EP3231080A1 - Verfahren zum betreiben einer elektrischen maschine - Google Patents

Verfahren zum betreiben einer elektrischen maschine

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Publication number
EP3231080A1
EP3231080A1 EP15808380.8A EP15808380A EP3231080A1 EP 3231080 A1 EP3231080 A1 EP 3231080A1 EP 15808380 A EP15808380 A EP 15808380A EP 3231080 A1 EP3231080 A1 EP 3231080A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pulse
phases
cycle
pulse width
electrical
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.)
Withdrawn
Application number
EP15808380.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Nico Schobess
Mohamed HAMMAM
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.)
Audi AG
Original Assignee
Audi AG
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 Audi AG filed Critical Audi AG
Publication of EP3231080A1 publication Critical patent/EP3231080A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements 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
    • H02P27/06—Arrangements 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
    • H02P27/08—Arrangements 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
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14—Electronic commutators
    • H02P6/15—Controlling commutation time
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2209/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the waveform of the supplied voltage or current

Definitions

  • the invention relates to a method for operating an electrical
  • An electrical machine can have a plurality of phases for a first electrical variable, which can be matched to one another via a pulse width modulation. However, a value of a second electrical quantity can only be measured permanently at certain times and therefore not permanently.
  • the method according to the invention is intended for controlling an operation of an electrical machine having three phases, pulse width modulation being carried out for pulses of an electrical variable of the three phases.
  • a first electrical variable for a first of the three phases has a longest pulse with a longest pulse width
  • for a second of the three phases a middle pulse with a medium pulse width
  • for a third of the three phases one shortest pulse with a shortest pulse width.
  • one cycle of the pulse width modulation is limited by two points in time, namely a time at the beginning and a time at the end of the cycle.
  • the method is a first pulse of the three phases at a first of the two times that limit the cycle, and a second pulse of the three phases at a second of the two times that limit the cycle, whereas a third pulse of the three phases remains unshifted. At least one value of a second electrical quantity is measured during the cycle within at least one measurement window. As part of the process, a voltage and a current are to be considered as electrical quantities. If in the embodiment as the first
  • Voltage pulses as pulses of the voltage shifted as a first electrical quantity.
  • the current should be defined as a second electrical quantity and measured within the measurement window as well as during or during the voltage pulses. It is also conceivable to use the current as the first electrical quantity and the voltage as the second electrical quantity
  • the first of the two times is the time at the beginning of the cycle and the second of the two times at the end of the cycle.
  • One of the two electromechanical components is usually designed as a stator and the other as a rotor and / or as such
  • Components permanent magnets and the other coils, which at a to undergo conversion of energy via electromagnetic fields. If the two electromechanical components rotate relative to one another, their respective position relative to one another is dependent on an angular position or angular position. A length of pulse widths of the pulses of the phases changes during operation of the electrical machine depending on the position and / or angular position, for example.
  • the pulses of the first electrical quantity i. H.
  • the at least one value of the second electrical quantity i. H. usually either the current or the voltage measured for a DC link of the electric machine.
  • a time that limits the at least one measurement window is set to one of the two times that limit the cycle.
  • the measurement window starts at the beginning of the cycle or ends at the end of the cycle.
  • two measurement windows namely one at the end and one at the beginning of the cycle
  • Pulse width modulation is used, wherein measured in the measurement window at the beginning of the value of the pulse, which is initially shifted at the time, and in the measurement window at the end of the value of the pulse, which is shifted at the time at the end.
  • the value of the mean pulse is calculated from the values of the other two pulses.
  • the method is for an electric motor and / or generator
  • the method is also suitable for an electric machine which is to be operated both as a motor and as a generator.
  • a current flowing through the electric machine flowing through at least one of the phases and / or the intermediate circuit is controlled, two being voltage pulses
  • the longest pulse at the time at the beginning of the cycle and the shortest pulse at the time at the end of the cycle is shifted.
  • the longest pulse is shifted at the time at the end of the cycle and the shortest pulse at the time at the beginning of the cycle. According to these two variants, the longest and the shortest pulse in the
  • the system according to the invention or a corresponding arrangement for controlling an operation of an electrical machine, which has three phases, comprises a microcontroller and at least one sensor.
  • the microcontroller is designed to perform a pulse width modulation for pulses of a first electrical variable, either the voltage or the current, of the three phases.
  • the first electrical variable for a first of the three phases a pulse having a longest pulse width, for a second of the three phases, a pulse having a mean pulse width and for a third of the three phases, a pulse having a shortest pulse width
  • a cycle is the
  • Pulse width modulation by two points in time namely a time at the beginning and a time limited at the end of the cycle.
  • the microcontroller is further configured to provide a first pulse of the three phases at a first of the two times that limit the cycle and a second pulse of the three phases to a second of the two
  • the at least one sensor is designed to at least one value of a second
  • the system has only one sensor for measuring the at least one value of the second electrical variable.
  • the at least one sensor is designed as a measuring resistor.
  • the microcontroller is further configured to shift asynchronously the pulses of the first electrical variable to be shifted.
  • a control of an electrical machine usually an electric motor or possibly a generator
  • an electrical machine usually an electric motor or possibly a generator
  • pulses of the phases of the first electrical variable for example the voltage or the current
  • a reconstruction of the phases of the second electrical variable for example of the current or the voltage
  • a phase current reconstruction or a phase voltage reconstruction possible.
  • an adaptation of a control and thus a control and / or regulation of an electric drive as an example of an electrical machine is possible.
  • a measuring shunt To be performed to control the electrical machine a measuring shunt and thus a component for measuring the current or the voltage can be saved and a robustness of the electrical machine can be increased.
  • FIG. 1 shows a schematic space vector illustration for a
  • FIG. 2 shows a diagram with an example of the arrangement of
  • FIG. 3 shows a diagram with measuring windows for measuring the current as electrical variable, as in one embodiment of the invention
  • Figure 4 shows a schematic representation of an embodiment of an electrical system, with which the embodiment of the method according to the invention is carried out, as well as diagrams for the course of a
  • the space vector representation 10 from FIG. 1 for representing a profile of a voltage vector 12 of a voltage as the first electrical variable of an electric machine here comprises a hexagon which, in a first sector 1, which covers angular positions from 0 ° to 60 °, a second sector 2, covering angular positions of 60 ° to 120 °, a third sector 3 covering angular positions of 120 ° to 180 ° here, a fourth sector 4 covering angular positions of 180 ° to 240 °, a fifth sector 5 here Covering angular positions of 240 ° to 300 °, and a sixth sector 6, which here covers angular positions of 300 ° to 360 °, is divided.
  • the specified angular positions refer to electrical angles.
  • a position here an angular position of the stress vector, depends on a relative position or angular position of two
  • a power electronics of the electric machine comprises a plurality of electronic switching elements, here three high-side switching elements and three low-side (lowside) switching elements. If either all three high side or all three low side switching elements are turned on, no current flows in the intermediate circuit.
