DE102018123530A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Identifikation der Fehlspannungen der einzelnen Phasen eines Wechselrichters - Google Patents

Abstract

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Identifikation der Fehlspannungen der einzelnen Phasen eines Wechselrichters genauer zu gestalten. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mittels eines Verfahrens zur Identifikation der Fehlspannungen der einzelnen Phasen eines Wechselrichters gelöst, wobei- der Wechselrichter einen Zwischenkreis mit einem positiven Potential und mit einem negativen Potential umfasst und jede Phase einen Brückenzweig mit Schaltern umfasst,- an eine erste Phase und an eine zweite Phase Sollspannungen mit entgegengesetztem Vorzeichen angelegt werden,- ein Stromfluss in der verbleibenden dritten Phase unterdrückt wird, erfolgt erfindungsgemäß derart, dass- der Wechselrichter unter Verwendung eines diskontinuierlichen Pulsweiten-Modulations-Verfahrens betrieben wird, so dass die erste Phase oder die zweite Phase entweder auf das positive Potential der Zwischenkreisspannung oder auf das negative Potential der Zwischenkreisspannung geklemmt wird, so dass kein Schalter des Brückenzweiges der auf das Potential der Zwischenkreisspannung geklemmten ersten Phase oder der auf das Potential der Zwischenkreisspannung geklemmten zweiten Phase betätigt wird,- dadurch, dass kein Schalter des Brückenzweiges der auf das Potential der Zwischenkreisspannung geklemmten Phase betätigt wird, an dieser Phase unter Vernachlässigung eines Durchlassspannungsabfalls eine ideale Spannung anliegt und die Phase, bei der ein Schalter des Brückenzweiges betätigt wird, mit der Fehlspannung behaftet ist,- in Abhängigkeit einer Messung des Stroms, der durch die erste Phase und die zweite Phase fließt sowie in Abhängigkeit der Sollspannungen die Fehlspannung der Phase bestimmt wird, bei der ein Schalter des Brückenzweiges betätigt wird.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Identifikation der Fehlspannungen der einzelnen Phasen eines Wechselrichters mit den Merkmalen gemäß den Patentansprüchen.
• Gemäß RUDOLPH, C. (2007). Sensorlose feldorientierte und drehmomentoptimale Drehzahlregelung von Asynchronmaschinen mit Berücksichtigung des Sättigungsverhaltens. Düsseldorf, VDI. ist ein Verfahren zur Identifikation der Fehlspannungen der einzelnen Phasen eines Umrichters Stand der Technik. Dabei erfolgt eine Identifikationsmessung derart, dass eine Bestimmung der Ist-Mittelpunktspannung einer Phase bei vorgegebener Sollspannung vorgenommen und aufbauend darauf die Fehlspannung dieser Phase berechnet wird. Insbesondere wird aufgrund der vorliegenden Stromabhängigkeit der zur Fehlspannung beitragenden Effekte auf diese Weise der Verlauf der Fehlspannung im gesamten Betriebsstrombereich des Wechselrichters bestimmt. Praktisch wird die Sollspannung einer Phase zu null vorgegeben bzw. wird der Strom in dieser Phase auf null geregelt, so dass die Fehlspannung dieses stromlosen Brückenzweiges gleich null ist. In die verbleibenden zwei Phasen werden rampenförmig anwachsende Sollspannungen mit entgegengesetztem Vorzeichen eingeprägt und der sich infolgedessen einstellende Phasenstrom gemessen. Die Berechnung des Fehlspannungsverlaufs einer Phase erfolgt im weiteren Verlauf anhand der vorgegebenen Sollspannungen, des gemessenen Phasenstroms und des Strangwiderstands. Problematisch dabei ist, dass gemäß diesem Verfahren der arithmetische Mittelwert der Fehlspannungen der beiden Phasen bestimmt wird, in denen sich der letztendlich gemessene Phasenstrom infolge des Einprägens von Sollspannungen mit entgegengesetztem Vorzeichen einstellt. Somit werden individuelle Fehler der Phasen durch Temperaturunterschiede oder Bauteilstreuungen bei einer solchen Vorgehensweise nicht berücksichtigt.
• Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Identifikation der Fehlspannungen der einzelnen Phasen eines Wechselrichters genauer zu gestalten.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mittels eines Verfahrens und einer Vorrichtung mit den Merkmalen gemäß den Patentansprüchen gelöst.
• Eine Identifikation der Fehlspannungen der einzelnen Phasen eines Wechselrichters, wobei
• - der Wechselrichter einen Zwischenkreis mit einem positiven Potential und mit einem negativen Potential umfasst und jede Phase einen Brückenzweig mit Schaltern umfasst,
• - an eine erste Phase und an eine zweite Phase Sollspannungen mit entgegengesetztem Vorzeichen angelegt werden,
• - ein Stromfluss in der verbleibenden dritten Phase unterdrückt wird, so dass in der dritten Phase kein Strom fließt,
erfolgt erfindungsgemäß derart, dass
• - der Wechselrichter unter Verwendung eines diskontinuierlichen Pulsweiten-Modulations-Verfahrens betrieben wird, so dass die erste Phase oder die zweite Phase entweder auf das positive Potential der Zwischenkreisspannung oder auf das negative Potential der Zwischenkreisspannung geklemmt wird, so dass kein Schalter des Brückenzweiges der auf das Potential der Zwischenkreisspannung geklemmten ersten Phase oder der auf das Potential der Zwischenkreisspannung geklemmten zweiten Phase betätigt wird,
• - dadurch, dass kein Schalter des Brückenzweiges der auf das Potential der Zwischenkreisspannung geklemmten Phase betätigt wird, an dieser Phase unter Vernachlässigung eines Durchlassspannungsabfalls eine ideale Spannung anliegt und die Phase, bei der ein Schalter des Brückenzweiges betätigt wird, mit der Fehlspannung behaftet ist,
• - in Abhängigkeit einer Messung des Stroms, der durch die erste Phase und die zweite Phase fließt sowie in Abhängigkeit der Sollspannungen die Fehlspannung der Phase bestimmt wird, bei der ein Schalter des Brückenzweiges betätigt wird.
• Von Vorteil ist es dabei, dass gemäß diesem Verfahren nicht ein Mittelwert der Fehlspannungen von mehreren Phasen bestimmt wird, sondern eine Fehlspannung für jede Phase, welche die individuellen Fehler, die zum Beispiel durch Temperaturunterschiede oder Bauteilstreuungen bedingt sind, berücksichtigt.
• Die sich ergebenden weiteren Vorteile sowie zusätzliche vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel sowie den abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen.
• Zunächst ist in 1 ein mögliches zu Grunde liegendes technisches System gezeigt. Insbesondere handelt es sich um ein technisches System mit einem Wechselrichter A zur Speisung einer elektrischen Maschine B mit elektrischer Energie aus einem elektrischen Speicher C bzw. einer Gleichspannungsquelle C, beispielsweise zum Zweck des Antriebs eines Fahrzeuges. Der Wechselrichter A umfasst drei Phasen 1, 2 und 3. Der Wechselrichter A ist phasensymmetrisch aufgebaut und umfasst wie bekannt drei Brückenzweige mit jeweils zwei (Halbleiter-)Schaltern. Die elektrische Maschine B ist symmetrisch aufgebaut (Sternschaltung).
