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Die
Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für eine dreiphasige Drehstrommaschine
und ein Verfahren zum Betreiben der Steuervorrichtung. Dreiphasige
Drehstrommaschinen werden insbesondere eingesetzt zum Speisen eines
Bordnetzes im Generatorbetrieb eines Kraftfahrzeugs und/oder im Motorbetrieb.
Hier gewinnt zunehmend der sogenannte Hybridantrieb an Bedeutung.
In diesem Fall weist das Fahrzeug neben einer Brennkraftmaschine auch
die dreiphasige Drehstrommaschine zum Antrieb des Fahrzeugs auf.
Komponenten, die in einem Kraftfahrzeug angeordnet sind, müssen sehr
hohe Temperaturschwankungen aushalten können und einen langen Betrieb
ermöglichen.
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Die
Aufgabe der Erfindung ist es eine Steuervorrichtung für eine dreiphasige
Drehstrommaschine zu schaffen, die einen zuverlässigen Betrieb der Drehstrommaschine
ermöglicht
und kostengünstig ist.
Es ist ferner die Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zum Betreiben
der Steuervorrichtung für
die dreiphasige Drehstrommaschine zu schaffen, das einen zuverlässigen Betrieb
der Brennkraftmaschine ermöglicht
und kostengünstig
ist.
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch die Merkmale der unabhängigen
Patentansprüche.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Die
Erfindung zeichnet sich bezüglich
eines ersten Aspekts aus durch eine Steuervorrichtung für eine dreiphasige
Drehstrommaschine mit einem Wechselrichter, der eingangsseitig mit
einer Gleichspannungsquelle koppelbar ist und ausgangsseitig mit
der Drehstrommaschine koppelbar ist. Sie umfasst ferner einen Blindleistungskonverter,
der ausgangsseitig mit einem Kondensator abgeschlossen ist und eingangsseitig
elektrisch parallel zu dem Wechselrichter angeordnet ist und zwar eingangsseitig
des Wechselrichters. Bei geeigneter Ansteuerung des Blindleistungskonverters
kann dieser einen Wechselanteil des eingangsseitigen Stroms des Wechselrichters
umrichten, so dass im Wesentlichen nur noch ein Gleichstrom eingangsseitig
des Wechselrichters fließt.
Bei dem Wechselanteil des eingangsseitigen Stroms des Wechselrichters
handelt es sich um den Wechselanteil, der bei einem Fehlen des Blindleistungskonverters
vorhanden ist beim Betrieb der Steuervorrichtung. Durch den Blindleistungskonverter
kann so einfach erreicht werden, dass der Aufwand für einen
ohne Blindleistungskonverter notwendigen Spannungszwischenkreis
mit einer Kapazität
stark verringert oder ganz darauf verzichtet werden kann. Dies hat
eine erhebliche Kostenersparnis zur Folge, da entsprechende Kondensatoren
ein starker Kostentreiber bei der Steuervorrichtung sind.
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Insbesondere
ist so der Einsatz eines temperaturunempfindlichen Folienkondensators
für den Spannungszwischenkreis
möglich.
Dies ist aufgrund einer geringen notwendigen Kapazität für den Spannungszwischenkreis
möglich,
die im Vergleich zu einer Steuervorrichtung ohne Blindleistungskonverter wesentlich
kleiner ist.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung des ersten Aspekts der Erfindung ist
der Steuervorrichtung mindestens ein Sensor zugeordnet, dessen Messsignal
einen Beitrag leistet zum Ermitteln des Wechselanteils des eingangsseitigen
Stroms des Wechselrichters ohne das Vorhandensein des Blindleistungskonverters.
Auf diese Weise ist ein besonders präzises Ansteuern des Blindleistungskonverters
zum präzisen
Kompensieren des Wechselanteils einfach möglich.
