DE102011076164A1

DE102011076164A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer elektronisch kommutierten elektrischen Maschine

Info

Publication number: DE102011076164A1
Application number: DE102011076164A
Authority: DE
Inventors: Torsten Wilharm
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-05-20
Filing date: 2011-05-20
Publication date: 2012-11-22
Also published as: EP2710727A2; WO2012159879A3; CN103563244A; JP5815849B2; US20140097773A1; JP2014515592A; CN103563244B; WO2012159879A2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer mehrphasigen elektrischen Maschine (2), wobei entsprechend einem vorgegebenen Kommutierungsverfahren an Phasenwicklungen der elektrischen Maschine (2) anzulegende Ansteuerspannungen (U_A, U_B, U_C) bereitgestellt werden, wobei, wenn ein durch das vorgegebene Kommutierungsverfahren bestimmter sprunghafter Zustandswechsel von einem Zustand, in dem eine der Phasenwicklungen stromlos geschaltet ist, zu einem Zustand, in dem die Ansteuerspannung (U_A, U_B, U_C) an der betreffenden Phasenwicklung angelegt ist, festgestellt wird, folgende Schritte durchgeführt werden:
– unmittelbares Anlegen einer bereitgestellten Zwischenspannung (U_Z);
– Anlegen eines Spannungsverlaufs, der sich aus einem vorgegebenen zeitlichen stetigen Verlauf von der Zwischenspannung (U_Z) zu der Ansteuerspannung (U_A, U_B, U_C) der betreffenden Phasenwicklung ergibt, bis die anzulegende Ansteuerspannung (U_A, U_B, U_C) erreicht ist.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft elektrische Maschinen, insbesondere Ansteuerverfahren zum Betreiben von elektronisch kommutierten elektrischen Maschinen. Die Erfindung betrifft weiterhin Kommutierungsverfahren für elektronisch kommutierte elektrische Maschinen.
Stand der Technik
Elektronisch kommutierte elektrische Maschinen werden häufig durch Anlegen von Ansteuerspannungen an deren Phasenanschlüsse betrieben, so dass Statorwicklungen der elektrischen Maschine bestromt werden. Die Ansteuerspannungen ändern sich zeitlich und bilden so eine Wechselspannung aus, die ein Statormagnetfeld erzeugt, das einem magnetischen Wanderfeld bzw. bei rotatorischen Maschinen einem magnetischen Drehfeld entspricht.
Das Statormagnetfeld steht mit einem von einem Läufer der elektrischen Maschine erzeugten Erregermagnetfeld in Wechselwirkung, so dass eine Antriebskraft bzw. ein Antriebsmoment zum Antreiben des Läufers bewirkt wird. Die Antriebskraft bzw. das Antriebsmoment hängt von der relativen Lage des durch die angelegten Ansteuerspannungen erzeugten Statormagnetfelds und des Erregermagnetfelds zueinander ab. Für das Betreiben der elektrischen Maschine werden die Ansteuerspannungen daher abhängig von einer Läuferlage des Läufers so angelegt, dass die Richtung des sich ergebenden Statormagnetfelds eine Voreilung zu dem Erregermagnetfeld aufweist.
Die Generierung der anzulegenden Ansteuerspannungen kann auf verschiedene Kommutierungsarten erfolgen. Eine kostengünstige Realisierung einer Kommutierung der Ansteuerspannungen besteht in einer so genannten Blockkommutierung, bei der während eines durch die Bewegungsgeschwindigkeit des Läufers bestimmten Zeitfensters konstante Ansteuerspannungen an den Phasenanschluss der elektrischen Maschine angelegt werden und nach dem Zeitfenster eine entsprechend andere Kombination von Ansteuerspannungen angelegt wird.
Die Blockkommutierung ist kostengünstig zu realisieren, da sie nur einen einfachen Mikrocontroller benötigt, um Schaltmuster für das Anlegen der Ansteuerspannungen bereitzustellen. Die Wechsel der einzelnen Ansteuerspannungen erfolgen bei der Blockkommutierung in der Regel jedoch abrupt, wodurch starke Betriebsgeräusche der elektrischen Maschine auftreten können.
