CN117581470A - 用于运行驱动系统的方法以及用于执行方法的驱动系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于运行驱动系统的方法以及一种用于执行方法的驱动系统，其中，电机联接在逆变器的交流电压侧的联接部处，其中，逆变器的直流电压侧的联接部通过电感与整流器的直流电压侧的联接部相连接，其中，在逆变器的直流电压侧的联接部处联接有电容，其中，在逆变器的直流电压侧的联接部处联接有由电阻和制动斩波器形成的串联电路，其中，以由伪随机发生器预先给定的脉宽调制频率f运行制动斩波器。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于运行驱动系统的方法以及用于执行方法的驱动系统。
背景技术
普遍已知的是，驱动系统具有由逆变器馈电的电机。
作为最接近的现有技术，从DE 10 2019 005 019 A1中已知一种用于运行驱动系统的方法。
从US 2010/0332065 A1中已知一种车辆电驱动装置。
从JP 2019-30044 A中已知一种电动的驱动系统。
从CN 1 242 536 C中已知一种变换器。
从JP 2020-188636 A中已知一种功率变换器。
发明内容
因此，本发明的目的是，以保护环境的方式改进驱动系统。
根据本发明，该目的在根据权利要求1中特征所述的驱动系统中以及在根据权利要求14中特征所述的方法中实现。
在用于运行具有整流器和至少一个逆变器以及电机的驱动系统的方法中，本发明的重要特征是，电机联接在逆变器的交流电压侧的联接部处，
其中，逆变器的直流电压侧的联接部通过电感、尤其是导线电感与整流器的直流电压侧的联接部相连接，
其中，在逆变器的直流电压侧的联接部处和/或在整流器的直流电压侧的联接部处联接有电容、尤其是非极性的电容器、尤其是薄膜电容器，
其中，在逆变器的直流电压侧的联接部处和/或在整流器的直流电压侧的联接部处联接有相应的分别由电阻和可控的半导体开关、即制动斩波器形成的串联电路，
其中，在制动斩波器在其中运行的时间段中，制动斩波器以如下脉宽调制频率f运行，即：该脉宽调制频率与由所述电感和所述电容或所述多个电容构成的振荡回路、尤其是谐振电路的谐振频率间隔开，
其中，脉宽调制频率f由伪随机发生器尤其是针对相应的持续时间预先给定。
在此优点是，减少在制动电阻运行时的噪声排放，这是因为，通过脉宽调制频率随时间的变化，防止谐振频率起振，并且辐射声给人造成的干扰更少。总地来说，与仅利用唯一一个脉宽调制频率运行的情况相比，辐射的能量在频域内更宽地分布。由于制动斩波器不仅由伪随机发生器与时间相关地运行，而且运行时间还与直流电压、尤其是中间电路电压相关，因此进一步改善环境保护，因为减少了声排放。此外，可降低激发电振荡的谐振频率的风险。
在一种有利的设计方案中，使脉宽调制频率f与由所述电感和所述电容或所述多个电容构成的振荡回路、尤其是谐振电路的谐振频率的谐波、尤其是谐波振荡间隔开。在此优点是，在中间电路中不激发电振荡。
在一种有利的设计方案中，脉宽调制周期时间、即脉宽调制频率的倒数通过以下方式确定，即：在脉宽调制周期开始时被加载了起始值的计数器以第一时钟信号的节拍进行减数，
其中，由伪随机发生器预设起始值，
尤其是其中，伪随机发生器以第二时钟信号的节拍工作。在此优点是，减少声排放并且由此改善环境保护。
在一种有利的设计方案中，伪随机发生器具有通过逻辑元件反馈的移位寄存器，
尤其是其中，逻辑元件在接通时将尤其是不为零的初始值输送给移位寄存器，并且随后，尤其即在继续运行时，将移位寄存器的输出信号的逻辑运算结果输送给移位寄存器的输入部。在此优点是，能够实现简单的成本适宜的实现方案。
在一种有利的设计方案中，伪随机发生器具有多个前后连接的/串联的双稳态触发器、尤其是翻转触发器、尤其是T触发器，这些双稳态触发器的时钟输入部被同步地加载以相同的时钟信号、尤其是第二时钟信号，并且这些双稳态触发器的输出作为起始值、尤其是并行地数字地示出的起始值被输送给计数器，尤其是在计数器事先减小到1之后和/或当计数器启动时，