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In
diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft wenn der Sensor
ein Phasenstromsensor ist, der einen Phasenstrom in einer Phase
der Drehstrommaschine erfasst. Ferner ist es in diesem Zusammenhang
vorteilhaft, wenn der Sensor ein Gleichspannungsquellensensor ist,
der den Strom durch die Gleichspannungsquelle erfasst.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des ersten Aspekts der Erfindung
ist der Blindleistungskonverter ein Hochsetzsteller. Dies hat den
Vorteil, dass an dem ausgangsseitigen Kondensator des Blindleistungskonverters
ein höherer
Spannungshub nutzbar ist, als an einem gegebenenfalls vorhandenen
Kondensator in dem Spannungszwischenkreis. Dies hat zur Folge, dass
die Kapazitäten der
Kondensatoren geringer gewählt
werden können und
somit der Gesamtaufwand für
die Steuervorrichtung reduziert ist.
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In
diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn der Hochsetzsteller
als mehrphasiger Hochsetzsteller ausgebildet ist. Dies hat den Vorteil,
dass die einzelnen Phasen des Hochsetzstellers versetzt getaktet
angesteuert werden und so insgesamt eine sehr hohe Dynamik des Hochsetzstellers möglich ist,
was eine besonders präzise
Kompensation des Wechselanteils des eingangsseitigen Stroms des
Wechselrichters ermöglicht.
Ferner können
sich die Ströme
auf die einzelnen Zweige des Hochsetzstellers aufteilen.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des ersten Aspekts der Erfindung
ist der Blindleistungskonverter ein invertierender DC/DC-Konverter.
Dies hat den Vorteil, dass die Spannung, die über dem Kondensator abfällt, während des
Betriebs auch null werden kann und somit der Spannungshub an dem
Kondensator sehr hoch gewählt
werden kann. In diesem Zusammenhang ist es ferner vorteilhaft, wenn
der invertierende DC/DC-Konverter als mehrphasiger invertierender DC/DC-Konverter ausgebildet
ist. Die Vorteile korrespondieren diesbezüglich zu dem mehrphasigen Hochsetzsteller.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des zweiten Aspekts der Erfindung
ist der Kondensator (C_Q), der ausgangsseitig den Blindleistungskonverter
(4) abschließt,
ein Folienkondensator. Dieser kann aufgrund eines möglichen
hohen Spannungshubs ausgangsseitig des Blindleistungskonverters
be sonders kostengünstig
ausgebildet sein und ist temperaturunempfindlicher als ein Elektrolytkondensator.
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Gemäß eines
zweiten Aspekts der Erfindung zeichnet sie sich durch ein Verfahren
zum Betreiben der Steuervorrichtung aus, bei dem ein Wechselanteil
des eingangsseitigen Stroms des Wechselrichters ohne das Vorhandensein
des Blindleistungskonverters ermittelt wird oder vorgegeben ist
und der Blindleistungskonverter im Sinne eines Kompensierens des
Wechselanteils des eingangsseitigen Stroms des Wechselrichters angesteuert
wird. Die Vorteile korrespondieren zu dem ersten Aspekt der Erfindung.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
Streuervorrichtung für
eine dreiphasige Drehstrommaschine,
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2 eine
erste spezielle Ausführungsform der
Steuervorrichtung gemäß 1,
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3a bis 3h Verläufe von
Strömen oder
Spannungen,
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4a bis 4e zeitliche
Verläufe
eines eingangsseitigen Stroms des Wechselrichters für unterschiedliche
Grundschwingungs-Phasenverschiebungen,
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5 eine
weitere spezielle Ausführungsform
der Steuervorrichtung gemäß 1,
wobei lediglich ein Blindleistungskonverter dargestellt ist und
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6 noch
eine weitere spezielle Ausführungsform
der Steuervorrichtung gemäß 1,
wobei lediglich der Blindleistungskonverter dargestellt ist.