Zur Verbesserung des Geräuschverhaltens der elektrischen Maschine ist eine weitere als Trapezkommutierung bezeichnete Kommutierungsart bekannt, bei der das Anlegen der Ansteuerspannung an die Phasenanschlüsse in gleicher Weise erfolgt, jedoch die Beträge der Gradienten der durch die Wechsel der Ansteuerspannungen auftretenden Spannungsflanken begrenzt werden, so dass in einem Spannungs-Zeit-Diagramm ein trapezförmiger Signalverlauf der Ansteuerspannungen entsteht. Dadurch können die Übergänge bei den Änderungen des Statormagnetfelds sanfter gestaltet werden, wodurch die Betriebsgeräusche verringert werden.
Soll eine elektrische Maschine mit einem trapezförmigen Block einer Ansteuerspannung betrieben werden, so kann es bei bestimmten Betriebszuständen dazu kommen, dass durch die von der Bewegung des Läufers hervorgerufene Spannungs-Induktion ein Strom in eine zur gewünschten Stromrichtung entgegengesetzte Richtung fließt. Dies hat ebenfalls erhebliche Nachteile hinsichtlich der Geräuschentwicklung und auch der Wirkungsgrad und die Regelgüte einer derartigen elektrischen Maschine sind beeinträchtigt.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ansteuern einer elektronisch kommutierten elektrischen Maschine zur Verfügung zu stellen, die einfach realisierbar sind und zudem die Geräuschentwicklung, insbesondere aufgrund eines aus der Spannungsinduktion resultierenden Stroms in einer relativ zur angelegten Ansteuerspannung negativen Flussrichtung, verringern.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren zum Ansteuern einer elektronisch kommutierten elektrischen Maschine gemäß Anspruch 1 sowie durch die Vorrichtung, das Antriebssystem und das Computerprogrammprodukt gemäß den nebengeordneten Ansprüchen gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß einem ersten Aspekt ist ein Verfahren zum Betreiben einer mehrphasigen elektrischen Maschine vorgesehen, wobei entsprechend einem vorgegebenen Kommutierungsverfahren an Phasenwicklungen der elektrischen Maschine anzulegende Ansteuerspannungen bereitgestellt werden. Wenn ein durch das vorgegebene Kommutierungsverfahren bestimmter sprunghafter Zustandswechsel von einem Zustand, in dem eine der Phasenwicklungen stromlos geschaltet ist, zu einem Zustand, in dem die Ansteuerspannung an der betreffenden Phasenwicklung angelegt ist, festgestellt wird, werden folgende Schritte durchgeführt:

– unmittelbares Anlegen einer bereitgestellten Zwischenspannung;
– Anlegen einer Spannungsverlaufs, der sich aus einem vorgegebenen zeitlichen stetigen Verlauf von der Zwischenspannung zu der Ansteuerspannung der betreffenden Phasenwicklung ergibt, bis die anzulegende Ansteuerspannung erreicht ist.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Verfahren zum Betreiben einer mehrphasigen elektrischen Maschine vorgesehen, wobei entsprechend einem vorgegebenen Kommutierungsverfahren an Phasenwicklungen der elektrischen Maschine anzulegende Ansteuerspannungen bereitgestellt werden. Wenn ein durch das vorgegebene Kommutierungsverfahren bestimmter sprunghafter Zustandswechsel von einem Zustand, in dem eine der Ansteuerspannungen an die entsprechende Phasenwicklungen angelegt ist, zu einem Zustand, in dem die betreffende Phasenwicklung stromlos geschaltet wird, festgestellt wird, werden folgende Schritte durchgeführt:

– Anlegen eines Spannungsverlaufs, der sich aus einem vorgegebenen zeitlichen stetigen Verlauf von der Ansteuerspannung zu der Zwischenspannung der betreffenden Phasenwicklung ergibt, bis die Zwischenspannung erreicht ist,
– sobald die Spannung die Zwischenspannung erreicht hat, unmittelbares Schalten der Phasenwicklung in den stromlosen Zustand.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Verfahren zum Betreiben einer mehrphasigen elektrischen Maschine mit den Schritten der obigen Verfahren vorgesehen.
