DE10351843A1 - Verfahren und elektrische Schaltungen zur Ermittlung einer Temperatur eines Leistungshalbleiters - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Ermittlung einer Temperatur eines Leistungshalbleiters in einem Stromrichter beschrieben, das die folgenden Schritte aufweist: DOLLAR A - mit Hilfe des Leistungshalbleiters wird ein Laststrom ein- und ausgeschaltet, DOLLAR A - die Größe des Laststroms wird überwacht, DOLLAR A - sofern die Größe des Laststroms einen vorgegebenen Wert aufweist oder in einem vorgegebenen Bereich um diesen Wert liegt, so wird die an dem Leistungshalbleiter abfallende Spannung ermittelt, DOLLAR A - aus dieser Spannung wird auf die Temperatur des Leistungshalbleiters geschlossen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung einer Temperatur eines Leistungshalbleiters in einem Stromrichter. Die Erfindung betrifft ebenfalls elektrische Schaltungen zur Ermittlung einer Temperatur eines Leistungshalbleiters.
  • Es ist bekannt, die in Flussrichtung an einer Diode abfallende Spannung zu ermitteln und daraus auf die Sperrschicht-Temperatur der Diode zu schließen. Bei Leistungshalbleitern werden derartige Verfahren jedoch nur im Laborbetrieb angewendet, nicht jedoch im normalen Betrieb der Leistungshalbleiter in einem elektrischen Stromrichter.
    •
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren sowie elektrische Schaltungen zur Ermittlung einer Temperatur eines Leistungshalbleiters zu schaffen, die auch im normalen Betrieb von Leistungshalbleitern eingesetzt werden können.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Ermittlung einer Temperatur eines Leistungshalbleiters in einem Stromrichter mit folgenden Schritten gelöst:
    • – mit Hilfe des Leistungshalbleiters wird ein Laststrom ein- und ausgeschaltet,
    • – die Größe des Laststroms wird überwacht,
    • – sofern die Größe des Laststroms einen vorgegebenen Wert aufweist oder in einem vorgegebenen Bereich um diesen Wert liegt, so wird die an dem Leistungshalbleiter abfallende Spannung ermittelt,
    • – aus dieser Spannung wird auf die Temperatur des Leistungshalbleiters geschlossen.
  • Die Ermittlung der an dem Leistungshalbleiter abfallenden Spannung hat keinerlei Einfluss auf den Normalbetrieb des Leistungshalbleiters. Das Verfahren kann damit beispielsweise bei einem elektrischen Wechselrichter während des normalen Betriebs zum Einsatz kommen. Die Erfindung ermöglicht somit eine laufende Überwachung der Temperatur des Leistungshalbleiters und damit eine laufende Fehlererkennung und/oder Fehlerdiagnose desselben.
  • Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung, bei der es sich bei dem Leistungshalbleiter um einen Transistor, insbesondere einen sogenannten IGBT (IGBT = insulated gate bipolar transistor) handelt, wird der Transistor leitend geschaltet, so dass der Laststrom über die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors fließt, und es wird die an der Kollektor-Emitter-Strecke abfallende Spannung ermittelt.
  • Bei einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung, bei der es sich bei dem Leistungshalbleiter um eine Diode, insbesondere eine Freilaufdiode eines IGBT handelt, und bei der der Laststrom in Flussrichtung über die Diode fließt, wird die in Flussrichtung an der Diode abfallende Spannung ermittelt.
  • Mit diesen Ausgestaltungen ist es möglich, die Transistoren und Dioden insbesondere eines elektrischen Wechselrichters während des Betriebs laufend zu überwachen.
  • Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn bei einem Exemplar des Leistungshalbleiters vorab eine Abhängigkeit zwischen der an dem Leistungshalbleiter abfallenden Spannung und der Temperatur des Leistungshalbleiters ermittelt wird, und wenn diese Abhängigkeit bei einem anderen Exemplar des Leistungshalbleiters dazu verwendet wird, aus der ermittelten Spannung auf die Temperatur des Leistungshalbleiters zu schließen.
