DE3844235A1

DE3844235A1 - Integrierte stromsensorkonfiguration fuer stromversorgungsanordnungen von wechselstrommotoren

Info

Publication number: DE3844235A1
Application number: DE3844235A
Authority: DE
Inventors: Thomas Merlin Jahns; Eric Joseph Wildi
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1988-01-04
Filing date: 1988-12-29
Publication date: 1989-07-13
Also published as: JPH01214266A; IT1228281B; FR2626727B1; IT8919013A0; US4777579A; FR2626727A1; CA1290390C; KR890012439A

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf eine stromgesteuerte oder mit Stromzwischenkreis versehene Stromversorgungsanord nung für einen Wechselstrommotor und betrifft insbesondere eine Stromversorgungsanordnung für einen Wechselstrommotor, bei der integrierte Stromsensoren benutzt werden, die in die Wechselrichterschalter eingebaut sind.

Eine Drehmomentregelung hoher Qualität für mehrphasige Wech selstrommotoren hängt von der genauen Steuerung des Augen blicksstroms in jeder Motorphasenwicklung ab. Diese Steuerung erfordert, daß die Augenblicksphasenstromwerte genau gemessen werden. Bei den heutigen stromgesteuerten oder mit Strom zwischenkreis versehenen Wechselstromantrieben werden diskrete Stromsensoren in Reihe mit den Motorphasenwicklungen benutzt, um diese Phasenstromwerte zu messen. Eine bekannte Technik des Messens des Stromflusses in einer solchen Phasenwicklung beinhaltet das Messen des Spannungsabfalls an einem Wider stand, der mit der Wicklung in Reihe geschaltet ist. Da der mögliche Strombereich groß ist, muß der Meßwiderstand eine relativ große Nennleistung haben, was seine Kosten erhöht. Statt dessen können die Stromsensoren aus Hall-Effekt-Meß wertgebern bestehen, die ebenfalls relativ teuer sind. Alle diese Stromsensoren müssen von einander sowie von der Steuer logik galvanisch getrennt sein und müssen nennenswerte Gleich taktsignale unterdrücken, welche durch das Umschalten des Wechselrichters auftreten, um die Integrität der Stromdaten zu bewahren. Hall-Effekt-Stromsensoren können zwar diese Trennungsforderungen erfüllen, sie sind jedoch empfindlich, sperrig und zerbrechlich, und ihre Ausgangssignale unterliegen Offset und Drift. Hall-Effekt-Elemente hoher Qualität mit verbesserten Leistungskenndaten stehen zwar zur Verfügung, sind jedoch sehr teuer.

Zusätzlich zu den obigen Nachteilen begrenzen die an diskrete Stromsensoren hinsichtlich Volumen und Trennung gestellten Forderungen die mögliche Reduzierung der Größe und des Gewichts von Wechselstromantrieben, welche durch deren Ge brauch erzielt werden sollen, obgleich die Größe von Leistungs halbleitern, die in Stromrichtern benutzt werden, weiterhin schrumpft. Eine Leistungshalbleitervorrichtung in Form eines Bipolartransistors mit isolierter Steuerelektrode (IGBT), der einen Hauptstromabschnitt und einen Strommeßabschnitt hat, welcher den Strom in dem Hauptstromabschnitt nachbildet oder diesem Strom folgt, ist aus der EP-PS 01 39 998 bekannt. Es sind zwar bereits einige IBGT-Schalter mit integrierten Stromsensoren in Wechselstromantriebe eingebaut worden, sie dienen jedoch in diesen Schaltungen lediglich zur Überstrom schwellenwerterfassung. Als solche liefern sie nicht die vollständige Strominformation, die zur selbsttätigen Strom regelung notwendig ist.

Hauptziel der Erfindung ist es, einen neue und verbesserte Stromsensorkonfiguration für die Stromversorgungsanordnung eines Wechselstrommotors zu schaffen, welche die vorgenannten Nachteile nicht aufweist.

Weiter soll durch die Erfindung ein neuer und verbesserter Stromsensor für die Stromversorgungsanordnung eines Wechsel strommotors geschaffen werden, der es ermöglicht, eine Strom steuerung zu erzielen, ohne daß diskrete Stromsensoren in den einzelnen Motorphasenwicklungen benutzt werden.

Ferner soll durch die Erfindung ein neuer und verbesserter Stromrichter geschaffen werden, der das zusätzliche Volumen und das zusätzliche Gewicht, welche durch herkömmliche diskrete Stromsensoren verursacht werden, eliminiert.

Schließlich soll durch die Erfindung ein neuer und verbesser ter Stromrichter geschaffen werden, der einfach und wirt schaftlich hergestellt werden kann.

Gemäß der Erfindung enthält die Stromversorgungsanordnung eines mehrphasigen Wechselstrommotors einen stromgesteuerten oder mit Stromzwischenkreis versehenen Wechselrichter, der Strommeßabschnitte hat, die in die Wechselrichterhalbleiter schalter und -dioden integriert sind. Die Strommeßabschnitte werden mit dem Schalter oder der Diode in demselben Halblei terfertigungsprozeß hergestellt und liefern Stromausgangs signale, die zu dem Hauptstrom in dem Schalter oder der Diode proportional sind. Einrichtungen sind vorgesehen zum Umwandeln des Signalstroms aus jedem Stromsensor in eine Ausgangsspannung, die zu dem Hauptstrom in den Halbleiter schaltern proportional ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 ein Schaltbild eines Wechselstrommotors mit einer Stromversorgungsanordnung, die diskrete Stromsensoren in Reihe mit den Motorphasen wicklungen enthält,

Fig. 2A und 2B Symbole, welche in folgenden Figuren benutzt werden, um einen Bipolartransistor mit iso lierter Steuerelektrode (IGBT) darzustellen, der einen integrierten Stromsensor bzw. eine Diode mit einem integrierten Stromsensor hat,

Fig. 3A ein Schaltbild eines Grundbausteins für einen dreiphasigen Vollwegbrückenwechselrichter in einer Stromversorgungsanordnung eines Wechsel strommotors, bei der eine Vorrichtung des in Fig. 2A gezeigten Typs und eine des in Fig. 2B gezeigten Typs benutzt werden,

Fig. 3B ein Schaltbild, das die Reihenschaltung von zwei Grundbausteinen nach Fig. 3A zeigt,

Fig. 4 ein Schaltbild einer bevorzugten Ausführungs form der Erfindung, wobei die Stromversor gungsanordnung eines Wechselstrommotors einen dreiphasigen Vollwegbrückenwechselrichter enthält,

Fig. 5A-5D Schaltbilder von verschiedenen Typen von Schaltungen zum Umwandeln des Stroms aus jedem Stromsensor in eine Ausgangsspannung,

Fig. 6 ein Schaltbild eines dreiphasigen Vollweg brückenwechselrichters gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 7 ein Schaltbild eines Wechselrichters zur Speisung eines geschalteten Reluktanzmotors gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, und

Fig. 8 ein Schaltbild eines Grundbausteins für einen dreiphasigen Vollwegbrückenwechselrichter in der Stromversorgungsanordnung eines Wechselstrommotors, in der ein p-Kanal- IGBT mit einem integrierten Stromsensor und eine Diode mit einem integrierten Strom sensor, bezogen auf den Katodenanschluß, benutzt werden.

