CN103715933A - 具有附加电路的变流器以及用于运行变流器的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有电压中间电路和附加电路的变流器，该附加电路包括：与电压中间电路连接的、具有至少两个欧姆电阻的分压器；用于分接第一部分电压的第一电压分接头，其利用第一电路部分与用于执行功能的功能部件电连接；至少一个用于分接第二部分电压的第二电压分接头，其与用于执行另一项功能的另一个功能部件电连接；其中该电路部分分别具有用于与其它的电路部分电去耦的、可通断的去耦部件，其中，该去耦部件分别具有开关并且设计以使在开关的第一开关状态下能执行相应的电路部分的功能，以及在开关的第二开关状态下不能执行电路部分的功能并且同时在电路部分中存在由去耦部件定义的电阻。此外本发明还涉及一种用于运行变流器的相应方法。

Description

具有附加电路的变流器以及用于运行变流器的方法

技术领域

本发明属于电力电子学领域并且涉及一种用于为电机供给运行电压的变流器以及一种用于运行这种变流器的方法。 

背景技术

在化石燃料资源不断减少的背景下，现代机动车辆越来越多地配备电动驱动装置或混合驱动装置。鉴于所需的驱动力，必须以大大高于车载配电系统的、例如400至900伏特的运行电压运行机动车辆的驱动装置，该运行电压典型地是由例如像蓄电池或燃料电池那样的直流电源来提供的。在车辆技术中主要应用由逆变器供电的三相电流电动机（永磁的或他励的（fremderregte）异步或同步电动机）。通过逆变器能够使发动机的旋转方向和转数根据需要与相应的行车情况相适应。 

在典型的构造方式中，逆变器具有带有用于给功率单元供电的电荷存储器的电压中间电路，在功率单元中直流电被转换成交流电。通过该电荷存储器实现了用于运行驱动装置的电压支持或电压滤波。具有电压中间电路的逆变器的基本构造对于专业技术人员而言是已知的，并且在专利文献中已有详细的说明。在此仅需示例性地参阅德国专利权说明书DE19710371C1。 

发明内容

本发明的目的在于，改进传统的变流器，即能够以非常紧凑的和不复杂的方式和方法以及以较低的故障率实现变流器的的不同功能，该不同的功能与电压中间电路相关联。根据本发明提出，这个和其它的目的通过具有并列的权利要求的特征的变流器和用于运行该变流器的方法来实现。本发明的有利的设计方案通过从属权利要求的特征来给出。 

在这里和下面使用的表述“变流器（Stromrichter）”涉及已知的用于转换电能的装置。在该意义上的变流器特别是单相或多相的直流/交流转换器（DC/AC转换器）或者是逆变器、例如3相逆变器。 

根据本发明的变流器用于为电机供给运行电压。与通常一样，该变流器包括能通过控制电路控制的、用于转换电能的功率单元，该功率单元特别是用于从直流电中产生一个或多个交流电相位（Wechselstromphasen）。通过具有电荷存储器的电压中间电路能够为功率单元提供中间电路电压。 

变流器为此例如包括具有一个或多个半电桥的桥式电路，在其中分别两个功率开关利用其负载电流电路布置在串联电路中。在此，第一功率开关（“TOP-开关”）利用其负载电流输入端与电压中间电路的正的（oberes）或者是较高的电位（DC+）连接并且第二功率开关（“BOT-开关”）利用其负载电流输出端与电压中间电路的负的（unteres）或者是较低的电位（DC-）连接。TOP开关和BOT开关之间的中间分接头构成半电桥的﹑用于连接交流电相位和电负载的负载输出端。这种功率开关典型地设计用于传导几百安培的电流和断开最高约1000伏特的电压。在实际中为此大多使用具有绝缘栅极电极的双极型晶体管（IGBT）或场效应晶体管（FET）、特别是金属氧化物场效应晶体管（MOSFET）。 

用于控制功率开关的控制电路分成初级侧电路部分和次级侧电路部分，其中，通过至少一个电隔离的传输装置使初级侧电路部分（低电压端）与次级侧电路部分（高电压端）电隔离，但是二者在数据技术上是彼此连接的。初级侧电路部分包括用于产生用于控制功率开关的控制信号的控制 逻辑部件。与通常一样，控制信号在次级侧电路部分中通过驱动器电路转换为用于接通或断开功率开关的控制电压。 

