用于運(yùn)行有源整流器的方法、電路裝置和計算機(jī)程序的制作方法
【專利摘要】提出用于運(yùn)行具有多個能夠操控的半導(dǎo)體開關(guān)元件（AH?EH、AL?EL）的有源整流器（4）的方法，其中為了操控所述半導(dǎo)體開關(guān)元件（AH?EH、AL?EL）在第一操控模式（M1）和第二操控模式（M2）之間轉(zhuǎn)變并且相反地轉(zhuǎn)變，其中所述半導(dǎo)體開關(guān)元件（AH?EH、AL?EL）在所述第一操控模式（M1）中以第一切換時間被操控并且在所述第二操控模式（M2）中以第二切換時間被操控，其中所述第二切換時間比所述第一切換時間長，所述方法具有隨后的步驟a）至c）和/或d）至f）：a）檢測所述整流器的電氣輸出參量的輸出參量值，b）將所述輸出參量值與比較值比較，c）當(dāng)所述輸出參量值比所述比較值大時，從所述第一操控模式（M1）轉(zhuǎn)變到所述第二操控模式（M2）中，d）檢測所述半導(dǎo)體開關(guān)元件（AH?EH、AL?EL）之一的電氣運(yùn)行參量的運(yùn)行參量值，e）將所述運(yùn)行參量值與比較值比較，f）當(dāng)所述運(yùn)行參量值比所述比較值大時，從所述第二操控模式（M2）轉(zhuǎn)變到所述第一操控模式（M1）中。相應(yīng)的電路裝置（2）和計算機(jī)程序同樣是本發(fā)明的主題。
【專利說明】
用于運(yùn)行有源整流器的方法、電路裝置和計算機(jī)程序
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及用于運(yùn)行有源整流器的方法、電路裝置和計算機(jī)程序。
【背景技術(shù)】
[0002 ]在常規(guī)的機(jī)動車中通過14V發(fā)電機(jī)給14V車載電網(wǎng)供應(yīng)電能。發(fā)電機(jī)一般是由機(jī)動車的內(nèi)燃機(jī)所驅(qū)動并且產(chǎn)生交流電的三相或多相電機(jī)，所述交流電由整流器來整流。
[0003]因為發(fā)電機(jī)的勵磁繞組具有非常高的電感，所以在突然的也被稱為“Load -Dump(拋負(fù)載)”的負(fù)載下降的情況下首先繼續(xù)將未降低的電流輸出到車載電網(wǎng)中并且產(chǎn)生高的電壓。根據(jù)存在于車載電網(wǎng)中的電容，電壓值在幾毫秒之內(nèi)已經(jīng)升高超出車載電網(wǎng)的最大電壓極限。發(fā)電機(jī)電流隨著勵磁場的時間常數(shù)而衰減，由此得出幾百ms的最大拋負(fù)載時間。
[0004]整流器可以由齊納二極管構(gòu)成，所述齊納二極管在正常運(yùn)行中作為電流閥(Stromventi I)起作用并且引起整流，然而在特殊情況下拋負(fù)載也可以限制出現(xiàn)的過電壓，其方式是，發(fā)電機(jī)電流通過齊納擊穿被導(dǎo)向地，而不是被輸出到車載電網(wǎng)中。這被稱為無源整流并且這種類型的電壓限制被稱為箝位。
[0005]在有源整流的情況下每個二極管被一個功率MOSFET代替，所述功率MOSFET具有與其在漏極和源極之間的溝道反并聯(lián)的固有的體二極管，所述體二極管在不操控MOSFET的柵極的情況下與二極管整流器相同地運(yùn)轉(zhuǎn)。通過借助于柵極驅(qū)動器的合適的、快速的電壓加速(Spannungsf orci erung )，可以正好總是在相電流應(yīng)當(dāng)流經(jīng)MOSFET、即MOSFET的固有的二極管通過其溝道被短路時接通M0SFET。以這種方式與無源整流器相比在源極-漏極溝道處出現(xiàn)顯著減小的導(dǎo)通電壓并且與此相應(yīng)地在低轉(zhuǎn)速的情況下提高發(fā)電機(jī)的效率以及輸出功率。快速地操控MOSFET是必需的，以便實(shí)際上在過零時切換，以便不產(chǎn)生被整流的輸出電壓的附加的紋波。為此不僅需要快速地分析相電壓而且需要足夠高的柵極驅(qū)動電流，即盡可能低歐姆地操控柵極。
[0006]在拋負(fù)載的情況下，分析電路檢測有源整流器的正極處的過電壓并且使所連接的相相對參考電位(地)或相對有源整流器的正極電氣地短路。在多相系統(tǒng)中，要么針對每個相自給自足地要么通過同步線路控制相短路，在所有另外的相處造成相短路，使得發(fā)電機(jī)不再將電流輸出給車載電網(wǎng)。
