CN112154332B - 用于检测电转换器的输出处的低阻抗状况的方法、控制单元、计算机程序产品和电转换器 - Google Patents

用于检测电转换器的输出处的低阻抗状况的方法、控制单元、计算机程序产品和电转换器 Download PDF

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Abstract

提出了一种用于检测电转换器(10)的输出(15)处的低阻抗状况的方法、控制单元(1000)、计算机程序产品和电转换器(10)。该方法包括：确定(110)第一电流(I1)的第一电流值(I1(T1))和该第一电流(I1)的第二电流值(I1(T2))；以及确定(120)该第一电流值(I1(T1))与该第二电流值(I1(T2))之间的第一电流差(ΔI1)；以及将该第一电流差(ΔI1)与第一电流差阈值(I1_TH)进行比较(130)，并且如果该第一电流差(ΔI1)相对于该第一电流差阈值(I1_TH)具有预定义的大小，诸如更高，则诸如通过关断用于将第一电压(U1)施加至该输出(15)的一个或多个相应的开关来断开(140)驱动该第一电流(I1)的第一电压(U1)。

Description

用于检测电转换器的输出处的低阻抗状况的方法、控制单元、 计算机程序产品和电转换器
技术领域
本发明总体上涉及电转换器，诸如频率转换器或逆变器。具体地但不排他地，本发明涉及控制电转换器的操作，以检测转换器的输出处的低阻抗状况。
背景技术
存在用于检测电转换器何时具有非常低的输出阻抗状况(例如，短路状况)的已知解决方案。如果低阻抗状况持续时间过长，则这将引起过电流。已知用于以下操作的基于事件的方法：诸如通过测量电流来检测低阻抗状况，并且设置某一跳闸电平以在过高电流值的情况下停止转换器的操作。另一基于事件的方法是基于对包括在转换器中的IGBT(绝缘栅双极型晶体管)的去饱和检测。这可以通过以下操作来完成：在将IGBT切换到导通状态时测量IGBT上的电压，并且在测量到过高电压的情况下停止操作。
又另一基于事件的方法是利用脉冲移位来产生脉冲，在这些脉冲期间，转换器的开关设备处于导通状态的时间足够长以便产生过电流跳闸。然而，为了获得正确的输出电压，必须补偿更长的电压持续时间或在某些情况下补偿更长的电压矢量。脉冲移位方法的缺点是，例如由于电机绕组中较大的电流波纹，因此增大了来自电机的可听噪声。
基于事件的方法的缺点是，在逆变器启动期间可能发生短路。在启动时，逆变器可能遇到两种不同类型的事件。一种事件是在输出处施加电压的持续时间非常短，使得峰值电流保持在跳闸电平以下，并且IGBT上的电压将不会保持为高持续足够长的时间以可靠地跳闸而进行去饱和，并且因此，低阻抗状况(诸如，短路)保持不被检测到。另一事件是在输出处施加电压的持续时间足够长以使电流增大到超过跳闸电平，即达到过电流值。电流的快速增大会使IGBT的关断延迟，这导致在IGBT的SOA(安全操作区域)水平以上才关断电流的情况。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于检测电转换器的输出处的低阻抗状况的方法、控制单元、计算机程序产品和电转换器。本发明的另一目的是该方法、该控制单元、该计算机程序产品和该电转换器至少减轻与已知解决方案相关的某些缺点。
通过如由相应的独立权利要求限定的方法、控制单元、计算机程序产品和电转换器来实现本发明的目的。
根据第一方面，提供了一种用于检测在电转换器(诸如，频率转换器或逆变器)的输出处的低阻抗状况的方法。该方法包括：
-确定诸如电转换器的第一输出相电流等第一电流的第一电流值和第一电流的第二电流值；并且确定第一电流值与第二电流值之间的第一电流差，以及
-将第一电流差与第一电流差阈值进行比较，并且如果第一电流差相对于第一电流差阈值具有预定义的大小，诸如更高，
-则诸如通过关断用于将第一电压施加至输出的一个或多个相应的开关来断开驱动第一电流的第一电压。
在各个实施例中，断开第一电压可以包括根据矢量控制方法来施加零电压矢量，以控制电转换器的输出。
在各个实施例中，该方法可以包括：在断开第一电压之后，确定第一电流的衰减时间；并且将该衰减时间与衰减时间阈值进行比较，并且如果该衰减时间相对于衰减时间阈值具有预定义的大小，诸如更高，则检测低阻抗状况。
