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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung, die die Ansteuerung eines Inverters für unterschiedliche Betriebsmodi verbessert.
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Elektrische Antriebssysteme, die zum Beispiel in Elektro- und Hybridfahrzeugen eingesetzt werden, benutzen Inverter, die mittels einer elektrischen Gleichspannung Ströme zum Betreiben einer elektrischen Maschine bereitstellen. Am Eingang eines solchen Wechselrichters befindet sich ein Gleichspannungszwischenkreis mit einem Zwischenkreiskondensator.
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Im Fehlerfall kann es erforderlich sein, eine angeschlossene elektrische Maschine in einen sicheren Betriebsmodus zu bringen. Ein solcher sicherer Betriebsmodus kann beispielsweise einen aktiven Kurzschluss des Inverters umfassen, bei dem alle High-Side-Schalter oder alle Low-Side-Schalter des Inverters geschlossen sind. Alternativ kann als sicherer Betriebsmodus auch ein Freilaufmodus vorgesehen sein, bei dem alle Schalter der Vollbrücke geöffnet sind.
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Stand der Technik
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Darüber hinaus sollte in einem solchen Fall der Gleichspannungszwischenkreis schnell und zuverlässig entladen werden. Zur aktiven Schnellentladung des Zwischenkreises eines Inverters können gezielt Halbbrückenkurzschlüsse in einer Phase der Ansteuerung des Inverters gestellt werden.
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Die Druckschrift
DE 10 2016 207 373 beschreibt das Entladen eines Zwischenkreiskondensators in einer Wechselrichteranordnung. Beispielsweise kann ein Zwischenkreiskondensator entladen werden, während eine an die Wechselrichter angeschlossene elektrische Maschine in einem Freilauf als sicherer Zustand betrieben wird. Das Entladen des Zwischenkreiskondensators erfolgt durch ein Antakten eines Halbleiterschalters innerhalb des Wechselrichters. Dabei wird jeweils derjenige Brückenzweig des Wechselrichters für das Antakten ausgewählt, dessen Phasenspannung am kleinsten ist.
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Bei der Verwendung dieses Verfahrens ist es schwierig, die Höhe des Kurzschlussstroms bei diesem Antakten mit Halbbrückenkurzschlüssen zu regeln.
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Offenbarung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung offenbart eine Schaltungsanordnung für die Ansteuerung eines Inverters, ein Verfahren für die Ansteuerung eines Inverters, ein Computerprogrammprodukt, ein computerlesbares Speichermedium und ein Antriebssystem gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche, die zumindest zum Teil die genannten Wirkungen aufweisen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
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Um die Höhe des Kurzschlussstroms bei dem Antakten mit Halbbrückenkurzschlüssen für das schnelle Entladen des Zwischenkreiskondensators einfacher regelbar zu machen, wird entsprechend der Erfindung vorgeschlagen, den Strom durch den Steueranschluss des Schaltelementes des Inverters mittels eines erhöhten Widerstandes zu begrenzen, wenn der Inverter im Modus der Schnellentladung betrieben wird. Das betroffene Schaltelement des Inverters schaltet durch den erhöhten Vorwiderstand langsamer ein und ist damit einfacher zu regeln.
Im Normalmodus-Betrieb des Inverters, das heißt im Betriebsmodus in dem der Inverter zum Beispiel eine elektrische Maschine antreibt, ist schnelles Schalten zur Reduktion der Verlustleistung des Inverters erwünscht, somit wird dafür in dem Normalmodus-Betrieb ein niederohmiger Vorwiderstand zwischen die Gate-Treiberstufe und den Steueranschluss des Schaltelementes des Inverters geschaltet.
Ausschließlich für den Betriebsmodus der aktiven Schnellentladung des Zwischenkreises wird der Vorwiderstand des Steueranschlusses des Schaltelementes des Inverters erhöht. Eine solche Veränderung des Vorwiderstandes kann aber auch für die Optimierung von Betriebszuständen des Inverters verwendet werden.