根据本发明变流器具有附加电路，其包括与电压中间电路连接的、具有至少两个欧姆电阻的分压器（电阻链）。通过分压器使电压中间电路的两个中间电路导线短接。 

此外附加电路还包括在分压器处的、用于分接中间电路电压的第一部分电压的第一电压分接头，其中该第一电压分接头利用电路部分与用于执行功能的功能部件电连接。此外附加电路还包括至少一个在分压器处的、用于分接中间电路电压的第二部分电压的第二电压分接头，其中该第二电压分接头利用至少另一个电路部分与用于执行其它的功能的其它的功能部件电连接。第一电压分接头和第二电压分接头可以设计为共同的电压分接头。优选的是，第二电压分接头不同于第一电压分接头，其中通过第二电压分接头分接中间电路电压的第二部分电压，该第二部分电压不同于由第一电压分接头分接的第一部分电压。功能部件的功能互不相同。 

在此主要的是，电路部分分别具有用于与其它的电路部分电去耦的﹑能通断的去耦部件，其中去耦部件分别具有开关并且设计以使得，在开关的第一开关状态下能执行相应的电路部分的功能以及在开关的第二开关状态下不能执行相应的电路部分的功能并且同时在第二开关状态下在相应的电路部分中存在由去耦部件定义的电阻。 

正如在这里所使用的，概念“去耦（Entkopplung）”表示附加电路的电路部分的状态，在该状态下不能执行相应的功能并且该电路部分具有通过去耦部件预给定的或者是可预给定的、定义的电阻（阻抗）。 

根据本发明的变流器由此以有利的方式实现执行与中间电路电压相关联的不同的功能、特别是提供测量电压和/或供电电压或者是控制电压，其作为中间电路电压的部分电压被分接在唯一的分压器上。由此能够将变 流器实现得非常紧凑，其中，该设计通过避免复杂的爬电距离和空气间隙而得以简化。 

在根据本发明的变流器的一个有利的设计方案中，去耦部件分别设计用于将相应的电压分接头与中间电路导线电连接。典型的是，去耦部件分别在那个被施加中间电路电压的负的或者是较低的电势的中间电路导线上。有利地，去耦部件为此分别包括由欧姆串联电阻构成的串联电路，其中功能部件与在串联电阻和晶体管之间的连接点电连接。通过该设计方案能够在批量生产中低成本地和技术上特别简单和可靠地实现该去耦部件。 

在根据本发明的变流器的另一个有利的设计方案中，分压器具有至少三个欧姆电阻，其中第一电压分接头分接第一对欧姆电阻之间的第一部分电压，并且第二电压分接头分接第二对欧姆电阻之间的第二部分电压，其中这两对欧姆电阻相互不同。通过该措施能够以简单的方式将中间电路电压的不同的部分电压施加给功能部件，其中部分电压能够降低至这样的程度，以使功能部件和去耦部件仅须具有较低的耐压强度。由此能够节省在批量生产中的成本。特别是在这种情况下有利的是，如果这两对欧姆电阻具有共同的欧姆电阻，则该欧姆电阻随后能够同时用作功能部件的串联电阻。 

在根据本发明的变流器的另一个有利的设计方案中，第二电压分接头与分别设有用于执行功能的功能部件的多个电路部分连接。通过该措施能够在变流器中以技术上简单的和低成本的方式实现多种功能，在实现这些功能时，分接中间电路电压的部分电压。 

在根据本发明的变流器的另一个有利的设计方案中，连接至第一电压分接头的第一电路部分设计用于测量中间电路电压，和/或连接至第二电压分接头的第二电路部分设计用于向起动电路提供供电电压，和/或连接至第二电压分接头的第三电路部分设计用于使电压中间电路主动地（可控制地）放电。在此，以简单的方式实现了变流器的特别重要的功能。有利地， 为此第一电路部分包括模拟数字转换器，和/或第二电路部分包括电荷存储器，和/或第三电路部分包括由功率晶体管和PTC电阻构成的串联电路。 