  • the power electronics include, for example, three high-side and three low-side MOSFETs or three high-side and three low-side IGBTs.
  • the current l z through the DC link is also a DC l dc -
  • the diagram of Figure 2 comprises three abscissas 16a, 16b, 16c, along which the time is plotted.
  • a first ordinate 18a are values of the voltage as a first electrical quantity, ie a voltage Ui of the first phase, along a second ordinate 18b values a voltage U 2 of the second phase and along a third ordinate 18c values a
  • the first original voltage pulse 20a has a shortest pulse width
  • the second original voltage pulse 20b has an average pulse width
  • the third original voltage pulse 20c has a longest pulse width.
  • a double arrow 26 represents a cycle of pulse width modulation for the electric machine which starts at a time 25 at the beginning of the cycle and ends at a time 27 at the end of the cycle 26.
  • At least two of the original voltage pulses 20a, 20b, 20c are shifted within the cycle of the pulse width modulation (double arrow 26) as a function of an angular position of the voltage vector 12 from FIG. 1, the first and the third shifted Voltage pulse 28a, 28c for the first and third phase emerge, whereas the original second voltage pulse 20b of the second phase, which has the average pulse width remains unchanged.
  • Voltage pulse 28c begins at time 25 at the beginning of the cycle.
  • the two shifted voltage pulses 28a, 28c are thus edge-aligned.
  • the mean original voltage pulse 20b remains unchanged in time and thus center-aligned.
  • the first new measurement window 32 begins at the
  • the third new measurement window 44 ends at time 27 at the end of the cycle.
  • measuring windows 32, 40, 44 are arranged to overlap the shifted voltage pulses 28a, 28e in a time-overlapping manner.
  • a voltage pulse 20a or 28a, 20b, 20c or 28c of a first of the three phases in the diagram of Figure 3 instantaneously, the voltage pulse 20a and 28a of the first phase , a shortest pulse width, a voltage pulse 20a or 28a, 20b, 20c and 28c of a second of the three phases, in the diagram of Figure 3 immediately the voltage pulse 20b of the second phase, a mean pulse width and a voltage pulse 20a and 28a, 20b , 20c and 28c, respectively, of a third of the three Phase, in the diagram of Figure 3 immediately the voltage pulse 20c and 28c of the third phase, a longest pulse width.
  • the following table 3 shows an assignment of a length of the pulse widths of the voltage pulses 20a or 28a, 20b, 20c or 28c of the three phases in a respective sector 1, 2, 3, 4, 5, 6 (FIG. 1):
  • the originally longest voltage pulse 20a, 20b, 20c having the longest pulse width is shifted to the left (edge edge-aligned) up to the time 25 at the beginning of the pulse width modulation cycle.
  • the originally mean voltage pulse 20a, 20b, 20c with the average pulse width, here the second original voltage pulse 20b remains center-aligned.
  • the originally shortest voltage pulse 20a, 20b, 20c with the shortest pulse width, here the first voltage pulse 20a is at the time 27 at the end of the cycle
  • Pulse width modulation shifted to the right (edge-aligned right). Variants for the displacement of the original voltage pulses 20a, 20b, 20c as a function of a respective pulse width are given in the following Table 4:
  • new measurement windows 32, 40, 44 are provided for two of the three phases.
  • one sensor By moving two of the three original voltage pulses 20a, 20b, 20c, from which the two shifted voltage pulses 28a, 28c result, one sensor has larger measuring windows 32, 40, 42 for measuring values of the currents, in this case the new measuring window 32 for the current the first phase and two new measurement windows 40, 44 for the current l 3 of the third phase available.
  • two samples, and thus measurements of the current per cycle of pulse width modulation are sufficient to safely measure the current.
  • FIG. 4a shows an example of an electric machine 49, which is designed here as an electric motor and has electromechanical components 50, power electronics 52 and a control unit 54.
  • the power electronics 52 here comprises three high-side switching elements 56a, 56b, 56b and three low-side (lowside) switching elements 57a, 57b, 57c and thus a total of six electronic switching elements, for example, as MOSFETs metal-semiconductor field effect transistors or IGBTs are formed
  • the control unit 54 comprises a microcontroller 58 and a driver 60, wherein the control unit 54 also independent of the presented embodiment of the method for a current and / or voltage as at least one electrical variable of the three phases 62a, 62b, 62c of the electric machine 49 implemented as a power pulse width modulation pulse width modulation is implemented.
  • FIG. 4b comprises a profile 66a of a first one
  • Activation signal for the pulse width modulating first electrical quantity here the voltage, the first phase 62a, a curve 66b of a second Activation signal for the pulse width modulating voltage of the second phase 62b and a curve 66c of a third drive signal for the pulse width modulating voltage of the third phase 62c of the electric machine 49.
  • a curve 68a of the voltage of the first phase 62a corresponds to the profile 66a of the drive signal predetermined for the first phase
  • Measuring resistor formed sensor 72 for measuring a value of here as a current 74 l z formed second electrical quantity at least one phase 62a, 62b, 62c of the electric machine 49, here in a DC link 76 of the electric machine 49, and an amplifier 80, wherein the Measuring current l z can also be referred to as an intermediate circuit current.
  • the microcontroller 58 is designed as a component of the system 70.
  • the driver 60 and thus the control unit 54 is also embodied here as a component of the system 70, wherein the driver 60 is controlled by the microcontroller 58 in an embodiment.
  • the microcontroller 58 already in one of the method
  • Implementation of the pulse width modulation is formed when performing the embodiment of the method is additionally designed to temporally shift courses 66a, 66b, 66c and thus pulses of the drive signals, wherein the shape of the courses 66a, 66b, 66c and thus the pulses is maintained.
  • the drive signals are transmitted from the microcontroller 58 to the driver 60 designed here as a power amplifier and, starting from this, used to drive the MOSFETs 56a, 56b, 56c, 57a, 57b, 57c of the power electronics 52.
  • the pulses for two of the three drive signals and thus two of three pulses of at least one electrical variable of the phases 62a, 62b, 62c of the electric machine 50, ie original voltage pulses 20a, 20b, 20c of the voltage, are shifted asynchronously by the microcontroller 58.