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Elemente
gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen
Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Eine
Steuervorrichtung ist einer dreiphasigen Drehstrommaschine 8 (1)
zugeordnet. Die Drehstrommaschine kann beispielsweise eine Asynchronmaschine
oder eine Synchronmaschine sein. Die Steuervorrichtung umfasst einen
Wechselrichter 1, eine Spannungszwischenkreis 2 und
einen Blindleistungskonverter 4. Der Wechselrichter 1 ist
eingangsseitig für
den Betrieb der Steuervorrichtung mit einer Gleichspannungsquelle 6 elektrisch
gekoppelt, die beispielsweise eine Batterie eines Kraftfahrzeugs sein
kann. Die dreiphasige Drehstrommaschine wird bevorzugt eingesetzt
in einem Kraftfahrzeug. Sie kann jedoch auch für eine beliebige andere Anwendung
eingesetzt werden.
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Der
Wechselrichter 1 umfasst erste bis dritte Brückenzweige
B1 bis B3 mit jeweils auf einer High Side und einer Low Side angeordneten
Schaltern S1, S3, S5, beziehungsweise S4, S6, S2. Über die
Brückenzweige
B1 bis B3 wird die dreiphasige Drehstrommaschine in ihren jeweiligen
Phasen gespeist. Mit L_M1, L_M2 und L_M3 sind die Induktivitäten der Drehstrommaschine
in den jeweiligen Phasen der dreiphasigen Drehstrommaschine 8 bezeichnet.
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Über einen
ersten Abgriffspunkt, der sich elektrisch zwischen dem Schalter
S1 und dem Schalter S4 befindet ist der Wechselrichter 1 ausgangsseitig
mit einer ersten Phase der dreiphasigen Drehstrommaschine 8 gekoppelt.
Entsprechend ist der über
einen zweiten Abgriffspunkt in dem zweiten Brückenzweig B2 mit einer zweiten
Phase der dreiphasigen Drehstrommaschine 8 elektrisch gekoppelt
und ebenfalls entsprechend über
einen dritten Abgriffspunkt in dem dritten Brückenzweig B3 mit einer dritten
Phase der dreiphasigen Drehstrommaschine 8 elektrisch gekoppelt.
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Die
Schalter S_1 bis S_6 umfassen jeweils parallel ausgebildete Dioden.
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Der
Spannungszwischenkreis 2 umfasst einen Kondensator C_D,
der elektrisch parallel zu der Gleichspannungsquelle 6 angeordnet
ist. Der Blindleistungskonverter 4 ist elektrisch parallel
zu dem Kondensator C_D des Spannungszwischenkreises angeordnet.
Er ist ausgangsseitig mit einem Kondensator C_Q abgeschlossen. Der
Blindleistungskonverter 4 kann auch als Blindstromkonverter
bezeichnet werden und kann ein geeigneter für den Fachmann für diese
Zwecke bekannter DC/DC-Konverter sein. Bevorzugt sollte er schnell
taktbar sein, um so möglichst
gut einen Wechselstromanteil des Eingangsstroms des Wechselrichters 1 kompensieren
zu können.
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In 3a ist
ein zeitlicher Verlauf der Spannung, bezogen auf den Grundschwingungswinkel
der dreiphasigen Drehstrommaschine 8 und zwar die Spannung
U_P1- in dem ersten Brückenzweig
B1 hin zu der Last, also der dreiphasigen Drehstrommaschine, bezogen
auf das Bezugspotenzial der Gleichspannungsquelle. Wenn die Spannung
U_P1- in dem ersten Brückenzweig
hin zur Last gleich einer High Side Eingangsspannung U_D des Wechselrichters 1 ist,
so ist der entsprechende auf der High Side befindliche Schalter
des ersten Brückenzweigs
B1, S_1 durchgeschaltet und somit stromleitend. Ansonsten ist der
Schalter S4 an der Low Side des ersten Brückenzweigs B1 durchgeschaltet.
Die Schalter S1 und S4 des ersten Brückenzweigs B1 werden somit
jeweils in der zueinander komplementären Schaltstellung betrieben.
Mit U_P1-G ist der daraus resultierende sinusförmige Grundschwingungsverlauf,
insbesondere unter der Annahme einer unendlichen Taktfrequenz ist
U_P1-G der Spannungsverlauf
des Mittelwerts in den Taktperioden.