其中，这些双稳态触发器的输出被输送给逻辑元件，该逻辑元件的输出被输送给相继连接的双稳态触发器中的第一双稳态触发器的输入部。在此优点是，能够实现简单的成本适宜的实现方案。
在一种有利的设计方案中，逻辑运算是EXOR运算、尤其即异或运算，或者逻辑运算仅由EXOR运算、尤其即异或运算组成。在此优点是，能够实现简单的成本适宜的实现方案。
在一种有利的设计方案中，逻辑运算用作奇偶校验发生器。在此优点是，可使用简单的功能。
在一种有利的设计方案中，第一时钟信号与第二时钟信号不同步，
尤其是，第一时钟信号由与第二时钟信号不同的时基产生，
尤其是其中，第一石英振荡器用作第一时钟信号的时基，并且与其不同的第二石英振荡器用作第二时钟信号的时基。在此优点是，尽管使用伪随机发生器，但仍能够实现几乎连续的频率分布。
在一种有利的设计方案中，伪随机发生器的时基与用于产生脉宽调制频率的时基无关，
和/或，伪随机发生器的时基与用于产生脉宽调制频率的时基不同步。在此优点是，能够简单地实现在频域内的离散分布变宽。
在一种有利的设计方案中，持续时间T的倒数大于由所述电感和所述电容或所述多个电容构成的振荡回路、尤其是谐振电路的谐振频率。在此优点是，使脉宽调制频率与谐振频率间隔开，并且由此不会激发共振。
在一种有利的设计方案中，当中间电路电压低于第一阈值时，总是切断制动斩波器。在此优点是，出现的损失更小并且可以给逆变器供以全部功率。
在一种有利的设计方案中，当中间电路电压超过第一阈值时，
尤其是并且当之前未发生过接通或者之前最后一次发生的接通经过了比预设的持续时间T更长的时间时，接通制动斩波器，
其中，持续时间T等于频率f的倒数。在此优点是，可防止中间电路电压过高。
在一种有利的设计方案中，第二切换阈值大于第一切换阈值。在此优点是，通过持续地断开制动斩波器、即可控的半导体开关，可在第二阈值之上保护电子装置。在低于第一阈值时，半导体开关同样也持续保持断开。仅仅当电压值位于第一阈值和第二阈值之间时，才以脉宽调制的方式运行半导体开关。
在用于执行上述方法的驱动系统中，重要的特征是，以第一时钟信号的节拍从相应的起始值开始进行减数的计时器确定脉宽调制周期时间、即脉宽调制频率的倒数，
其中，以第二时钟信号的节拍运行的伪随机发生器产生起始值，
其中，第一时基将第一时钟信号输送给计数器，
其中，第二时基将第二时钟信号输送给计数器。
在此优点是，可使用不同的时基，并且由此可避免周期性。尤其是，由伪随机发生器产生的脉宽调制频率序列是确定性的，并且因此也是周期性的。虽然通过合适地设计伪随机发生器可产生看起来随机的脉宽调制频率序列，但在初始值相同的情况下产生相同的序列并由此存在周期性。通过使用不同的、尤其是彼此独立的、即不同步的时基，周期性不再是严格的，而是变化成准周期性，这在频域中相应于相应频率线的变宽。于是，通过使离散频谱的所有线变宽，产生准连续的频谱。
在一种有利的设计方案中，第二时基与第一时基无关地实施成，使得第一时基与第二时基不同步地工作，即第一时钟信号与第二时钟信号不同步。在此优点是，虽然使用伪随机发生器并且由此可能出现脉宽调制频率序列的周期性重复，这相当于所用频带中脉宽调制频率的离散的且不完全连续的分布，但是由于不同步性，频率序列与脉宽调制自身不同步。以这种方式，防止起振和/或拍频。在频域中，实际上离散的频率分布可以说被抹开，因此频率分布接近连续的分布。
从从属权利要求中得到其它优点。本发明不局限于权利要求的特征组合。对于本领域技术人员来说，尤其是从目的设定和/或通过与现有技术的对比而提出的目的中，得到权利要求和/或单个权利要求特征和/或说明书特征和/或附图特征的其它合理的组合方案。
附图说明
现在，根据示意图详细解释本发明：
在图1中示出了变换器的中间电路。
在图2中示出了具有多个逆变器4的驱动系统。
在图3中示意性地示出了驱控信号发生单元。
具体实施方式
