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運行連接到電機上的有源變流器的方法和用于其實現(xiàn)的裝置與流程

文檔序號:11290303閱讀:434來源:國知局
運行連接到電機上的有源變流器的方法和用于其實現(xiàn)的裝置與流程

本發(fā)明涉及根據(jù)獨立權(quán)利要求的相應(yīng)的前序部分所述的一種用于運行連接到電機上的有源變流器的方法和用于實現(xiàn)該方法的裝置。



背景技術(shù):

為了從交流源對直流電網(wǎng)進行饋電,尤其是通過交流發(fā)電機對機動車車載電網(wǎng)進行饋電,可以采用不同結(jié)構(gòu)類型的作為整流器運行的變流器。在機動車車載電網(wǎng)中,對應(yīng)于此處通常安裝的三相、四相或者五相交流發(fā)電機,通常使用呈六脈沖、八脈沖或者十脈沖實施的變流器。然而,本發(fā)明也適合于另外的相數(shù)或脈沖數(shù)的變流器。

如果隨后簡化地談及發(fā)電機,則在這種情況下也可以涉及以發(fā)電機方式和以電動機方式可運行的電機,例如可以涉及所謂的起動發(fā)電機(startergenerator)。變流器隨后被理解為已知類型的橋式電路,該橋式電路在電機以發(fā)電機方式運行時作為整流器工作。簡化地,隨后也談及整流器。由至少以發(fā)電機方式可運行的電機和相對應(yīng)的作為整流器工作的變流器構(gòu)成的裝置隨后也稱作電流供電裝置。

在相對應(yīng)的電流供電裝置中的關(guān)鍵的運行情況是所謂的甩負荷(英語loaddump)。當(dāng)在被高度勵磁的電機的情況下和相對應(yīng)高得發(fā)出的電流的情況下在電機或變流器上的負荷突然減小時,出現(xiàn)所述甩負荷。甩負荷可能起因于切斷在所連接的機動車車載電網(wǎng)中的耗電器或者起因于線纜斷裂。

尤其是在無電池的運行中,如果在機動車車載電網(wǎng)中耗電器被突然切斷,則由于勵磁繞組的電感并且由于因而只是緩慢減低的勵磁場,電機可以提供比機動車車載電網(wǎng)能夠吸收的能量更多的能量還直至一秒鐘長。如果所述能量不能被機動車車載電網(wǎng)中的或者變流器中的電容性元件攔截或者不能完全被所述電容性元件攔截,則在機動車車載電網(wǎng)中的部件處可能發(fā)生過壓和過壓損害。

在線纜斷裂(由于線纜斷裂,機動車車載電網(wǎng)與變流器分開)時,電機同樣進一步提供能量,但是不再連接耗電器。與剛剛所闡述的切斷耗電器的情況相比,由此不再威脅耗電器。此外,所述耗電器也可以通過電池供電。但是,在這種情況下,電機或者變流器的功率電子裝置可能由于過壓被損害。

在常規(guī)的(無源)變流器中,通過變流器本身、即借助在那里傳統(tǒng)上安裝的齊納二極管,對車載電網(wǎng)或?qū)﹄姍C和變流器的功率電子裝置分別進行一定的保護,在這些齊納二極管中,過壓被箝位并且過剩的能量被轉(zhuǎn)換為熱。附加的箝位元件的使用在本上下文中也是已知的。

然而,尤其因為有源變流器與無源的或不受控的變流器相反在正常運行中具有較低的損耗功率,所以在機動車中值得期望的是采用有源的或受控的變流器。然而,目前可得到的用于有源變流器的可激勵的(ansteuerbar)或有源的流量控制閥(例如場效應(yīng)晶體管)不擁有具有足夠的穩(wěn)健性(robustheit)的集成的箝位功能,如常規(guī)的齊納二極管那樣,并且因而不能攔截過壓。因而,在有源變流器中,強制性地需要附加的保護策略。

在甩負荷時,例如通過如下方式可以使各發(fā)電機相短接:相對應(yīng)的變流器的上部支路或者下部支路的數(shù)個流量控制閥或者所有流量控制閥短時切換為導(dǎo)通。這尤其是基于對附在(anliegend)變流器的直流電壓端子上的車載電網(wǎng)電壓的分析來進行。如果該車載電網(wǎng)電壓超過預(yù)給定的上限閾值,則開始相對應(yīng)的短接并且車載電網(wǎng)電壓降低。此后,如果該車載電網(wǎng)電壓低于預(yù)給定的下限閾值,則結(jié)束(aufheben)短接,并且車載電網(wǎng)電壓重新上升。車載電網(wǎng)電壓因而在上限閾值與下限閾值之間擺動,直至勵磁場消退。

隨后,具有(至少盡可能地)消退的勵磁場的電機也稱作“被去勵磁的”,具有沒有消退的或者僅幾乎沒有消退的勵磁場的電機稱作“被勵磁的”。如果隨后談及“開始相短接”,其應(yīng)被理解為,如所闡述的那樣,變流器的上部支路或者下部支路的流量控制閥被切換為導(dǎo)通。當(dāng)(例如在使用已知的脈寬調(diào)制或區(qū)塊激勵(blockansteuerung)的情況下)又采取正常的有源整流時,相對應(yīng)的相短接被“結(jié)束”。