Eine Idee der obigen Verfahren besteht darin, die bei einem Zustandswechsel auftretenden Flanken so zu formen, dass bei einem Schalten von einem stromlosen Zustand eine bereitgestellte Zwischenspannung sprunghaft angelegt wird oder bei einem Schalten zu einem stromlosen Zustand dieser von der bereitgestellten Zwischenspannung angenommen wird. Der Spannungsverlauf zwischen der anliegenden Ansteuerspannung zur Zwischenspannung bzw. von der Zwischenspannung zur anzulegenden Ansteuerspannung wird gemäß einem vorgegebenen zeitlichen Verlauf mit einem begrenzten Gradienten vorgegeben.
Auf diese Weise werden zum einen die Vorteile der Blockkommutierung und der Trapezkommutierung miteinander verbunden, so dass man ein verringertes Betriebsgeräusch der elektrischen Maschine erreicht. Zum anderen werden die Nachteile verringert, die sich hinsichtlich des Wirkungsgrads und der Regelgüte durch einen der Spannungsrichtung entgegengesetzten Motorstrom ergeben.
Weiterhin kann der zeitliche Verlauf so vorgesehen sein, dass der Gradient der Spannungsänderung zu keinem Zeitpunkt betragsmäßig einen maximalen Gradienten übersteigt.
Insbesondere kann der zeitliche Verlauf als ein linearer Verlauf vorgegeben sein.
Es kann vorgesehen sein, dass die Zwischenspannung einem vorgegebenen Anteil der anliegenden Ansteuerspannung oder der anzulegenden Ansteuerspannung entspricht. Insbesondere kann die Zwischenspannung auf einen minimalen Zwischenspannungswert und/oder einen maximalen Zwischenspannungswert begrenzt sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Kommutierungsverfahren einer Blockkommutierung entsprechen.
Weiterhin kann das Kommutierungsverfahren einer Sinuskommutierung entsprechen, wobei zum Bereitstellen einer Austastlücke zum Messen einer induzierten Spannung an der betreffenden Phasenwicklung ein Zustandswechsel von oder hin zu einem stromlosen Zustand vorgesehen ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Vorrichtung zum Betreiben einer mehrphasigen elektrischen Maschine vorgesehen, wobei die Vorrichtung ausgebildet ist, um eines der obigen Verfahren durchzuführen.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Computerprogrammprodukt vorgesehen, das einen Programmcode enthält, der, wenn er auf einer Datenverarbeitungseinrichtung ausgeführt wird, das obige Verfahren durchführt.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Antriebssystems mit einer elektronisch kommutierten elektrischen Maschine;
2 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung des Ansteuerverfahrens zum Betreiben der elektrischen Maschine in dem Antriebssystem der 1; und
3 den Verlauf einer Ansteuerspannung, die sich bei einem Betreiben der elektrischen Maschine gemäß dem Verfahren der 2 ergibt.
Beschreibung von Ausführungsformen
1 zeigt ein Antriebssystem 1 mit einer elektrischen Maschine 2, die im vorliegenden Fall als dreiphasige elektronisch kommutierte elektrische Maschine ausgebildet ist. Die elektrische Maschine 2 weist drei Phasenanschlüsse 3 auf, über die Ansteuerspannungen U_A, U_B, U_C an die elektrische Maschine 2 angelegt werden.
Die Ansteuerspannungen U_A, U_B, U_C werden von einer Treiberschaltung 4 bereitgestellt. Das Bereitstellen der Ansteuerspannungen U_A, U_B, U_C wird durch die Steuereinheit 5 gesteuert. Die Steuereinheit 5 bestimmt ein Kommutierungsverfahren, entsprechend dem die Treiberschaltung 4 angesteuert wird, um ein bestimmtes Muster von Ansteuerspannungen U_A, U_B, U_C an die elektrische Maschine 2 anzulegen.