  • Voltage pulse 20a is shifted with the shortest pulse width and the original voltage pulse 20c with the longest pulse width, from which emerge the shifted to carry out the measurement voltage pulses 28a, 28b.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Abstract

Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Maschine Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kontrollieren eines Betriebs einer elektrischen Maschine (49), die drei Phasen aufweist, wobei für Pulse einer ersten elektrischen Größe der drei Phasen eine Pulsweitenmodulation durchgeführt wird, wobei jeweils in Abhängigkeit einer Stellung elektromechanischer Komponenten (50) der elektrischen Maschine (49) zueinander die erste elektrische Größe für eine erste der drei Phasen einen Puls mit einer längsten Pulsbreite, für eine zweite der drei Phasen einen Puls mit einer mittleren Pulsbreite und für eine dritte der drei Phasen einen Puls mit einer kürzesten Pulsbreite aufweist, wobei ein Zyklus der Pulsweitenmodulation durch zwei Zeitpunkte (25, 27), nämlich einen Zeitpunkt (25) am Anfang und einen Zeitpunkt (27) am Ende des Zyklus begrenzt ist, wobei ein erster Puls der drei Phasen zu einem ersten der beiden Zeitpunkte (25, 27), die den Zyklus begrenzen, und ein zweiter Puls der drei Phasen zu einem zweiten der beiden Zeitpunkte (25, 27), die den Zyklus begrenzen, verschoben wird, wobei zumindest ein Wert einer zweiten elektrischen Größe während des Zyklus innerhalb mindestens eines Messfensters (32, 40, 44) gemessen wird.

Description

Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Maschine
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer elektrischen
Maschine und ein System zum Betreiben einer elektrischen Maschine.
Eine elektrische Maschine kann für eine erste elektrische Größe mehrere Phasen aufweisen, die über eine Pulsweitenmodulation aufeinander abgeglichen werden können. Allerdings kann ein Wert einer zweiten elektrischen Größe nur zu bestimmten Zeitpunkten und demnach nicht permanent gemessen werden.
Vor diesem Hintergrund werden ein Verfahren und ein System mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgestellt. Ausgestaltungen des Verfahrens und des Systems gehen aus den abhängigen
Patentansprüchen und der Beschreibung hervor.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist zum Kontrollieren eines Betriebs einer elektrischen Maschine, die drei Phasen aufweist, vorgesehen, wobei für Pulse einer elektrischen Größe der drei Phasen eine Pulsweitenmodulation durchgeführt wird. In Abhängigkeit einer Stellung elektromechanischer Komponenten der elektrischen Maschine zueinander weist eine erste elektrische Größe für eine erste der drei Phasen einen längsten Puls mit einer längsten Pulsbreite, für eine zweite der drei Phasen einen mittleren Puls mit einer mittleren Pulsbreite und für eine dritte der drei Phasen einen kürzesten Puls mit einer kürzesten Pulsbreite auf. Außerdem ist ein Zyklus der Pulsweitenmodulation durch zwei Zeitpunkte, nämlich einen Zeitpunkt am Anfang und einen Zeitpunkt am Ende des Zyklus begrenzt. Bei dem
Verfahren wird ein erster Puls der drei Phasen zu einem ersten der beiden Zeitpunkte, die den Zyklus begrenzen, und ein zweiter Puls der drei Phasen zu einem zweiten der beiden Zeitpunkte, die den Zyklus begrenzen, verschoben, wohingegen ein dritter Puls der drei Phasen unverschoben bleibt. Zumindest ein Wert einer zweiten elektrischen Größe wird während des Zyklus innerhalb mindestens eines Messfensters gemessen. Im Rahmen des Verfahrens sind als elektrische Größen eine Spannung sowie ein Strom zu berücksichtigen. Falls in Ausgestaltung als erste
elektrische Größe die Spannung definiert wird, werden zwei von drei
Spannungspulsen als Pulse der Spannung als erste elektrische Größe verschoben. In diesem Fall ist der Strom als zweite elektrische Größe zu definieren und innerhalb der Messfenster sowie innerhalb bzw. während der Spannungspulse zu messen. Es ist auch denkbar, den Strom als erste elektrische Größe und die Spannung als zweite elektrische Größe zu
definieren. In Ausgestaltung sind unterschiedliche Varianten dafür vorgesehen, welche zwei der drei Pulse zu einem der beiden Zeitpunkte, die den Zyklus
begrenzen, verschoben werden, und welcher Puls unverschoben bleibt. Die möglichen Varianten sind anhand nachfolgender Tabelle 1 dargestellt:
Puls mit längster Puls mit mittlerer Puls mit kürzester
Variante
Pulsbreite ... Pulsbreite ... Pulsbreite...
1 ... wird zu dem ... bleibt ... wird zu dem
ersten der beiden unverschoben. zweiten der beiden
Zeitpunkte Zeitpunkte verschoben. verschoben.
2 ... wird zu dem ... wird zu dem ... bleibt
ersten der beiden zweiten der beiden unverschoben.
Zeitpunkte Zeitpunkte
verschoben. verschoben.
3 ... wird zu dem ... bleibt ... wird zu dem ersten zweiten der beiden unverschoben. der beiden Zeitpunkte
Zeitpunkte verschoben.
verschoben.
4 ... wird zu dem ... wird zu dem ... bleibt
zweiten der beiden ersten der beiden unverschoben.
Zeitpunkte Zeitpunkte
verschoben. verschoben.
5 ... bleibt ... wird zu dem ... wird zu dem
unverschoben. ersten der beiden zweiten der beiden
Zeitpunkte Zeitpunkte
verschoben. verschoben.
6 ... bleibt ... wird zu dem ... wird zu dem ersten unverschoben. zweiten der beiden der beiden Zeitpunkte
Zeitpunkte verschoben.
verschoben.
Tabelle 1
Üblicherweise ist der erste der beiden Zeitpunkte der Zeitpunkt am Anfang des Zyklus und der zweite der beiden Zeitpunkte am Ende des Zyklus.
Bei einem Betrieb der elektrischen Maschine werden zwei
elektromechanische Komponenten der elektrischen Maschine relativ
zueinander bewegt, in der Regel gedreht, wobei je nach Betriebsart und/oder Ausgestaltung der elektrischen Maschine elektrische Energie in mechanische Energie oder mechanische Energie in elektrische Energie umgewandelt wird. Eine der beiden elektromechanischen Komponenten ist üblicherweise als Stator und die andere als Rotor ausgebildet und/oder als solcher zu
bezeichnen. Außerdem umfasst eine der beiden elektromechanischen
Komponenten Permanentmagnete und die andere Spulen, die bei einer durchzuführenden Wandlung der Energie über elektromagnetische Felder wechselwirken. Falls sich die beiden elektromechanischen Komponenten relativ zueinander drehen, ist deren jeweilige Stellung zueinander von einer Winkelstellung bzw. Winkelposition abhängig. Eine Länge von Pulsbreiten der Pulse der Phasen ändert sich während des Betriebs der elektrischen Maschine abhängig von der Stellung und/oder Winkelposition bspw.
permutativ.
