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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Pulsweitenmodulation und insbesondere
eine Wahl zwischen Pulsweitenmodulationsverfahren, um Umrichterverluste
zu minimieren.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Ein
Spannungszwischenkreisumrichter (VSI von voltage source inverter)
wird verwendet, um eine AC-Ausgangsspannung mit steuerbarer Größe und Frequenz
zu erzeugen. Der VSI wandelt eine DC-Spannung in die AC-Spannung um, um einen Dreiphasen-AC-Motor
anzutreiben. Pulsweitenmodulationsverfahren (PWM-Verfahren) werden
verwendet, um die Arbeitsweise des VSI zu steuern. Ein PWM-Steuerungsmodul
stellt Hochfrequenzspannungsimpulse bereit, die ein Tastverhältnis eines oder
mehrerer Schalter in dem VSI steuern.
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Nun
auf 1 Bezug nehmend ist ein beispielhafter Dreiphasen-VSI 10 gezeigt,
der einen AC-Motor 12 antreibt. Der VSI 10 umfasst
eine oder mehrere DC-Spannungsquellen 14 und 16 und Schalter 18-1, 18-2, 20-1, 20-2, 22-1 und 22-2,
die kollektiv als Schalter 24 bezeichnet werden. Die Schalter 24 sind
beliebige geeignete Halbleiterschalter, wie sie in der Technik bekannt
sind, beispielsweise Transistoren, die eine antiparallele Diode
umfassen. Typischerweise wird jedes Schalterpaar auf eine komplementäre Weise
betrieben. Wenn beispielsweise der Schalter 18-1 EIN ist,
ist der Schalter 18-2 AUS. Wenn umgekehrt der Schalter 18-2 AUS
ist, ist der Schalter 18-1 EIN. Die anderen Schalterpaare werden
auf eine entsprechende Weise betrieben. Der AC-Motor 12 ist
ein Dreiphasen-AC-Motor.
Mit anderen Worten arbeitet der AC-Motor 12 gemäß einem Stromfluss
durch Induktionsspulen 26, 28 und 30.
Ein Strom fließt
durch die Induktionsspulen 26, 28 und 30 gemäß den Spannungsquellen 14 und 16 und
EIN- und/oder AUS-Zuständen
der Schalter 24.
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Ein
PWM-Steuerungsmodul 32 erzeugt ein oder mehrere Schaltsteuerungssignale 34,
die ein Schaltverhalten der Schalter 24 steuern. Das PWM-Steuerungsmodul 32 implementiert
ein bekanntes PWM-Steuerungsverfahren, das die Schalter 24 betätigt, um
gewünschte
heistungsmerkmale des AC-Motors 12 zu erreichen. PWM-Steuerungsverfahren
können
beispielsweise stetig oder unstetig sein. Stetige PWM-Steuerungsverfahren,
beispielsweise eine sinusförmige
oder eine Raumvektormodulation, bewirken, dass jeder Schalter in
einem Phasenschenkel pro Zyklus eines Trägersignals einmal zyklisch
betätigt
wird (d.h. EIN- und AUS-geschaltet wird).
Unstetige PWM-Steuerungsverfahren (DPWM-Steuerungsverfahren) bewirken,
dass ein Schalter in einem Phasenschenkel für einen Teil eines Zyklus eines
Grundspannungssignals kontinuierlich EIN oder AUS bleibt. Ein Modulationssignal
(z.B. ein Schaltsteuerungssignal) bestimmt eine Dauer, für die der
Schalter EIN oder AUS ist. DPWM-Steuerungsverfahren
führen
typischerweise zu geringeren Umrichterverlusten als stetige PWM-Steuerungsverfahren.
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Drei
herkömmliche
DPWM-Verfahren sind DPWM0, DPWM1 und DPWM2, wie sie in 2A, 2B bzw. 2C gezeigt
sind. Nun auf 2A Bezug nehmend umfasst eine
DPWM0-Kurvenformdarstellung 40 während einer Phase a einer AC-Motorsteuerung
ein Grundspannungssignal 42, ein Modulationssignal 44 und
ein Stromsignal 46. Eine Amplitude des Modulati onssignals 44 ist
repräsentativ für ein befohlenes
Tastverhältnis
eines oder mehrerer der Schalter 24. Mit anderen Worten
steuert das Modulationssignal 44 das Tastverhältnis der
Schalter 24. Typischerweise ist das DPWM0-Verfahren für Lasten mit
nacheilendem Leistungsfaktor verlustoptimiert. Das DPWM0-Steuerungsverfahren
kann beispielsweise für
AC-Motoren bevorzugt
sein, die in einer Wiederaufladebetriebsart arbeiten.