如在图中所示的，变换器具有整流器1，整流器的直流电压侧的联接部具有逆变器4的直流电压侧的联接部。此外，电容、尤其是中间电路电容器布置成与逆变器4的直流电压侧的联接部并联。
借助于传感器3检测在逆变器4的直流电压侧的联接部处出现的电压并且将所检测的值传送给信号电子装置5。
同样也与逆变器4的直流电压侧的联接部并联地，布置有由电阻R和可控半导体开关2形成的串联电路。
电阻R用作制动电阻。现在，如果在该串联电路处出现的电压超过阈值，则以电功率加载制动电阻。
由逆变器4的交流电压侧的联接部给电机M、尤其是三相交流电机馈电。
如在图2中所示的，在根据本发明的驱动系统中，多个逆变器4并联地可由被电网馈电的整流器1供电，在这些逆变器的交流电压侧的联接部处分别联接有电机M。在此，设置有电容C，其用于平滑在直流电压侧出现在整流器1上的电压。
在逆变器4的直流电压侧的联接部与整流器1的直流电压侧的联接部之间的直流电压母线(Gleichspannungsverschienung)的导线电感用电感L表示。优选地，导线电感由汇流排产生，该汇流排将各逆变器4的直流电压侧的联接部和整流器1的直流电压侧的联接部相互连接。
为每个逆变器4配设有由制动电阻R和可控半导体开关组成的串联电路，其中，该串联电路由逆变器4的直流电压侧的联接部供电。
在整流器1的直流电压侧的联接部处，也配设有由制动电阻R和可控半导体开关组成的串联电路，其中，该串联电路由整流器1的直流电压侧的联接部供电。
现在根据本发明，当在相应的直流电压侧的联接部处的电压超过阈值时，以脉宽调制的方式驱控相应的可控半导体开关。但如果超过比阈值还高的阈值，则切断、即断开可控半导体开关。
在以脉宽调制的方式运行时，在时间上反复地改变脉宽调制频率。此时，使由在此使用的脉宽调制频率覆盖的频带与由导线电感L和电容C构成的振荡回路的谐振频率间隔开。此外，使该频带与该谐振频率的谐波间隔开。
例如，如果谐振频率为2.5kHz，则有利地使频带在3kHz和4.5kHz之间。
脉宽调制频率被确定成伪随机序列。
如在图3中所示的，为此使用伪随机发生器，其由一个包括多个双稳态触发器31、尤其是翻转触发器(Toggle-Flip-Flop)、尤其是T触发器(T-Flip-Flop)的串联电路组成，其中，各个双稳态触发器31的时钟输入部相互连接。每个相应的双稳态触发器31的输出部与相应布置在其后的下一个双稳态触发器31的输入部相连接。此外，所有双稳态触发器31的输出部都被引导到起始值单元32，该起始值单元从中形成用于计数器34的起始值。
双稳态触发器31中的优选两个或更多个双稳态触发器的输出被输送给逻辑元件30，并进行逻辑运算，尤其是通过EXOR运算、尤其即异或运算进行逻辑运算。
尤其是，逻辑元件30是奇偶校验发生器。
当将输入信号LOAD输送给起始值单元32时，运算的结果由逻辑元件30作为起始值输送给双稳态触发器31中的第一双稳态触发器。
以这种方式，通过将串联电路连同逻辑元件30实施成反馈的移位寄存器，起始值被产生为随机值。
计数器34以系统节拍使起始值递增，从而当出现释放信号BRC_info时，计数器34的计数器读数从起始值开始减小。
计数器读数被输送给或元件35和36，这些或元件将其与电压逻辑电路33的相应的信号Ein_U_Puls和Aus_U_Puls进行运算。
由此，能够通过以电压条件和时间条件工作的伪模糊逻辑电路调节直流电压。与固定的根据电压的接通阈值和切断阈值并联地叠加了由计数器34进行的对半导体开关的与时间有关的控制。理论频率被遵守。
在控制时，对半导体开关的驱控信号的上升边(尤其即接通)的彼此间的时间间隔、即理论周期以及驱控信号的下降边(尤其即切断)的在时间上相对于彼此的间隔进行监控。如果理论周期超出时间条件，则强制切换半导体开关。只要直流电压、即中间电路电压位于过压切断阈值与下接通阈值之间的范围内，与电压和时间有关的标准就适用。否则的话，将半导体开关切换成高电阻，即断开。由此，在接通阈值、即第一阈值与过压切断阈值之间也能够实现运行。在此，控制器以最短接通时间或最短切断时间的参数化脉宽调制比工作。