Üblicherweise werden die Pulse der ersten elektrischen Größe, d. h.
entweder der Spannung oder des Stroms, verschoben. Weiterhin wird der zumindest eine Wert der zweiten elektrischen Größe, d. h. üblicherweise entweder des Stroms bzw. der Spannung, für einen Zwischenkreis der elektrischen Maschine gemessen. Ein Zeitpunkt, der das mindestens eine Messfenster begrenzt, wird auf einen der beiden Zeitpunkte, die den Zyklus begrenzen, gelegt. Demnach beginnt das Messfenster zu dem Zeitpunkt am Anfang des Zyklus oder endet zu dem Zeitpunkt am Ende des Zyklus. In der Regel werden zwei Messfenster, nämlich eines am Ende und eines am Anfang des Zyklus der
Pulsweitenmodulation eingesetzt, wobei in dem Messfenster am Anfang der Wert des Pulses, der zu dem Zeitpunkt am Anfang verschoben wird, und in dem Messfenster am Ende der Wert des Pulses, der zu dem Zeitpunkt am Ende verschoben wird, gemessen wird. Der Wert des mittleren Pulses wird aus den Werten der beiden anderen Pulse berechnet.
Das Verfahren wird für eine als Elektromotor und/oder Generator
ausgebildete elektrische Maschine durchgeführt. Das Verfahren ist auch für eine elektrische Maschine geeignet, die sowohl als Motor als auch als Generator zu betreiben ist. Als zweite elektrische Größe wird ein durch die elektrische Maschine fließender Strom, der durch mindestens eine der Phasen und/oder den Zwischenkreis fließt, kontrolliert, wobei zwei als Spannungspulse
ausgebildete Pulse der jeweiligen Phasen der Spannung als erste elektrische Größe verschoben werden und der mindestens eine Wert des Stroms innerhalb des mindestens einen Messfensters gemessen wird.
Wie in Tabelle 1 bspw. laut der ersten Variante vorgesehen, wird der längste Puls zu dem Zeitpunkt am Anfang des Zyklus und der kürzeste Puls zu dem Zeitpunkt am Ende des Zyklus verschoben. Alternativ wird laut der dritten Variante der längste Puls zu dem Zeitpunkt am Ende des Zyklus und der kürzeste Puls zu dem Zeitpunkt am Anfang des Zyklus verschoben. Gemäß dieser beiden Varianten werden der längste und der kürzeste Puls im
Rahmen der Pulsweitenmodulation edge-aligned und somit zu dem
jeweiligen Zeitpunkt, der den Zyklus begrenzt, verschoben und/oder an diesen jeweiligen Zeitpunkt an- bzw. abgeglichen. Der mittlere Puls, dessen Position während des Zyklus unverändert ist bzw. bleibt, ist dagegen center- aligned. Bei den anderen anhand von Tabelle 1 vorgestellten Varianten wird entsprechend vorgegangen.
Außerdem wird ein Betrieb der elektrischen Maschine unter Berücksichtigung des mindestens einen gemessenen Werts kontrolliert und somit gesteuert und/oder geregelt. Das erfindungsgemäße System bzw. eine entsprechende Anordnung zum Kontrollieren eines Betriebs einer elektrischen Maschine, die drei Phasen aufweist, umfasst einen Mikrocontroller und mindestens einen Sensor. Dabei ist der Mikrocontroller dazu ausgebildet, für Pulse einer ersten elektrischen Größe, entweder der Spannung oder des Stroms, der drei Phasen eine Pulsweitenmodulation durchzuführen. Jeweils in Abhängigkeit einer Stellung elektromechanischer Komponenten der elektrischen Maschine zueinander weist die erste elektrische Größe für eine erste der drei Phasen einen Puls mit einer längsten Pulsbreite, für eine zweite der drei Phasen einen Puls mit einer mittleren Pulsbreite und für eine dritte der drei Phasen einen Puls mit einer kürzesten Pulsbreite auf. Außerdem ist ein Zyklus der
Pulsweitenmodulation durch zwei Zeitpunkte, nämlich einen Zeitpunkt am Anfang und einen Zeitpunkt am Ende des Zyklus begrenzt. Der
Mikrocontroller ist außerdem dazu ausgebildet, einen ersten Puls der drei Phasen zu einem ersten der beiden Zeitpunkte, die den Zyklus begrenzen, und einen zweiten Puls der drei Phasen zu einem zweiten der beiden
Zeitpunkte, die den Zyklus begrenzen, zu verschieben. Der mindestens eine Sensor ist dazu ausgebildet, zumindest einen Wert einer zweiten
elektrischen Größe während des Zyklus innerhalb des mindestens einen Messfensters zu messen.
In Ausgestaltung weist das System lediglich einen Sensor zum Messen des zumindest einen Werts der zweiten elektrischen Größe auf. In der Regel ist der mindestens eine Sensor als Messwiderstand ausgebildet. Der Mikrocontroller ist ferner dazu ausgebildet, die zu verschiebenden Pulse der ersten elektrischen Größe asynchron zu verschieben.
Durch Umsetzung des Verfahrens ist eine Ansteuerung einer elektrischen Maschine, üblicherweise eines Elektromotors oder ggf. eines Generators, möglich. Hierbei ist durch eine Anpassung von Pulsen der Phasen der ersten elektrischen Größe, bspw. der Spannung oder des Stroms, durch eine Pulsweitenmodulation mit einem einzigen Messwiderstand bzw. Messshunt eine Rekonstruktion der Phasen der zweiten elektrischen Größe, bspw. des Stroms oder der Spannung, und somit eine Phasenstromrekonstruktion oder eine Phasenspannungsrekonstruktion möglich. Dabei ist eine Anpassung einer Kontrolle und somit einer Ansteuerung und/oder Reglung eines elektrischen Antriebs als Beispiel für eine elektrische Maschine möglich. Außerdem kann ohne Einschränkung der
durchzuführenden Kontrolle der elektrischen Maschine ein Messshunt und somit ein Bauteil zur Messung des Stroms oder der Spannung eingespart und eine Robustheit der elektrischen Maschine erhöht werden.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen schematisch und ausführlich beschrieben.
Figur 1 zeigt eine schematische Raumzeigerdarstellung für einen
Spannungsvektor einer elektrischen Maschine. Figur 2 zeigt ein Diagramm mit einem Beispiel zur Anordnung von
Messfenstern zum Messen eines Stroms als elektrische Größe nach dem Stand der Technik. Figur 3 zeigt ein Diagramm mit Messfenstern zum Messen des Stroms als elektrische Größe, wie sie bei einer Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Verfahrens angeordnet werden. Figur 4 zeigt in schematischer Darstellung eine Ausführungsform eines elektrischen Systems, mit dem die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen ist, sowie Diagramme zum Verlauf einer
Spannung als elektrische Größen. Die Figuren werden zusammenhängend und übergreifend beschrieben, gleiche Bezugsziffern bezeichnen gleiche Komponenten.