  • Mit Hilfe dieser vorab ermittelten Abhängigkeit genügt es im laufenden Betrieb, die an dem Leistungshalbleiter abfallende Spannung zu ermitteln. Aus dieser Spannung kann dann mit Hilfe der vorab ermittelten Abhängigkeit auf die Temperatur des Leistungshalbleiters geschlossen werden.
  • Die der Erfindung gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß auch gelöst durch eine elektrische Schaltung zur Ermittlung einer Temperatur eines Transistors, insbesondere eines IGBTs, mit einer Ansteuereinrichtung zur Leitendsteuerung des Transistors, mit Mitteln zur Überwachung der Größe eines über den Transistor fließenden Laststroms, und mit einer Messeinrichtung zur Ermittlung der an der Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors abfallenden Spannung, wenn die Größe des Laststroms einen vorgegebenen Wert aufweist oder in einem vorgegebenen Bereich um diesen Wert liegt. Weiterhin wird die Aufgabe erfindungsgemäß auch durch eine elektrische Schaltung zur Ermittlung einer Temperatur einer Diode, insbesondere einer Freilaufdiode eines IGBTs gelöst, die mit Mitteln zur Überwachung der Größe eines in Flussrichtung über die Diode fließenden Laststroms und mit einer Messeinrichtung zur Ermittlung der in Flussrichtung an der Diode abfallenden Spannung versehen ist, wenn die Größe des Laststroms einen vorgegebenen Wert aufweist oder in einem vorgegebenen Bereich um diesen Wert liegt.
  • Beide Schaltungen sind einfach und kostengünstig herzustellen und können vorzugsweise in einen Ansteuerverstärker eines IGBTs integriert werden.
    •
  • Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in der Zeichnung.
  • 1 zeigt einen schematischen Schaltplan eines Ausführungsbeispiels eines mittels einer Mehrzahl von Leistungshalbleitern aufgebauten elektrischen Wechselrichters,
  • 2a zeigt einen schematischen Schaltplan eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen elektrischen Schaltung zur Ermittlung der Temperatur eines der Leistungshalbleiter der 1,
  • 2b zeigt einen schematischen Schaltplan eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen elektrischen Schaltung zur Ermittlung der Temperatur eines der Leistungshalbleiter der 1, und
  • 3 zeigt einen Teil des Wechselrichters der 1 mit einem Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Abwandlung der Ermittlung der Temperatur gemäß den 2a und/oder 2b.
  • In der 1 ist ein elektrischer Wechselrichter 10, dargestellt, der aus sechs Transistoren 11 und sechs Dioden 12 aufgebaut ist. Der Wechselrichter 10 ist als Spannungswechselrichter ausgebildet. Bei den Transistoren 11 handelt es sich um sogenannte IGBTs (IGBT = insulated gate bipolar transistor) und bei den Dioden 12 handelt es sich um Freilaufdioden für derartige IGBTs. Die Transistoren 11 und die Dioden 12 stellen Leistungshalbleiter dar.
  • Zu jedem Transistor 11 ist jeweils eine der Dioden 12 in Gegenrichtung parallelgeschaltet. Jeweils zwei derartige Parallelschaltungen sind in Serie geschaltet. Die entstehenden drei Serienschaltungen sind zueinander parallelgeschaltet. Zu diesen drei parallelgeschalteten Serienschaltungen ist ein Kondensator 13, ein sogenannter Zwischenkreiskondensator parallelgeschaltet. An dem Kondensator 13 liegt eine elektrische Gleichspannung Ud an. Jeweils zwischen zwei in Serie geschaltete Transistoren 11 ist ein Ausgang 14 vorgesehen, an dem eine elektrische Last angeschlossen sein kann.
  • Jeder der Transistoren 11 weist ein Gate 15 sowie häufig auch einen Hilfskollektor 16 und einen Hilfsemitter 17 zu Zwecken der Ansteuerung und zu Messzwecken auf.
  • In der 2a ist einer der Transistoren 11 mit zugehöriger Diode 12 dargestellt. Weiterhin ist eine elektrische Schaltung 20 dargestellt, die u.a. dazu vorgesehen ist, die Temperatur des Transistors 11 zu ermitteln.