在各个实施例中，该方法可以包括：在所述确定第一电流的第一电流值和第二电流值之前，通过在第一时间段内施加第一电压来接通第一电流，其中，所述确定包括在第一时间段期间确定第一电流的第一电流值和第二电流值。
在一些实施例中，接通第一电流可以包括通过根据矢量控制方法在第一时间段内施加第一有效电压矢量来切换电转换器的多个半导体开关，以控制电转换器的输出。
在各个实施例中，该方法可以包括：将第一时间段的长度预定义为短于第一有效电压矢量时间阈值，诸如10微秒，并且直到那时才执行其他方法步骤。
可替代地或另外地，该方法可以包括：确定第一时间段的长度，并且如果该长度短于第一有效电压矢量时间阈值，诸如10微秒，则直到那时才执行其他方法步骤。
在各个实施例中，该方法可以包括：以第一采样率来确定第一电流值和第二电流值，其中，该第一采样率为0.5至10微秒，即100kHz至2MHz，优选地为0.75至5微秒，即约200kHz至1.33MHz，并且更优选地为1至2微秒，即500kHz至1MHz。
在各个实施例中，该方法可以包括：在所述将第一电流差与第一电流差阈值进行比较之后，优选地在第一时间段期间确定第一电流的峰值。
在各个实施例中，该方法可以包括：在所述将第一电流差与第一电流差阈值进行比较之后，在第三时刻确定第一电流的第三电流值，并且所述确定衰减时间包括确定第一电流减小到第三电流值的预定部分的时间间隔。
在一些实施例中，第三电流值可以为第一电流的峰值。
在各个实施例中，所述确定衰减时间可以包括在第三时刻之后的第二时间间隔之后确定第一电流的第四电流值，并且确定第三电流值与第四电流值之间的第二电流差，并且如果第二电流差相对于第二电流差阈值具有预定义的大小，则检测低阻抗状况。
在各个实施例中，该方法可以包括：针对第二电流和第三电流基本上同时执行如上文关于第一电流描述的方法步骤。第二电流和第三电流可以分别是电转换器的第二输出相电流和第三相输出电流。该方法可以进一步包括将以下各项中的至少一项与其他两相的相应值进行比较：第一电流差、衰减时间。这可能意味着例如可以将与第一电流或第二电流相关的第一电流差分别与第二电流和第三电流的第一电流差或第一电流和第三电流的第一电流差进行比较。
在各个实施例中，该方法可以包括在电转换器启动时执行该方法。
根据第二方面，提供了一种控制单元。控制单元包括至少一个处理器和存储至少一部分计算机程序代码的至少一个存储器。至少一个处理器被配置成使控制单元至少执行根据第一方面的方法步骤。
可替代地或另外地，至少一个处理器可以被配置成使控制单元至少执行根据第一方面的任一实施例的方法步骤，与其相关的更多细节可以在下文的详细说明中进行描述。
根据第三方面，提供了一种计算机程序产品。计算机程序产品可以包括程序指令，这些程序指令当由控制单元的处理器执行时，使控制单元执行根据第一方面的方法步骤。
可替代地或另外地，计算机程序产品可以包括程序指令，这些程序指令当由控制单元的处理器执行时，使控制单元执行根据第一方面的任一实施例的方法步骤，与其相关的更多细节将在下文的详细说明中进行描述。
根据第四方面，提供了一种电转换器，诸如，频率转换器或逆变器，例如，三相转换器或逆变器。电转换器包括多个输出相(诸如，第一输出相、第二输出相和第三输出相)和多个半导体开关，多个半导体开关被配置用于根据输出相的数量来产生相应数量的输出相电流。电转换器进一步包括用于确定输出相电流的数量的电流确定装置，以及用于控制电转换器的操作的控制单元。控制单元被配置成至少执行根据第一方面的方法步骤。控制单元通信地连接至或功能性地连接至所述半导体开关和所述电流确定装置。
可替代地或另外地，电转换器的控制单元可以被配置成至少执行根据第一方面的任一实施例的方法步骤，与其相关的更多细节可以在下文的详细描述中进行描述。
本发明提供了一种用于检测电转换器的输出处的低阻抗状况的方法、控制单元、计算机程序产品和电转换器。本发明提供了优于已知解决方案的优点，使得可以不必在开关的SOA区之外来操作转换器的(多个)开关设备就可以检测到低阻抗状况。
基于以下详细说明，各个其他优点对于技术人员将变得显而易见。
表达“多个(a number of)”在本文中可以是指从一(1)开始的任何正整数，即至少一个。