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Nun
auf 2B Bezug nehmend umfasst eine DPWM1-Kurvenformdarstellung 50 während einer
Phase a einer AC-Motorsteuerung ein Grundspannungssignal 52,
ein Modulationssignal 54 und ein Stromsignal 56.
Das DPWM1-Steuerungsverfahren ist für Lasten mit Leistungsfaktor
Eins verlustoptimiert. Das DPWM1-Steuerungsverfahren kann beispielsweise
bei Motoren bevorzugt sein, die bei niedrigen Drehzahlen oder mit
leichten Lasten arbeiten.
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Nun
auf 2C Bezug nehmend umfasst eine DPWM2-Kurvenformdarstellung 60 während einer
Phase a einer AC-Motorsteuerung ein Grundspannungssignal 62,
ein Modulationssignal 64 und ein Stromsignal 66.
Das DPWM2-Steuerungsverfahren ist für Lasten mit nacheilendem Leistungsfaktor verlustoptimiert.
Das DPWM2-Steuerungsverfahren kann beispielsweise bei Motoren bevorzugt
sein, die sich in einer Fahraktion befinden.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Eine
Pulsweitenmodulations-Auswahleinrichtung (PWM-Auswahleinrichtung)
umfasst ein PWM-Steuerungsmodul. Das PWM-Steuerungsmodul ermittelt
eine gewünschte
Pulsweite eines Schaltsteuerungssignals gemäß einem gewünschten Ausgangssignal. Das
PWM-Steuerungsmodul steuert eine tatsächliche Pulsweite des Schaltsteuerungssignals
gemäß der gewünschten
Pulsweite und einem ersten PWM-Steuerungsverfahren. Ein Auswahlmodul
ermittelt, ob die gewünschte
Pulsweite eine Pulsweitenschwelle überschreitet. Das Auswahlmodul wählt ein
zweites PWM-Steuerungsverfahren
aus, wenn die gewünschte
Pulsweite die Pulsweitenschwelle überschreitet.
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Weitere
Anwendungsgebiete der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden
genauen Beschreibung offenbar. Es sollte verstanden sein, dass die
genaue Beschreibung und die speziellen Beispiele, obwohl sie die
bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung bezeichnen, nur zum Zweck einer Erläuterung
gedacht sind und nicht dazu gedacht sind, den Schutzumfang der Erfindung
zu beschränken.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
vorliegende Erfindung wird anhand der genauen Beschreibung und der
begleitenden Zeichnungen besser verstanden werden, in denen:
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1 ein
Schaltplan eines Dreiphasen-Spannungszwischenkreisumrichters nach
dem Stand der Technik ist;
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2A Arbeitskurvenformen
eines DPWM0-Steuerungsverfahrens nach dem Stand der Technik darstellt;
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2B Arbeitskurvenformen
eines DPWM1-Steuerungsverfahrens nach dem Stand der Technik darstellt;
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2C Arbeitskurvenformen
eines DPWM2-Steuerungsverfahrens nach dem Stand der Technik darstellt;
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3A Verzerrungsgebiete
eines DPWM2-Steuerungsverfahrens nach dem Stand der Technik darstellt;
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3B Verzerrungsgebiete
eines DPWM0-Steuerungsverfahrens nach dem Stand der Technik darstellt;
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4 ein
Funktionsblockdiagramm eines Spannungszwischenkreisumrichters ist,
der ein dynamisches Pulsweitenmodulations-Steuerungsmodul (PWM-Steuerungsmodul)
gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst;
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5 ein
Funktionsblockdiagramm eines Spannungszwischenkreisumrichters ist,
der ein dynamisches PWM-Steuerungsmodul
gemäß einer zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst;
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6 ein
Flussdiagramm ist, das Schritte eines DPWM-Steuerungsverfahrens gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt;
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7A Verzerrungsgebiete
eines DPWM0-Steuerungsverfahrens in einem Raumvektorformat gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt;
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7B Verzerrungsgebiete
eines DPWM1-Steuerungsverfahrens in einem Raumvektorformat gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt;
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7C Verzerrungsgebiete
eines DPWM2-Steuerungsverfahrens in einem Raumvektorformat gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt; und
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8 Schalterstellungen
komplementärer Schalterpaare
nach dem Stand der Technik darstellt.