Die Treiberschaltung 4 kann beispielsweise mit einer so genannten B6-Schaltung aufgebaut sein, bei der drei parallel zueinander geschaltete Reihenschaltungen mit jeweils zwei Leistungshalbleiterschaltern eingesetzt werden. Die Leistungshalbleiterschalter können Leistungs-MOSFETs, Thyristoren, IGBTs, IGCTs oder dergleichen umfassen. An Knoten zwischen den zwei seriell verschalteten Leistungshalbleiterschaltern der Serienschaltungen können die entsprechenden Ansteuerspannungen U_A, U_B, U_C abgegriffen werden bzw. jeder Knoten ist mit einem ihm zugeordneten der Phasenanschlüsse 3 der elektrischen Maschine 2 verbunden, um die entsprechende Ansteuerspannungen U_A, U_B, U_C anzulegen.
Entsprechend der Ansteuerung der Leistungshalbleiterschalter der Treiberschaltung 4 durch die Steuereinheit 5 wird an die Phasenanschlüsse 3 entsprechend ein bereitgestelltes hohes Versorgungspotential U_V oder ein bereitgestelltes niedriges Versorgungspotential GND angelegt oder der betreffende Phasenanschluss 3 wird stromlos geschaltet. Die Ansteuerung der Treiberschaltung 4 durch die Steuereinheit 5 erfolgt gemäß einer Vorgabe einer Drehmomentangabe V, durch die der Steuereinheit 5 eine Angabe über ein von der elektrischen Maschine 2 zur Verfügung zu stellendes Drehmoment vorgegeben wird. Die Steuereinheit 5 setzt die Drehmomentangabe V in ein entsprechendes Schaltmuster um, das über die Steuerleitungen 6 an die Treiberschaltung 4 angelegt wird. Das Schaltmuster bestimmt die von der Treiberschaltung 3 zu generierenden und anzulegenden Ansteuerspannungen U_A, U_B, U_C.
Die Steuereinheit 5 ermittelt das Schaltmuster entsprechend der Drehmomentangabe V und einer Lage eines Läufers der elektrischen Maschine 2. Insbesondere werden abhängig von der Läuferlage die Kommutierungszeitpunkte bestimmt, zu denen das Schaltmuster für die Treiberschaltung 4 geändert wird. Die Läuferlage kann mithilfe eines Lagesensors 7 erfasst werden oder auch durch aus dem Stand der Technik bekannte sensorlose Lageerfassungsverfahren, die beispielsweise auf der Messung von Anschlussspannungen der elektrischen Maschine 2 an stromlos geschalteten Phasenanschlüssen 3 basieren können.
Die Steuereinheit 5 kann weiterhin ausgebildet sein, um die Ansteuerspannungen U_A, U_B, U_C mit einem Spannungswert vorzugeben, der zwischen dem hohen Versorgungspotential U_V und dem niedrigen Versorgungspotential GND liegt. Dazu kann die Steuereinheit den jeweiligen Spannungswert mithilfe einer Pulsweitenmodulation bereitstellen. Die Drehmomentangabe V dient dann dazu, ein Tastverhältnis der Pulsweitenmodulation zu ermitteln und entsprechend dem Schaltmuster die pulsweitenmodulierte Ansteuerspannung U_A, U_B, U_C an den betreffenden Ansteueranschluss der elektrischen Maschine 2 anzulegen oder nicht.
Soll durch die Steuereinheit 5 eine trapezförmige Blockkommutierung der elektrischen Maschine 2 vorgenommen werden, so kann weiterhin vorgesehen sein, zu Beginn eines Zeitfensters nach einem Wechsel des Schaltmusters, d. h. zu einem Zeitpunkt, zu dem ein Wechsel der an einem Phasenanschluss 3 anzulegenden Ansteuerspannung U_A, U_B, U_C vorgenommen werden soll, die effektive Ansteuerspannung U_A, U_B, U_C beginnend mit dem Zeitpunkt des Wechsels durch ein kontinuierliches, gemäß einem vorgegebenen zeitlichen Verlauf (betragsmäßig) zeitlich ansteigendes Tastverhältnis vorzugeben. Der vorgegebene zeitliche Verlauf sieht vor, dass der Gradient zu keinem Zeitpunkt betragsmäßig einen Maximalwert übersteigt. Der betragsmäßige Anstieg des Tastverhältnisses erfolgt bis zu dem Tastverhältnis, das dem Tastverhältnis zum Bereitstellen der gewünschten, mithilfe der Drehmomentangabe V ermittelten Ansteuerspannung U_A, U_B, U_C entspricht. Am Ende des betreffenden Zeitfensters, zu dem ein erneuter Wechsel der anzulegenden Ansteuerspannungen U_A, U_B, U_C an mindestens einem Phasenanschluss 3 ansteht, kann die durch den Wechsel auftretende Flanke der jeweiligen Ansteuerspannung U_A, U_B, U_Centsprechend durch kontinuierliches (betragsmäßiges) Verringern des Tastverhältnisses gemäß einem vorgegebenen zeitlichen Verlauf geformt werden. Auf diese Weise kann ein sanfteres Umschalten der Magnetfeldrichtung des Statormagnetfelds erreicht werden, was zu einer geringeren Geräuschentwicklung führt.
