CN111917284A

CN111917284A - 变频器

Info

Publication number: CN111917284A
Application number: CN202010382502.0A
Authority: CN
Inventors: A.布格迈斯特
Original assignee: Schmidhauser AG
Current assignee: Schmidhauser AG
Priority date: 2019-05-09
Filing date: 2020-05-08
Publication date: 2020-11-10
Also published as: US20200358371A1; US11146184B2; DE102019206751A1; DE102019206751B4

Abstract

本发明涉及一种带有用于发射器‑分流器电流测量的分流电阻（5）的变频器（1），所述变频器具有能操控的开关（9），所述能操控的开关被这样电路连接和操控，使得所述能操控的开关阻止了电流不期望地流过自举电容器（7）和分流电阻（5）。

Description

变频器

技术领域

本发明涉及一种伴随在使用分流电阻的情况下进行发射极侧的电流测量的变频器。

发明内容

本发明的任务是，提供一种伴随在使用分流电阻的情况下进行发射极侧的电流测量的变频器，该变频器相比现有技术改进了电流测量的精确度。

本发明通过一种按照权利要求1所述的变频器解决所述任务。

变频器通常具有多个电桥支路。

相应的电桥支路具有例如形式为IGBT的第一功率半导体。该第一功率半导体具有第一接头、第二接头和控制接头。

第一功率半导体在其第一接头上与第一电导体电连接，变频器运行中，在该第一电导体上有正的、特别是基本上时间上恒定的中间电路电位。

相应的电桥支路还具有例如形式为IGBT的第二功率半导体，其中，该第二功率半导体和第一功率半导体一样具有第一接头、第二接头和控制接头。

第一功率半导体的第二接头与第二功率半导体的第一接头在电桥支路的中间引出头上电连接。

相应的电桥支路还具有用于电流测量的分流电阻，其中，分流电阻接入（einschleifen）到第二功率半导体的第二接头和第二电导体之间，在变频器运行中，在该第二电导体上有负的、特别是基本上时间上恒定的中间电路电位。

相应的电桥支路还具有第一驱动器模块。该第一驱动器模块具有第一电压供给接头和第二电压供给接头，其中，在第一电压供给接头和第二电压供给接头之间施加有合适的电平的供给电压。第一驱动器模块还具有输入接头和输出接头。输出接头与第一功率半导体的控制接头电连接。在输出接头上根据施加在输入接头上的控制信号输出有合适的电平的驱动器信号，该驱动器信号的状态决定了，第一功率半导体是导通的还是切断的。自举电容器接入到第一驱动器模块的第一电压供给接头和第二电压供给接头之间。此外，关于这个特征也可以参考有关的现有技术。

相应的电桥支路还具有第二驱动器模块。该第二驱动器模块与第一驱动器模块对应地具有第一电压供给接头和第二电压供给接头，其中，有合适的电平的电源电压施加到该第一电压供给接头和第二电压供给接头之间。第二驱动器模块还具有输入接头和输出接头，输出接头与第二功率半导体的控制接头电连接。在输出接头上根据施加在输入接头上的控制信号输出有合适的电平的驱动器信号，该驱动器信号的状态决定了，第二功率半导体是导通的还是切断的。此外，关于这个特征也可以参考有关的现有技术。

变频器或该变频器的至少一个电桥支路还具有例如形式为FET的能操控的开关，该能操控的开关与操控相关地具有打开的状态和闭合的状态。能操控的开关这样连接，使得它在其打开的状态中阻止电流流过自举电容器和分流电阻。按照本发明，所述多个电桥支路中的所有的电桥支路均可以具有这种能操控的开关。备选可以设置共同的开关，该共同的开关被这样连接和操控，使得该共同的开关阻止了相应的电流流过相应的自举电容器和相应的分流电阻。

按照一种实施方式，相应的电桥支路还具有退耦二极管，其中，能操控的开关接入到馈电电压接头和所述退耦二极管的阳极之间，在变频器运行中，在所述馈电电压接头上有正的、特别是基本上时间上恒定的馈电电压，其中，自举电容器具有第一接头，该第一接头与第一驱动器模块的第一电压供给接头和退耦二极管的阴极电连接，并且其中，自举电容器具有第二接头，该第二接头与第一驱动器模块的第二电压供给接头和中间引出头电连接。