表达“多于一个(a plurality of)”可以是指分别从二(2)开始的任何正整数，即，至少两个。
术语“第一”、“第二”和“第三”在本文中用于将一个要素与另一个要素区分开，并且如果没有另外明确说明，则不专门对其进行优先处理或排序。
本文提出的示例性实施例不应被解释为对所附权利要求的适用性构成限制。动词“包括(to comprise)”在本文中用作不排除存在还未枚举的特征的开放性限制。除非另外明确地说明，可以自由地将从属权利要求中记载的特征相互组合。
在所附权利要求中特别阐述了被认为是本发明的特性的新颖特征。然而，当结合附图阅读时，将根据对以下具体实施例的说明最佳地理解关于其构造和其操作方法两者的本发明本身及其附加目的和优点。
附图说明
在附图中，通过示例的方式而非通过限制的方式来展示了本发明的一些实施例。
图1A至图1C示意性地展示了根据本发明的一些实施例的电路或电转换器。
图2展示了根据本发明的实施例的方法的流程图。
图3展示了根据本发明的实施例的方法的流程图。
图4示意性地展示了根据本发明的实施例的电转换器的电流。
图5示意性地展示了在根据本发明的实施例的电转换器的低阻抗状况期间的电流。
图6示意性地展示了在根据本发明的实施例的电转换器的低阻抗状况期间的电流。
具体实施方式
图1A至图1C示意性地展示了根据本发明的一些实施例的电转换器10。图1A展示了耦合至诸如电机(例如，感应电机)等电负载L的频率转换器。优选地，频率转换器10还可以连接至电网30或其他电源30。在图1A中，电网30是例如三相电网30。
在各个实施例中，转换器10可以包括用于测量转换器10的输出15处的(多个)电流的一个电流测量设备50或多个电流测量设备50。
频率转换器可以包括：线路侧部分，诸如图1A中的左侧上示出的并且包括二极管的整流器；以及负载侧部分，诸如图1A中的右侧上示出的并且包括诸如IGBT或SiC(碳化硅)JFET(结栅场效应晶体管)等可控半导体开关的逆变器。优选地，转换器10可以包括中间电路储能装置40或滤波器40，诸如，电容器和/或电感器。
在一些实施例中，可能存在另外的滤波器，诸如，在转换器10的电网侧上的第一滤波器35和/或转换器10的电负载侧上的第二滤波器25。这些滤波器25、35可以包括(多个)电容器和/或(多个)电感器，这些电容器和/或电感器以适当的方式连接以产生期望的滤波效果。
(多个)滤波器25、35可以被包括在电转换器10中或作为相对于转换器10的单独元件。例如，可以诸如通过测量来确定第二滤波器35与电网30之间的电流和/或电压，并且将其用作用于控制转换器10的操作的反馈信号。在另一实施例中，可以诸如通过测量来确定第一滤波器25与电负载L之间的电流和/或电压，并且将其用作用于控制转换器10的操作的反馈信号。在各个实施例中，可以确定转换器10与第一滤波器25或第二滤波器35之间的电流和/或电压。
图1B示出了耦合至诸如电机(例如，感应电机)等电负载L的逆变器。优选地，逆变器可以连接至电网30或其他电源30，诸如，直流(DC)电源(例如，电池)。在图1B中，逆变器可以包括半导体开关，诸如，IGBT或SiC(碳化硅)JFET(结栅场效应晶体管)。此外，可能存在连接至逆变器的输入17的输入电容器40。
图1C展示了频率转换器的另一示例，根据该示例，线路侧部分还可以包括可控开关，诸如，IGBT或SiC JFET。
根据各个实施例，转换器10可以包括控制单元1000。可能存在可以连接至控制单元1000的通信接口的(多个)外部单元。(多个)外部单元可以包括无线连接或通过有线方式进行的连接。通信接口可以提供用于与诸如电流测量设备50和/或电压测量设备、或半导体开关、或用户接口连接设备等(多个)外部单元进行通信的接口。还可能存在到诸如膝上型计算机或手持设备等外部系统的连接。还可能存在到转换器10的数据库的连接，该数据库包括用于控制转换器10的操作的信息。
控制单元1000可以包括一个或多个处理器、用于存储一部分计算机程序代码和任何数据值的一个或多个易失性或非易失性的存储器、以及可能的一个或多个用户接口单元。所提及的元件可以通过例如内部总线彼此通信地耦合。