与运算的结果无关地，逻辑元件30在接通时在其输出部处产生不为零的默认值，该默认值出现在双稳态触发器31中的第一双稳态触发器的输入部In处。在接通之后，即在持续的运行中，由逻辑元件30将逻辑运算、尤其是EXOR运算的结果施加到双稳态触发器31中的第一双稳态触发器的输入部In处。
第一或元件的输出信号被输送给双稳态多谐振荡器37的置位输入部。
第二或元件的输出信号被输送给双稳态多谐振荡器37的复位输入部。
由此，如果直流电压、尤其是中间电路电压位于两个阈值之间，则当通过将起始值倒计数到1而从之前进行的可控半导体开关的切断开始经过了持续时间T时，切断可控半导体开关，并且当在之前进行的接通之后经过了持续时间T时，接通可控半导体开关。
这种电压条件和时间条件的效果是，当制动斩波器运行时，在任何情况下都以由起始值确定的频率f＝1/T运行该制动斩波器。否则的话，制动斩波器保持切断。
优选地，为布置在逆变器4的直流电压侧的联接部处的各串联电路中的每个串联电路的每个可控半导体开关设置一个根据图3的控制电子装置。
在根据本发明的其它实施例中，与图2不同地，由制动电阻和可控半导体开关组成的串联电路不是布置在每个逆变器的每个直流电压侧的联接部处，而是仅仅唯一一个由制动电阻和可控半导体开关组成的串联电路布置在中间电路中，尤其是布置在整流器的直流电压侧的联接部处。
附图标记列表：
1 整流器
2 可控半导体开关
3 用于检测电压的传感器
4 逆变器
5 信号电子装置
30 逻辑元件
31 双稳态触发器、尤其是翻转触发器
32 起始值单元
33 电压逻辑电路
34 计数器
35 或元件
36 或元件
37 双稳态多谐振荡器、尤其是双稳态触发器
M 电机
L 导线电感
C 电容
R 制动电阻。
Claims (15)
1.一种用于运行驱动系统的方法，该驱动系统具有整流器和至少一个具有电机的逆变器，
电机联接在逆变器的交流电压侧的联接部处，
逆变器的直流电压侧的联接部通过电感、尤其是导线电感与整流器的直流电压侧的联接部相连接，
在逆变器的直流电压侧的联接部处和/或在整流器的直流电压侧的联接部处联接有电容、尤其是非极性的电容器、尤其是薄膜电容器，
在逆变器的直流电压侧的联接部处和/或在整流器的直流电压侧的联接部处联接有相应的串联电路，所述串联电路分别由电阻和可控的半导体开关、即制动斩波器形成，
其特征在于，
在制动斩波器运行的时间段中，使制动斩波器以如下脉宽调制频率f运行，即：所述脉宽调制频率与由所述电感和所述电容构成的振荡回路、尤其是谐振电路的谐振频率间隔开，
脉宽调制频率f由伪随机发生器预先给定，尤其是对于相应的持续时间预先给定。
2.一种用于运行驱动系统的方法，该驱动系统具有整流器和至少一个具有电机的逆变器，
电机联接在逆变器的交流电压侧的联接部处，
逆变器的直流电压侧的联接部通过电感、尤其是导线电感与整流器的直流电压侧的联接部相连接，
在逆变器的直流电压侧的联接部处和/或在整流器的直流电压侧的联接部处联接有电容，
在逆变器的直流电压侧的联接部处和/或在整流器的直流电压侧的联接部处，联接有相应的分别由电阻和可控的半导体开关、即制动斩波器形成的串联电路，
其中，在制动斩波器运行的时间段中，使制动斩波器以如下的脉宽调制频率f运行，即：所述脉宽调制频率与由所述电感和所述电容构成的振荡回路、尤其是谐振电路的谐振频率间隔开，
脉宽调制频率f由伪随机发生器预先给定，
伪随机发生器具有通过逻辑元件反馈的移位寄存器，
逻辑元件在接通时将初始值输送给移位寄存器，并且随后，尤其即在继续运行时，将移位寄存器的输出信号的逻辑运算结果输送给移位寄存器的输入部，
逻辑运算用作奇偶校验发生器。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，使脉宽调制频率f与由所述电感和所述电容构成的振荡回路、尤其是谐振电路的谐振频率的谐波、尤其是谐波振荡间隔开。
