DE102009045337A1

DE102009045337A1 - Elektrische Schaltung

Info

Publication number: DE102009045337A1
Application number: DE102009045337A
Authority: DE
Inventors: Sven Finke; Jochen Kurfiss
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-10-05
Filing date: 2009-10-05
Publication date: 2011-04-07

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Schaltung (1) mit mindestens zwei parallel betreibbaren Wechselrichtern (2, 3), an deren Außenleitern (4, 5, 6, 8, 9, 10) jeweils zumindest ein elektrischer Verbraucher (7, 11) angeschlossen ist, wobei die Stromstärke der in den Außenleitern (4, 5, 6, 8, 9, 10) fließenden Ströme mittels einer Widerstandsanordnung (29) bestimmbar ist. Dabei ist vorgesehen, dass die Widerstandsanordnung (29) mindestens einen Widerstand (30, 31, 32) aufweist, der einem der Außenleiter (4, 5, 6) eines der Wechselrichter (2) und einem der Außenleiter (8, 9, 10) eines anderen der Wechselrichter (3) gemeinsam zugeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Schaltung mit mindestens zwei parallel betreibbaren Wechselrichtern, an deren Außenleitern jeweils zumindest ein elektrischer Verbraucher angeschlossen ist, wobei die Stromstärke der in den Außenleitern fließenden Ströme mittels einer Widerstandsanordnung bestimmbar ist.
Stand der Technik
Derartige elektrische Schaltungen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Die Wechselrichter dienen zum Umsetzen einer von einer Spannungsquelle bereitgestellten Gleichspannung in eine Wechsel- beziehungsweise Drehspannung. Diese liegt an den Außenleitern der Wechselrichter und somit auch an den elektrischen Verbrauchern an. Der elektrische Verbraucher ist beispielsweise eine elektrische Maschine, insbesondere ein Drehstrommotor. Der elektrische Verbraucher ist in diesem Fall ein induktiver Verbraucher. Es kann auch vorgesehen sein, dass die elektrischen Verbraucher jeweils lediglich Rotorwicklungen beziehungsweise Statorwicklungen einer gemeinsamen elektrischen Maschine sind. Das bedeutet, dass jedem Wechselrichter ein elektrischer Verbraucher in Form eines Wicklungszweigs (Rotor- oder Statorwicklung) der gemeinsamen elektrischen Maschine zugeordnet ist. Eine solche elektrische Maschine ist beispielsweise in der DE 32 39 284 A1 beschrieben.
Mittels der Wechselrichter werden an den Außenleitern beziehungsweise den elektrischen Verbrauchern anliegende Spannungen eingestellt, wobei jeder Außenleiter eine eigene Strangspannung aufweisen kann. Aufgrund dieser Spannungen stellen sich durch die Außenleiter beziehungsweise die elektrischen Verbraucher fließende Ströme ein. Es ist ebenfalls bekannt, diese Ströme mittels einer Widerstandsordnung zu bestimmen. Dabei ist jedem Strang mindestens ein Widerstand zugeordnet, an welchem eine Spannung abfällt. Wird diese an dem Widerstand abfallende Spannung bestimmt, so kann auf die in dem Außenleiter vorliegende Stromstärke geschlossen werden. Dabei ist jedem Außenleiter ein Widerstand zugeordnet. Werden bei der hier vorgesehenen Schaltung Wechselrichter mit jeweils drei Außenleitern verwendet – zum Betreiben eines üblichen dreiphasigen elektrischen Verbrauchers –, so umfasst die Widerstandsanordnung mindestens sechs Widerstände, um eine zuverlässige Bestimmung der durch die Außenleiter fließenden Ströme zu ermöglichen.
