串联设置。在一个实施例中，电阻器R2包括限流电阻器。电阻器R2与第二电压源18串联设置以限制由第二电压源18输出的电流。在一个实施例中，第二阻挡装置32包括一个或多个二极管102，所述一个或多个二极管单独或串联在一起来阻碍来自直流总线33的一个电压轨道或正电压端子36的电流的流动。例如，第二阻挡装置32防止来自直流数据总线120的电流流入到第二电压源18中和损坏所述第二电压源。
辅助电源或第二电压源18适于产生低于直流总线33的工作电压的测试电压。测试电压施加在直流总线33的正端子36与负端子38之间。例如，测试电压可以小于或等于大约25伏DC，而直流总线33的工作电压可以大于或等于75伏DC。例如，直流数据总线120的工作电压通常等于或大于220VDC；对于电驱动车辆来说，300VDC或600VDC的DC电压是正常的。
辅助热电路或第二热电路224与所述电源相关联以用于检测电源是否超过工作温度阈值。第二热电路224提供指示在第二电压源8超过工作温度阈值的情况下在直流总线33中检测到的短路的信号或逻辑电平状态。辅助热电路可以包括热敏电阻器或另一种装置，用于在辅助电源的温度(例如，外部组件温度或内部温度)超过工作温度阈值的情况下提供开关信号或数字输出。在一个实施例中，可以基于经验测试、现场测试或实验设定或编程工作温度阈值以至少在大多数时间能够可靠地表示与直流总线33相关联的短路。
第N个电源或第N个电压源20连接在直流总线33的正端子36与负端子38之间。例如，第N个电压源20具有连接到第N个开关部分14的正DC总线节点的正电压端子36或正轨道的输出。第N个电压源20与电阻器R3和第N个阻挡装置34(例如，第三阻挡装置)串联设置。在一个实施例中，电阻器R3包括限流电阻器。电阻器R3与第N个电压源20串联设置以限制由第N个电压源20输出的电流。在一个实施例中，第N个阻挡装置34包括一个或多个二极管102，所述一个或多个二极管单独或串联在一起阻碍来自直流总线33的一个电压轨道或正电压端子36的电流。例如，第三阻挡装置34防止来自直流总线33的电流流入到第N个电源20并损坏所述第N个电源。
第N个电源或第N个电压源20适于产生低于直流总线33的工作电压的测试电压。测试电压被施加在直流总线33的正端子36与负端子38之间。例如，测试电压可以小于或等于大约25伏DC，而直流数据总线120的工作电压可以大于或等于75伏DC。例如，直流总线33的工作电压通常等于或大于220VDC；对于电驱动车辆来说，300VDC或600VDC的DC电压是正常的。
第N个热电路226与第N个电压源20相关联以用于检测电源是否超过工作温度阈值。第N个热电路226提供指示在电源超过工作温度阈值的情况下在直流总线33中检测到的短路的信号或逻辑电平状态。第N个热电路326可以包括热敏电阻器或另一种装置，用于在第N个电压源20的温度(例如，外部组件温度或内部温度)超过工作温度阈值的情况下提供开关信号或数字输出。在一个实施例中，可以基于经验测试、现场测试或实验设定或编程工作温度阈值以至少在大多数时间能够可靠地表示与直流总线33相关联的短路。
热电路(例如，第一热电路222，第二热电路224和第N个热电路226)的输出连接到逻辑装置228。在一个示例中，在一种配置中，逻辑装置228可以包括用于检测逆变器199的单个相中的短路的多输入或门。在另一个示例中，逻辑装置228可以包括非异或门，使得逆变器的所有相的失效不会导致失效的负指示。在另一个示例中，逻辑装置228可以包括对应于逆变器内的具体半导体器件、晶体管、或二极管的失效的多输入和输出结构。