• Eine Kompensation der Fehlspannungen U fehl (Spannungsfehler) der einzelnen Phasen 1, 2 und 3 erfolgt an diesem technischen System über den (gesamten) Betriebsstrombereich des Wechselrichters A, wobei je Phase 1, 2 oder 3 eine im Voraus gemessene/identifizierte Kennlinie U _fehl = f(i_{1 ... 3}, i_mess, I_Strang) bereitsteht, welche den Fehlspannungsverlauf im gesamten Betriebsstrombereich des Wechselrichters A umfasst. D. h. der Fehlspannungsverlauf einer Phase 1, 2 oder 3 beschreibt die Abhängigkeit der Fehlspannung U fehl der betreffenden Phase 1, 2 oder 3 von dem Phasenstrom i _{1 ... 3}.
• Die Bestimmung/Identifikation des Fehlspannungsverlaufs der einzelnen Phasen 1, 2 oder 3 erfolgt wie im weiteren Verlauf beschrieben und wird bei blockierter/mit festgebremster elektrischer Maschine B bzw. unter Verwendung einer geeigneten R-L-Last durchgeführt.
• (Schritt 1:) Zur Identifikation der Fehlspannung U _fehl von zwei der drei Phasen 1, 2 und 3, etwa U fehl der ersten Phase 1 und U fehl der zweiten Phase 2 wird zum Beispiel an die erste Phase 1 eine Sollspannung u_rampe angelegt und an die zweite Phase 2 eine (insbesondere hinsichtlich des Betrages/Amplitude/Höhe übereinstimmende bzw. komplementäre) Sollspannung mit dem negativen Wert -u_rampe angelegt. Die Sollspannung u_rampe und die Sollspannung mit dem negativen Wert -u_rampe ändern sich stufenweise bzw. rampenförmig, d. h. die Sollspannung u_rampe und die Sollspannung mit dem negativen Wert -u_rampe sind für eine gewisse Zeit konstant und steigen/sinken dann im weiteren Verlauf, um dann wieder für eine gewisse Zeit konstant zu sein und so weiter. Wie gemäß dem zitierten Stand der Technik beschrieben, werden folglich in die erste Phase 1 und die zweite Phase 2 (insbesondere schrittweise) rampenförmig anwachsende (veränderliche) Sollspannungen mit entgegengesetztem Vorzeichen eingeprägt. Außerdem bzw. im weiteren Verlauf wird die Sollspannung der (in diesem Beispiel) verbleibenden dritten Phase 3 zu null vorgegeben bzw. wird der Phasenstrom i₃ in dieser dritten Phase 3 auf null geregelt (unterdrückt), so dass die Fehlspannung U fehl dieses stromlosen Brückenzweiges des Wechselrichters A gleich null ist. D. h. damit die Identifikation/Messung nicht verfälscht wird, soll die verbleibende dritte Phase 3 keinen Strom führen, was insbesondere dadurch erreicht wird, dass mittels eines Stromreglers eben der Phasenstrom i₃ in dieser dritten Phase 3 auf null geregelt wird. Zusammengefasst gilt somit für die einzelnen Stränge/Phasen:
• U_s1,soll = u_rampe;
• U_s2,soll = -u_rampe;
• U_s3,soll ≈ 0 (i₃ auf null geregelt).
• D. h. das Vorgenannte gilt für die Strangsollspannungen U _{s1...3, soll} . Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung ist der Strangstrom/Phasenstrom i_{1 ... 3} positiv, wenn dieser (vom Strangwicklungsanfang) zum Sternpunkt fließt, siehe 2, wo der positive Strom der ersten Phase 1, welcher dem negativen Strom der zweiten Phase 2 entspricht, gezeigt ist (Pfeil). Siehe in diesem Zusammenhang auch die beispielhaften Verläufe der rampenförmigen/gestuften Sollspannung U _soll und des gemessenen Stromes i_mess in 1a.
• Weiterhin (d. h. zur bzw. im Rahmen der Identifikation der Fehlspannung U fehl) wird der Wechselrichter A unter Verwendung eines Pulsweiten-Modulations-Verfahrens (PWM) betrieben. Gemäß dem zitierten Stand der Technik wird dabei jedoch zum Beispiel die Sinus-Dreieck-Modulation eingesetzt, wobei sämtliche Schalter der einzelnen Brückenzweige bzw. Phasen 1, 2 oder 3 des Wechselrichters A geschaltet werden.
• Abweichend davon wird erfindungsgemäß zur Identifikation der Fehlspannung U fehl ein diskontinuierliches Pulsweiten-Modulations-Verfahren (DPWM) eingesetzt. D. h. der Wechselrichter A wird unter Verwendung eines diskontinuierlichen Pulsweiten-Modulations-Verfahrens (DPWM) betrieben bzw. wird zur Identifikation der Fehlspannung U fehl erfindungsgemäß eingesetzt/verwendet. Insbesondere wird dabei ein diskontinuierliches Pulsweiten-Modulations-Verfahren (DPWMmax) eingesetzt, bei dem die Phase 1, 2 oder 3 mit einer maximalen Sollspannung nicht geschaltet, sondern auf das positive Potential der Zwischenkreisspannung (DC+) geklemmt wird. Da alle wesentlichen Ursachen der Fehlspannung U fehl nur beim Schalten auftreten (Totzeiten, dynamisches Verhalten der Leistungshalbleiter der Schalter, parasitäre Kapazitäten, Mindesteinschaltzeiten und Mindestausschaltzeiten), liefert die geklemmte Phase 1, 2 oder 3 die nahezu ideale Spannung U _{1...3, ideal} . Somit ist es erfindungsgemäß möglich, die Fehlspannung der jeweils nicht geklemmten Phase 1, 2 oder 3 einzeln zu bestimmen.
• Im weiteren Verlauf wird demnach erfindungsgemäß im Rahmen der (schrittweisen) Bestimmung/Identifikation des Fehlspannungsverlaufs zunächst der zweiten Phase 2 bzw. U fehl der zweiten Phase 2 und anschließend der ersten Phase 1 bzw. U fehl der ersten Phase 1 (d. h. von zwei der drei Phasen 1, 2 und 3), wobei in der dritten Phase 3 kein Strom fließt, dann die erste Phase 1 auf das positive Potential der Zwischenkreisspannung (DC+) geklemmt, wenn die an die erste Phase 1 angelegte Soll-Spannung u_rampe größer null ist (u_rampe > 0), da bei dem diskontinuierlichen Pulsweiten-Modulations-Verfahren (DPWMmax) die Phase mit der größten Soll-Spannung nicht geschaltet, sondern auf das positive Potential der Zwischenkreisspannung (DC+) geklemmt wird. Mit anderen Worten wird die erste Phase 1 solange auf das positive Potential der Zwischenkreisspannung (DC+) geklemmt bzw. mit dieser verbunden, wie die an die erste Phase 1 angelegte Soll-Spannung u_rampe größer als null (u_rampe > 0) ist.
• Im Ergebnis wird dadurch, dass die erste Phase 1 auf das positive Potential der Zwischenkreisspannung (DC+) geklemmt ist, die erste Phase 1 nicht geschaltet, d. h. keiner der Schalter des Brückenzweiges der ersten Phase 1 wird geschaltet/betätigt, lediglich ein Schalter ist geschlossen, so dass die erste Phase 1 auf das positive Potential der Zwischenkreisspannung (DC+) geklemmt ist. Infolgedessen liefert die erste Phase 1 eine nahezu ideale Spannung U _1,ideal und die zweite Phase 2 ist dabei mit der Fehlspannung U fehl im vollen Maße behaftet. Unter Vernachlässigung der Durchlassspannungsabfälle ergeben sich folgende (gemessene) Ist-Spannungen U _1,ist , U _2,ist (Ist-Mittelpunktspannungen) am Ausgang des Wechselrichters A:
• U_1,ist = U_1,ideal;
• U_2,ist = U_2,ideal + Δ U_2,fehl-;