在根据本发明的变流器的一个可替换的设计方案中，分压器仅由两个欧姆电阻构成，其中第一电压分接头和第二电压分接头设计为共同的电压分接头。 

本发明此外还涉及一种电机，该电机具有按如上所述来设计的、用于供应运行电压的变流器。 

此外，本发明还涉及一种具有电动驱动装置或混合驱动装置的机动车辆，该机动车辆配备具有变流器的这种电机作为驱动装置。 

此外，本发明涉及一种用于运行具有电压中间电路的变流器的方法，该电压中间电路为用于转换电能的功率单元提供中间电路电压。该方法包括以下步骤： 

-由中间电路电压（U_ZK）分接第一部分电压，以用于将第一部分电压施加给用于执行附加电路的第一电路部分的功能的功能部件， 

-由中间电路电压（U_ZK）分接第二部分电压，以用于将第二部分电压施加给用于执行附加电路的第二电路部分的另一项功能的至少另一个功能部件， 

其中，当另一个功能部件执行其功能时，至少一个功能部件与该至少另一个功能部件电去耦，其中定义的电阻在该一个功能部件的电路部分中产生。在此特别是能够附加地停止执行该一个功能部件的功能。 

在本方法的另一个有利的设计方案中，在该一个功能部件的电路部分中所定义的电阻通过将用于分接从属于该电路部分的部分电压的电压分接头与中间电路电压的电势、特别是负电势电连接而产生。 

在本方法的另一个有利的设计方案中，由功能部件来执行以下功能中的一个或多个： 

-测量中间电路电压， 

-给起动电路施加供电电压， 

-中间电路的主动放电。 

利用根据本发明的方法和其设计方案所实现的优点已经与根据本发明的变流器相关联地进行了说明，为避免重复请参阅相关段落中的实施例。 

当然，本发明的不同的设计方案能够单独地或任意组合地实现，以便实现对传统的变流器及其运行方法的改进。特别是在不离开本发明的范畴的前提下，前述的和下述的待阐述的特征不仅能够在所提出的组合中、而且也能够在其它的组合中或单独地适用。 

附图说明

现在通过实施例详细地阐述本发明，其中将参考附图。附图示出： 

图1是3相逆变器的示意图； 

图2是图1中的3相逆变器的附加电路的示意图。 

具体实施方式

在图中示出了以总标号1表示的、根据本发明的、用于将直流电转换成三个交流电相位来向电机供电的3相逆变器的实施例。例如该3相逆变器1用于向具有电动驱动装置或混合驱动装置的车辆的交流电发动机供电。 

图1详细地示出3相逆变器1的次级侧或者是高电压侧，其通常具有几百伏特的工作电压。（未示出的）初级侧或者是低电压侧包括控制逻辑器，其工作电压与通常的逻辑和车载电路电压相符并且典型地处于1至24伏特的范围内。3相逆变器1的初级侧和次级侧是电隔离的，但是在数据技术上是彼此连接的。 

正如在图1中所示，3相逆变器1例如具有模块化结构并且包括多个并联模块，在图1中仅示出了那些有助于理解本发明的模块。因此3相逆变器1包括具有三个半电桥3的功率模块2，缩写为u，v以及w的三个半电桥中的每一个用于产生交流电相位。每个半电桥3均以已知的方式具有由两个串联的功率开关4构成的开关对，该功率开关设计为功率晶体管，例如具有绝缘的栅极电极的双极型晶体管（IGBT）或功率MOSFET。每个功率开关4与具有相反的导通方向的续流二极管（Freilaufdiode）6并联。交流电相位u，v，w分别通过半电桥3的两个串联的功率开关4之间的中间分接头5被分接。中间分接头5与电机的绕组相（未示出）连接，其中在确定的时间段内分别向用于控制旋转方向和转数的绕组相供给预设极性的电势。为此，功率开关4由主电路的控制逻辑器通过控制信号来相应地控制。 

功率模块2由电压中间电路7利用中间电路电压U_ZK（直流电压）来供电。为此并联的半电桥3与两个中间电路导线8，8'电连接，中间电路导线这样与电容器9连接，即一个中间电路导线8具有较高的电势（DC+）并且另一个中间电路导线8'具有较低的电势（DC-）。由这两个电势（DC+，DC-）的差值得出中间电路电压U_ZK，该中间电路电压由半电桥3转换成交流电相位u，v，w。为了具有足够用于运行机动车辆的发动机功率，中间电路电压U_ZK必须足够高。例如中间电路电压U_ZK处于400-900伏特的范围内。电容器9的电容例如为1000μF。 

在运行时，电容器9通过与两个中间电路导线8，8'连接的直流电源（未示出）、例如蓄电池或燃料电池来充电。 

在图1中未示出3相逆变器1的其它模块，其与功率模块2并联地与这两个中间电路导线8，8'电连接，例如用于交流电相位u，v，w的过滤模块和扼流模块。同样未示出用于这三个交流电相位u，v，w的电流传感器。 