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In 3b ist
der zu der 3a korrespondierende Verlauf
des Phasenstroms I_P1 in dem ersten Brückenzweig B1 hin zu der ersten
Phase der dreiphasigen Drehstrommaschine 8 dargestellt.
Dabei entsprechen die schraffiert dargestellten Blöcke jeweils
dem Strom durch den Schalter S_1 und die Zwischenräume unter
dem sinusförmigen
Verlauf des Phasenstroms I_P1 hin zu der ersten Phase, die nicht
schraffiert sind, dem jeweiligen Strom durch den an der Low Side
angeordneten Schalter S4.
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In
den 3c und 3e sind
zu der 3a korrespondierende Spannungen
U_P2- beziehungsweise U_P3- in dem zweiten beziehungsweise dem dritten
Brückenzweig
B2, B3 hin zur Last bezogen auf das Gleichspannungsquellenbezugspotenzial
und korrespondierende Spannungen U_P2-G beziehungsweise U_P3-G dargestellt.
Die Ansteuerung der auf der High Side befindlichen Schalter S3, S5
beziehungsweise auf der Low Side befindlichen Schalter S_6, S_2
der zweiten beziehungsweise dritten Brückenzweige B2, B3 korrespondiert
zu der bereits oben erläuterten
Ansteuerung des auf der High Side befindlichen Schalters S1 beziehungsweise
des auf der Low Side befindlichen Schalters S4 des ersten Brückenzweigs
B1, wobei aus den 3c und 3e der
Versatz in der phasenmäßigen Ansteuerung
erkennbar ist.
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In
den 3d und 3f sind
entsprechende zweite und dritte Phasenströme I_P2, I_P3 dargestellt,
wobei auch hier die schraffierten Bereiche hin zu dem jeweiligen
Phasenstrom I_P2, I_P3 den jeweiligen durch den zugeordneten auf
der High Side befindlichen Schalter S_3 beziehungsweise S_5 bezeichnen
und die entsprechenden nicht schraffierten Bereiche die hin zu dem
jeweiligen Schalter auf der Low Side S6, S2 fließenden Ströme in dem jeweiligen Brückenzweig
B2, B3 bezeichnen.
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In
der 3h ist der Eingangsstrom I_D an der High Side
des Wechselrichters 1 dargestellt. Er ergibt sich durch
Summenbildung der entsprechenden Beiträge, die durch die schraffierten
Blöcke
in den 3b, 3d und 3f repräsentiert
sind. In 3h ist der Eingangsstrom I_D
an der High Side des Wechselrichters 1 für eine Grundschwingungs-Phasenverschiebung
PHI_P1 von 45 Grad dargestellt. In den 4a bis 4e sind
weitere Verläufe
des Eingangsstroms I_D an der High Side des Wechselrichters 1 für verschiedene
Grundschwingungs-Phasenverschiebungen PHI_P1 dargestellt, und zwar
für Null
Grad, für
45 Grad, für
90 Grad, für
135 Grad und für
180 Grad. Mit I_D- ist der jeweilige Gleichanteil des Eingangsstroms
I_D an der High Side des Wechselrichters 1 bezeichnet.
Bei den Grundschwingungs-Phasenverschiebungen kleiner 90 Grad wird
die dreiphasige Drehstrommaschine 8 als Motor betrieben.
Für Grundschwingungs-
Phasenverschiebungen PHI_P1 größer 90 Grad
wird sie als Generator betrieben.