  • Die Schaltung 20 weist eine Ansteuereinrichtung 21 und eine Messeinrichtung 22 auf, die beide mit dem Hilfskollektor 16 und dem Hilfsemitter 17 des Transistors 11 verbunden sind. Weiterhin ist die Ansteuereinrichtung 21 mit dem Gate 15 des Transistors 11 verbunden und die Messeinrichtung 22 ist mit der Ansteuereinrichtung 21 verbunden.
  • Eine übergeordnete Steuerung 23 ist vorhanden, die mit der Ansteuereinrichtung 21 gekoppelt ist, und die über die Ansteuereinrichtung 21 das Gate 15 des Transistors 11, mit einem Steuersignal beaufschlagen kann.
  • Im Normalbetrieb des Transistors 11 und der Diode 12 der 2a wird der Transistor 11 von der übergeordneten Steuerung 23 über die Ansteuereinrichtung 21 leitend oder nicht-leitend geschaltet. Durch eine entsprechende, zeitlich versetzte Ansteuerung der sechs Transistoren 11 des Wechselrichters 10 der 1 wird an dem Ausgang 14 ein die Last beaufschlagender Laststrom erzeugt.
  • In Zeitbereichen, in denen kein Laststrom über die Last fließt, kann ein Messbetrieb durchgeführt werden. Der Messbetrieb kann sich also unmittelbar an eine Phase des Normalbetriebs anschließen, so dass in dem Messbetrieb die durch den Normalbetrieb hervorgerufene Erhitzung der Transistoren 11 und Dioden 12 ermittelt werden kann.
  • Der Messbetrieb kann beispielsweise nach dem Abschalten des Wechselrichters 10 und der damit verbundenen Sperrung einer Ansteuerung der Transistoren 11 in Abhängigkeit von einem Abklingen des noch fließenden Laststroms und/oder von einer damit verbundenen Lastspannung und/oder nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitdauer begonnen werden. Sollte es – wie noch erläutert werden wird – im Messbetrieb erforderlich sein, dass mehrere der Transistoren 11 angesteuert werden, so wird dies alternierend vorgenommen, um bei noch anliegender Gleichspannung Ud an allen Transistoren 11 Messungen durchführen zu können, ohne einen Kurzschluss zu erzeugen.
  • Der Messbetrieb wird nachfolgend anhand eines der Transistoren 11 der Schaltung 10 der 1 erläutert. Es versteht sich, dass dieser Messbetrieb auf alle sechs Transistoren 11 entsprechend angewendet werden kann.
  • In dem Messbetrieb wird von der Ansteuereinrichtung 21 der 2a ein vorgegebener Messstrom Im erzeugt. Der Messstrom Im ist zu dem im Normalbetrieb über die Last fließenden Strom sehr klein.
  • Gleichzeitig wird der Transistor 11 über das Gate 15 leitend gesteuert. Damit fließt der Messstrom Im von der Ansteuereinrichtung 21 über den Hilfskollektor 16, die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 11 und den Hilfsemitter 17 zurück zu der Ansteuereinrichtung 21.
  • Ein aufgrund des Messstroms Im entstehender Spannungsabfall Uce an der Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 11 wird während des Messbetriebs von der Messeinrichtung 22 gemessen.
  • Bei Leistungshalbleitern ist es bekannt, dass bei kleinen, über eine Kollektor-Emitter-Strecke fließenden Strömen eine Abhängigkeit zwischen der an der Kollektor-Emitter-Strecke abfallenden Spannung und der Sperrschicht-Temperatur des Leistungshalbleiters vorhanden ist. Es hat sich nunmehr unter anderem durch Versuche herausgestellt, dass diese Abhängigkeit bei ein- und demselben Leistungshalbleitertyp nur sehr geringe Abweichungen bei unterschiedlichen Exemplaren dieses Leistungshalbleitertyps aufweist. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass die Abhängigkeit zwischen dem genannten Spannungsabfall und der genannten Temperatur bei allen Exemplaren eines bestimmten Leistungshalbleitertyps weitgehend gleich ist.