3相逆变器1的一个主要方面是以总参考标号10表示的附加电路，该附加电路在图2中详细地示出。与功率模块1并联地连接在两个中间电路导线8，8'上的附加电路10实现与中间电路电压U_ZK相关联的多个功能，在下面还将详细地说明这些功能。 

如图2所示，附加电路10包括使这两个中间电路导线8，8'短接的分压器11。该分压器11由在这里用R1，R2，R3，R4…Rn表示的数量为n个串联的欧姆电阻（电阻链）构成。分压器11例如具有五个、六个、或更多个欧姆电阻，其中由于由此带来的降低了的欧姆损失功率相对较大数量的欧姆电阻（例如10至12个）是优选的。 

分压器11与中间电路导线8'的﹑与电阻R1邻接的连接点V1电连接并且与中间电路导线8的﹑与第n个电阻Rn邻接的连接点V2电连接。电阻R1和R2具有相对较低的电阻值，其分别处于一位至两位数千欧姆（kΩ）范围内（例如1至20kΩ）。电阻R1例如具有3kΩ的电阻值并且电阻R2具有10kΩ的电阻值。电阻R3，R4…Rn分别是相对较高电阻值的，其中，其电阻值分别处于100kΩ至1兆欧姆（MΩ）的范围内。 

通过分压器11能够实现电压中间电路7的被动的（不可控制的）放电。在此分压器11中的欧姆电阻的大小这样选择，即放电经过足够长的时间段、例如至少一个或多个小时进行，使得3相逆变器1的运行性能不受或不显著地受被动放电的影响。此外通过相对低的放电电流避免分压器11中的欧姆电阻过度加热。 

通过电压中间电路7的被动放电能够改进3相逆变器1的运行安全性，因为在发生故障的情况下或例如在为了在车间里进行修理而长时间地停放车辆时能够逐渐消除被施加的高电压。 

除了分压器11外，附加电路10还具有第一电路部分12，该第一电路部分能够实现另一功能，即测量中间电路电压U_ZK。中间电路电压U_ZK的测量典型地（但并非强制性地）在3相逆变器1的运行期间进行。 

为此第一电路部分12包括具有第一ADC输入端14和第二ADC输入端15的模拟数字转换器（ADC）13。第一ADC输入端14通过第一电压分接头16（中间分接头）与分压器11连接。第一电压分接头16与分压器11的电阻R1和电阻R2之间的连接点V3电连接。第二ADC输入端15与中间电路导线8'的连接点V4电连接。 

相应地给第一ADC输入端14施加电势，该电势由在欧姆电阻R2，R3，R4…Rn上的中间电路电压U_ZK的电压降而得出。将中间电路电压U_ZK的作为参考电势的负电势（DC-）施加给第二ADC输入端15，使得通过模拟数字转换器13来测量在电阻R1上降低的电压，该电压低到能够执行具有较低的耐压强度的模拟数字转换器13。一般来说，分压器11的欧姆电阻这样确定尺寸，即能够分接通过数字电路技术能实现简单的和低成本的处理的第一部分电压，在这里例如为0至3伏范围中的电压。 

在模拟数字转换器13的ADC输出端（未示出）上提供与在欧姆电阻R1上降低的电压相应的数字值（Digitalwert），由其能够推导出中间电路电压U_ZK。 

此外第一电路部分12还包括由具有反并联的二极管D1的晶体管T1构成的晶体管组。晶体管T1利用它的负载接口（输入端接口和输出端接口）与第一电压分接头16的连接点V17和中间电路导线8'的连接点V16 电连接。由于在电阻R1上降低的﹑相对较低的电压，晶体管T1可以设计为具有较低的耐压强度。 

晶体管T1的控制通过与晶体管T1的控制接口连接的T1控制逻辑器17实现。该T1-控制逻辑器17与中间电路导线8'的连接点V18电连接，其中负电势（DC-）用作参考电势。通过T1控制逻辑器17能够选择性地将用于切换到导电状态或者是导通状态的控制电压﹑例如5伏施加给晶体管T1的控制接口或者将用于切换到断开状态或者是截止状态的控制电压﹑例如0伏施加给晶体管的控制接口。 

如果晶体管T1切换到导通状态，那么第一电压分接头16便与中间电路导线8'的负电势（DC-）连接，使得不会使电阻R1上的电压降低并且第一ADC输入端14上是无电压的。如果晶体管T1切换到其截止状态时，则能够测量中间电路电压U_ZK，其中分接的部分电压作为输入电压或者是测量电压传输至模拟数字转换器13。 