[0007]在去激活/激活相短路期間MOSFET柵極處的電壓梯度太陡的情況下，由于發(fā)電機(jī)電流的與之關(guān)聯(lián)的大的梯度與車載電網(wǎng)中的電容和具有有源整流的發(fā)電機(jī)之間的連接線路的電纜電感相關(guān)聯(lián)地出現(xiàn)數(shù)值上高的電壓峰值。這些電壓峰值可能損害發(fā)電機(jī)的控制。因此，用于去激活/激活相短路的切換過程有利地緩慢地、即以長的切換時間來實(shí)施。
[0008]而在正常的整流器運(yùn)行中、特別是在具有高轉(zhuǎn)速和高發(fā)電機(jī)電流的運(yùn)行情況中切換過程必須快速地、即以較短的切換時間來實(shí)施。
[0009]切換在此表示狀態(tài)“導(dǎo)通”和“不導(dǎo)通”之間的過渡?！伴L的切換時間”或者“緩慢的切換”在這里所敘述的上下文中意味著狀態(tài)“導(dǎo)通”和“不導(dǎo)通”之間的緩慢的過渡;而“短的切換時間”或者“快速的切換”意味著快速的過渡。
[0010]緩慢的切換可以在相短路期間通過高歐姆地操控MOSFET柵極來達(dá)到，快速的切換可以在有源整流期間通過低歐姆地操控MOSFET柵極來達(dá)到。
[0011]為了滿足這兩個要求:在相短路期間去激活/激活時高歐姆的操控以及在有源整流器運(yùn)行期間低歐姆的操控，在兩個驅(qū)動機(jī)制之間轉(zhuǎn)換。在正常運(yùn)行中低歐姆地提供電壓，而在相短路運(yùn)行中將精確地被調(diào)整的電流源與輸出端連接。
[0012]決定性的是執(zhí)行高歐姆運(yùn)行和低歐姆運(yùn)行之間的轉(zhuǎn)變。如果在錯誤的時間點(diǎn)轉(zhuǎn)變，則可能發(fā)生不期望的快速切換并且因此發(fā)生電壓峰值，所述電壓峰值可能導(dǎo)致?lián)p壞控制器的電氣組件。
[0013]因此存在對用于確定用于轉(zhuǎn)變操控的時間點(diǎn)的方法的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]在此背景下，本發(fā)明提出具有獨(dú)立專利權(quán)利要求的特征的用于運(yùn)行有源整流器的方法、電路裝置以及計算機(jī)程序。
[0015]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)
本發(fā)明的一個主要的方面在于:在用于運(yùn)行具有多個能夠操控的半導(dǎo)體開關(guān)元件的有源整流器的方法中，其中為了操控半導(dǎo)體開關(guān)元件在第一操控模式和第二操控模式之間轉(zhuǎn)變并且相反地轉(zhuǎn)變，下列步驟a)至c)和/或d)至f)被執(zhí)行:
a)檢測整流器的電氣輸出參量的輸出參量值，
b)將輸出參量值與比較值比較，
c)當(dāng)所述輸出參量值比所述比較值大時，從所述第一操控模式轉(zhuǎn)變到所述第二操控模式中，
d)檢測半導(dǎo)體開關(guān)元件之一的電氣運(yùn)行參量的運(yùn)行參量值，
e)將所述運(yùn)行參量值與比較值比較，
f)當(dāng)所述運(yùn)行參量值比所述比較值大時，從所述第二操控模式轉(zhuǎn)變到所述第一操控模式中，
其中半導(dǎo)體開關(guān)元件在第一操控模式中以第一切換時間被操控并且在第二操控模式中以第二切換時間被操控，其中所述第二切換時間比所述第一切換時間長。由此達(dá)到:防止在錯誤的時間點(diǎn)的轉(zhuǎn)變。因此避免電壓峰值，所述電壓峰值否則由于太短的切換時間可能導(dǎo)致?lián)p壞電氣組件、例如電路裝置的控制器。
[0016]根據(jù)另一實(shí)施方式，運(yùn)行電壓被用作電氣運(yùn)行參量。由此達(dá)到:使用簡單的要檢測的以及要進(jìn)一步處理的測量參量。
[0017]根據(jù)另一實(shí)施方式，具有各一個體二極管的MOSFET被用作半導(dǎo)體開關(guān)元件，其中半導(dǎo)體開關(guān)元件之一的漏極-源極電壓被用作運(yùn)行電壓。由此達(dá)到:可靠的以及價格便宜的構(gòu)件可以被用于構(gòu)造電路裝置。此外達(dá)到:在轉(zhuǎn)變到第一操控模式中時不產(chǎn)生超出確定的極限的電壓峰值或電壓擾動，因為由于體二極管的通電在漏極-源極溝道導(dǎo)通的情況與漏極-源極溝道不導(dǎo)通的情況之間僅存在漏極-源極電壓的小的差異。