Fig. 1 zeigt eine bekannte dreiphasige Stromversorgungsan ordnung, die einen Asynchron- oder Synchronmotor 10, von dem nur die Ständerwicklungen dargestellt sind, mit Ständer strom versorgt. Bei diesen Wicklungen handelt es sich um die Phasenwicklungen 40, 48 und 50. Die Grundelemente der Motorstromversorgung umfassen eine Gleichstromquelle (nicht dargestellt), einen dreiphasigen Vollwegbrückenwechselrich ter 12 und einen Stromregler 14.

Der Wechselrichter 12 hat einen positiven Gleichstromein gangsbus 16, einen negativen Gleichstromeingangsbus 18 und drei im wesentlichen gleiche Phasenzweige 20, 22 und 24. Jeder Phasenzweig gibt einen Wechselstrom an eine andere Phase des Motors 10 ab. Der Phasenzweig 20 hat eine Wechsel stromausgangsklemme 26, einen Bipolartransistor mit isolier ter Steuerelektrode (IGBT) 28 und eine Rücklaufdiode 30, die parallel zwischen den positiven Gleichstrombus 16 und die Wechselstromklemme 26 geschaltet sind, und einen Bipo lartransistor mit isolierter Steuerelektrode (IGBT) 32 und eine Rücklaufdiode 34, die parallel zwischen den negativen Gleichstrombus 18 und die Wechselstromklemme 26 geschaltet sind. Der Kollektor des IGBT 28 ist mit dem positiven Gleichstrombus 16 verbunden, und sein Emitter ist mit der Wechselstromklemme 26 verbunden, während die Katode der Rücklaufdiode 30 mit dem positiven Gleichstrombus 16 und ihre Anode mit der Wechselstromklemme 26 verbunden ist. Der Kollektor des IGBT 32 ist mit der Wechselstromklemme 26 verbunden, und sein Emitter ist mit dem negativen Gleich strombus 18 verbunden, während die Katode der Rücklaufdiode 34 mit der Wechselstromklemme 26 und ihre Anode mit dem nega tiven Gleichstrombus 18 verbunden ist. Die Steueranschlüsse der IGBTs 28 und 32 sind mit dem Stromregler 14 über Leiter 36 bzw. 38 verbunden. Ein Leiter 42 leitet Strom zwischen der Wechselstromklemme 26 und der Phasenwicklung 40 des Motors 10. Ebenso liefern die Phasenzweige 22 und 24 Strom zu den Phasenwicklungen 48 und 50 des Motors 10 über Leiter 44 bzw. 46.

Im Betrieb wird eine Gleichspannung an die Gleichstromein gangsbusse 16 und 18 angelegt. Der Stromregler 14 betätigt die IGBTs 28 und 32 gemäß einem Strombefehls- oder -führungs signal I _A*, um einen Wechselstrom an der Ausgangsklemme 26 zu erzeugen. Die IGBTs 28 und 32 werden so betätigt, daß nie mehr als einer der beiden IGBTs gleichzeitig durchge steuert ist. Wenn der IGBT 28 über die Steuerleitung 36 durchgesteuert ist, fließt Laststrom entweder über den IGBT 28 oder die Diode 30, je nach der Richtung des Stroms in der induktiven Motorphasenwicklung 40. Ebenso bewirkt ein Steuersignal, das an den IGBT 32 über die Steuerleitung 38 angelegt wird, daß Strom entweder durch den IGBT 32 oder die Diode 34 fließt. Somit wird ein Wechselstrom an der Ausgangsklemme 26 erzeugt, indem Steuersignale abwechselnd an die IGBTs 28 und 32 angelegt werden.

Der Iststrom in dem Leiter 42 und in der Phasenwicklung 40 wird durch einen diskreten Stromsensor 52, z.B. einen Hall- Effekt-Strommeßwertgeber, gemessen, und ein Signal, das zu dem Iststrom proportional ist, wird erzeugt und zu dem Stromregler 14 über einen Rückführungsleiter 58 rückgekoppelt. Stromwandler können als Stromsensoren nicht benutzt werden, da Stromwandler für eine Gleichstromkomponente in dem ge messenen Phasenstrom unempfindlich sind. Der Stromregler enthält bekannte Einrichtungen zum Vergleichen des Rück führungssignals, das durch den Stromsensor 52 erzeugt wird, mit dem Stromführungssignal für den Phasenzweig 20 und zum Modifizieren der Ansteuerung der IGBTs 28 und 32, um den Iststrom in der Phasenwicklung 40 mit der Sollwechselstrom wellenform in Übereinstimmung zu bringen. Der Stromregler 14 kann einer der Typen sein, die D.M. Brod und D.W. Novotny in "Current Control of VSI-PMW Inverters", IEEE Transaction on Industry Applications, Band IA-21, S. 562-570, Mai/Juni 1985, erläutern.

Ebenso werden die IGBTs der Phasenzweige 22 und 24 durch den Stromregler 14 gemäß Stromsollsignalen I _B* und I _C* betätigt, um ausgewählte Wechselstromwellenformen in den Phasenwick lungen 48 bzw. 50 zu erzeugen. Diskrete Stromsensoren 54 und 56 erzeugen Rückführungssignale für die Phasenzweige 22 bzw. 24.

Die Erfindung eliminiert die diskreten Stromsensoren 52, 54 und 56, die in Fig. 1 gezeigt sind, durch die Verwendung von Stromsensoren, welche in die Leistungshalbleiter integriert sind. Ein n-Kanal-IGBT, der einen integrierten Stromsensor hat, ist in Fig. 2A gezeigt. In der IGBT-Vorrichtung, aber nicht schematisch gezeigt, befinden sich ein stromführender Abschnitt und ein Strommeßabschnitt, die beide auf einem Halbleiterplättchen gebildet sind. Die externen Anschlüsse der IGBT-Vorrichtung umfassen einen Kollektor (C) 64, eine Steuerelektrode (G) 66 und einen Emitter (E) 68, die alle intern an den hauptstromführenden Abschnitt angeschlossen sind, und einen Strommeßanschluß 70, der intern mit dem stromführenden Abschnitt der Vorrichtung verbunden ist. Die Vorrichtung ist so aufgebaut, daß während des Betriebes der Strommeßabschnitt und der Anschluß 70 einen Sensorstrom liefern, der zu dem Strom in dem Hauptabschnitt proportional ist. Gemäß der Darstellung in Fig. 2A ist der Strom, der über den Anschluß 70 abgegeben wird, I ₀/N ₁, wobei I ₀ der in dem Anschluß 68 fließende IGBT-Emitterstrom und N ₁ das Ver hältnis zwischen dem Emitterstrom und dem Meßabschnittsstrom ist. Das Verhältnis N ₁ wird durch die physikalische Auslegung des IGBT eingestellt. Einzelheiten der Konstruktion und des Betriebs der IGBT-Vorrichtung finden sich in der oben erwähnten EP-PS 01 39 998 oder in einem weiteren europäischen Patent, für das die Priorität der US-Patentanmeldung, Serial Number 8 92 739,vom 31. Juli 1986 in Anspruch genommen worden ist.

Fig. 2B zeigt eine Diode, die einen integrierten Stromsensor hat. Die Diode enthält in ein und derselben Halbleitervor richtung einen hauptstromführenden Abschnitt und einen Strommeßabschnitt. Die Anode 72 und die Katode 74 sind in tern mit dem hauptstromführenden Abschnitt der Vorrichtung verbunden, und ein Anschluß 76 ist intern mit dem Strommeß abschnitt verbunden. Im Betrieb liefern der Strommeßabschnitt und der Anschluß 76 einen Sensorstrom, der zu dem Strom in dem hauptstromführenden Abschnitt der Diode proportional ist. Gemäß der Darstellung in Fig. 2B ist der Sensorstrom, der in den Anschluß 76 fließt, I ₀/N ₂, wobei I ₀ der Anodenstrom in dem Anschluß 72 und N ₂ das Verhältnis zwischen dem Anoden strom und dem Meßabschnittsstrom ist. Das Verhältnis N ₂ wird durch den Entwurf der Diode eingestellt. Eine Diode dieses Typs ist in der vorerwähnten EP-PS 01 39 998 beschrie ben.