Wie eingangs erwähnt, kann die trapezförmige Blockkommutierung jedoch dazu führen, dass durch Spannungsinduktion aufgrund der Bewegung bzw. Rotation des Läufers in dem Statormagnetfeld eine induzierte Spannung in einer Phasenwicklung erzeugt wird, die zu einem Strom in den betreffenden Statorwicklungen führt, dessen Stromrichtung bezüglich einer angelegten bzw. anzulegenden Ansteuerspannung U_A, U_B, U_C der betreffenden Phasenwicklung entgegengesetzt ist. Dies führt zu einer erhöhten Geräuschentwicklung und es werden zudem der Wirkungsgrad und die Regelgüte für ein derartiges Antriebssystem verschlechtert.
Um diese Nachteile zu vermeiden, ist nun ein Kommutierungsverfahren vorgesehen, bei dem Stromflüsse in den Phasenwicklungen der elektrischen Maschine 2 mit der Ansteuerspannung U_A, U_B, U_C entgegengesetzten Stromrichtungen weitestgehend vermieden werden können.
Das Verfahren zum Bereitstellen der Ansteuerspannungen wird anhand des Flussdiagramms der 2 näher beschrieben.
Die Ausgangssituation ist der Betrieb der elektrischen Maschine mit einem Kommutierungsverfahren, bei dem Spannungssprünge in den Ansteuerspannungen an den Phasenanschlüssen 3 auftreten können.
Wird in einem Schritt S1 entsprechend dem gewählten Kommutierungsverfahren festgestellt, dass ein Spannungswert für eine Ansteuerspannung U_A, U_B, U_C angelegt werden soll, der zu einer sprunghaften Änderung der betreffenden Ansteuerspannung U_A, U_B, U_C führen würde (Alternative: Ja), so wird zum Zeitpunkt des sprunghaften Wechsels (Zeitpunkt des Feststellens in Schritt S1) durch Vorgabe eines entsprechenden Tastverhältnisses eine Zwischenspannung angelegt, die betragsmäßig kleiner ist als die gewünschte Ansteuerspannung U_A, U_B, U_C (Schritt S2). Insbesondere wird in Schritt S1 ein Zustandswechsel erkannt, bei dem die betreffende Ansteuerspannung an einen zuvor stromlos geschalteten Phasenanschluss 3 angelegt werden soll. „Stromlos“ heißt, der Phasenanschluss 3 ist weder mit dem hohen Versorgungspotential U_V noch mit dem niedrigen Versorgungspotential GND verbunden. Die Höhe der Zwischenspannung U_Z kann auf verschiedene Arten ermittelt werden.

