DE102019216834A1 - Verfahren zum Betreiben eines Stromrichters - Google Patents

Verfahren zum Betreiben eines Stromrichters Download PDF

Info

Publication number
DE102019216834A1
DE102019216834A1 DE102019216834.5A DE102019216834A DE102019216834A1 DE 102019216834 A1 DE102019216834 A1 DE 102019216834A1 DE 102019216834 A DE102019216834 A DE 102019216834A DE 102019216834 A1 DE102019216834 A1 DE 102019216834A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
converter
phase position
clock frequency
switching elements
phase shift
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102019216834.5A
Other languages
English (en)
Inventor
Paul Oborowski
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102019216834.5A priority Critical patent/DE102019216834A1/de
Publication of DE102019216834A1 publication Critical patent/DE102019216834A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • H02M7/53871Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/14Arrangements for reducing ripples from dc input or output
    • H02M1/15Arrangements for reducing ripples from dc input or output using active elements
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • H02P27/08Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0043Converters switched with a phase shift, i.e. interleaved

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Stromrichters, bei dem mittels getakteter Ansteuerung von Schaltelementen mit einer Taktfrequenz eine Gleichspannung in eine Wechselspannung gewandelt wird, wobei ein Stromfluss (I) durch Gleichspannungsanschlüsse (131, 132) des Stromrichters erfasst und daraus ein Gütemaß (Ieff) für eine Phasenlage der Taktfrequenz des Stromrichters (110) ermittelt wird, wobei unter Optimierung des Gütemaßes (Ieff) eine Phasenverschiebung (Δφ) für die getaktete Ansteuerung der Schaltelemente ermittelt wird, und wobei die Schaltelemente mit einer um die ermittelte Phasenverschiebung (Δφ) geänderten Phasenlage (φ) der Taktfrequenz angesteuert werden.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Stromrichters, bei dem mittels getakteter Ansteuerung von Schaltelementen mit einer Taktfrequenz eine Gleichspannung in eine Wechselspannung gewandelt wird, sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung.
  • Stand der Technik
  • Elektrische Maschinen, insbesondere bei einem Einsatz in einem Fahrzeug, können motorisch an einem Wechselrichter bzw. Inverter, betrieben werden, der von einem Gleichspannungskreis gespeist wird. Üblich für solche Inverter, auch als Traktionsinverter bezeichnet, ist eine getaktete Ansteuerung von Schaltelementen, insbesondere Halbleiterschaltelementen wie MOSFETs oder IGBTs, beispielsweise im Wege einer Pulsbreitenmodulation (PWM). Dies dient insbesondere dazu, einen erwünschten, beispielsweise möglichst sinus-förmigen Spannungsverlauf zu erhalten.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zum Betreiben eines Wechselrichters sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Stromrichters, insbesondere Wechselrichters (bzw. Inverters), bei dem mittels getakteter Ansteuerung von Schaltelementen mit einer Taktfrequenz eine Gleichspannung in eine Wechselspannung gewandelt wird. Eine typische Taktfrequenz liegt beispielsweise bei ca. 10 kHz, jedoch funktioniert das vorgeschlagene Verfahren auch mit anderen Taktfrequenzen. Eine solche getaktete Ansteuerung der Schaltelemente, bei denen es sich zweckmäßigerweise um Halbleiterschalter wie MOSFETs oder IGBTs handeln, wird bevorzugt verwendet, um eine sinus-förmige Wechselspannung zu erzeugen. Hierzu kann beispielsweise eine sog. Sinus-Dreieck-Modulation zum Einsatz kommen.
  • In Abhängigkeit von einer etwaigen Filterwirkung eines Zwischenkreiskondensators ergeben sich bei einer solchen Ansteuerung Strompulsationen bzw. allgemein Variationen im zeitlichen Stromverlauf im Gleichspannungsbereich des Stromrichters bzw. damit auch in einem gesamten, daran angeschlossenen Gleichspannungsnetz wie z.B. einem Bordnetz eines Fahrzeugs. Solche Strompulsationen resultieren aus dem getakteten Ansteuern und liegen daher typischerweise im Bereich der Taktfrequenz des Stromrichters.