逻辑装置228连接到缓冲存储器229。缓冲存储器229可以存储或存储并时间标记逻辑装置228的输出。缓冲存储器229可以将逻辑装置228的输出以先入先出(FIFO)堆栈、先入后出(LIFO)堆栈的方式或其它方式存储在偏移寄存器的阵列中。在可选的实施例中，缓冲存储器229可以包括用于存储或保持逻辑装置228的输出直到所述输出被数据处理系统116读取为止的数据锁存器或一组触发器(例如，D触发器或可重置触发器)。
在一个实施例中，缓冲存储器229连接到电子数据处理系统116(例如，计算机)。电子数据处理系统116包括数据处理器122、数据存储器124和连接到数据总线120的一个或多个数据端口118。数据处理器122、数据存储器124和数据端口118能够经由数据总线120彼此通信。
数据处理器122可以包括微处理器、微控制器、逻辑装置、算术逻辑单元、专用集成电路、可编程序逻辑阵列、或另一种可编程电子装置。
数据存储器124可以包括电子存储器、随机存取存储器、非易失性存储器、磁存储器、光存储器装置、或用于存储数据的任何其它适当的装置或介质。每一个数据端口118都可以包括输入／输出端口、收发器、或用于经由传输线或以其它方式发送到电子装置、从电子装置进行接收或与电子装置通信的另一个装置。
数据端口118可以连接到缓冲存储器229或数据锁存器以有助于数据处理系统接收数据消息或热触发数据消息或信号。偏置电路117可以连接到数据端口118，使得数据处理系统116可以产生使偏置电路17或激励极不能够或能够起作用的指令或输出信号；因此，控制逆变器的停用或启用以防止对非故障逆变器电路或负载144(例如，电机)的损坏。
在一种配置中，如果热电路在测试模式期间提供处于测试电压电平的信号或逻辑电平，则电子处理系统116能够禁止逆变器199在工作模式中在工作电压电平下的工作。在另一种配置中，电子数据处理系统116具有连接到数据总线120以用于提供指示逆变器199中的故障半导体器件或短路的位置或识别的诊断信息的用户接口(未示出)。在另一种配置中，在测试模式中，数据处理系统116生成测试信号以指示偏置电路117或驱动器选择性地激活第一开关部分10、第二开关部分12、或第N个开关部分14(例如，第三开关部分)的第一开关晶体管104或第二开关晶体管106，使得可以在开关部分或逆变器内识别短路。例如，如果任何开关部分的第一开关晶体管104或第二开关晶体管106在闭合状态下失效，则可以通过激活相同开关部分中的成对(例如，相对)开关晶体管来确定直流总线33两端之间的短路。因此，数据存储器124可以存储(用于偏置电路117的晶体管激活指令的)测试顺序，其中每一个开关晶体管被激活以持续足以触发通过相应的热电路进行短路检测的一时间段。
在可选的实施例中，用户接口(未显示)可以连接到数据总线120。用户接口可以包括显示器、键区、键盘、定点设备、或用于经由数据处理系统116输入或监视与逆变器相关联的数据(例如，诊断数据)的另一种数据输入和数据输出装置。
图1的系统在多种示例性示例中能够检测与直流总线33相关联的短路。
在第一示例中，如果对于任何相来说第一开关晶体管104和第二开关晶体管106两者在闭合状态或激活状态下都失效，则将在直流总线33两端之间形成短路。在第二示例中，如果对于任何相来说第一保护性二极管108和第二保护性二极管110两者在闭合状态下都失效，则将在直流总线33两端之间形成短路。在第三示例中，如果第一保护性二极管108和第二开关晶体管106在闭合状态或激活状态下失效，则将在直流总线33两端之间形成短路。在第四示例中，如果第二保护性二极管10和第一开关晶体管14两者在闭合状态或激活状态下都失效，则在直流总线33两端之间形成短路。