wobei
• U_1,ideal, U_2,ideal die Ausgangsspannungen sind, die durch den idealen Wechselrichter geliefert würden und mit dem entsprechenden Sollwert +/-u_rampe bzw. U _{s1, soll} bzw. U _{s2, soll} übereinstimmen;
• ΔU_2,fehl- der Fehlspannungsanteil/die Fehlspannung U _fehl der zweiten Phase 2 bei einem sich einstellenden und gemessenen positiven Strom (i_mess > 0) ist (bzw. den einzelnen Werten der Fehlspannung der zweiten Phase 2 gemäß dem Fehlspannungsverlauf U fehl = f(i_mess) im Betriebsstrombereich mit negativen Stromwerten entspricht, da gemäß der oben genannten Vereinbarung der positive Strom der ersten Phase 1 dem negativen Strom der zweiten Phase 2 entspricht, siehe auch Beschreibung im weiteren Verlauf).
• Die im vorliegenden Versuch bzw. bei der erfindungsgemäßen Bestimmung/Identifikation des Fehlspannungsverlaufs der einzelnen Phasen 1, 2 oder 3 zu bestimmende Fehlspannung U fehl beträgt (allgemein): $$U_{fehl}=U_{soll}-U_{ist}=U_{soll}-i_{mess}\cdot R_s;$$

  

  wobei
• i_mess der gemessene Strom ist, der durch die (verbleibenden) Phasen 1 und 2 (hier die erste Phase 1 und die zweite Phase 2) fließt, wenn durch eine Phase (hier die dritte Phase 3) kein Strom fließt, da dieser null bzw. auf null geregelt ist;
• R_s der Strangwiderstand/Lastwiderstand ist.
• Durch Substitution der Sollwerte U _soll und des gemessenen Stromwertes i_mess wird der vorgenannte Zusammenhang (und somit die Fehlspannung der zweiten Phase 2) zu: $$U_{fehl}=u_{rampe}-\frac{U_{\mathrm{1,}\text{ist}}-U_{\mathrm{2,}ist}}{2\cdot R_s}\cdot R_s;$$

  

  $$U_{fehl}=u_{rampe}-\frac{u_{rampe}-\left(-u_{rampe}+\Delta U_{\mathrm{2,}fehl-}\right)}{2}=-\frac{\Delta U_{\mathrm{2,}fehl-}}{2}.$$

  
• Wie diesem Zusammenhang/dieser Formel zu entnehmen ist, ergibt sich im Rahmen des vorgenannten Versuches, d. h. bei der erfindungsgemäßen Identifikation der Fehlspannung U _fehl von zwei der drei Phasen 1, 2 und 3, insbesondere U fehl der ersten Phase 1 und U fehl der zweiten Phase 2, bei i_mess > 0, also dann, wenn der gemessene Strom i_mess , welcher durch die Phasen 1 und 2 (hier die erste Phase 1 und die zweite Phase 2) fließt, siehe Pfeil in 2, positive Werte aufweist, zunächst die Fehlspannung U fehl der zweiten Phase 2, wobei die so gewonnenen Werte der Fehlspannung der zweiten Phase 2 gemäß dem Fehlspannungsverlauf U fehl = f(i_mess) im Betriebsstrombereich mit negativen Stromwerten entsprechen, da gemäß der oben genannten Vereinbarung/Definition der positive Strom der ersten Phase 1 dem negativen Strom der zweiten Phase 2 entspricht. Erfindungsgemäß wird auf diese Weise der Fehlspannungsverlauf der zweiten Phase 2 im Bereich negativer Phasenströme i₂ bestimmt bzw. bereitgestellt. Anders gesagt, ergibt sich auf diese Weise zunächst die Abhängigkeit der Fehlspannung U fehl der zweiten Phase 2 von negativen Phasenströmen (i₂ < 0). Noch anders gesagt, steht somit erfindungsgemäß die gemessene/identifizierte Kennlinie U fehl = f(i ₂) bereit, welche den Fehlspannungsverlauf der zweiten Phase 2 im Bereich negativer Betriebsströme/Phasenströme beschreibt, siehe umrandeter Bereich in 3.
• (Schritt 2:) Im noch weiteren Verlauf wird erfindungsgemäß im Rahmen der Bestimmung/Identifikation des Fehlspannungsverlaufs der noch verbleibenden ersten Phase 1 bzw. U fehl der ersten Phase 1, wobei in der dritten Phase 3 kein Strom fließt, dann die zweite Phase 2 auf das positive Potential der Zwischenkreisspannung (DC+) geklemmt, wenn die an die erste Phase 1 angelegte Soll-Spannung u_rampe kleiner null (u_rampe < 0) ist (und somit die an die zweite Phase 2 angelegte Soll-Spannung u_rampe größer null ist), da bei dem diskontinuierlichen Pulsweiten-Modulations-Verfahren (DPWMmax) die Phase mit der größten Soll-Spannung nicht geschaltet, sondern auf das positive Potential der Zwischenkreisspannung (DC+) geklemmt wird. Im Ergebnis wird dadurch, dass die zweite Phase 2 auf das positive Potential der Zwischenkreisspannung (DC+) geklemmt ist, die zweite Phase 2 nicht geschaltet, d. h. keiner der Schalter des Brückenzweiges der zweiten Phase 2 wird geschaltet/betätigt, lediglich ein Schalter ist geschlossen, so dass die zweite Phase 2 auf das positive Potential der Zwischenkreisspannung (DC+) geklemmt ist. Infolgedessen liefert die zweite Phase 2 eine nahezu ideale Spannung U_2,ideal und die erste Phase 1 ist dabei mit der Fehlspannung U _fehl im vollen Maße behaftet.
• In Analogie zu der zuvor beschriebenen Bestimmung/Identifikation des Fehlspannungsverlaufs der zweiten Phase 2 bzw. U fehl der zweiten Phase 2 ergibt sich im Rahmen dieses Versuches, d. h. bei der erfindungsgemäßen Identifikation der Fehlspannung U _fehl von zwei der drei Phasen 1, 2 und 3, nämlich jetzt auch noch U fehl der ersten Phase 1, bei i_mess < 0 , also dann, wenn der gemessene Strom i_mess , welcher durch die Phasen 1 und 2 (hier die erste Phase 1 und die zweite Phase 2) fließt, negative Werte aufweist, nunmehr die Fehlspannung U fehl der ersten Phase 1, wobei die so gewonnenen Werte der Fehlspannung der ersten Phase 1 gemäß dem Fehlspannungsverlauf U fehl = f(i_mess) im Betriebsstrombereich mit negativen Stromwerten entsprechen, da gemäß der oben genannten Vereinbarung der nunmehr negative Strom der ersten Phase 1 dem positiven Strom der zweiten Phase entspricht (gegenüber der Darstellung in 2 kehrt sich der dort mittels des Pfeils abgebildete Strom um und fließt jetzt in die entgegengesetzte Richtung). Jedenfalls ergeben sich Werte der Fehlspannung der ersten Phase 1 gemäß dem Fehlspannungsverlauf U fehl = f(i_mess) im Betriebsstrombereich mit negativen Stromwerten in analoger Anwendung der vorgenannten Herleitungen anhand des Zusammenhangs: $$U_{fehl}=\frac{\Delta U_{\mathrm{1,}fehl-}}{2};$$