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GENAUE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die
nachfolgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen) ist rein beispielhafter Natur
und keinesfalls dazu gedacht, die Erfindung, ihre Anwendung oder
Verwendungen zu begrenzen. Zum Zweck der Klarheit werden in den
Zeichnungen gleiche Bezugszeichen verwendet, um ähnliche Elemente zu bezeichnen.
In diesem Kontext bezeichnet der Begriff Modul und/oder Einrichtung
einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC), einen
elektronischen Schaltkreis, einen Prozessor (gemeinsam genutzt,
dezidiert oder Gruppe) und einen Speicher, die ein oder mehrere
Software- oder Firmwareprogramme ausführen, einen Schaltungslogikschaltkreis
und/oder andere geeignete Komponenten, welche die beschriebene Funktionalität bereitstellen.
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Wie
voranstehend beschrieben ist jedes der DPWM-Steuerungsverfahren
DPWM0, DPWM1 und DPWM2 für spezielle Steuerungsoperationen
optimiert. Die nichtlineare Beziehung zwischen einem Spannungszwischenkreisumrichter
(VSI) und einem AC-Motor demonstriert jedoch praktische Steuerungsbegrenzungen
der DPWM-Steuerungsverfahren. Ein gewähltes DPWM-Steuerungsverfahren kann
beispielsweise nicht in der Lage sein, eine Ausgangsspannung des
VSI bei gewissen Amplituden und Zeitpunk ten genau zu steuern. Diese
Begrenzungen führen
zu Verzerrungen der Ausgangsspannung sowie des Laststroms des VSI.
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Insbesondere
steuern die DPWM-Steuerungsverfahren die Ausgangsspannung gemäß einem
Modulationssignal, wie in 1, 2A, 2B und 2C beschrieben
ist. Das Modulatorsignal steuert Tastverhältnisse eines oder mehrerer Halbleiterschalter.
Mit anderen Worten stehen die gesteuerten Tastverhältnisse
in direkter Beziehung mit der Ausgangsspannung. Eine Steuerung über und/oder
unter einer Tastverhältnisschwelle
ist ungenau. Das Tastverhältnis
entspricht gesteuerten Pulsweiten, die EIN- und AUS-Zeiten der Halbleiterschalter
bestimmen. Ein größeres Tastverhältnis entspricht
einer größeren Pulsweite
und einer größeren EIN-
und/oder AUS-Zeit,
und ein kleineres Tastverhältnis
entspricht einer kleineren Pulsweite und einer kleineren EIN- und/oder
AUS-Zeit. Weil Schalterpaare auf eine komplementäre Weise arbeiten, beeinflusst
ein Tastverhältnis
eines ersten Schalters ein Tastverhältnis eines zweiten Schalters.
Wenn auf diese Weise eine Pulsweite für den ersten Schalter groß ist, ist
eine Pulsweite für
den zweiten Schalter klein.
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Pulsweiten
unterhalb einer Pulsweitenschwelle (z.B. eine Pulsweite, die einem
Tastverhältnis
von 5 % entspricht) sind schwierig zu erreichen. Beispielsweise
können
Beschränkungen
bei Schaltkreiskomponenten, wie zum Beispiel den Halbleiterschaltern,
eine genaue Pulsweitensteuerung unterhalb der Pulsweitenschwelle
verhindern. Verzerrungen treten auf, wenn ein gewünschtes
Tastverhältnis groß oder klein
genug ist, so dass eine gesteuerte Pulsweite unterhalb der Pulsweitenschwelle
liegt.