在第五示例中，如果第一开关晶体管104或第二开关晶体管106在闭合状态或激活状态下失效，则一种极性(例如，正极性)的直流电流可以施加到电机或负载144的绕组(128，146，150)。施加到绕组的直流电流往往会寻找至相反电势或接地电势的直流电流的路径，这可能会潜在地导致负载144、电机或逆变器损坏。在第六示例中，如果第一保护性二极管108或第二保护性二极管110在闭合状态或激活状态下失效，则一种极性(例如，正极性)的直流电流可以被施加到电机或负载144的绕组。施加到绕组的直流电流往往会寻找至相反电势或接地电势的直流电流的路径，这可能会潜在地损坏负载144、电机或逆变器199。如果以上示例中的任一个发生，则一旦电源在一时间段上已经提供高于正常输出电流，导致电源(16，18，20)的外部温度增加，则热电路应该在阈值温度触发或跳闸。在一个实施例中，用于具体相的电源(16，18，20)可以被单独或与其它电源一起被激活。因为所有电源(16，18，20)并联连接，因此当所有电源同时操作时可获得更多的电流，并且与单个电源相比可以以可获得的更高水平的电流更加快速地跳闸或触发热电路。
在一个实施例中，半导体的开关端子包括集电极和发射极；第一保护性二极管108并联连接在第一开关晶体管104的集电极与发射极之间，第二保护性二极管110并联连接在第一开关晶体管104的集电极与发射极之间。
在一种配置中，偏置电路117被构造成使第一开关晶体管104和第二开关晶体管106中的至少一个接通，使得当第二开关晶体管106在闭合状态下被激活时能够检测到在闭合状态下失效的第一开关晶体管104的短路。数据处理系统116可以经由数据处理系统116的另外的数据端口118控制偏置电路117以在逆变器119的测试模式中使用于任何相的任何晶体管接通和断开。在另一种配置中，偏置电路117被构造成使第一开关晶体管104和第二开关晶体管106中的至少一个接通，使得当第一开关晶体管104在闭合状态下被激活时能够检测到在闭合状态下失效的第二开关晶体管106的短路。
在一个实施例中，第一相可以与第一开关晶体管104和第二开关晶体管106相关联，而第二相可以与第三开关晶体管和第四开关晶体管相关联。第三开关晶体管和第四开关晶体管的相应的开关端子相对于彼此串联连接在直流总线33的正端子36与负端子38之间。
虽然第一开关晶体管104可以基本上类似于第三开关晶体管，而第二开关晶体管106可以基本上类似于第四开关晶体管，但是在不同的相内可以使用不同结构规格的开关晶体管，例如在一个相中使用NPN晶体管，而在另一个相中使用PNP晶体管。进一步地，半导体可以彼此不同以匹配负载144或电机的特定绕组的阻抗，或在特定部件失效的情况下提供特定的冗余性。
在一种配置中，辅助电源适于产生低于直流总线33的工作电压的测试电压。测试电压被施加在直流总线33的正端子36与负端子38之间。辅助热电路与电源相关联以用于检测电源是否超过工作温度阈值。
第N个热电路226提供指示在电源超过工作温度阈值的情况下在直流总线33中检测到的短路的信号或逻辑电平状态。逻辑装置228被布置成用于从主热电路和辅助热电路接收信号或逻辑电平。数据处理系统116连接到逻辑装置228以用于处理逻辑信号或逻辑电平，从而根据逆变器中的半导体器件的状态和热电路的热状态提供逆变器中的半导体的短路的诊断。
图2的系统除了用电流检测器(22，24，26)替换热电路(222，224，226)之外，图2的系统类似于图1的系统。进一步地，图1的逻辑装置228和缓冲存储器229被删除，并且在图2中增加了多路转接器112和模-数转换器114。图1和图2中类似的附图标记表示类似的元件。
相1输出级40包括与主电源或第一电压源16相关联的第一电流检测器22。相2输出级42包括与辅助电源或第二电压源18相关联的第二电流检测器24。第N个输出级包括与第N个电压源20相关联的第N个电流检测器26。
