过电压保护电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及一种用于保护电机的、特别是EC巧Iectrical Commutation,电子 换向）电机的电子装置免受过电压脉冲损害的过电压保护电路W及相应的方法。
【背景技术】 阳00引在现有技术中已知用于保护电路的保护装置、或者用于电机特别是EC电机的变 流器的各种不同的实施方案。运样的变流器也为人所熟知，即，该变流器包括用于根据=相 线路电压、特别是=相电压来产生单极性中间电路电压的整流器，与中间电路电压连接的 中间电路电容，W及具有功率开关的输出级。
[0003] DE 102007007921 Al设及一种过电压保护，其背景为：用作中间电路电容的大多 是电解电容，该电解电容用作中间电路能量和中间电路电压的缓冲。其缺点在于，在现有技 术中，中间电路电容的电容量大于功能需求。在此，功能需求特别指在额定负载下的运转能 够足够顺杨。在现有技术中，该电容量的选择不是根据功能，而是必须根据安装技术的要 求、如使用寿命和电流负载能力。
[0004] 为进行过电压保护，DE 102007007921 Al建议，线路部分并联中间电路电容，该线 路部分包含分压器，特别是电阻式的、电容性的、和/或复合的分压器，在该线路部分的下 支路设置压敏电阻，在上支路则并联设置气体放电管。 阳〇化]然而，在现有技术中通常使用的气体放电管会产生W下问题。在使用气体放电管 时，例如在S相供电的EC电机的电子装置的输入滤波器中的压敏电阻电路的星形接点中 使用时，该EC电机的电子装置的击穿电压高于高电压测试所用的测试电压（为避免在测试 过程中分离保护装置，否则需要手工分离），运样会导致针对过电压脉冲（浪涌脉冲）的保 护效果的减弱，因为在运样的情况下，该气体放电管也是在较高的电压下才击穿放电，并因 此在电子装置的后续的元件中出现能量消减或能量吸收的提高。
[0006] 当低于气体放电管的击穿电压时，与被保护的线路并联的部件为绝缘体，且不会 影响该线路。当高于部件特定的击穿电压时，在气体放电管中则发生气体放电，该气体放电 管上的终端电压通过在电流中电弧放电（电弧击穿）在几微秒之内减小。与例如抑制二极 管或压敏电阻的其它过电压放电器不同，终端电压有可能会降至远低于额定电压，运种情 况在电网应用中等同于短路。此外，气体放电器虽然比压敏电阻或抑制二极管反应慢，但是 能转移高脉冲能量。对应期望的击穿电压存在相应的实施方案。当脉冲睹度大时，即电压 急剧上升时，实际的击穿电压远高于额定值。在响应发生之后，电流流动时，则设置为工作 电压。
[0007] 保护等级I和II的技术测试设备通过高电压测试来检查绝缘是否具有根据产品 的特定标准规定的耐压强度。在此确定载流导体的绝缘和离外壳的安全距离是否正常。原 则上，该高电压测试应在与绝缘电阻测试相同的节点进行。然而，该测试通过比普通运行下 的运行电压更高的测试电压进行。该测试电压可W是交流电压也可W是直流电压，并且通 常在略低于千伏的范围内。
[0008] 因此，如果击穿电压高于进行高电压测试的电压，并且由此在电子装置的后续的 元件中由所不期望的电能产生能量消减或能量吸收的提高，则该电子装置可能由于过电压 或过电流而超过需要的负载并可能受损，运样将使特别是在要求高测试电压的情况下成功 通过冲击电压测试（浪涌测试）的难度显著增加。因此，由于仅为高电压测试的要求而提 高击穿电压，因而期望的气体放电管的保护效果不复存在。
[0009] 因此，本实用新型设及一种对电子装置的适当的保护，其通过例如气体放电管的 保护装置对抗过电压脉冲（浪涌脉冲），并同时能够提供高电压可测试性。由于在高压测试 中，通过施加（缓慢）上升的测试电压使电压W限定的电压斜坡上升至预定的测试电压、来 对设备的耐压强度进行测试，因此当检测不到相应的电流时，视为通过测试。然而，如果电 子装置中存在例如气体放电管的保护元件，则该保护元件必须设置为在测试过程中当电压 缓慢上升时不发生响应（击穿），否则该测试视为未通过。
[0010] 因此，保护元件通常必须W较高耐压强度（击穿电压）设置，然而运样却无法达到 所期望的保护效果。于是，击穿电压不利地高于测试电压，并由此也远高于电子装置的正常 运转所要求的耐压强度。
[0011] 相反，在浪涌测试时，要求气体放电管尽量早和尽量快地响应，W使得该气体放电 管的实际所需的保护作用、即出现过电压脉冲时的能量吸收作用达到最佳。 【实用新型内容】
[0012] 因此，本实用新型的目的在于克服前述缺点并设置一种过电压保护电路，其为电 机的电子装置提供改进的保护，并同时能够通过测试绝缘强度的高压测试。
[0013] 运种目的通过根据技术方案1所述的过电压保护电路和相应的方法得W实现。