Die Raumzeigerdarstellung 10 aus Figur 1 zur Darstellung eines Verlaufs eines Spannungsvektors 12 einer Spannung als erste elektrische Größe einer elektrischen Maschine umfasst hier ein Sechseck, das in einen ersten Sektor 1 , der hier Winkelpositionen von 0° bis 60° abdeckt, einen zweiten Sektor 2, der hier Winkelpositionen von 60° bis 120° abdeckt, einen dritten Sektor 3, der hier Winkelpositionen von 120° bis 180° abdeckt, einen vierten Sektor 4, der hier Winkelpositionen von 180° bis 240° abdeckt, einen fünften Sektor 5, der hier Winkelpositionen von 240° bis 300° abdeckt, und einen sechsten Sektor 6, der hier Winkelpositionen von 300° bis 360° abdeckt, unterteilt ist. Dabei beziehen sich die angegebenen Winkelpositionen auf elektrische Winkel. Ausgehend von einem Mittelpunkt des Sechsecks erstreckt sich der Spannungsvektor 12, der sich während eines Betriebs der elektrischen Maschine, wie durch den gebogenen Pfeil 14 angedeutet, dreht und dabei regelmäßig die sechs Sektoren 1 , 2, 3, 4, 5, 6 nacheinander durchläuft. Eine Stellung, hier eine Winkelposition des Spannungsvektors, hängt von einer relativen Stellung bzw. Winkelposition von zwei
elektromechanischen Komponenten der elektrischen Maschine ab. Zur Messung eines Stroms als zweite elektrische Größe der elektrischen Maschine mit einem einzigen Messwiderstand bzw. Single-Shunt und somit nur einem Sensor zur Strommessung in einem Zwischenkreis der hier als Elektromotor ausgebildeten dreiphasigen elektrischen Maschine ist bzw. sind zu deren Ansteuerung entweder eine Phase oder zwei Phasen parallel einzuschalten. Der dabei in bzw. von dem Messwiderstand gemessene Strom als zweite elektrische Größe entspricht dem Strom jeweils einer der drei Phasen. Eine Leistungselektronik der elektrischen Maschine umfasst mehrere elektronische Schaltelemente, hier drei hochseitige (highside) Schaltelemente und drei niedrigseitige (lowside) Schaltelemente. Falls entweder alle drei hochseitigen oder alle drei niedrigseitigen Schaltelemente eingeschaltet sind, fließt in dem Zwischenkreis kein Strom. Die
elektronischen Schaltelemente sind entweder als MOSFETS bzw. Metall- Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren oder IGBTs bzw. Bipolartransistoren ausgebildet. Demnach umfasst die Leistungselektronik bspw. drei Highside- und drei Lowside-MOSFETS oder drei Highside- und drei Lowside- IGBTs.
In Tabelle 2 werden in einer rechten Spalte Werte eines Stroms lz, der durch den Zwischenkreis fließt, in Abhängigkeit der drei durch die Phasen fließenden Strömen (für eine erste Phase), (für eine zweite Phase), b (für eine dritte Phase) für unterschiedliche Einschaltmöglichkeiten, die in einer linken Spalte der Tabelle 2 durch einen Einschaltvektor (a, b, c) angegeben sind, gezeigt. Dabei ist einer ersten Phase ein Einheitsvektor a, einer zweiten Phase ein Einheitsvektor b und einer dritten Phase ein Einheitsvektor c zugeordnet. Falls für einen Wert eines Einheitsvektors a, b, c in der linken Spalte der Wert 1 angegeben ist, ist ein der jeweiligen Phase zugeordnetes hochseitiges Schaltelement eingeschaltet. Falls für einen Einheitsvektor a, b, c in der linken Spalte der Wert 0 angegeben ist, ist ein der jeweiligen Phase zugeordnetes niedrigseitiges Schaltelement eingeschaltet. Demnach zeigt Tabelle 2 ein Beispiel für Einschaltmöglichkeiten der elektronischen Schaltelemente und daraus resultierende Werte des durch den
Zwischenkreis fließenden Stroms lz, der hier je nach Stellung der
elektronischen Schaltelemente einem positiven oder negativen Wert eines der drei Phasenströme l2, I3 entspricht. Falls der Elektromotor als
Gleichstrommotor ausgebildet ist, ist der Strom lz durch den Zwischenkreis ebenfalls ein Gleichstrom ldc-
Tabelle 2
Beim Einschalten eines elektronischen Schaltelements schwingt der durch den Zwischenkreis fließende Strom und somit ein Zwischenkreisstrom, üblicherweise wegen der Eigenkapazität und Eigeninduktivität des jeweiligen elektronischen Schaltelements. Alternativ oder ergänzend können auch andere Effekte, bspw. Reverse Recovery Effekte, in dem Zwischen kreis zu Schwingungen führen. Um jedoch einen Wert des Zwischenkreisstroms richtig messen zu können, muss ein dafür vorgesehenes Kontrollelement (Controller) warten, bis die Schwingungen des Zwischenkreisstroms abgeklungen sind. Erst dann kann der Strom genau gemessen werden. Dabei existiert immer nur ein minimales Messfenster, um den Strom richtig, d. h. genau und schwingungsfrei, messen zu können. Der nicht messbare Bereich des Stroms ist in Figur 1 schraffiert markiert. Die an der Maschine angelegte Spannung ist mit dem sich drehenden
Spannungsvektor 12 dargestellt, dessen Länge von der angelegten
Spannung und dessen Drehzahl von der Drehzahl, mit der sich die
elektromechanischen Komponenten der elektrischen Maschine relativ zueinander drehen, abhängig ist. Bei einer niedrigen Drehzahl ist die angelegte Spannung klein, in diesem Fall befindet sich der Spannungsvektor 12 größtenteils in dem schraffiert markierten Bereich, in dem keine Messung des Stroms möglich ist. Je kleiner die geforderte Spannung ist, desto kleiner ist der Spannungsvektor 12, wobei keine Messung des Stroms möglich ist, wenn der Spannungsvektor 12 eine minimale Länge unterschreitet. In diesem Fall befindet sich der Spannungsvektor die ganze Zeit in dem schraffiert markierten Bereich. Das Diagramm aus Figur 2 umfasst drei Abszissen 16a, 16b, 16c, entlang derer jeweils die Zeit aufgetragen ist. Entlang einer ersten Ordinate 18a sind Werte der Spannung als erste elektrische Größe, d. h. eine Spannung Ui der ersten Phase, entlang einer zweiten Ordinate 18b Werte eine Spannung U2 der zweiten Phase und entlang einer dritten Ordinate 18c Werte eine
Spannung U3 der dritten Phase aufgetragen. Weiterhin sind ein erster ursprünglicher Spannungspuls 20a der ersten Phase, ein zweiter
ursprünglicher Spannungspuls 20b der zweiten Phase und ein dritter ursprünglicher Spannungspuls 20c der dritten Phase dargestellt. Dabei weist der erste ursprüngliche Spannungspuls 20a eine kürzeste Pulsbreite, der zweite ursprüngliche Spannungspuls 20b eine mittlere Pulsbreite und der dritte ursprüngliche Spannungspuls 20c eine längste Pulsbreite auf.