每一个电流检测器(22，24，26)都可以包括比较器、电流比较器、电压比较器、或用于测量流入到相应的电源(16，18，20)或从相应电源(16，18，20)流出的电流的另一种装置。在一个实施例中，每一个电流检测器(22，24，26)与电源(16，18，20)的一个端子串联连接，或者电流检测器(22，24，26)经由电感探针或线圈电磁连接到电源的一个端子。在一种配置中，电流检测器(22，24，26)可以包括电流比较器，在所述电流比较器中，比较参考电流输入和由电感探针或经由电阻的电压分配器与电源的串联连接供应的测量电流。如果由电流检测器(22，24，26)检测到的电流超过指示短路的最大阈值电流，则每一个电流检测器的输出可以改变逻辑状态。
每一个电流检测器(22，24，26)的逻辑状态或信号输出可以连接到多路转接器112。多路转接器112允许数据处理器122选择来自与相1输出级40(即，第一相)、相2输出级42(即，第二相)、或相N输出级(即，第N相)相关联的电流检测器中任一个的输出。例如，多路转接器112可以基于循环、连续或扫描基准来连续地选择来自每一相的输出。与使用用于每一个相应电流检测器的专用模-数转换器不同，多路转接器112的使用可以允许使用单个输入模-数转换器。
模-数转换器114的输入连接到多路转接器112，而模-数转换器114的输出连接到数据处理系统116。在一个实施例中，数据处理系统116被构造成如果电流检测电路(22，24，26)在测试模式期间提供信号或逻辑电平，则禁止逆变器在工作模式下工作。例如，数据处理系统116可以被编程有软件指令，以便在电流检测电路在测试模式期间提供指示与数据总线120的短路相关联的信号或逻辑电平时禁止逆变器在工作模式下工作，从而防止损坏系统115的电子器件。
数据端口118可以连接到模-数转换器114以有助于数据处理系统接收数据消息或过多电流数据消息或信号。偏置电路117可以连接到数据端口118，使得数据处理系统116可以产生使偏置电路17或激励极不能够或能够起作用的指令或输出信号；因此，响应于超过阈值电流，控制逆变器99的停用或启用。
在一种配置中，电子处理系统116能够在电流检测器在测试模式期间提供处于测试电压电平的信号或逻辑电平时禁止逆变器99在工作模式中在工作电压电平下的工作。在另一种配置中，电子数据处理系统116具有连接到数据总线120以用于提供指示故障半导体器件或短路的位置或识别的诊断信息的用户接口。在另一种配置中，在测试模式中，数据处理系统116生成测试信号以指示偏置电路117或驱动器选择性地激活第一开关部分10、第二开关部分12、或第N个开关部分14(例如，第三开关部分)的第一开关晶体管104或第二开关晶体管106，使得可以在开关部分或逆变器99内识别短路。例如，如果任何开关部分的第一开关晶体管104或第二开关晶体管106在闭合状态下失效，则可以通过激活相同开关部分中的成对(例如，相对)开关晶体管来确定直流总线33两端之间的短路。因此，数据存储器124可以存储(用于偏置电路117的晶体管激活指令的)测试顺序，其中每一个开关晶体管被激活以持续足以触发通过相应的电流检测器进行短路检测的一时间段。
在可选的实施例中，用户接口(未显示)可以连接到数据总线120。用户接口可以包括显示器、键区、键盘、定点设备、或用于经由数据处理系统116输入或监视与逆变器相关联的数据(例如，诊断数据)的另一种数据输入和数据输出装置。
图2的系统在多种示例性示例中能够检测与直流总线33相关联的短路。
在第一示例中，如果第一开关晶体管104和第二开关晶体管106对于任何相在闭合状态或激活状态下都失效，则将在直流总线33两端之间形成短路。在第二示例中，如果对于任何相来说第一保护性二极管108或第二保护性二极管110两者在闭合状态下都失效，则将在直流总线33两端之间形成短路。在第三示例中，如果第一保护性二极管108和第二开关晶体管106两者在闭合状态或激活状态下失效，则将在直流总线33两端之间形成短路。在第四示例中，如果第二二极管和第一开关晶体管104两者在闭合状态或激活状态下失效，则将在直流总线33两端之间形成短路。