此外，附加电路10还具有第二电路部分18，该第二电路部分能够实现与中间电路电压U_ZK相关的其它的功能，即向未详细示出的起动电路19提供供电电压。 

为此附加电路10包括第二电压分接头20（中间分接头），该第二电压分接头与分压器11的﹑位于电阻R2和电阻R3之间的连接点V5电连接。起动电路19的未详细示出的输入端在中间接入了用作串联电阻的欧姆电阻RV1的情况下与第二电压分接头20的连接点V6电连接。 

此外第二电压分接头20还通过由串联电阻RV1和后接入的晶体管组构成的串联电路与中间电路导线8'电连接，该晶体管组是由晶体管T2和反并联的二极管D2构成的。晶体管T2利用其两个负载接口与串联电阻RV1和与中间电路导线8'的连接点V19电连接。由于在两个电阻R1和 R2上降低的、相对低的电压，能够将晶体管T2设计为具有较低的耐压强度。 

起动电路19与由串联电阻RV1和晶体管T2构成的串联电路的串联电阻RV1和晶体管T2之间的连接点V7连接，其中中间接入了在截止方向上极化的（gepolte）二极管D5。在最简单的情况下起动电路19由电容器（未示出）构成，从而能够通过二极管D5来防止电容器通过串联电阻RV1放电。 

晶体管T2的控制通过未详细示出的、与晶体管T2的控制接口连接的T2控制逻辑器来实现。该T2控制逻辑器在这里例如集成在起动电路19中，其中可以理解的是其同样地也能够设计为单独的组件。通过T2控制逻辑器能够选择性地将用于切换到导通或截止状态的控制电压施加给该晶体管T2的控制接口。 

如果晶体管T2切换到其截止状态，那么将加载在连接点V7上的供电电压施加给起动电路19。一般来说，分压器11的欧姆电阻这样确定尺寸，即能够分接能实现向起动电路19供给合适的供电电压（例如10伏特）的部分电压。通过串联电阻RV1能够实现对供给电压的继续匹配。如果晶体管T2切换到其导通状态，那么中间电路导线8'的负电势（DC-）施加给起动电路19的连接点V7。在这种情况下，通过串联电阻RV1在第二电路部分20中给出定义的电阻。 

此外，附加电路10还具有第三电路部分21，该第三电路部分能够实现另一种功能，即，使中间电路电压U_ZK主动地（即可控制地）、快速地放电。一般来说，电压中间电路7能够通过第三电路部分21实现比通过分压器11明显更快地放电。不同于仅能实现电压中间电路7的被动放电的分压器11，第三电路部分21能够被主动控制，以便选择自由地或者仅实现电压中间电路7的缓慢放电或者组合式地实现电压中间电路7的缓慢和快速放电。为此以总的参考标号22表示的放电电路在中间接入用作串 联电阻的欧姆电阻RV2的情况下与第二电压分接头20的连接点V8电连接。 

放电电路22包括由正温度系数元件或者是具有正温度系数的电阻、在下面称作“PTC电阻”23和功率晶体管T4构成的串联电路。该串联电路使两个中间电路导线8，8'短接，其中电阻一侧的端部与中间电路导线8的连接点V9电连接并且晶体管一侧的端部与中间电路导线8'的连接点V10电连接。功率晶体管T4的输入端接口与PTC电阻23电连接，输出端接口与中间电路导线8'电连接。第二电压分接头20在中间接入了串联电阻RV2的情况下与功率晶体管T4的控制接口连接。功率晶体管T4例如设计为具有绝缘栅极电极的双极型晶体管（IGBT）或功率MOSFET。 

当温度为25℃时PTC电阻23例如具有350欧姆的电阻，由于电阻材料的电特性该电阻值随着温度上升而升高。至少在室温下，PTC电阻23的电阻值明显低于分压器11的欧姆电阻的总电阻值，例如至少低500倍。与此相应地在由PTC电阻23和功率晶体管T4构成的串联电路上的放电电流明显高于在分压器11上的放电电流。 