Außerdem sind in dem Diagramm ein beim Stand der Technik
einzusetzendes altes Messfenster 22 zum Messen des Stroms als zweite elektrische Größe der zweiten Phase und ein altes Messfenster 24 zum Messen des Stroms als zweite elektrische Größe der dritten Phase dargestellt. Ferner ist in dem Diagramm durch einen Doppelpfeil 26 ein Zyklus einer Pulsweitenmodulation für die elektrische Maschine dargestellt, der zu einem Zeitpunkt 25 am Anfang des Zyklus beginnt und zu einem Zeitpunkt 27 am Ende des Zyklus 26 endet.
Aufgrund der zeitlichen Lage der alten Messfenster 22, 24 relativ zu den Spannungspulsen 20a, 20b, 20c ist eine Messung der Ströme durch einen einzigen Messwiderstand nur eingeschränkt möglich, weshalb die Maschine bspw. bei niedrigen Drehzahlen nicht sicher geregelt werden kann. Bei hohen Drehzahlen ist die Messung des Stroms in einigen Bereichen auch nicht möglich. Demnach ist die Messung des Stroms einer jeweiligen Phase und damit die benötigte Rekonstruktion des Stroms ungenau, was wiederum Auswirkungen auf eine Regelbarkeit der elektrischen Maschine hat. In der Regel sind bei einer feldorientierten Regelung innerhalb des Zyklus der Pulsweidenmodulation zwei Messungen erforderlich.
Das Diagramm aus Figur 3 zur Darstellung der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens basiert auf dem Diagramm aus Figur 2. Hierzu sind in diesem Diagramm neben den ursprünglichen
Spannungspulsen 20a, 20b, 20c und den alten Messfenstern 22, 24 ein im Rahmen des Verfahrens in Richtung eines ersten Pfeils 30a nach rechts verschobener erster Spannungspuls 28a, der hier aus dem ersten
ursprünglichen Spannungspuls 20a mit der kürzesten Pulsbreite hervorgeht, ein im Rahmen des Verfahrens in Richtung eines zweiten Pfeils 30c nach links verschobener dritter Spannungspuls 28c, der hier aus dem dritten ursprünglichen Spannungspuls 20c mit der längsten Pulsbreite hervorgeht, ein neues Messfenster 32 zur Messung des Stroms der ersten Phase, dessen zeitliche Länge durch einen Doppelpfeil 34 angedeutet ist, ein erstes neues Messfenster 40 zur Messung des Stroms l3 der dritten Phase, dessen zeitliche Länge durch einen Doppelpfeil 42 angedeutet ist, und ein zweites neues Messfenster 44 zur Messung des Stroms I3 der dritten Phase, dessen zeitliche Länge durch einen Doppelpfeil 46 angedeutet ist, dargestellt.
Um immer eine nutzbare Messung des Stroms zu ermöglichen, werden in Abhängigkeit einer Winkelposition des Spannungsvektors 12 aus Figur 1 zumindest zwei der ursprünglichen Spannungspulse 20a, 20b, 20c innerhalb des Zyklus der Pulsweitenmodulation (Doppelpfeil 26) verschoben, wobei hier der erste und der dritte verschobene Spannungspuls 28a, 28c für die erste und dritte Phase hervorgehen, wohingegen der ursprüngliche zweite Spannungspuls 20b der zweiten Phase, der die mittlere Pulsbreite aufweist, unverändert bleibt.
Hierbei ist vorgesehen, dass der erste verschobene Spannungspuls 28a zu dem Zeitpunkt 27 am Ende des Zyklus und der dritte verschobene
Spannungspuls 28c zu dem Zeitpunkt 25 am Anfang des Zyklus beginnt. Die beiden verschobenen Spannungspulse 28a, 28c sind somit edge-aligned. Der mittlere ursprüngliche Spannungspuls 20b bleibt zeitlich unverändert und somit center-aligned. Das erste neue Messfenster 32 beginnt zu dem
Zeitpunkt 25 am Anfang des Zyklus. Das dritte neue Messfenster 44 endet zu dem Zeitpunkt 27 am Ende des Zyklus. Üblicherweise werden Messfenster 32, 40, 44 zu den verschobenen Spannungspulsen 28a, 28e diese zeitlich überschneidend angeordnet.
In jedem Sektor 1 , 2, 3, 4, 5, 6 weist ein Spannungspuls 20a bzw. 28a, 20b, 20c bzw. 28c einer ersten der drei Phasen, in dem Diagramm aus Figur 3 augenblicklich der Spannungspuls 20a bzw. 28a der ersten Phase, eine kürzeste Pulsbreite, ein Spannungspuls 20a bzw. 28a, 20b, 20c bzw. 28c einer zweiten der drei Phasen, in dem Diagramm aus Figur 3 augenblicklich der Spannungspuls 20b der zweiten Phase, eine mittlere Pulsbreite und ein Spannungspuls 20a bzw. 28a, 20b, 20c bzw. 28c einer dritten der drei Phasen, in dem Diagramm aus Figur 3 augenblicklich der Spannungspuls 20c bzw. 28c der dritten Phase, eine längste Pulsbreite auf.
Folgende Tabelle 3 zeigt eine Zuordnung einer Länge der Pulsbreiten der Spannungspulse 20a bzw. 28a, 20b, 20c bzw. 28c der drei Phasen in einem jeweiligen Sektor 1 , 2, 3, 4, 5, 6 (Figur 1 ) an:
Tabelle 3
Bei Durchführung der Ausführungsform des Verfahrens wird der ursprünglich längste Spannungspuls 20a, 20b, 20c mit der längsten Pulsbreite, hier der dritte ursprüngliche Spannungspuls 20c, bis zu dem Zeitpunkt 25 am Anfang des Zyklus der Pulsweitenmodulation nach links verschoben (links edge- aligned). Der ursprünglich mittlere Spannungspuls 20a, 20b, 20c mit der mittleren Pulsbreite, hier der zweite ursprüngliche Spannungspuls 20b bleibt unverschoben (center-aligned). Der ursprünglich kürzeste Spannungspuls 20a, 20b, 20c mit der kürzesten Pulsbreite, hier der erste Spannungspuls 20a, wird zu dem Zeitpunkt 27 am Ende des Zyklus der
Pulsweitenmodulation nach rechts verschoben (rechts edge-aligned). Varianten für die Verschiebung der ursprünglichen Spannungspulse 20a, 20b, 20c in Abhängigkeit einer jeweiligen Pulsbreite sind in folgender Tabelle 4 angegeben:
Tabelle 4
In der vorgestellten Ausführungsform des Verfahrens werden für zwei der drei Phasen neue Messfenster 32, 40, 44 vorgesehen. Durch Verschieben von zwei der drei ursprünglichen Spannungspulse 20a, 20b, 20c, woraus hier die beiden verschobenen Spannungspulse 28a, 28c resultieren, stehen einem Sensor größere Messfenster 32, 40, 42 zum Messen von Werten der Ströme, hier das neue Messfenster 32 für den Strom der ersten Phase sowie zwei neue Messfenster 40, 44 für den Strom l3 der dritten Phase zur Verfügung. Üblicherweise sind zwei Abtastungen und somit Messungen des Stroms pro Zyklus der Pulsweitenmodulation ausreichend, um den Strom sicher zu messen. Ein Wert des Stroms einer zweiten, hier nicht
gemessenen Phase wird von den Werten des Stroms l3 der beiden anderen Phasen durch Gleichung + l2 + I3 = 0, die besagt, dass die
Summe aller drei Ströme zu einem Zeitpunkt null ist, berechnet. Dabei bleibt eine Spannung als erste elektrische Größe an jeder Phase gleich. Zudem wird für keinen der Spannungspulse 20a, 20b, 20c, 28a, 28b der Spannung die Pulsbreite verlängert oder verändert, um die Messung des Stroms als zweite elektrische Größe zu ermöglichen. Das Verfahren ist einfach umzusetzen und erfordert keine zusätzliche Belastung für eine Elektronik der elektrischen Maschine sowie keine Asymmetrie in einer Ansteuerung. Zur Messung jeweils eines Stroms als zweite elektrische Größe wird ein einziger Messwiderstand zur Messung bei einer Sinus- Kommutierung und/oder feldorientierten Regelung ohne
Leistungseinschränkungen eingesetzt.