Offenbarung der Erfindung
Demgegenüber weist die elektrische Schaltung mit den in Anspruch 1 genannten Merkmalen den Vorteil auf, dass die Anzahl der Widerstände gegenüber dem Stand der Technik verringert ist. Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Widerstandsanordnung mindestens einen Widerstand aufweist, der einem der Außenleiter eines der Wechselrichter und einem der Außenleiter eines anderen der Wechselrichter gemeinsam zugeordnet ist. Es ist also nicht, wie bisher aus dem Stand der Technik bekannt, jedem Außenleiter ein eigener Widerstand zugeordnet. Vielmehr wird jeweils ein Außenleiter des einen der Wechselrichter und ein Außenleiter des anderen der Wechselrichter derart zusammengefasst, dass ihnen der Widerstand gemeinsam zugeordnet ist. Das bedeutet, dass sowohl der Außenleiter des einen der Wechselrichter als auch der Außenleiter des anderen der Wechselrichter mit dem Widerstand verbindbar ist. Dies ist beispielsweise über einen Schalter vorgesehen, der als High-Side-Schalter oder als Low-Side-Schalter ausgebildet ist.
Sind mehr als zwei Wechselrichter vorgesehen, so können auch mehr als zwei Außenleiter dem gemeinsamen Widerstand zugeordnet sein. Vorzugsweise ist ein Außenleiter jedes Wechselrichters dem gemeinsamen Widerstand zugeordnet. Die Stromstärken der in den Außenleitern fließenden Ströme werden über den Spannungsabfall an dem gemeinsamen Widerstand bestimmt. Bei zwei dreiphasigen Wechselrichtern weisen die Wechselrichter jeweils drei Außenleiter auf. Daher sind drei Widerstände vorgesehen, um die Stromstärken zu bestimmen. Gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Schaltungen wird die Anzahl der Widerstände, die zur Bestimmung der Stromstärken eingesetzt sind, demnach halbiert. Dabei ist die Genauigkeit, mit welcher die Stromstärken bestimmbar sind, nicht beeinflusst; vielmehr tritt kein Informationsverlust über die fließenden Phasenströme auf. Um parallel betreibbar zu sein, weisen die Wechselrichter vorzugsweise eine gemeinsame Stromversorgung auf. Unter Anwendung des ersten Kirchhoffschen Gesetzes (Knotenregel) ist es grundsätzlich möglich, die Anzahl der Widerstände weiter zu reduzieren, wobei beispielsweise bei Wechselrichtern mit drei Außenleitern lediglich zwei Widerstände benötigt werden.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass jedem Außenleiter mindestens zwei Schalter, insbesondere ein High-Side-Schalter und ein Low-Side-Schalter, zugeordnet sind. Der High-Side-Schalter ist zwischen einem Potential und dem elektrischen Verbraucher und der Low-Side-Schalter zwischen dem elektrischen Verbraucher und einer Masse beziehungsweise einem niedrigeren Potential angeordnet. Die Schalter, also sowohl der High-Side-Schalter als auch der Low-Side-Schalter, werden mittels eines Pulsweitenmodulationsverfahrens angesteuert, um in den Außenleitern – auch als Stränge beziehungsweise Phasen bezeichnet – eine gewünschte Strangspannung einzustellen. Diese Strangspannung kann auf Grundlage der mittels der Widerstandsanordnung bestimmten Ströme ermittelt sein. Der Außenleiter des einen und der Außenleiter des anderen der Wechselrichter sind mittels des High-Side-Schalters oder des Low-Side-Schalters mit dem ihnen jeweils gemeinsam zugeordneten Widerstand elektrisch verbindbar. Das bedeutet, dass keine permanente elektrische Verbindung zwischen den Außenleitern beziehungsweise den elektrischen Verbrauchern und dem gemeinsamen Widerstand vorliegen muss.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass über den Widerstand sowohl der Außenleiter des einen der Wechselrichter als auch der Außenleiter des anderen der Wechselrichter mit einem gemeinsamen Potential oder einer gemeinsamen Masse verbindbar sind. Sowohl der durch den Außenleiter des einen der Wechselrichter als auch den Außenleiter des anderen der Wechselrichter fließende Strom fließt somit durch den gemeinsamen Widerstand; entweder in Richtung der elektrischen Verbraucher – Verbindung über den Widerstand mit dem gemeinsamen Potential – oder von diesem weg – bei einer Verbindung über den Widerstand mit der gemeinsamen Masse beziehungsweise dem niedrigeren Potential.