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Typischerweise
variieren die elektrischen Winkel, bei welchen die Steuerungsbeschränkungen auftreten,
für jedes
DPWM-Steuerungsverfahren. 3A und 3B stellen
beispielhafte Verzerrungsgebiete für die DPWM0-, DPWM1- und DPWM2-Steuerungsverfahren
dar. Nun auf 3A Bezug nehmend treten Verzerrungsgebiete
für das DPWM2-Steuerungsverfahren
und das DPWM1-Steuerungsverfahren bei verschiedenen elektrischen
Winkeln auf. Eine maximale Pulsweitengrenze 70 und eine
minimale Pulsweitengrenze 72 zeigen eine maximale bzw.
minimale Pulsweitenschwelle an. Wenn ein gewünschtes Tastverhältnis eine
Pulsweite für
einen ersten Schalter erfordert, die größer als die maximale Pulsweitengrenze 70 ist,
ist zu verstehen, dass eine Pulsweite für den zweiten (komplementären) Schalter
kleiner als die minimale Pulsweitengrenze 72 ist. Mit anderen
Worten führen gewünschte Pulsweiten über der
maximalen Pulsweitengrenze 70 bei einem komplementären Schalter
unweigerlich zu einer gewünschten
Pulsweite unter der minimalen Pulsweitengrenze 72.
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Das
DPWM2-Modulationssignal 64 befiehlt eine Pulsweite, welche
die maximale Pulsweitengrenze 70 in einem elektrischen
Winkelbereich 74 überschreitet.
Als ein Ergebnis tritt während
der DPWM2-Steuerung ein Verzerrungsgebiet 76 in dem elektrischen
Winkelbereich 74 auf. Das DPWM1-Modulationssignal 54 befiehlt
eine Pulsweite, welche die maximale Pulsweitengrenze 70 in
dem elektrischen Winkelbereich 74 nicht überschreitet.
Mit anderen Worten befindet sich das DPWM1-Modulationssignal 54 in
dem elektrischen Winkelbereich 74 in einem Gebiet 78.
Auf ähnliche
Weise befiehlt das DPWM2-Modulationssignal 64 eine Pulsweite,
welche die minimale Pulsweitengrenze 72 in einem elektrischen
Winkelbereich 80 überschreitet.
Während der
DPWM2-Steuerung tritt ein Verzerrungsgebiet 82 in dem elektrischen
Winkelbereich 80 auf. Das DPWM1-Modulationssignal 54 befiehlt
eine Pulsweite, welche die minimale Pulsweitengrenze 72 in
dem elektrischen Winkelbereich 80 nicht überschreitet. Das
DPWM1-Modulationssignal 54 befindet
sich in dem elektrischen Winkelbereich 80 in einem Gebiet 84.
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Nun
auf 3B Bezug nehmend treten Verzerrungsgebiete für das DPWM0-Steuerungsverfahren
und das DPWM1-Steuerungsverfahren bei verschiedenen elektrischen
Winkeln auf. Das DPWM0-Modulationssignal 44 befiehlt eine
Pulsweite, welche die maximale Pulsweitengrenze 70 in einem
elektrischen Winkelbereich 90 überschreitet, was zu einem
Verzerrungsgebiet 92 führt.
Das DPWM0-Modulationssignal 44 befiehlt eine Pulsweite,
welche die minimale Pulsweitengrenze 72 in einem elektrischen
Winkelbereich 94 überschreitet, was
zu einem Verzerrungsgebiet 96 führt. Das DPWM1-Modulationssignal 54 befiehlt
Pulsweiten gemäß den Gebieten 98 und 100 in
den elektrischen Winkelbereichen 90 bzw. 94.
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Wie
in 3A und 3B beschrieben
ist, ist zu verstehen, dass jedes der DPWM-Steuerungsverfahren Steuerungsbeschränkungen
bei verschiedenen elektrischen Winkeln zeigt. Die vorliegende Erfindung
implementiert ein Steuerungsverfahren, das dynamisch zwischen DPWM-Steuerungsverfahren
umschaltet, um Umrichterverluste zu minimieren. Die Erfindung vermeidet
selektiv DPWM-Steuerungsverfahren, die bei speziellen elektrischen
Winkelbereichen zu Verzerrungen der befohlenen Ausgangsspannung
führen.