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Die zwei benötigten unterschiedlich großen Vorwiderstände für eine solche Umschaltvorrichtung können für den Normalmodus-Betrieb des Inverters mit einem steuerbaren Schalter so beschaltet werden, dass der höhere Widerstand dann überbrückt wird. Aber für das Einschalten eines solchen steuerbaren Schalters beim Einschalten des Schaltelementes des Inverters, werden einige 10ns benötigt, sodass jeder Einschaltvorgang des steuerbaren Schalters des Inverters während der ersten x*10ns über den hochohmigen Vorwiderstand erfolgen würde, bevor der niederohmige Vorwiderstand wirksam wird. Außerdem wäre eine konventionelle Ansteuerung eines solchen steuerbaren Schalters mit getakteter Spannung am Steueranschluss schaltungstechnisch aufwendig und somit teuer.
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Bei künftigen Leistungshalbleitern für die Schaltelemente des Inverters, wie z.B. SiC-MOSFETs oder allgemeiner Wide-Bandgap-Leistungshalbleiter, mit ihrem deutlich schnelleren Schaltverhalten, kann die Einschaltverzögerung des steuerbaren Schalters nicht mehr vernachlässigt werden, da sie sich in höheren Einschaltverlusten des Schaltelementes des Inverters auswirkt, was zu höheren Gesamtverlusten des Inverters führt.
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Die Erfindung beruht auf der Überlegung, mit einer einfachen Schaltung die Vorwiderstandsumschaltung bereits im ausgeschalteten Zustand des Schaltelementes des Inverters aktiv zu schalten und somit bereits zu Beginn eines regulären Einschaltvorgangs des Schaltelementes des Inverters den niederohmigen Gate-Vorwiderstand wirksam werden zu lassen.
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Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung für die Ansteuerung eines Inverters und für mindestens zwei unterschiedliche Betriebsmodi des Inverters, weist einen Eingangsanschluss, zum Anschluss einer Gate-Treiberendstufe, auf, wobei die Gate-Treiberendstufe die Spannung für das Einschalten des Schaltelementes des Inverters bereitstellt. Außerdem weist die Schaltungsanordnung einen Ausgangsanschluss auf, der der Verbindung der Schaltungsanordnung mit einem Steueranschluss eines der Vielzahl der Schaltelemente des Inverters dient. Der Inverter kann also wegen seiner Vielzahl von Schaltelementen auch eine Vielzahl von solchen erfindungsgemäßen Schaltungsanordnungen aufweisen.
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Weiterhin weist die Schaltungsanordnung mindestens zwei Widerstände auf, mit denen die mindestens zwei unterschiedlichen Betriebsmodi des Inverters geschaltet werden können. Einen kleineren Widerstand von z. B. 1 Ohm für den Normalmodus-Betrieb, der ein schnelles Schalten unterstützt, aber z. B. wegen elektromagnetischer Verträglichkeit oder der Begrenzung der Belastung des Schaltelementes des Inverters die Schaltgeschwindigkeit begrenzen kann. Außerdem ein höherer Widerstand von z. B. 25 Ohm um die Schaltgeschwindigkeit des Schaltelementes des Inverters zu reduzieren, damit im Modus der Schnellentladung des Zwischenkreises des Inverters das Antakten der Schaltelemente des Inverters leichter geregelt werden kann.
