CN113098301A - 受控整流器和用于运行马达集成式整流器的方法 - Google Patents

受控整流器和用于运行马达集成式整流器的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113098301A
CN113098301A CN202110016710.3A CN202110016710A CN113098301A CN 113098301 A CN113098301 A CN 113098301A CN 202110016710 A CN202110016710 A CN 202110016710A CN 113098301 A CN113098301 A CN 113098301A
Authority
CN
China
Prior art keywords
rectifier
transistor
transistors
parallel
bridge
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110016710.3A
Other languages
English (en)
Inventor
S·克劳斯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of CN113098301A publication Critical patent/CN113098301A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0095—Hybrid converter topologies, e.g. NPC mixed with flying capacitor, thyristor converter mixed with MMC or charge pump mixed with buck
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/21—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/217—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M7/219—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only in a bridge configuration
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0048—Circuits or arrangements for reducing losses
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H02M1/083—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters for the ignition at the zero crossing of the voltage or the current
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/42—Circuits or arrangements for compensating for or adjusting power factor in converters or inverters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Rectifiers (AREA)

Abstract

受控整流器和用于运行马达集成式整流器的方法。提供了一种受控整流器（20；20A；20C）和一种用于运行马达集成式整流器（20；20A；20C）的方法。该受控整流器包括：由至少两个二极管（22、24；22、24、26；21至24；21至26）构成的桥式电路，所述至少两个二极管形成该桥式电路的至少一个第一半桥；至少两个晶体管（22M、24M；22M、24M、26M；21M至24M；21M至26M），所述至少两个晶体管中，第一晶体管（22M；23M）与在第一半桥中的第一二极管（22；23）并联，而第二晶体管（24M）与在第一半桥中的第二二极管（24）并联；和控制装置（28），用于根据所并联的二极管的运行状态来控制对所述至少两个晶体管的导通切换，以便降低所述整流器在部分负载运行时的损耗功率。