此外第三电路部分21还包括由串联电阻RV2和齐纳二极管24构成的串联电路，第二电压分接头20通过该串联电路与中间电路导线8'连接。在此串联电路的二极管一侧的端部与第二中间电路导线8'的连接点V11电连接，以使齐纳二极管24直接与中间电路导线8'电连接。参照中间电路电压U_ZK，齐纳二极管24布置在截止方向上，然而当中间电路电压U_ZK高于预先给定的击穿电压时，其却是导电的。功率晶体管T4的控制接口与串联电路的在串联电阻RV2和齐纳二极管24之间的连接点V12电连接，使得能够通过由分压器分接的电压实现对功率晶体管T4的控制。 

此外，在第三电路部分21中，第二电压分接头20通过由串联电阻RV2以及后接入的、由晶体管T3和反并联的二极管D3构成的晶体管组组成的串联电路与中间电路导线8'电连接。晶体管T3利用其负载接口与 串联电阻RV2和中间电路导线8'电连接，其中串联电路的晶体管一侧的端部与中间电路导线8'的连接点V13电连接。 

晶体管T3的控制通过与该晶体管T3的控制接口连接的T3控制逻辑器25来实现。该T3控制逻辑器25与中间电路导线8'的连接点V14电连接，其中负电势（DC-）用作参考电势。通过T3控制逻辑器25能够选择性地以用于将晶体管切换到导通或截止状态的控制电压施加给晶体管T3的控制接口。由于分接在分压器11上的相对较低的电压，晶体管T3能够不同于功率晶体管T4地设计为具有较低的耐压强度。功率晶体管T4的控制接口与由串联电阻RV2和晶体管T3构成的串联电路中的串联电阻RV2和晶体管T3之间的连接点V15电连接。 

如果晶体管T3处于导通状态下时，那么将中间电路电压7的负电势（DC-）施加到功率晶体管T4的控制接口上。功率晶体管T4的控制接口和输出端接口由此处于相同的电势（DC-）上，以使功率晶体管T4处于截止状态。在这种情况下，电压中间电路7不能通过PTC电阻23进行主动的放电。对于处于电机正常运行中的3相逆变器1的按照规定的功能而言，所期望的是使电容器9的快速放电失效。例如晶体管T3通过T3控制逻辑器25在起动电机时切换到导通状态并且在停止时切换到截止状态。 

如果晶体管T3处于截止状态时，则将连接点V12的电势施加在功率晶体管T4的控制接口上，其中欧姆电阻这样选择，即功率晶体管T4通过从中间电路电压U_ZK中分接的电压切换到其导通状态。由于较低的电阻实现电压中间电路7通过PTC电阻23的放电明显快于通过分压器11的放电，优选地是在一位数秒范围的时间段内，例如在小于5秒内进行放电。在此能够避免由于通过随温度上升而升高的电阻出现的高放电电流所引起的PTC电阻23的过度加热。实践表明，PTC电阻23的温度上升至最大的运行温度，其中PTC电阻23依据待放电的中间电路电压U_ZK这样设计，即其最大运行温度能实现电压中间电路7的无损坏的放电。PTC电阻23的最大的运行温度例如处于130至160℃的范围内。 

电压中间电路7的快速放电能够由此以有利的方式通过中间电路电压U_ZK上的电压分接头来实现，其前提是，晶体管T3处于截止状态下。这种情况出现的是，当通过T3控制逻辑器25例如将0伏特施加给晶体管T3的控制接口时，这是为在控制技术上关闭电机而设计的。 

齐纳二极管24这样设计，即如果施加在连接点V12上的电压超过预给定的阈值时，其便被击穿。由此能够使功率晶体管T4的控制接口避免电压中间电路7中的过高电压。 

另一方面，当中间电路电压U_ZK低到使要求的开关电压不再施加在连接点12上时，功率晶体管T4转变到其截止状态。电压中间电路7由此不能再通过PTC电阻23进行其它的主动放电，以使（对于操作人员而言不具有危险性的）例如为10至50伏特的剩余电压余留在电压中间电路7中，该剩余电压能够在较长的时间段内通过分压器11来放电。优选地剩余电压为低于在3相逆变器1正常运行时的中间电路电压U_ZK的20%，特别是低于10%。电压中间电路7中的剩余电压具有这样的优点，即电容器9能够更快地被充电到对于3相逆变器1的运行状态而言所期望的中间电路电压U_ZK，使得能实现加速地恢复运行。 