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Weiterhin weist die Schaltungsanordnung eine Schalteinheit auf, die zwei Schaltzustände annehmen kann. In einem der Schaltzustände sperrt die Schalteinheit den Stromfluss durch die Schalteinheit, in dem anderen Schaltzustand kann ein elektrischer Strom durch die Schalteinheit fließen. Diese Schalteinheit ist mit den mindestens zwei Widerständen elektrisch so verschaltet, dass, abhängig von dem Schaltzustand der Schalteinheit, mindestens zwei unterschiedliche Widerstandswerte zwischen dem Eingangsanschluss und dem Ausgangsanschluss wirken. Ein solches Zusammenwirken von einer Schalteinheit und Widerständen kann in unterschiedlicher Weise realisiert werden. Außerdem weist die Schaltungsanordnung noch eine Steuereinheit auf, die eingerichtet ist, abhängig vom Betriebsmodus des Inverters, die Schalteinheit in einen entsprechenden Schaltzustand zu steuern. Dazu erhält die Steuereinheit entweder vom Inverter oder von einer Ansteuereinrichtung des Inverters ein Signal in analoger oder digitaler Form, der die Schalteinheit veranlasst, die Schalteinheit entsprechend dem Modus des Inverters einzustellen.
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Mit dieser Schaltungsanordnung wird erreicht, dass je nach Betriebsmodus des Inverters ein unterschiedlich großer Widerstand zwischen die Gate-Treiberendstufe und dem Steueranschluss des Schaltelementes des Inverters wirken kann, um den Strom zu begrenzen, damit das Schaltelement je nach Modus des Inverters unterschiedlich schnell durchschaltet.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Schalteinheit eingerichtet ist, abhängig von unterschiedlichen, insbesondere ungetakteten, Steuersignalen der Steuereinheit, den Schaltzustand zu ändern. Das heißt, dass die Schalteinheit über entsprechende Steuersignale umgeschaltet wird. Insbesondere werden diese nicht mit dem Takt der Ansteuerung des Inverters bzw. eines Schaltelementes des Inverters ein und ausgeschaltet. Die Steuersignale sind beispielsweise elektrische Spannungen, deren Wert sich so lange nicht ändert, solange der Betriebsmodus des Inverters sich nicht ändert.
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Damit ist der Schaltungsaufwand für diese Schaltungsanordnung gering und somit kostengünstig. Eine getaktete Steuerung der Schalteinheit könnte z. B. eine Potentialtrennung und weiteren Schaltungsaufwand erfordern.
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Gemäß einer die Erfindung verbessernden Maßnahme wird vorgeschlagen, dass die Schalteinheit eingerichtet ist, mittels der Steuersignale der Steuereinheit und im Betrieb der Schaltungsanordnung und wenn sowohl die Gate-Treiberstufe als auch der Inverter im Betrieb und angeschlossen sind, mit diesen vier Einheiten so zusammenzuwirken, dass in einem der mindestens zwei Betriebsmodi des Inverters, die Schalteinheit permanent leitend geschaltet ist.
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Der Vorteil ist insbesondere, dass durch das permanente Leiten der Schalteinheit keine zusätzliche Schaltverzögerung in dem Betriebszustand Normalmodus-Betrieb des Inverters hinzugefügt wird.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Schalteinheit zwei komplementäre steuerbare Schalter aufweist, die antiparallel geschaltet sind.
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Als steuerbares Schaltelement können kapazitiv geschaltete Schaltelemente, wie z. B. unipolare Bauelemente eingesetzt werden. Als Beispiel für solche steuerbaren Schaltelemente können HEMT (high-electron-mobility transistor) (dt. »Transistor mit hoher Elektronenbeweglichkeit«), jFET (engl. junction-fet, bzw. non-insulated-gate-fet, NIGFET) (Sperrschicht-Feldeffekttransistor), MOSFET, IGBT (insulated-gate bipolar transistor) (dt. Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode), oder Thyristoren angeführt werden. Weiterhin können Kaskoden, also Reihenschaltungen von normally-on Bauelementen und Niederspannungshalbleitern zur Steuerung des Stromflusses eingesetzt werden. Eine solche komplementäre Parallelschaltung lässt sich auch mit bipolaren Transistoren realisieren.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Schalteinheit eingerichtet ist, dass mindestens einer der zwei komplementären steuerbaren Schalter der Schalteinheit in einem der mindestens zwei Betriebsmodi des Inverters immer leitend geschaltet ist, um die Schalteinheit permanent leitend zu schalten.