Description

受控整流器和用于运行马达集成式整流器的方法
技术领域
本发明涉及一种受控整流器和一种用于运行马达集成式整流器的方法。
背景技术
对于变流器、如变频器或伺服转换器来说，通常使用B6U二极管整流器。在B6U二极管整流器的情况下，六个二极管以桥式电路接在3相系统的三条线路上。
由于整流二极管的特性曲线，典型的B6U整流器在部分负载运行时造成高损耗功率。这一点在大多数在部分负载运行下运行的所有应用中都不符合期望。这种应用的示例是电驱动系统，尤其是多轴伺服驱动器，例如搬运系统、机器人、包装机、塑料注塑机等等。
如果整流器必须满足高过载系数（持续负载到过载）并且冷却途径严格受限，则在部分负载运行时的高损耗功率特别成问题。这尤其是在马达集成式驱动器或者被动冷却的分散式驱动器的情况下如此，其中在持续负载的情况下的损耗功率对于用于冷却驱动器的冷却系统的设计来说重要。因此，整流器或驱动系统的功率密度相对低。另外，用于所需的冷却系统的散热器或通风装置的成本和空间需求相对高。
发明内容
因而，本发明的任务是：提供一种受控整流器和一种用于运行马达集成式整流器的方法，利用该受控整流器和该方法可以解决前文提到的问题。尤其应该提供一种受控整流器和一种用于运行马达集成式整流器的方法，其中尤其是在驱动器的部分负载运行时，简单且成本低廉地实现对组件中的损耗功率的显著降低。
该任务通过根据权利要求1所述的受控整流器来被解决。该受控整流器具有：由至少两个二极管构成的桥式电路，所述至少两个二极管形成该桥式电路的至少一个第一半桥；至少两个晶体管，所述至少两个晶体管中，第一晶体管与在第一半桥中的第一二极管并联，而第二晶体管与在第一半桥中的第二二极管并联；和控制装置，用于根据所并联的二极管的运行状态来控制对所述至少两个晶体管的导通切换，以便降低整流器在部分负载运行时的损耗功率。
利用所描述的整流器，实现了混合式受控整流器，该混合式受控整流器尤其适合于具有高过载的应用。该受控整流器由于其构造而产生更少的损耗功率，尤其是在部分负载范围内产生更少的损耗功率。由于该整流器的该构造，利用该整流器可以实现更高的功率密度。根据应用情况，还可以完全省去用于作为负载的驱动器的冷却系统的散热器或通风装置，该整流器给该驱动器或该负载供应电流。至少可以使得用于驱动器或负载的冷却系统的散热器或通风装置缩小。由此，显著降低了用于驱动系统或负载的空间需求和成本。
有利地，利用所描述的受控整流器，在空载运行或部分负载运行时能实现比在例如不受控整流器或B6U整流器的情况下更低的总损耗功率。因此，特别是在主要在该工作点运行的设备或系统的情况下，利用之前描述的受控整流器可以实现对所使用的能量的显著节约。这导致在该整流器或上级设备运行时所造成的电成本降低，而且由此也许导致二氧化碳排放减少。
该受控整流器的其它有利的设计方案在从属权利要求中说明。
按照一个实施例，该桥式电路是具有四个二极管的单相桥式电路，其中这四个二极管中的每个二极管都与晶体管并联。
按照另一实施例，该桥式电路是具有六个二极管的三相桥式电路，其中这六个二极管中的每个二极管都与晶体管并联。
按照又一实施例，该桥式电路是半控晶闸管桥，该半控晶闸管桥具有三个晶闸管、三个二极管和三个晶体管。
可设想的是：所述至少两个晶体管中的每个晶体管都是SiC-MOSFET。
所述至少两个晶体管中的每个晶体管都可以是NMOS晶体管。
按照一个选项，该控制装置被设计为：操控所述至少两个晶体管，使得一旦与相应的晶体管并联的二极管导通就将该晶体管接通。
按照一个选项，该控制装置被设计为：操控所述至少两个晶体管，使得当与相应的晶体管并联的二极管应该截止时将该晶体管关断。
该受控整流器可以是系统的一部分，该系统还具有至少一个线圈和电源滤波器，该至少一个线圈形成电源扼流圈，其中该系统是有反馈能力的应用。
该系统还可以具有用于检测电网角度（Netzwinkel）的检测装置，其中该检测装置将该电网角度的所检测到的值输送给该控制装置。
该任务还通过根据权利要求12所述的用于运行马达集成式整流器的方法来被解决。在该方法中使用受控整流器，该受控整流器具有由至少两个二极管构成的桥式电路，所述至少两个二极管形成该桥式电路的至少一个第一半桥，而且该受控整流器还具有至少两个晶体管，所述至少两个晶体管中，第一晶体管与在第一半桥中的第一二极管并联，而第二晶体管与在第一半桥中的第二二极管并联，而且其中该方法具有如下步骤：利用控制装置，根据所并联的二极管的运行状态来控制对所述至少两个晶体管的导通切换，以便降低整流器在部分负载运行时的损耗功率。
该方法实现了与之前关于该受控整流器提到的那样的相同的优点。