按照一种实施方式，馈电电压具有处在12V和36V之间的范围内的电平。馈电电压的所述电平优选为24V。

按照一种实施方式，馈电电压接头与第一电导体电连接，这就是说，馈电电压对应在正的中间电路电位和参考电位之间的电位差。

按照一种实施方式，这样来操控能操控的开关，使得该能操控的开关在借助分流电阻进行电流测量期间阻止了电流通过自举电容器和分流电阻流到第二电导体。

当然，也可能存在多于两个的功率半导体和相关的驱动器模块。

按照一种实施方式，电桥支路的数量正好为3。

附图说明

接下来参考附图详细说明本发明。附图中：

图1是按照第一种实施方式的按本发明的变频器；并且

图2是按照另一种实施方式的按本发明的变频器。

具体实施方式

图1示出了按照第一种实施方式的有三个电桥支路2的变频器1，其中，图中仅示出了总共三个电桥支路中的一个单独的电桥支路2。未示出的电桥支路被相应地构造。三个电桥支路产生了例如用于交流电动机的操控信号。

示例性示出的电桥支路2具有例如形式为IGBT的第一功率半导体3。该第一功率半导体3具有第一接头3a、第二接头3b和控制接头3c，其中，第一功率半导体3在其第一接头3a上与第一电导体12电连接，在变频器1运行中，在所述第一电导体上有正的中间电路电位DC+。

示例性示出的电桥支路2还具有例如同样形式为IGBT的第二功率半导体4。该第二功率半导体4具有第一接头4a、第二接头4b和控制接头4c，其中，第一功率半导体3的第二接头3b与第二功率半导体4的第一接头4a在电桥支路2的中间引出头11上电连接。

示例性示出的电桥支路2还具有用于电流测量的分流电阻5，其中，该分流电阻5接入到第二功率半导体4的第二接头4b和第二电导体13之间，在变频器1运行中，在所述第二电导体上有负的中间电路电位DC-。在分流电阻5上下降的电压借助差分放大器14放大并且然后按常规进行评估以用于电流测量。

示例性示出的电桥支路2还具有第一驱动器模块6。该第一驱动器模块6具有第一电压供给接头6a和第二电压供给接头6b、输入接头6d和输出接头6c，该输出接头与第一功率半导体3的控制接头3c电连接，其中，自举电容器7接入到第一驱动器模块6的第一电压供给接头6a和第二电压供给接头6b之间。

示例性示出的电桥支路2还具有第二驱动器模块8。该第一驱动器模块8具有第一电压供给接头8a和第二电压供给接头8b、输入接头8d和输出接头8c，该输出接头与第二功率半导体4的控制接头4c电连接。所述第一电压供给接头8a与第一电导体12电连接并且所述第二电压供给接头8b与第二功率半导体4的第二接头4b电连接。

用于操控功率半导体3和4的控制脉冲SP按常规由未示出的控制单元产生。所述控制脉冲SP施加在驱动器模块8的输入端8d上并且在驱动器模块6的输入端6d上反转。

迄今为止所说明的部件在其特性和连接方面均由现有技术公开，因此就其基本功能而言也可以参考相关的专业文献。

按照本发明，示例性示出的电桥支路2具有例如形式为FET的能操控的开关9，该能操控的开关被这样连接和操控，使得该能操控的开关在基于对在分流电阻5上下降的电压的评估的电流测量期间，阻止了从第一电导体12经由自举电容器7、第二功率半导体4和分流电阻5到第二电导体13的不期望的电流流动。

为此，示例性示出的电桥支路2还具有退耦二极管10，其中，能操控的开关9接入到在第一电导体12上的馈电电压接头17和该退耦二极管10的阳极之间。自举电容器7具有第一接头，该第一接头与第一驱动器模块6的第一电压供给接头6a和该退耦二极管10的阴极电连接，并且自举电容器7具有第二接头，该第二接头与第一驱动器模块6的第二电压供给接头6b和中间引出头11电连接。