[0018]根據(jù)另一實(shí)施方式，運(yùn)行電壓的值位于O伏特和在體二極管上降落的電壓之間。由此達(dá)到:使用體二極管的天然的電壓限制，使得電路裝置在沒有附加的另外的構(gòu)件的情況下具有特別簡單的構(gòu)造。
[0019]根據(jù)另一實(shí)施方式，在整流器處檢測輸出側(cè)的卸載，并且根據(jù)輸出側(cè)的卸載從第一操控模式轉(zhuǎn)變到第二操控模式中。由此達(dá)到:防止在錯誤的時間點(diǎn)的轉(zhuǎn)變，在錯誤的時間點(diǎn)的轉(zhuǎn)變將損害電路裝置的功能能力。
[0020]根據(jù)一種實(shí)施方式，為了檢測卸載，檢測整流器的電氣輸出參量的值，將所述值與閾值相比較，并且當(dāng)所述值比閾值大時，從第一操控模式轉(zhuǎn)變到第二操控模式中。由此達(dá)到:以特別簡單的方式來可靠地檢測卸載。
[0021]根據(jù)另一實(shí)施方式，電氣輸出參量被濾波以便確定值。由此達(dá)到:干擾信號從測量結(jié)果中被消除，使得操控模式的由于與測量結(jié)果疊加的干擾信號的轉(zhuǎn)變被避免。
[0022]根據(jù)另一實(shí)施方式，輸出電壓被用作輸出參量。由此達(dá)到:使用可簡單地檢測的以及要進(jìn)一步處理的測量參量。
[0023]另一方面涉及具有有源整流器的電路裝置，所述有源整流器具有多個能夠操控的半導(dǎo)體開關(guān)元件，其中半導(dǎo)體開關(guān)元件能夠在第一操控模式中以及在第二操控模式中運(yùn)行，其中半導(dǎo)體開關(guān)元件在第一操控模式中以第一切換時間被操控并且在第二操控模式中以第二切換時間被操控，其中所述第二切換時間比所述第一切換時間長，并且其中所述電路裝置具有控制器，所述控制器被構(gòu)造用于實(shí)施如之前所說明了的以及隨后進(jìn)一步解釋的方法的所有步驟。
[0024]所述方法以計算機(jī)程序的形式的實(shí)現(xiàn)也是有利的，因為這尤其在實(shí)施的處理裝置還被用于另外的任務(wù)并且因此總歸存在時造成特別低的成本。用于提供計算機(jī)程序的合適的數(shù)據(jù)載體尤其是磁盤、硬盤、閃存、EEPR0MXD-R0M、DVD以及其它等等。通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(互聯(lián)網(wǎng)、內(nèi)聯(lián)網(wǎng)等)來下載程序也是可能的。本發(fā)明尤其涉及具有相應(yīng)的、存儲在其上的計算機(jī)程序的機(jī)器可讀存儲介質(zhì)。在此，計算機(jī)程序可以具有如下組成部分，所述組成部分被構(gòu)造用于運(yùn)行根據(jù)所述方法的電路裝置。
[0025]本發(fā)明的另外的優(yōu)點(diǎn)和設(shè)計方案從說明書和所附的附圖中得出。
[0026]可以理解，前面所提到的以及隨后還要解釋的特征能夠不僅以分別所說明的組合而且以其它組合或單獨(dú)地在不離開本發(fā)明的范圍的情況下被使用。
【附圖說明】
[0027]借助實(shí)施例在附圖中示意性地示出了本發(fā)明并且下面參照附圖來詳細(xì)地描述本發(fā)明。
[0028]圖1以示意性子圖示出具有有源整流器、發(fā)電機(jī)和控制裝置的車載電網(wǎng)，
圖2詳細(xì)地示出圖1的一部分，
圖3以示意圖示出電壓變化過程，
圖4以示意圖示出方法流程，
圖5詳細(xì)地示出在一個方法步驟期間圖2的一部分，
圖6詳細(xì)地示出在另一方法步驟期間圖2的一部分，
圖7詳細(xì)地示出在另一方法步驟期間圖2的一部分，以及圖8詳細(xì)地示出在另一方法步驟期間圖2的一部分。
【具體實(shí)施方式】
[0029]在圖1中示意性地示出了車載電網(wǎng)12、諸如機(jī)動車的車載電網(wǎng)的一部分。所述部分包括具有有源整流器4的電路裝置2，所述電路裝置與發(fā)電機(jī)10導(dǎo)電連接。
[0030]有源整流器4在圖1中所示出的實(shí)施例中被構(gòu)造為十脈沖橋式整流器，所述十脈沖橋式整流器被構(gòu)造用于交流電的整流，所述交流電在當(dāng)前實(shí)施例中由被構(gòu)造為五相的發(fā)電機(jī)10提供。然而，以相同方式例如也可以采用三相、四相、六相或七相發(fā)電機(jī)以及相應(yīng)地與此適配的六脈沖、八脈沖、十二脈沖或十四脈沖橋式整流器。