Gemäß der Darstellung in Fig. 1 ist der Grundbaustein für den dreiphasigen Wechselrichter die Parallelschaltung aus einem IGBT und einer Rücklaufdiode, wie zum Beispiel dem IGBT 28 und der Diode 30. Der vollständige Wechselrichter besteht aus sechs dieser IGBT-Diodenschaltungen, wie es in Fig. 1 ge zeigt ist. Ein Schlüsselelement bei der Erfindung ist gemäß der Darstellung in Fig. 3A eine Parallelschaltung aus einem IGBT 51 und einer Rücklaufdiode 53, die jeweils einen inte gralen Stromsensor enthalten. Unter der Voraussetzung, daß der IGBT und die Diode so ausgelegt sind, daß sie dasselbe Verhältnis N zwischen ihren einzelnen Meßabschnittsströmen und dem Strom in ihren Hauptabschnitten haben, können die beiden Sensoranschlüsse an einem Anschluß 57 direkt ver bunden werden. Diese direkte Verbindung ist möglich, da die Stromsensorabschnitte in dem IGBT und in der Diode auf denselben Referenzschaltungspunkt, nämlich einen Anschluß 63, bezogen sind. Auf Grund dieser Verbindungen ist der vereinigte Sensorstrom, der aus dem (oder in den) Anschluß 57 fließt, I _t/N, wobei I _t der Gesamtstrom in der IGBT-Dioden schaltung ist, welcher positiv ist, wenn der Strom aus dem Anschluß 63 fließt. Der Strom, der in den Anschluß 61 fließt, ist I _t × (N+1)/N, der mit I _t fast identisch ist, sofern N groß ist. Typische Werte für N liegen über 1000, so daß der Strom in dem Anschluß 61 als gleich dem Strom in dem Anschluß 63 betrachtet werden kann, und zwar mit einem Fehler, der nicht größer als 0,1% ist.

Zwei der IGBT-Diodenschaltungen, welche die integralen Strom sensoren enthalten, können in Reihe geschaltet werden, wie es in Fig. 3B gezeigt ist, um einen Wechselrichterphasen zweig zu bilden. Der Kollektor eines IGBT 69 ist mit einem positiven Gleichstrombus 77 verbunden, und sein Emitter ist mit einem Wechselstromausgangsanschluß 79 verbunden. Die Katode einer Rücklaufdiode 71 ist mit dem positiven Gleich strombus 77 verbunden, und ihre Anode ist mit dem Wechselstrom ausgangsanschluß 79 verbunden. Der Kollektor eines IGBT 73 ist mit dem Wechselstromausgangsanschluß 79 verbunden, und sein Emitter ist mit einem negativen Gleichstrombus 81 ver bunden. Die Katode einer Rücklaufdiode 75 ist mit dem Wechsel stromausgangsanschluß 79 verbunden, und ihre Anode ist mit dem negativen Gleichstrombus 81 verbunden. Die IGBTs 69 und 73 werden durch eine herkömmliche Logikschaltungsanordnung (nicht dargestellt) gesteuert, welche Spannungen an Steueran schlüsse 65 und 67 anlegt. Diese Logikschaltungsanordnung gewährleistet, daß die IGBTs 69 und 73 niemals gleichzeitig eingeschaltet werden, wodurch jeder Kurzschluß an den Gleich stromquellenanschlüssen 77 und 81 vermieden wird.

Ein Strom I ₃, der aus dem (oder in den) Anschluß 79 fließt, wie es in Fig. 3B gezeigt ist, muß gemessen werden, um den zu dem Motor fließenden Strom zu regeln. Fig. 3B zeigt auch, daß ein Strom I ₁ aus der oberen IGBT-Diodenschaltung 83 her ausfließt, während ein Strom I ₂ in die untere IGBT-Dioden schaltung 85 fließt. Die Kirchoff′sche Regel verlangt, daß der Laststrom I ₃ gleich der Summe von I ₁ + (-I ₂) ist, so daß der Strom I ₃ rekonstruiert werden kann, wenn die Ströme I ₁ und I ₂ separat bekannt sind. Da sowohl die obere als auch die untere IGBT-Diodenschaltung 83 bzw. 85 in Fig. 3B inte grale Stromsensoren enthalten, stehen Meßwerte der Ströme I ₁ und I ₂ an den Anschlüssen 87 bzw. 89 zum Rekonstruieren des gewünschten Meßwerts des Laststroms I ₃ zur Verfügung.

Fig. 4 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungs gemäßen Stromversorgungsanordnung für einen dreiphasigen Wechselstrommotor. Ein Wechselrichter 112 enthält drei im wesentlichen gleiche Phasenzweige 120, 122 und 124, die jeweils zwischen einen positiven Gleichstromeingangsbus 116 und einen negativen Gleichstromeingangsbus 118 geschaltet sind. Die drei Phasenzweige sind jeweils so aufgebaut, wie es in Fig. 3B gezeigt ist. Zum Beispiel hat der Phasenzweig 120, der Strom an die Phasenwicklung 40 des Motors 10 ab gibt, einen Wechselstromausgangsanschluß 126, mit isolierter Steuerelektrode versehene Bipolartransistoren 128 und 132, welche integrierte Stromsensoren aufweisen, und Rücklaufdioden 130 und 134, die integrierte Stromsensoren aufweisen.

Der Stromregler 14 betätigt die IGBTs 128 und 132 des Phasen zweigs 120 über die Steueranschlüsse 36 bzw. 38, um eine Sollwechselstromwellenform in der Phasenwicklung 40 zu erzeugen. Meßwerte des Stroms in dem oberen IGBT-Diode-Paar 128, 130 werden zu dem Stromregler 14 über den Leiter 45 rückgekoppelt, und Meßwerte des Stroms in dem unteren IGBT-Diode-Paar 132, 134 werden über einen gesonderten Leiter 58 rückgekoppelt. Der Stromregler 14 verknüpft diese gesonderten Meßwerte, um einen Meßwert des gesamten Phasenzweigausgangsstroms I _A zu liefern, welcher über den Leiter 42 an den Motor 10 abge geben wird. Der Stromregler 14 reguliert den Umschaltbetrieb der IGBTs 128 und 132 so, daß der Istphasenzweigausgangsstrom I _A in dem Leiter 42 in Übereinstimmung mit der Sollstrom wellenform I _A* gebracht wird, welche dem Stromregler 14 über den Leiter 39 zugeführt wird. Die Phasenzweige 122 und 124 haben im wesentlichen den gleichen Aufbau und im wesentlichen die gleiche Arbeitsweise wie der Phasenzweig 120, mit der Ausnahme, daß die Stromwellenformen I _B und I _C welche in den Leitern 44 bzw. 46 fließen, um 120° bzw. 240° gegenüber der Wellenform des Stroms I _A des Phasenzweigs 120 phasenver schoben sind.