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Eine
andere Ursache von DPWM-Steuerungsbeschränkungen liegt in einer Umrichtertotzeit. Ein
PWM-Steuerungsmodul fügt
eine Zeitspanne (d.h. die Umrichtertotzeit) zwischen Übergängen eines
komplementären
Schalterpaars ein, um einen Durchschusszustand zu vermeiden. Ein
Durchschusszustand tritt auf, wenn beide Schalter eines Schalterpaars
gleichzeitig EIN sind. Während
der Umrichtertotzeit bestimmt eine Polarität eines Stroms, der durch antiparallele
Dioden des Umrichters fließt,
die Ausgangsspannung des VSI. Die Umrichtertotzeit manifestiert
sich als ein virtueller Widerstand und erhöht effektiv die minimale Pulsweite.
Mit ande ren Worten nimmt während
der Umrichtertotzeit die minimale Pulsweitengrenze 72 zu,
was zu größeren Verzerrungsgebieten
führt.
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Wie
voranstehend beschrieben ist jedes der DPWM-Steuerungsverfahren
gemäß einem
Leistungsfaktor der Last des VSI optimiert. Der Leistungsfaktor
der Last kann auch zu Verzerrungen und Steuerungsbeschränkungen
beitragen, wenn ein DPWM-Steuerungsverfahren verwendet wird, das
nicht für
einen speziellen Lasttyp optimiert ist.
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Nun
auf 4 Bezug nehmend umfasst ein, wie in 1 beschriebener,
Dreiphasen-VSI 10 ein dynamisches PWM-Steuerungsmodul 110 gemäß der vorliegenden
Erfindung, ein VSI-Modul 112, eine Last, wie zum Beispiel
einen AC-Motor 114, und ein Rückkopplungsmodul 116.
Das dynamische PWM-Steuerungsmodul 110 umfasst ein DPWM-Auswahlmodul 118.
Das Auswahlmodul 118 wählt
ein DPWM-Steuerungsverfahren aus, beispielsweise DPWM0, DPWM1, DPWM2
oder ein anderes geeignetes DPWM-Steuerungsverfahren, wie nachfolgend
beschrieben wird. Das PWM-Modul 110 arbeitet gemäß dem ausgewählten DPWM-Steuerungsverfahren.
Das PWM-Steuerungsmodul 110 kann beispielsweise ein DPWM0-Steuerungsmodul 120,
ein DPWM1-Steuerungsmodul 122 und ein DPWM2-Steuerungsmodul 124 umfassen.
Das Auswahlmodul 118 gibt ein Modulationssignal 126 gemäß dem ausgewählten DPWM-Steuerungsverfahren
aus. Alternativ können
die DPWM-Steuerungsmodule von dem Auswahlmodul 118 umfasst
sein.
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Bei
einer anderen Implementierung kann der VSI 10 mehrere PWM-Steuerungsmodule 130-1, 130-2, 130-3,...
und 130-n umfassen, die kollektiv als PWM-Steuerungsmodule 130 bezeichnet
werden, wie in 5 gezeigt ist. Die PWM-Steuerungsmodule 130-1, 130-2 und 130-3 arbeiten
gemäß DPWM0, DPWM1
bzw. DPWM2. Das PWM-Steuerungsmodul 130-n arbeitet gemäß einem
beliebigen anderen geeigneten PWM-Steuerungsverfahren. Das Auswahlmodul 118 wählt ein
Modulationssignal 132 gemäß einem Modulationssignal eines
ausgewählten PWM-Steuerungsmoduls
aus und gibt es aus.
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Mit
Bezug auf 4 und 5 wählt das Auswahlmodul 118 ein
DPWM-Steuerungsverfahren gemäß einer
befohlenen Ausgangsspannung (d.h. eine Spannungsamplitude) und Verzerrungsgebieten aller
verfügbaren
DPWM-Steuerungsverfahren aus. Das Auswahlmodul 118 ermittelt,
ob die befohlene Spannungsamplitude und/oder der elektrische Winkel
in einem Verzerrungsgebiet des momentan aktiven DPWM-Steuerungsverfahrens
liegen. Das Auswahlmodul 118 steht beispielsweise mit dem
Rückkopplungsmodul 116 in
Verbindung. Das Rückkopplungsmodul 116 ermittelt
einen Ausgangsstrom und/oder eine Ausgangsspannung des VSI-Moduls 112.