  • Diese Strompulsationen überlagern sich mit anderen Störquellen, z.B. weiteren solchen Stromrichtern, im selben Gleichspannungsnetz bzw. Bordnetz. Je nach Phasenlage und Frequenz der einzelnen Störungen überlagern diese sich insgesamt dann destruktiv oder konstruktiv. Ohne Nachregelung der Phasenlage beruht eine Art der Überlagerung - also ob destruktiv oder konstruktiv - daher auf dem Zufall. Verschiedene Stromrichter bzw. Inverter werden bisher nämlich hinsichtlich der Phasenlage der Ansteuerung nicht aufeinander abgestimmt.
  • Bei dem vorgeschlagenen Verfahren wird nun ein Stromfluss durch Gleichspannungsanschlüsse des Stromrichters - an denen dann auch ein entsprechendes Gleichspannungsnetz angebunden wird bzw. anzubinden ist - erfasst und daraus ein Gütemaß für eine Phasenlage der Taktfrequenz des Stromrichters ermittelt. Hierzu kann beispielsweise nach den Gleichspannungsanschlüssen ein geeigneter Widerstand vorgesehen sein, um mittels Spannungsmessung den betreffenden Stromfluss zu ermitteln. Als ein Gütemaß kann dann beispielsweise ein Effektivwert des Stroms verwendet werden, denkbar sind aber auch andere geeignete Gütemaße, die ein Maß für beispielsweise die Amplitude von Stromschwankungen bzw. Stromrippeln oder Variationen über die Zeit darstellen.
  • Weiterhin wird dann unter Optimierung des Gütemaßes - also mit dem Ziel, eine destruktive Überlagerung herbeizuführen und so die Strombelastung zu reduzieren bzw. zu minimieren - eine Phasenverschiebung für die getaktete Ansteuerung der Schaltelemente ermittelt. Anschließend werden die Schaltelemente mit einer um die ermittelte Phasenverschiebung geänderten Phasenlage der Taktfrequenz angesteuert. Dies erfolgt bevorzugt, indem die Schaltelemente mittels eines zeitlichen Versatzes angesteuert werden. Mit anderen Worten erfolgt die Umsetzung der Phasenverschiebung im Inverter mittels eines zeitlichen Versatzes der Ansteuersignale der Schaltelemente.
  • Ein bisher bzw. üblicherweise mit beliebiger Phasenlage der Taktfrequenz betriebener Stromrichter kann damit hinsichtlich der Phasenlage besonders einfach dahingehend optimiert werden, dass die Strombelastung reduziert wird. Dies kann insbesondere unabhängig von einer Ansteuerung anderer Stromrichter, Wechselrichter oder sonstiger Komponenten im Gleichspannungsnetz erfolgen und muss bei mehreren vorhandenen Stromrichtern insbesondere nur für einen davon durchgeführt werden. Eine Kommunikation mit anderen Stromrichtern bzw. Wechselrichtern oder sonstigen Komponenten ist hierzu nicht nötig. Bei einem weiteren Stromrichter bzw. Wechselrichter mit anderer Taktfrequenz kann dies dann entsprechend aber auch auf diesem durchgeführt werden.
  • Insgesamt führt dieses Verfahren zu einer Reduzierung der Strombelastung, einerseits im Gleichspannungsnetz und andererseits auch in Stromschienen oder sonstigen Leitungen des Stromrichters, sodass ein Einsatz von Kabeln mit geringerem Querschnitt ohne Überschreitung einer typischerweise zulässigen Grenztemperatur möglich ist.