本发明的其它可能的实现方案也包括之前或者在下文关于实施例所描述的特征或者实施方式的没有明确提到的组合。在此，本领域技术人员也将把单个方面作为改善方案或补充方案添加到本发明的相应的基本形式。
附图说明
随后，本发明参考随附的附图并且依据实施例进一步予以描述。其中：
图1示出了具有按照第一实施例的受控整流器的系统的方框电路图；
图2示出了具有按照第二实施例的受控整流器的系统的方框电路图；
图3示出了具有按照第三实施例的受控整流器的系统的方框电路图；以及
图4示出了具有按照第四实施例的受控整流器的系统的方框电路图。
在这些附图中，只要不另作说明，相同或者功能相同的要素就配备有相同的附图标记。
具体实施方式
图1示意性示出了系统1，该系统具有输入级10、测量装置15、受控整流器20、直流电压中间电路30和负载40。系统1例如是具有单相输入级10的单相系统1，该单相输入级提供交变电压U1。交变电压U1由受控整流器20来整流并且经由电线以及中间电路30被提供给负载40，该电线具有电感29A和欧姆电阻29B。
输入级10具有电压源11，该电压源将交变电压U1经由线圈12和电导体L1馈入受控整流器20。为了更好地理解随后的阐述，为所有实施例绘制了交变电压U1的快照，其中在电压源11的上方的极处为正而在电压源11的下方的极处为负。线圈12可以是导体L1的电感。替选地，线圈12被设计为扼流圈，以便限制电导体L1中的交变电流或者滤除电流峰值。
受控整流器20具有桥式电路，该桥式电路由第一至第四二极管21至24和第一至第四晶体管21M至24M构成。晶体管21M至24M的栅极G1至G4与控制装置28连接（未绘出）并且可操控，以便将相对应的晶体管21M至24M切换为导通或不导通。晶体管21M至24M尤其分别是NMOS晶体管，其中NMOS代表N型金属氧化物半导体晶体管或者n掺杂金属氧化物半导体晶体管。
在图1的整流器20的桥式电路中，第一二极管21和第一晶体管21M并联。二极管21和晶体管21M的并联形成整流器20的整流器桥的第一桥式支路。此外，第二二极管22和第二晶体管22M并联。二极管22和晶体管22M的并联形成整流器20的整流器桥的第二桥式支路。另外，第三二极管23和第三晶体管23M并联。二极管23和晶体管23M的并联形成整流器20的整流器桥的第三桥式支路。此外，第四二极管24和第四晶体管24M并联。二极管24和晶体管24M的并联形成整流器20的整流器桥的第四桥式支路。
二极管21至24例如是标准整流二极管。此外，晶体管21M至24M中的每个晶体管都可以被设计为SiC-MOSFET，其中SiC是碳化硅的缩写，而MOSFET是金属氧化物半导体场效应晶体管的缩写。SiC-MOSFET是NMOS晶体管。因此，在该示例中，在整流器20中，作为晶体管21M至24M的小的、比较有利的SiC-MOSFET与作为二极管21至24的标准整流二极管组合成混合式整流器20。在这种情况下，也能在芯片面积消耗较少的情况下并且因而成本比较低廉地实现相应的晶体管21M至24M的较高的截止电压，尤其是1200V或者更高的截止电压。
中间电路30具有电容器31，该电容器可以对由整流器20输出的直流电流进行暂存。然后，该直流电流可以被转换成任意频率的任意电流。
负载40是任意的电负载，例如变流器，尤其是变频器或伺服转换器，该变流器将中间电路30的直流电流转换成具有所希望的频率的任意电流。替选地，负载40是具有连接到其二次侧上的电设备的变压器，尤其是焊接工具或灯等等。替选地，负载40是电机、尤其是用于使传送带的轴运动的旋转电机或线性电机或步进电机，或者是任意的其它电负载。电负载的其它示例例如是电气设备或机器，如生产设备、照明设备、印刷机、泵等等。
例如，整流器20被嵌入或集成到负载40中。整流器20尤其是驱动器集成式整流器20或马达集成式整流器20。
在系统1运行时，晶体管21M至24M由控制装置28操控为使得相应的晶体管21M至24M根据相应并联的二极管21至24的运行状态被切换为导通或不导通。为此，采取如下做法。二极管21至24的运行状态是截止运行或导通运行。
在系统1运行时，控制装置28对晶体管21M至24M进行操控，使得一旦所属的或与相应的晶体管21M至24M并联的二极管21至24导通，就将该晶体管接通。换言之，控制装置28对相应的晶体管21M至24M进行操控，使得当所属的或与晶体管并联的二极管21至24应该截止时将晶体管21M至24M关断。利用控制装置28的操控例如可以在使用测量数据16的情况下进行，这些测量数据尤其包括电网角度和/或电压幅度和/或电压频率。在这种情况下，尤其可以分析电压U1的过零并且将这些过零用于对晶体管21M至24M的操控。在系统1运行时，测量数据16能利用在输入级10处的测量装置15来被测量。