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Wechselrichter zueinander phasenversetzt, insbesondere um ein Mehrfaches von 30°, betreibbar sind. Das bedeutet, dass die Schalter – also die High-Side-Schalter und die Low-Side-Schalter – derart angesteuert werden, dass die Außenleiter der Wechselrichter, welche dem gemeinsamen Widerstand zugeordnet sind, jeweils gegeneinander phasenversetzt geschaltet sind. Auf diese Weise ist es möglich, die Strombelastung des Widerstands zu reduzieren. Lediglich beispielhaft ist der Phasenversatz mit einem Mehrfaches von 30° angegeben. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die dem gemeinsamen Widerstand zugeordneten Außenleiter der Wechselrichter um 150° phasenversetzt sind, da bei einer solchen Phasenverschiebung bei einer üblichen elektrischen Schaltung beispielsweise lediglich 450 A durch den Widerstand fließen, während es bei einer Phasenverschiebung von 90° bis zu 630 A und bei einer Phasenverschiebung von 30° bis zu 860 A sind. Weiterhin ist bei einer derart großen Phasenverschiebung eine hohe Genauigkeit der Bestimmung der Stromstärke mittels der Widerstandsanordnung erreichbar. Ein solches phasenversetztes Betreiben ist besonders dann vorteilhaft, wenn die elektrischen Verbraucher Wicklungszweige (Rotor- oder Statorwicklungen) einer gemeinsamen elektrischen Maschine, beispielsweise eines Elektromotors, sind. Sind die Wicklungszweige über den Umfang der elektrischen Maschine versetzt angeordnet, so kann eine gleichmäßigere Kommutierung erreicht werden.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Wechselrichter in einem Normalbetrieb dazu vorgesehen sind, jeweils den High-Side-Schalter mindestens eines der Außenleiter und den Low-Side-Schalter mindestens eines anderen der Außenleiter zu schließen. Dabei sind der High-Side-Schalter und der Low-Side-Schalter jeweils demselben Wechselrichter zugeordnet. Es wird vermieden, den High-Side-Schalter und den Low-Side-Schalter eines Außenleiters gleichzeitig zu schließen, also durchgängig zu schalten, da in diesem Fall ein Kurzschluss über den Außenleiter vorliegen würde. Es kann vorgesehen sein, jeweils einen High-Side-Schalter des einen der Außenleiter und den Low-Side-Schalter des anderen der Außenleiter zu schließen. Alternativ kann es jedoch auch vorgesehen sein, die High-Side-Schalter mehrerer Außenleiter (beispielsweise zwei) und den Low-Side-Schalter des anderen der Außenleiter zu schließen oder umgekehrt. Das Schließen der High-Side-Schalter und Low-Side-Schalter wird alternierend durchgeführt, sodass der elektrische Verbraucher mit einer Wechselspannung beziehungsweise Drehspannung versorgt wird.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Wechselrichter in einem Messbetrieb dazu vorgesehen sind, die elektrischen Verbraucher in einem, insbesondere aktiven, Freilaufbetrieb über die High-Side-Schalter oder die Low-Side-Schalter zu betreiben. Der Messbetrieb wird durchgeführt, wenn die Ströme in den Außenleitern der Wechselrichter in einem Betriebszustand bestimmt werden sollen, in welchem die an den Außenleitern des einen der Wechselrichter anliegenden Ströme die an den Außenleitern des anderen der Wechselrichter anliegenden nicht beeinflussen können. Es soll also eine getrennter Bestimmung der für die beiden Wechselrichter vorliegenden Ströme durchgeführt werden. Dazu sind den High-Side-Schaltern beziehungsweise den Low-Side-Schaltern Freilaufstrecken zugeordnet, die zum Beispiel mittels Freilaufdioden realisiert sind. Eine Freilaufdiode ist dabei zu jeweils einem der Schalter parallel geschaltet. Eine solche Anordnung ermöglicht es, lediglich den durch den Außenleiter eines der elektrischen Verbraucher fließenden Strom zu bestimmen. Vorzugsweise wird ein aktiver Freilaufbetrieb durchgeführt. In dem aktiven Freilaufbetrieb werden sowohl die High-Side-Schalter als