在所闡述的方法中,可能發(fā)生連續(xù)的并且不再能以常規(guī)方式結(jié)束的在有源整流與相短接之間的變換。由于在線纜斷裂時在車載電網(wǎng)中電容性地起作用的元件不再可供支配并且在變流器中存在的電容性元件比較小,所以小的能量就足以又將(剩余的沒有由于線纜斷裂而分開的電網(wǎng)的)車載電網(wǎng)電壓升高為使得超過用于開始相短接的閾值。該方法因而不再獲得“靜止”,亦即不轉(zhuǎn)變?yōu)槌掷m(xù)的有源整流,或者只是非常晚又轉(zhuǎn)變?yōu)槌掷m(xù)的有源整流。該問題在下面也參照附圖予以闡述。

除了用于以相短接形式激活相對應(yīng)的甩負荷反應(yīng)的裝置之外設(shè)置有電壓箝位的變流器同樣遇到該問題。相對應(yīng)的箝位電路設(shè)立為,在呈相短接形式的甩負荷反應(yīng)可以起作用之前,攔截電壓尖峰。通過箝位電路造成的電壓箝位從如下時間點起被激活:從該時間點起,車載電網(wǎng)電壓或相對應(yīng)的電壓電勢上升直到預(yù)給定的閾值,并且只要該電壓電勢沒有下降到閾值之下,就長時間地保持激活。通過箝位,車載電網(wǎng)電壓不再上升超過被限定為至少短時安全的閾值。典型地,也采用相短接的變流器中的這樣的電壓箝位包括:在變流器的并不用于相短接的支路中激勵流量控制閥,并且由此在與所述流量控制閥相連的相端子與相對應(yīng)的直流電壓端子之間建立導(dǎo)通的連接。

如所提及的那樣,從現(xiàn)有技術(shù)中已知的解決方案尤其是在線纜斷裂時被證明為并不總是有利的,以致對于這種情況存在對改善的保護策略的需求。



技術(shù)實現(xiàn)要素:

根據(jù)本發(fā)明,建議了根據(jù)獨立權(quán)利要求的相應(yīng)的前序部分所述的一種用于運行連接到電機上的有源變流器的方法和用于實現(xiàn)該方法的裝置。實施形式是從屬權(quán)利要求以及隨后的描述的主題。

發(fā)明優(yōu)點

本發(fā)明的核心是,確定在開頭所闡述的由于線纜斷裂而甩負荷的情況下是否需要以相短接的形式進一步激活甩負荷反應(yīng),或者是否可以結(jié)束進一步激活甩負荷反應(yīng)。如所提及的那樣,在所闡述的方法中,即使所使用的電機已經(jīng)(盡可能地)被去勵磁,通過剩余的小的電容的作用也能夠發(fā)生連續(xù)的并且不再能以傳統(tǒng)方式結(jié)束的在有源整流與相短接之間的變換。

在本發(fā)明的范圍內(nèi),指明了如下可能性:所述可能性使得能夠認識到如下情況,在所述情況下,電機已經(jīng)是被去勵磁的,或者是盡可能地被去勵磁的,并且因而不再需要進一步激活相短接。以這種方式,本發(fā)明使得能夠更快地或完全又轉(zhuǎn)變成正常的整流,并且結(jié)束正常的整流和相短接的重復(fù)循環(huán)。這導(dǎo)致在線纜斷裂之后相對應(yīng)的車載電網(wǎng)也有利地運行。

本發(fā)明在這種情況下建議了一種用于運行連接到電機上的有源變流器的方法。在所述變流器中,如就這點而言所已知的那樣,多個相端子分別經(jīng)由在第一變流器支路中的可激勵的流量控制閥與第一直流電壓端子相連,并且經(jīng)由在第二變流器支路中的可激勵的流量控制閥與第二直流電壓端子相連?!翱杉畹牧髁靠刂崎y”在本申請的范圍內(nèi)是已知結(jié)構(gòu)類型的(功率)晶體管、尤其是金屬氧化物場效應(yīng)晶體管?!暗谝蛔兞髌髦贰卑ㄅc第一直流電壓端子相連的流量控制閥的整體,“第二變流器支路”包括與第二直流電壓端子相連的流量控制閥的整體。如果例如電池正極連接到第一直流電壓端子上并且第二直流電壓端子與電池負極或者接地部(masse)相連,則第一變流器支路是變流器的“高壓側(cè)(highside)”或者“上部”支路,而第二變流器支路是變流器的“低壓側(cè)(lowside)”或者“下部”支路。

這兩個變流器支路之一的流量控制閥的每個流量控制閥都配備有箝位電路,該箝位電路設(shè)立為,從第一時間點起激活電壓箝位,從該第一時間點起,附在第一直流電壓端子上的電壓電勢或附在第一直流電壓端子與第二直流電壓端子之間的電壓(即車載電網(wǎng)電壓)上升直到預(yù)給定的第一閾值;并且只要電壓電勢沒有下降到第一閾值之下,電壓箝位就長時間地保持激活。電壓箝位包括:激勵配備有箝位電路的流量控制閥,并且由此在與該流量控制閥相連的相端子與相應(yīng)的直流電壓端子之間建立導(dǎo)通的連接。