在系统1运行时，针对整流器20的相应的桥式支路能区分如下不同的负载范围并且因此能区分运行状态。
在部分负载运行时或在部分负载范围内，控制装置28将整流器20操控为使得只有晶体管21M导通。因此，没有电流流经二极管21。由于晶体管21M的欧姆特性，在晶体管21M中形成很低的导通损耗。
单个二极管、例如二极管21的损耗功率PV利用如下等式（1）被计算为：
PV = U0·Iavg + Rd·(IRMS)2 （1）
在这种情况下，U0是二极管21的导通电压，Iavg是流经二极管21的电流的算术平均值或整流值，Rd是二极管21的导通电阻，而IRMS是流经二极管21的电流的有效值。在电流Iavg、IRMS微小的情况下，等式（1）的第一部分、即U0·Iavg重要。这导致二极管21的在部分负载范围内的特性曲线，该特性曲线具有线性和二次方分量。
在部分负载运行时或在部分负载范围内，相同的情况也适用于在整流器20的整流器桥的其它桥式支路中的由二极管22至24和晶体管22M至24M构成的任何其它并联。
在满负载运行时或在满负载范围内，二极管21承担作用，该二极管由于其微小的体电阻而在高电流时造成比所属的晶体管21M更低的导通损耗。那么，晶体管21M只还承载一小部分电流。由于晶体管21M和二极管21的并联，有效的总电阻更低，因此导通损耗比在纯二极管电路的情况下更低。
在满负载运行时或在满负载范围内，相同的情况也适用于在整流器20的整流器桥的其它桥式支路中的由二极管22至24和晶体管22M至24M构成的任何其它并联。
在过载运行时或在过载范围内，流经晶体管21M的电流受限。由此，二极管21承载大部分过载电流。因此，晶体管21M被有效保护以防负载峰值。
在过载运行时或在过载范围内，相同的情况也适用于在整流器20的整流器桥的其它桥式支路中的由二极管22至24和晶体管22M至24M构成的任何其它并联。
因此，来自用于给输入级10供应电能的能量供应网的高电流脉冲不能导致晶体管22M至24M的损坏。这样的高电流脉冲例如可能是在短暂的电网扰动之后的再充电脉冲。
受控整流器20即使在具有直至最大60V的输出电压的开关电源的情况下也能使用，而无需由于高电流而使用芯片面积很大的有利的小电压MOSFET以便尽可能降低损耗功率PV。
特别是当会预期到具有高过载系数以及冷却途径严格受限的运行时，整流器20是令人感兴趣的，所述过载系数根据持续负载与过载之比来被计算。这样的运行例如存在于马达集成式驱动器的情况下，因为在持续负载的情况下的损耗功率对于冷却系统的设计来说重要。通过使用相对应地大的晶体管22M至24M，原则上可以任意降低由于使用大芯片而引起的损耗功率。这些途径只受构件尺寸和成本限制。
图2示出了按照第二实施例的系统1A。系统1A具有三相输入级10A和三相整流器20A，该三相整流器也被称作受控B6整流器。
因此，输入级10A具有三个导体L1、L2、L3。导体L2与电压源13连接，以便将电压U2经由线圈14馈入受控整流器20A。导体L3与电压源15连接，该电压源将电压U3经由线圈16馈入受控整流器20A。这里，也再次绘制了交变电压U1、U2、U3的快照，其中在电压源11、12、13的上方的极处为正而在电压源11、12、13的下方的极处为负。线圈12、14、16具有与之前关于图1的线圈12所阐述的那样相同的功能。
受控整流器20A具有桥式电路，该桥式电路由第一至第六二极管21至26和第一至第六晶体管21M至26M构成。在这种情况下，第一二极管21和第一晶体管21M并联。第二二极管22和第二晶体管22M并联。第三二极管23和第三晶体管23M并联。第四二极管24和第四晶体管24M并联。第五二极管25和第五晶体管25M并联。第六二极管26和第六晶体管26M并联。由二极管和所属的晶体管构成的相应的并联形成整流器20A的相应的桥式支路，如之前关于图1所阐述的那样。
在其它方面，图2的系统1A的工作原理类似于按照第一实施例的系统1的工作原理。
如果例如应该构造具有2.5kW持续功率（=针对整流器20A的部分负载）和10kW峰值功率的受控B6整流器20A，则可以采取如下做法。
在使用具有U0 = 1V且Rd = 10mOhm的二极管21而且没有晶体管21M的并联的情况下，在下列表格1中得出如下损耗功率。相同的情况适用于二极管22至26中的每个二极管。
表格1
部分负载2.5kW（4.5A） 峰值负载10kW（19A）
P<sub>V</sub>(U0) 1.45W 6.13W
P<sub>V</sub>(Rd) 0.20W 2.73W
P<sub>V</sub>(ges) 1.65W 8.86W