[0031]有源整流器4在當(dāng)前實(shí)施例中具有5個半橋A至E。
[0032]半橋A至E分別具有兩個半導(dǎo)體開關(guān)元件AH至EH和AL至EL。在當(dāng)前實(shí)施例中，半導(dǎo)體開關(guān)元件AH至和AL至EL具有各一個MOSFET。五個半橋A至E中的每個在當(dāng)前實(shí)施例中分別具有各一個高側(cè)MOSFET和低側(cè)M0SFET。所述高側(cè)MOSFET和低側(cè)MOSFET分別被內(nèi)連到各個半橋A至E的上支路H(高側(cè))和下支路L(低側(cè))中。此外，每個半橋A至E分別具有各一個中間抽頭M。每個中間抽頭M與五個發(fā)電機(jī)相或者相應(yīng)的相連接端子U至Y中的各一個導(dǎo)電連接。
[0033]半橋A至E以其末端分別與直流電壓連接端子B+和地連接端子26、例如電池組極和/或車載電網(wǎng)12的相應(yīng)的供電線路連接。
[0034]相連接端子U至Y可以按照有源半導(dǎo)體開關(guān)元件AH至EH和AL至EL的相應(yīng)的布線分別與直流電壓連接端子B+或地連接端子26低歐姆地電連接。如果兩個或更多相連接端子U至Y分別與相同的直流電壓連接端子B+或地連接端子26連接，則這等于通過相應(yīng)的直流電壓連接端子B+或者地連接端子26使這些相連接端子U至Y短路。
[0035]半導(dǎo)體開關(guān)元件AH至EH和AL至EL的布線通過其相應(yīng)的柵極連接端子G由控制器6來進(jìn)行。為此可以將控制器6與柵極連接端子G通過操控線路(未示出)導(dǎo)電連接。在當(dāng)前實(shí)施例中，控制器6共同地被設(shè)置用于所有的半橋A至E。替代于此，半橋A至E中的每個也可以具有單獨(dú)的控制器。如果情況是后者，則功能可以任意地被分布在單獨(dú)的控制器和共同的控制器6之間。
[0036]發(fā)電機(jī)10的正常運(yùn)行包括操控半導(dǎo)體開關(guān)元件AH至和AL至EL，使得在相連接端子U至Y處施加的電流信號交替地如原則上已知的那樣向直流電壓連接端子B+和地連接端子26導(dǎo)通。
[0037]可以在圖1中所示出的裝置中例如根據(jù)在直流電壓連接端子B+處施加的電壓來探測卸載和在車載電網(wǎng)12中所需要的電流的由此所引起的突然的減小。控制裝置6為此通過電氣線路8與直流電壓連接端子B+連接。如果有源整流器4的電氣運(yùn)行參量、例如直流電壓連接端子B+處的電壓的值超出閾值，則存在卸載。
[0038]在檢測到卸載時有源整流器4的操控可以包括以在時間上受限制的方式利用直流電壓連接端子B+或者地連接端子26使相連接端子U至Y短路。隨后，被饋入到車載電網(wǎng)12中的電流下降到零，通過線路8所檢測的電壓降低。相應(yīng)的短路可以通過同時操控以及因此接通一些或所有半導(dǎo)體開關(guān)元件一方面AH至或另一方面AL至EL、即整流器支路H或L的一些或所有半導(dǎo)體開關(guān)元件來建立。如果有源整流器4的電氣運(yùn)行參量、例如直流電壓連接端子B+處的電壓的值未超出另一閾值，則相短路又被解除。如果這種短路被解除，則被饋入到車載電網(wǎng)12中的電流的值升高，并且通過線路8所檢測的電壓值同樣上升。
[0039]在圖2中示出了在圖1中所示出的電路裝置2的用于相U至Y之一的整流的一部分。相應(yīng)地，在圖1中所示出的電路裝置2針對相U至Y中的每個相具有在圖2中所示出的部分。圖2涉及當(dāng)前實(shí)施例，在所述實(shí)施例中進(jìn)行相對于地連接端子26的相短路。在此情況下，僅第二子控制器16能夠在第一操控模式Ml和第二操控模式M2之間轉(zhuǎn)換，然而控制器6的第一子控制器14不能在第一操控模式Ml和第二操控模式M2之間轉(zhuǎn)換。
[0040]圖2示出:在當(dāng)前實(shí)施例中除了第一子控制器14之外第二子控制器16被分配給控制器6。在此，根據(jù)當(dāng)前實(shí)施例，第一子控制器14被構(gòu)造用于操控上支路(高側(cè))中的半導(dǎo)體開關(guān)元件AH至EH，而第二子控制器16被構(gòu)造用于操控下支路L(低側(cè))中的半導(dǎo)體開關(guān)元件AL 至 EL。