  • Die Phasenlage wird bevorzugt mittels eines periodischen Testsignals variiert, dessen Frequenz insbesondere kleiner als die Taktfrequenz des Stromrichters ist. Das Testsignal kann an sich grundsätzlich eine beliebige Form aufweisen, bevorzugt ist aber, nicht zuletzt der Einfachheit halber, ein rechteckiges oder sinusförmiges Signal. Die Ansteuerung der Schaltelemente wird in der Regel mittels eines Counters bzw. Zählers erzeugt, der in bestimmten zeitlichen Abständen, die der Taktfrequenz entsprechen (im Falle einer Taktfrequenz von 10 kHz z.B. im Abstand von 100 µs) ein Signal zum Schalten des Schaltelements erzeugt. Hier kann mittels des Testsignals nun ein zeitlicher Versatz erzeugt bzw. hinzugefügt werden, was in einer Variation der Phasenlage zwischen Inverterstörsignal und Bordnetzstörsignal resultiert. Durch Variation des Testsignals kann also die Phasenlage bzw. Phasenverschiebung variiert und das zugehörige Gütemaß beobachtet werden.
  • Je nach Gleichspannungsnetz und sonstiger Störungen, resultiert die Änderung der Phasenlage in einer Verringerung oder Vergrößerung des Gütemaßes. Es ist nicht notwendig, eine zusätzliche Spannung anzulegen, da die Störungen des Stromrichters genutzt werden, die im Rahmen seiner Aufgabe, einen Stromfluss in der elektrischen Maschine einzustellen, entstehen. Es wird lediglich die Wirkung der aktuellen Störung des Stromrichters über die Phasenlage variiert und die Änderung des Gütemaßes beobachtet. Zweckmäßig ist es dabei, die Phasenlage mittels des zyklischen Testsignals zu variieren, eine zeitliche Änderung des Gütemaßes zu ermitteln und basierend darauf die (letztlich erforderliche bzw. bestmögliche) Phasenverschiebung zu ermitteln, sodass die Schaltelemente mit der um diese Phasenverschiebung geänderten Phasenlage angesteuert werden.
  • Das Testsignal erzeugt eine Änderung des Gütemaßes und gibt insbesondere vor, in welche Richtung eine (mittlere) Phasenverschiebung verschoben werden muss bzw. soll, um das Gütemaß zu reduzieren. Dies erfolgt zweckmäßigerweise anhand einer kombinierten Auswertung der (zeitlichen) Änderung des Gütemaßes und der Änderung der Phasenverschiebung. Beispielsweise dann, wenn bei positiver Änderung der Phasenverschiebung das Gütemaß sinkt, ist das ein Zeichen dafür, die (mittlere) Phasenlage (also die durchschnittliche Phasenlage über mehrere Perioden des Testsignals hinweg) in positiver Richtung zu vertrimmen bzw. zu verstellen, um das Gütemaß zu verringern. Das heißt, aus der aktuellen Bewertung von Phasenlage und Gütemaßänderung kann eine Änderung der mittleren Phasenlage berechnet und beispielsweise als Inkrement für den aktuellen Wert der mittleren Phasenlage verwendet werden (zeitliches Aufintegrieren bzw. Aufsummieren von Lernwertinkrementen).
  • Zur Bewertung der Richtungsänderung der (mittleren) Phasenlage wird zweckmäßigerweise das Produkt aus Phasenlagenänderung (durch das Testsignal erzeugt) und Änderung des Gütemaßes gebildet und mit einem Lernfaktor als Inkrement für die Vertrimmung bzw. Verstellung der (mittleren) Phasenlage verwendet. Die Bewertung des Signals „Phasenlagenänderung x Gütemaßänderung“ kann über das Vorzeichen beschrieben werden:
    • Wenn die Phasenverschiebung und das Gütekriterium dasselbe Vorzeichen haben, muss die (mittlere) Phasenlage verkleinert werden, damit das Gütemaß sinkt. Wenn die Phasenverschiebung und das Gütekriterium ein unterschiedliches Vorzeichen haben, muss die mittlere Phasenlage vergrößert werden, um das Gütemaß zu senken. Bei Erreichen des Minimums des Gütemaßes bewirkt jede weitere Änderung der Phasenlage in jegliche Richtung eine Erhöhung des Gütekriteriums.