In Fig. 3A ist das Sensorausgangssignal an dem Anschluß 57 ein skalierter Strom I _t/N, der zu dem Gesamtphasenzweigstrom I _t, welcher von der IGBT-Diodenschaltung über den Anschluß 63 abgegeben wird, proportional ist. Es ist üblicherweise zweckmäßig, daß der Stromregler diesen kleinen Sensorstrom in eine Spannung umwandelt, welche den gemessenen Strom I _t darstellt und dann vom Stromregler benutzt wird, um die Amplitude des Stroms I _t zu regeln.

Fig. 5A zeigt eine Schaltung zum Umwandeln des Stroms aus einem IGBT in ein Spannungssignal. Der Emitter des IGBT 78 ist mit dem positiven Eingangsanschluß eines Operationsver stärkers 80 verbunden, wogegen der Strommeßanschluß des IGBT 78 mit dem negativen Eingangsanschluß des Operations verstärkers 80 verbunden ist. Ein Rückkopplungswiderstand 82 ist zwischen den negativen Eingangsanschluß des Operationsver stärkers und dessen Ausgangsanschluß geschaltet. Die Ampli tude der Ausgangsspannung, bezogen auf die Quelle IGBT 78 und unter der Annahme idealer Operationsverstärkerkenndaten, wird sein -(I ₀ × R/N), wobei:

I₀ = Strom in dem Hauptstromabschnitt des IGBT 78,
R = Ohmwert des Widerstands 82 und
N = Verhältnis zwischen dem Hauptabschnittsstrom und dem Strommeßabschnittsstrom in dem IGBT 78.

Fig. 5B zeigt eine Schaltung zum Erzeugen eines Spannungs signals, das zu der Sensorstromkombination proportional ist, welche aus einer Parallelschaltung eines IGBT und einer Rücklaufdiode gewonnen wird, wobei der IGBT und die Diode dasselbe Strommeßverhältnis N haben. Der Emitter des IGBT 84 und die Anode der Diode 86 sind mit dem positiven Eingangs anschluß des Operationsverstärkers 88 verbunden, und die Strommeßabschnittsanschlüsse beider Vorrichtungen sind mit dem negativen Eingangsanschluß des Operationsverstärkers verbunden. Ein Rückkopplungswiderstand 90 ist zwischen den negativen Eingangsanschluß und den Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 88 geschaltet. Das Ausgangsspannungs signal des Operationsverstärkers 88, bezogen auf die Quelle IGBT 84, ist -(I ₀ × R/N), und zwar unter der Annahme von idealen Operationsverstärkerkenndaten, wobei:

I₀ = Gesamtstrom in den hauptstromführenden Abschnitten des IGBT 84 und der Diode 86,
R = Ohmwert des Widerstands 90 und
N = Strommeßverhältnis, das oben mit Bezug auf Fig. 5A erläutert worden ist.

Fig. 5C zeigt eine weitere Schaltung zum Erzeugen eines Span nungssignals, das zu der Sensorstromkombination proportional ist, welche aus einer Parallelschaltung eines IGBT und einer Rücklaufdiode gewonnen wird, wobei der IGBT und die Diode unterschiedliche Strommeßverhältnisse haben. Der Emitter des IGBT 92 und die Anode der Diode 94 sind mit den positiven Eingangsanschlüssen einer Gruppe von Operationsverstärkern 96, 99 und 105 verbunden. Der Strommeßanschluß des IGBT 92 ist mit dem negativen Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 99 verbunden, wogegen der Strommeßanschluß der Diode 94 mit dem negativen Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 96 verbunden ist. Die Ausgangsanschlüsse der Operationsverstärker 96 und 99 sind mit Widerständen 102 bzw. 103 verbunden. Die Widerstände 102, 103 sind beide weiter mit dem negativen Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 105 verbunden. Die Operationsverstärker können als Operationsverstärker mit idealen Kennlinien aufgefaßt werden.

Rückkopplungswiderstände 97, 100 und 106 sind zwischen den negativen Eingangsanschlüssen und den Ausgangsanschlüssen der Operationsverstärker 96, 99 bzw. 105 angeordnet. R ₂ wird so gewählt, daß er gleich R₁ × N₂/N₁ ist, wobei R₁ und R₂ die Ohmwerte der Widerstände 97 bzw. 100 sind und wobei N₁ und N₂ die Strommeßverhältnisse der Diode 94 bzw. des IGBT 92 sind. Der Ohmwert der Widerstände 102 und 103 ist jeweils gleich R₃. Das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 105 wird daher gleich (I₀ × R₁ × R₄)/(N₁ × R₃) sein, wobei:

I₀ = Gesamtstrom in dem hauptstromführenden Abschnitt des IGBT 92 und der Diode 94,
R₁ = Ohmwert des Widerstands 94,
R₃ = Ohmwert der Widerstände 102 und 103,
R₄ = Ohmwert des Widerstands 106 und
N₁ = Strommeßverhältnis für die Diode 94.

Fig. 5D zeigt eine Signalaufbereitungsschaltung, welche die Signale der integrierten Stromsensoren aus der oberen und der unteren IGBT-Diode-Kombination 83 bzw. 85, die in Fig. 3B ge zeigt sind, in eine einzelne Ausgangsspannung umwandelt, welche zu dem Laststrom an dem Wechselstromausgang des Pha senzweiges proportional ist. Der Emitter-Anode-Anschluß 79 der oberen IGBT-Diode-Kombination 83, die in Fig. 3B gezeigt ist, ist in der Schaltung nach Fig. 5D mit dem positiven Eingangsanschluß 179 des Operationsverstärkers 113 verbunden, und der Strommeßabschnittsanschluß 87 des oberen IGBT-Diode- Paares 83 in Fig. 3B ist in der Schaltung nach Fig. 5D mit dem negativen Eingangsanschluß 187 des Operationsverstärkers verbunden. Der Emitter-Anode-Anschluß 81 der unteren IGBT- Diode-Kombination 85, die in Fig. 3B gezeigt ist, ist in der Schaltung nach Fig. 5D mit dem positiven Eingangsanschluß 181 des Operationsverstärkers 117 verbunden, und der Strom meßabschnittsanschluß 89 des unteren IGBT-Diode-Paares 85 in Fig. 3B ist in der Schaltung nach Fig. 5D mit dem negativen Eingangsanschluß 189 des Operationsverstärkers verbunden. In Fig. 3B ist das Signal an dem Stromsensorausgang 87 des oberen IGBT-Diode-Paares 83 I ₁/N, und das Signal an dem Sensorausgang 89 des unteren IGBT-Diode-Paares 85 ist I ₂/N. Diese Signale sind an den Eingangsanschlüssen 187 und 189 in Fig. 5D angegeben.

Die Operationsverstärker 113 und 117 in Fig. 5D sind jeweils so geschaltet, wie es in Fig. 5B gezeigt ist, so daß -(I₁ × R₁/N) die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 113 und -(I₂ × R₁/N) die Ausgangsspannung des Operationsver stärkers 117 ist. Der Verstärker 123 ist ein Trennverstärker mit einer Verstärkung von 1, dessen Ausgangsspannung von den Eingangsanschlüssen 119 und 139 galvanisch getrennt ist, um eine Pegelverschiebung zu bewirken. Dieses Element wird be nötigt, da die integrierten Stromsensoren in dem oberen und in dem unteren IGBT-Diode-Paar auf unterschiedliche Spannungs pegel bezogen sind. In Fig. 3B ist die Emitter-Anode-Verbindung 81 für das untere IGBT-Diode-Paar 85 mit der negativen Gleich stromquellenspannung verbunden, wogegen die Spannung an der Emitter-Anode-Verbindung 79 für das obere IGBT-Anode-Paar 83 zwischen der positiven und der negativen Gleichstromquellen spannung an 77 bzw. 81 je nach den leitenden Zuständen des IGBT umschaltet. Als ein Ergebnis dieser Spannungsdifferenz ist es notwendig, eine Einrichtung wie einen Trennverstärker zu benutzen, um für eine Pegelverschiebung zu sorgen, so daß die Stromsensorsignale aus dem oberen und dem unteren IGBT- Diode-Paar elektrisch kombiniert werden können. Die Aus gangsstufe des Trennverstärkers 123 in Fig. 5D ist auf die negative Gleichstromquellenspannung bezogen, und zwar über einen Leiter 141.