  • Für einen bestimmten Leistungshalbleitertyp kann diese Abhängigkeit zwischen der an der Kollektor-Emitter-Strecke abfallenden Spannung und der Sperrschicht-Temperatur des Leistungshalbleiters gemessen und in der Form einer Mehrzahl von entsprechenden Wertepaaren in geeigneter Weise abgespeichert werden.
  • Es wird nunmehr davon ausgegangen, dass die Abhängigkeit zwischen der an der Kollektor-Emitter-Strecke abfallenden Spannung Uce und der Sperrschicht-Temperatur des Transistors 11 für den bestimmten Leistungshalbleitertyp des Transistors 11 und für den vorgegebenen Messstrom Im vorab gemessen wurde und damit bekannt ist. Weiterhin wird davon ausgegangen, dass diese Abhängigkeit für die Messeinrichtung 22 verfügbar ist.
  • Ist dies der Fall, so kann die Messeinrichtung 22 aus der während des Messbetriebs aktuell gemessenen Spannung Uce mit Hilfe der erläuterten Abhängigkeit auf die aktuell vorhandene Sperrschicht-Temperatur des Transistors 11 schließen.
  • Beispielsweise durch einen Vergleich mit vorgegebenen Grenztemperaturen für diesen Leistungshalbleitertyp oder durch einen Vergleich mit Temperaturen anderer typgleicher Leistungshalbleiter oder durch einen Vergleich mit früheren Temperaturen desselben Leistungshalbleiters ist es möglich, die Temperatur des Leistungshalbleiters zu überwachen. Auf diese Weise können Veränderungen, die eine Erhöhung der Temperatur des Leistungshalbleiters bewirken, wie z.B. Veränderungen eines Kühlsystems oder dergleichen, in Echtzeit ermittelt werden.
  • Ebenfalls ist es möglich, eine Abkühlkurve für einen Leistungshalbleiter oder für einen Aufbau aus mehreren Leistungshalbleitern zu erstellen. Diese kann dann wiederum mit vorgegebenen Grenzkurven oder mit Kurven anderer typgleicher Leistungshalbleiter bzw. Aufbauten oder mit früheren Kurven desselben Leistungshalbleiters bzw. desselben Aufbaus zum Zwecke der Fehlererkennung und/oder Fehlerdiagnose verglichen werden. Weiterhin ist es möglich, mit Hilfe der vorstehenden Fehlererkennung und/oder Fehlerdiagnose Wartungsintervalle zu bestimmen, deren Dauer beispielsweise von dem Alterungszustand der Leistungshalbleiter abhängig ist.
  • Insbesondere kann die Sperrschichttemperatur eines Leistungshalbleiters mit Hilfe des beschriebenen Verfahrens hinsichtlich eines Grenzwerts überwacht werden. Ebenfalls ist es möglich, auf der Grundlage des beschriebenen Verfahrens einen vorzugsweise variablen Stromgrenzwert für den von einem bestimmten Leistungshalbleiter geschalteten Laststrom zu ermitteln, der beispielsweise von der Umgebungstemperatur und dem Alterungszustand der Leistungshalbleiter abhängig sein kann.
  • In der 2b ist einer der Transistoren 11 mit zugehöriger Freilaufdiode 12 dargestellt. Weiterhin ist eine elektrische Schaltung 25 dargestellt, die dazu vorgesehen ist, die Temperatur der Freilaufdiode 12 zu ermitteln.
  • Die Schaltung 25 weist eine Ansteuereinrichtung 30 auf, die beispielhaft zumindest eine eine Serienschaltung bildende Spannungsquelle 26, einen Widerstand 27 und einen elektronischen Schalter 28 umfasst. Weiterhin weist die Schaltung 25 eine Messeinrichtung 29 auf. Die Ansteuereinrichtung 30 und die Messeinrichtung 29 sind beide mit dem Hilfskollektor 16 und dem Hilfsemitter 17 des Transistors 11 verbunden.
  • Im Normalbetrieb ist der Schalter 28 der 2b geöffnet. Die Ansteuereinrichtung 30 ist damit nicht aktiviert.