  • Die Berechnung der Vertrimmung bzw. Verstellung der (mittleren) Phasenlage erfolgt aus dem oben beschriebenen Sachverhalt, indem das Produkt aus Testsignal und Gütemaß gebildet wird und zweckmäßigerweise mit einer Gewichtung aufintegriert wird. Die Aufintegration bewirkt eine zeitliche Mittelung der Auswertung, so dass beispielsweise bei Erreichen des Minimums im Mittel die Änderung des Phasenverschiebung null ist (die erste Halbwelle bewirkt eine positive Änderung, die zweite Halbwelle bewirkt eine negative Änderung).
  • Die Anwendung eines Hochpassfilters auf das Gütemaß hat den Zweck und den Vorteil, den Gleichanteil herauszufiltern, so dass nur die Änderung des Gütemaßes aufgrund der Phasenverschiebung bewertet werden kann.
  • Vorzugsweise wird ein Stromrichter mit veränderbarer Taktfrequenz verwendet. In einem solchen Fall kann für jede zu verwendende Taktfrequenz das vorstehend erläuterte Verfahren durchgeführt werden, sodass auch bei vielseitiger einsetzbaren Wechselrichtern die genannten Vorteile erzielt werden können.
  • Vorteilhafterweise wird ein Stromrichter verwendet, mit dessen Gleichspannungsanschlüssen wenigstens eine weitere, taktend angesteuerte, elektrische Komponente verbunden ist. Zweckmäßig ist es auch, wenn der Stromrichter zur Ansteuerung einer elektrischen Maschine, insbesondere in einem Fahrzeug, verwendet wird. Gerade hier treten häufig, meist störende Stromschwankungen auf, die mit dem vorgeschlagenen Verfahren besonders einfach reduziert werden können.
  • Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. ein Steuergerät eines Kraftfahrzeugs oder eine Steuereinheit oder eine Leistungselektronik einer elektrischen Maschine, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.
  • Auch die Implementierung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Computerprogramms oder Computerprogrammprodukts mit Programmcode zur Durchführung aller Verfahrensschritte ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten verursacht, insbesondere wenn ein ausführendes Steuergerät noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere magnetische, optische und elektrische Speicher, wie z.B. Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.
  • Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
  • Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt schematisch einen Stromrichter, bei dem ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführbar ist.
    • 2 zeigt schematisch Verläufe von Stromflüssen in einem Bordnetz.
    • 3 zeigt schematisch einen Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer bevorzugten Ausführungsform.
    • 4 zeigt schematisch in Diagrammen einen Verlauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer bevorzugten Ausführungsform.
  • Ausführungsform(en) der Erfindung
  • In 1 ist schematisch ein beispielhaft als Brückenwechselrichter ausgebildeter Stromrichter 110 dargestellt, bei dem ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführbar ist und der zur Ansteuerung einer elektrischen Maschine 100 dient.
  • Der Stromrichter 110 weist zwei Gleichspannungsanschlüsse 131, 132 auf, die auf übliche Weise, neben einem Kondensator 135, mit beispielhaft sechs Halbleiterschaltern 120, beispielsweise MOSFETs, verbunden sind, wobei deren Anschlüsse mit 121 und 122 bezeichnet sind. Zwischen jeweils zwei der Halbleiterschalter 120 ist eine Phasenwicklung der elektrischen Maschine 100 angebunden.
  • An dieser Stelle sei erwähnt, dass es sich bei dem Stromrichter nicht nur um einen Wechselrichter, sondern insbesondere auch um einen Stromrichter handeln kann, der auch als Gleichrichter betrieben werden kann, sodass die elektrische Maschine insgesamt sowohl motorisch als auch generatorisch betreibbar ist.
  • Weiterhin ist der Stromrichter 110 mit seinen Gleichspannungsanschlüssen 131, 132 an ein Bordnetz 170, beispielsweise in einem Fahrzeug, angeschlossen. An das Bordnetz 170 wiederum sind typischerweise weitere Komponenten, auch vergleichbare Wechselrichter, angebunden, wovon beispielhaft eine mit 160 bezeichnet ist.