  

  so dass erfindungsgemäß auf diese Weise auch der Fehlspannungsverlauf der ersten Phase 1 im Bereich negativer Phasenströme i₁ bestimmt bzw. bereitgestellt wird. Anders gesagt, ergibt sich auf diese Weise nunmehr die Abhängigkeit der Fehlspannung U fehl der ersten Phase 1 von negativen Phasenströmen (i₁ < 0). Noch anders gesagt, steht somit erfindungsgemäß die gemessene/identifizierte Kennlinie U fehl = f(i ₁) bereit, welche den Fehlspannungsverlauf der ersten Phase 1 im Bereich negativer Betriebsströme/Phasenströme beschreibt, siehe umrandeter Bereich in 3a.
• (Schritt 3:) Im noch weiteren Verlauf wird erfindungsgemäß im Rahmen der Bestimmung/Identifikation des Fehlspannungsverlaufs zum Zweck der Vervollständigung der bisher bestimmten bzw. bereitgestellten Abhängigkeit der Fehlspannung U fehl der ersten Phase 1 und der zweiten Phase 2 von negativen Phasenströmen (jeweils i₁ < 0 und i₂ < 0) bzw. der erfindungsgemäß gemessenen/identifizierten Kennlinie U fehl = f(i₁) der ersten Phase 1 und U fehl = f(i₂) der zweiten Phase 2, welche jeweils den Fehlspannungsverlauf der ersten Phase 1/der zweiten Phase 2 im Bereich negativer Betriebsströme/Phasenströme beschreiben, wie im Anschluss beschrieben verfahren. Ziel ist es mit anderen Worten, auch die Abhängigkeit der Fehlspannung U fehl der ersten Phase 1 und der zweiten Phase 2 von positiven Phasenströmen (jeweils i₁ > 0 und i₂ > 0) zu bestimmen/bereitzustellen.
• Dazu wird zur Identifikation der Fehlspannung U fehl von zwei der drei Phasen 1, 2 und 3, etwa U fehl der ersten Phase 1 und U fehl der zweiten Phase 2, wie schon im oben beschriebenen Zusammenhang ausgeführt, zum Beispiel an die erste Phase 1 eine Sollspannung u_rampe angelegt und an die zweite Phase 2 eine (insbesondere hinsichtlich des Betrages übereinstimmende bzw. komplementäre) Sollspannung mit dem negativen Wert -u_rampe angelegt. Die Soll-Spannung u_rampe und die Sollspannung mit dem negativen Wert -u_rampe ändern sich wieder stufenweise bzw. rampenförmig, d. h. die Soll-Spannung u_rampe und die Sollspannung mit dem negativen Wert -u_rampe sind für eine gewisse Zeit konstant und steigen/sinken dann im weiteren Verlauf, um dann wieder für eine gewisse Zeit konstant zu sein und so weiter. Wie gemäß dem zitierten Stand der Technik beschrieben, werden folglich in die erste Phase 1 und die zweite Phase 2 (insbesondere schrittweise) rampenförmig anwachsende (veränderliche) Sollspannungen mit entgegengesetztem Vorzeichen eingeprägt. Außerdem bzw. im weiteren Verlauf wird die Sollspannung der (in diesem Beispiel) verbleibenden dritten Phase 3 wieder zu null vorgegeben bzw. wird der Phasenstrom i₃ in dieser dritten Phase 3 auf null geregelt, so dass die Fehlspannung U fehl dieses stromlosen Brückenzweiges des Wechselrichters A gleich null ist. D. h. damit die Identifikation/Messung nicht verfälscht wird, soll die verbleibende dritte Phase 3 keinen Strom führen, was insbesondere dadurch erreicht wird, dass mittels eines Stromreglers eben der Phasenstrom i₃ in dieser dritten Phase 3 auf null geregelt wird.
• Zusammengefasst gilt somit für die einzelnen Stränge/Phasen erneut:
• U_s1,soll = u_rampe;
• U_s2,soll = -u_rampe;
• U_s3,soll ≈ 0 (i₃ auf null geregelt).
• Auch trifft hier wieder zu, dass das Vorgenannte für die (Strang-)Sollspannungen U_{s1...3, soll} gilt. Auch die schon genannte Vereinbarung ist hier zutreffend, nämlich, dass im Rahmen der vorliegenden Beschreibung der (Strang-)Strom/Phasenstrom i_{1 ... 3} positiv ist, wenn dieser (vom Strangwicklungsanfang) zum Sternpunkt fließt, siehe wieder 2, wo der positive Strom der ersten Phase 1, welcher dem negativen Strom der zweiten Phase 2 entspricht, gezeigt ist (Pfeil).
• Siehe in diesem Zusammenhang auch wieder die beispielhaften Verläufe der rampenförmigen Sollspannung U _soll und des gemessenen Stromes i_mess in 1a.
• Weiterhin (d. h. zur bzw. im Rahmen der Identifikation der Fehlspannung U fehl) wird der Wechselrichter A wieder unter Verwendung eines Pulsweiten-Modulations-Verfahrens (PWM) betrieben und zwar ein diskontinuierliches Pulsweiten-Modulations-Verfahren (DPWM) eingesetzt. D. h. der Wechselrichter A wird wieder unter Verwendung eines diskontinuierlichen Pulsweiten-Modulations-Verfahrens (DPWM) betrieben bzw. wird zur Identifikation der Fehlspannung U fehl erfindungsgemäß eingesetzt/verwendet. Insbesondere wird dabei ein diskontinuierliches Pulsweiten-Modulations-Verfahren (DPWMmin) eingesetzt, bei dem die Phase 1, 2 oder 3 mit einer minimalen Sollspannung nicht geschaltet, sondern auf das negative Potential der Zwischenkreisspannung (DC-) geklemmt wird. Da alle wesentlichen Ursachen der Fehlspannung U fehl nur beim Schalten auftreten (Totzeiten, dynamisches Verhalten der Leistungshalbleiter der Schalter, parasitäre Kapazitäten, Mindesteinschaltzeiten und Mindestausschaltzeiten), liefert die geklemmte Phase 1, 2 oder 3 die nahezu ideale Spannung U _{1...3, ideal}. Somit ist es ebenfalls erfindungsgemäß möglich, die Fehlspannung der jeweils nicht geklemmten Phase 1, 2 oder 3 einzeln zu bestimmen.
• Im weiteren Verlauf wird demnach erfindungsgemäß im Rahmen der (schrittweisen) Bestimmung/Identifikation des Fehlspannungsverlaufs zunächst der ersten Phase 1 bzw. U_fehl der ersten Phase 1 und anschließend der zweiten Phase 2 bzw. U fehl der zweiten Phase 2 (d. h. von zwei der drei Phasen 1, 2 und 3), wobei in der dritten Phase 3 kein Strom fließt, dann die zweite Phase 2 auf das negative Potential der Zwischenkreisspannung (DC-) geklemmt, wenn die an die zweite Phase 2 angelegte Soll-Spannung u_rampe kleiner null ist (u_rampe < 0), da bei dem diskontinuierlichen Pulsweiten-Modulations-Verfahren (DPWMmin) die Phase mit der kleinsten Soll-Spannung nicht geschaltet, sondern auf das negative Potential der Zwischenkreisspannung (DC-) geklemmt wird. Mit anderen Worten wird die zweite Phase 2 solange auf das negative Potential der Zwischenkreisspannung (DC-) geklemmt bzw. mit dieser verbunden, wie die an die zweite Phase 2 angelegte Soll-Spannung u_rampe kleiner als null (u_rampe < 0) ist.
• Im Ergebnis wird dadurch, dass die zweite Phase 2 auf das negative Potential der Zwischenkreisspannung (DC-) geklemmt ist, die zweite Phase 2 nicht geschaltet, d. h. keiner der Schalter des Brückenzweiges der zweiten Phase 2 wird geschaltet/betätigt, lediglich ein Schalter ist geschlossen, so dass die zweite Phase 2 auf das negative Potential der Zwischenkreisspannung (DC-) geklemmt ist. Infolgedessen liefert die zweite Phase 2 eine nahezu ideale Spannung U _2,ideal und die erste Phase 1 ist dabei mit der Fehlspannung U fehl im vollen Maße behaftet. Unter Vernachlässigung der Durchlassspannungsabfälle ergeben sich folgende (gemessene) Ist-Spannungen U_2,ist, U_1,ist (Ist-Mittelpunktspannungen) am Ausgang des Wechselrichters A:
• U_1,ist = U_1,ideal + ΔU_1,fehl+;
• U_2,ist = U_2,ideal ;
wobei
• U_1,ideal U_2,ideal die Ausgangsspannungen sind, die durch den idealen Wechselrichter geliefert würden und mit dem entsprechenden Sollwert +/-u_rampe bzw. U_{s1, soll} bzw. U_{s2, soll} übereinstimmen;
• ΔU_1,fehl+ der Fehlspannungsanteil/die Fehlspannung U fehl der ersten Phase 1 bei einem sich einstellenden und gemessenen positiven Phasenstrom (i_mess > 0) ist (bzw. den einzelnen Werten der Fehlspannung der ersten Phase 1 gemäß dem Fehlspannungsverlauf U fehl = t(i_mess) im Betriebsstrombereich mit positiven Stromwerten entspricht, da gemäß der oben genannten Vereinbarung der positive Strom der ersten Phase 1 dem negativen Strom der zweiten Phase entspricht).
• Die im vorliegenden Versuch zu bestimmende Fehlspannung U fehl beträgt (allgemein) wieder: $$U_{fehl}=U_{soll}-U_{ist}=U_{soll}-i_{mess}\cdot R_s;$$

