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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung mindestens eines
Phasenstroms bei einer elektrischen Maschine, insbesondere für ein Kraftfahrzeug,
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1, sowie eine entsprechende Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 9.
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Stand der
Technik
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Beim
Betrieb von elektrischen Maschinen ist es oftmals gewünscht oder
erforderlich, mindestens einen Phasenstrom zu bestimmen. Dies gilt
insbesondere für
Anwendungen in der Kraftfahrzeugtechnik, bei denen eine elektrische
Maschine getaktet angesteuert wird, bevorzugt mittels einer pulsweitenmodulierten
(PWM-) Spannung. Die Information über den mindestens einen Phasenstrom
dient als ein Eingabeparameter in Steuerungs- oder Regelungskreise,
die beispielsweise einer Überwachung
oder einer Abschaltung bei Überschreitung
eines Grenzwerts dienen. Zur Messung des Phasenstroms ist es bekannt,
einen niederohmigen Strommessshunt (Shunt) einzusetzen, der im Stromkreis
des Phasenstroms angeordnet ist. Die über den Shunt abfallende Spannung
ist proportional zum Phasenstrom und wird über entsprechende Kontakte
abgegriffen. Das Signal dieses Spannungsabfalls wird weiterverarbeitet
(beispielsweise verstärkt
oder digitalisiert) und ausgewertet. Für das Anwendungsbeispiel einer dreiphasigen
Maschine ergibt sich, dass stets mindestens zwei Phasenströme bestimmt
werden müssen – der dritte
Strom ergibt sich unmittelbar aus den zwei bekannten Strömen. Um
dies zu realisieren, muss ein Shunt in jeder Phase der elektrischen
Maschine angeordnet sein. Im Zusammenspiel mit den benötigten Vorrichtungen
zur Signalaufbereitung, entstehen durch diese Lösung hohe Kosten und ein großer Platzbedarf.
Zudem ist es bekannt, mit Hilfe eines digitalen Signalprozessors
(DSP) die Phasenströme
mit genau einem Shunt zu messen, der in der Zusammenführung der
Phasen angeordnet ist (Application note von Texas Instruments, Three
Phase Current Measurements Using a Single Line Resistor on the TMS320F240,
Literature number: BPRA077, May 1998). Das Verfahren hat jedoch
den Nachteil, dass die Messung asynchron mit der Taktperiode ist.
Der Zeitpunkt der Messung muss für
jede Taktperiode neu berechnet werden, und die Tastverhältnisse müssen auf
sehr komplizierte Weise angepasst beziehungsweise korrigiert werden.
Dadurch entsteht -alleine aufgrund der Strommessung- ein hoher Rechenaufwand,
der sich nur mit spezialisierten Mikrocontrollern, insbesondere
dem vorgeschlagenen digitalen Signalprozessor, bewältigen lässt. Es
verbleibt daher, insbesondere für
Anwendungen in der Kraftfahrzeugtechnik, der Wunsch nach einer einfacheren und
kostengünstigeren
Lösung.
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Vorteile der
Erfindung
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Für ein Verfahren
zur Bestimmung mindestens eines Phasenstroms bei einer elektrischen
Maschine mit einer Maschinensteuervorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug,
aufweisend mehrere jeweils einer Phase zugeordnete Schaltanordnungen mit
jeweils mindestens einem Schaltelement, wobei die Maschinensteuervorrichtung
mittels Betriebsschaltvorgängen
die Schaltanordnungen derart schaltet, dass zumindest zeitweise
mindestens ein Phasenstrom zur Maschine geleitet wird, um den Betrieb
der Maschine zu bewirken, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass neben
den den Betrieb der Maschine bewirkenden Betriebsschaltvorgängen mindestens
ein weiterer der Bestimmung des Phasenstroms dienender Messschaltvorgang
mittels mindestens einer der Schaltanordnungen durchgeführt wird.