此外,變流器設(shè)立為,只有在附加地存在激活條件的情況下,當(dāng)該電壓電勢在第二時間點在第二閾值之上時,才從第二時間點起激活甩負荷反應(yīng)。第二時間點在第一時間點之后,并且第二閾值在第一閾值之下。甩負荷反應(yīng)包括:激勵這兩個變流器支路中的另一變流器支路的所有流量控制閥,并且由此在所有相端子之間建立導(dǎo)通的連接。第一時間點通過車載電網(wǎng)電壓(即所提及的電壓電勢)達到第一閾值的時間點來規(guī)定,并且對應(yīng)于激活箝位功能的時間點。第二時間點可以處于在第一時間點之后的預(yù)給定的時間段(時滯),例如50微秒。在第一時間點與第二時間點之間的該時間段之內(nèi),不必持續(xù)地激活箝位功能,尤其是當(dāng)車載電網(wǎng)電壓已經(jīng)在非常短的時間之后又下降到第一閾值之下時,那么不持續(xù)地激活箝位功能。

電壓箝位因此在變流器的如下支路中進行:所述支路沒有用于相短接,并且反之亦然。亦即,如果在變流器的下部支路(“低壓側(cè)”)中造成相短接,則在變流器的上部支路(“高壓側(cè)”)中進行電壓箝位,并且反之亦然。典型地,“第一”直流電壓端子在此對應(yīng)于電池正極,而“第二”直流電壓端子對應(yīng)于電池負極或者接地部。

根據(jù)本發(fā)明設(shè)置了,用于激活甩負荷反應(yīng)的激活條件包括:確定了,電壓箝位在第二時間點還是激活的,和/或電壓電勢還沒有下降到第一閾值之下,和/或表征流經(jīng)相端子中的至少一個相端子的電流的值在第三閾值以上。三個上面提到的標(biāo)準(在本申請的范圍內(nèi)稱為“激活條件”)如根據(jù)本發(fā)明已認識到的那樣以特別方式適合于確定:電機是否已經(jīng)充分被去勵磁。如果電壓箝位在第二時間點還是激活的和/或電壓電勢還沒有下降到第一閾值之下和/或表征流經(jīng)相端子中的至少一個相端子的電流的值在第三閾值以上,則電機還沒有充分被去勵磁。在另外的情況下,勵磁電流已經(jīng)消退久遠,使得不再需要進一步開始相短接。在這些情況下,箝位功能足以限制過壓。

所有上面提到的標(biāo)準可以在有源變流器本身中被確定。不需要重新使用例如在電機的發(fā)電機調(diào)節(jié)器中測定(ermittelt)的值。

在相對應(yīng)的方法中,有利地使用箝位電路,在這些箝位電路中,第一直流電壓端子經(jīng)由閾值電路與配備有箝位電路的流量控制閥的激勵端子相連,其中當(dāng)電壓電勢上升到第一閾值上時,閾值電路通過如下方式激活電壓箝位:所述閾值電路在相對應(yīng)的相端子與直流電壓端子之間建立導(dǎo)通的連接;并且通過如下方式保持電壓箝位激活:只要電壓電勢沒有下降到第一閾值之下,所述閾值電路就長時間地維持所述導(dǎo)通的連接。閾值電路尤其是在將一個或者多個齊納二極管用作閾值元件的情況下來實現(xiàn),所述齊納二極管在陰極側(cè)與第一直流電壓端子相連而在陽極側(cè)與激勵端子(例如金屬氧化物場效應(yīng)晶體管的柵極)相連。以這種方式,只要超過(多個)齊納二極管的擊穿電壓,就長時間地激勵所述激勵端子。

如在下面依據(jù)圖5所闡述的那樣,附加布線在相對應(yīng)的閾值電路處可以檢測:電流是否流經(jīng)所述閾值電路。在還(盡可能地)被勵磁的電機的情況下,該情況長時間如此,直至所提及的甩負荷反應(yīng)在第二時間點開始。在第二時間點,因此有相對應(yīng)的電流流動。而在(盡可能地)被去勵磁的電機的情況下,車載電網(wǎng)電壓在激活箝位功能之后非??焖俚叵陆?,并且在第二時間點不再有相對應(yīng)的電流流動,在該第二時間點以常規(guī)方式開始所提及的甩負荷反應(yīng)。這也參照圖2和圖3予以闡述。該方法因此有利地設(shè)置了,通過測定電流是否經(jīng)由閾值電路流動,確定電壓箝位在第二時間點還是激活的。

然而替選于此地,由此,也可以通過至少在第二時間點測量電壓電勢,確定電壓電勢在第二時間點還沒有下降到第一閾值之下。這使得能夠省去相對應(yīng)的附加布線,因為已經(jīng)為了激活甩負荷反應(yīng)而存在用于電壓測量的裝置,并且因而在最簡單的情況下僅必須限定一個或者多個其他的測量時間點。如所提及的并且在下面所闡述的那樣,在(盡可能地)被去勵磁的電機的情況下的特征是,電壓電勢在第二時間點下降到如下值:該值存在于在第一時間點的值以下。而,在還(盡可能地)被勵磁的電機的情況下,電壓電勢在第一時間點與第二時間點之間保持基本上恒定。因而,已證明為特別有利的是,測量在第一時間點與第二時間點之間的電壓電勢,以致可以檢測該電壓電勢的變化過程。