  

  wobei
• i_mess der gemessene Strom ist, der durch die verbleibenden Phasen 1 und 2 (hier die erste Phase 1 und die zweite Phase 2) fließt, wenn durch eine Phase (hier die dritte Phase 3) kein Strom fließt, da dieser null bzw. auf null geregelt ist;
• R_s der Strangwiderstand ist.
• Durch Substitution der Sollwerte U _soll und des gemessenen Stromwertes i_mess ergibt der vorgenannte Zusammenhang (siehe auch wie schon oben beschrieben): $$U_{fehl}=\frac{\Delta U_{\mathrm{1,}fehl+}}{2};$$

  

  wobei diesem Zusammenhang/dieser Formel zu entnehmen ist, dass sich im Rahmen des vorgenannten Versuches, d. h. bei der erfindungsgemäßen Identifikation der Fehlspannung U_fehl von zwei der drei Phasen 1, 2 und 3, insbesondere U_fehl der ersten Phase 1 und U_fehl der zweiten Phase 2, bei i_mess > 0, also dann, wenn der gemessene Strom i_mess , welcher durch die Phasen 1 und 2 (hier die erste Phase 1 und die zweite Phase 2) fließt, siehe Pfeil in 2, positive Werte aufweist, zunächst die Fehlspannung U_fehl der ersten Phase 1 ergibt, wobei die so gewonnenen Werte der Fehlspannung der ersten Phase 1 gemäß dem Fehlspannungsverlauf U fehl = f(i_mess) im Betriebsstrombereich mit positiven Stromwerten entsprechen, da gemäß der oben genannten Vereinbarung der positive Strom der ersten Phase 1 dem negativen Strom der zweiten Phase 2 entspricht. Erfindungsgemäß wird auf diese Weise der Fehlspannungsverlauf der ersten Phase 1 im Bereich positiver Phasenströme i₁ bestimmt bzw. bereitgestellt. Anders gesagt, ergibt sich auf diese Weise die Abhängigkeit der Fehlspannung U_fehl der ersten Phase 1 von positiven Phasenströmen (i₁ > 0). Noch anders gesagt, steht somit erfindungsgemäß die gemessene/identifizierte Kennlinie U fehl = f(i₁) bereit, welche den Fehlspannungsverlauf der ersten Phase 1 im Bereich positiver Betriebsströme/Phasenströme beschreibt, siehe umrandeter Bereich in 4a.
• (Schritt 4:) Im noch weiteren Verlauf wird erfindungsgemäß im Rahmen der Bestimmung/Identifikation des Fehlspannungsverlaufs der noch verbleibenden zweiten Phase 2 bzw. U_fehl der zweiten Phase 2, wobei in der dritten Phase 3 kein Strom fließt, dann die erste Phase 1 auf das negative Potential der Zwischenkreisspannung (DC-) geklemmt, wenn die an die erste Phase 1 angelegte Soll-Spannung u_rampe kleiner null (u_rampe < 0) ist, da bei dem diskontinuierlichen Pulsweiten-Modulations-Verfahren (DPWMmin) die Phase mit der kleinsten Soll-Spannung nicht geschaltet, sondern auf das negative Potential der Zwischenkreisspannung (DC-) geklemmt wird. Im Ergebnis wird dadurch, dass die erste Phase 1 auf das negative Potential der Zwischenkreisspannung (DC-) geklemmt ist, die erste Phase 1 nicht geschaltet, d. h. keiner der Schalter des Brückenzweiges der ersten Phase 1 wird geschaltet/betätigt, lediglich ein Schalter ist geschlossen, so dass die erste Phase 1 auf das negative Potential der Zwischenkreisspannung (DC-) geklemmt ist. Infolgedessen liefert die erste Phase 1 eine nahezu ideale Spannung U _1,ideal und die zweite Phase 2 ist dabei mit der Fehlspannung U _fehl im vollen Maße behaftet.
• In Analogie zu der zuvor beschriebenen Bestimmung/Identifikation des Fehlspannungsverlaufs der ersten Phase 1 bzw. U _fehl der ersten Phase 1 ergibt sich im Rahmen dieses Versuches, d. h. bei der erfindungsgemäßen Identifikation der Fehlspannung U _fehl von zwei der drei Phasen 1, 2 und 3, nämlich jetzt auch noch U _fehl der zweiten Phase 2, bei i_mess < 0 , also dann, wenn der gemessene Strom i_mess , welcher durch die Phasen 1 und 2 (hier die erste Phase 1 und die zweite Phase 2) fließt, negative Werte aufweist, nunmehr die Fehlspannung U fehl der zweiten Phase 2, wobei die so gewonnenen Werte der Fehlspannung der zweiten Phase 2 gemäß dem Fehlspannungsverlauf U _fehl = f(i_mess) im Betriebsstrombereich mit positiven Stromwerten entsprechen, da gemäß der oben genannten Vereinbarung der nunmehr negative Strom der ersten Phase 1 dem positiven Strom der zweiten Phase 2 entspricht (gegenüber der Darstellung in 2 kehrt sich der dort mittels des Pfeils abgebildete Strom um und fließt jetzt in die entgegengesetzte Richtung). Jedenfalls ergeben sich Werte der Fehlspannung der zweiten Phase 2 gemäß dem Fehlspannungsverlauf U fehl = f(i_mess) im Betriebsstrombereich mit positiven Stromwerten in analoger Anwendung der vorgenannten Herleitungen anhand des Zusammenhangs: $$U_{fehl}=\frac{\Delta U_{\mathrm{2,}fehl+}}{2};$$