[0041]根據(jù)當(dāng)前實(shí)施例，第一子控制器14為了操控上支路(高側(cè))中的半導(dǎo)體開關(guān)元件AH至而在輸出側(cè)與柵極連接端子G導(dǎo)電連接。
[0042]根據(jù)當(dāng)前實(shí)施例，第二子控制器16具有驅(qū)動器18、用于高歐姆的第二操控模式M2(HiZ模式)的能夠轉(zhuǎn)換的阻抗20、電流源22和例如被構(gòu)造為齊納二極管的箝位元件24。在這種情況下，低歐姆的驅(qū)動器18與半導(dǎo)體開關(guān)元件AL至EL的源極連接端子導(dǎo)電連接。能夠轉(zhuǎn)換的阻抗20與驅(qū)動器18導(dǎo)電串聯(lián)。電流源22和箝位元件24與由驅(qū)動器18和能夠轉(zhuǎn)換的阻抗20組成的串聯(lián)電路導(dǎo)電并聯(lián)。第二子控制器16為了操控下支路(低側(cè))中的半導(dǎo)體開關(guān)元件AL至EL在輸出側(cè)與柵極連接端子G導(dǎo)電連接。箝位元件24用于將在所分配的半導(dǎo)體開關(guān)元件AL至EL的柵極G處的電壓限制在對于半導(dǎo)體開關(guān)元件AL至EL來說不關(guān)鍵的值內(nèi)。
[0043]根據(jù)當(dāng)前實(shí)施例，第一子控制器14在半導(dǎo)體開關(guān)元件AH至EH的柵極連接端子G和分別所分配的相的中間抽頭M之間僅具有與第二子控制器16中的驅(qū)動器18類似的具有低內(nèi)阻的驅(qū)動器(未示出)以及與第二子控制器16中的箝位元件24類似的箝位元件(未示出)。
[0044]現(xiàn)在借助圖3至9描述電路裝置2的工作方式和用于運(yùn)行整流器4的方法流程。
[0045]在圖3中示出了有源整流器4的直流電壓連接端子B+處的電壓Ua和相U至Y之一的具有梯形變化過程的交流電壓U，所述交流電壓被整流器4整流。此外示范性地說明了相同相的基本上正弦形的發(fā)電機(jī)電流Iph的正和負(fù)半波的序列。
[0046]借助圖3可以識別:在時間段t0至t500中電路裝置2的所觀察的相利用有源整流器4在第一操控模式Ml中被運(yùn)行，而在時間段t500至t700中電路裝置2的所觀察的相利用有源整流器4在第二操控模式M2中被運(yùn)行。在t700之后的時間段中電路裝置2的所觀察的相利用有源整流器4又在第一操控模式Ml中被運(yùn)行，直至又存在到操控模式M2的條件。其它相相對于所觀察的相具有相移，然而在考慮其相位以及關(guān)于用于在操控模式Ml和M2之間過渡的標(biāo)準(zhǔn)的情況下與所觀察的相類似地表現(xiàn)。這明確地意味著:所述相理想地在相同的時間點(diǎn)t500從操控模式Ml轉(zhuǎn)變到操控模式M2中。用于進(jìn)入以及離開相短路的標(biāo)準(zhǔn)的識別、評估和實(shí)現(xiàn)理想地也在相同的時間點(diǎn)t500和t3進(jìn)行。然而，從操控模式M2轉(zhuǎn)變回操控模式Ml中如隨后所描述的那樣依賴于相位并且因此相對于所觀察的相時間偏移地進(jìn)行。
[0047]在第一操控模式Ml中半導(dǎo)體開關(guān)元件AH至EH和AL至EL以第一切換時間被操控并且在第二操控模式M2中半導(dǎo)體開關(guān)元件AL至EL以第二切換時間被操控，其中第二切換時間比第一切換時間長。根據(jù)當(dāng)前實(shí)施例，第一操控模式Ml中的運(yùn)行在有源整流器運(yùn)行期間進(jìn)行，而第二操控模式M2中的運(yùn)行在相短路期間進(jìn)行直至進(jìn)入用于返回到第一操控模式Ml中的條件。
[0048]如果隨后又轉(zhuǎn)向相A至E中的下面示范性地以X表示的一個相(開關(guān)元件相應(yīng)地以XH和XL表示，中間抽頭以MX表示并且電壓以UX表示)，則根據(jù)本發(fā)明的表現(xiàn)如下: 在開始時在時間點(diǎn)to(見圖3)在第一步驟100(見圖4)中上支路中的半導(dǎo)體開關(guān)元件XH和下支路中的半導(dǎo)體開關(guān)元件XL理想地處于如下狀態(tài)中，在所述狀態(tài)中漏極-源極路徑D-S的漏極-源極溝道不導(dǎo)電(見圖5)。