auch die Low-Side-Schalter alternierend geöffnet und geschlossen, wobei insbesondere einer der High-Side-Schalter immer dann geschlossen wird, wenn der Low-Side-Schalter desselben Außenleiters geöffnet ist und umgekehrt. Auf diese Weise fällt die in dem elektrischen Verbraucher induzierte Spannung an dem High-Side-Schalter (beziehungsweise den Low-Side-Schalter) anstatt in der Freilaufstrecke ab. Alternativ kann auch ein passiver Freilaufbetrieb durchgeführt werden. Liegt der passive Freilaufbetrieb über die High-Side-Schalter vor, so sind die Low-Side-Schalter durchgehend geöffnet, während die High-Side-Schalter alternierend geöffnet und geschlossen werden. Für den passiven Freilaufbetrieb über die Low-Side-Schalter gilt entsprechend das Umgekehrte.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Wechselrichter die High-Side-Schalter und/oder die Low-Side-Schalter mittels Pulsweitenmodulation ansteuern. Die Pulsweitenmodulation der High-Side-Schalter beziehungsweise der Low-Side-Schalter wird verwendet, um die gewünschten Strangspannungen an den Außenleitern und damit den elektrischen Verbrauchern einzustellen. Vorzugsweise wird eine mittenzentrierte Pulsweitenmodulation durchgeführt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass in dem Messbetrieb die Low-Side-Schalter eines der Wechselrichter geöffnet oder mittels Pulsweitenmodulation angesteuert sind, um die Außenleiter von dem jeweils zugeordneten gemeinsamen Widerstand zu entkoppeln. Dies gilt zumindest, wenn der gemeinsame Widerstand auf der Seite der Wechselrichter angeordnet ist, auf welchem die Low-Side-Schalter vorliegen. Es kann selbstverständlich auch umgekehrt der Fall sein, dass der gemeinsame Widerstand auf der Seite der High-Side-Schalter vorliegt, sodass diese geöffnet oder mittels Pulsweitenmodulation angesteuert werden, um das Entkoppeln zu erreichen. Wie bereits vorstehend aufgeführt, werden dann die High-Side-Schalter beziehungsweise die Low-Side-Schalter mittels Pulsweitenmodulation angesteuert, um den Freilaufbetrieb zu erreichen. Dabei liegt für die geöffneten Low-Side-Schalter der passive Freilaufbetrieb und für die mittels Pulsweitenmodulation angesteuerten Low-Side-Schalter der aktive Freilaufbetrieb vor.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der elektrische Verbraucher als Elektromotor, insbesondere Wechselstrom- oder Drehstrommotor, verwendbar ist. Der elektrische Verbraucher kann beispielsweise ein Starter-Generator sein. Grundsätzlich ist jeglicher mehrphasiger Verbraucher denkbar, insbesondere solche, bei welchen eine mittenzentrierte Pulsweitenmodulation verwendet wird.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass an den Widerstand ein Verstärker und/oder ein, insbesondere einen Analog-Digital-Konverter aufweisender, Microcontroller angeschlossen ist. Der Verstärker dient als Messverstärker, um die Stromstärke des fließenden Stroms so genau als möglich bestimmen zu können. Insbesondere ist der Verstärker dazu vorgesehen, einen Signalbereich des Analog-Digital-Konverters möglichst vollständig zu nutzen. Der Analog-Digital-Konverter kann Bestandteil des Microcontrollers sein, welcher zur Auswertung der gemessenen Stromstärken dient. Vorzugsweise sind jedem gemeinsamen Widerstand ein Verstärker und ein Analog-Digital-Konverter zugeordnet. Der Analog-Digital-Konverter beziehungsweise die Analog-Digital-Konverter können in den Microcontroller integriert sein.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer elektrischen Schaltung mit zwei Wechselrichtern und zwei elektrischen Verbrauchern sowie einer Widerstandsanordnung,
2 eine schematische Ansicht der aus 1 bekannten elektrischen Schaltung, wobei sich High-Side-Schalter und Low-Side-Schalter in einer ersten Stellung befinden,
3 die elektrische Schaltung, wobei sich die High-Side-Schalter und die Low-Side-Schalter in einer zweiten Stellung befinden, und
4 ein Diagramm, in welchem ein Schaltmuster für eine Pulsweitenmodulation der Wechselrichter dargestellt ist.