  

  so dass erfindungsgemäß auf diese Weise auch der Fehlspannungsverlauf der zweiten Phase 2 im Bereich positiver Phasenströme i ₂ bestimmt bzw. bereitgestellt wird. Anders gesagt, ergibt sich auf diese Weise nunmehr die Abhängigkeit der Fehlspannung U fehl der zweiten Phase 2 von positiven Phasenströmen (i₂ > 0). Noch anders gesagt, steht somit erfindungsgemäß die gemessene/identifizierte Kennlinie U fehl = f(i ₂) bereit, welche den Fehlspannungsverlauf der zweiten Phase 2 im Bereich positiver Betriebsströme/Phasenströme beschreibt, siehe umrandeter Bereich in 4b.
• Erfindungsgemäß können nun die in den Schritten 1 bis 4 bestimmten/identifizierten und bereitstehenden Abhängigkeiten der Fehlspannung U _fehl der
• - zweiten Phase 2 von negativen Phasenströmen (i₂ < 0) gemäß Schritt 1,
• - ersten Phase 1 von negativen Phasenströmen (i₁ < 0) gemäß Schritt 2,
• - ersten Phase 1 von positiven Phasenströmen (i₁ > 0) gemäß Schritt 3,
• - zweiten Phase 2 von positiven Phasenströmen (i₂ > 0) gemäß Schritt 4,
zusammengeführt werden, so dass der Fehlspannungsverlauf der ersten Phase 1 und der zweiten Phase 2 über den (gesamten) Betriebsstrombereich des Wechselrichters A bereitsteht (für eine Kompensation der Fehlspannungen U _fehl zunächst dieser zwei Phasen 1 und 2 während des Betriebs des Wechselrichters A).
• Im noch weiteren Verlauf wird im Rahmen der erfindungsgemäßen Bestimmung/Identifikation wird natürlich auch der Fehlspannungsverlauf der dritten Phase 3 bestimmt in einem weiteren Schritt.
• (Schritt 5:) Zur Identifikation der Fehlspannung U _fehl der verbleibenden Phase der drei Phasen 1, 2 und 3, d. h. U _fehl der dritten Phase 3 wird zum Beispiel an die zweite Phase 2 eine Sollspannung u_rampe angelegt und an die dritte Phase 3 eine (insbesondere hinsichtlich des Betrages übereinstimmende bzw. komplementäre) Sollspannung mit dem negativen Wert -u_rampe angelegt. Die Soll-Spannung u_rampe und die Sollspannung mit dem negativen Wert -u_rampe ändern sich stufenweise bzw. rampenförmig, d. h. die Soll-Spannung u_rampe und die Sollspannung mit dem negativen Wert - u_rampe sind für eine gewisse Zeit konstant und steigen/sinken dann im weiteren Verlauf, um dann wieder für eine gewisse Zeit konstant zu sein und so weiter. Wie gemäß dem zitierten Stand der Technik beschrieben, werden folglich in die zweite Phase 2 und die dritte Phase 3 (insbesondere schrittweise) rampenförmig anwachsende (veränderliche) Sollspannungen mit entgegengesetztem Vorzeichen eingeprägt. Außerdem bzw. im weiteren Verlauf wird die Sollspannung der (in diesem Beispiel) verbleibenden ersten Phase 1 zu null vorgegeben bzw. wird der Phasenstrom i₁ in dieser ersten Phase 1 auf null geregelt, so dass die Fehlspannung U fehl dieses stromlosen Brückenzweiges des Wechselrichters A gleich null ist. D. h. damit die Identifikation/Messung nicht verfälscht wird, soll die verbleibende erste Phase 1 keinen Strom führen, was insbesondere dadurch erreicht wird, dass mittels eines Stromreglers eben der Phasenstrom i₁ in dieser ersten Phase 1 auf null geregelt wird.
• Zusammengefasst gilt somit für die einzelnen Stränge/Phasen:
• U_s1,soll ≈ 0 (i₁ auf null geregelt);
• U_s2,soll = u_rampe ;
• U_s3,soll = -u_rampe .
• D. h. das Vorgenannte gilt auch wieder für die (Strang-)Sollspannungen U _{s1...3, soll} . Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung ist der (Strang-)Strom/Phasenstrom i_{1... 3} positiv, wenn dieser (vom Strangwicklungsanfang) zum Sternpunkt fließt, siehe 2, wo der positive Strom der ersten Phase 1, welcher dem negativen Strom der zweiten Phase entspricht, gezeigt ist (Pfeil). Siehe in diesem Zusammenhang auch die beispielhaften Verläufe der rampenförmigen Sollspannung U _soll und des gemessenen Stromes i_mess in 1a.
• Weiterhin (d. h. zur bzw. im Rahmen der Identifikation der Fehlspannung U fehl) wird der Wechselrichter A wieder unter Verwendung eines Pulsweiten-Modulations-Verfahrens (PWM) betrieben und zwar ein diskontinuierliches Pulsweiten-Modulations-Verfahren (DPWM) eingesetzt. D. h. der Wechselrichter A wird wieder unter Verwendung eines diskontinuierlichen Pulsweiten-Modulations-Verfahrens (DPWM) betrieben bzw. wird zur Identifikation der Fehlspannung U fehl erfindungsgemäß eingesetzt/verwendet. Insbesondere wird dabei ein diskontinuierliches Pulsweiten-Modulations-Verfahren (DPWMmax) eingesetzt, bei dem die Phase 2 oder 3 mit einer maximalen Sollspannung nicht geschaltet, sondern auf das positive Potential der Zwischenkreisspannung (DC+) geklemmt wird. Da alle wesentlichen Ursachen der Fehlspannung U fehl nur beim Schalten auftreten (Totzeiten, dynamisches Verhalten der Leistungshalbleiter der Schalter, parasitäre Kapazitäten, Mindesteinschaltzeiten und Mindestausschaltzeiten), liefert die geklemmte Phase 2 oder 3 die nahezu ideale Spannung U _{1...3, ideal}. Somit ist es ebenfalls erfindungsgemäß möglich, die Fehlspannung der jeweils nicht geklemmten Phase 2 oder 3 einzeln zu bestimmen.
• Im weiteren Verlauf wird demnach erfindungsgemäß im Rahmen der (schrittweisen) Bestimmung/Identifikation des Fehlspannungsverlaufs abschließend der dritten Phase 3 bzw. U _fehl der dritten Phase 3, wobei in der ersten Phase 1 kein Strom fließt, dann die zweite Phase 2 auf das positive Potential der Zwischenkreisspannung (DC+) geklemmt, wenn die an die zweite Phase 2 angelegte Soll-Spannung u_rampe größer null ist (u_rampe > 0), da bei dem diskontinuierlichen Pulsweiten-Modulations-Verfahren (DPWMmax) die Phase mit der größten Soll-Spannung nicht geschaltet, sondern auf das positive Potential der Zwischenkreisspannung (DC+) geklemmt wird. Mit anderen Worten wird die zweite Phase 2 solange auf das positive Potential der Zwischenkreisspannung (DC+) geklemmt bzw. mit dieser verbunden, wie die an die zweite Phase 2 angelegte Soll-Spannung u_rampe größer als null (u_rampe > 0) ist.
• In Analogie zu der zuvor beschriebenen Bestimmung/Identifikation des Fehlspannungsverlaufs der zweiten Phase 2 ergibt sich im Rahmen dieses Versuches, d. h. bei der erfindungsgemäßen Identifikation der Fehlspannung U _fehl der dritten Phase 3, bei i_mess > 0, also dann, wenn der gemessene Strom i_mess , welcher durch die Phasen 2 und 3 (hier die zweite Phase 2 und die dritte Phase 3) fließt, positive Werte aufweist, nunmehr die Fehlspannung U fehl der dritten Phase 3, wobei die so gewonnenen Werte der Fehlspannung der dritten Phase 3 gemäß dem Fehlspannungsverlauf U fehl = f(i_mess) im Betriebsstrombereich mit negativen Stromwerten entsprechen, da gemäß der oben genannten Vereinbarung/Definition der positive Strom der zweiten Phase 2 dem negativen Strom der dritten Phase entspricht (der Strom fließt von der zweiten Phase 2 zur dritten Phase 3). Jedenfalls ergeben sich Werte der Fehlspannung der dritten Phase 3 gemäß dem Fehlspannungsverlauf U fehl = f(i_mess) im Betriebsstrombereich mit negativen Stromwerten in analoger Anwendung der vorgenannten Herleitungen anhand des Zusammenhangs: $$U_{fehl}=\frac{\Delta U_{\mathrm{3,}fehl-}}{2};$$

