本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的借助于保护电路来保护外部电路免于浪涌电压的方法。本发明还涉及用于执行所述方法的保护电路。
背景技术：
1、为了限制电子电路中的浪涌电压峰值，经常使用带有抑制二极管或tvs二极管(tvs：瞬态电压抑制器)的保护电路。然而，tvs二极管通常是针对非常短的峰值(μs至ms)进行优化的，并且通常对于低功率下的高浪涌电压不够可靠。因此，在发生故障的情况下或在动态驱动情境中同步电机的功率需求发生变化时，例如在外励磁同步电机中，可能会出现延长的浪涌电压峰值。在这种情况下，采用tvs二极管的保护电路无法充分安全地切断浪涌电压峰值。
技术实现思路
1、因此，本发明的目的是为通用类型的方法和保护电路提供改进的或至少替代的实施例，通过所述实施例克服了所描述的缺点。
2、根据本发明，所述目的通过独立权利要求的主题来实现。有利的实施例是从属权利要求的主题。
3、提供了一种借助于保护电路来保护外部电路免于浪涌电压的方法。保护电路包括保护单元和电压调节器，所述保护单元具有与外部电路并联的能够切换的半导体开关。在所述方法中，为电压调节器指定与外部电路的额定电压相关联的设定点电压。此外，电压调节器分接(tap)与外部电路的当前电压相关联的外部电路的实际电压。根据指定的设定点电压与分接出的实际电压之间的差值，电压调节器向保护单元的半导体开关提供栅极电压。通过所施加的栅极电压，半导体开关消耗在外部电路中流动的电流，从而改变外部电路中的当前电压。
4、在根据本发明的方法中，调节半导体开关上的栅极电压，从而改变半导体开关的电阻。当电阻改变时，半导体开关消耗的电流以及相应地外部电路中的当前电压也改变。实际上，保护电路充当具有受控电阻的并联路径，用于接收多余的能量。
5、半导体开关的电阻随着栅极电压的上升而下降，随着栅极电压的下降而上升。随着栅极电压的上升和电阻的下降，半导体开关消耗更多的外部电路的电流。随着栅极电压的下降和电阻的上升，半导体开关消耗更少的外部电路的电流。因此，半导体开关上的栅极电压被调节为使得半导体开关汲取的电流使外部电路中的当前电压低于电路的额定电压。换句话说，半导体开关上的栅极电压被调节为使得流经半导体开关的电流足以限制外部电路中的当前电压的峰值。当电路中的当前电压低于额定电压时，半导体开关可以完全关断。
6、在根据本发明的方法中，可以有利地实现更好的长期功率损耗和更好的功率行为控制。此外，与具有传统tvs二极管的保护电路相比，可以降低成本。
7、有利地，所述方法可以适用于不同的应用。例如可以想到的是，外部电路是用于外励磁同步电机的非接触式转子电源。还可以想到的是，保护电路用作受控耗散串联电阻器。这里，保护电路可以集成在例如电路保护开关中，用于预充电应用或者用于当定子逆变器短路时耗散外励磁同步电机的转子的谐振能量。
8、在保护电路中，实际电压与当前电压相关联，设定点电压与额定电压相关联。应当理解，两种情况下的关联性是相同的。例如可以想到的是，当前电压的实际电压和额定电压的设定点电压是相同的。替代地，同样可行的是，实际电压与当前电压以及设定点电压与额定电压通过比例因子而存在差异。
9、因此，保护单元可以包括与半导体开关并联连接的分压器。在所述方法中，外部电路中的当前电压然后可以借助于分压器按照由分压器所指定的比例因子来进行缩放。然后，电压调节器可以分接缩放后的当前电压作为实际电压。实际上，设定点电压对应于通过比例因子预先缩放后的外部电路的额定电压，然后将所述设定点电压指定给电压调节器。分压器可以包括电阻互不相同的两个电阻元件。然后，比例因子由两个电阻元件彼此的电阻之比来定义，并且可以根据应用需要而增大或减小。有利地，比例因子可以适应于设定点电压。
10、在所述方法中可以规定，电压调节器包括阻抗转换器。然后，从外部电路分接出的实际电压可以经由阻抗转换器传导而与外部电路解耦。通过阻抗转换器，可以消除电压调节器与外部电路之间的相互作用。阻抗转换器可以以本领域技术人员已知的方式设计。有利地，阻抗转换器可以包括运算放大器和至少一个电阻元件。至少一个电阻元件可以连接在运算放大器的反相输入端与输出端之间。