有利地,根據(jù)上面所說明的第三替選方案,表征在第二時間點流經(jīng)至少一個相端子的電流的值基于在所述至少一個相端子中的電流測量來測定。已表明的是,在(盡可能地)被去勵磁的電機的情況下,相電流在第二時間點下降到非常小的值(近似0安培),而在(盡可能地)被勵磁的電機的情況下,相電流在第二時間點沒有下降到非常小的值。因而,相電流測量能夠?qū)崿F(xiàn)對電機是否已經(jīng)充分被去勵磁的可靠確定,以致可以省去進一步開始甩負荷反應(yīng)。有利的構(gòu)建方案可以包括:表征在第二時間點流經(jīng)至少一個相端子的電流的值基于流經(jīng)所述至少一個相端子的電流的最大值或者基于在至少兩個相端子中的正電流分量之和而被測定。可以設(shè)置,例如經(jīng)由相支路中的測量分流器,對相電流進行直接檢測。最大所測量到的相電流或者正的相電流分量之和一低于要確定的值(所提及的第三閾值),就可以省去對其他相短接的置位。第三閾值的確定有利地基于電機的轉(zhuǎn)速和熱特性來測定,其中為基本上0安培的值始終是可能的。

根據(jù)本發(fā)明的計算單元(例如電流供電裝置或者有源變流器的控制設(shè)備)尤其是在程序技術(shù)上設(shè)立為,執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法。

該方法以軟件形式的實現(xiàn)是有利的,因為這引起特別小的成本,尤其是當(dāng)進行實施的控制設(shè)備還用于其他任務(wù)并且因而本來就存在時也如此。用于提供計算機程序的合適的數(shù)據(jù)載體尤其是磁盤、硬盤、閃存存儲器、eeprom、cd-rom、dvd以及其他更多。經(jīng)由計算機網(wǎng)絡(luò)(因特網(wǎng)、內(nèi)聯(lián)網(wǎng)等)下載程序也是可能的。

本發(fā)明的其他優(yōu)點和擴展方案從描述和所附的附圖中得到。

應(yīng)理解的是,前面所提到的和隨后還要闡述的特征不僅可以以分別說明的組合而且也可以以另外的組合或者可以單獨地被使用,而不離開本發(fā)明的范圍。

附圖說明

依據(jù)附圖中的實施例示意性地示出了本發(fā)明,并且在下文中參照附圖描述了本發(fā)明。

圖1依據(jù)機動車車載電網(wǎng)的簡化的等效電路圖闡明了甩負荷事件。

圖2闡明了在線纜斷裂的情況下并且在被去勵磁的電機的情況下的甩負荷反應(yīng)時的電流和電壓變化過程。

圖3闡明了在線纜斷裂的情況下并且在被勵磁的電機的情況下的甩負荷反應(yīng)時的電流和電壓變化過程。

圖4以示意圖闡明了電機的電壓調(diào)節(jié)器的原理性結(jié)構(gòu)。

圖5以示意圖闡明了有源變流器的流量控制閥的附加布線(zusatzbeschaltung)。

圖6以詳細視圖闡明了車載電網(wǎng)電壓的在激活箝位功能期間和之后的電壓變化過程。

圖7以示意性流程圖的形式闡明了根據(jù)本發(fā)明的實施形式的方法。

圖8以示意圖闡明了電機連帶連接到該電機上的有源變流器。

具體實施方式

在圖1中,依據(jù)機動車車載電網(wǎng)的等效電路圖100闡明了不同的甩負荷事件。

該等效電路圖100示出了作為發(fā)電機工作的電機101連帶關(guān)聯(lián)(zugeordnet)的有源變流器102。對于細節(jié)請參閱圖6。該電機101和變流器102分別經(jīng)由線纜103聯(lián)接到切換點104上,所述線纜103具有例如分別1.5米的長度和例如分別為25平方毫米的橫截面。在切換點104之間連接有電容器105,如該電容器105例如存在于車輛的外部啟動支點(fremdstartstuetzpunkt)上那樣。切換點104設(shè)置在用于外部啟動機動車的實際車載電網(wǎng)中。在其他切換點106之間象征性地闡明了電阻性負荷107。闡明了車載電網(wǎng)電容的另一電容器109內(nèi)連在再次其他的切換點108之間,在這些切換點108之間也象征性地闡明了另一電阻性負荷110。

開關(guān)111和112在實際的車載電網(wǎng)中并不存在,并且闡明了在甩負荷時出現(xiàn)的狀態(tài),如下面所闡述的那樣。相對應(yīng)的車載電網(wǎng)的普通運行(normalbetrieb)(也就是沒有甩負荷的普通運行)對應(yīng)于開關(guān)111和112的閉合的(導(dǎo)通的)狀態(tài)。電壓ub附在電機101和變流器102上,如通過相對應(yīng)寫上標(biāo)題的箭頭所闡明的那樣。電壓ub隨后被稱作車載電網(wǎng)電壓。車載電網(wǎng)電壓附在變流器102的直流電壓側(cè)的輸出端上,其中這些輸出端中的一個輸出端也可以在接地部上。在該情況下,車載電網(wǎng)電壓作為在變流器102的在直流電壓側(cè)的另外的輸出端與接地部之間的電勢差而得到。經(jīng)由電容器107降落的電壓同樣用箭頭闡明并且用uf標(biāo)明。