Die 1 zeigt eine elektrische Schaltung 1, mit zwei parallel betreibbaren Wechselrichtern 2 und 3, an deren Außenleiter 4, 5 und 6 (Wechselrichter 2) ein erster elektrischer Verbraucher 7 und an Außenleiter 8, 9 und 10 (Wechselrichter 3) ein zweiter elektrischer Verbraucher 11 angeschlossen sind. Die beiden Wechselrichter 2 und 3 weisen somit jeweils drei Außenleiter 4, 5 und 6 beziehungsweise 8, 9 und 10 auf, sind also dreiphasig. Somit stehen insgesamt sechs Phasen zur Verfügung, welche zueinander phasenversetzt geschaltet sein können. Die elektrischen Verbraucher 7 und 11 können Statorwicklungen 12 eines sechsphasigen Drehstromantriebs 13 sein. Die Wechselrichter 2 und 3 werden somit zum gemeinsamen Betreiben des Drehstromantriebs 13 verwendet. Alternativ ist es jedoch auch möglich, mit jedem Wechselrichter 2 oder 3 einen dreiphasigen Drehstromantrieb mit Drehstrom zu versorgen.
Die Wechselrichter 2 und 3 sind an eine Spannungsquelle 14 angeschlossen, wobei eine Verbindung zu einem Potential 15 über High-Side-Schalter 16 bis 21 und eine Verbindung zu einer gemeinsamen Masse 22 – welche gegenüber dem Potential 15 ein niedrigeres Potential darstellt – über Low-Side-Schalter 23 bis 28 herstellbar sind. Zu den High-Side-Schaltern 16 bis 21 und den Low-Side-Schaltern 23 bis 28 sind jeweils eine Freilaufdiode aufweisende Freilaufpfade parallel geschaltet, hier jedoch nicht dargestellt.
Die elektrische Schaltung 1 weist weiterhin eine Widerstandsanordnung 29 auf, welche aus drei Widerständen 30, 31 und 32 besteht. Dabei sind die Außenleiter 4 und 8 über den Widerstand 30, die Außenleiter 5 und 9 über den Widerstand 31 und die Außenleiter 6 und 10 über den Widerstand 32 mit der Masse 22 verbindbar. Zwischen den Außenleitern 4 bis 6 und 8 bis 10 und den Widerständen 30 bis 32 sind jeweils die Low-Side-Schalter 23 bis 28 vorgesehen.