  • Während eines Betriebs des Stromrichters 110 werden die einzelnen Halbleiterschalter 120 nun mittels einer Ansteuerschaltung bzw. einer Ansteuereinheit 150 auf geeignete Weise zum Öffnen bzw. Schließen angesteuert. Dies erfolgt insbesondere mit einer bestimmten, ggf. auch veränderbaren, Taktfrequenz von beispielsweise 10 kHz. Bei einer üblichen Ansteuerung ist beispielsweise immer je Zweig ein Schalter geschlossen und der andere geöffnet. Dabei wird eine Gleichspannung Udc in eine Wechselspannung gewandelt. Hierzu kann beispielsweise die sog. Sinus-Dreieck-Modulation zum Einsatz kommen.
  • Im Rahmen des vorgeschlagenen Verfahrens wird nun zudem ein Stromfluss I durch die Gleichspannungsanschlüsse 131, 132 ermittelt bzw. gemessen. Beispielsweise kann hierzu ein entsprechender Spannungsabfall an einem an einem Gleichspannungsanschluss vorgesehenen Widerstand 136 ermittelt bzw. gemessen werden.
  • Der Stromrichter 110 und die Ansteuereinheit 150 können dabei zusammen eine Leistungselektronik 140 für die elektrische Maschine 100 bilden oder Teil einer solchen Leistungselektronik sein. Insbesondere kann auch die erwähnte Messung des Stromflusses damit erfolgen.
  • In 2 sind schematisch und stark vereinfacht Verläufe von Stromflüssen in einem Bordnetz, wie es beispielsweise in 1 gezeigt ist, dargestellt. Hierzu ist ein Strom I über der Zeit t aufgetragen.
  • Der Verlauf I1 gibt dabei einen Stromfluss wieder, wie er bei Ansteuerung des Stromrichters von diesem hervorgerufen wird. Wie zu sehen ist, gibt es gewisse zeitliche Schwankungen bzw. Rippel im Stromverlauf, die in der getakteten Ansteuerung begründet sind.
  • Der Verlauf I2 gibt einen Stromfluss wieder, wie er bei Ansteuerung beispielsweise eines anderen Stromrichters hervorgerufen wird, beispielsweise der Komponente 160 gemäß 1. Diese beiden Stromverläufe I1 und I2 überlagern sich im Bordnetz nun und entsprechend fließt ein (gesamter) Strom I3 im Bordnetz und damit auch durch die Gleichspannungsanschlüsse des Stromrichters.
  • Da, wie zu sehen, die Stromverläufe I1 und I2 eine beliebige Phasenlage haben, überlagern sich beide Verläufe im gezeigten Beispiel konstruktiv, d.h. die Amplitude der Stromrippel im Verlauf I3 ist höher als bei den einzelnen Verläufen I1 und I2 .
  • In 3 ist schematisch ein Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer bevorzugten Ausführungsform dargestellt. Zunächst wird in einem Schritt 300 der Strom I durch die Gleichspannungsanschlüsse erfasst, wie vorstehend schon näher erläutert.
  • Aus dem Strom bzw. dem Stromverlauf wird dann ein Gütemaß für zeitliche Variationen bzw. Stromrippel ermittelt. Beispielsweise handelt es sich bei diesem Gütemaß um einen Effektivwert Ieff des Stroms, d.h. je weniger Strom in das Bordnetz fließt, desto besser ist die Phasenlage des Stromrichters auf das Bordnetz abgestimmt.
  • Als nächstes wird im Rahmen eines Optimierungsschrittes bzw. Optimierungsvorgangs 320 eine Phasenverschiebung Δφ ermittelt und eingestellt, bei welcher der Effektivwert Ieff reduziert bzw. optimiert wird. Hierzu sei auch auf die 4 und die zugehörigen Erläuterungen sowie die vorstehenden, ausführlichen Erläuterungen verwiesen.