控制单元1000的处理器可以至少被配置成实施如下文所描述的至少一些方法步骤(例如，至少步骤110、120、130、140以及可选地150、160)。可以通过以下操作来实现该方法的实施方式：布置处理器以执行存储在存储器中的至少某一部分计算机程序代码，从而使处理器并且因此使控制单元1000实施如下文所描述的一个或多个方法步骤。因此，处理器可以被布置成访问存储器，并且从存储器检索任何信息以及将任何信息存储至存储器。为了清楚起见，处理器在本文是指适用于处理信息并控制控制单元1000的操作以及其他任务的任何单元。还可以用具有嵌入式软件的微控制器解决方案来实施操作。类似地，存储器不仅仅限于某种类型的存储器，而是在本发明的上下文中，可以应用适用于存储所描述的信息的任何存储器类型。
优选地，控制单元1000可以被配置成与(多个)半导体开关的(多个)栅极连接60，以便操作(多个)开关。优选地，控制可以基于如本领域中已知的脉冲宽度调制。例如，可以利用场定向控制或空间矢量调制。
在各个实施例中，除了图1A至图1C所示出的之外或可替代地，转换器10还可以包括各种其他测量设备。这些测量设备可以包括转换器10的输入17处的(多个)电流和/或电压测量设备、转换器10的中间电路中的电流和/或电压测量设备，诸如，在中间电路电容器40两端的电压测量器。此外，如果电负载L是电机，则可能存在用于确定电机的转速的测量设备。电机的转速可以被配置成被由控制单元1000获得或被馈送到控制单元，以控制电机的操作。
图2展示了根据本发明的实施例的方法的流程图。
步骤100可以涉及该方法的启动阶段。已获得合适的装备和部件，并且系统被组装和配置用于诸如与电转换器10、电负载L(例如，电机)、以及其之间的电连接和通信连接相关的操作。
步骤110可以涉及确定诸如电转换器10的第一输出相电流等第一电流I1的第一电流值I1(T1)和第一电流I1的第二电流值I1(T2)。在各个实施例中，可以确定一个第一电流值I1(T1)和一个第二电流值I1(T2)，或者可以确定若干个第一电流值I1(T1)和若干个第二电流值I1(T2)，然后可以根据这些电流值计算出第一电流值I1(T1)和第二电流值I1(T2)的代表值。
根据实施例，第一电流I1的第二电流值I1(T2)可以是第一电流I1的峰值I1_P。可以基本上在断开第一电压U1的时刻或刚好在其之前确定峰值I1_P(步骤140)。峰值可以是指电流的正峰值或负峰值，即局部最大值或局部最小值。可替代地或另外地，可以在第一电流I1开始流动时在周期的开始(即，例如在有效电压矢量的周期开始时)确定第一电流值I1(T1)。在转换器10启动的情况下，第一电流值I1(T1)可以为零或至少接近于零。
步骤120可以涉及确定第一电流值I1(T1)与第二电流值I1(T2)之间的第一电流差ΔI1。可替代地，可以确定第一电流值I1(T1)的代表值与第二电流值I1(T2)的代表值之间的第一电流差ΔI1。可以例如通过ΔI1＝I1(T2)-I1(T1)或通过ΔI1＝|I1(T1)-I1(T2)|计算出第一电流差ΔI1。
在一些实施例中，第一电流差ΔI1可以是第一电流在电流流动到电负载L的所述时间段期间的总变化，即初始值(例如，零)与在所述时间段结束时的最终值或峰值I1_P之间的差。优选地，所述时间段可以在驱动第一电流I1的第一电压U1被断开时结束(步骤140)。因此，这可能意指有效电压矢量的时间段。在转换器10的启动期间，这优选地意指第一有效电压矢量的时间段。
步骤130可以涉及将第一电流差ΔI1与第一电流差阈值I1_TH进行比较。如果不满足第一电流差ΔI1相对于第一电流差阈值I1_TH具有预定义大小的标准，则该方法可以结束。可替代地，可以如图2所示的通过确定新的第一电流值I1(T1)、I1(T2)来重复该方法。在实施例中，第一电流差阈值I1_TH可以是与转换器10的标称值相关的某个电平，诸如，k*I_nom，即，零以上且最高为一的某一常量k乘以转换器10的标称电流I_nom。因此，例如，如果第一电流差ΔI1的绝对值低于第一电流差阈值I1_TH，则可能未满足该标准。
然而，如果第一电流差ΔI1相对于第一电流差阈值I1_TH具有预定义的大小，诸如更高(即，满足该标准)，则可以在可选步骤135处得出结论：在转换器10的输出15处存在低阻抗状况。执行步骤135的结果可以是，诸如通过经由断开调制停止半导体开关的操作来至少部分地关闭转换器10的操作。