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Wie weiter unten an einem Ausführungsbeispiel der Erfindung noch näher erläutert wird, wird im Normalmodus-Betrieb des Inverters zu Beginn des Einschaltvorgangs des Schaltelementes des Inverters einer der antiparallel geschalteten, komplementären steuerbaren Schalter eingeschaltet und gegen Ende des Einschaltvorgangs des Schaltelementes ist der zweite steuerbare Schalter eingeschaltet.
Somit ist im Normalmodus-Betrieb die Schalteinheit permanent leitend geschaltet und somit, über die gesamte Phase des Einschaltvorgangs des Schaltelementes des Inverters, der entsprechende niedrigere Vor-Widerstand der Schaltungsanordnung wirksam. Die Möglichkeit der Umschaltung der mindestens zwei unterschiedlichen Widerstände durch die Schaltungsanordnung für die Funktion der schnellen Zwischenkreisentladung kann daher ohne Einschränkung des regulären Einschaltverhaltens vorgesehen werden.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die jeweiligen Steueranschlüsse der zwei komplementären steuerbaren Schalter von der Steuereinheit, in einem der mindestens zwei Betriebsmodi, mit unterschiedlichen, insbesondere ungetakteten, Schaltanschluss-Vorspannungen als Steuersignal beaufschlagt werden.
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Damit wird erreicht, dass sowohl beim Beginn des Einschaltens des Schaltelementes als auch gegen Ende der Einschaltphase durch das Zusammenwirken der Schaltspannung der Gate-Treiberendstufe und das Gate-Potential der Steuereinheit des Inverters sowie die Steuersignale der Steuereinheit jeweils einer der antiparallelen, gesteuerten Schalter der Schalteinheit sicher leitet. Dies ist unten für ein Ausführungsbeispiel noch näher dargelegt.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die zwei komplementären steuerbaren Schalter eine Parallelschaltung eines Kondensators mit einem Entladewiderstand zwischen dem Steueranschluss und einem Schaltanschluss aufweisen, um die effektiven Kapazitäten der Steueranschlüsse der steuerbaren Schalter zu erhöhen.
Dadurch wird erreicht, dass in dem Betriebsmodus des Inverters, der für die schnelle Entladung des Zwischenkondensators mit dem Antakt-Betrieb vorgesehen ist, die komplementären steuerbaren Schalter sicher geschlossen bleiben. Die steilen Spannungsflanken, die in diesem Betriebsmodus des Inverters auftreten, können sonst die komplementären steuerbaren Schalter wegen der kleinen Gate-Kapazitäten offen schalten.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der kleinere der mindestens zwei Widerstände in Reihe mit der Schalteinheit angeordnet ist und diese Reihenschaltung den Eingangsanschluss mit dem Ausgangsanschluss elektrisch verbindet, und dass diese Reihenschaltung parallel zu dem größeren der mindestens zwei Widerstände geschaltet ist. Damit ergibt sich also im Normalmodus-Betrieb, wenn die Schalteinheit leitend geschaltet ist, eine Parallelschaltung der beiden Widerstände als wirksamer Widerstand der Schaltungsanordnung und wenn die Schalteinheit offen geschaltet ist, wird der größere Widerstand alleine wirksam.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit eingerichtet ist, die Steuersignale oder die, insbesondere ungetakteten, Schaltanschluss-Vorspannungen zu verändern, wenn der Inverter in einen anderen der mindestens zwei Betriebsmodi geschaltet wird.
Somit muss die Steuerung der komplementären steuerbaren Schalter nicht mit einer aufwändigen getakteten Spannung erfolgen, sondern es genügt die einfache Umschaltung durch eine Gleichspannung an den Steueranschlüssen der steuerbaren Schalter.
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Erfindungsgemäß wird ein Verfahren für die Ansteuerung eines Inverters und für mindestens zwei unterschiedliche Betriebsmodi des Inverters angegeben, welches die Steuereinheit einer Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 , abhängig vom Betriebsmodus des Inverters, steuert, mit der Schalteinheit so zusammenzuwirken, dass in jedem der mindestens zwei Betriebsmodi des Inverters unterschiedliche Widerstandswerte zwischen dem Eingangsanschluss und dem Ausgangsanschluss wirken.