  • Im Messbetrieb wird der Transistor 11 nicht angesteuert und ist damit nicht-leitend. Weiterhin ist der Schalter 28 im Messbetrieb geschlossen, so dass ein bestimmter Messstrom Im mit Hilfe der Spannungsquelle 26 und des Widerstands 27 erzeugt wird.
  • Ein aufgrund des Messstroms Im entstehender Spannungsabfall Uak an der Anoden-Kathoden-Strecke und damit in Flussrichtung der Diode 12 wird während des Messbetriebs von der Messeinrichtung 29 gemessen.
  • Die Anoden-Kathoden-Strecke einer Diode ist mit der Kollektor-Emitter-Strecke eines leitend gesteuerten Transistors im wesentlichen vergleichbar. Insoweit gelten die erläuterten Abhängigkeiten zwischen der an der Kollektor-Emitter-Strecke abfallenden Spannung und der Temperatur des zugehörigen Transistors in entsprechender Weise auch für eine Diode.
  • Es wird nunmehr davon ausgegangen, dass die Abhängigkeit zwischen der an der Anoden-Kathoden-Strecke abfallenden Spannung Uak und der Temperatur der Diode für den bestimmten Leistungshalbleitertyp der Diode 12 vorab vermessen wurde und damit bekannt ist. Weiterhin wird davon ausgegangen, dass diese Abhängigkeit für die Messeinrichtung 29 verfügbar ist.
  • Ist dies der Fall, so kann die Messeinrichtung 29 aus der während des Messbetriebs aktuell gemessenen Spannung Uak mit Hilfe der erläuterten Abhängigkeit auf die aktuell vorhandene Temperatur der Diode 12 schließen, insbesondere auf deren Sperrschichttemperatur.
  • Wie bereits erläutert wurde, kann diese ermittelte Temperatur zur Überwachung der Diode 12, insbesondere zur Fehlererkennung und/oder zur Fehlerdiagnose verwendet werden.
  • In den 2a und 2b sind die Ansteuereinrichtungen 21, 29 unter anderem dazu vorgesehen, den vorgegebenen Messstrom Im zu erzeugen. Dies kann auch mit Hilfe der in der 3 dargestellten Abwandlung erreicht werden.
  • In der 3 ist ein Teil der elektrischen Schaltung 10 der 1 dargestellt. Der einzige Unterschied zu der Schaltung 10 der 1 besteht darin, dass in der 3 jedem der Transistoren 11', 11'' ein Widerstand 31', 31'' parallel geschaltet ist. Der Widerstand 31', 31'' ist sehr hochohmig, sein Wert ist Rm.
  • Im Normalbetrieb hat der Widerstand 31', 31'' aufgrund seiner Hochohmigkeit im wesentlichen keinen Einfluss auf den am Ausgang 14 zur Last abfließenden Strom. Im Messbetrieb kann der Messstrom Im nunmehr jedoch aus der Spannung Ud erzeugt werden.
  • Soll beispielsweise die Temperatur des unteren Transistors 11'' der 3 ermittelt werden, so wird der obere Transistor 11' der 3 nicht-leitend gesteuert, während der untere Transistor 11'' leitend gesteuert wird. Damit fließt ein Messstrom Im über den oberen Widerstand 31' und den unteren Transistor 11'' . Dieser Messstrom hat den Wert Im = Ud / Rm.
  • Aufgrund des leitenden Transistors 11'' kann nunmehr – wie erläutert wurde – die an der Kollektor-Emitter-Strecke dieses Transistors 11'' abfallende Spannung Uce gemessen und daraus auf die Temperatur des Transistors 11'' geschlossen werden.
  • Zur Ermittlung der Temperatur des oberen Transistors 11' der 3 werden die beiden Transistoren 11', 11'' umgekehrt zum vorstehend beschriebenen Fall angesteuert.
  • Die anhand der 2a, 2b und 3 erläuterten Bauelemente sind bei einer Verwendung von IGBTs vorzugsweise in einen sogenannten Ansteuerverstärker des jeweiligen IGBTs integriert.