Die elektrische Schaltung 1 ist dabei derart aufgebaut, dass die Widerstände 30 bis 32 jeweils den Außenleitern 4 und 10, 5 und 9 sowie 6 und 8 gemeinsam zugeordnet sind, also gemeinsame Widerstände 30 bis 32 darstellen. Mittels den Widerständen 30 bis 32 beziehungsweise der Widerstandsanordnung 29 ist es möglich, die in den Außenleitern 4 bis 6 und 8 bis 10 fließenden Ströme zu bestimmen. Zu diesem Zweck wird die an den Widerständen 30 bis 32 jeweils abfallende Spannung bestimmt. Diese Spannungsabfälle werden mittels eines Verstärkers 33 (Differenzverstärker) verstärkt und einem Microcontroller 34 zugeführt, welcher über Analog-Digital-Wandler 35 verfügt, um die mittels des Verstärkers 33 verstärkten Spannungsabfälle in ein digitales Signal umzuwandeln und anschließend auszuwerten. Die Spannungsabfälle stellen also Größen dar, welche für den jeweiligen Strom in den Außenleitern 4 bis 6 und 8 bis 10 kennzeichnend sind. Der Microcontroller 34 kann aufgrund des nunmehr bekannten Stroms die Wechselrichter 2 und 3 steuernd und/oder regelnd ansprechen, um ein gewünschtes Verhalten der elektrischen Verbraucher 7 und 11 einzustellen.
Die High-Side-Schalter 16 bis 21 und die Low-Side-Schalter 23 bis 28 werden mittels Pulsweitenmodulation angesteuert, sodass in den Außenleitern 4 bis 6 beziehungsweise 8 bis 10 eine Wechselspannung beziehungsweise Drehspannung vorliegt, mit welcher die elektrischen Verbraucher 7 und 11 betrieben werden. Dabei erfolgt das Ansteuern der High-Side-Schalter 16 bis 21 beziehungsweise die der Low-Side-Schalter 23 bis 28 derart, dass die mit einem der gemeinsamen Widerstände 30 bis 32 verbindbaren Außenleiter, also die Außenleiter 4 und 8, 5 und 9 sowie 6 und 8 jeweils um ein Mehrfaches von 30° zueinander phasenversetzt sind. Besonders vorteilhaft ist eine Phasenverschiebung von 150°, da in diesem Fall der durch die Widerstände 30 bis 32 fließende Strom vergleichsweise gering ist. Beim Ansteuern der High-Side-Schalter 16 bis 21 und Low-Side-Schalter 23 bis 28 sind jeweils zwei einem der elektrischen Verbraucher 7 und 11 zugeordneten High-Side-Schalter 16 bis 21 und einer der Low-Side-Schalter 23 bis 28 oder umgekehrt geschlossen. Beispielsweise sind die High-Side-Schalter 16 und 19 geschlossen, während die Low-Side-Schalter 24 und 25 sowie 27 und 28 geschlossen, während die weiteren Schalter geöffnet sind. Somit können durch Bestimmen der an den Widerständen 30 bis 32 abfallenden Spannungen die durch die Außenleiter 4 bis 6 und 8 bis 10 fließenden Ströme bestimmt werden. Dabei ist jedoch der gemeinsame Widerstand 31 sowohl mit dem Verbraucher 7 als auch mit dem Verbraucher 11 elektrisch verbunden, wird also mit Strömen von beiden Verbrauchern 7 und 11 beaufschlagt, die demzufolge auch nur gemeinsam und nicht als einzelne Größen bestimmt werden können.
Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, die elektrische Schaltung 1 derart zu betreiben, dass die in den 2 und 3 dargestellten Stellungen der High-Side-Schalter 16 bis 21 und der Low-Side-Schalter 23 bis 28 zumindest kurzfristig vorliegen.