11、有利地，可以规定电压调节器包括pid控制回路。在所述方法中，可以将设定点电压和实际电压指定给电压调节器的pid控制回路。
12、根据设定点电压与实际电压之间的差值，pid控制回路可以向半导体开关提供栅极电压。pid控制回路可以以本领域技术人员已知的方式设计。有利地，pid控制回路可以包括积分器电路和运算放大器。积分器电路可以以本领域技术人员已知的方式设计，并且包括彼此并联连接的至少一个电容器和至少一个电阻元件。积分器电路可以连接在运算放大器的反相输入端与输出端之间。设定点电压可以施加到运算放大器的反相输入端，实际电压可以施加到运算放大器的非反相输入端。可以在运算放大器的输出端处提供半导体开关的栅极电压。
13、如上所述，半导体开关的电阻随着栅极电压的上升/下降而下降/上升，并且流经半导体开关的电流也会变化。因此，外部电路中的当前电压也会发生变化。栅极电压又取决于电路中的当前电压。有利地，由pid控制回路提供的栅极电压现在可以稳定在一值处，该值是使外部电路中的当前电压达到外部电路的额定电压所必需的值处。
14、一旦外部电路的当前电压低于外部电路的额定电压，电压调节器就可以关断半导体开关。特别地，电压调节器的pid控制器不再在两个输入端处确定设定点电压与实际电压之间的正差值，因此pid控制器不再提供栅极电压。因此，没有栅极电压施加到半导体开关，半导体开关被关断。
15、有利地，保护电路可以包括电流保护单元和用于调节电流保护单元的电流调节器。在所述方法中，则可以保护外部电路免于浪涌电流。因此，可以形成可以长时间运行的功率限制系统。
16、本发明还涉及一种用于保护外部电路免于浪涌电流的保护电路。保护电路包括电压调节器和带有半导体开关的保护单元。根据本发明，保护电路被设计用于执行上述方法。
17、有利地，保护单元的半导体开关可以是具有绝缘栅电极的双极晶体管。
18、保护单元可以包括具有至少两个电阻元件的分压器，用以指定用于实际电压的比例因子。分压器可以与半导体开关并联连接。
19、电压调节器可以包括阻抗转换器，其中，阻抗转换器直接连接到保护电路的保护单元。阻抗转换器可以以本领域技术人员已知的方式设计。有利地，阻抗转换器可以包括运算放大器和至少一个电阻元件。
20、电压调节器可以包括pid控制回路，其中，pid控制回路与外部电路互连用以分接实际电压，与外部源互连用以分接设定点电压，并且与半导体开关互连用以指定获取栅极电压。pid控制回路可以以本领域技术人员已知的方式设计。有利地，pid控制回路可以包括积分器电路和运算放大器。
21、为了避免重复，这里参考上面的说明。
22、本发明的其它重要特征和优点从从属权利要求、从附图以及通过附图从相关联的附图描述中获得。
23、应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，上面提到的并且仍将在下文中解释的特征不仅可以用于所述的相应组合中，而且可以用于其它组合中或单独使用。
24、本发明的优选示例性实施例在附图中示出并且在以下描述中更详细地解释，其中，相同的附图标记涉及相同或相似或功能相同的部件。
1.一种借助于保护电路(1)来保护外部电路(2)免于浪涌电压的方法(10)，所述保护电路(1)包括保护单元(3)和电压调节器(6)，所述保护单元(3)具有与外部电路(2)并联的能够切换的半导体开关(4)，
2.根据权利要求1所述的方法，
3.根据权利要求1或2所述的方法，
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，
5.根据权利要求3或4所述的方法，
6.根据权利要求4或5所述的方法，
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，
9.一种保护电路(1)，用于保护外部电路(2)免于浪涌电压，
10.根据权利要求9所述的保护电路，