在第五示例中，如果第一开关晶体管104或第二开关晶体管106在闭合状态或激活状态下失效，则一种极性(例如，正极性)的直流电流可以施加到电机或负载144的绕组(146，148，150)。施加到绕组的直流电流往往会寻找至相反电势或接地电势的直流电流的路径，这可能会潜在地导致对负载144、电机或逆变器的损坏。在第六示例中，如果第一保护性二极管118或第二保护性二极管110在闭合状态或激活状态下失效，则一种极性(例如，正极性)的直流电流可以被施加到电机或负载144的绕组(146，148，150)。施加到绕组的直流电流往往会寻找至相反电势或接地电势的直流电流的路径，这可能会潜在地导致对负载144、电机或逆变器的损坏。如果以上示例中的任一个发生，一旦相应的电源(16，18，20)已经提供高于正常输出电流，则电流检测器(22，24，26)应该在阈值电流触发或跳闸。在一个实施例中，用于具体相的电源可以被单独或与其它电源一起被激活。因为所有电源并联连接，因此当所有电源同时操作时可获得更多的电流，并且与单个电源相比，可以以可获得的更大的电流水平更加快速地跳闸或触发电流检测器。
在图2中，辅助电源或第二电压源18可以被构造成产生低于直流总线33的工作电压的测试电压。辅助电源(18)将测试电压施加在直流总线33的正端子36与负端子38之间。辅助电流检测电路24与电源(18)相关联以用于检测电源(18)是否超过工作电流阈值。辅助电流检测电路提供指示在电源(18)超过工作电流阈值的情况下在直流总线33中检测到的短路的信号或逻辑电平状态。
多路转接器112从主电流检测电路和辅助电流检测电路接收信号或逻辑电平。数据处理系统116连接到多路转接器12以用于处理逻辑信号或逻辑电平，从而根据逆变器中的半导体器件的状态和电流检测电路的热状态提供逆变器中的半导体的短路的诊断。
已经描述了优选的实施例，将要认识的是在不背离如所附权利要求限定的本发明的保护范围的情况下可以进行各种修改。

Claims (18)

1.一种用于检测与直流总线相关联的短路的系统，所述系统包括：
具有正端子和负端子的直流总线；
第一开关晶体管和第二开关晶体管，所述第一开关晶体管和所述第二开关晶体管的相应的开关端子相互串联连接在正端子与负端子之间；
用于生成低于直流总线的工作电压的测试电压的主电源，所述测试电压被施加在直流总线的正端子与负端子之间；以及
主热电路，所述主热电路与所述主电源相关联，用于检测所述主电源是否超过工作温度阈值，所述热电路提供指示在主电源超过工作温度阈值的情况下在直流总线中检测到短路的信号或逻辑电平状态。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述开关端子包括集电极和发射极；在第一开关晶体管的集电极与发射极之间并联连接第一二极管，并且在第一开关晶体管的集电极与发射极之间并联连接第二二极管。
3.根据权利要求2所述的系统，其中短路包括第一二极管和第二二极管在闭合状态下失效。
4.根据权利要求1所述的系统，其中短路包括第一开关晶体管和第二开关晶体管在它们各自的闭合状态下失效。
5.根据权利要求1所述的系统，进一步包括：
偏置电路，用于接通第一开关晶体管和第二开关晶体管中的至少一个，使得当第二开关晶体管在闭合状态下被激活时，能够检测到在闭合状态下失效的第一开关晶体管的短路。
6.根据权利要求1所述的系统，进一步包括：
偏置电路，用于接通第一开关晶体管和第二开关晶体管中的至少一个，使得当第一开关晶体管在闭合状态下被激活时，能够检测到在闭合状态下失效的第二开关晶体管的短路。
7.根据权利要求1所述的系统，其中与主电源串联地设置有电阻器以限制由主电源输出的电流。