  • Dies wird so oft wiederholt, bis sich keine Verbesserung des Gütemaßes mehr feststellen lässt.
  • In 4 ist schematisch in Diagrammen ein Verlauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer bevorzugten Ausführungsform dargestellt. Hierbei sind ein Strom I in Ampere bzw. eine Phasenlage φ in rad über der Zeit t aufgetragen.
  • Im oberen Diagramm ist ein Verlauf des Effektivwerts Ieff an den Gleichspannungsanschlüssen gezeigt, im unteren Diagramm ist eine zugehörige Phasenlage des zyklischen Testsignals T gezeigt. Die Nulllinie ist dabei die Ausgangsphasenlage der Taktfrequenz des Stromrichters. Zum Zeitpunkt t0 wird ein zyklisches Testsignal T angelegt, um den Einfluss der Phasenverschiebung auf den Effektivstrom Ieff zu bewerten.
  • Der Einfluss der Phasenlage auf das Gütemaß wird beispielsweise unter Verwendung eines Gradienten des Gütemaßes bestimmt. Ein positiver Gradient bedeutet ein steigendes Gütemaß, ein negativer Gradient ein fallendes Gütemaß. Damit kann dann eine Berechnung einer Phasenverschiebung mittels Integration des Gradienten des Effektivstroms vorgenommen werden. Der Gradient des Gütemaßes wird dazu einem Integrator zugeführt, welcher als Ausgang die Phasenverschiebung ausgibt, die gleichzeitig auf Testsignal und Taktsignal aufgeschaltet wird. Das System schwingt sich dabei ein. Sobald der Gradient verschwindet bzw. das Optimum somit erreicht ist, verändert sich auch die Phasenverschiebung nicht mehr. Letzteres ist in den beiden Diagrammen deutlich zu sehen. Insbesondere ist auch zu erkennen, dass eine Reduzierung der Phasenverschiebung (kurzzeitiges Ansteigen des Signals im unteren Diagramm) hier eine Erhöhung des Stroms und damit eine Verschlechterung des Gütemaßes bedeutet. Eine Erhöhung der Phasenverschiebung (Absinken des Signals im unteren Diagramm) hingegen bedeutet eine Erhöhung des Stroms und damit eine Verbesserung des Gütemaßes.

Claims (11)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Stromrichters (110), bei dem mittels getakteter Ansteuerung von Schaltelementen (120) mit einer Taktfrequenz eine Gleichspannung (Udc) in eine Wechselspannung gewandelt wird, wobei ein Stromfluss (I) durch Gleichspannungsanschlüsse (131, 132) des Stromrichters erfasst und daraus ein Gütemaß (Ieff) für eine Phasenlage der Taktfrequenz des Stromrichters (110) ermittelt wird, wobei unter Optimierung des Gütemaßes (Ieff) eine Phasenverschiebung (Δφ) für die getaktete Ansteuerung der Schaltelemente (120) ermittelt wird, und wobei die Schaltelemente (120) mit einer um die ermittelte Phasenverschiebung (Δφ) geänderten Phasenlage (φ) der Taktfrequenz angesteuert werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei zur Ermittlung der Phasenverschiebung (Δφ) ein zyklisches Testsignal (T) zur Variation einer Phasenlage der Ansteuerung der Schaltelemente (120) angelegt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Phasenlage mittels des zyklischen Testsignals (T) variiert wird, eine zeitliche Änderung des Gütemaßes (Ieff) ermittelt und basierend darauf die Phasenverschiebung (Δφ) ermittelt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Schaltelemente (120) mit der um die ermittelte Phasenverschiebung (Δφ) geänderten Phasenlage der Taktfrequenz mittels eines zeitlichen Versatzes angesteuert werden.
  5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei als Gütemaß ein Effektivwert des Stromflusses verwendet wird.
  6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein Stromrichter (110) mit veränderbarer Taktfrequenz verwendet wird.
  7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein Stromrichter (110) verwendet wird, mit dessen Gleichspannungsanschlüssen (131, 132) wenigstens eine weitere taktend angesteuerte, elektrische Komponente (160) verbunden ist.