该方法然后可以包括：在步骤140处，诸如通过关断用于将第一电压U1施加至输出15的一个或多个相应开关来断开驱动第一电流I1的第一电压U1。然而，根据一些实施例，步骤140可以在步骤130之前或与其同时执行。
驱动第一电流I1的第一电压U1可能意指各种替代项。例如，其可以意指诸如半导体开关等单个开关的切换，该切换然后去除或断开正使第一电流I1流动的第一电压U1。可替代地，其可以意指控制若干个开关，以便去除或断开第一电压U1。例如，若干个开关可以包括在频率转换器的负载侧部分(如图1A所示的)中或者逆变器(如图1B所示的)中。
根据实施例，可以通过场定向控制方法或矢量控制方法来控制开关。可替代地或另外地，可以使用空间矢量调制来控制对转换器10的开关的脉冲宽度调制(PWM)。在某些情况下，所述第一电压U1的通断可以意指以协作的方式(即，同时或以预定义的顺序)控制开关。例如，可能已经施加了根据空间矢量调制的有效矢量来控制开关。有效矢量可以是例如V1＝{1,0,0}，即，转换器负载侧部分的第一上部开关处于导通状态，同时其他两个上部开关处于不导通状态，同时第二下部开关和第三下部开关处于其导通状态。然后，在三相两电平转换器的情况下，根据空间矢量调制可以通过施加诸如V0＝{0,0,0}或V7＝{1,1,1}等零矢量来断开第一电压U1。然而，应注意，所述断开第一电压U1不一定意指在所有情况下同时切断第一电流I1，如将在下文关于图4至图6进行解释的。
根据实施例，断开第一电压U1可以包括根据矢量控制方法(诸如利用空间矢量调制)来施加零电压矢量，以控制电转换器10的输出15。优选地，零电压矢量可能在有效电压矢量之后。
在一些实施例中，诸如通过在有效电压矢量之后施加零电压矢量来断开第一电压U1(即，步骤140)可以用于确定低阻抗故障与例如其中由于电缆电容而使电流正在流动的状况之间的差异。
根据一些实施例，该方法可以包括：在所述确定第一电流I1的第一电流值I1(T1)和第二电流值I1(T2)之前，通过在第一时间段91内施加第一电压U1来接通第一电流I1，其中，所述确定包括在第一时间段91期间确定第一电流I1的第一电流值I1(T1)和第二电流值I1(T2)。
可替代地或另外地，接通第一电流I1可以包括通过根据矢量控制方法在第一时间段91内施加第一有效电压矢量来切换电转换器10的多个半导体开关，以控制电转换器10的输出15。
此外，另外地，该方法可以包括：将第一时间段91的长度预定义为短于第一有效电压矢量时间阈值，诸如10微秒，并且直到那时才执行其他方法步骤。可替代地，该方法可以包括：确定第一时间段91的长度，并且如果该长度短于第一有效电压矢量时间阈值，诸如10微秒，则直到那时才执行其他方法步骤。因此，如果有效矢量的时间段91长于第一有效电压矢量时间阈值，可以不执行其他方法步骤，特别是在预定义了或确定了长度之后的步骤。如果该时间段更长并且假如存在低阻抗状况，则在很多情况下转换器10将跳闸到过电流。
在各个实施例中，该方法可以包括：以第一采样率来确定第一电流值I1(T1)和第二电流值I1(T2)，其中，该第一采样率为0.5至10微秒，即100kHz至2MHz，优选地为0.75至5微秒，即约200kHz至1.33MHz，并且更优选地为1至2微秒或5微秒，即从200kHz或500kHz至1MHz。
可以在步骤199处停止方法执行。该方法可以连续地、间歇地、或根据需要执行。
根据某些特定实施例，该方法可以至少或仅在转换器10启动时执行，以便确定转换器10的操作是否是在诸如短路等低阻抗状况下启动的。启动可以是指转换器的用于向电负载L(诸如，电机)提供电流的第一切换周期。然而，启动可以可替代地是指用于向电负载L提供电流的前两个、前三个、前四个或前五个切换周期。因此，该方法可以在若干个周期的每一个周期中、或在这些周期中的仅一个周期中(诸如，在第二周期、第三周期、第四周期或第五周期期间)执行。
图3展示了根据本发明的实施例的方法的流程图。步骤100、110、120、130和140可以与结合图2所描述的相同。步骤135的位置可能不同。
在各个实施例中，该方法可以包括：在所述将第一电流差ΔI1与第一电流差阈值I1_TH进行比较之后，优选地在第一时间段91期间确定第一电流I1的峰值I1_P。