附加电路10的特别的优点在于，通过切换晶体管T1，T2和T3能够使不同的电路部分12，18，21电去耦。 

正如已经实施的那样，在3相逆变器运行的期间中间电路电压U_ZK的测量通常是通过第一电路部分12来实现的。在这种情况下，晶体管T1切换到其截止状态。同时，第二电路部分18的晶体管T2和第三电路部分21的晶体管T3分别切换到其导通状态，使得不仅第二电路部分18而且第三电路部分21也具有定义的电阻，该电阻通过相应的串联电阻RV1或者是RV2给出。就这方面来说，中间电路电压U_ZK的测量不会受到第二电路部分18和第三电路部分21的负面的影响，或者是在测量中间电路电压时能够考虑到这些电路部分的定义的电阻。 

在一侧的第二电路部分18的串联电阻RV1和晶体管T2以及在另一侧的第三电路部分21的串联电阻RV2和晶体管T3分别构成用于使第二电路部分18和/或第三电路部分21与第一电路部分12电去耦的去耦部件26。 

另一方面，起动电路19的供电和电压中间电路7的主动放电通常在电机的起动和/或停止过程期间实施，其中中间电路电压U_ZK的测量通常是不必要的。在此第二电路部分18或者是第三电路部分21的晶体管T2和T3分别切换到其截止状态，其中第一电路部分12的晶体管T1同时切换到其导通状态。由此，一方面能够实现在起动电路19和/或放电电路22运行期间在第一电路部分12中存在定义的电阻，该电阻通过欧姆电阻R2产生。电阻R2在一定程度上用作第一电路部分14的串联电阻。另一方面能够使模拟数字转换器13避免第一电压分接头16中的可能的过高电压，该过高电压能够由第二电路部分18以及第三电路部分21引起。电阻R2和晶体管T1构成用于将第一电路部分12与第二电路部分18和第三电路部分21电去耦的去耦部件26。 

附加电路10由此能够以有利的方式能实现测量中间电路电压U_ZK和/或向起动电路19供应从中间电路电压U_ZK中分接的供电电压和/或使电压中间电路主动地放电，其中，每一个功能能够通过由串联电路构成的去耦部件与另外两个功能电去耦，其中的串联电路是由串联电阻和晶体管构成，该串联电路将相应的电压分接头与中间电路导线8'电连接。不同的功能通过仅仅唯一的分压器11上的两个电压分接头实现。因此对于不同的功能而言不必设计多个用于使电压中间电路7中的两个中间电路导线8，8'短接的分压器（高压电阻链）。这个设计方案具有缺点，即必须保持必要的空气间隙和爬电距离，而这需要极大的空间需求并且由此与构造越来越紧凑的变流器的要求相矛盾。此外，空气间隙和爬电距离的具体结构非常复杂并且是潜在的故障源。 

附加电路10能够在许多方面进行更改。可以考虑在分压器11中仅设有两个欧姆电阻R1和R2，其中在这种情况下，第一电压分接头16和第二电压分接头20被整合为两个电阻R1和R2之间的一个共同的电压分接头。在这种情况下有利的是，在第一电路部分12中晶体管T1通过附加的串联电阻与该共同的电压分接头相连接。 

在附加电路10中，每一个去耦部件由串联电路构成，而该串联电路是由串联电阻和晶体管构成的，其中串联电路通过相应的电压分接头与中间电路导线8'电连接。可以考虑的是，去耦部件分别以不同的方式实现，例如仅通过在截止状态下具有定义的电阻的晶体管来实现。 

根据本发明的3相逆变器1由此首次提出了这样一种可能性，即通过唯一的分压器11实现与中间电路电压U_ZK相关联的多种功能，其中不同的功能能够通过相应的去耦部件彼此电去耦，使得各项功能不会对彼此产生消极的影响。3相逆变器1能够设计得特别紧凑，因为仅需要唯一的分压器11，以使得尤其不存在对于多个高压电阻链的空气间隙和爬电距离的空间需求。唯一的分压器11的空气间隙和爬电距离的技术转换是相对容易的并且具有较低的故障率。 

Claims (14)

1.一种变流器（1），具有电压中间电路（7）和附加电路（10），所述电压中间电路为用于转换电能的功率单元（2）提供中间电路电压（U_ZK），其中所述附加电路（10）包括：

-与所述电压中间电路（7）连接的、具有至少两个欧姆电阻（R1，R2，R3，…Rn）的分压器（11）；

-在所述分压器（11）处的、用于分接所述中间电路电压（U_ZK）的第一部分电压的第一电压分接头（16），其中所述第一电压分接头（16）利用第一电路部分（12）与用于执行功能的功能部件（13）电连接；