  8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Stromrichter (110) zur Ansteuerung einer elektrischen Maschine (100), insbesondere in einem Fahrzeug, verwendet wird.
  9. Recheneinheit (140), die dazu eingerichtet ist, alle Verfahrensschritte eines Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.
  10. Computerprogramm, das eine Recheneinheit (140) dazu veranlasst, alle Verfahrensschritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen, wenn es auf der Recheneinheit (140) ausgeführt wird.
  11. Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm nach Anspruch 10.
DE102019216834.5A 2019-10-31 2019-10-31 Verfahren zum Betreiben eines Stromrichters Pending DE102019216834A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019216834.5A DE102019216834A1 (de) 2019-10-31 2019-10-31 Verfahren zum Betreiben eines Stromrichters

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019216834.5A DE102019216834A1 (de) 2019-10-31 2019-10-31 Verfahren zum Betreiben eines Stromrichters

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102019216834A1 true DE102019216834A1 (de) 2021-05-06

Family

ID=75485054

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102019216834.5A Pending DE102019216834A1 (de) 2019-10-31 2019-10-31 Verfahren zum Betreiben eines Stromrichters

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102019216834A1 (de)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3129799B1 (de) Verfahren und regler zur modellprädiktiven regelung eines mehrphasigen dc/dc-wandlers
EP0043973B1 (de) Drehfeldmaschinenantrieb mit einer umrichtergespeisten Drehfeldmaschine und einer mit zwei Wechselspannungsintegratoren und einer Rechenmodellschaltung verbundenen Umrichtersteuerung
EP2059999B1 (de) Verfahren zur regelung von wechselrichtern
EP2144360B1 (de) Verfahren zum Betrieb eines Stromrichters und korrespondierende Vorrichtung
EP4046268B1 (de) Bestimmung von filterparametern in einem wechselrichter
WO2010049185A1 (de) Anordnung und verfahren zur phasenanschnitt-steuerung
WO2019170495A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur totzeitkompensation mittels überlagerung eines korrektursignals
DE102013203706B3 (de) Modularer Hochfrequenz-Umrichter und Verfahren zum Betrieb desselben
DE102019216834A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Stromrichters
DE102019129413A1 (de) Kompensationsvorrichtung für Ableitströme
DE102015118949A1 (de) Generatorerregungsregelung unter Verwendung von Pulsbreitenmodulation
AT521666B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Kompensation von Störgrößen
WO2021116166A1 (de) Verfahren zur identifikation einer filterinduktivität eines netzwechelrichters
DE3026348A1 (de) Schaltungsanordnung zur bildung eines elektrischen spannungssignals, das einer flusskomponente in einer drehfeldmaschine proportional ist
DE4224795C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung eines stabilen Regelverhaltens einer Einspeiseschaltung
EP1053588B1 (de) Verfahren zur erstellung von stellbefehlen für stromrichter
DE102015220005B4 (de) Verfahren und Schaltungsanordnung zum Ansteuern eines Halbleiterschalters, Wechselrichter
EP0491690B1 (de) Pulssteuerverfahren für einen mehrstufigen wechselrichter
DE102022210978A1 (de) Stromrichtervorrichtung zur Konvertierung einer Eingangsgleichspannung in eine Ausgangsgleichspannung, elektrisches Antriebs- und Ladesystem und Verfahren zur Ermittlung eines elektrischen Ausgangsstroms
EP2801497A2 (de) Ladeeinrichtung und Verfahren zum Betrieb einer Ladeeinrichtung
DE102016205300B4 (de) Stromregelung eines pulsweitenmodulierten Stromrichters
DE102019219035A1 (de) Verfahren und Messeinrichtung zum Überwachen eines Stromrichters
EP3011667B1 (de) Verfahren zum einstellen eines gleichstromwandlers
DE3447565C2 (de)
DE102018217977A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Anpassen von PWM-Werten einer feldorientierten Regelung einer elektrischen Maschine