在各个实施例中，该方法可以包括：在所述将第一电流差ΔI1与第一电流差阈值I1_TH进行比较之后，在第三时刻确定第一电流I1的第三电流值，并且所述确定衰减时间DT_I1包括确定第一电流I1减小到第三电流值的预定部分的时间间隔。
此外，第三电流值可以是第一电流I1的峰值I1_P。可以基本上在断开第一电压U1的时刻或刚好在其之前确定峰值I1_P。峰值可以是指电流的正峰值或负峰值，即局部最大值或局部最小值。
步骤150可以涉及确定第一电流I1的衰减时间DT_I1。例如，由于储存到电负载L(诸如，电机)的电感中和/或储存到转换器10与负载L之间的元件中的能量，因此在断开第一电压U1之后，第一电流I1可以继续流动。
在各个实施例中，可以将衰减时间DT_I1确定为第一电流I1衰减到第一电流I1的峰值I1_P的例如37％或50％的值所花费的时间。
有利地，可以执行步骤150，以便分析高di/dt(即，第一电流I1快速变化)的原因。例如，衰减时间DT_I1可以用于确定高di/dt是由于电缆缠绕还是由于短路。如果高di/dt是由于电缆缠绕引起的，则衰减时间DT_I1远短于其是由低阻抗状况(例如，错误的接线引起例如电机的短路)引起的情况。由错误的接线引起的短路具有相当高的L/R(即，电感与电阻之比)值，使得其可能很容易地被检测到。L/R比的典型值可以是但不限于至少30μH/Ω、在从30μH/Ω到高达10mH/Ω的范围内、或最高10mH/Ω。例如，该值可能取决于诸如几何形状、或电缆的材料、和/或电流的频率等方面。在比值为至少30μH/Ω的某些情况下，与具有低于30μH/Ω的比值的情况相比，更容易在短路状况与电缆缠绕状况之间进行区分。
步骤160可以涉及将衰减时间DT_I1与衰减时间阈值DT_TH进行比较。如果不满足衰减时间DT_I1相对于衰减时间阈值DT_TH具有预定义大小(诸如更高)的标准，则该方法可以结束。可替代地，可以如图3所示的通过确定新的第一电流值I1(T1)、I1(T2)来重复该方法。
根据实施例，衰减时间阈值DT_TH可以是例如30微秒。可替代地，例如，衰减时间阈值DT_TH可以等于转换器10的切换周期，诸如为50、70、100或200微秒、一或二毫秒。
在各个实施例中，可以基于对转换器10的输出15处的阻抗的估计(根据该估计，输出15处的阻抗高于0.5％(即，阻抗在标称电流和标称频率(例如，50Hz)的情况下引起0.5％的电压降))、或基于对该阻抗的测量结果来预定义衰减时间阈值DT_TH。所估计或所测得的阻抗使得能够估计或计算衰减时间段期间的电流变化值，从而确定在转换器10的输出15处将存在标称阻抗。
然而，如果衰减时间DT_I1相对于衰减时间阈值DT_TH具有预定义的大小，诸如更高(即，满足该标准)，则可以在可选步骤135处得出结论：在转换器10的输出15处存在低阻抗状况。执行步骤135的结果可以是，诸如通过经由断开调制停止半导体开关的操作来至少部分地关闭转换器10的操作。
可以在步骤199处停止方法执行。该方法可以连续地、间歇地、或根据需要执行。在图3中所展示的方法还可以至少或仅在转换器10启动时执行，以便确定转换器10的操作是否是在诸如短路等低阻抗状况下启动的，如已经关于图2所讨论的。
此外，所述确定衰减时间DT_I1可以包括在第三时刻之后的第二时间间隔之后确定第一电流I1的第四电流值(诸如，处于I1_P)，并且确定第三电流值与第四电流值之间的第二电流差，并且如果第二电流差相对于第二电流差阈值具有预定义的大小，则检测低阻抗状况。
在一些实施例中，该方法可以包括针对第二电流I2和第三电流I3基本上同时执行如上文关于第一电流I1所描述的方法步骤，其中，第二电流I2和第三电流I3分别是电转换器的第二输出相电流和第三输出相电流，并且将以下各项中的至少一项与其他两相的相应值进行比较：第一电流差ΔI1(ΔI2、ΔI3；未示出)、衰减时间DT_TH(DT_TH2、DT_TH3；未示出)。
因此，例如，可以对所有三个相单独地确定衰减时间DT_TH，并且彼此进行比较。例如，转换器10可以被配置成如果这些相的延迟时间彼此明显不同，则给出警告或跳闸。该明显差异可以是相对于这些相中的任一相的衰减时间DT_TH、或例如相对于这些衰减时间的某一平均值、或相对于某一预定值的10％、25％或50％。在一些实施例中，该功能可以与di/dt标准分析分开。在实施例中，当未满足di/dt跳闸标准时，也可以分析差异。