  • Bei den Ausführungsformen, die im Zusammenhang mit den 2a, 2b und 3 erläutert worden sind, findet der Messbetrieb immer außerhalb des Normalbetriebs statt. Alternativ ist es auch möglich, dass der Messbetrieb in den laufenden Normalbetrieb integriert wird. Dies wird nachfolgend erläutert.
  • Wie erläutert wurde, fließt bei entsprechender Ansteuerung der Transistoren 11 ein Laststrom über die Ausgänge 14 zu der angeschlossenen Last. Es ist nun vorgesehen, diesen Laststrom hinsichtlich seiner Größe und/oder hinsichtlich seiner Anstiegs- bzw. Abfallgeschwindigkeit zu überwachen. Hierzu können entsprechende Mittel vorhanden und insbesondere in den Ansteuerverstärker des jeweiligen IGBTs integriert sein.
  • Wenn die Größe des Laststroms einen vorgegebenen Wert besitzt oder zumindest in einem vorgegebenen Bereich um diesen Wert liegt, so wird der Laststrom als Messstrom für den zugehörigen Leistungshalbleiter verwendet. Es wird also dann kein separater Messstrom erzeugt, sondern es wird im Normalbetrieb des Wechselrichters die Temperatur des jeweiligen Leistungshalbleiters mit Hilfe des Laststroms ermittelt.
  • Liegt also der Laststrom in dem vorgenannten, vorgegebenen Bereich, so wird mit Hilfe einer der Ausführungsformen der 2a, 2b oder 3 die Spannung an demjenigen Leistungshalbleiter gemessen, durch den der genannte Laststrom fließt. Aus dieser Spannung kann dann – wie im Zusammenhang mit den 2a, 2b und 3 erläutert wurde – auf die Temperatur des Leistungshalbleiters geschlossen werden.
  • Es versteht sich, dass in diesen Fällen, wenn also der Laststrom als Messstrom herangezogen wird, die in den 2a und 2b dargestellten elektrischen Schaltungen keine Bauelemente mehr zur Erzeugung eines separaten Messstroms mehr aufweisen, sondern im wesentlichen nur noch die Bauelemente zur Messung der jeweils relevanten Spannung.
  • Zweckmäßig ist es, wenn die vorstehende Verwendung des Laststroms als Messstrom nur in solchen Zeitbereichen durchgeführt wird, in denen an keinem der Transistoren 11 ein Schaltvorgang stattfindet. Damit werden Störeinflüsse derartiger Schaltvorgänge auf die Messung der Spannung und damit die Ermittlung der Temperatur des jeweiligen Leistungshalbleiters vermieden.
  • Ebenfalls ist es zweckmäßig, wenn die Verwendung des Laststroms als Messstrom nur in solchen Zeitbereichen durchgeführt wird, in denen der Betrag der Anstiegs- bzw. Abfallgeschwindigkeit des Laststroms einen vorgegebenen Wert unterschreitet. Damit wird erreicht, dass der Wert des Laststroms zumindest für eine bestimmte Zeitdauer in dem genannten, vorgegebenen Bereich verweilt. Die Ermittlung der Temperatur des jeweiligen Leistungshalbleiters wird damit nicht dadurch verfälscht, dass der als Messstrom verwendete Laststrom sich während der Messung der Spannung des Leistungshalbleiters wesentlich verändert.
  • Die genannte Anstiegs- bzw. Abfallgeschwindigkeit des Laststroms kann auch als weiterer Parameter bei der Ermittlung der Temperatur eines Leistungshalbleiters herangezogen werden.

Claims (26)

  1. Verfahren zur Ermittlung einer Temperatur eines Leistungshalbleiters in einem Stromrichter mit folgenden Schritten: – mit Hilfe des Leistungshalbleiters wird ein Laststrom ein- und ausgeschaltet, – die Größe des Laststroms wird überwacht, – sofern die Größe des Laststroms einen vorgegebenen Wert aufweist oder in einem vorgegebenen Bereich um diesen Wert liegt, so wird die an dem Leistungshalbleiter abfallende Spannung ermittelt, – aus dieser Spannung wird auf die Temperatur des Leistungshalbleiters geschlossen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, mit dem folgenden weiteren Schritt: – die Ermittlung der an dem Leistungshalbleiter abfallenden Spannung wird nur dann durchgeführt, wenn an dem vorliegenden Leistungshalbleiter oder an einem anderen, mit dem vorliegenden Leistungshalbleiter gekoppelten Leistungshalbleiter kein Schaltvorgang stattfindet.