In der 2 sind die High-Side-Schalter 16 bis 18 des Wechselrichters 2 und die Low-Side-Schalter 26 bis 28 des Wechselrichters 3 geöffnet sowie die Low-Side-Schalter 23 bis 25 des Wechselrichters 2 und die High-Side-Schalter 19 bis 21 des Wechselrichters 3 geschlossen dargestellt. Damit ist angedeutet, dass sich die elektrischen Verbraucher 7 und 11 in einem aktiven Freilaufbetrieb befinden. Dabei wird der Freilaufbetrieb des elektrischen Verbrauchers 7 über die Low-Side-Schalter 23 bis 25 und der des elektrischen Verbrauchers 11 über die High-Side-Schalter 19 bis 21 erreicht. Dazu werden die die Low-Side-Schalter 23 bis 25 und die High-Side-Schalter 16 bis 18 des Wechselrichters 2 sowie die Low-Side-Schalter 26 bis 28 und die High-Side-Schalter 19 bis 21 des Wechselrichters 3 mittels Pulsweitenmodulation angesteuert, sodass die beiden elektrischen Verbraucher 7 und 11 in dem aktiven Freilaufbetrieb vorliegen. In dem Freilaufbetrieb werden die High-Side-Schalter 16 bis 18 beziehungsweise 19 bis 21 und die Low-Side-Schalter 23 bis 25 beziehungsweise 26 bis 28 der Wechselrichter 2 und 3 komplementär angesteuert, so dass eine elektrische Entkoppelung des elektrischen Verbrauchers 1 beziehungsweise der Außenleiter 8 bis 10 von der Widerstandsanordnung 29 erreicht wird. Bei Vorliegen eines Schaltmusters wie in der 2 dargestellt können ohne Beeinflussung durch den elektrischen Verbraucher 11 die durch die Außenleiter 4 bis 6 fließenden Ströme mittels der Widerstandsanordnung 29 bestimmt werden.
Analog ist in 3 ein Schaltmuster der High-Side-Schalter 16 bis 21 und der Low-Side-Schalter 23 bis 28 gezeigt, in welcher die durch die Außenleiter 8 bis 10 fließenden Ströme mittels der Widerstandsanordnung 29 bestimmt werden können. Dazu werden die Wechselrichter 2 und 3 derart betrieben, dass die elektrischen Verbraucher 7 und 11 in dem aktiven Freilaufbetrieb vorliegen. Es ist hier ein aktiver Freilaufbetrieb des elektrischen Verbrauchers 7 über die High-Side-Schalter 16 bis 18 und des elektrischen Verbrauchers 11 über die Low-Side-Schalter 26 bis 28 vorgesehen. In ihrem sonstigen Aufbau entsprechen die elektrischen Schaltungen 1 der 2 und 3 der elektrischen Schaltung 1 der 1, es wurde jedoch auf eine Darstellung des Verstärkers 33 und des Microcontrollers 34 mit dem Analog-Digital-Wandler 35 verzichtet.
Die 4 zeigt beispielhaft Verläufe für eine Pulsweitenmodulation, mit welcher die in den 2 und 3 gezeigten Stellungen der High-Side-Schalter 16 bis 21 und der Low-Side-Schalter 24 bis 28 erreicht werden können. Dabei ist ein Pulsweitensignal – maßgeblich für eine einzustellende Stellung (geöffnet oder geschlossen) der Schalter 16 bis 21 und 24 bis 28 – über der Zeit aufgetragen. Verläufe 36 bis 41 sind dabei in eben dieser Reihenfolge den Außenleitern 4 bis 6 sowie 8 bis 10 zuzuordnen. Die Pfeile 42 und 43 deuten Perioden beziehungsweise Periodenlängen der Pulsweitenmodulation an. In dem dargestellten Beispiel entsprechen die Periodenlängen Messintervallen, wobei der Pfeil 42 ein Messintervall für den ersten elektrischen Verbraucher 7 und der Pfeil 43 ein Messintervall für den zweiten elektrischen Verbraucher 11 anzeigt. In einem durch den Pfeil 44 gekennzeichneten Messzeitraum mit der Dauer Δt können die durch die Außenleiter 4, 5 und 6 fließenden Ströme ermittelt werden. Phasenversetzt dazu liegt ein durch den Pfeil 45 angedeuteter Messzeitraum, welcher ebenfalls die Dauer Δt aufweist, während dem die durch die Außenleiter 8, 9 und 10 fließenden Ströme bestimmt werden können.
Die Messintervalle können für einen Großteil der Arbeitspunkte der elektrischen Verbraucher 7 und 11 durch versetzt laufende Pulsweitenmodulations-Timer für die Ansteuerung der High-Side-Schalter 16 bis 21 beziehungsweise Low-Side-Schalter 23 bis 28 eingestellt werden. Für eine mittenzentrierte Pulsweitenmodulation bedeutet dies, dass die Timer jeweils mit einem Versatz einer halben Pulsweitenmodulationsperiode laufen.