Die Ausgangsspannung des Trennverstärkers 123 ist -(I₁ × R₁/N) da die Verstärkung dieses Verstärkers eins ist. Diese Aus gangsspannung wird an den negativen Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 133 über einen Widerstand 127 angelegt, der den Ohmwert R ₂ hat, und die Ausgangsspannung des Opera tionsverstärkers 117 wird an den positiven Eingang des Operationsverstärkers 133 über einen Widerstand 129 angelegt, der denselben Ohmwert R ₂ hat. Der Operationsverstärker 133 dient als Differenzverstärker in dieser Schaltung. Demgemäß ist ein Widerstand 135 mit dem Ohmwert R ₃ zwischen den positiven Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 133 und den Bezugsspannungsanschluß 181 geschaltet. Ein Rückkopplungs widerstand 131, der zwischen den Ausgangsanschluß 137 des Operationsverstärkers 133 und den negativen Eingangsanschluß geschaltet ist, hat denselben Ohmwert R ₃. Infolgedessen ist die Ausgangsspannung dieser Schaltung an dem Anschluß 137 gleich (I₁ - I₂) × R₁ × R₃/(R₂ × N), wobei N das Strom meßverhältnis für alle IGBT- und Diodensensorelemente ist und wobei die Operationsverstärker als Operationsverstärker mit idealen Kennlinien betrachtet werden. Wie oben mit Bezug auf Fig. 3B beschrieben, ist (I ₁-I ₂) gleich dem Phasen zweigausgangswechselstrom I ₃, so daß die Ausgangsspannung, die an dem Ausgangsanschluß 137 in Fig. 5D gebildet wird, wie gewünscht proportional zu dem Laststrom ist. Dieser Last strommeßwert kann dann als Rückführungsinformation benutzt werden, um einen diskreten Stromsensor (wie z.B. den Sensor 52, 54 oder 56) in der bekannten Schaltung zu ersetzen, die in Fig. 1 gezeigt ist.

Alternative Ausführungsformen der Erfindung sind in den Fig. 6 und 7 gezeigt, wobei unterschiedliche Konstruktionen des Wech selrichters 112 nach Fig. 4 dargestellt sind. In den Ausfüh rungsformen, die in den Fig. 6 und 7 gezeigt sind, ist ebenso wie bei der in Fig. 4 gezeigten bevorzugten Ausführungsform der Stromregler 14 so geschaltet, daß er eine Rückführungsin formation aus einer ersten Gruppe von Halbleitervorrichtungen empfängt, welche aus IGBTs und Dioden bestehen, die jeweils in tegrierte Stromsensoren haben. Der Stromregler 14 benutzt diese Stromrückführungsinformation in Kombination mit Stromführungs- oder -sollsignalen, um Steuerbefehle abzugeben, welche an sämt liche IGBTs in dem Wechselrichter angelegt werden, um deren leitende Zustände zu steuern.

Fig. 6 zeigt einen dreiphasigen Vollwegbrückenwechselrichter, der so aufgebaut ist, daß nur die Vorrichtungen, die mit dem negativen Gleichstromeingangsbus verbunden sind, Strommeßab schnitte enthalten. Diese Konfiguration eliminiert Signalaufbe reitungsschwierigkeiten, welche auftreten, wenn Stromdaten den Schaltern entnommen werden, die mit dem positiven Gleichstrom bus verbunden sind, wie es in Fig. 4 gezeigt ist. Diese Schwie rigkeiten rühren von Gleichtaktspannungskomponenten her, welche aus dem Rückführungssignal entfernt werden müssen und sich er geben, weil die Emitter der IGBTs des oberen Phasenzweigs, d.h. die IGBTs, welche mit dem positiven Gleichstromeingangsbus ver bunden sind, mit hohen Frequenzen zwischen der positiven und der negativen Gleichstrombusspannung umgeschaltet werden. Diese Ausführungsform eliminiert die Notwendigkeit von speziellen Pegelverschiebungselementen wie dem Trennverstärker 123 in Fig. 5D.

In der Schaltung nach Fig. 6 hat der Wechselrichter einen po sitiven Gleichstromeingangsbus 216, einen negativen Gleich stromeingangsbus 218 und drei Phasenzweige 220, 222 und 224. Der Phasenzweig 220 hat einen Wechselstromausgangsanschluß 226, einen IGBT 228 und eine Rücklaufdiode 230, welche zwischen den positiven Gleichstrombus 216 und den Wechselstromanschluß 226 ge schaltet sind, sowie einen IGBT 232 und eine Rücklaufdiode 234, welche zwischen den negativen Gleichstrombus 218 und den Wechselstromanschluß 226 geschaltet sind. Der IGBT 232 und die Diode 234 enthalten Strommeßabschnitte. Die Strommeßanschlüsse des IGBT 232 und der Diode 234 geben Sensorstromrückführungs signale i′_A über einen Anschluß 258 des Phasenzweigs 220 an den Stromregler ab, der in Fig. 4 gezeigt ist. In dieser Konfigura tion werden jedoch Rückführungsdaten nur erzeugt, wenn der IGBT 232 und die Diode 234 Strom führen. Die Phasenzweige 222 und 224 haben den gleichen Aufbau und arbeiten auf gleiche Weise. Ein Steueralgorithmus zum Regeln des Ausgangsstroms, wenn nur eine Teilrückführungsinformation verfügbar ist, ist in einer gleichzeitig eingereichten weiteren deutschen Patentanmeldung der Anmelderin beschrieben, für die die Priorität der US-Pa tentanmeldung, Serial no. 1 40 685, vom 4. Januar 1988 in An spruch genommen worden ist.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung in Form eines in der Frequenz einstellbaren, dreiphasigen, Schaltreluktanzmo torwechselrichters ist in Fig. 7 gezeigt. Der Wechselrichter hat einen positiven Gleichstromeingangsbus 416, einen negati ven Gleichstromeingangsbus 418 und drei Phasenzweige 420, 422 und 424. Der Phasenzweig 420 hat zwei Ausgangsanschlüsse 426 und 427, die mit der Motorphasenwicklung 440 verbunden sind. Der Kollektor eines IGBT 428 ist mit dem positiven Gleichstrom bus 416 verbunden, und sein Emitter ist mit dem Ausgangsan schluß 426 verbunden. Die Katode einer Rücklaufdiode 430 ist mit dem positiven Gleichstrombus 416 verbunden, und ihre Anode ist mit dem Ausgangsanschluß 427 verbunden. Der Kollektor ei nes IGBT 432 ist mit dem Ausgangsanschluß 427 verbunden, und sein Emitter ist mit dem negativen Gleichstrombus 418 verbun den. Die Katode einer Rücklaufdiode 434 ist mit dem Ausgangs anschluß 426 verbunden, und ihre Anode ist mit dem negativen Gleichstrombus 418 verbunden.