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Somit gelten alle Überlegungen und Vorteile, die für die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zutreffen auch für das Verfahren für die Ansteuerung eines Inverters, der in mindestens zwei unterschiedlichen Betriebsmodi betrieben werden kann. Insbesondere kann dieses Verfahren Schaltungsanordnungen ansteuern, die die gleichen strukturellen Merkmale aufweisen wie die unterschiedlichen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, die oben dargestellt wurde.
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Es wird ein Computerprogrammprodukt vorgeschlagen, welches Befehle umfasst, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, das oben beschriebene Verfahren auszuführen.
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Außerdem wird ein computerlesbares Speichermedium vorgeschlagen, das Befehle umfasst, die bei der Ausführung durch einen Computer diesen veranlassen, das oben beschriebene Verfahren auszuführen.
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Erfindungsgemäß wird ein Antriebssystem vorgeschlagen mit einer Gleichstromquelle, einer Antriebseinheit und einem Inverter, zum elektrischen Koppeln der Gleichstromquelle mit der Antriebseinheit. Dabei ist der Inverter mit einer Schaltungsanordnung wie sie oben beschrieben wurde, zur Ansteuerung des Inverters elektrisch verbunden.
Ein Antriebssystem mit einem solchen Aufbau hat den Vorteil, in den mindestens zwei Betriebsmodi des Inverters betrieben werden zu können und insbesondere im Betriebsmodus zum schnellen Entladen des Zwischenkreiskondensators mit dem Antakten der Schaltelemente des Inverters besser regelbar zu sein.
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Ausführungsbeispiel
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der 1 dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. Es zeigt:
- 1 die Schaltungsanordnung 10 für die Ansteuerung eines Inverters 30, zusammen mit einem Inverter 30 und einer Gate-Treiberendstufe 20.
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Charakteristisch für die Erfindung ist die Verwendung von antiparallel geschalteten, komplementären steuerbaren Schaltern 11, 12 zum Umschalten der wirksamen Widerstandswerte zwischen dem Eingang 25 und dem Ausgang 31 der Schaltungsanordnung 10. In der 1 ist dies als Parallelschaltung eines N-Kanal- und eines P-Kanal-MOSFETs ausgeführt, deren Source-Anschluss des einen MOSFET mit dem Drain-Anschluss des anderen MOSFET kontaktiert sind.
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Der Ausgang einer Gate-Treiberendstufe 20, die die Leistung für das Einschalten eines Schaltelementes eines Inverters 30 bereitstellt, ist mit dem Eingang 25 der Schaltungsanordnung 10 verbunden. Das Schaltelement des Inverters 30 ist eines einer Vielzahl von Schaltelementen des Inverters 30 und hier nur durch die Verbindung zum Inverter 30 angedeutet, die im Inverter 30 mit der Steuerelektrode des Schaltelementes verbunden ist.
An diesen Eingang 25 sind der Drain-Anschluss des N-Kanal-MOSFET 11 und der Source-Anschluss des P-Kanal-MOSFET 12 elektrisch angeschlossen. Diese beiden MOSFET-Transistoren 11, 12 sind mit ihren entsprechenden anderen Source- und Drain-Anschlüssen elektrisch miteinander verbunden und somit antiparallel geschaltet. An dem, dem Eingang 25 gegenüberliegenden Anschluss der Parallelschaltung der MOSFET-Transistoren 11, 12 ist ein erster Kontakt 21 des ersten Widerstandes 32 verbunden. Dieser erste Widerstand 32 kann kleiner sein als der zweite Widerstand 27. Der zweite Kontakt 31 des ersten Widerstandes 32 stellt den Ausgang der Schaltungsanordnung 10 dar und ist mit einem Steueranschluss 29 des Inverters 30 verbunden, der mit einer Steuerelektrode des Schaltelementes des Inverters 30 verbunden ist. Der zweite Widerstand 27 ist mit seinem ersten Anschluss 26 mit dem Eingang 25 der Schaltungsanordnung 10 verbunden und mit seinem zweiten Anschluss 28 mit dem zweiten Anschluss 31 des ersten Widerstandes 32, also dem Ausgang der Schaltungsanordnung 10, kontaktiert.