Die Maschinensteuervorrichtung schaltet also eine der Maschine zugeordnete
Spannungsquelle mittels der Schaltanordnungen derart auf die einzelnen
Phasen der Maschine, dass der Betrieb der Maschine bewirkt wird.
(Das gleiche Prinzip gilt analog auch für einen Generatorbetrieb, wenn
durch eine äußere Krafteinwirkung
Ströme
in den Wicklungen der Maschine induziert werden.) Um nun die Phasenstrommessung
durchzuführen,
wird mittels mindestens einer Schaltanordnung ein Messschaltvorgang
durchgeführt.
Das heißt,
zur Phasenstrommessung stehen nicht nur die bekannten Betriebsschaltvorgänge und
Schaltzustände
zur Verfügung, sondern
es wird ein zusätzlicher
Messschaltvorgang erzeugt. Es entsteht dadurch eine besondere Flexibilität hinsichtlich
der zeitlichen Positionierung der Phasenstrommessung.
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Vorteilhafterweise
wird der Messschaltvorgang durchgeführt, wenn die Schaltzustände der Schaltanordnungen
gleich sind. Dabei wird zu einem bestimmten Zeitpunkt der Schaltzustand
jeder einzelnen Schaltanordnung betrachtet. Stimmen die einzelnen
Schaltzustände
der einzelnen Schaltanordnungen überein,
so ist dies dahingehend zu verstehen, dass die Schaltzustände der
Schaltanordnungen gleich sind. Weisen die Schaltanordnungen mehrere Schaltelemente
auf, so ist der Schaltzustand hinsichtlich der Gesamtheit der Schaltzustände der
einzelnen Schaltelemente zu berücksichtigen.
Für das Beispiel
einer Schaltanordnung mit zwei binären Schaltelementen bedeutet
dies, dass die Schaltanordnung insgesamt vier mögliche Schaltzustände haben
kann: 00, 01, 10 und 11. Für
den bereits genannten mehrphasigen Motor bedeutet die Gleichheit
der Schaltzustände
der Schaltanordnungen, dass der Motor nicht bestromt wird. Unter
dem Begriff „nicht bestromt" soll verstanden
werden, dass zwar innerhalb des Motors ein Strom fließen kann,
aber kein Strom zur oder von der Spannungsquelle fließt. Die Zeitdauer
eines Schaltzustands, in dem die Maschine nicht bestromt wird, ist
in der Regel länger
als die Zeitdauern, in denen die Maschine bestromt wird. Es sei
darauf hingewiesen, dass der Messschaltvorgang jedes Mal durchgeführt werden
kann, wenn die Schaltzustände
der Schaltanordnungen gleich sind, dass aber nicht jeder Zeitpunkt
gleicher Schaltzustände
genutzt werden muss.
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Es
ist vorteilhaft, wenn der Messschaltvorgang in der Mitte der Zeitdauer
des Schaltzustands durchgeführt
wird. Dadurch kann sichergestellt werden, dass der Messschaltvorgang
sich nicht oder möglichst
wenig auf die Betriebsschaltvorgänge
auswirkt.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird der Messschaltvorgang
während eines
eine maximale Zeitdauer aufweisenden Schaltzustands aller Schaltanordnungen
durchgeführt.
Dadurch verbleibt auch bei einer Implementierung mit schnell wechselnden
Schaltzuständen
ausreichend Zeit für
die Durchführung
der Phasenstrommessung.
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Vorteilhafterweise
wird der Messschaltvorgang während
eines eine minimale Zeitdauer aufweisenden Schaltzustands aller
Schaltanordnungen durchgeführt.
Dadurch verbleibt zeitlich genügend Raum,
mögliche
Kompensationsschritte durchzuführen.
Diese Kompensationsschritte werden nachfolgend noch näher erläutert.