  

  so dass erfindungsgemäß auf diese Weise auch der Fehlspannungsverlauf der dritten Phase 3 im Bereich negativer Phasenströme i₃ bestimmt bzw. bereitgestellt wird. Anders gesagt ergibt sich auf diese Weise nunmehr die Abhängigkeit der Fehlspannung U fehl der dritten Phase 3 von negativen Phasenströmen (i₃ < 0). Noch anders gesagt steht somit erfindungsgemäß die gemessene/identifizierte Kennlinie U fehl = f(i ₃) bereit, welche den Fehlspannungsverlauf der dritten Phase 3 im Bereich negativer Betriebsströme/Phasenströme beschreibt, siehe umrandeter Bereich in 5a.
• (Schritt 6:) Im noch weiteren Verlauf wird erfindungsgemäß im Rahmen der Bestimmung/Identifikation des Fehlspannungsverlaufs zum Zweck der Vervollständigung der bisher bestimmten bzw. bereitgestellten Abhängigkeit der Fehlspannung U fehl der dritten Phase 3 von negativen Phasenströmen (i₃ < 0) bzw. der erfindungsgemäß gemessenen/identifizierten Kennlinie U fehl = f(i ₃) der dritten Phase 3, welche den Fehlspannungsverlauf der dritten Phase 3 im Bereich negativer Betriebsströme/Phasenströme beschreibt, auch die Abhängigkeit der Fehlspannung U fehl der dritten Phase 3 von positiven Phasenströmen (i₃ > 0) bestimmt/bereitgestellt.
• Dabei werden die folgenden Bedingungen hergestellt:
• U_s1,soll ≈ 0 (i₁ auf null geregelt);
• U_s2,soll = -u_rampe;
• U_s3,soll = u_rampe.
• D. h. das Vorgenannte gilt für die (Strang-)Sollspannungen U _{s1...3, soll} . Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung ist der (Strang-)Strom/Phasenstrom i_{1 ... 3} positiv, wenn dieser (vom Strangwicklungsanfang) zum Sternpunkt fließt, siehe 2, wo der positive Strom der ersten Phase 1, welcher dem negativen Strom der zweiten Phase entspricht, gezeigt ist (Pfeil). Siehe in diesem Zusammenhang auch die beispielhaften Verläufe der rampenförmigen Sollspannung U _soll und des gemessenen Stromes i_mess in 1a.
• Weiterhin (d. h. zur bzw. im Rahmen der Identifikation der Fehlspannung U fehl) wird der Wechselrichter A wieder unter Verwendung eines Pulsweiten-Modulations-Verfahrens (PWM) betrieben und zwar ein diskontinuierliches Pulsweiten-Modulations-Verfahren (DPWM) eingesetzt. D. h. der Wechselrichter A wird wieder unter Verwendung eines diskontinuierlichen Pulsweiten-Modulations-Verfahrens (DPWM) betrieben bzw. wird zur Identifikation der Fehlspannung U fehl erfindungsgemäß eingesetzt/verwendet. Insbesondere wird dabei ein diskontinuierliches Pulsweiten-Modulations-Verfahren (DPWMmin) eingesetzt, bei dem die Phase 2 oder 3 mit einer minimalen Sollspannung nicht geschaltet, sondern auf das negative Potential der Zwischenkreisspannung (DC-) geklemmt wird. Da alle wesentlichen Ursachen der Fehlspannung U fehl nur beim Schalten auftreten (Totzeiten, dynamisches Verhalten der Leistungshalbleiter der Schalter, parasitäre Kapazitäten, Mindesteinschaltzeiten und Mindestausschaltzeiten), liefert die geklemmte Phase 2 oder 3 die nahezu ideale Spannung U _{1...3, ideal} . Somit ist es ebenfalls erfindungsgemäß möglich, die Fehlspannung der jeweils nicht geklemmten Phase 2 oder 3 einzeln zu bestimmen.
• Im weiteren Verlauf wird demnach erfindungsgemäß im Rahmen der (schrittweisen) Bestimmung/Identifikation des Fehlspannungsverlaufs der dritten Phase 3 bzw. U fehl der dritten Phase 3, wobei in der ersten Phase 1 kein Strom fließt, dann die zweite Phase 2 auf das negative Potential der Zwischenkreisspannung (DC-) geklemmt, wenn die an die zweite Phase 2 angelegte Soll-Spannung u_rampe kleiner null ist (u_rampe < 0), da bei dem diskontinuierlichen Pulsweiten-Modulations-Verfahren (DPWMmin) die Phase mit der kleinsten Soll-Spannung nicht geschaltet, sondern auf das negative Potential der Zwischenkreisspannung (DC-) geklemmt wird. Mit anderen Worten wird die zweite Phase 2 solange auf das negative Potential der Zwischenkreisspannung (DC-) geklemmt bzw. mit dieser verbunden, wie die an die zweite Phase 2 angelegte Soll-Spannung u_rampe kleiner als null (u_rampe, < 0) ist.
• Im Ergebnis wird dadurch, dass die zweite Phase 2 auf das negative Potential der Zwischenkreisspannung (DC-) geklemmt ist, die zweite Phase 2 nicht geschaltet, d. h. keiner der Schalter des Brückenzweiges der zweiten Phase 2 wird geschaltet/betätigt, lediglich ein Schalter ist geschlossen, so dass die zweite Phase 2 auf das negative Potential der Zwischenkreisspannung (DC-) geklemmt ist. Infolgedessen liefert die zweite Phase 2 eine nahezu ideale Spannung U _2,ideal und die dritte Phase 3 ist dabei mit der Fehlspannung U _fehl im vollen Maße behaftet. In Analogie an die Herleitungen in Schritt 3 ergibt sich dann erfindungsgemäß: $$U_{fehl}=\frac{\Delta U_{\mathrm{3,}fehl+}}{2};$$