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Der
Wechselanteil des Eingangsstroms I_D an der High Side des Wechselrichters 1 ergibt
sich aus der Differenz des Eingangsstroms I_D an der High Side und
des Gleichstromanteils I_D-. Der Gleichstromanteil I_D- kann über die
Gleichspannungsquelle 6 fließen. Der Wechselstromanteil
muss über
den Spannungszwischenkreis 2 und den Blindleistungsumrichter 4 fließen beziehungsweise
kompensiert werden. Der entsprechende Strom bezogen auf den Eingang
des Wechselrichters 1 an der Low Side ergibt sich korrespondierend
durch entsprechende Addition der Ströme durch die Schalter S4, S6,
S2 auf der Low Side. Er hat insbesondere das entgegengesetzte Vorzeichen
und den gleichen Betrag, wenn die Pfeilrichtung an der Low-Side
auch hin zu dem Kondensator C_D gerichtet ist.
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Der
Blindleistungskonverter 4 kann ein geeigneter für den Fachmann
bekannter DC/DC-Konverter sein, bevorzugt ist er möglichst
schnell taktbar um somit möglichst
viel von dem pulsförmigen
Wechselstromanteil der eingangsseitig des Wechselrichters 1 fließt zu kompensieren.
Zu diesem Zweck ist die Taktfrequenz des Blindleistungskonverters 4 bevorzugt
deutlich höher
gewählt
als diejenige des Wechselrichters 1.
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Anhand
der 2 ist eine erste spezielle Ausführungsform
der Steuervorrichtung dargestellt, wobei nur auf den detailliert
dargestellten Blindleistungskonverter 4 im Folgenden näher eingegangen wird.
Der Blindleistungskonverter 4 ist als Hochsetzsteller ausgebildet.
Er umfasst eingangsseitig eine Drossel 20 und elektrisch
in Serie zueinander angeordnete Schalter S_Q1 und S_Q2. Die Drossel 20 ist einerseits
mit dem High Side Eingang des Wechselrichters 1 elektrisch
gekoppelt und andererseits mit einem Abgriffspunkt zwischen den
Schal tern S_Q1 und S_Q2 elektrisch gekoppelt. Parallel zu den Schaltern
S_Q1 und S_Q2 ist ausgangsseitig des Blindleistungskonverters 4 ein
Kondensator C_Q angeordnet.
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Die
Ausgangsspannung an dem Hochsetzsteller, die dem Spannungsabfall über dem
Kondensator C_Q entspricht, ist immer höher als die Spannung U_D, die
die High Side Eingangsspannung des Wechselrichters ist, die jedoch
auch als Zwischenkreisspannung bezeichnet werden kann. Bei einer beispielhaften
Zwischenkreisspannung von 60 Volt und einer maximalen Kondensatorspannung
an dem Kondensator C_Q von 120 Volt kann so ein Spannungshub von
60 Volt genutzt werden zum Kompensieren des Wechselanteils des Eingangsstroms
I_D an der High Side des Wechselrichters 1 beziehungsweise
an seiner Low Side.
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Der
Blindleistungskonverter kann mittels seiner Schalter S_Q1, S_Q2
zum Kompensieren des jeweiligen Wechselanteils des eingangsseitigen Stroms
des Wechselrichters ohne das Vorhandensein des Blindleistungskonverters 4 angesteuert werden.
Dazu werden die für
die jeweils aktuelle Grundschwingungs-Phasenverschiebung PHI_P1 geltende Eingangsströme I_D an
der High Side beziehungsweise an der Low Side des Wechselrichters 1 ohne
das Vorhandensein des Blindleistungskonverters 4 ermittelt.
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Diese
Verläufe
des Eingangsstroms U_D an der High Side des Wechselrichters 1 beziehungsweise
an der Low Side des Wechselrichters 1 können in einem Datenspeicher
der Steuervorrichtung für
die jeweiligen Grundschwingungs-Phasenverschiebungen
PHI_P1 fest abgespeichert sein. Bevorzugt sind jedoch entsprechende
Sensoren vorgesehen, die jeweils einen Beitrag leisten zum Ermitteln
des Wechselanteils des eingangsseitigen Stroms des Wechselrichters
ohne des Vorhandenseins des Blindleistungskonverters 4.
Zu diesem Zweck sind bevorzugt Phasenstromsensoren 12 bis 16 vorgesehen,
die den jeweiligen Phasenstrom I_P1, I_P2 beziehungsweise I_P3 erfassen.