Im Betrieb wird ein Spannungspotential an die Gleichstromein gangsbusse 416 und 418 angelegt. Der Stromregler (nicht darge stellt) betätigt die IGBTs 428 und 432 gemäß einem Stromfüh rungs- oder -sollsignal, damit ein Strom an die Motorphasen wicklung 440 abgegeben wird. Der Strom in der Wicklung 440, welche zwischen die Ausgangsanschlüsse 426 und 427 geschaltet ist, fließt in einer Richtung zwischen den Gleichstromein gangsbussen 416 und 418. Die Größe dieses Stroms wird jedoch durch die Betätigung der IGBDs 428 und 432 verändert. Die Ar beitsweise der IGBTs 428 und 432 unterscheidet sich von der Arbeitsweise ihrer Gegenstücke in den Synchronmotor- oder Asynchronmotorantrieben, welche weiter oben beschrieben worden sind, dahingehend, daß die IGBTs 428 und 432 während eines Teils ihrer Betriebszyklen beide gleichzeitig in leitende (oder nichtleitende) Zustände geschaltet werden.

Nur die IGBTs und die Dioden, welche mit dem negativen Gleich strombus 418 verbunden sind, enthalten Stromsensoren. Bei spielshalber enthalten nur der IGBT 432 und die Diode 434 in dem Phasenzweig 420 integrierte Stromsensoren, die Sensoraus gangsstromsignale auf Leitern 452 bzw. 454 abgeben. Wie oben erwähnt, unterscheidet sich der Wechselrichter für den ge schalteten Reluktanzmotor von den weiter oben beschriebenen Wechselstrommotor-Wechselrichtern dahingehend, daß beide IGBTs in einem Phasenzweig für den geschalteten Reluktanzmotor gleichzeitig eingeschaltet werden können. Infolgedessen kann der Wechselrichter so betrieben werden, daß eine vollständige Information über den Motorlaststrom, der in der Wicklung 440 fließt, immer verfügbar ist, obgleich der obere IGBT 428 und die obere Diode 430 keine integrierten Stromsensoren enthal ten. Signalaufbereitungsschaltungen zum Umwandeln der Sensor ausgangsströme aus den IGBTs und den Dioden der unteren Pha senzweige in Spannungen können unter Verwendung von einfachen Operationsverstärkerschaltungen aufgebaut werden, wie es wei ter oben in Verbindung mit Fig. 5 beschrieben worden ist. Da alle Stromsensoren in den unteren Phasenzweigen auf dieselbe Referenzspannung an dem Bus 418 bezogen sind, sind keine spe ziellen Pegelverschiebungselemente wie Trennverstärker notwen dig, um die Motorstrommeßwerte zu rekonstruieren.

Die Erfindung ist zwar bis hierher mit Bezug auf n-Kanal-Lei stungsvorrichtungen beschrieben worden, die angegebene Technik gilt aber äquivalent für p-Kanal-Vorrichtungen. Z.B. kann die obere Kombination aus IGBT 128 und Diode 130 in Fig. 4, in der ein n-Kanal-IGBT benutzt wird, durch die entsprechende p- Kanal-IGBT-Diode-Kombination ersetzt werden, die in Fig. 8 ge zeigt ist. Ein IGBT 551 ist eine p-Kanal-Vorrichtung mit einem integrierten Stromsensor, und eine Diode 553 enthält einen Strommeßabschnitt, der auf den Katodenanschluß bezogen ist. Infolgedessen sind die Stromsensoren in dem IGBT 551 und der Diode 553 beide auf den Anschluß 561 der Emitter-Katode-Ver bindung bezogen. Wenn angenommen wird, daß der IGBT und die Diode so ausgelegt sind, daß sie dasselbe Stromsensorverhält nis N haben, ist der Sensorstrom, der in den Anschluß 556 fließt, eine skalierte Version I _t/N des Gesamtstroms I _t, der in den (oder aus dem) Emitter-Katode-Anschluß 561 fließt. Signalaufbereitungsschaltungen der in Fig. 5B gezeigten Art zum Umwandeln des Sensorstroms in Sensorspannungen können leicht an die p-Kanal-IGBT-Diode-Kombination von Fig. 8 ange paßt werden, indem der Emitter-Katode-Anschluß 561 als der Schaltungsreferenzschaltungspunkt statt der Emitter-Anode- Verbindung in der n-Kanal-Version benutzt wird.

Die vorstehende Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen zeigen eine neue und verbesserte Stromsensorkonfiguration für einen Wechselstrommotorantrieb, die es möglich macht, eine Stromsteuerung zu erreichen, ohne daß diskrete Stromsensoren in den einzelnen Motorphasenwicklungen erforderlich sind. Die Schaltungsanordnung kann einfach und billig hergestellt wer den und gestattet eine Reduzierung der Größe von Wechselstrom motorantrieben durch Eliminierung von diskreten Stromsensoren und des mit diesen verbundenen zusätzlichen Volumens und Ge wichts.

Aus der vorstehenden Beschreibung geht für den Fachmann klar hervor, daß sich die Erfindung nicht auf die besonderen Aus führungsformen beschränkt, die beschrieben und dargestellt worden sind, und daß zahlreiche Modifizierungen und Änderungen im Rahmen der Erfindung möglich sind. Z.B. befaßt sich zwar die vorstehende Beschreibung mit Wechselstromversorgungen für Dreiphasenmotoren, die Erfindung ist jedoch gleichermaßen bei Wechselstromversorgungen für irgend eine mehrphasige Belastung anwendbar. Außerdem werden zwar bei den beschriebenen und ge zeigten Stromversorgungswechselrichtern Transistoren mit iso lierter Steuerelektrode (IGBTs) und Rücklaufdioden benutzt, als Hauptschaltvorrichtungen können jedoch die vielfältigsten MOS (Metalloxidhalbleiter)-Vorrichtungen mit Steuerelektroden oder sogar Bipolartransistoren statt der Bipolartransistoren mit isolierter Steuerelektrode, und zwar mit integralen Strom meßteilen, sofern geeignet, benutzt werden.

Andere Variationen, Änderungen, Substitutionen und Äquivalente liegen im Rahmen der Erfindung für den Fachmann auf der Hand. Demgemäß soll die Erfindung nur durch den Umfang der beigefüg ten Patentansprüche beschränkt werden.

Claims

1. Baustein für einen Wechselrichter mit zwei Eingangsbussen (77, 81) zum Empfangen einer Eingangsgleichspannung und zum Erzeugen einer Wechselspannung an einem Wechselstromausgangs anschluß (79) und mit einer Steuereinrichtung (14), die auf Ströme in dem Baustein anspricht, um Steuersignale an densel ben abzugeben, gekennzeichnet durch:
eine drei Anschlüsse aufweisende Halbleiterleistungsschaltvor richtung (69) mit einem ersten integralen Stromsensor, einem ersten und einem zweiten Leistungsanschluß und einem Steueran schluß (65);
eine Diode (71) mit einem zweiten integralen Stromsensor und einem ersten und einem zweiten Diodenanschluß;
eine Einrichtung, welche den ersten Leistungsanschluß und den ersten Diodenanschluß mit einem der Eingangsbusse verbindet;
eine Einrichtung, welche den zweiten Leistungsanschluß und den zweiten Diodenanschluß mit dem Wechselstromausgangsan schluß (79) verbindet;
eine Schaltungsanordnung (85), welche den Wechselstromaus gangsanschluß (79) mit dem anderen der Eingangsbusse verbindet; und
Einrichtungen, welche den ersten und den zweiten integralen Stromsensor mit der Steuereinrichtung (14) verbinden, um die sem eine Rückführungsinformation zuzuführen, wobei die Steuer einrichtung (14) ein Steuersignal an den Steueranschluß (65) abgibt.