沒有甩負荷的狀態(tài)如所提及的那樣對應(yīng)于開關(guān)111和112的閉合的狀態(tài)。電機101經(jīng)由變流器102向在圖1中闡明的車載電網(wǎng)發(fā)出如下電流:該電流由電阻性負荷107和110的負荷電阻得到。甩負荷現(xiàn)在可以通過斷開所述開關(guān)111和112中的一個來闡明。開關(guān)111的斷開在此對應(yīng)于變流器102上的線纜斷裂。而開關(guān)112的斷開映射甩負荷,如其通過切斷車載電網(wǎng)中的電阻性負荷110來引起的那樣。所丟棄的負荷電流的大小在后者情況下(也就是在負荷切斷的情況下)取決于所丟棄的電阻性負荷110的負荷電阻,剩余的車載電網(wǎng)電流的大小取決于電阻性負荷107的負荷電阻。

在圖2中,關(guān)于在橫坐標(biāo)上的以毫秒為單位的共同的時間軸闡明了四個曲線圖210至240中的在相應(yīng)的縱坐標(biāo)上的以伏特或安培或者毫安為單位的電流和電壓變化過程。在曲線圖210至240中的三個表示特征的時間點對于曲線圖具有普遍意義地(diagramm-uebergreifend)都用1至4標(biāo)明。曲線圖210至240在此分別涉及在以發(fā)電機方式工作的電機(例如根據(jù)圖1的電機101)中的勵磁電流(盡可能地)消退時的線纜斷裂的情況(對應(yīng)于根據(jù)位于上面的圖1的開關(guān)111的斷開)。該電機隨后被假定為五相的電機。但是,如所提及的那樣,本發(fā)明也適合于另外相數(shù)的電機。

曲線圖210闡明了車載電網(wǎng)電壓(例如根據(jù)圖1的電壓ub)的變化過程211。曲線圖220闡明了如所提及的那樣此處假定為五相的電機的相電流的變化過程221至225。在曲線圖230中,展示了通過電機的勵磁繞組的勵磁電流的(此處在毫安范圍中)移動的變化過程231,曲線圖240展示了附在勵磁繞組上的電壓的變化過程241。為了進一步闡述曲線圖230和240或變化過程231和241,補充性地也請參閱下面所闡述的圖4。

在曲線圖210至240中所闡明的整個時間段期間,由于線纜斷裂而存在甩負荷。在時間點1,例如基于車載電網(wǎng)電壓的被視為充分的下降(通過曲線圖210中的變化過程211所闡明)來判定,可以結(jié)束相短接。在時間點1之前,因此還存在相短接。

從時間點1起,轉(zhuǎn)入正常的整流?,F(xiàn)在,首先給為例如1至100毫法的相對應(yīng)的電容充電,例如給在根據(jù)圖1的整流器102中或者調(diào)節(jié)器400中處于端子b+與b-之間的電容器充電。由于電容比較低而發(fā)電機電流大,所以該充電非??斓剡M行。在時間點2(在本申請的范圍中之前,并且在權(quán)利要求書中稱作“第一”時間點),因而對變流器中的電壓的箝位成為活躍的,在該時間點2,車載電網(wǎng)電壓(通過在曲線圖210中的變化過程211闡明)超過閾值(觸發(fā)閾值)。對于這種箝位的細節(jié)請參閱下面闡述的圖5。認識到的是,在時間點2和3之間,由于該措施,相電流(通過曲線圖220中的變化過程221至225闡明)和勵磁電流(通過曲線圖230中的變化過程231闡明)已經(jīng)溯源于值“零”。如與圖3相比清楚的那樣,這示出了在(盡可能地)被去勵磁的電機的情況下的特征。

通過在曲線圖210中的變化過程211闡明的車載電網(wǎng)電壓也下降,這示出了在(盡可能地)被去勵磁的電機的情況下的另一特征,如與圖3相比清楚的那樣。然而,因為車載電網(wǎng)電壓進一步在為了開始相短接所限定的閾值(在本申請的范圍中,之前和在權(quán)利要求書中稱作“第二”閾值)之上,所以在時間點3(在本申請的范圍中,之前和在權(quán)利要求書中稱作“第二”時間點)觸發(fā)相短接。在時間點3與時間點4之間的時間段(在“第二”時間點之后)中,車載電網(wǎng)電壓在相短接期間由于變流器及其調(diào)節(jié)器的電流消耗而減低。由于電機在相短接期間沒有經(jīng)歷反向電壓,所以在此感生的電壓由于剩磁而足以感生相電流,如依據(jù)曲線圖220的變化過程221至225而清楚的那樣。這些相電流在此甚至過耦合到勵磁回路上,如在曲線圖230中依據(jù)勵磁電流的變化過程231可認識到的那樣。

在時間點4,又觸發(fā)相短接。暫存在相電流中的能量足以在小的現(xiàn)存的電容的情況下將(在曲線圖210的變化過程211中清楚的)車載電網(wǎng)電壓又升高到如下值:該值在觸發(fā)閾值之上,該觸發(fā)閾值又導(dǎo)致相短接的激活。根據(jù)圖2的循環(huán)重新開始??烧J識到的是,即使在(盡可能地)被去勵磁的電機的情況下,常規(guī)地也不能離開相對應(yīng)的循環(huán)。