Das Auswahlmodul 118 ermittelt (d.h. berechnet und/oder
schätzt)
das Verzerrungsgebiet teilweise auf der Grundlage von Daten, die
von dem Rückkopplungsmodul
empfangen wurden. Das Auswahlmodul 118 ermittelt beispielsweise
einen Modulationsindex, einen elektrischen Winkel θ und/oder
einen Leistungsfaktor der Last. Wenn die befohlene Spannung in das
Verzerrungsgebiet eintritt, wählt das
Auswahlmodul 118 ein alternatives DPWM-Steuerungsverfahren
aus. Mit anderen Worten wählt
das Auswahlmodul 118 ein DPWM-Steuerungsverfahren aus,
das bei einem aktuellen Modulationsindex, elektrischen Winkel und/oder
Lastleistungsfaktor nicht in einem Verzerrungsgebiet liegt.
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Nun
auf 6 Bezug nehmend implementiert das Auswahlmodul 118 ein
beispielhaftes DPWM-Auswahlverfahren 140. Das Verfahren 140 beginnt
bei Schritt 142. Bei Schritt 144 arbeitet ein PWM-Steuerungsmodul
gemäß einem
ersten DPWM-Steuerungsverfahren. Bei Schritt 146 ermittelt das
Verfahren 140 Daten, die zur Steuerung von Beschränkungen und/oder
Verzerrungen, wie voranstehend beschrieben, relevant sind. Das Verfahren 140 ermittelt
beispielsweise einen Modulationsindex, eine Ausgangsspannung/einen
Ausgangsstrom (aktuell und/oder gewünscht), einen elektrischen
Winkel und einen Lastleistungsfaktor. Bei Schritt 148 ermittelt das
Verfahren 140, ob sich eine befohlene Spannung/ein befohlener
Strom in einem Verzerrungsgebiet des ersten DPWM-Steuerungsverfahrens
befindet. Wenn wahr, geht das Verfahren 140 weiter zu Schritt 150.
Wenn falsch, geht das Verfahren 140 weiter zu Schritt 144.
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Bei
Schritt 150 ermittelt das Verfahren 140, ob ein
alternatives DPWM-Steuerungsverfahren
gemäß den momentanen
Leistungsdaten (d.h. befohlene Spannung/befohlener Strom) in einem
Verzerrungsgebiet arbeiten würde.
Wenn wahr, geht das Verfahren 140 weiter zu Schritt 144.
Wenn falsch, geht das Verfahren 140 weiter zu Schritt 152.
Bei Schritt 152 schaltet das Verfahren 140 auf
das alternative DPWM-Steuerungsverfahren um. Bei einer bevorzugten
Implementierung der vorliegenden Erfindung schaltet das Verfahren 140 von
DPWM0 und/oder DPWM2 auf DPWM1 um. Wie in 3A und 3B beschrieben,
befindet sich das Modulationssignal von DPWM1 nicht in einem Verzerrungsgebiet,
wenn sich die Modulationssignale von DPWM2 und DPWM0 in Verzerrungsgebieten
befinden.
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Bei
Schritt 154 ermittelt das Verfahren 140, ob das
erste DPWM-Steuerungsverfahren
immer noch in einem Verzerrungsgebiet arbeiten würde. Wenn wahr, geht das Verfahren 140 weiter
zu Schritt 154. Wenn falsch, geht das Verfahren 140 weiter
zu Schritt 156. Bei Schritt 156 schaltet das Verfahren 140 zu
dem ersten DPWM-Steuerungsverfahren um. Das Verfahren 140 geht
weiter zu Schritt 144. Auf diese Weise schaltet das Verfahren 140 temporär zu einem
alternativen DPWM-Steuerungsverfahren um, wenn das erste DPWM-Steuerungsverfahren
in einem Ver zerrungsgebiet arbeitet. Alternativ kann das Verfahren 140 fortfahren,
gemäß dem alternativen DPWM-Steuerungsverfahren
zu arbeiten, bis das alternative DPWM-Steuerungsverfahren in einem
Verzerrungsgebiet arbeitet.