2. Baustein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Eingangsbus (77) positive Polarität hat, daß der andere Eingangsbus (81) negative Polarität hat, daß der erste Dioden anschluß ein Katodenanschluß ist und daß der zweite Dioden anschluß ein Anodenanschluß ist.

3. Baustein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Eingangsbus (81) negative Polarität hat, daß der andere Eingangsbus (77) positive Polarität hat, daß der erste Dioden anschluß ein Anodenanschluß ist und daß der zweite Diodenan schluß ein Katodenanschluß ist.

4. Baustein nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die Schaltungsanordnung einen zweiten Baustein (85) aufweist mit:
einer drei Anschlüsse aufweisenden Halbleiterleistungsschalt vorrichtung (73), die einen dritten integralen Stromsensor, einen dritten und einen vierten Leistungsanschluß sowie einen zweiten Steueranschluß (67) hat;
einer zweiten Diode (75), die einen vierten integralen Strom sensor sowie einen dritten und einen vierten Diodenanschluß hat;
einer Einrichtung, welche den dritten Leistungsanschluß und den dritten Diodenanschluß mit dem Wechselstromausgangsan schluß (79) verbindet;
einer Einrichtung, welche den vierten Leistungsanschluß und den vierten Diodenanschluß mit dem anderen Eingangsbus verbin det; und
Einrichtungen, welche den dritten und den vierten integralen Stromsensor mit der Steuereinrichtung (14) verbinden, um die ser ein zweites Rückführungssignal zuzuführen, wobei die Steuereinrichtung ein zweites Steuersignal an den zweiten Steueranschluß (67) abgibt.

5. Baustein nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Eingangsbus (77) positive Polarität hat, daß der andere Eingangsbus (81) negative Polarität hat, daß der erste und der dritte Diodenanschluß Katodenanschlüsse sind und daß der zweite und der vierte Diodenanschluß Anodenanschlüsse sind.

6. Baustein nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Eingangsbus (81) negative Polarität hat, daß der andere Eingangsbus (77) positive Polarität hat, daß der erste und der dritte Diodenanschluß Anodenanschlüsse sind und daß der zweite und der vierte Diodenanschluß Katodenanschlüsse sind.

7. Baustein nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, daß das Verhältnis des Meßabschnittsstroms zum Haupt abschnittsstrom der drei Anschlüsse aufweisenden Halbleiter leistungsschaltvorrichtung (69) ungleich dem Verhältnis des Meßabschnittsstroms zum Hauptabschnittsstrom der Diode (71) ist und daß der erste und der zweite integrale Stromsensor separate Rückführungssignale an die Steuereinrichtung (14) an legen.

8. Baustein nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, daß das Verhältnis des Meßabschnittsstroms zum Hauptabschnittsstrom der drei Anschlüsse aufweisenden Halblei terleistungsschaltvorrichtung (69) gleich dem Verhältnis des Meßabschnittsstroms zum Hauptabschnittsstrom der Diode (71) ist und daß die Einrichtungen, welche den ersten und den zwei ten integralen Stromsensor mit der Steuereinrichtung (14) ver binden, weiter direkt miteinander verbunden sind.

9. Baustein für einen Wechselrichter mit zwei Eingangsbussen (77, 81) zum Empfangen einer Eingangsgleichspannung und zum Erzeugen einer Wechselspannung an einem Wechselstromausgangs anschluß und mit einer Steuereinrichtung (14), die auf die Ströme in dem Baustein anspricht, um Steuersignale an densel ben anzulegen, gekennzeichnet durch:
eine mit Steuerelektrode versehene MOS-Leistungsschaltvorrich tung (69), die einen ersten integralen Stromsensor, einen Kol lektoranschluß, einen Steueranschluß (65) und einen Emitteran schluß hat;
eine Diode (71), die einen zweiten integralen Stromsensor so wie einen ersten und einen zweiten Diodenanschluß hat;
eine Einrichtung, welche den Emitteranschluß und den ersten Diodenanschluß mit einem der Eingangsbusse (77, 81) verbindet;
eine Einrichtung, welche den Kollektoranschluß und den zweiten Diodenanschluß mit dem Wechselstromausgangsanschluß (79) ver bindet;
eine Schaltungsanordnung (85), welche den Wechselstromaus gangsanschluß (79) mit dem anderen der beiden Eingangsbusse (77, 81) verbindet; und
Einrichtungen, welche den ersten und den zweiten integralen Stromsensor mit der Steuereinrichtung (14) verbinden, um die sem ein Rückführungssignal zuzuführen, wobei die Steuerein richtung (14) ein Steuersignal an den Steueranschluß (65) an legt.

10. Baustein nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Eingangsbus (77) positive Polarität hat, daß der andere Eingangsbus (81) negative Polarität hat, daß der erste Dioden anschluß ein Katodenanschluß ist und daß der zweite Diodenan schluß ein Anodenanschluß ist.

11. Baustein nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Eingangsbus (81) negative Polarität hat, daß der andere Eingangsbus (77) positive Polarität hat, daß der erste Dioden anschluß ein Anodenanschluß ist und daß der zweite Diodenan schluß ein Katodenanschluß ist.

12. Baustein nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch ge kennzeichnet, daß die mit Steuerelektrode versehene MOS-Lei stungsschaltvorrichtung (69) ein IGBT ist.

13. Baustein nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch ge kennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung einen zweiten Bau stein (85) aufweist mit:
einer zweiten, mit Steuerelektrode versehenen MOS-Leistungs schaltvorrichtung (73), die einen dritten integralen Stromsen sor und einen zweiten Kollektoranschluß, einen zweiten Steuer anschluß (67) und einen zweiten Emitteranschluß hat;
einer zweiten Diode (75), die einen vierten integralen Strom sensor sowie einen dritten und einen vierten Diodenanschluß hat;
einer Einrichtung, welche den zweiten Kollektoranschluß und den dritten Diodenanschluß mit dem Wechselstromausgangsan schluß (79) verbindet;
einer Einrichtung, welche den zweiten Emitteranschluß und den vierten Diodenanschluß mit dem anderen der Eingangsbusse (77, 81) verbindet; und
Einrichtungen, welche den dritten und den vierten integralen Stromsensor mit der Steuereinrichtung (14) verbinden, um die ser ein zweites Rückführungssignal zuzuführen, wobei die Steu ereinrichtung ein zweites Steuersignal an den zweiten Steuer anschluß (67) anlegt.

14. Baustein nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Eingangsbus (77) positive Polarität hat, daß der andere Eingangsbus (81) negative Polarität hat, daß der erste und der dritte Diodenanschluß Katodenanschlüsse sind und daß der zweite und der vierte Diodenanschluß Anodenanschlüsse sind.

15. Baustein nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Steuerelektrode versehenen MOS-Vorrichtungen (69, 73) jeweils ein IGBT sind.

16. Baustein nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch ge kennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung einen zweiten Bau stein (85) aufweist mit:
einer zweiten mit Steuerelektrode versehenen MOS-Leistungs schaltvorrichtung (73), die einen dritten integralen Stromsen sor sowie einen zweiten Kollektoranschluß, einen zweiten Steu eranschluß (67) und einen zweiten Emitteranschluß hat;
einer zweiten Diode (75), die einen vierten integralen Strom sensor sowie einen dritten und einen vierten Diodenanschluß hat;
einer Einrichtung, welche den zweiten Emitteranschluß und den dritten Diodenanschluß mit dem Wechselstromausgangsanschluß (79) verbindet;
einer Einrichtung, welche den zweiten Kollektoranschluß und den vierten Diodenanschluß mit dem anderen der Eingangsbusse (77, 81) verbindet; und
Einrichtungen, welche den dritten und den vierten integralen Stromsensor mit der Steuereinrichtung (14) verbinden, um ein zweites Rückführungssignal an diese anzulegen, wobei die Steu ereinrichtung ein zweites Steuersignal an den zweiten Steuer anschluß (67) anlegt.