4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
脉宽调制周期时间、即脉宽调制频率的倒数通过以下方式确定，即：使在脉宽调制周期开始时被加载了起始值的计数器以第一时钟信号的节拍进行减数，
该起始值由伪随机发生器预先给定，
尤其是其中，伪随机发生器以第二时钟信号的节拍工作。
5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
伪随机发生器具有通过逻辑元件反馈的移位寄存器，
尤其是其中，逻辑元件在接通时将尤其是不为零的初始值输送给移位寄存器，并且随后，尤其即在继续运行时，将移位寄存器的输出信号的逻辑运算结果输送给移位寄存器的输入部。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
伪随机发生器具有前后连接的双稳态触发器、尤其是翻转触发器、尤其是T触发器，双稳态触发器的时钟输入部被相同的时钟信号、尤其是被第二时钟信号同步地加载，双稳态触发器的输出作为起始值、尤其是并行地数字地示出的起始值被输送给计数器，尤其是在计数器事先减小到1之后和/或当计数器启动时，
双稳态触发器的输出被输送给逻辑元件，逻辑元件的输出被输送给相继连接的双稳态触发器中的第一双稳态触发器的输入部。
7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，逻辑运算是EXOR运算、尤其即异或运算，或者逻辑运算仅仅由EXOR运算、尤其即异或运算组成。
8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，逻辑运算用作奇偶校验发生器。
9.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
第一时钟信号与第二时钟信号不同步，
尤其是，第一时钟信号由与第二时钟信号不同的时基产生，
尤其是其中，第一石英振荡器用作第一时钟信号的时基，与第一石英振荡器不同的第二石英振荡器用作第二时钟信号的时基，
和/或
伪随机发生器的时基与用于产生脉宽调制频率的时基无关，
和/或
伪随机发生器的时基与用于产生脉宽调制频率的时基不同步。
10.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，持续时间T的倒数大于由所述电感和所述电容构成的振荡回路、尤其是谐振电路的谐振频率。
11.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，当中间电路电压低于阈值U2时，总是切断制动斩波器。
12.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
当中间电路电压超过第一阈值U1时，尤其是并且当之前未发生过接通或之前最后一次发生的接通经过了比一预设的持续时间T更长的时间时，接通制动斩波器，
其中，持续时间T等于频率f的倒数。
13.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，第一切换阈值U1大于第二切换阈值U2。
14.一种用于执行根据上述权利要求中任一项所述的方法的驱动系统，其特征在于，
以第一时钟信号的节拍从相应的起始值开始进行减数的计时器确定脉宽调制周期时间、即脉宽调制频率的倒数，
以第二时钟信号的节拍运行的伪随机发生器产生起始值，
第一时基将第一时钟信号输送给计数器，
第二时基将第二时钟信号输送给计数器。
15.根据上述权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于，第二时基与第一时基无关地实施成，使得第一时基与第二时基不同步地工作，即第一时钟信号与第二时钟信号不同步。
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