Ferner ist bevorzugt ein Gleichspannungsquellensensor 18 vorgesehen,
der den Gleichstromanteil I_D- erfasst.
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Diese
Sensoren sind häufig
für andere
Zwecke ohnehin vorgesehen und können
so ohne Zusatzaufwand zum Ermitteln des Wechselanteils des eingangsseitigen
Stroms des Wechselrichters ohne das Vorhandensein des Blindleistungskonverters 4 genutzt
werden. Der Gleichspannungsquellensensor 18 kann auch als
Stromsensor im Gleichspannungsquellenkreis oder Stromsensor auf
der Gleichspannungsseite bezeichnet werden.
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Zum
Ermitteln des Eingangsstroms I_D der High Side des Wechselrichters 1 werden
die mittels der Phasenstromsensoren 12 bis 16 erfassten
Phasenströme
I_P1, I_P2, I_P3 mit jeweiligen Werten multipliziert, die repräsentativ
sind für
den jeweiligen Schaltzustand der zugeordneten Schalter S1, S3, S5 an
der High Side. Bevorzugt wird im durchgeschalteten Zustand hierzu
der Wert Eins genommen und im nicht durchgeschalteten Zustand des
jeweiligen Schalters S1, S3, S5 ein Wert Null. Die so multiplizierten
Phasenströme
I_PH1 bis I_PH3 werden dann addiert und ferner wird der erfasste
Gleichstromanteil I_D- von dieser Summe abgezogen, wodurch sich dann
der Wechselstromanteil des Eingangsstroms I_D an dem High Side-Eingang
des Wechselrichters 1 ergibt. Der so ermittelte Eingangstrom
I_D an der High Side des Wechselrichters 1 wird dann mit –1 multipliziert
und bildet einen Sollwert für
die Ansteuerung des Blindleistungsumrichters 4.
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Die
Schalter S_Q1, S_Q2 des Blindleistungsumrichters 4 werden
dann im Sinne eines Kompensierens des Wechselanteils des eingangsseitigen Stroms
des Wechselrichters 1 angesteuert. Bevorzugt wird ferner
der durch die Drossel 20 fließende Strom mittels eines Drosselstromsensors 22 erfasst und
zum Regeln im Sinne eines Minimierens seines Wechselanteils herangezogen
und zwar durch entsprechende Korrektur der jeweiligen Ansteuerung der
Schalter S_Q1, S_Q2 des Blindleistungskonverters 4.
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Eine
besonders bevorzugte Ausführungsform
des Hochsetzstellers, der den Blindleistungskonverter 4 bildet
ist in der 5 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform
ist der Blindleistungskonverter 4 als mehrphasiger Hochsetzsteller
ausge bildet. Er ist beispielhaft als dreiphasiger Hochsetzsteller
ausgebildet und umfasst drei Brückenzweige,
denen jeweils obere und untere Schalter S_Q1, S_Q3, S_Q5 beziehungsweise
S_Q4, S_Q6, S_Q2 zugeordnet sind. Mit den oberen Schaltern sind
jeweils diejenigen bezeichnet, die auf der High Side angeordnet sind,
und die unteren Schalter sind als diejenigen bezeichnet, die auf
der Low Side also dem niedereren Potenzial bezogen auf das Gleichspannungspotenzial,
angeordnet sind.
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Ferner
umfasst der mehrphasige Hochsetzsteller 4 den jeweiligen
Brückenzweigen
zugeordnete Induktivitäten
L_1, L_2, L_3. Durch die zunehmende Mehrphasigkeit des Hochsetzstellers
kann eine erhöhte
Dynamik, insbesondere Regeldynamik erreicht werden, so kann zum
Beispiel bei dem dreiphasig ausgebildeten Hochsetzsteller eine dreifache
Dynamik im Vergleich zu dem Hochsetzsteller gemäß 2 erreicht
werden, wenn in beiden Fällen
jeweils die maximalen Schaltfrequenzen der Schalter S_Q1, S_Q2 beziehungsweise
S_Q1, S_Q4, S_Q3, S_Q6, S_Q5, S_Q2 ausgenützt wird. Der mehrphasige Hochsetzsteller
wird dazu bevorzugt bezüglich
seiner Phasen versetzt getaktet und zwar jeweils um ein Drittel
der Taktperiode zeitversetzt.