而如果将具有电阻Rson = 200mOhm的晶体管21M并联，如图2中所示，则在整流器的输出端处的直流电流Ia为4.5A、即在部分负载运行时的输出功率Pa为2.5kW的情况下，二极管21的导通电压UD不是0.9V，而是二极管21不起作用。即，损耗功率PV(ges)只还为0.9W，这意味着损耗功率PV(ges)降低了45%。
如果将具有电阻Rson = 100mOhm的晶体管21M并联，如图2中所示，则甚至可能会使损耗功率降低超过70%，即相比于按照表格1的1.65W降低到0.45W。
在峰值负载情况下，损耗功率PV(ges)变化得不显著，但是总是仍然略低。
在过电流脉冲为100A (DC)的情况下，二极管21的导通电压UD将在晶体管21M上的电压降限制到1.9V，在此只有约10A流经晶体管21M。由此，晶体管21M的损耗功率PV约为20W，这对于相对应的晶体管21M来说不成问题。
图3示出了按照第三实施例的系统1B。不同于图1的系统1，线圈12是扼流圈。还设置电源滤波器50。在其它方面，按照当前实施例的系统1B以与图1的系统1相同的方式被实施。
通过将线圈12设计为扼流圈并且通过电源滤波器50，利用整流器20也可以将电能反馈回输入级10或供电网。
然而，由于如之前所描述的那样晶体管21M至24M并不是针对全峰值功率来设计，所以该功能不能在全功率范围内使用。
按照当前实施例的修改方案，在图2的系统1A中设置扼流圈和电源滤波器50。
图4示出了具有受控整流器20C的系统1C。除了下列区别之外，系统1C以与关于第二实施例所描述的那样相同的方式来被实施。
受控整流器20C是半控晶闸管桥。整流器20C具有在第一半桥中的晶闸管21T、23T、25T。此外，在第二半桥中设置二极管22、24、26和晶体管22M、24M、26M。晶体管22M和二极管22并联。晶体管24M和二极管24并联。晶体管26M和二极管26并联。晶体管21M至24M可以像之前关于图1所描述的那样来设计。
晶闸管21T、23T、25T是可控二极管，使得相应的晶闸管21T、23T、25T在截止方向上表现得像普通二极管。在基本状态下，晶闸管21T、23T、25T中的每个晶闸管都在两个方向上截止。通过在该晶闸管的相应的控制连接端G1、G3、G5处的预定的电流脉冲，控制电路28可以将所希望的晶闸管21T、23T、25T沿正向或导通方向置于导通状态下。由此，使相应所希望的晶闸管21T、23T、25T触发。
在系统1C运行时，晶体管22M、24M、26M由控制装置28操控为使得一旦所属的或与相应的晶体管22M、24M、26M并联的二极管22、24、26由于控制装置28的操控而导通，就将该晶体管接通。换言之，控制装置28对相应的晶体管22M、24M、26M进行操控，使得当所属的或与晶体管并联的二极管22、24、26应该截止时将晶体管22M、24M、26M关断。在其它方面可以实现利用控制装置28的操控，如之前关于图1所描述的那样。
在系统1C运行时，针对整流器20C的相应的桥式支路能区分不同的负载范围并且因此能区分运行状态，如之前关于图1所描述的那样。
因此，在整流器20C的情况下，按照先前的实施例所示出的功能原理在半控晶闸管桥的下方的支路中被使用。借此，与先前的实施例或与之前提出的在不受控半桥的情况下的解决方案相比，效率改善近似减半。然而，通过只在半控晶闸管桥的下方的支路中使用，能够实现：晶闸管21T、23T、25T提供所需的截止特性。由此，解决了晶体管22M、24M、26M的体二极管将所属的或并联的晶闸管21T、23T、25T跨接的问题。
按照当前实施例的修改方案，整流器20C被设置用于单相系统1C。因此，可以省去晶闸管25T和晶体管26M。
受控整流器20、20A、20C、系统1、1A、1B、1C和该方法的所有之前描述的设计方案都可以单个地或者以所有可能的组合来得以应用。尤其是，之前所描述的实施例的所有特征和/或功能都可以任意地组合。附加地，尤其是可设想如下修改方案。
在附图中示出的部分示意性地被示出并且只要确保它们之前描述的功能就可以在确切的设计方案中与在附图中示出的形式有偏差。
系统1、1A、1B、1C可以是电驱动系统或者通常是所有类型的反馈设备，必要时也可以是在可再生范围内或者在不间断电源（USV）的情况下的反馈设备。因此，整流器20、20A、20C可以在电驱动系统或者通常所有类型的反馈设备中使用，必要时也可以在可再生范围内或者在不间断电源（USV）的情况下使用。
然而，系统1、1A、1B、1C也可以是无反馈能力的应用（PFC）。因此，整流器20、20A、20C即使在无反馈能力的应用（PFC）中也可以投入使用。