[0014] 本实用新型的基本理念为设置一种电路，其具有两个串联设置的保护装置（优选 为气体放电管）、两个并联的电阻W及至少一个与保护装置并联的电容性元件（优选为电 容器），其中对总体设备的击穿电压的控制取决于施加在电路的接线端子之间的电压的边 缘睹度，也就是说，从多大的电压开始能够在一个或两个气体放电管中击穿电弧，并W此 将接线端子之间的电压限定在气体放电管中的电弧的相应较低的点火电压W内。运样，例 如在按照规定进行设备的高压测试时会发生的那样，当电压缓慢上升时实现高击穿电压 Uz2,该击穿电压优选对应于保护装置的单个击穿电压的和。相反，例如在出现来自电网的过 电压脉冲或进行设备的浪涌测试时会发生的那样，当电压迅速上升时，在相应较低的击穿 电压Uzi下产生响应，该击穿电压优选对应于在电路中没有并联电容性元件或电容器的该 气体放电管的击穿电压。
[0015] 因此，在总体上，实现了设备在未击穿气体放电管线路的高压测试（高压测试未 通过）中的可测试性与气体放电管对抗来自电网的浪涌脉冲的最佳保护作用的结合。
[0016] 因此，根据本实用新型的第一方面建议一种过电压保护电路，用于保护电机、特别 是EC电机的电子装置免受过电压脉冲损害，该过电压保护电路设计为具有在两个节点之 间串联设置的两个保护装置，其中每个保护装置分别与一个电阻并联，并且至少将电容性 元件（优选为电容器）并联到第一保护装置上，其中该过电压保护电路在节点之间至少具 有电压为Uzi的第一较低击穿电压点或放电电压点化及电压为Uz2的第二较高击穿电压点或 放电电压点，Uzi和U Z2取决于所述节点10、11间的电压U CA随时间的电压变化k =加。,/化， 其中，k表不电压U(；A随时间的变化，t表不时间，d表不微分符号。
[0017] 其相互关系如下：
[001引 Uzi，k G比1,1?]，其中，比1，1?]定义了在值ki和kz之间的一个电压变化大的区间， 运两个值各自定义具有高边缘睹度的电压脉冲的区间；
[0019] Uz2, k G比3, kj，其中，比3, kj定义了在值ks和k 4之间的一个电压缓慢变化的区 间，运两个值各自定义具有平缓的边缘睹度（平缓的电压斜坡）的电压测试的区间。
[0020] 运两个区间也能够如下来选择，即，分别只基于一个值k(即例如ki= k 2)，但是 在选值内的整个区间也能够确保保护装置的响应性能。
[0021] 根据本实用新型的第二方面，在本实用新型的一个优选的实施方案中设置为，每 个所述保护装置FS1、FS2的电阻取决于电压，各所述保护装置当电压低于各保护装置特定 的击穿电压或放电电压时为绝缘状态，并且各所述保护装置当电压高于相应的击穿电压或 放电电压时为导通状态。
[0022] 根据本实用新型的第=方面，进一步有利地设置为，保护装置设计为气体放电管、 过压放电器或压敏电阻。
[0023] 本实用新型的第四方面提供根据前述第一至第=方面中任一方面所述的过电压 保护电路，在本实用新型的另一优选的实施方案中，当电压急剧变化时，即当k等于或大 于系统特定值Kgp。,时，在第一较低击穿电压点或放电电压点的电压U Zi处，两个保护装置中 至少之一变为导通状态或击穿电弧。其中Kgp。,在区间比i，k2]内。
[0024] 本实用新型的第五方面提供根据前述第一至第四方面中任一方面所述的过电压 保护电路，进一步有利地设置为，当电压缓慢变化时，即当k小于或等于系统特定值K gp。， 时，在达到第二较高击穿电压点或放电电压点的电压UZ2的情况下，一个或两个保护装置才 变为导通状态或者在至少一个保护装置中击穿电弧。其中Kgp。,在区间比3, kj内。
[00巧]本实用新型的第六方面提供根据前述第一至第五方面中任一方面所述的过电压 保护电路。在本实用新型的一个同样优选的实施方案中，过电压保护电路设置为至少两 个保护装置的串联电路，其中包括与各个所述保护装置FS1，FS2,…，FSn分别并联的电阻 R1，R2,…，化和/或分别并联的电容性元件Cl, C2,…，化。所述串联电路优选为相互级联 串联的保护装置的串联电路。
[00%] 本实用新型的第屯方面提供根据前述第一至第五方面中任一方面所述的过电压 保护电路。特别优选的是，该电容性元件为电容器。
[0027] 本实用新型的第八方面提供根据前述第一至第屯方面中任一方面所述的过电压 保护电路。根据第八方面，所述过电压保护电路设置在电子换向电机的输入滤波器中的压 敏电阻线路的星形接点中。其中EC电机被S相供电。
[0028] 根据本实用新型的第九方面，优选地，所述电机是电子换向电机。
[0029] 本实用新型的第十方面提供根据前述第六方面所述的过电压保护电路。优选地， 多个电容性元件为电容器。
[0030] 根据本实用新型还提供一种借助于前述过电压保护电路的方法，用于保护电机、 特别是EC电机的电子装置免受过电压脉冲的损害，其中，保护装置特别设计为气体放电 管，并且按照施加在相应节点之间的电压咕4的边缘睹度在至少一个气体放电管内击穿电 弧，由此将节点之间的电压限制为电压相应较低的气体放电管内的电弧的点火电压Uef。
[0031] 在根据本实用新型所述的方法的一个同样优选的实施方案中规划为，当电压缓慢 上升时，实现相对于击穿电压Uzi来说高的或相对更高的击穿电压U Z2,该击穿电压优选对应 于气体放电管的单个击穿电压的和，在该击