图4至图6展示了在转换器10的输出15处存在低阻抗状况的情况。
图4示意性地展示了根据本发明的实施例的电转换器10的电流I1、I2、I3。实线表示第一电流I1，优选地为第一相电流，具有较长破折号的虚线表示第二电流I2，优选地为第二相电流，并且具有较短破折号的虚线表示第三电流I3，优选地为转换器10的输出的第三相电流。横轴表示时间。
如可见的，就在原点之后，在90处，可能存在在短时间段内流动的电流I1、I2、I3。这些电流表示通过在转换器10与电负载L之间提供电连接生成的电流，在这种情况下，电机通过电缆连接至转换器10。这种现象被称为电缆缠绕并且是由于电路中的电感和电容引起的。相对于由于低阻抗状况引起的电流，由于电缆缠绕引起的电流更快地衰减为零。电缆缠绕通常会在三到四个周期之后衰减，这对于150米长的电机电缆可能意味着例如大约12到16微秒。对于低阻抗，衰减到零的总衰减时间长的多，因为短路阻抗通常包括更大的感抗。
在第一时间段91的开始时接通第一电压U1，从而引起第一电流I1流动，在该第一时间段期间，尤其是第一电流I1和第二电流I2突然发生变化。关于第一电流I1，存在第一电流值I1(T1)与第二电流值I1(T2)之间(在这种情况下，在第一电流I1的初始值I1_INIT与峰值I1_P之间)的第一电流差ΔI1。在为I1_P的时刻断开第一电压U1之后，第一电流I1开始衰减。然后，可以在第一电流I1的值衰减到或减小到峰值电流I1_P的大约37％时，确定第一电流I1的衰减时间DT_I1。根据该特定实施例，当在第一相与第二相之间已经发生短路状况时第二电流I2以类似的方式起作用。图4进一步展示了两倍的衰减时间2DT_I1，以便示出衰减到零的总衰减时间比切换周期长的多，因为2DT_I1短于两个有效电压矢量之间的时间段(第一电流I1和第二电流I2的突变之间的时间段)。
图5示意性地展示了在根据本发明的实施例的电转换器10的低阻抗状况期间的电流I1。图5在顶部展示了被施加以控制转换器10的操作的控制信号，并且在底部展示了关于时间的第一电流I1。
在图5中的控制信号可以被划分为若干个时间段，即，90、91和92。时间段90是指其中第一电流I1为零的状况，因为转换器10尚未向电负载L提供电流。时间段91(第一时间段)是指在控制转换器10的操作中例如通过施加有效电压矢量接通第一电压U1的状况。在时间段91期间，第一电流I1开始迅速增大。
图5展示了对第一电流I1的第一电流值I1(T1)和第二电流值I1(T2)的确定。根据可替代实施例，可以将初始电流值I1_INIT和峰值电流值I1_P分别用作第一电流值I1(T1)和第二电流值I1(T2)，并且因此可以确定第一电流差ΔI1。时间段92是指在控制转换器10的操作中诸如通过施加零电压矢量断开第一电压U1的状况。如在图5中可见的，第一电流I1在时间段92期间继续流动。
图6示意性地展示了在根据本发明的实施例的电转换器10的低阻抗状况期间的电流。图6在顶部展示了被施加以控制转换器10的操作的控制信号，并且在底部展示了关于时间的第一电流I1。图6展示了控制信号中的五个时间段，即，时间段90、91、92、91和92。可以在已经接通第一电压U1时的任一时间段期间或每个时间段中确定第一电流差ΔI1。此外，可以看到，第一电流I1在一个切换周期期间没有衰减到零，因此指示出转换器10的输出处的低阻抗状况。
上文给出的说明中所提供的具体示例不应被解释为限制所附权利要求书的适用性和/或解读。除非另外明确说明，上文给出的说明中所提供的示例列表和示例组是不可穷举的。

Claims (16)

1.一种用于检测电转换器的输出处的低阻抗状况的方法，其特征在于，该方法包括：
-确定电转换器的第一电流的第一电流值和该第一电流的第二电流值；并且确定该第一电流值与该第二电流值之间的第一电流差，以及
-将该第一电流差与第一电流差阈值进行比较，并且如果该第一电流差相对于该第一电流差阈值具有预定义的大小，
-则通过关断用于将第一电压施加至该输出的一个或多个相应的开关来断开驱动该第一电流的第一电压，
在所述断开该第一电压之后，
-确定该第一电流的衰减时间，以及
-将该衰减时间与衰减时间阈值进行比较，并且如果该衰减时间相对于该衰减时间阈值具有预定义的大小，
-则检测该低阻抗状况，