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Eine Parallelschaltung aus einem Gate-Entladewiderstand 13, 18 und einem Kondensator 14, 17 ist für beide Transistoren 11, 12 zwischen den entsprechenden Gate- und dem Source-Anschlüssen elektrisch kontaktiert. Der Gate-Kondensator 14 erhöht die Kapazität des Gate-Anschlusses für das sichere Sperren der MOS-Transitoren 11, 12 im Schnellentlade-Betrieb des Inverters 30 wie oben ausgeführt wurde.
Jeweils von den Gate-Anschlüssen beider Transistoren 11, 12 führt eine elektrische Verbindung zu der Steuereinheit 34, in die jeweils ein Widerstand 15, 16 zur Strombegrenzung eingefügt ist.
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Die Steuereinheit 34 ist mit einem ersten Ausgangsanschluss 23 mit dem Gateanschluss des N-MOS FET 12 verbunden und der zweite Ausgangsanschluss 24 der Steuereinheit 34 ist mit dem Gateanschluss des P-MOS FET 11 verbunden. Im Normalmodus-Betrieb des Inverters 30, also wenn der Inverter 30 z. B. eine elektrische Maschine antreibt, gibt der Inverter 30 über eine Steuerverbindung 33 ein Signal, dass die Steuereinheit 34 veranlasst den ersten Anschluss auf ein Potential leicht über das Grundpotential zu legen, z. B. 5V, damit der N-MOSFET sicher einschaltet.
Im Normalmodus-Betrieb legt die Steuereinheit 34 das Potential des zweiten Ausgangsanschlusses 24 auf Grundpotential.
Für den Betriebsmodus des Inverters 30 in dem die Schnellentladung des Zwischenkreiskondensators mit Antakten des Schaltelementes des Inverters erfolgen soll schaltet die Steuereinheit 34 seinen ersten und zweiten Ausgangsanschluss in den floatenden Zustand z. B. durch eine „Open Collector Schaltung“.
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Für das leitend Schalten des N-Kanal-MOSFET 11 muss sein Gate auf ein positives Potential gelegt werden. Im ausgeschalteten Zustand des Schaltelementes des Inverters 30, also ohne eine Spannung von der Gate-Treiberendstufe 20, ergibt sich eine positive Gate-Source-Spannung des N-Kanal-MOSFET 11. Denn das etwas über dem Grundpotential liegende Potential durch den ersten Ausgang 23 der Steuereinheit 34 liegt am Gate des N-Kanal-MOSFET 11, und die typischerweise negative Spannung des Steueranschlusses des Schaltelementes des Inverters 30 liegt am Source-Anschluss des N-Kanal-MOSFET, sodass dieser eingeschaltet ist.
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Im eingeschalteten Zustand des Schaltelementes des Inverters 30 ist die Gate-Source-Spannung des N-Kanal-MOSFET 11 hingegen negativ oder Null, sodass der N-Kanal-MOSFET 11 ausgeschaltet ist. Denn durch die Einschalt-Spannung von der Gate-Treiberendstufe 20 wird das Source-Potential des N-Kanal-MOSFET sehr positiv.