在圖3中,關(guān)于以毫秒為單位的共同的時間軸(橫坐標(biāo))闡明了五個曲線圖310至350中的在相應(yīng)的縱坐標(biāo)上的以伏特或安培或者毫安為單位的電流和電壓變化過程。在曲線圖310至350中的表示特征的時間點對于曲線圖具有普遍意義地此處也用1至4標(biāo)明。曲線圖310至350在此分別涉及在以發(fā)電機方式工作的電機(例如根據(jù)圖1的電機101)中的勵磁電流(幾乎沒有)消退時的線纜斷裂的情況(對應(yīng)于根據(jù)位于上面的圖1的開關(guān)111的斷開)。該電機此處也假定為五相的電機。但是,如所提及的那樣,本發(fā)明也適合于另外相數(shù)的電機。

在圖3的曲線圖310至340中所示出的變化過程311至341對應(yīng)于其分別在曲線圖210至240中所示出的變化過程211至241的來源,并且相對應(yīng)地利用遞增了100的附圖標(biāo)記來說明。附加地,在曲線圖350中,展示了電機的相電壓的變化過程351至355。

在曲線圖310至350中所闡明的整個時間段期間,由于線纜斷裂而存在甩負荷,如已經(jīng)關(guān)于圖2所闡述的那樣。時間點1至4也彼此相對應(yīng),以致對圖2的闡述此處也適用。

在圖2和圖3的總覽中認識到,在還沒有廣泛地對(根據(jù)圖3的)電機進行去勵磁時,車載電網(wǎng)電壓(參見相互比較的變化過程211和311)在時間點3(“第二”時間點)還基本上對應(yīng)于在時間點2(“第一”時間點)的值,并且相電流(參見相互比較的變化過程221和321)還明顯更高,并且尤其是在時間點3(“第二”時間點)沒有明顯下降到基本上為0安培的值。此外,附在勵磁繞組上的電壓(參見相互比較的變化過程241和341)在還沒有廣泛地(根據(jù)圖3)對電機進行去勵磁時也穩(wěn)定地保持在小于0v的值上。對信號241或341的觀察由此同樣適合于區(qū)分來自圖2和圖3的情況,也就是適合于應(yīng)答如下問題:電機是否已充分被去勵磁,并且由此是否又會持久地轉(zhuǎn)入正常的整流器運行。

除了在本發(fā)明中所使用的標(biāo)準之外,因而也可以把注意力放在圖2的曲線圖240中的電壓變化過程241和圖3的曲線圖340中的電壓變化過程341上。因而,依據(jù)圖4進一步闡述了相對應(yīng)的電壓的形成,所述圖4(總體上用400標(biāo)明)以示意性視圖展示了電機(諸如來自圖1的電機101)的電壓調(diào)節(jié)器的原理性結(jié)構(gòu)。

相對應(yīng)的電壓調(diào)節(jié)器400包括具有為例如400毫亨的電感的勵磁繞組401,通過所述勵磁繞組401,基于車載電網(wǎng)電壓典型地借助雙位調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)通過電流(勵磁電流)。附在端子402上的車載電網(wǎng)電壓一變得過低或在確定的閾值以下,就激勵流量控制閥403、例如金屬氧化物場效應(yīng)晶體管,并且由此將所述流量控制閥403切換為導(dǎo)通。如利用箭頭404所闡明的那樣,得到了通過勵磁繞組401的通過電流。在該端子上的電壓一變得過高或在確定的閾值以上,就結(jié)束對流量控制閥403的激勵,并且將勵磁繞組401與該端子402分開。如利用箭頭405所闡明的那樣,由此得出從接地端子406經(jīng)由二極管407的續(xù)流電流。勵磁電流由此降低。

在標(biāo)明在電樞與調(diào)節(jié)器之間的連接點的切換點408上,附著的電壓(其變化過程241和341在圖2和圖3中的曲線圖240和340中展示出)在正常的整流器運行中在兩個值之間擺動。在根據(jù)箭頭405的空轉(zhuǎn)中(也就是在勵磁繞組410至端子402連接缺少時),電壓處于二極管407的二極管電壓的負值。而,當(dāng)流量控制閥403被激勵并且由此存在切換點408至端子402的導(dǎo)通的連接時,該電壓處于在附在該端子402上的值,即處于車載電網(wǎng)電壓。

如果現(xiàn)在重新轉(zhuǎn)向在圖3的曲線圖240中所闡明的變化過程241,由此可認識到的是,分別在時間點3(“第二”時間點)之前和之后,在切換點408上的電壓值(因為所述電壓值說明變化過程241)偏離所闡述的值。這歸因于:在通過勵磁繞組401的勵磁電流為0安培時,切換點408不是低歐姆地聯(lián)接到電壓電勢上,而是僅經(jīng)由勵磁繞組401的大的電感(如所提及的那樣例如為400毫亨)聯(lián)接到接地部上。由此,電壓可以容易地感生到勵磁繞組上。變化過程241偏離正常的值的時間精確地與勵磁電流處于0安培的時間相互關(guān)聯(lián)。