  3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit den folgenden weiteren Schritten: – die Anstiegs- bzw. Abfallgeschwindigkeit des Laststroms wird überwacht, – die Ermittlung der an dem Leistungshalbleiter abfallenden Spannung wird nur dann durchgeführt, wenn die Anstiegs- bzw. Abfallgeschwindigkeit, insbesondere der Betrag der Anstiegs- bzw. Abfallgeschwidigkeit, einen vorgegebenen Wert unterschreitet.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei es sich bei dem Leistungshalbleiter um einen Transistor (11), insbesondere einen sogenannten IGBT (IGBT = insulated gate bipolar transistor) handelt, bei dem der Transistor (11) leitend gesteuert wird, so dass der Laststrom über die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors (11) fließt, und bei dem die an der Kollektor-Emitter-Strecke abfallende Spannung (Uce) ermittelt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei es sich bei dem Leistungshalbleiter um eine Diode (12), insbesondere eine Freilaufdiode zu einem IGBT handelt, bei dem der Laststrom in Flussrichtung über die Diode (12) fließt, und bei dem die in Flussrichtung an der Diode (12) abfallende Spannung (Uak) ermittelt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem bei einem Exemplar des Leistungshalbleiters vorab eine Abhängigkeit zwischen der an dem Leistungshalbleiter abfallenden Spannung und der Temperatur des Leistungshalbleiters ermittelt wird, und bei dem diese Abhängigkeit bei einem anderen Exemplar des Leistungshalbleiters dazu verwendet wird, aus der ermittelten Spannung auf die Temperatur des Leistungshalbleiters zu schließen.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem bei der Ermittlung der Abhängigkeit zwischen der an dem Leistungshalbleiter abfallenden Spannung und der Temperatur des Leistungshalbleiters derselbe mit einem Strom beaufschlagt wird, der im wesentlichen dem vorgegebenen Wert des Laststroms entspricht.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Messstrom (Im) nach einem Abklingen des noch fließenden Laststroms und/oder einer damit verbundenen Lastspannung und/oder nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitdauer erzeugt wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, bei dem die Erzeugung des Messstroms (Im) mit Hilfe eines Schalters (28) gesteuert wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei der Leistungshalbleiter mit weiteren Leistungshalbleitern gekoppelt ist, und wobei der Messstrom (Im) alternierend für die Leistungshalbleiter erzeugt wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei als Leistungshalbleiter zwei Transistoren (11) in Serie geschaltet sind und an einer Spannung (Ud) anliegen, und wobei jedem Transistor (11) ein Widerstand (31) parallelgeschaltet ist, bei dem der Messstrom (Im) aus der Spannung (Ud) erzeugt wird, indem einer der beiden Transistoren (11) leitend geschaltet wird.
  12. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Sperrschichttemperatur des Leistungshalbleiters ermittelt wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die ermittelte Sperrschichttemperatur hinsichtlich eines vorgegebenen Grenzwerts überwacht wird.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13, wobei die ermittelte Sperrschichttemperatur dazu herangezogen wird, um Aussagen über eine Alterung des Leistungshalbleiters und/oder einen Zustand eines dem Leistungshalbleiter zugeordneten Kühlsystems zu gewinnen.
  15. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei in Abhängigkeit von der ermittelten Temperatur des Leistungshalbleiters vorzugsweise ein variabler Stromgrenzwert für den von dem Leistungshalbleiter geschalteten Laststrom ermittelt wird.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Stromgrenzwert von dem Alterungszustand des Leistungshalbleiters abhängig ist.