[0049]在時間點(diǎn)t0和tl之間(見圖3)交流電壓UX的負(fù)半波施加在中間抽頭MX處。在第二步驟200(見圖4)中下支路中的半導(dǎo)體開關(guān)元件XL由第二子控制器16操控，使得漏極-源極路徑D-S的漏極-源極溝道導(dǎo)電，而上支路中的半導(dǎo)體開關(guān)元件XH由第一子控制器14操控，使得漏極-源極路徑D-S的漏極-源極溝道不導(dǎo)電(見圖7)。根據(jù)在中間抽頭M處施加的電壓UX的極性，電流流經(jīng)下支路中的半導(dǎo)體開關(guān)元件XL。因此存在有源整流器運(yùn)行。
[0050]在時間點(diǎn)11(見圖3 )在另一步驟300 (見圖4)中上支路中的半導(dǎo)體開關(guān)元件XH和下支路中的半導(dǎo)體開關(guān)元件XL理想地處于如下狀態(tài)中，在所述狀態(tài)中漏極-源極路徑D-S的漏極-源極溝道不導(dǎo)電(見圖5)。
[0051 ]從時間點(diǎn)11起(見圖3)，交流電壓UX的正半波施加在中間抽頭MX處。在另一步驟400(見圖4)中，上支路中的半導(dǎo)體開關(guān)元件XH由第一子控制器14操控，使得漏極-源極路徑D-S導(dǎo)電，而下支路中的半導(dǎo)體開關(guān)元件XL由第二子控制器16操控，使得漏極-源極路徑D-S的漏極-源極溝道不導(dǎo)電(見圖6)。根據(jù)在中間抽頭MX處施加的電壓UX的極性，電流流經(jīng)上支路中的半導(dǎo)體開關(guān)元件XH。因此存在有源整流器運(yùn)行。
[0052]在時間點(diǎn)t2出現(xiàn)負(fù)載下降(見圖3)，因此如開頭所描述的那樣有源整流器的連接端子B+處的電壓升高。為了檢測負(fù)載下降，整流器4的電氣輸出參量的值被檢測。將該值與閾值相比較，并且在步驟500(見圖4)中當(dāng)所述值比閾值大時從第一操控模式Ml轉(zhuǎn)變到第二操控模式M2中。在此，檢測和比較被理解為:不斷地檢測值并且連續(xù)地將所述值與參考值相比較。在此根據(jù)當(dāng)前實(shí)施例規(guī)定:電氣輸出參量被濾波以便確定值，其中干擾參量被濾出。電氣輸出參量在當(dāng)前實(shí)施例中是施加在直流電壓連接端子B+處的輸出電壓UA。當(dāng)施加在直流電壓連接端子B+處的輸出電壓Ua的值比閾值大時，從第一操控模式Ml轉(zhuǎn)變到第二操控模式M2中。
[0053]從第一操控模式Ml到第二操控模式M2中的轉(zhuǎn)變根據(jù)一個實(shí)施例在兩個子步驟中進(jìn)行。在第一子步驟中，上支路中的所有半導(dǎo)體開關(guān)元件AH至由第一子控制器14操控，使得漏極-源極路徑D-S的漏極-源極溝道不導(dǎo)電。此外，使能夠轉(zhuǎn)換的阻抗20從低歐姆狀態(tài)到高歐姆狀態(tài)中。然后，在第二子步驟中，下支路中的半導(dǎo)體開關(guān)元件AL至EL由第二子控制器16借助于電流源22緩慢地操控，使得漏極-源極路徑D-S的漏極-源極溝道緩慢地變?yōu)閷?dǎo)電(終止?fàn)顟B(tài)，見圖7 )?，F(xiàn)在存在相短路。存在第二操控模式M2中的運(yùn)行。
[0054]在時間點(diǎn)t3(見圖3)，所述值未超出另一閾值。這觸發(fā)步驟600(見圖4)中的過程，在所述過程中在第一階段中上支路中的半導(dǎo)體開關(guān)元件XH由第一子控制器14操控，使得只要US UA，漏極-源極路徑D-S的漏極-源極溝道就保持不導(dǎo)電，而下支路中的半導(dǎo)體開關(guān)元件XL的漏極-源極路徑D-S的漏極-源極溝道由第二子控制器16的電流源22操控，使得其變?yōu)椴粚?dǎo)電(見圖8)。在這種情況下，根據(jù)一個實(shí)施例，下支路中的半導(dǎo)體開關(guān)元件XL根據(jù)第二操控模式M2、即以更長的第二切換時間被操控，以便減小或者完全避免由于電感而出現(xiàn)的電壓峰值。隨后，漏極-源極電壓UX的值改變并且因此中間抽頭M處的電壓改變。如果漏極-源極電壓U超過直流電壓連接端子B+處的電壓UA，則上支路中的半導(dǎo)體開關(guān)元件XH由第一子控制器14操控，使得漏極-源極路徑D-S的漏極-源極溝道變?yōu)閷?dǎo)電。電流在此情況下一直從所觀察的相的中間抽頭M經(jīng)過半導(dǎo)體開關(guān)元件XH流向直流電壓連接端子B+，直到電流改變其方向并且下支路中的半導(dǎo)體開關(guān)元件XL的體二極管28被通電。上支路中的半導(dǎo)體開關(guān)元件XL為此必要時由第一子控制器14相應(yīng)地操控。