-至少一个在所述分压器（11）处的、用于分接所述中间电路电压（U_ZK）的第二部分电压的第二电压分接头（20），其中所述第二电压分接头（20）利用至少另一个电路部分（18，21）与用于执行其它的功能的其它的功能部件（19，22）电连接；

其中，所述电路部分（12，18，21）分别具有用于与其它的电路部分电去耦的、能通断的去耦部件（26），其中所述去耦部件（26）分别具有开关（T1，T2，T3）并且设计以使得在所述开关（T1，T2，T3）的第一开关状态下能执行所述相应的所述电路部分（12，18，21）的功能以及在所述开关（T1，T2，T3）的第二开关状态下不能执行所述电路部分（12，18，21）的功能并且同时在所述电路部分（12，18，21）中存在由所述去耦部件（26）定义的电阻。

2.根据权利要求1所述的变流器，其中，所述去耦部件（26）分别设计用于将相应的所述电压分接头（16，20）与中间电路导线（8，8'）电连接。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的变流器，其中，所述去耦部件（26）分别包括由欧姆的串联电阻（R2，RV1，RV2）和晶体管（T1，T2，T3）构成的串联电路，其中所述功能部件（13，19，22）与所述串联电阻（R2，RV1，RV2）和所述晶体管（T1，T2，T3）之间的连接点（V17，V7，V12）电连接。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的变流器，其中，所述分压器（11）具有至少三个欧姆电阻（R1，R2，R3…Rn），其中所述第一电压分接头（16）分接第一对欧姆电阻（R1，R2）之间的所述第一部分电压，并且所述第二电压分接头（20）分接第二对欧姆电阻（R2，R3）之间的所述第二部分电压，其中，两对所述欧姆电阻相互不同。

5.根据权利要求4所述的变流器，其中，两对所述欧姆电阻（R1，R2；R2，R3）具有共同的欧姆电阻（R2）。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的变流器，其中，所述第二电压分接头（20）与分别设置有用于执行功能的功能部件（19，22）的多个电路部分（18，21）电连接。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的变流器，其中，

-连接至所述第一电压分接头（16）的第一电路部分（12）设计用于测量所述中间电路电压（U_ZK），和/或

-连接至所述第二电压分接头（20）的第二电路部分（18）设计用于向起动电路提供供电电压，和/或

-连接至所述第二电压分接头（20）的第三电路部分（21）设计用于使所述电压中间电路（7）主动放电。

8.根据权利要求7所述的变流器，其中，

-所述第一电路部分（12）包括模拟数字转换器（13），和/或

-所述第二电路部分（18）包括电荷存储器，和/或

-所述第三电路部分（21）包括由电力晶体管（T4）和PTC电阻（23）构成的串联电路。

9.根据权利要求1或2以及5至8中任一项所述的变流器，其中，所述分压器（11）包括两个欧姆电阻，其中所述第一电压分接头（16）和所述第二电压分接头（20）设计为共同的电压分接头。

10.一种具有根据权利要求1至9中任一项所述的、用于提供运行电压的变流器（1）的电机。

11.一种具有电动驱动装置或混合驱动装置的机动车辆，所述机动车辆配备具有根据权利要求10所述的变流器的电机作为驱动装置。

12.一种用于运行具有电压中间电路（7）的变流器（1）的方法，所述电压中间电路为用于转换电能的功率单元（2）提供中间电路电压（U_ZK），所述方法具有以下步骤：

-由所述中间电路电压（U_ZK）分接第一部分电压，以用于将所述第一部分电压施加给用于执行附加电路的第一电路部分的功能的功能部件，

-由所述中间电路电压（U_ZK）分接第二部分电压，以用于将所述第二部分电压施加给用于执行所述附加电路的第二电路部分的另一项功能的至少另一个功能部件，

其中，当所述另一个功能部件执行所述另一个功能部件的功能时，至少一个功能部件与所述至少另一个功能部件电去耦，其中定义的电阻在所述一个功能部件的所述电路部分中产生。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述一个功能部件的所述电路部分中所定义的电阻通过将用于分接从属于所述电路部分的所述部分电压的电压分接头与中间电路电压的电势、特别是负电势电连接而产生。

14.根据权利要求12或13中任一项所述的方法，其中，由所述功能部件执行以下功能中的一个或多个：

-测量所述中间电路电压，

-给起动电路施加供电电压，

-所述中间电路的主动放电。

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