Die erfindungsgemäße elektrische Schaltung 1 ermöglicht somit auf einfache Weise das Bestimmen der in den Außenleitern 4 bis 6 sowie 8 bis 10 fließenden Ströme, ohne für jeden Außenleiter einen eigenen Widerstand vorsehen zu müssen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 3239284 A1 [0002]

Claims

Elektrische Schaltung (1) mit mindestens zwei parallel betreibbaren Wechselrichtern (2, 3), an deren Außenleitern (4, 5, 6, 8, 9, 10) jeweils zumindest ein elektrischer Verbraucher (7, 11) angeschlossen ist, wobei die Stromstärke der in den Außenleitern (4, 5, 6, 8, 9, 10) fließenden Ströme mittels einer Widerstandsanordnung (29) bestimmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerstandsanordnung (29) mindestens einen Widerstand (30, 31, 32) aufweist, der einem der Außenleiter (4, 5, 6) eines der Wechselrichter (2) und einem der Außenleiter (8, 9, 10) eines anderen der Wechselrichter (3) gemeinsam zugeordnet ist.
Elektrische Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Außenleiter (4, 5, 6, 8, 9, 10) mindestens zwei Schalter (16, 17, 18, 19, 20, 21, 23, 24, 25, 26, 27, 28), insbesondere ein High-Side-Schalter (16, 17, 18, 19, 20, 21) und ein Low-Side-Schalter (23, 24, 25, 26, 27, 28), zugeordnet sind.
Elektrische Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über den Widerstand (30, 31, 32) sowohl der Außenleiter (4, 5, 6) des einen der Wechselrichter (2) als auch der Außenleiter (8, 9, 10) des anderen der Wechselrichter (3) mit einem gemeinsamen Potential (15) oder einer gemeinsamen Masse (22) verbindbar sind.
Elektrische Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselrichter (2, 3) zueinander phasenversetzt, insbesondere um ein Mehrfaches von 30°, betreibbar sind.
Elektrische Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselrichter (2, 3) in einem Normalbetrieb dazu vorgesehen sind, jeweils den High-Side-Schalter (16, 17, 18, 19, 20, 21) mindestens eines der Außenleiter (4, 5, 6, 8, 9, 10) und den Low-Side-Schalter (23, 24, 25, 26, 27, 28) mindestens eines anderen der Außenleiter (10, 9, 8, 6, 5, 4) zu schließen.
Elektrische Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselrichter (2, 3) in einem Messbetrieb dazu vorgesehen sind, die elektrischen Verbraucher (7, 11) in einem, insbesondere aktiven, Freilaufbetrieb über die High-Side-Schalter (16, 17, 18, 19, 20, 21) oder die Low-Side-Schalter (23, 24, 25, 26, 27, 28) zu betreiben.
Elektrische Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselrichter (2, 3) die High-Side-Schalter (16, 17, 18, 19, 20, 21) und/oder die Low-Side-Schalter (23, 24, 25, 26, 27, 28) mittels Pulsweitenmodulation ansteuern.
Elektrische Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Messbetrieb die Low-Side-Schalter (23, 24, 25, 26, 27, 28) eines der Wechselrichter (2, 3) geöffnet oder mittels Pulsweitenmodulation angesteuert sind, um die Außenleiter (4, 5, 6, 8, 9, 10) von dem jeweils zugeordneten gemeinsamen Widerstand (30, 31, 32) zu entkoppeln.
Elektrische Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Verbraucher (7, 11) als Elektromotor, insbesondere Wechselstrom- oder Drehstrommotor verwendbar ist.
Elektrische Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an den Widerstand (30, 31, 32) ein Verstärker (33) und/oder ein, insbesondere einen Analog-Digital-Wandler (35) aufweisender, Microcontroller (34) angeschlossen ist.