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Mit
Vorteil dauert der Messschaltvorgang nur für die der Bestimmung des Phasenstroms
dienende Messdauer an. Da der Messschaltvorgang eine Veränderung
hinsichtlich der Schaltvorgänge
bewirkt, stellt sich auch eine gewisse Änderung des Betriebsverhaltens
der elektrischen Maschine ein. Daher sollte die zur Durchführung des
Messschaltvorgangs bewirkte Änderung
nur solange andauern, wie dies zur Bestimmung des Phasenstroms erforderlich
ist.
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Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird mindestens
ein Schaltzeitpunkt mindestens eines der Schaltvorgänge angepasst, um
den Messschaltvorgang zu kompensieren. Dies bedeutet insbesondere,
dass wenn durch den Messschaltvorgang ein zusätzlicher Strom durch die Maschine
geflossen ist, dieser Strom durch ein früheres Abschalten oder ein späteres Einschalten
dieses Stroms zu einem anderen Zeitpunkt kompensiert wird. Dadurch lassen
sich die Auswirkungen des Messschaltvorgangs auf den Betrieb der
Maschine reduzieren oder eliminieren.
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Vorteilhafterweise
bleibt die Periode der Schaltvorgänge (zum Beispiel die Taktperiode)
bei der Kompensation unverändert.
Dies reduziert den Aufwand einer Kompensation, insbesondere bei
einer PWM-Ansteuerung der Maschine.
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Bevorzugt
wird der Messschaltvorgang als zeitweises Invertieren des Schaltzustands
mindestens einer der Schaltanordnungen durchgeführt.
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Ferner
betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Bestimmung mindestens
eines Phasenstroms bei einer elektrischen Maschine mit einer Maschinensteuervorrichtung,
insbesondere für
ein Kraftfahrzeug, aufweisend mehrere jeweils einer Phase zugeordnete
Schaltanordnungen mit jeweils mindestens einem Schaltelement, wobei
die Maschinensteuervorrichtung mittels Betriebsschaltvorgängen die Schaltanordnungen
derart schaltet, dass zumindest zeitweise mindestens ein Phasenstrom
zur Maschine geleitet wird, um den Betrieb der Maschine zu bewirken,
wobei die Vorrichtung eine Messeinrichtung aufweist und eine neben
den den Betrieb der Maschine bewirkenden Betriebsschaltvorgängen mindestens einen
der Bestimmung des Phasenstroms dienenden Messschaltvorgang durchführende Messschaltvorrichtung
vorgesehen ist.
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Es
ist vorteilhaft, wenn ein Messelement der Messeinrichtung in einer
Zusammenführung
aller Phasen angeordnet ist. Es ist demnach nicht mehr erforderlich,
Messelemente für
jede Phase vorzusehen.
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Vorteilhafterweise
weist die Messeinrichtung einen Messwiderstand, insbesondere einen
Shunt, auf. Dadurch lässt
sich die Messeinrichtung preiswert gestalten.
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Bei
einer Weiterbildung der Erfindung weisen die Schaltanordnungen jeweils
zwei Schaltelemente auf. Diese Schaltelemente sind dabei bevorzugt
als Halbleiterschaltelemente, insbesondere Transistoren, ausgebildet.
Dabei sind die Schaltelemente insbesondere in Reihe angeordnet,
wobei zwischen den Schaltelementen ein Abzweig in eine Phase der
elektrischen Maschine angeordnet ist. Im Zusammenspiel mit mindestens
einer weiteren Schaltanordnung lassen sich so eine oder mehrere
Brückenschaltungen
realisieren, mittels derer die gewünschte Bestromung der Maschine
bewirkt wird.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wechseln die Schaltelemente
ihre Schaltzustände
gegenläufig
zueinander. Dadurch kann sichergestellt werden, dass der zugeführte Strom
stets durch die Wicklungen der Maschine fließt, und nicht aufgrund einer
durchgeschalteten Schaltanordnung ein Kurzschluss entsteht. Es können dabei
zudem sogenannte Totzeiten vorgesehen werden, die bei einem Wechsel
des Schaltzustands verhindern, dass das eine Schaltelement durchschaltet,
insbesondere als Transistor leitend wird, bevor das andere Schaltelement öffnet, insbesondere
als Transistor sperrt. Dadurch wird verhindert, dass kurzzeitig
ein Kurzschlussstrom entsteht.