  

  d. h. ergibt sich auf diese Weise die Abhängigkeit der Fehlspannung U fehl der dritten Phase 3 von positiven Phasenströmen (i₃ > 0). Noch anders gesagt steht somit erfindungsgemäß die gemessene/identifizierte Kennlinie U fehl = f(i₃) bereit, welche den Fehlspannungsverlauf der dritten Phase 3 im Bereich positiver Betriebsströme/Phasenströme beschreibt, siehe umrandeter Bereich in 5b.
• Erfindungsgemäß können nun die in den Schritten 5 und 6 bestimmten/identifizierten und bereitstehenden Abhängigkeiten der Fehlspannung U fehl der
• - dritten Phase 3 von negativen Phasenströmen (i₃ < 0) gemäß Schritt 5,
• - dritten Phase 3 von positiven Phasenströmen (i₃ > 0) gemäß Schritt 6,
zusammengeführt werden, so dass der Fehlspannungsverlauf der dritten Phase 3 über den (gesamten) Betriebsstrombereich des Wechselrichters A bereitsteht (für eine Kompensation der Fehlspannungen U fehl Phasen 3 beim Betrieb des Wechselrichters A).
• Gemäß der Tabelle 1 sind die einzelnen Schritte einschließlich der jeweiligen Randbedingungen nochmals zusammengefasst. Tabelle 1

  Phase	Schritt 1	Schritt 2	Schritt 3	Schritt 4	Schritt 5	Schritt 6
  1	+u	-u	+u	-u	0	0
  2	-u	+u	-u	+u	+u	-u
  3	0	0	0	0	-u	+u
  DPWMMax	Phase 1	Phase 2			Phase 2
  DPWMMin			Phase 2	Phase 1		Phase 2

• Erfindungsgemäß wird weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens bereitgestellt, welche insbesondere die zur Messung/Erfassung der in den Schritten 1 bis 6 relevanten Größen erforderlichen Instrumente umfasst.

Claims (6)

1. Verfahren zur Identifikation der Fehlspannungen (U _fehl) der einzelnen Phasen (1, 2, 3) eines Wechselrichters (A), wobei - der Wechselrichter (A) einen Zwischenkreis mit einem positiven Potential (DC+) und mit einem negativen Potential (DC-) umfasst und jede Phase (1, 2, 3) einen Brückenzweig mit Schaltern umfasst, - an eine erste Phase (1, 2, 3) und an eine zweite Phase (1, 2, 3) Sollspannungen (u_rampe, -u_rampe) mit entgegengesetztem Vorzeichen angelegt werden, - ein Stromfluss (i₁, i₂, i₃) in der verbleibenden dritten Phase (1, 2, 3) unterdrückt wird, - der Wechselrichter (A) unter Verwendung eines diskontinuierlichen Pulsweiten-Modulations-Verfahrens (DPWMmax, DPWMmin) betrieben wird, so dass die erste Phase (1, 2, 3) oder die zweite Phase (1, 2, 3) entweder auf das positive Potential der Zwischenkreisspannung (DC+) oder auf das negative Potential der Zwischenkreisspannung (DC-) geklemmt wird, so dass kein Schalter des Brückenzweiges der auf das Potential der Zwischenkreisspannung (DC+, DC-) geklemmten ersten Phase (1, 2, 3) oder der auf das Potential der Zwischenkreisspannung (DC+, DC-) geklemmten zweiten Phase (1, 2, 3) betätigt wird, - dadurch, dass kein Schalter des Brückenzweiges der auf das Potential der Zwischenkreisspannung (DC+, DC-) geklemmten Phase (1, 2, 3) betätigt wird, an dieser Phase (1, 2, 3) unter Vernachlässigung eines Durchlassspannungsabfalls eine ideale Spannung (U _1,ideal) anliegt und die Phase (1, 2, 3), bei der ein Schalter des Brückenzweiges betätigt wird, mit der Fehlspannung (U fehl) behaftet ist, - in Abhängigkeit einer Messung des Stroms (i_mess), der durch die erste Phase (1, 2, 3) und die zweite Phase (1, 2, 3) fließt sowie in Abhängigkeit der Sollspannungen (u_rampe, -u_rampe) die Fehlspannung (U _fehl) der Phase (1, 2, 3) bestimmt wird, bei der ein Schalter des Brückenzweiges betätigt wird.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1, wobei - die an die erste Phase (1, 2, 3) und an die zweite Phase (1, 2, 3) angelegten Sollspannungen (u_rampe, -u_rampe) mit entgegengesetztem Vorzeichen sich stufenweise ändern und bei jeder der Stufen eine Messung des Stroms (i_mess) erfolgt, der durch die erste Phase (1, 2, 3) und die zweite Phase (1, 2, 3) fließt, so dass der Fehlspannungsverlauf der Phase (1, 2, 3) bestimmt wird, bei der ein Schalter des Brückenzweiges betätigt wird, - der Fehlspannungsverlauf die Abhängigkeit der Fehlspannung (U fehl) der Phase (1, 2 3), bei der ein Schalter des Brückenzweiges betätigt wird, von dem gemessenen Strom (i_mess) und somit vom Phasenstrom (i_{1 ... 3}) beschreibt.
3. Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, wobei ein Stromfluss (i₁, i₂, i₃) in der verbleibenden dritten Phase (1, 2, 3) dadurch unterdrückt wird, dass mittels eines Stromreglers der Strom (i₃) in dieser dritten Phase (1, 2, 3) auf null geregelt wird.
4. Verfahren nach Patentanspruch 1 bis 3, wobei der Wechselrichter (A) eine elektrische Maschine (B) mit elektrischer Energie aus einer Gleichspannungsquelle (C) speist.
5. Verfahren nach Patentanspruch 4, wobei der Antrieb eines Fahrzeuges mittels der elektrischen Maschine (B) erfolgt.
6. Vorrichtung die eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 auszuführen.

Images