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Auf
diese weise kann dann der Aufwand für die erforderliche Kapazität, durch
die Kondensatoren C_Q beziehungsweise C_D umgesetzt ist, verringert werden
und so die Kosten für
die Herstellung noch weiter verringert werden.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiels
des Blindleistungskonverters 4 ist anhand der 6 dargestellt.
In diesem Fall ist der Blindleistungskonverter 4 als ein
invertierender DC/DC-Konverter ausgebildet mit der Induktivität L_1 und
dem ausgangsseitig angeordneten Kondensator C_Q und den Schaltern
S_Q1, S_Q2. Auch in diesem Fall kann der Blindleistungskonverter
mehrphasig ausgebildet sein mit entsprechenden Vorteilen, wie bereits bezüglich des
als mehrphasigen Hochsetzsteller ausgebildeten Blindleistungskonverters 4 oben
dargelegt.
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Mittels
des Blindleistungskonverters 4 kann der Kondensatoraufwand
im Hinblick auf die Kondensatoren C_D und C_Q deutlich reduziert
werden im Vergleich zu dem Nichtvorhandensein des Blindleistungskonverters 4.
Dabei können
jeweils die Kondensatoren C_D, C_Q auch durch eine Mehrzahl an Einzelkondensatoren
gebildet sein. Durch den Einsatz des Blindleistungskonverters 4 kann
die erforderliche Kapazität
und die Strombelastung des Kondensators C_D deutlich verringert,
Idealerweise kann auf den Kondensator C_D sogar vollständig verzichtet
werden. Darüberhinaus
ist es so ermöglicht
gegebenenfalls statt Elektrolytkondensatoren Folienkondensatoren
eingesetzt werden. Bevorzugt können
so auch für den
Kondensator C_Q Folienkondensatoren eingesetzt werden. Durch das
Vorsehen des Blindleistungskonverters kann so beispielsweise der
Kostenaufwand für
die Kondensatoren C_D beziehungsweise C_Q deutlich reduziert werden,
die ansonsten einen erheblichen Anteil des Kostenaufwands für die gesamte
Steuervorrichtung einnehmen.
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Elektrolytkondensatoren,
insbesondere Aluminiumelektrolytkondensatoren werden in dem Spannungszwischenkreis 2 bei
Steuervorrichtungen ohne den Blindleistungskonverter 4 bevorzugt
bei kleinen Betriebsspannungen, das heißt deutlich unter 400 Volt
bevorzugt eingesetzt. Erst bei höheren Spannungen
der Gleichspannungsquelle von größer 400
Volt werden Folienkondensatoren bevorzugt. Sowohl für Elektrolyt-
als auch Folienkondensatoren ist jeweils der Kostenaufwand erheblich.
Auslegekriterien bei den Kondensatoren sind zum Einen die Strombelastbarkeit,
die in der Regel den Kondensatoraufwand bei Elektrolytkondensatoren
bestimmt, sowie die zulässige
Spannungsänderung
an den Eingang des Wechselrichters, die in der Regel den Kondensatoraufwand
bei Folienkondensatoren bestimmt.
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Der
Blindleistungskonverter 4 kann auch auf geeignete andere
Art und Weise ausgebildet sein, so zum Beispiel als Schwingkreiskonverter
oder als weichschaltender Konverter, bei dem die Halbleiter entweder
im Spannungsnulldurchgang oder im Stromnulldurchgang schalten, die
auch als Zero Voltage Switching oder Zero Current Switching bezeichnet
werden. So können
sehr geringe Schaltverluste erreicht werden.