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Verzerrungsgebiete
für DPWM0,
DPWM1 und DPWM2 sind in 7A, 7B bzw. 7C in einem
Raumvektorformat gezeichnet gezeigt. Nun auf 7A Bezug
nehmend zeigen schattierte (Verzerrungs-) Gebiete 160 Verzerrungsgebiete
an, die aus Pulsweitenbeschränkungen
und einer Umrichtertotzeit resultieren, wie voranstehend beschrieben wurde.
Gebiete 162 entsprechen Pulsweiten innerhalb der Steuerungsbeschränkungen
des DPWM0-Steuerungsverfahrens. Nun auf 7B Bezug
nehmend zeigen schattierte Gebiete 164 Verzerrungsgebiete
des DPWM1-Steuerungsverfahrens an, und Gebiete 166 entsprechen
Pulsweiten innerhalb der Steuerungsbeschränkungen des DPWM1-Steuerungsverfahrens.
Schattierte Gebiete 168 bezeichnen Verzerrungsgebiete des DPWM2-Steuerungsverfahrens,
und Gebiete 170 entsprechen Pulsweiten innerhalb der Steuerungsbeschränkungen
des DPWM2-Steuerungsverfahrens. Die Verzerrungsgebiete 160, 164 und 168 können gemäß bekannten
Pulsweiten- und
Umrichtertotzeit-Einschränkungen
eines jeden DPWM-Steuerungsverfahrens ermittelt werden.
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Spannungsvektoren 172, 174, 176, 178, 180 und 182 entsprechen
Schalterstellungen komplementärer
Schalterpaare in einem VSI-Schaltkreis. Der Spannungsvektor 172 zeigt
beispielsweise einen binären
Schalterzustand von 010 an. Jede Position in dem binären Schalterzustand
bezieht sich auf die Schalterstellungen eines Schalterpaars. Eine "0" zeigt an, dass ein erster (d.h. oberer)
Schalter in dem Schalterpaar offen ist und ein zweiter (d.h. unterer) Schalter
in dem Schalterpaar geschlossen ist. Umgekehrt zeigt eine "1" an, dass der erste Schalter geschlossen
ist und der zweite Schalter offen ist. 8 ist ein
beispielhaftes Schalterzustandsdiagramm, das binäre Schalterzustände und
entsprechende Schalterstellungen darstellt. Phasenschenkel werden mit
a, b und c bezeichnet.
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Wieder
auf 7A, 7B und 7C Bezug
nehmend entsprechen die Spannungsvektoren einer befohlenen Ausgangsspannung
des VSI. Ein beispielhafter befohlener Spannungsvektor 184 ist
in 7C gezeigt. Eine Länge des Spannungsvektors 184 entspricht
einer Amplitude der befohlenen Ausgangsspannung. Ein Winkel θ entspricht
einem augenblicklichen Winkel der Ausgangsspannung. Wie voranstehend
in 3-6 beschrieben,
ermittelt das DPWM-Auswahlverfahren der vorliegenden Erfindung,
wann ein aktuelles DPWM-Steuerungsverfahren in einem Verzerrungsgebiet
gemäß der befohlenen
Ausgangsspannung und des befohlenen Winkels arbeitet, wie in 7 und 8 beschrieben. Auf
diese Weise wählt
das DPWM-Auswahlverfahren ein alternatives DPWM-Steuerungsverfahren
aus, das nicht in einem Verzerrungsgebiet arbeitet.
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Fachleute
können
nun aus der voranstehenden Beschreibung entnehmen, dass die breiten
Lehren der vorliegenden Erfindung in einer Vielzahl von Formen implementiert
werden können.
Obwohl diese Erfindung in Verbindung mit speziellen Beispielen davon
beschrieben wurde, soll der wahre Schutzumfang der Erfindung nicht
darauf begrenzt sein, da der Fachmann bei einem Studium der Zeichnungen,
der Beschreibung und der nachfolgenden Ansprüche andere Modifikationen erkennen
wird.