Figur 4a zeigt ein Beispiel einer elektrischen Maschine 49, die hier als Elektromotor ausgebildet ist und elektromechanische Komponenten 50, eine Leistungselektronik 52 und eine Kontrolleinheit 54 aufweist. Dabei umfasst die Leistungselektronik 52 hier drei hochseitige (highside) Schaltelemente 56a, 56b, 56b und drei niedrigseitige (lowside) Schaltelemente 57a, 57b, 57c und somit insgesamt sechs elektronische Schaltelemente, die bspw. als MOSFETs Metall-Halbleiter-Feldeffekttransistoren oder IGBTs ausgebildet sind. Die Kontrolleinheit 54 umfasst einen MikroController 58 und einen Treiber 60, wobei über die Kontrolleinheit 54 auch unabhängig von der hier vorgestellten Ausführungsform des Verfahrens für einen Strom und/oder eine Spannung als mindestens eine elektrische Größe der drei Phasen 62a, 62b, 62c der elektrischen Maschine 49 eine als Leistungs-Pulsweitenmodulation ausgebildete Pulsweitenmodulation umzusetzen ist.
Hierzu wird auf die Diagramme aus den beiden Figuren 4b und 4c verwiesen, die jeweils eine Abszisse 64 umfassen, entlang der die Zeit aufgetragen ist. Das Diagramm aus Figur 4b umfasst einen Verlauf 66a eines ersten
Ansteuersignais für die zu pulsweitenmodulierende erste elektrische Größe, hier der Spannung, der ersten Phase 62a, einen Verlauf 66b eines zweiten Ansteuersignais für die zu pulsweitenmodulierende Spannung der zweiten Phase 62b und einen Verlauf 66c eines dritten Ansteuersignais für die zu pulsweitenmodulierende Spannung der dritten Phase 62c der elektrischen Maschine 49. Daraus resultieren die in dem Diagramm aus Figur 4c gezeigten Verläufe 68a, 68b, 68c für die Spannungen der Phasen 62a, 62b, 62c. Dabei entspricht hier ein Verlauf 68a der Spannung der ersten Phase 62a dem Verlauf 66a des für die erste Phase vorgegebenen Ansteuersignais, ein Verlauf 68b der Spannung der zweiten Phase 62b dem Verlauf 66b des für die zweite Phase vorgegebenen Ansteuersignais und ein Verlauf 68c der Spannung der dritten Phase 62c dem Verlauf 66c des für die dritte Phase vorgegebenen Ansteuersignais.
Die hier vorgestellte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems 70 oder einer entsprechenden Anordnung umfasst nur einen als
Messwiderstand ausgebildeten Sensor 72 zum Messen eines Werts einer hier als Strom 74 lz ausgebildeten zweiten elektrischen Größe mindestens einer Phase 62a, 62b, 62c der elektrischen Maschine 49, hier in einem Zwischenkreis 76 der elektrischen Maschine 49, sowie einen Verstärker 80, wobei der zu messende Strom lz auch als Zwischen kreisstrom bezeichnet werden kann.
Weiterhin ist hier zumindest auch der Mikrocontroller 58 als Komponente des Systems 70 ausgebildet. Der Treiber 60 und somit die Kontrolleinheit 54 ist hier ebenfalls als Komponente des Systems 70 ausgebildet, wobei der Treiber 60 von dem Mikrocontroller 58 in Ausgestaltung kontrolliert wird.
Der Mikrocontroller 58, der bereits bei einem von dem Verfahren
unabhängigen Betrieb der elektrischen Maschine 49 zum Bereitstellen der anhand der Verläufe 66a, 66b, 66c dargestellten Ansteuersignale zum
Umsetzung der Pulsweitenmodulation ausgebildet ist, ist bei Durchführung der Ausführungsform des Verfahrens ergänzend dazu ausgebildet, Verläufe 66a, 66b, 66c und somit Pulse der Ansteuersignale zeitlich zu verschieben, wobei die Form der Verläufe 66a, 66b, 66c und somit der Pulse beibehalten wird. Die Ansteuersignale werden von dem Mikrocontroller 58 an den hier als Leistungsverstärker ausgebildeten Treiber 60 übermittelt und ausgehend hiervon zur Ansteuerung der MOSFETs 56a, 56b, 56c, 57a, 57b, 57c der Leistungselektronik 52 verwendet. Dabei werden die Pulse für zwei der drei Ansteuersignale und somit zwei von drei Pulsen mindestens einer elektrischen Größe der Phasen 62a, 62b, 62c der elektrischen Maschine 50, d. h. ursprüngliche Spannungspulse 20a, 20b, 20c der Spannung, von dem Mikrocontroller 58 asynchron verschoben. Eine derartige asynchrone
Verschiebung wird jeweils für Ansteuersignale mit der längsten und der kürzesten Pulsbreite durchgeführt, wodurch, wie bereits anhand des
Diagramms von Figur 3 beispielhaft erläutert, der ursprüngliche
Spannungspuls 20a mit der kürzesten Pulsbreite sowie der ursprüngliche Spannungspuls 20c mit der längsten Pulsbreite verschoben wird, woraus die zur Durchführung der Messung verschobenen Spannungspulse 28a, 28b hervorgehen.