[0055]在一種替代的實(shí)施方式中，代替輸出電壓Ua的檢測以及分析也可以進(jìn)行高側(cè)半導(dǎo)體開關(guān)元件AH至的漏極-源極電壓的檢測和分析，以便發(fā)起相短路的解除。
[0056]為了檢測是否需要從第二操控模式M2到第一操控模式Ml的轉(zhuǎn)變，半導(dǎo)體開關(guān)元件AL至EL的電氣運(yùn)行參量的值被檢測，并且所述值與比較值相比較。當(dāng)所述值比比較值大時，從第二操控模式M2被轉(zhuǎn)變到第一操控模式Ml中。
[0057]在所描述的示例中(見圖3)在時間點(diǎn)t700情況如此;在步驟700中實(shí)行轉(zhuǎn)變。
[0058]根據(jù)當(dāng)前實(shí)施例在此規(guī)定，電壓Ud被用作電氣運(yùn)行參量。因此根據(jù)當(dāng)前實(shí)施例規(guī)定，半導(dǎo)體開關(guān)元件AL至EL的漏極-源極電壓被用作電壓UD，所述漏極-源極電壓在不導(dǎo)通的漏極-源極溝道的情況下是在體二極管28上降落的電壓UD。在此，在電流從源極流向漏極的情況下涉及正電壓。該電壓的值比電壓的在導(dǎo)通的漏極-源極溝道和從源極向漏極的電流流動的情況下出現(xiàn)的值大。
[0059]此外，電壓的比較值根據(jù)當(dāng)前實(shí)施例位于電壓的最大值之上，所述最大值在導(dǎo)通的漏極-源極溝道和從源極向漏極的最大電流的情況下出現(xiàn)。在此同樣涉及正電壓。
[0060]因為在所選擇的示例中存在電流的負(fù)半波并且UX<0V，所以下支路中的半導(dǎo)體開關(guān)元件XL由第二子控制器16如在操控模式Ml的步驟200中那樣在t0和tl之間的時間段中被操控，使得漏極-源極路徑D-S的漏極-源極溝道導(dǎo)電，而上支路中的半導(dǎo)體開關(guān)元件XH由第一子控制器14操控，使得漏極-源極路徑D-S的漏極-源極溝道不導(dǎo)電。因此又達(dá)到在圖6中所示出的狀態(tài)。
[0061]另一實(shí)施方式與剛才所描述的實(shí)施方式的區(qū)別在于:上支路中的半導(dǎo)體開關(guān)元件AH至EH在t3和t700之間的時間段中不由第一子控制器14來操控，使得當(dāng)U>UA時漏極-源極路徑D-S的漏極-源極溝道變?yōu)閷?dǎo)電。在此情況下，電流在相應(yīng)的相位的情況下從所觀察的相的中間抽頭M經(jīng)過半導(dǎo)體開關(guān)元件AH至EH的體二極管28流到直流電壓連接端子B+。由第一子控制器14操控上支路中的半導(dǎo)體開關(guān)元件AH至EH使得漏極-源極路徑D-S變?yōu)閷?dǎo)電在返回到操控模式Ml中之后才又變?yōu)榭赡懿⑶胰缓笠葬槍τ性凑魉枋龅姆绞奖粚?shí)行。
[0062]根據(jù)另一實(shí)施方式，進(jìn)行相對有源整流器4的直流電壓連接端子B+的相短路。在此情況下，僅第一子控制器14能夠在操控模式Ml和M2之間轉(zhuǎn)換;然而第二子控制器16不能在操控模式Ml和M2之間轉(zhuǎn)換。
[0063]相應(yīng)地，子控制器16在此情況下包括如下實(shí)施方式的子控制器14的組成部分和電路，在所述實(shí)施方式中相短路相對于地連接端子26被執(zhí)行，并且反之亦然。而用于從操控模式Ml轉(zhuǎn)變到操控模式M2中以及用于去激活/激活相連接端子的標(biāo)準(zhǔn)與子控制器14與半導(dǎo)體開關(guān)元件AH至以及子控制器16與半導(dǎo)體開關(guān)元件AL至EL的電接線一樣保持不變。而用于從操控模式M2轉(zhuǎn)變到操控模式Ml的標(biāo)準(zhǔn)被修改，使得將電壓U與輸出電壓Ua相比較并且當(dāng)電壓U至少超過輸出電壓Ua—個比較值時進(jìn)行過渡，所述比較值比電壓的最大值大，所述最大值在導(dǎo)通的漏極-源極溝道和從源極向漏極的電流流動的情況下在半導(dǎo)體開關(guān)元件AH至Ε?中出現(xiàn)。
[0064]在一種替代的實(shí)施方式中，代替輸出電壓Ua的檢測以及分析也可以進(jìn)行低側(cè)半導(dǎo)體開關(guān)元件AL至EL的漏極-源極電壓的檢測以及分析，以便在時間點(diǎn)t3發(fā)起相短路的解除。
【主權(quán)項】