與此不同,從圖3中認識到,(從曲線圖340中的變化過程341清楚的)電壓穩(wěn)定地處于小于0伏特(所提及的負的二極管電壓),在所述圖3中,如所提及的那樣,示出了如下情況:在該情況下,電機的去勵磁還沒有實現(xiàn)。對相對應(yīng)的變化過程(也就是附在端子402上的電壓)的觀察由此適合于區(qū)分來自圖2和圖3的情況,也就是如所提及的那樣,適合于應(yīng)答電機是否已經(jīng)被去勵磁的問題。

參照圖5,現(xiàn)在闡述了根據(jù)本發(fā)明的實施形式的方法,該方法同樣適合于區(qū)分這兩種情況。整體用500標(biāo)明地,示出了在有源變流器的高壓側(cè)支路中的流量控制閥501(例如場效應(yīng)晶體管)的已知的附加布線(對于細節(jié)請參閱隨后的圖8),利用該附加布線,可以在根據(jù)圖2和圖3的時間點2和3(“第一”和“第二”時間點)之間產(chǎn)生箝位性能。附加布線500包括反并聯(lián)的二極管502和齊納二極管503,所述反并聯(lián)的二極管502和齊納二極管503布置在流量控制閥501的柵極g與漏極d之間。齊納二極管503的擊穿電壓選擇為使得:在超過附在端子510上的車載電網(wǎng)電壓的被限定的電壓值時,所述齊納二極管503擊穿,并且由此激勵流量控制閥501的柵極g,而且流量控制閥501被切換為導(dǎo)通。通過借助比較器504對附在反并聯(lián)的二極管502上的電壓以比較器方式進行分析和對其在端子505上的輸出信號進行檢測,由此可以認識到,反并聯(lián)的二極管502是否傳導(dǎo)電流并且由此箝位是否是活躍的。

替選于此地,也可以在使用兩個比較器或放大器506和507以及去耦電阻508的情況下對柵極源極電壓以比較器方式進行分析(和對端子509上的輸出信號進行分析)。在下文中從如下放大器出發(fā):所述放大器僅能放大正的輸入電壓,并且在負的輸入電壓的情況下提供0伏特作為輸出電壓。這樣的放大器在所示出的實例中設(shè)置為放大器506和507。

在上部變流器支路中的有源整流的情況下,相電壓信號520大于正的直流電壓端子510的電壓信號,并且放大器506在輸出端上提供正的信號。該過程一起振,就不再有電流流入流量控制閥501的激勵端子g中,并且放大器507在輸入端上沒有看到差動電壓,這導(dǎo)致為大約0伏特的輸出信號。在下部變流器支路中的有源整流的情況下,附在端子520上的相電壓信號為近似0伏特,放大器506提供在大約0伏特處的輸出信號,放大器507同樣如此。在箝位、亦即對在端子520與510之間的電壓進行箝位的情況下,放大器506提供為0伏特的輸出電壓,而經(jīng)由在流量控制閥501的激勵端子g上的箝位路徑調(diào)整(einstellen)接近閾值電壓的電壓,其中在端子520與510之間的電壓超過在端子503上的箝位電壓和在流量控制閥501上的閾值電壓。該電壓差在放大器507的輸入端上成為可認識到的,并且在輸出端509上成為可認識到的。由此,在輸出端509上可以明確地認識到,該電路是否處于箝位中。

根據(jù)本發(fā)明的實施形式的另一可能的檢驗依據(jù)圖6來闡明,在該圖6中,闡明了車載電網(wǎng)電壓在(盡可能地)被去勵磁的電機的情況(變化過程601)下和在還沒有被去勵磁的或者僅幾乎沒有被去勵磁的電機的情況(變化過程602)下的變化過程601和602。在曲線圖600中,相對于在橫坐標(biāo)上的以微秒為單位的時間,在縱坐標(biāo)上以伏特為單位繪出了變化過程601和602。變化過程601和602可以視為根據(jù)圖2和圖3的變化過程211和311的詳細視圖,也相對應(yīng)地標(biāo)明了時間點2和3。

認識到的是,在時間點3,在(盡可能地)被去勵磁的電機的情況(變化過程601)下,車載電網(wǎng)電壓明顯下降到在時間點2的值之下。而在還沒有被去勵磁的或者僅幾乎沒有被去勵磁的電機的情況(變化過程602)下,在時間點3的值還基本上與在時間點2的值相同。因此,基于對車載電網(wǎng)電壓的分析,如所提及的那樣,也可以在這兩種情況之間進行區(qū)分。

在圖7中,以示意性流程圖的形式,闡明了根據(jù)本發(fā)明的實施形式的方法。該方法始于用701闡明的狀態(tài),在該狀態(tài)中,有源變流器進行正常的整流。如果在檢驗步驟702中認識到,車載電網(wǎng)電壓處于用于激活箝位功能的預(yù)給定的值,已達到該值(+)、例如24伏特(在本申請的范圍中稱作“第一”閾值),首先在步驟703中等待為例如50微秒的時滯。該時滯的起始對應(yīng)于在本申請的范圍中這樣標(biāo)明的“第一”時間點,該時滯的結(jié)束對應(yīng)于“第二”時間點。在“第一”時間點和“第二”時間點(之前所闡述的圖的時間點2和3)之間,例如可以激活箝位功能。在該時滯結(jié)束之后,亦即在第二時間點,現(xiàn)在(部分)交替地和/或(部分)累積地執(zhí)行檢驗步驟704至710。相反,如果在檢驗步驟702中認識到,車載電網(wǎng)電壓并未在用于開始相短接、亦即用于激活甩負荷反應(yīng)的預(yù)給定的值之上(-),例如在24伏特之上,則以狀態(tài)701繼續(xù)該方法。