17. Baustein nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Eingangsbus (77) positive Polarität hat, daß der andere Eingangsbus (81) negative Polarität hat, daß der erste und der dritte Diodenanschluß Katodenanschlüsse sind und daß der zwei te und der vierte Diodenanschluß Anodenanschlüsse sind.

18. Baustein nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeich net, daß die mit Steuerelektrode versehenen MOS-Vorrichtungen (69, 73) jeweils ein IGBT sind.

19. Anordnung zum Versorgen eines mehrphasigen Motors (10) mit geregeltem Wechselstrom, gekennzeichnet durch:
einen Vollwegbrückenwechselrichter (112), der einen positiven und einen negativen Gleichstromeingangsbus (116, 118; 216, 218) und für jede Motorphase (40, 48, 50) jeweils einen Pha senzweig (120, 122, 124; 220, 222, 224) aufweist;
wobei jeder Phasenzweig einen Wechselstromausgangsanschluß (126; 226) zur Verbindung mit dem Motor (10) aufweist;
einen Satz Halbleitervorrichtungen, der einen oberen Transi stor (128; 228) und eine obere Rücklaufdiode (130; 230), die parallel zwischen den positiven Gleichstromeingangsbus (116; 216) und den Wechselstromausgangsanschluß (126; 226) geschal tet sind, sowie einen unteren Transistor (132; 232) und eine untere Rücklaufdiode (134; 234) aufweist, die parallel zwi schen den negativen Gleichstromeingangsbus (118; 218) und den Wechselstromausgangsanschluß (126; 226) geschaltet sind;
einen separaten Stromsensor integral mit wenigstens jedem der unteren Transistoren und jeder der unteren Rücklaufdioden, wo bei die Sensoren jeweils auf den Stromfluß in ihrer integralen Halbleitervorrichtung ansprechen, um einen proportionalen Sensorstrom zu liefern;
Einrichtungen in jedem Phasenzweig zum Gewinnen eines Rückfüh rungssignals aus den Sensorströmen, die der Phasenzweig lie fert; und
einen Stromregler (14), der mit jedem der Transistoren verbun den ist, wobei der Stromregler eine Einrichtung enthält zum Empfangen eines Satzes von Sollsignalen und auf einen Ver gleich der Rückführungssignale mit den Sollsignalen hin den Betrieb der Transistoren steuert.

20. Anordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die oberen Transistoren (128; 228) und die oberen Rücklaufdio den (130; 230) jeweils einen integralen Stromsensor enthalten.

21. Anordnung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeich net, daß jeder Transistor (128, 132; 228, 232) ein Bipolar transistor mit isolierter Steuerelektrode ist.

22. Mehrphasiger Vollwegbrückenwechselrichter, gekennzeichnet durch:
einen positiven und einen negativen Gleichstromeingangsbus (216, 218) ;
mehrere Phasenzweige (220, 222, 224), die jeweils einen Wech selstromausgangsanschluß (226) aufweisen;
wobei jeder Phasenzweig (220, 222, 224) weiter einen Satz Halbleitervorrichtungen enthält, die einen oberen Transistor (228) und eine obere Rücklaufdiode (230), welche parallel zwischen den positiven Gleichstromeingangsbus (216) und den Wechselstromausgangsanschluß (226) geschaltet sind, und einen unteren Transistor (232) und eine untere Rücklaufdiode (234), welche parallel zwischen den negativen Gleichstromeingangsbus (218) und den Wechselstromausgangsanschluß (226) geschaltet sind, umfaßt;
einen separaten Stromsensor integral mit wenigstens jedem der unteren Transistoren (232) und jeder der unteren Rücklaufdio den (234), wobei jeder Stromsensor auf den Stromfluß in sei ner integralen Halbleitervorrichtung anspricht, um einen pro portionalen Sensorstrom abzugeben; und
eine Einrichtung in jedem Phasenzweig zum Gewinnen eines Rück führungssignals aus den Sensorströmen, die durch den betref fenden Phasenzweig geliefert werden.

23. Wechselrichter nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die oberen Transistoren (228) und die oberen Rücklaufdio den (230) jeweils einen integralen Stromsensor enthalten.

24. Wechselrichter nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekenn zeichnet, daß jeder Transistor (228, 232) ein Bipolartran sistor mit isolierter Steuerelektrode ist.

25. Frequenzgestellte Anordnung zum Versorgen eines mehrpha sigen Stellreluktanzmotors mit geregeltem Wechselstrom, ge kennzeichnet durch:
eine Stromrichterschaltung mit einem positiven und einem nega tiven Gleichstromeingangsbus (416, 418) und einem Phasenzweig (420, 422, 424) für jede Motorphase (440, 448, 450);
wobei die Phasenzweige (420, 422, 424) jeweils einen ersten und einen zweiten Wechselstromausgangsanschluß (426, 427) zur Verbindung mit einer ersten bzw. zweiten Seite jeder Motorpha se (440, 448, 450) haben;
einen Satz Halbleitervorrichtungen, welcher eine obere Leistungsschaltvorrichtung (428) umfaßt, die zwischen einen der Gleichstromeingangsbusse (416, 418) und den ersten Wechselstromausgangsanschluß (426) geschaltet ist, eine untere Leistungsschaltvorrichtung (432), die zwischen den anderen der Gleichstromeingangsbusse und den zweiten Wechselstromausgangs anschluß (427) geschaltet ist, eine untere Rücklaufdiode (434), die zwischen den ersten Wechselstromausgangsanschluß (426) und den anderen der Gleichstromeingangsbusse geschaltet ist, und eine obere Rücklaufdiode (428), die zwischen den ei nen der Gleichstromeingangsbusse und den ersten Wechselstrom ausgangsanschluß (428) geschaltet ist;
einen separaten Stromsensor integral jeweils mit der unteren Leistungsschaltvorrichtung (432) und der unteren Rücklaufdio de (434), wobei jeder Stromsensor auf den Stromfluß in seiner zugeordneten integralen Halbleitervorrichtung anspricht, um einen proportionalen Sensorstrom zu liefern;
einen Stromregler (14), der mit jeder Leistungsschaltvorrich tung (428, 432) verbunden ist; und
Einrichtungen, welche jeden separaten Stromsensor in jedem Phasenzweig (420, 422, 424) mit dem Stromregler (14) verbin den, um an diesen Signale anzulegen, wobei der Stromregler (14) einen Satz Sollsignale empfängt und auf einen Vergleich der Rückführungssignale mit den Sollsignalen hin den Betrieb der Leistungsschaltvorrichtungen (428, 432) steuert.

26. Anordnung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsschaltvorrichtungen (428, 432) jeweils aus einem Bipolartransistor mit isolierter Steuerelektrode bestehen.

27. Anordnung nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeich net, daß der eine Gleichstromeingangsbus (416) positive Pola rität hat und daß der andere Eingangsbus (418) negative Pola rität hat.

28. Anordnung nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeich net, daß der eine Gleichstromeingangsbus (418) negative Pola rität hat und daß der andere Eingangsbus (416) positive Pola rität hat.