8.根据权利要求1所述的系统，进一步包括：
具有正端子和负端子的直流总线；
第三开关晶体管和第四开关晶体管，所述第三开关晶体管和所述第四开关晶体管的相应的开关端子相互串联连接在正端子与负端子之间；
用于生成低于直流总线的工作电压的测试电压的辅助电源，所述测试电压被施加在直流总线的正端子与负端子之间；
辅助热电路，所述辅助热电路与辅助电源相关联，用于检测所述辅助电源是否超过工作温度阈值，所述辅助热电路提供指示在辅助电源超过工作温度阈值的情况下在直流总线中检测到短路的信号或逻辑电平状态；
逻辑装置，用于从主热电路和辅助热电路接收信号或逻辑电平；以及
数据处理系统，所述数据处理系统连接到逻辑装置，用于处理逻辑信号或逻辑电平，从而根据逆变器中的半导体器件的状态和热电路的热状态提供逆变器中的半导体的短路的诊断。
9.根据权利要求8所述的系统，进一步包括：
如果热电路在测试模式期间提供处于测试电压电平的信号或逻辑电平，则禁止逆变器在工作模式中在工作电压电平下的工作。
10.一种用于检测与直流总线相关联的短路的系统，所述系统包括：
具有正端子和负端子的直流总线；
第一开关晶体管和第二开关晶体管，所述第一开关晶体管和所述第二开关晶体管的相应的开关端子相互串联连接在正端子与负端子之间；
用于生成低于直流总线的工作电压的测试电压的主电源，测试电压被施加在直流总线的正端子与负端子之间；以及
主电流检测电路，所述主电流检测电路与所述主电源相关联，用于检测所述主电源是否超过工作电流阈值，所述主电流检测电路提供指示在所述主电源超过工作电流阈值的情况下在直流总线中检测到短路的信号或逻辑电平状态。
11.根据权利要求10所述的系统，其中开关端子包括集电极和发射极；在第一开关晶体管的集电极与发射极之间并联连接第一二极管，并且在第一开关晶体管的集电极与发射极之间并联连接第二二极管。
12.根据权利要求11所述的系统，其中短路包括第一二极管和第二二极管在闭合状态下失效。
13.据权利要求10所述的系统，其中短路包括第一开关晶体管和第二开关晶体管在它们各自的闭合状态下失效。
14.根据权利要求10所述的系统，还包括：
偏置电路，用于接通第一开关晶体管和第二开关晶体管中的至少一个，使得当第二开关晶体管在闭合状态下被激活时，能够检测到在闭合状态下失效的第一开关晶体管的短路。
15.根据权利要求10所述的系统，还包括：
偏置电路，用于接通第一开关晶体管和第二开关晶体管中的至少一个，使得当第一开关晶体管在闭合状态下被激活时，能够检测到在闭合状态下失效的第二开关晶体管的短路。
16.根据权利要求10所述的系统，其中与主电源串联地设置有电阻器以限制由主电源输出的电流。
17.根据权利要求10所述的系统，还包括：
具有正端子和负端子的直流总线；
第三开关晶体管和第四开关晶体管，所述第三开关晶体管和所述第四开关晶体管的相应的开关端子相互串联连接在正端子与负端子之间；
用于生成低于直流总线的工作电压的测试电压的辅助电源，所述测试电压被施加在直流总线的正端子与负端子之间；
辅助电流检测电路，所述辅助电流检测电路与辅助电源相关联，用于检测所述辅助电源是否超过工作电流阈值，所述辅助电流检测电路提供指示在所述辅助电源超过工作电流阈值的情况下在直流总线中检测到短路的信号或逻辑电平状态；
多路转接器，用于接收来自主电流检测电路和辅助电流检测电路的信号或逻辑电平；以及
数据处理系统，所述数据处理系统连接到多路转接器，用于处理逻辑信号或逻辑电平，从而根据逆变器中的半导体器件的状态和电流检测电路的热状态提供逆变器中的半导体的短路的诊断。
18.根据权利要求17所述的系统，还包括：
如果电流检测电路在测试模式期间提供信号或逻辑电平，则禁止逆变器在工作模式下工作。
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