其中，该方法还包括：在所述将该第一电流差与该第一电流差阈值进行比较之后，在第三时刻确定该第一电流的第三电流值，并且所述确定该衰减时间包括确定该第一电流减小到该第三电流值的预定部分的时间间隔。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述断开该第一电压包括根据矢量控制方法来施加零电压矢量，以控制该电转换器的输出。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，第一电流是电转换器的第一输出相电流，并且其中，第一电流差相对于第一电流差阈值具有更高的预定义大小；并且衰减时间相对于衰减时间阈值具有更高的预定义大小。
4.根据权利要求1或2所述的方法，包括在所述确定该第一电流的第一电流值和第二电流值之前，通过在第一时间段内施加该第一电压来接通该第一电流，其中，所述确定包括在该第一时间段期间确定该第一电流的第一电流值和第二电流值。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，该接通该第一电流包括通过根据矢量控制方法在该第一时间段内施加第一有效电压矢量来切换该电转换器的多个半导体开关，以控制该电转换器的输出。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，该方法包括：
-将该第一时间段的长度预定义为短于第一有效电压矢量时间阈值，并且直到那时才执行其他方法步骤，或者，
-确定该第一时间段的长度，并且如果该长度短于该第一有效电压矢量时间阈值，则直到那时才执行其他方法步骤。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，第一有效电压矢量时间阈值为10微妙。
8.根据权利要求1或2所述的方法，包括以第一采样率来确定该第一电流值和该第二电流值，其中，该第一采样率为以下范围之一：
-0.5至10微秒，即100kHz至2MHz，
-0.75至5微秒，即200kHz至1.33MHz，
-1至2微秒，即500kHz至1MHz。
9.根据权利要求4所述的方法，包括在所述将该第一电流差与该第一电流差阈值进行比较之后，在该第一时间段期间确定该第一电流的峰值。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，该第三电流值是该第一电流的峰值。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述确定该衰减时间包括在该第三时刻之后的第二时间间隔之后确定该第一电流的第四电流值，并且确定该第三电流值与该第四电流值之间的第二电流差，并且如果该第二电流差相对于第二电流差阈值具有预定义的大小，则检测该低阻抗状况。
12.根据权利要求1所述的方法，包括针对第二电流和第三电流同时执行所述方法，其中，该第二电流和该第三电流分别是该电转换器的第二输出相电流和第三输出相电流，并且将以下各项中的至少一项与其他两相的相应值进行比较：该第一电流差、该衰减时间。
13.根据权利要求1或2所述的方法，包括在该电转换器启动时，执行该方法。
14.一种控制单元，包括：
-至少一个处理器，以及
-存储至少一部分计算机程序代码的至少一个存储器，
其特征在于，该至少一个处理器被配置成使该控制单元至少执行根据权利要求1至13中任一项所述的方法。
15.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其中存储了程序指令，这些程序指令当由控制单元的处理器执行时，使该控制单元执行根据权利要求1至13中任一项所述的方法。
16.一种电转换器，包括
-多个输出相，包括第一输出相、第二输出相和第三输出相，
-多个半导体开关，该多个半导体开关被配置用于根据输出相的数量来产生相应数量的输出相电流，
-电流确定装置，该电流确定装置用于确定输出相电流的数量，
-控制单元，该控制单元用于控制该电转换器的操作，其特征在于，该控制单元被配置成执行根据权利要求1至13中任一项所述的方法，并且通信地连接至所述半导体开关和所述电流确定装置。
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