1.用于運(yùn)行具有多個能夠操控的半導(dǎo)體開關(guān)元件(AH-EH、AL-EL)的有源整流器(4)的方法，其中為了操控所述半導(dǎo)體開關(guān)元件(AH-EH、AL-EL)在第一操控模式(Ml)和第二操控模式(M2)之間轉(zhuǎn)變并且相反地轉(zhuǎn)變，其中所述半導(dǎo)體開關(guān)元件(AH-EH、AL-EL)在所述第一操控模式(Ml)中以第一切換時間被操控并且在所述第二操控模式(M2)中以第二切換時間被操控，其中所述第二切換時間比所述第一切換時間長，所述方法具有隨后的步驟a)至c)和/或d)至f): a)檢測所述整流器(4)的電氣輸出參量的輸出參量值， b)將所述輸出參量值與閾值比較， c)當(dāng)所述輸出參量值比所述閾值大時，從所述第一操控模式(Ml)轉(zhuǎn)變到所述第二操控模式(M2)中， d)檢測所述半導(dǎo)體開關(guān)元件(AH-EH、AL-EL)之一的電氣運(yùn)行參量的運(yùn)行參量值， e)將所述運(yùn)行參量值與比較值比較， f)當(dāng)所述運(yùn)行參量值比所述比較值大時，從所述第二操控模式(M2)轉(zhuǎn)變到所述第一操控模式(Ml)中。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中電壓(Ud)被用作電氣運(yùn)行參量。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中具有各一個體二極管(28)的MOSFET被用作半導(dǎo)體開關(guān)元件(AH-EH、AL-EL)，其中所述半導(dǎo)體開關(guān)元件(AH-EH、AL-EL)之一的漏極-源極電壓被用作電壓(Ud)。4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其中所述電壓(Ud)的值位于O伏特和在所述體二極管(28)上降落的電壓之間。5.根據(jù)前述權(quán)利要求1至4之一所述的方法，其中 -在所述整流器(4)處檢測輸出側(cè)的卸載，并且 -根據(jù)輸出側(cè)的卸載從所述第一操控模式(Ml)轉(zhuǎn)變到所述第二操控模式(M2)中。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中為了檢測所述卸載， -檢測所述整流器(4)的電氣輸出參量的值， -將所述值與閾值相比較，并且 -當(dāng)所述值比所述閾值大時，從所述第一操控模式(Ml)轉(zhuǎn)變到所述第二操控模式(M2)中。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述電氣輸出參量被濾波，以便確定所述值。8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法，其中輸出電壓(Ua)被用作電氣輸出參量。9.電路裝置(2)，具有有源整流器(4)，所述有源整流器具有多個能夠操控的半導(dǎo)體開關(guān)元件(AH-EH、AL-EL)，其中所述半導(dǎo)體開關(guān)元件(AH-EH、AL-EL)能夠在第一操控模式(Ml)中以及在第二操控模式(M2)中運(yùn)行，其中所述半導(dǎo)體開關(guān)元件(AH-EH、AL-EL)能夠在所述第一操控模式(Ml)中以第一切換時間被操控并且在所述第二操控模式(M2)中以第二切換時間被操控，其中所述第二切換時間比所述第一切換時間長，其中所述電路裝置(2)具有控制器(6)，所述控制器被構(gòu)造用于實(shí)施根據(jù)權(quán)利要求1至8之一所述的方法的所有步驟。10.計算機(jī)程序，具有程序代碼裝置，當(dāng)所述程序代碼裝置在計算單元上被實(shí)施時，所述程序代碼裝置促使計算單元、尤其根據(jù)權(quán)利要求9所述的電路裝置(2)執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至8之一所述的方法。11.機(jī)器可讀存儲介質(zhì)，具有存儲在其上的根據(jù)權(quán)利要求10所述的計算機(jī)程序。
【文檔編號】H03K17/08GK105874693SQ201480072647
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2014年12月19日
【發(fā)明人】C.奧特, P.梅林格, W.菲勒
【申請人】羅伯特·博世有限公司