  17. Elektrische Schaltung (20) zur Ermittlung einer Temperatur eines Transistors (11), insbesondere eines IGBTs, mit einer Ansteuereinrichtung (21) zur Leitendsteuerung des Transistors (11), mit Mitteln zur Überwachung der Größe eines über den Transistor (11) fließenden Laststroms, und mit einer Messeinrichtung (22) zur Ermittlung der an der Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors (11) abfallenden Spannung (Uce), wenn die Größe des Laststroms einen vorgegebenen Wert aufweist oder in einem vorgegebenen Bereich um diesen Wert liegt.
  18. Elektrische Schaltung (25) zur Ermittlung einer Temperatur einer Diode (12), insbesondere einer Freilaufdiode eines IGBTs, mit Mitteln zur Überwachung der Größe eines in Flussrichtung über die Diode (12) fließenden Laststroms, und mit einer Messeinrichtung (29) zur Ermittlung der in Flussrichtung an der Diode (12) abfallenden Spannung (Uak), wenn die Größe des Laststroms einen vorgegebenen Wert aufweist oder in einem vorgegebenen Bereich um diesen Wert liegt.
  19. Elektrische Schaltung (20) zur Ermittlung einer Temperatur eines Transistors (11), insbesondere eines IGBTs, mit einer Ansteuereinrichtung (21) zur Erzeugung eines Messstroms (Im) und zur Leitendsteuerung des Transistors (11), so dass der Messstrom (Im) über die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors (11) fließt, und mit einer Messeinrichtung (22) zur Ermittlung der an der Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors (11) abfallenden Spannung (Uce).
  20. Elektrische Schaltung (25) zur Ermittlung einer Temperatur einer Diode (12), insbesondere einer Freilaufdiode eines IGBTs, mit einer Ansteuereinrichtung (30) zur Erzeugung eines Messstroms (Im) in Flussrichtung über die Diode (12), und mit einer Messeinrichtung (29) zur Ermittlung der in Flussrichtung an der Diode (12) abfallenden Spannung (Uak).
  21. Schaltung nach einem der Ansprüche 17 bis 20, gekennzeichnet durch die Integration der Bauteile der Schaltung in einen Ansteuerverstärker eines IGBT.
  22. Elektrischer Wechselrichter (10) mit sechs Transistoren (11) und sechs Dioden (12), gekennzeichnet durch die Verwendung der Schaltung nach einem der Ansprüche 18 bis 21.
  23. Wechselrichter (10) nach Anspruch 22, mit jeweils einem zu den Transistoren (11) parallel geschalteten Widerstand (31) (3).
  24. Wechselrichter (10) nach Anspruch 23, gekennzeichnet durch die Integration des Widerstands (31) in einen Ansteuerverstärker eines IGBT.
  25. Verfahren zur Ermittlung einer Sperrschicht-Temperatur eines Leistungshalbleiters in einem Stromrichter mit folgenden Schritten: – von einer in dem Stromrichter integrierten Stromquelle wird ein Messstrom in dem eingeschalteten Leistungshalbleiter erzeugt, – von einer Messeirichtung wird ein Spannungsabfall über dem eingeschalteten Leistungshalbleiter erfasst, – in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Zusammenhang zwischen einem an dem Leistungshalbleiter vorhandenen Spannungsabfall und einer vorhandenen Sperrschicht-Temperatur wird die zu dem erfassten Spannungsabfall zugehörige Sperrschicht-Temperatur ermittelt.
  26. Elektrische Schaltung zur Ermittlung einer Sperrschicht-Temperatur eines Leistungshalbleiters in einem Stromrichter mit einer in dem Stromrichter integrierten Stromquelle, von der ein Messstrom in dem eingeschalteten Leistungshalbleiter erzeugbar ist, mit einer Messeirichtung, von der ein Spannungsabfall über dem eingeschalteten Leistungshalbleiter erfassbar ist, und mit Mitteln zur Ermittlung der zu dem erfassten Spannungsabfall zugehörigen Sperrschicht-Temperatur in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Zusammenhang zwischen einem an dem Leistungshalbleiter vorhandenen Spannungsabfall und einer vorhandenen Sperrschicht-Temperatur.
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