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Für den P-Kanal-MOSFET 12 muss eine negative Gate-Source Spannung zum leitend Schalten angelegt werden. Im Normalmodus-Betrieb des Inverters 30 liegt das Gate des P-Kanal-MOSFET 12 durch den zweiten Ausgang der Steuereinheit 34 auf dem Grundpotential. Im eingeschalteten Zustand des Schaltelementes des Inverters 30, also mit einer positiven Spannung von der Gate-Treiberendstufe 20, ergibt sich eine negative Gate-Source-Spannung des P-Kanal-MOSFET 12, sodass dieser eingeschaltet ist. Im ausgeschalteten Zustand des Schaltelementes des Inverters 30 ist die Gate-Source-Spannung des P-Kanal-MOSFET 12 hingegen positiv oder Null, sodass der P-Kanal-MOSFET 12 ausgeschaltet ist.
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Zu Beginn des Einschaltvorgangs des Schaltelementes des Inverters 30 ist also der N-Kanal-MOSFET 11 eingeschaltet, gegen Ende des Einschaltvorgangs des Steuerelementes des Inverters 30 ist der P-Kanal-MOSFET 12 eingeschaltet. Folglich ist während des gesamten Einschaltvorgangs des Schaltelementes des Inverters 30, die aus der Parallelschaltung der MOSFET-Transitoren 11, 12 zusammen mit dem in Reihe geschalteten ersten Widerstand 32 resultierende Überbrückung des zweiten Widerstandes 27 aktiv leitend, so dass im Normalmodus-Betrieb des Inverters der Gesamtwiderstand von dem üblicherweise sehr viel kleineren ersten Widerstand 32 keine Beeinträchtigung der Schaltzeiten der Schaltelemente des Inverters erfolgt.
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Die beschriebene Schaltungsvorrichtung 10 für die Ansteuerung eines Inverters 30 und für mindestens zwei unterschiedliche Betriebsmodi mit einer Umschaltung des wirksamen Widerstandes der Schaltungsanordnung 10, die als Vorwiderstand des Steueranschlusses des Schaltelementes des Inverters wirkt, damit für die Funktionalität der schnellen Zwischenkreisentladung der richtige Vorwiderstand eingestellt wird, kann daher ohne Einschränkung des Einschaltverhaltens im Normalmodus-Betrieb des Inverters 30 realisiert werden.
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Das Umschalten der Steuereinheit 34 auf den Betriebsmodus Schnellentladen des Zwischenkreiskondensators, wird z. B. durch ein Signal über eine Signalleitung 33 von dem Inverter 30 an die Steuereinheit 34 eingeleitet. Dann werden die Gate-Anschlüsse der beiden Transistoren z. B. mittels einer Open Collector Schaltung floatend geschaltet.
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Aufgrund der Gate-Entladewiderstände 13, 18 werden die Eingangskapazitäten der MOSFET-Transistoren 11, 12 entladen, sodass deren Steuerspannung (Gate-Source-Spannung für MOSFETs) Null beträgt und sie ausgeschaltet sind. Mit Hilfe der externen Gate-Kapazitäten 14, 17 werden die MOSFET-Transistoren 11, 12 vor parasitärem Einschalten in Folge von Schaltvorgängen der Gate-Treiberendstufe 20 geschützt.
Somit bleiben die Steuerspannungen der MOSFET-Transistoren 11, 12 unabhängig von Schalthandlungen der Gate-Treiberendstufe 20 und somit auch unabhängig vom Schaltzustand des angesteuerten Inverters 30 ausgeschaltet. Folglich ist bei allen Einschaltvorgängen der Gate-Treiberendstufe 20 ausschließlich der zweite Widerstand 27 zwischen dem Eingangsanschluss 25 und dem Ausgangsanschluss 31 wirksam, sodass der Inverter 30 gegenüber dem Normalmodus-Betrieb verlangsamt einschaltet.
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Dadurch sperren beide MOSFET- Transistoren 11, 12 und der Strom von der Gate-Treiberendstufe fließt über den zweiten Widerstand 27, der einen größeren Wert als der erste Widerstand 32 aufweist. Durch den resultierenden geringeren Strom wird das Schaltelement des Inverters 30 langsamer eingeschaltet, was für die Regelung des Antaktbetriebes im Schnellentlade-Betriebsmodus des Inverters 30 vorteilhaft ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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