與圖7的圖示不同,可以設(shè)置檢驗步驟704至710中的更多個或者更少個步驟。在本發(fā)明的實施形式的范圍中,檢驗步驟704至710包括:確定了,在第二時間點,亦即在根據(jù)步驟703的時滯結(jié)束時,一再闡述的電壓箝位是否還是激活的,和/或電壓電勢是否還沒有下降到第一閾值之下,和/或表征流經(jīng)相端子中的至少一個相端子的電流的值是否在第三閾值以上。此外,檢驗步驟704至710還可以包括:確定了,當(dāng)勵磁繞組與車載電網(wǎng)電壓的電壓電勢分開時,和/或當(dāng)流經(jīng)勵磁繞組的電流在相對應(yīng)的電流閾值以下時和/或當(dāng)在首次激活甩負荷反應(yīng)(在該甩負荷反應(yīng)之后已激活其他甩負荷反應(yīng))之后過去了多于一個預(yù)給定的時間段時和/或當(dāng)已激活了多于預(yù)給定數(shù)目的甩負荷反應(yīng)時,附在電機的勵磁繞組(根據(jù)圖4的勵磁繞組401,端子408)的供電側(cè)的電壓電勢是否在車載電網(wǎng)電壓的電壓電勢與接地電勢之間。如果滿足這些條件中的一個或多個,則在步驟711中使呈相短接形式的甩負荷反應(yīng)開始。

只要在檢驗步驟712中確定:車載電網(wǎng)電壓還沒有下降到用于停用甩負荷反應(yīng)的預(yù)給定的值(該值此處稱作“第二”閾值)(+),就在該方法回到狀態(tài)701中以前,在步驟713中等待為例如50微秒的其他時滯。在其他情況下(-),該方法直接回到狀態(tài)701中。同樣,當(dāng)在檢驗步驟704至710中的一個檢驗步驟中或者多個檢驗步驟中碰到否定的確定(-)時,該方法直接回到狀態(tài)701中,但是之前沒有開始根據(jù)步驟711的甩負荷反應(yīng)。

在圖8中,為了進一步闡述,示意性地闡明了電機(如在圖1中用101所標(biāo)明的那樣)連同連接到該電機上的有源變流器102。

該電機101包括五相的并且以五角星形電路構(gòu)造的定子11和帶有勵磁繞組401的轉(zhuǎn)子。定子11和轉(zhuǎn)子12的各個繞組并未分開標(biāo)明。(如在圖4中用400標(biāo)明的)發(fā)電機調(diào)節(jié)器分析在第一直流電壓端子b+和第二直流電壓端子b-(第二直流電壓端子b-可以在接地部上)之間的車載電網(wǎng)電壓,并且如針對圖4所闡述的那樣調(diào)節(jié)電機101的輸出功率。第一直流電壓端子b+因而對應(yīng)于根據(jù)圖4的端子402,第二直流電壓端子對應(yīng)于端子406。

電機101經(jīng)由五個相端子u至y分別經(jīng)由可接通的和可關(guān)斷的可控流量控制閥(此處用ul至yl和uh至yh標(biāo)明)聯(lián)接到第一直流電壓端子b+和第二直流電壓端子b-上。流量控制閥uh至yh形成上部整流器支路(“高壓側(cè)”),流量控制閥ul至yl形成下部整流器支路(“低壓側(cè)”)。流量控制閥uh至yh的每個因而都可以具有附加布線500,如其在圖5中所闡明的那樣,并且因而形成在圖5中闡明的流量控制閥501。在該情況下,相端子u至y中的每個都形成根據(jù)圖5的端子520,并且第一直流電壓端子b+形成在圖5中闡明的端子510。

可接通的和可關(guān)斷的可控流量控制閥uh至yh在圖6中簡化地被闡明為具有并聯(lián)連接的齊納二極管的開關(guān)。齊納二極管在此既象征性地表示基于諸如在圖5中所示的電路從確定的漏極源極電壓起的典型的擊穿特性,或者也可以象征性地表示雪崩電壓,又象征性地表示典型的現(xiàn)存的反相二極管。在下部支路ul至yl中,分別示出了簡單的二極管,因為這里在所示的實施例中沒有維持箝位運行。如所提及的那樣,代替于此地,也可以在變流器的另一支路中設(shè)置箝位功能,分別借助沒有配備有箝位功能的流量控制閥來開始相短接。

流量控制閥uh至yh和ul至yl通過相應(yīng)的分布式控制裝置21至25(如此處用虛線繪出的激勵箭頭所闡明的那樣)是可激勵的。在圖5中闡明的附加布線500可以集成到控制裝置21至25中。也可以設(shè)置對所有流量控制閥uh至yh和ul至yl的集中激勵。

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