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zum Kontrollieren eines Betriebs einer elektrischen
Maschine (49), die drei Phasen (62a, 62b, 62c) aufweist, wobei für Pulse einer ersten elektrischen Größe der drei Phasen (62a, 62b, 62c) eine
Pulsweitenmodulation durchgeführt wird, wobei jeweils in Abhängigkeit einer Stellung elektromechanischer Komponenten (50) der elektrischen Maschine (49) zueinander die erste elektrische Größe für eine erste der drei Phasen (62a, 62b, 62c) einen Puls mit einer längsten Pulsbreite, für eine zweite der drei Phasen (62, 62b, 62c) einen Puls mit einer mittleren Pulsbreite und für eine dritte der drei Phasen (62a, 62b, 62c) einen Puls mit einer kürzesten Pulsbreite aufweist, wobei ein Zyklus der Pulsweitenmodulation durch zwei Zeitpunkte (25, 27), nämlich einen Zeitpunkt (25) am Anfang und einen Zeitpunkt (27) am Ende des Zyklus begrenzt ist, wobei ein erster Puls der drei Phasen (62a, 62b, 62c) zu einem ersten der beiden Zeitpunkte (25, 27), die den Zyklus begrenzen, und ein zweiter Puls der drei Phasen (62a, 62b, 62c) zu einem zweiten der beiden Zeitpunkte (25, 27), die den Zyklus begrenzen, verschoben wird, wobei zumindest ein Wert einer zweiten elektrischen Größe während des Zyklus innerhalb mindestens eines
Messfensters (32, 40, 44) gemessen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , bei dem der zumindest eine Wert der zweiten elektrischen Größe für einen Zwischenkreis (76) der elektrischen Maschine (49) gemessen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem ein Zeitpunkt, der das mindestens eine Messfenster (32, 40, 44) begrenzt, auf einen der beiden Zeitpunkte (25, 27), die den Zyklus begrenzen, gelegt wird.
4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, das für eine als Elektromotor ausgebildete elektrische Maschine (49) durchgeführt wird.
5. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem als zweite elektrische Größe ein durch die elektrische Maschine (49) fließender Strom (72), kontrolliert wird, wobei für eine Spannung als erste elektrische Größe zwei als Spannungspulse (20a, 20b, 20c, 28a, 28b) ausgebildete Pulse der jeweiligen Phasen (62a, 62b, 62c) verschoben werden und der Strom innerhalb mindestens einer dieser Spannungspulse (20a, 20b, 20c, 28a, 28b) innerhalb des mindestens einen Messfensters (32, 40, 44) gemessen wird.
6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem der Puls mit der längsten Pulsbreite zu einem ersten der beiden Zeitpunkte (25, 27), die den Zyklus begrenzen, und der Puls mit der kürzesten Pulsbreite zu einem zweiten der beiden Zeitpunkte (25, 27), die den Zyklus begrenzen, verschoben wird.
7. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem ein Betrieb der elektrischen Maschine (49) unter Berücksichtigung des mindestens einen gemessenen Werts kontrolliert wird.
8. System zum Kontrollieren eines Betriebs einer elektrischen Maschine (49), die drei Phasen (62a, 62b, 62c) aufweist, wobei das System (70) einen MikroController (58) und mindestens einen Sensor (72) aufweist, wobei der MikroController (58) dazu ausgebildet ist, für Pulse einer ersten elektrischen Größe der drei Phasen (62a, 62b, 62c) eine Pulsweitenmodulation durchzuführen, wobei jeweils in Abhängigkeit einer Stellung
elektromechanischer Komponenten (50) der elektrischen Maschine (49) zueinander die erste elektrische Größe für eine erste der drei Phasen (62a, 62b, 62c) einen Puls mit einer längsten Pulsbreite für eine zweite der drei Phasen (62a, 62b, 62c) einen Puls mit einer mittleren Pulsbreite und für eine dritte der drei Phasen (62a, 62b, 62c) einen Puls mit einer kürzesten
Pulsbreite aufweist, wobei ein Zyklus der Pulsweitenmodulation durch zwei Zeitpunkte (25, 27), nämlich einen Zeitpunkt am Anfang und einen Zeitpunkt am Ende des Zyklus begrenzt ist, wobei der MikroController (58) dazu ausgebildet ist, einen ersten Puls der drei Phasen (62a, 62b, 62c) zu einem ersten der beiden Zeitpunkte (25, 27), die den Zyklus begrenzen, und einen zweiten Puls der drei Phasen (62a, 62b, 62c) zu einem zweiten der beiden Zeitpunkte (25, 27), die den Zyklus begrenzen, zu verschieben, wobei der mindestens eine Sensor (72) dazu ausgebildet ist, zumindest einen Wert einer zweiten elektrischen Größe während des Zyklus innerhalb mindestens eines Messfensters (32, 40, 44) zu messen.
9. System nach Anspruch 8, das einen Sensor (72) zum Messen des zumindest einen Werts der zweiten elektrischen Größe umfasst.
10. System nach Anspruch 8 oder 9, bei dem der mindestens eine Sensor (72) als Messwiderstand ausgebildet ist.
1 1 . System nach einem der Ansprüche 8 bis 10, bei dem der
MikroController (58) dazu ausgebildet ist, Pulse asynchron zu verschieben.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018200085A1 (de) * 2018-01-04 2019-07-04 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Synchronmaschine

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002291284A (ja) * 2001-03-26 2002-10-04 Toshiba Kyaria Kk 電動機の電流検出方法及び制御装置
US6984953B2 (en) * 2003-01-20 2006-01-10 International Rectifier Corporation Method and apparatus for reconstructing motor current from DC bus current
JP2005033921A (ja) 2003-07-14 2005-02-03 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電動機駆動装置
JP2006034049A (ja) * 2004-07-20 2006-02-02 Asmo Co Ltd ブラシレスモータの制御装置およびブラシレスモータ装置
JP4956123B2 (ja) * 2006-09-28 2012-06-20 三洋電機株式会社 モータ制御装置
DE102006052467A1 (de) * 2006-11-07 2008-05-08 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Strommessung in einem insbesondere mehrphasigen Stromnetz
DE102007004094A1 (de) * 2007-01-26 2008-08-07 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer mittels Pulsweitenmodulation steuerbaren Drehstrommaschine mit mehreren Phasenwicklungen
WO2012035719A1 (ja) 2010-09-15 2012-03-22 パナソニック株式会社 モータ電流位相検出装置およびそれを用いたモータ駆動装置
JP6067402B2 (ja) 2013-02-13 2017-01-25 株式会社東芝 モータ制御装置
JP5968805B2 (ja) 2013-02-28 2016-08-10 日立オートモティブシステムズ株式会社 モータ装置およびモータ駆動装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of WO2016092000A1 *
YIKUN GU ET AL: "Switching-State Phase Shift Method for Three-Phase-Current Reconstruction With a Single DC-Link Current Sensor - IEEE Journals & Magazine", 10 March 2011 (2011-03-10), pages 5186 - 5194, XP055675085, Retrieved from the Internet <URL:https://ieeexplore.ieee.org/document/5727948> [retrieved on 20200310] *

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