Claims (11)

1.一种受控整流器（20；20A；20C），所述受控整流器具有：由至少两个二极管（22、24；22、24、26；21至24；21至26）构成的桥式电路，所述至少两个二极管形成所述桥式电路的至少一个第一半桥；至少两个晶体管（22M、24M；22M、24M、26M；21M至24M；21M至26M），所述至少两个晶体管中，第一晶体管（22M；23M）与在所述第一半桥中的第一二极管（22；23）并联，而第二晶体管（24M）与在所述第一半桥中的第二二极管（24）并联；和控制装置（28），用于根据所并联的二极管（22、24；22、24、26；21至24；21至26）的运行状态来控制对所述至少两个晶体管（22M、24M；22M、24M、26M；21M至24M；21M至26M）的导通切换，以便降低所述整流器（20；20A；20C）在部分负载运行时的损耗功率。
2.根据权利要求1所述的受控整流器（20），其中所述桥式电路是具有四个二极管（21至24；21至26）的单相桥式电路，而且其中所述四个二极管（21至24；21至26）中的每个二极管都与晶体管（21M至24M；21M至26M）并联。
3.根据权利要求1所述的受控整流器（20A），其中所述桥式电路是具有六个二极管（21至26）的三相桥式电路，而且其中所述六个二极管（21至26）中的每个二极管都与晶体管（21M至26M）并联。
4.根据权利要求1所述的受控整流器（20C），其中所述桥式电路是半控晶闸管桥，所述半控晶闸管桥具有三个晶闸管（21T、23T、25T）、三个二极管（22、24、26）和三个晶体管（22M、24M、26M）。
5.根据上述权利要求中任一项所述的受控整流器（20；20A；20C），其中所述至少两个晶体管（22M、24M；22M、24M、26M；21M至24M；21M至26M）中的每个晶体管都是SiC-MOSFET。
6.根据上述权利要求中任一项所述的受控整流器（20；20A；20C），其中所述至少两个晶体管（22M、24M；22M、24M、26M；21M至24M；21M至26M）中的每个晶体管都是NMOS晶体管。
7.根据上述权利要求中任一项所述的受控整流器（20；20A；20C），其中所述控制装置（28）被设计为：操控所述至少两个晶体管（22M、24M；22M、24M、26M；21M至24M；21M至26M），使得一旦与相应的晶体管并联的二极管（22、24；22、24、26；21至24；21至26）导通就将所述晶体管接通。
8.根据上述权利要求中任一项所述的受控整流器（20；20A；20C），其中所述控制装置（28）被设计为：操控所述至少两个晶体管（22M、24M；22M、24M、26M；21M至24M；21M至26M），使得当与相应的晶体管并联的二极管（22、24；22、24、26；21至24；21至26）应该截止时将所述晶体管关断。
9.一种系统（1；1A；1B；1C），所述系统具有：根据上述权利要求中任一项所述的受控整流器（20）；至少一个线圈（12；12、14、16），所述至少一个线圈形成电源扼流圈；和电源滤波器（50），其中所述系统（1；1A；1B；1C）是有反馈能力的应用。
10.根据权利要求9所述的系统（1；1A；1B；1C），所述系统还具有用于检测电网角度的检测装置（15），其中所述检测装置（40）将所述电网角度的所检测到的值输送给所述控制装置（28）。
11.一种用于运行马达集成式整流器（20；20A；20C）的方法，其中在所述方法中使用受控整流器（20；20A；20C），所述受控整流器具有由至少两个二极管（22、24；22、24、26；21至24；21至26）构成的桥式电路，所述至少两个二极管形成所述桥式电路的至少一个第一半桥，而且所述受控整流器还具有至少两个晶体管（22M、24M；22M、24M、26M；21M至24M；21M至26M），所述至少两个晶体管中，第一晶体管（22M；23M）与在所述第一半桥中的第一二极管（22；23）并联，而第二晶体管（24M）与在所述第一半桥中的第二二极管（24）并联，而且其中所述方法具有如下步骤：利用控制装置（28），根据所并联的二极管（22、24；22、24、26；21至24；21至26）的运行状态来控制对所述至少两个晶体管（22M、24M；22M、24M、26M；21M至24M；21M至26M）的导通切换，以便降低所述整流器（20；20A；20C）在部分负载运行时的损耗功率。
CN202110016710.3A 2020-01-08 2021-01-07 受控整流器和用于运行马达集成式整流器的方法 Pending CN113098301A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020200100.6A DE102020200100A1 (de) 2020-01-08 2020-01-08 Gesteuerter gleichrichter und verfahren zum betrieb eines motorintegrierten gleichrichters
DE102020200100.6 2020-01-08