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Bevorzugt
ist die elektrische Maschine ein Wechselstrommotor.
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Eine
vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Wechselstrommotor
in Sternschaltung ausgebildet ist.
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Zeichnungen
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Die
Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei
zeigen
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1 eine
Vorrichtung zur Bestimmung mindestens eines Phasenstroms,
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2 eine
Detailansicht der Vorrichtung gemäß 1,
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3 zeitlicher
Ablauf der Schaltvorgänge für ein Verfahren
zur Bestimmung mindestens eines Phasenstroms,
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4 eine
erste Variante zur Erzeugung der benötigten Schaltsignale und
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5 eine
zweite Variante zur Erzeugung der benötigten Schaltsignale.
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Beschreibung
des Ausführungsbeispiels
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1 zeigt
eine Vorrichtung 1 zur Bestimmung mindestens eines Phasenstroms
IA, IB, IC bei einer elektrischen Maschine 10 mit
einer Maschinensteuervorrichtung 12 aufweisend mehrere
jeweils einer Phase zugeordnete Schaltanordnungen 14 mit jeweils
zwei Schaltelementen 16. Die elektrische Maschine 10 ist
hier als Wechselstrommotor 11 in Sternschaltung ausgebildet.
In jeder Schaltanordnung 14 ist ein Schaltelement 16 als
High-Side-Schaltelement 18 einem positiven Spannungspotential
einer Spannungsquelle 20 zugeordnet und das andere Schaltelement 16 als
Low-Side-Schaltelement 22 einem
negativen Potential der Spannungsquelle 20 zugeordnet.
Parallel zur Spannungsquelle 20 ist ein Elektrolytkondensator 24 geschaltet.
Zwischen dem High-Side-Schaltelement 18 und dem Low-Side-Schaltelement 22 ist
jeweils ein Abzweig 26 angeordnet, an den jeweils eine
Motorwicklung 28 angeschlossen ist. Die Schaltanordnungen 14 werden
von der Maschinensteuervorrich tung 12 mittels Betriebsschaltvorgängen derart
geschaltet, dass zumindest zeitweise mindestens ein Phasenstrom
IA, IB, IC zur Maschine 10 geleitet wird,
um den Betrieb der Maschine 10 zu bewirken. Die Schaltelemente 16 jeder Schaltanordnung 14 werden
dabei gegenläufig
zueinander geschaltet, das heißt
es ist stets eines der Schaltelemente 16 geöffnet, um
das Auftreten eines Kurzschlussstroms durch eine Schaltanordnung 14 zu
verhindern.
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In
der Zusammenführungsleitung 30 ist
ein Messelement 32 einer Messeinrichtung 34 angeordnet.
Das Messelement 32 ist hier als Messwiderstand (Shunt) 36 ausgeführt. Die
Messeinrichtung 34 greift den Spannungsabfall über den
Shunt 36 ab und ermittelt daraus den durch die Zusammenführungsleitung 30 fließenden Strom.
Der Maschinensteuervorrichtung 12 und der Messeinrichtung 34 sind
eine Messschaltvorrichtung 38 zugeordnet. Während die Maschinensteuervorrichtung 12 die
den Betrieb der Maschine bewirkenden Betriebsschaltvorgänge steuert
oder regelt, dient die Messschaltvorrichtung 38 der Ausführung eines
zusätzlichen
Messschaltvorgangs. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass
die genannten Komponenten zwar einzeln dargestellt sind, dass diese
aber selbstverständlich
auch teil- beziehungsweise vollintegriert sein können.
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Während des
Betriebs stellt sich das Zusammenspiel zwischen Maschinensteuervorrichtung 12 und
Messschaltvorrichtung 38 wie folgt dar. Die Maschinensteuervorrichtung 12 löst in den
Schaltanordnungen 14 Schaltvorgänge aus, die den gewünschten
Betrieb der elektrischen Maschine 10 bewirken. Um nun die
Messung eines Phasenstroms IA, IB, IC durchzuführen, wird
zunächst
von der Messschaltvorrichtung 38 der gewünschte Zeitpunkt
der Messung ermittelt. Die dazu benötigte Information kann auf
einfache Weise direkt von der Maschinensteuervorrichtung 12 bereitgestellt
werden. Soll die Strommessung vorgenommen werden, das heißt der Messschaltvorgang
durchgeführt
werden, sendet die Messschaltvorrichtung 38 ein Signal
an die Maschinensteuervorrichtung 12. Aufgrund dieses Signals führt die
Maschinensteuervorrichtung 12 einen Schaltvorgang in mindestens
einer der Schaltanordnungen 14 durch. Wie später noch
näher erläutert wird,
führt dies
dazu, dass in der Zusammenführungsleitung 30 ein
Strom fließt,
der einen unmittelbaren Rückschluss
auf einen der Phasenströme
IA, IB, IC ermöglicht.
Während
des Messschaltvorgangs sendet die Messschaltvorrichtung 38 ein
Signal an die Messeinrichtung 34 zur Strommessung beziehungsweise
fragt einen ermittelten Strommesswert ab. Der Messschaltvorgang
wird dann beendet, indem die für
den Messschaltvorgang erfolgte Schaltzustandsänderung in der mindestens einen
Schaltanordnung rückgängig gemacht
wird. Das heißt,
nach Beendigung des Messschaltvorgangs sind die Schaltzustände aller
Schaltanordnungen wieder so, wie unmittelbar vor dem Einleiten des
Messschaltvorgangs.
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Anhand
der 2, die einen Detailausschnitt aus der 1 darstellt,
sollen nun die Betriebsschaltvorgänge näher erläutert werden, die von der Maschinensteuervorrichtung 12 ausgelöst werden.
Die High-Side-Elemente 18 der Schaltelemente 14 sind
hier die Transistoren T1, T3, T5 und die Low-Side-Schaltelemente 22 sind
die Transistoren T2, T4, T6. Ausgehend von einem Zustand, in dem die
Transistoren T1, T3, T5 sperrend und die Transistoren T2, T4, T6
leitend geschaltet sind, das heißt es fließt kein Strom durch die elektrische
Maschine 10, ist in diesem Ausführungsbeispiel folgende Schaltreihenfolge
vorgesehen, wobei jeweils die Schaltzustände der nicht genannten Transistoren
unverändert bleiben:
S1:
T5 leitend und T6 sperrend
S2: T3 leitend und T4 sperrend
S3:
T1 leitend und T2 sperrend
S4: T1 sperrend und T2 leitend
S5:
T3 sperrend und T4 leitend
S6: T5 sperrend und T6 leitend
S7:
Wiederholung ab S1
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Da
die Summe aller Ströme
in der elektrischen Maschine 10 null ist, ergibt sich die
Beziehung IA + IB +
IC = 0. Dadurch lassen sich hinsichtlich
der Phasenströme
IA, IB, IC -es werden nach wie vor nur die Betriebsschaltvorgänge betrachtet-
aufgrund des in der Zusammenführungsleitung 30 fließenden Stroms
IM folgende Rückschlüsse ziehen:
S1: IM = IC
S2: IM = IB + IC = -IA
S3:
IM = 0, das heißt keine Aussage möglich
S4:
IM = IB + IC = -IA
S5:
IM = IC
S6:
IM = 0, das heißt keine Aussage möglich.
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Da
die Schaltzustände
S1, S2, S4, S5 in der Regel wesentlich kürzer sind als die Schaltzustände S3,
S6 bedeutet dies, dass sich die Messungen der Phasenströme IA, IB, IC nur
in sehr kleinen Zeitfenstern durchführen lässt, wobei die Zeitfenster
oftmals so klein sind, dass eine zuverlässige Messung gar nicht möglich ist.
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An
dieser Stelle kommen nun die erfindungsgemäßen Messschaltvorgänge hinzu,
die anhand der 3 näher erläutert werden.
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In
der 3 sind die zeitlichen Verläufe der Schaltzustände der
Transistoren T1 bis T6 als Ausführungsbeispiel
dargestellt, wenn sowohl Betriebsschaltvorgänge als auch Messschaltvorgänge durchgeführt werden.
Die Abszisse ist eine Zeitachse, und der jeweilige Schaltzustand
ist entlang der Ordinate abzulesen. Dabei bedeutet ein niedriger
Wert (erster Pegel), dass der jeweilige Transistor sperrt, während ein
hoher Wert (zweiter Pegel) ein Leiten des Transistors anzeigt. Anhand
einer zusätzlichen
dünnen Linie
wird angedeutet, wie sich der zur 2 beschriebene
Verlauf ergeben würde,
also ohne Messschaltvorgänge.
Für die
Erläuterungen
sei angenommen, dass ein Ein- beziehungsweise Abschalten der Transistoren
einer Schaltanordnung 14 tatsächlich zeitgleich erfolgen
kann, ohne einen Kurzschlussstrom auszulösen, das heißt die zuvor
erwähnten
Totzeiten werden hier nicht betrachtet. Selbstverständlich kann
deren Berücksichtigung
in bekannter Weise durch ein Versetzen der jeweiligen Schaltflanken
erfolgen. Anhand der Schaltvorgänge
der Transistoren T1 und T2 zu den Zeitpunkten t1,
t2, t3, t4 wird nun das Prinzip der Phasenstrommessung
erläutert.
Zum Zeitpunkt t = 0 sperrt Transistor T1 und leitet Transistor T2
bis zum Zeitpunkt t1, an dem Transistor
T1 leitend und Transistor T2 sperrend geschaltet werden. Im Hinblick
auf die zuvor zur 2 dargestellten Schaltzustände der
gesamten Anordnung, liegt nun der Schaltzustand S3 vor. Zum Zeitpunkt
t2 wird nun der Messschaltvorgang eingeleitet.
Dazu werden die Schaltzustände
der Transistoren T1, T2 invertiert, das heißt T1 wird sperrend und T2
leitend geschaltet. Dadurch stellt sich die Situation ein, dass
der Phasenstrom IA zur elektrischen Maschine 10 fließt, von dort
wieder als -IB -IC =
IA herausfließt und schließlich in
der Zusammenführungsleitung 30 mündet. Der Phasenstrom
IA kann dort mittels der Messvorrichtung 34 ermittelt
werden. Im Hinblick auf das Ende des Messvorgangs zum Zeitpunkt
t3, wird die Strommessung in der zeitlichen
Mitte zwischen dem Zeitpunkt t2 und dem
Zeitpunkt t3, das heißt in der Mitte des Messschaltvorgangs,
durchgeführt.
Der Zeitpunkt der Strommessung ist mittels der gestrichelten Linie
angedeutet. Der Messschaltvorgang liegt in der Mitte der Zeitdauer
des Schaltzustands S3, das heißt in
der zeitlichen Mitte der Zeitpunkte t1 und
t4. Die Zeitdauer des Messschaltvorgangs
wird so kurz wie möglich
gehalten, um die Auswirkungen auf den Betrieb der elektrischen Maschine 10 und
gegebenenfalls die notwendige Kompensation so gering wie möglich zu
halten.
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Im
Vergleich zu dem mit der dünnen
Linie dargestellten Verlauf, das heißt ohne einen Messschaltvorgang,
ist zu erkennen, dass der Schaltvorgang zum Zeitpunkt t1 bei
Durchführung
des Messschaltvorgangs etwas früher
erfolgt und der Schaltvorgang zum Zeitpunkt t4 etwas
später
erfolgt. Das heißt,
der Schaltzustand S3, in dem die elektrische Maschine 10 nicht
von Strom durchflossen ist, wird etwas früher eingeleitet und etwas später beendet. Diese
Verschiebungen der Schaltzeitpunkte dienen der Kompensation des
Messschaltvorgangs. Während
des Messschaltvorgangs fließt
ein zusätzlicher Strom
durch die elektrische Maschine 10, der aber für den Betrieb
der Maschine 10 nicht erforderlich ist, ja sogar die Effizienz
des Betriebs verringern könnte. Dieser
zusätzliche
Stromfluss wird dadurch kompensiert, dass der Stromfluss durch die
Verschiebung der Schaltvorgänge
an anderer Stelle unterdrückt
wird. Es ist dabei zu erkennen, dass die Fläche 40, die sich während des
Messschaltvorgangs im Vergleich zu der dünnen Linie ergibt, in etwa
gleich ist, wie die Summe der Flächen 42,40,
die sich aufgrund der Verschiebung der Schaltzeitpunkte t1, t4 ergeben. Zum Zeitpunkt
tA wird der Phasenstrom IA bestimmt.
War bereits im Vorfeld der Phasenstrom IB bestimmt
worden und insbesondere in einer Speichervorrichtung zwischengespeichert
worden, so ergibt sich auch unmittelbar der Phasenstrom IC = -IA-IB.
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Wie
anhand der 3 zu erkennen ist, wird im weiteren
Verlauf nun ein Messschaltvorgang mittels der Transistoren T3, T4
durchgeführt.
Dabei lassen sich die vorstehend gemachten Erläuterungen analog anwenden.
Zum Zeitpunkt tB wird demnach der Phasenstrom
IB bestimmt. Wurde der Phasenstrom IA zwischengespeichert, so ergibt sich wiederum
der Phasenstrom IC = -IA-IB.
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In
diesem Ausführungsbeispiel
werden die Messschaltvorgänge
immer zum gleichen Zeitpunkt in der Taktperiode durchgeführt, sodass
der Messzeitpunkt synchron zur PWM-Periode ist. Dies vereinfacht
die Auswertung. Es wurde dabei erkannt, dass die Auswirkung der
Messschaltvorgänge
auf das Tastverhältnis
-insbesondere bei Sinusbestromung- leicht kompensiert werden kann,
wenn das ursprüngliche
Tastverhältnis
zwischen der Zeitdauer des Messschaltvorgangs und der Differenz
aus Taktperiodendauer und Zeitdauer des Messschaltvorgangs liegt.
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In
den 4 und 5 sind Ausführungsbeispiele dargestellt,
wie sich auf einfache Weise die Signale für die benötigten Schaltvorgänge erzeugen lassen,
hier am Beispiel der Schaltsignale für die Transistoren T1 und T2.
Dabei sind in jeder Figur zunächst
die resultierenden Signale für
die Transistoren T1 und T2 dargestellt, wobei sich das Signal für den Transistor
T1 aus den Signalen T1a und T1b ergibt und das Signal für den Transistor
T2 auf T2a und T2b. Für
das Ausführungsbeispiel
der 4 erfolgt die Signalgenerierung mittels
T1
= T1a UND T1b, T2 = T2a ODER T2b,
und für die 5 mittels
T1
= T1a XOR T1b, T2 = T2a XOR T2b.
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Im
Ausführungsbeispiel
der 5 ist zudem aufgezeigt, wie eine Implementierung
einer Totzeit integriert werden kann. In den gezeigten Ausführungsbeispielen
werden die Effekte der Messschaltvorgänge auf das Tastverhältnis kompensiert.
Dabei sind die Zeiten, in denen die Transistoren T1 beziehungsweise
T2 eingeschaltet sind, die gewünschten
Taktverhältnisse,
wie sie zum Beispiel von einem Regler oder einer Steuerung berechnet
werden. Die Signale T1a, T1b beziehungsweise T2a, T2b können dann beispielsweise
in einem Mikroprozessor oder außerhalb
eines Mikroprozessors mit einer passenden Logikverknüpfung gebildet
werden.