图2示出了按照另一种实施方式的按本发明的变频器1。

在图2中示出的变频器与图1中示出的变频器的区别在于，馈电电压接头17不与第一电导体12电连接，而是与24V直流电压供给连接。

还示例性地示出了退耦二极管15和16，它们与未示出的用于相V和W的电桥支路耦合。

此外，在图2中示出的变频器对应在图1中示出的变频器。

按照本发明，在使用发射极-分流器-电流测量时，改进了在变频器中的电流测量的精确度。

通过在电流测量期间接通下方的功率半导体或IGBT 4，在不使用按本发明的开关器件9的情况下，除了原本有待测量的马达电流外，自举电流也经由自举电容器7和第二功率半导体4流过分流电阻5，这导致了电流测量误差。测量误差在下方的IGBT 4的窄的操控脉冲下特别大，因为高的补充充电电流流入到自举电容器7中，该补充充电电流在分流电阻上显示为测量误差。这种效应特别是在有小的马达电流的变频器中变得尤为明显，因为自举电流/马达电流之比变大。

按照本发明使得这个自举电流被抑制，因而仅相关的马达电流流过分流电阻5。

按照本发明，通过添加开关器件9这样来控制自举电流，使得在电流测量阶段期间中断所述自举电流。通过与电流测量（或采样）同步地阻止自举电容器7的充电，在发射极侧的分流电阻5中仅还测量没有自举电流的真正的马达电流。

开关器件9例如用脉冲操控，脉冲根据扫描脉冲或采样脉冲获取，其控制在分流电阻5处下降的电压的扫描。

Claims

1.变频器（1），具有：

- 多个电桥支路（2），其中，相应的电桥支路（2）具有：

- 第一功率半导体（3），其中，所述第一功率半导体（3）具有第一接头（3a）、第二接头（3b）和控制接头（3c），其中，第一功率半导体（3）在其第一接头（3a）上与第一电导体（12）电连接，在变频器（1）运行中，在所述第一电导体上有正的中间电路电位（DC+），

- 第二功率半导体（4），其中，所述第二功率半导体（4）具有第一接头（4a）、第二接头（4b）和控制接头（34c），其中，第一功率半导体（3）的第二接头（3b）与第二功率半导体（4）的第一接头（4a）在电桥支路（2）的中间引出头（11）上电连接，

- 用于电流测量的分流电阻（5），其中，所述分离电阻（5）接入到第二功率半导体（4）的第二接头（4b）和第二电导体（13）之间，在变频器（1）运行中，在所述第二电导体上有负的中间电路电位（DC-），

- 第一驱动器模块（6），具有：

- 第一电压供给接头（6a）和第二电压供给接头（6b），

- 输入接头（6d）和

- 输出接头（6c），所述输出接头与第一功率半导体（3）的控制接头（3c）电连接，

- 其中，自举电容器（7）接入到第一驱动器模块（6）的第一电压供给接头（6a）和第二电压供给接头（6b）之间，和

- 第二驱动器模块（8），具有：

- 第一电压供给接头（8a）和第二电压供给接头（8b），

- 输入接头（8d）和

- 输出接头（8c），所述输出接头与第二功率半导体（4）的控制接头（4c）电连接，

其特征在于，

- 变频器（1）还具有：

- 能操控的开关（9），所述能操控的开关这样连接，使得所述能操控的开关在打开的状态下阻止了电流经由自举电容器（7）和分流电阻（5）流到第二电导体（13）。

2.按照权利要求1所述的变频器（1），其特征在于，相应的电桥支路（2）还具有：

- 退耦二极管（10），

- 其中，所述能操控的开关（9）接入到馈电电压接头（17）和退耦二极管（10）的阳极之间，在所述变频器（1）运行中，在馈电电压接头上有正的馈电电压，

- 其中，所述自举电容器（7）具有第一接头，所述第一接头与所述第一驱动器模块（6）的第一电压供给接头（6a）和退耦二极管（10）的阴极电连接，并且

- 其中，所述自举电容器（7）具有第二接头，所述第二接头与所述第一驱动器模块（6）的第二电压供给接头（6b）和所述中间引出头（11）电连接。

3.按照权利要求2所述的变频器（1），其特征在于，

- 所述馈电电压具有处在12V和36V之间的范围内的电平。

4.按照权利要求2所述的变频器（1），其特征在于，

- 所述馈电电压接头（17）与所述第一电导体电连接。

5.按照前述权利要求中任一项所述的变频器（1），其特征在于，

- 这样来操控所述能操控的开关（9），使得所述能操控的开关在电流测量期间阻止了电流经由所述自举电容器（7）和所述分流电阻（5）流到所述第二电导体（13）。

6.按照前述权利要求中任一项所述的变频器（1），其特征在于，

- 所述电桥支路（2）的数量为3。