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113098301A true CN113098301A (zh) 2021-07-09

Family

ID=76663744

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110016710.3A Pending CN113098301A (zh) 2020-01-08 2021-01-07 受控整流器和用于运行马达集成式整流器的方法

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN113098301A (zh)
DE (1) DE102020200100A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022211926A1 (de) 2022-11-10 2024-05-16 D + L Dubois + Linke Gesellschaft mit beschränkter Haftung Schweißgerät

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19622396A1 (de) 1996-06-04 1997-12-18 Alexander Dr Stoev Frequenzumrichter für eine Antriebsvorrichtung
DE102010064385A1 (de) 2010-12-30 2012-07-05 Robert Bosch Gmbh Elektrische Maschine
JP6478881B2 (ja) 2015-09-07 2019-03-06 日立ジョンソンコントロールズ空調株式会社 直流電源装置および空気調和機
ITUB20154710A1 (it) 2015-10-15 2017-04-15 St Microelectronics Srl Circuito raddrizzatore a ponte, apparecchiatura e procedimento corrispondenti

Also Published As

Publication number Publication date
DE102020200100A1 (de) 2021-08-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11831236B2 (en) Bidirectional multiple-port power conversion system and method
US10230298B2 (en) Resistorless precharging
US11588397B2 (en) Three-level power conversion system and control method
Bose Power electronics-a technology review
US8143744B2 (en) Method and apparatus for providing uninterruptible power
Alcazar et al. DC–DC nonisolated boost converter based on the three-state switching cell and voltage multiplier cells
CN109983680B (zh) 固态开关系统
Mozdzer et al. Three-phase ac power control using power transistors
KR20170035959A (ko) 변압기를 갖는 dc-dc 컨버터 및 dc-dc 컨버터를 갖는 dc 네트워크 및 dc 네트워크를 동작시키는 방법
US11999021B2 (en) Methods and apparatus to provide welding power
US20130308344A1 (en) Power converter and method
US9203323B2 (en) Very high efficiency uninterruptible power supply
JPH08202462A (ja) Ａｃ−ｄｃスイッチングパワーコンバータ
US20070120539A1 (en) Cryogenic exciter
Raju et al. Solid-state transformers using silicon carbide-based modular building blocks
US6256209B1 (en) AC to DC conversion arrangement
Steigerwald Power electronic converter technology
KR20190072600A (ko) 하이브리드 정류기
US20140153298A1 (en) Inverter with coupled inductances
CN108886320B (zh) 包括与钳位电感器并联的能量转换器的转换器单元
CN210405120U (zh) 隔离总线逆变器系统
CN113098301A (zh) 受控整流器和用于运行马达集成式整流器的方法
KR101312662B1 (ko) 저항성-유도성 부하로 전력을 공급하고 저항성-유도성 부하로부터 전력을 방출시키는 방법, 및 그에 사용되는 회로 어레인지먼트
WO2015116931A1 (en) Unidirectional matrix converter with regeneration system
Musumeci et al. IGBT based Three Channel Interleaved PFC Boost Converter for Inverter Front-End Application

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination