DE102005043576A1 - Method for operating an electrical machine - Google Patents

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DE102005043576A1 DE200510043576 DE102005043576A DE102005043576A1 DE 102005043576 A1 DE102005043576 A1 DE 102005043576A1 DE 200510043576 DE200510043576 DE 200510043576 DE 102005043576 A DE102005043576 A DE 102005043576A DE 102005043576 A1 DE102005043576 A1 DE 102005043576A1
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Bernhard Dr.-Ing. Wagner
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    • 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
    • H02P25/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/16Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the circuit arrangement or by the kind of wiring
    • H02P25/22Multiple windings; Windings for more than three phases

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Abstract

Verfahren zum Betrieb einer elektrischen Maschine (M), die zumindest zwei elektrisch getrennte Statorwicklungen (W1, W2) aufweist, wobei die erste Statorwicklung (W1) über einen ersten Teilumrichter (U1) gespeist wird und die zweite Statorwicklung (W2) über einen zweiten Teilumrichter (U2) gespeist wird. Die Teilumrichter (U1, U2) werden mittels versetzt getakteter Signale (PWM1, PWM2, PWM3) gesteuert.Method for operating an electrical machine (M) which has at least two electrically separate stator windings (W1, W2), the first stator winding (W1) being fed via a first partial converter (U1) and the second stator winding (W2) via a second partial converter (U2) is fed. The partial converters (U1, U2) are controlled by means of offset clocked signals (PWM1, PWM2, PWM3).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer elektrischen Maschine, die zumindest zwei elektrisch getrennte Statorwicklungen aufweist, wobei die erste Statorwicklung über einen ersten Teilumrichter gespeist wird, und die zweite Statorwicklung über einen zweiten Teilumrichter gespeist wird, und wobei der erste und der zweite Teilumrichter mittels getakteter Signale gesteuert werden.The The invention relates to a method for operating an electrical Machine having at least two electrically separate stator windings wherein the first stator winding via a first partial converter is fed, and the second stator winding via a second partial converter is fed, and wherein the first and the second partial converter be controlled by means of clocked signals.

Derartige Verfahren zum Betrieb einer elektrischen Maschine werden beispielsweise als Komponente einer elektronischen Steuerung in Fahrzeugen, wie beispielsweise Hybridfahrzeugen oder Elektrofahrzeugen, eingesetzt.such Methods for operating an electric machine, for example as a component of electronic control in vehicles, such as For example, hybrid vehicles or electric vehicles used.

Hybridfahrzeuge sind Fahrzeuge, die über zwei separate Antriebssysteme verfügen. In der Regel sind dies eine elektrische Maschine und ein Verbrennungsmotor, die durch eine elektronische Steuerung koordiniert werden. Die elektronische Steuerung besteht u. a. aus einem Umrichter, der im Antriebsstrang des Hybridfahrzeuges angeordnet ist und wahlweise als Gleichrichter oder Wechselrichter betrieben werden kann und der elektrischen Maschine Energie in geeigneter Form zur Verfügung stellt.hybrid vehicles are vehicles that are over two have separate drive systems. As a rule, these are an electric machine and an internal combustion engine, which are coordinated by an electronic control. The electronic Control exists u. a. from a drive in the drive train the hybrid vehicle is arranged and optionally as a rectifier or inverter can be operated and the electric machine Provides energy in a suitable form.

Üblicherweise werden elektrische Maschinen als mehrphasige Maschinen mit einer Anzahl von nph Phasen, beispielsweise drei Phasen (nph = 3), ausgeführt. Dementsprechend muss eine Spannungsquelle über nph elektrische Anschlüsse, beispielsweise drei elektrische Anschlüsse, mit der elektrischen Maschine verbunden werden. Elektrische Maschinen können aber auch eine andere Anzahl von Phasen, wie beispielsweise vier, und dementsprechend viele elektrischen Anschlüsse aufweisen.Usually, electrical machines are designed as multiphase machines with a number of phases ph , for example three phases (n ph = 3). Accordingly, a voltage source must be connected to the electric machine via n ph electrical connections, for example three electrical connections. However, electrical machines may also have a different number of phases, such as four, and correspondingly many electrical connections.

Bei vielen Anwendungen kommt für den elektrischen Betrieb einer solchen elektrischen Maschine ein Umrichter zum Einsatz. Ein Umrichter ist typischerweise so aufgebaut, dass die Gleichspannung eines Zwischenkreiskondensators durch Schalter, wie beispielsweise Halbleiterbauelemente bzw. -schalter, auf die Statorwicklungen der elektrischen Maschine geschaltet wird. Dies geschieht meist getaktet, d. h. pulsweitenmodulierte Signale betätigen die Schalter, die durch antiparallele Dioden ergänzt werden. Der Zwischenkreiskondensator ist über eine Zuleitung mit einer Gleichspannungsquelle, wie beispielsweise einer Batterie, verbunden.at many applications comes for the electrical operation of such an electric machine Inverter used. An inverter is typically constructed that the DC voltage of a DC link capacitor by switches, such as semiconductor devices or switches, on the Stator windings of the electric machine is switched. This usually happens clocked, d. H. pulse width modulated signals actuate the Switches supplemented by antiparallel diodes. The DC link capacitor is over a supply line with a DC voltage source, such as a battery connected.

Um das benötigte Drehmoment der elektrischen Maschine zu erzeugen, sind hohe Motorphasenströme erforderlich. Um diese zu schalten, sind aufwändige Schalter zu dimensionieren, beispielsweise durch Parallelschaltung mehrerer Schalter mit kleinerer Stromtragfähigkeit, wie beispielsweise IGBTs oder MOSFETs. Solche Paralleleschaltungen sind aber oftmals nicht leicht zu beherrschen.Around that needed To generate torque of the electric machine, high motor phase currents are required. To switch these are elaborate To dimension switch, for example by parallel connection several switches with lower current carrying capacity, such as IGBTs or MOSFETs. Such parallel circuits are often not easy to master.

Besonders, wenn die Kapazität des Zwischenkreiskondensators klein ist, entstehen bei den Schaltvorgängen Über- und Unterspannungsspitzen, die zum einen die Regelung der Motorphasenströme erschweren, zum anderen auf der Zuleitung zur Gleichspannungsquelle so genannte Rippleströme erzeugen. Die Zwischenkreisspannung bricht ein, wobei der Einbruch der Zwischenkreisspannung des Umrichters umso größer ist, je größer der Motorphasenstrom ist, der geschaltet wird. Ferner sind solche Rippleströme nachteilig, da sie beispielsweise eine Erwärmung der Gleichspannungsquelle über deren Innenwiderstand bewirken können.Especially, if the capacity of the DC link capacitor is small, arise in the switching operations over- and Undervoltage peaks which, on the one hand, make it difficult to regulate the motor phase currents, on the other on the supply line to the DC voltage source so-called Generate ripple currents. The DC link voltage breaks down, the break in the DC link voltage the inverter is larger, the bigger the Motor phase current is switched. Furthermore, such ripple currents are disadvantageous for example, because they are warming the DC voltage source via can cause their internal resistance.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betrieb einer elektrischen Maschine bereitzustellen, welches auch bei hohen Motorphasenströmen einen optimalen Betrieb der elektrischen Maschine ermöglicht.task The present invention is a method for operating a provide electrical machine, which also at high motor phase currents a optimal operation of the electric machine allows.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 13 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.These The object is solved by the features of claims 1 and 13. advantageous Further developments can be found in the dependent claims.

Die Statorwicklung der elektrischen Maschine, insbesondere eines dreiphasigen Drehstrommotors, wird in mehrere einzelne Statorwicklungen unterteilt. Die elektrische Maschine weist zumindest zwei elektrisch getrennte Statorwicklungen auf. Die getrennten Statorwicklungen werden zu so genannten „Teilmotoren" zusammengefasst. Jedem Teilmotor kann nun ein separater Teilumrichter zugeordnet werden. Jeder Teilumrichter schaltet die Motorphasenströme des entsprechenden Teilmotors, der ihm zugeordnet wurde. Somit sind durch den Teilumrichter bzw. dessen Schalter nicht die Motorphasenströme des gesamten Elektromotors zu schalten, sondern nur die Motorphasenströme des Teilmotors. Diese Motorphasenströme der Teilmotoren sind entsprechend der Anzahl der Teilmotoren kleiner als die Motorphasenströme des gesamten Elektromotors. Dabei spielt es keine Rolle, ob die Teilumrichter in getrennten Gehäusen oder in einem Gehäuse verbaut sind. Sind die Teilumrichter in einem Gehäuse verbaut, so können verschiedene Komponenten gemeinsam genutzt werden, wie beispielsweise der Zwischenkreiskondensator oder die Regelungs- bzw. Signalverarbeitungseinheit. Selbstverständlich kann eine elektrische Maschine in beliebig viele Teilmotoren und somit Teilumrichter getrennt bzw. unterteilt werden. Weiterhin ist es ebenso möglich, dass im Elektromotor mehrere Statorwicklungen eines Teilmotors zusätzlich parallel verschaltet werden.The Stator winding of the electric machine, in particular a three-phase Three-phase motor, is divided into several individual stator windings. The electric machine has at least two electrically isolated Stator windings on. The separated stator windings become too so-called "partial motors" summarized. Each sub-engine can now be assigned a separate sub-converter. Each sub-converter switches the motor phase currents of the corresponding sub-motor, which was assigned to him. Thus, by the partial converter or its switch is not the motor phase currents of the entire electric motor to switch, but only the motor phase currents of the sub-motor. These motor phase currents of the partial motors are smaller than the motor phase currents of the whole according to the number of partial motors The electric motor. It does not matter if the part converter in separate housings or in a housing are installed. Are the partial converters installed in a housing, so can different components are shared, such as the DC link capacitor or the control or signal processing unit. Of course can be an electric machine in any number of sub-motors and Thus partial converters are separated or divided. Furthermore is it also possible that in the electric motor more stator windings of a motor part in parallel be interconnected.

Erfindungsgemäß werden der erste und der zweite Teilumrichter jeweils mittels getakteter Signale gesteuert, wobei die Steuerung mittels versetzt getakteter Signale erfolgt. Die Teilumrichter werden also versetzt getaktet, was bedeutet, dass die Ansteuersignale für die Schalter der Teilumrichter so erzeugt werden, dass diese nicht gleichzeitig, sondern nacheinander geschaltet werden.According to the invention, the first and the second partial converter controlled in each case by means of clocked signals, wherein the control takes place by means of offset clocked signals. The partial converters are therefore clocked offset, which means that the control signals for the switches of the partial converter are generated so that they are not switched simultaneously, but in succession.

Entsprechend der Anzahl der Phasen einer Statorwicklung der elektrischen Maschine wird der zugehörige Teilumrichter mit getakteten Signalen angesteuert. Weist die erste Statorwicklung beispielsweise zwei Phasen auf, so wird der erste Teilumrichter mit zumindest einem ersten und einem zweiten getakteten Signal gesteuert. Ebenso wird der zweite Teilumrichter mit zumindest einem ersten und einem zweiten getakteten Signal gesteuert, wenn die zweite Statorwicklung ebenso zwei Phasen aufweist. Erhöht sich die Anzahl der Phasen einer Statorwicklung, so erhöht sich entsprechend die Anzahl der getakteten Signale des dazugehörigen Teilumrichters. Die getakteten Signale sowohl des ersten Teilumrichters als auch des zweiten Teilumrichters weisen zudem Symmetriezentren auf.Corresponding the number of phases of a stator winding of the electric machine becomes the associated one Partial converter controlled by clocked signals. Indicates the first Stator winding, for example, two phases, then becomes the first Partial converter with at least a first and a second clocked Signal controlled. Likewise, the second partial converter with at least controlled a first and a second clocked signal when the second stator winding also has two phases. Increases the number of phases of a stator winding, it increases according to the number of clocked signals of the associated subcircuit. The clocked signals of both the first subcommand as well of the second subcircuit also have centers of symmetry.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass die Symmetriezentren der getakteten Signale des ersten Teilumrichters gegenüber den Symmetriezentren der getakteten Signale des zweiten Teilumrichters versetzt werden.A preferred embodiment The invention consists in that the centers of symmetry of the clocked Signals of the first partial converter in relation to the symmetry centers of the clocked signals of the second subcommander are offset.

Insbesondere ist die Versetzung V der Symmetriezentren V = TPWM/mteil, wobei TPWM die Periodendauer des Signal-Grundtaktes ist und mteil die Anzahl der Teilmotoren ist.In particular, the offset V of the centers of symmetry V = T PWM / m is part , where T PWM is the period of the basic signal clock and m part is the number of sub-motors.

Die Versetzung V der Symmetriezentren kann aber auch V < TPWM/mteil bzw. V > TPWM/mteil sein, wobei TPWM die Periodendauer des Signal-Grundtaktes ist und mteil die Anzahl der Teilmotoren ist.But the displacement V of the symmetry centers can also V <T PWM / m or in part V> T PWM / m in part be where T PWM is the period of the signal and the basic clock-m is the number of sub-engines.

Vorzugsweise kann die Versetzung V der Symmetriezentren zusätzlich zeitlich variiert werden.Preferably the offset V of the centers of symmetry can additionally be varied over time.

Die Ansteuersignale für die Teilumrichter, bzw. die Schalter der Teilumrichter, werden vorteilhafterweise symmetrisch pulsweitenmoduliert erzeugt, d. h. die getakteten Signale sind symmetrische pulsweitenmodulierte Signale. Es können jedoch auch andere getaktete Signale verwendet werden.The Control signals for the partial converter, or the switches of the partial converter, are advantageously generated symmetrically pulse width modulated, d. H. the clocked signals are symmetric pulse width modulated signals. It can, however, too other clocked signals are used.

Die erste Phase der ersten bzw. zweiten Statorwicklung wird dabei dem ersten getakteten Signal des ersten bzw. zweiten Teilumrichters zugeordnet und die zweite Phase der ersten bzw. zweiten Statorwicklung wird dem zweiten getakteten Signal des ersten bzw. zweiten Teilumrichters zugeordnet.The first phase of the first and second stator winding is the first clocked signal of the first and second partial converter assigned and the second phase of the first and second stator winding is the second clocked signal of the first and second partial converter assigned.

Insbesondere wird jedem getakteten Signal, und somit jeder Phase, ein Taktverhältnis T von T = PWMon/TPWM zugeordnet, wobei PWMon die Dauer des eingeschalteten Zustands des jeweiligen getakteten Signals und TPWM die Periodendauer des Signal-Grundtaktes ist.In particular, each clocked signal, and thus each phase, a duty cycle T of T = PWM on / T PWM assigned, where PWM on the duration of the on state of the respective clocked signal and T PWM is the period of the basic signal clock.

Mit besonderem Vorteil weisen das erste getaktete Signal des ersten Teilumrichters und das erste getaktete Signal des zweiten Teilumrichters das gleiche Tastverhältnis auf sowie das zweite getaktete Signal des ersten Teilumrichters und das zweite getaktete Signal des zweiten Teilumrichters das gleiche Taktverhältnis auf. Das bedeutet, dass die erste Phase des ersten Teilmotors mit dem gleichen getakteten Signal, d. h. Signal mit gleichem Taktverhältnis, angesteuert wird wie die erste Phase des zweiten Teilmotors. Werden die Tastverhältnisse gleich gewählt, so kann der gesamte Aufbau der elektrischen Maschine bzw. der Teilumrichter mit kleinerem Aufwand realisiert werden. Die Tastverhältnisse werden beispielsweise für einen Teilmotor mit einem dreiphasigen Stromregler berechnet und können dann für alle weiteren Teilmotoren verwendet werden.With The first clocked signal of the first one has a particular advantage Partial converter and the first clocked signal of the second partial converter the same duty cycle as well as the second clocked signal of the first subcircuit and the second clocked signal of the second subcircuit have the same duty cycle. This means that the first phase of the first part of the engine with the same clocked signal, d. H. Signal with the same duty cycle, controlled becomes like the first phase of the second part engine. Be the duty cycle the same, Thus, the entire structure of the electrical machine or the partial converter be realized with less effort. The duty cycles for example a partial motor with a three-phase current controller calculated and can then for all other sub-motors are used.

Es ist aber ebenso möglich, die jeweils erste Phase der Teilmotoren mit getakteten Signalen mit unterschiedlichen Tastverhältnissen anzusteuern. Der Vorteil unterschiedlich gewählter Tastverhältnisse besteht darin, dass Unsymmetrien der Teilmotor-Statorwicklungen, beispielsweise durch Regelung der Motorphasenströme der Teilmotoren, ausgeglichen werden können. Weiterhin können die Schalter aller Teilumrichter näher an ihrer Leistungsgrenze betrieben werden.It but it is also possible the first phase of the partial motors with clocked signals with different duty cycles head for. The advantage of differently selected duty cycles is that asymmetries of the partial motor stator windings, for example, by controlling the motor phase currents of the partial motors balanced can be. Furthermore you can the switches of all partial converters operated closer to their power limit become.

Vorzugsweise ist die elektrische Maschine als Drehstrommotor ausgebildet und für den Einbau in einem Kraftfahrzeug vorgesehen.Preferably the electric machine is designed as a three-phase motor and for the Installation provided in a motor vehicle.

In der nachfolgenden Beschreibung werden die Merkmale und Einzelheiten der Erfindung in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei sind in einzelnen Varianten beschriebene Merkmale und Zusammenhänge grundsätzlich auf alle Ausführungsbeispiele übertragbar. In den Zeichnungen zeigen:In The following description describes the features and details the invention in conjunction with the accompanying drawings with reference to embodiments explained in more detail. there are features and relationships described in individual variants in principle all embodiments transferable. In the drawings show:

1 eine Schaltungsanordnung mit Gleichspannungsquelle, Zwischenkreiskondensator, Umrichter und elektrischer Maschine; 1 a circuit arrangement with DC voltage source, DC link capacitor, inverter and electrical machine;

2 eine schematische Darstellung eines Drehstrommotors mit zwei getrennten Statorwicklungen; 2 a schematic representation of a three-phase motor with two separate stator windings;

3 eine schematische Darstellung eines Drehstrommotors mit zwei getrennten Statorwicklungen und zwei getrennten Teilumrichtern; 3 a schematic representation of a three-phase motor with two separate stator windings and two separate partial converters;

4 den zeitlichen Verlauf getakteter Signale eines Teilumrichters; 4 the temporal course of clocked signals of a partial converter;

5 den zeitlichen Verlauf getakteter Signale mehrerer Teilumrichter mit versetzten Symmetriezentren. 5 the timing of clocked signals of several partial converter with staggered centers of symmetry.

Zur besseren Verständlichkeit der Beschreibung werden für gleiche Elemente in den Figuren gleiche Bezugszeichen verwendet.to better understandability the description will be for like elements in the figures use like reference numerals.

1 zeigt eine Schaltungsanordnung mit einer Gleichspannungsquelle G, einem Zwischenkreiskondensator K, einem Umrichter U und einer elektrischer Maschine M. 1 shows a circuit arrangement with a DC voltage source G, a DC link capacitor K, a converter U and an electrical machine M.

Die elektrische Maschine M ist als mehrphasige Maschine mit einer Anzahl von drei Phasen ausgeführt. Dementsprechend muss eine Spannungsquelle G über drei elektrische Anschlüsse mit der elektrischen Maschine M verbunden werden. Der Umrichter U ist zwischen Spannungsquelle G, die beispielsweise als Batterie ausgebildet ist, und elektrischer Maschine M angeordnet. Der Umrichter U ist so aufgebaut, dass die Gleichspannung des Zwischenkreiskondensators K durch die Schalter S auf die elektrische Maschine M, insbesondere die in 1 nicht gezeigten Statorwicklungen, geschaltet wird. Dies geschieht meist getaktet, d. h. pulsweitenmodulierte Signale betätigen die Schalter S, die durch die antiparallelen Dioden D ergänzt werden. Der Kondensator K ist über die Zuleitungen L mit der Spannungsquelle G verbunden.The electric machine M is designed as a multi-phase machine with a number of three phases. Accordingly, a voltage source G must be connected to the electric machine M via three electrical connections. The inverter U is arranged between the voltage source G, which is designed, for example, as a battery, and the electrical machine M. The inverter U is constructed so that the DC voltage of the DC link capacitor K through the switch S to the electric machine M, in particular the in 1 not shown stator windings, is switched. This is usually clocked, ie pulse width modulated signals actuate the switch S, which are supplemented by the anti-parallel diodes D. The capacitor K is connected via the leads L to the voltage source G.

2 zeigt eine schematische Darstellung eines Drehstrommotors M mit zwei getrennten Statorwicklungen W1 und W2. Die getrennten Statorwicklungen W1 und W2 werden zu so genannten „Teilmotoren" zusammengefasst. Die Statorwicklung W1 entspricht dabei einem nicht dargestellten Teilmotor 1 und die Statorwicklung W2 einem nicht dargestellten Teilmotor 2. 2 shows a schematic representation of a three-phase motor M with two separate stator windings W1 and W2. The separate stator windings W1 and W2 are combined to form so-called "partial motors." The stator winding W1 corresponds to a partial motor 1, not shown, and the stator winding W2 to a partial motor 2 (not shown).

3 zeigt eine schematische Darstellung eines Drehstrommotors M mit zwei getrennten Statorwicklungen W1 und W2 und zwei getrennten Teilumrichtern U1 und U2. Wie bereits ausgeführt, werden die getrennten Statorwicklungen W1 und W2 zu Teilmotoren zusammengefasst. Jedem Teilmotor bzw. Statorwicklung kann nun ein separater Teilumrichter zugeordnet werden. Die Statorwicklung W1 ist mit dem Teilumrichter U1 und die Statorwicklung W2 mit dem Teilumrichter U2 verbunden. Die Teilumrichter U1 und U2 sind jeweils mit der Spannungsquelle G verbunden. 3 shows a schematic representation of a three-phase motor M with two separate stator windings W1 and W2 and two separate partial converters U1 and U2. As already stated, the separate stator windings W1 and W2 are combined into partial motors. Each partial motor or stator winding can now be assigned a separate partial converter. The stator winding W1 is connected to the partial converter U1 and the stator winding W2 to the partial converter U2. The partial converters U1 and U2 are each connected to the voltage source G.

Jeder Teilumrichter schaltet die Motorphasenströme des entsprechenden Teilmotors, der ihm zugeordnet wurde. Der Teilumrichter U1 schaltet die Statorwicklung W1 und der Teilumrichter U2 schaltet die Statorwicklung W2. Somit sind durch den Teilumrichter U1 bzw. U2 nicht die Motorphasenströme des gesamten Elektromotors M zu schalten, sondern nur die Motorphasenströme des Teilmotors W1 bzw. W2.Everyone Partial converter switches the motor phase currents of the corresponding part motor, which was assigned to him. The partial converter U1 switches the stator winding W1 and the partial converter U2 switches the stator winding W2. Consequently are not the motor phase currents of the entire by the partial converter U1 or U2 Electric motor M to switch, but only the motor phase currents of the sub-motor W1 or W2.

4 zeigt den zeitlichen Verlauf t der getakteten Signale PWM1, PWM2 und PWM3 eines nicht dargestellten Teilumrichters. Die getakteten Signale PWM1, PWM2 und PWM3 weisen die Symmetriezentren Z1, Z2 und Z3 auf. Innerhalb der Symmetriezentren haben die Signale PWM1, PWM2 und PWM3 den gleichen Zustand. Sowohl im Symmetriezentrum Z1 als auch in den Symmetriezentren Z2 und Z3 befinden sich die Signale PWM1, PWM2 und PWM3 im eingeschalteten Zustand. Wie in 4 zu sehen, werden die Ansteuersignale PWM1, PWM2 und PWM3 symmetrisch pulsweitenmoduliert erzeugt. TPWM bezeichnet die Periodendauer des Signal-Grundtaktes. 4 shows the time course t of the clocked signals PWM1, PWM2 and PWM3 a partial converter, not shown. The clocked signals PWM1, PWM2 and PWM3 have the centers of symmetry Z1, Z2 and Z3. Within the centers of symmetry the signals PWM1, PWM2 and PWM3 have the same state. Both in the center of symmetry Z1 and in the centers of symmetry Z2 and Z3, the signals PWM1, PWM2 and PWM3 are in the on state. As in 4 to see, the drive signals PWM1, PWM2 and PWM3 are generated symmetrically pulse width modulated. T PWM designates the period of the basic signal clock.

5 zeigt den zeitlichen Verlauf der getakteten Signale PWM1, PWM2 und PWM3 von vier, nicht dargestellten, Teilumrichtern und somit vier Teilmotoren Mot1, Mot2, Mot3 und Mot4 mit versetzten Symmetriezentren Z1 und Z2. Jeder Teilmotor Mot1 bis Mot4 wird jeweils mittels versetzt getakteter Signale gesteuert. Die Ansteuersignale PWM1 bis PWM3 werden so erzeugt, dass die Teilmotoren Mot1 bis Mot4 nicht gleichzeitig geschaltet werden, sondern nacheinander. Dies erfolgt insbesondere dadurch, dass die Symmetriezentren Z1 und Z2 der getakteten Signale PWM1 bis PWM3 des ersten Teilmotors Mot1 gegenüber den Symmetriezentren Z1 und Z2 der getakteten Signale PWM1 bis PWM3 der Teilmotoren Mot2, Mot3 und Mot4 versetzt werden. Die Versetzung V der Symmetriezentren der vier Teilmotoren Mot1 bis Mot4 ist gleich V = TPWM/mteil wobei TPWM die Periodendauer des Signal-Grundtaktes ist und mteil die Anzahl der Teilmotoren ist. Weiterhin ist in 5 gut zu erkennen, dass die jeweils ersten getaktete Signale PWM1 der vier Teilmotoren Mot1 bis Mot4 identisch sind, d. h. sie weisen das gleiche Tastverhältnis auf. Ebenso sind die jeweils zweiten und dritten Signale PWM2 und PWM3 identisch, d. h. auch diese weisen das gleiche Tastverhältnis auf. Das Tastverhältnis T ergibt sich aus T = PWMon/TPWM, wobei PWMon die Dauer des eingeschalteten Zustands des jeweiligen getakteten Signals und TPWM die Periodendauer des Signal-Grundtaktes ist. 5 shows the time course of the clocked signals PWM1, PWM2 and PWM3 of four, not shown, partial converters and thus four partial motors Mot1, Mot2, Mot3 and Mot4 with offset centers of symmetry Z1 and Z2. Each sub-motor Mot1 to Mot4 is controlled by offset clocked signals. The drive signals PWM1 to PWM3 are generated so that the partial motors Mot1 to Mot4 are not switched simultaneously, but in succession. This occurs in particular in that the centers of symmetry Z1 and Z2 of the clocked signals PWM1 to PWM3 of the first partial motor Mot1 are offset from the centers of symmetry Z1 and Z2 of the clocked signals PWM1 to PWM3 of the partial motors Mot2, Mot3 and Mot4. The offset V of the centers of symmetry of the four sub-motors Mot1 to Mot4 is equal to V = T PWM / m part where T PWM is the period of the basic signal clock and m part is the number of sub-motors. Furthermore, in 5 It can be seen clearly that the respective first clocked signals PWM1 of the four partial motors Mot1 to Mot4 are identical, ie they have the same duty cycle. Likewise, the respective second and third signals PWM2 and PWM3 are identical, ie they also have the same duty cycle. The duty cycle T results from T = PWM on / T PWM , where PWM on the duration of the on state of the respective clocked signal and T PWM is the period of the basic signal clock.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

  • DD
    Diodediode
    GG
    GleichspannungsquelleDC voltage source
    II
    MotorphasenstromMotor phase current
    KK
    ZwischenkreiskondensatorLink capacitor
    LL
    Zuleitungsupply
    MM
    Elektrische Maschine (Drehstrommotor)Electric machine (Three phase motor)
    Mot1mot1
    Teilmotor 1Partial motor 1
    Mot2Mot2
    Teilmotor 2Partial motor 2
    Mot3MOT3
    Teilmotor 3Partial motor 3
    Mot4Mot4
    Teilmotor 4Partial motor 4
    mteil m part
    Anzahl TeilmotorenNumber of sub-motors
    PWM1PWM1
    Signal 1 (pulsweitenmoduliert erzeugtes Signal)Signal 1 (pulse width modulated generated signal)
    PWM2PWM 2
    Signal 2 (pulsweitenmoduliert erzeugtes Signal)Signal 2 (pulse width modulated generated signal)
    PWM3PWM3
    Signal 3 (pulsweitenmoduliert erzeugtes Signal)Signal 3 (pulse width modulated generated signal)
    PWMon PWM on
    Signal im eingeschalteten ZustandSignal in switched on Status
    SS
    Schalterswitch
    TT
    Tastverhältnisduty cycle
    TPWM T PWM
    Periodendauer des Signal-GrundtaktesPeriod of the Signal basic clock
    tt
    ZeitTime
    UU
    Umrichterinverter
    U1U1
    Teilumrichter 1Partial converter 1
    U2U2
    Teilumrichter 2Partial converter 2
    VV
    Versetzungtransfer
    W1W1
    Statorwicklung 1 (Teilmotor 1)Stator winding 1 (partial motor 1)
    W2W2
    Statorwicklung 2 (Teilmotor 2)Stator winding 2 (partial motor 2)
    Z1Z1
    Symmetriezentrum 1Symmetry Center 1
    Z2Z2
    Symmetriezentrum 2Symmetry Center 2
    Z3Z3
    Symmetriezentrum 3Symmetry Center 3

Claims (15)

Verfahren zum Betrieb einer elektrischen Maschine (M), die zumindest zwei elektrisch getrennte Statorwicklungen (W1, W2) aufweist, wobei die erste Statorwicklung (W1) über einen ersten Teilumrichter (U1) gespeist wird, und die zweite Statorwicklung (W2) über einen zweiten Teilumrichter (U2) gespeist wird, und wobei der erste und der zweite Teilumrichter (U1, U2) mittels getakteter Signale (PWM1, PWM2, PWM3) gesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teilumrichter (U1) und der zweite Teilumrichter (U2) mittels versetzt getakteter Signale (PWM1, PWM2, PWM3) gesteuert werden.Method for operating an electrical machine (M), which has at least two electrically separate stator windings (W1, W2), wherein the first stator winding (W1) is fed via a first partial converter (U1), and the second stator winding (W2) via a second Partial converter (U2) is fed, and wherein the first and the second partial converter (U1, U2) by means of clocked signals (PWM1, PWM2, PWM3) are controlled, characterized in that the first partial converter (U1) and the second partial converter (U2) controlled by offset clocked signals (PWM1, PWM2, PWM3). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teilumrichter (U1) mit zumindest einem ersten und einem zweiten getakteten Signal (PWM1, PWM2) gesteuert wird und der zweite Teilumrichter mit zumindest einem ersten und einem zweiten getakteten Signal (PWM1, PWM2) gesteuert wird.Method according to claim 1, characterized in that that the first partial converter (U1) with at least a first and a second clocked signal (PWM1, PWM2) is controlled and the second partial converter with at least a first and a second clocked signal (PWM1, PWM2) is controlled. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die getakteten Signale (PWM1, PWM2) des ersten und zweiten Teilumrichters (U1, U2) Symmetriezentren (Z1, Z2, Z3) aufweisen.Method according to claim 1 or 2, characterized that the clocked signals (PWM1, PWM2) of the first and second Partial converter (U1, U2) have symmetry centers (Z1, Z2, Z3). Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Symmetriezentren (Z1, Z2, Z3) der getakteten Signale (PWM1, PWM2, PWM3) des ersten Teilumrichters (U1) gegenüber den Symmetriezentren (Z1, Z2, Z3) der getakteten Signale (PWM1, PWM2, PWM3) des zweiten Teilumrichters (U2) versetzt werden.Method according to claim 3, characterized in that the centers of symmetry (Z1, Z2, Z3) of the clocked signals (PWM1, PWM2, PWM3) of the first partial converter (U1) with respect to the centers of symmetry (Z1, Z2, Z3) of the clocked signals (PWM1, PWM2, PWM3) of the second partial converter (U2) are offset. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass für die Versetzung (V) der Symmetriezentren (Z1, Z2, Z3) V = TPWM/mteil gilt.A method according to claim 3 or 4, characterized in that for the displacement (V) of the centers of symmetry (Z1, Z2, Z3) V = T PWM / m part applies. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass für die Versetzung (V) der Symmetriezentren (Z1, Z2, Z3) V < TPWM/mteil gilt.A method according to claim 3 or 4, characterized in that for the displacement (V) of the centers of symmetry (Z1, Z2, Z3) V <T PWM / m part applies. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass für die Versetzung (V) der Symmetriezentren (Z1, Z2, Z3) V > TPWM/mteil gilt.A method according to claim 3 or 4, characterized in that for the displacement (V) of the centers of symmetry (Z1, Z2, Z3) V> T PWM / m part applies. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Versetzung (V) der Symmetriezentren zeitlich variiert wird.Method according to one of claims 3 to 7, characterized that the displacement (V) of the centers of symmetry is varied over time. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die getakteten Signale (PWM1, PWM2, PWM3) symmetrische pulsweitenmodulierte Signale sind.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the clocked signals (PWM1, PWM2, PWM3) symmetric pulse width modulated Signals are. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedem getakteten Signal (PWM1, PWM2, PWM3) ein Tastverhältnis (T) T = PWMon/TPWM zugeordnet wird.A method according to claim 1, characterized in that each clocked signal (PWM1, PWM2, PWM3) a duty cycle (T) T = PWM on / T PWM is assigned. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das erste getaktete Signal (PWM1) des ersten Teilumrichters (U1) und das erste getaktete Signal (PWM1) des zweiten Teilumrichters (U2) das gleiche Tastverhältnis (T) aufweisen und/oder das zweite getaktete Signal (PWM2) des ersten Teilumrichters (U1) und das zweite getaktete Signal (PWM2) des zweiten Teilumrichters (U2) das gleiche Tastverhältnis (T) aufweisen.Method according to claim 10, characterized in that that the first clocked signal (PWM1) of the first partial converter (U1) and the first clocked signal (PWM1) of the second partial converter (U2) the same duty cycle (T) and / or the second clocked signal (PWM2) of the first Partial converter (U1) and the second clocked signal (PWM2) of the second Subconductor (U2) have the same duty cycle (T). Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das erste getaktete Signal (PWM1) des ersten Teilumrichters (U1) und das erste getaktete Signal (PWM1) des zweiten Teilumrichters (U2) unterschiedliche Tastverhältnisse (T) aufweisen und/oder das zweite getaktete Signal (PWM2) des ersten Teilumrichters (U1) und das zweite getaktete Signal (PWM2) des zweiten Teilumrichters (U2) unterschiedliche Tastverhältnisse (T) aufweisen.Method according to claim 10 or 11, characterized that the first clocked signal (PWM1) of the first partial converter (U1) and the first clocked signal (PWM1) of the second subcircuit (U2) different duty cycles (T) and / or the second clocked signal (PWM2) of the first Partial converter (U1) and the second clocked signal (PWM2) of the second Subconductor (U2) have different duty cycles (T). Anordnung zur Umsetzung des Verfahrens zum Betrieb einer elektrischen Maschine (M) nach einem der Ansprüche 1 bis 12.Arrangement for implementing the method of operation an electric machine (M) according to one of claims 1 to 12th Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (M) ein Drehstrommotor ist.Arrangement according to claim 13, characterized the electric machine (M) is a three-phase motor. Anordnung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (M) zum Einbau in ein Kraftfahrzeug vorgesehen ist.Arrangement according to claim 13 or 14, characterized that the electric machine (M) for installation in a motor vehicle is provided.
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