1. Die Zwischenspannung U_Z ergibt sich als Anteil f der anzulegenden Ansteuerspannung U_A2, U_B2, U_C2. Der Anteil f kann beispielsweise zwischen 40 und 60% der anzulegenden Ansteuerspannung betragen, insbesondere 50% der anzulegenden Ansteuerspannung U_A2, U_B2, U_C2. Für die Phasenwicklung der Phase A gilt dann: U_Z = U_A2·f
2. Die Zwischenspannung U_Z ergibt sich aus einer fest vorgegebenen Zwischenspannung U_Zfix, wobei die Zwischenspannung U_Z der fest vorgegebenen Zwischenspannung U_Zfix (maximaler Zwischenspannungswert) entspricht, wenn die gewünschte anzulegende Ansteuerspannung U_A2, U_B2, U_C2 nun betragsmäßig größer ist als die fest vorgegebene Zwischenspannung U_Zfix, und wobei die Zwischenspannung U_Z dem Anteil f der anzulegenden Ansteuerspannung U_A2, U_B2, U_C2 entspricht, wenn die anzulegende Ansteuerspannung U_A2, U_B2, U_C2 kleiner ist als die vorgegebene Zwischenspannung U_Z. Für die Phasenwicklung der Phase A gilt dann:

U_Z = U_A2·f	für \|U_A2\| > \|U_Z\|
U_Z = U_Zfix	für \|U_A2\| < \|U_Z\|

3. Die Zwischenspannung U_Z entspricht einer vorgegebenen Zwischenspannung U_Zfix, wobei die Zwischenspannung U_Z der anzulegenden Ansteuerspannung U_A2, U_B2, U_C2 entspricht, wenn die anzulegende Ansteuerspannung U_A2, U_B2, U_C2 kleiner ist als die vorgegebene Zwischenspannung U_Zfix.

Die Zwischenspannung U_Z wird gemäß einem Tastverhältnis vorgegeben. In einem Schritt S3 wird nun das Tastverhältnis von dem Tastverhältnis der Zwischenspannung U_Z zu dem Tastverhältnis der anzulegenden Ansteuerspannung U_A2, U_B2, U_C2 gemäß einem vorgegebenen zeitlichen Verlauf kontinuierlich erhöht, wobei der Gradient der Erhöhung betragsmäßig auf einen vorgegebenen maximalen Gradienten begrenzt wird. Insbesondere kann die Erhöhung des Tastverhältnisses linear erfolgen. Infolge wird das Tastverhältnis nun für die vorgegebene Zeitdauer des durch die Blockkommutierung bestimmten Zeitfensters, während dessen die anzulegende Ansteuerspannung U_A2, U_B2, U_C2 anliegen soll, aufrecht erhalten.
Wird in Schritt S4 festgestellt, dass das Zeitfenster für das Anlegen der gewünschten Ansteuerspannung U_A2, U_B2, U_C2 beendet ist (Alternative: Ja) oder ein Ende des Zeitfensters unmittelbar bevor steht, so wird zunächst durch Reduzierung des Tastverhältnisses die anliegende Ansteuerspannung U_A1, U_B1, U_C1 (entspricht U_A2, U_B2, U_C2 des Schritts S3) von der nun anzulegenden Ansteuerspannung U_A2, U_B2, U_C2 betragsmäßig auf eine entsprechend einer der obigen Berechnungsregeln ermittelte Zwischenspannung U_Z reduziert (Schritt S5), bevor der betreffende Phasenanschluss 3 unmittelbar stromlos geschaltet wird (Schritt S6). Insbesondere wird in Schritt S4 ein Zustandswechsel erkannt, bei dem der Phasenanschluss, an dem die betreffende Ansteuerspannung anliegt, stromlos geschaltet werden soll.
Damit ist das Verfahren zum Anlegen einer anzulegenden Ansteuerspannung U_A2, U_B2, U_C2 an einen Phasenanschluss 3 der elektrischen Maschine 2 für einen Ansteuerblock eines Phasenanschlusses 3 beendet. Das obige Verfahren kann für einen oder mehrere oder alle Phasenanschlüsse 3 der elektrischen Maschine 2 angewandt werden. Es kann sowohl nur für die betragsmäßig ansteigende Flanke (Beginn des Zeitfensters) als auch nur für die fallende Flanke (Ende des Zeitfensters) angewandt werden.
In 3 ist ein Spannungs-Zeit-Diagramm zur Veranschaulichung des Verlaufs einer Ansteuerspannung der Phase A gemäß einem Blockkommutierungsverfahren beispielhaft dargestellt. Man erkennt die zunächst sprunghafte Änderung zum Kommutierungszeitpunkt, wenn der Phasenanschluss der Phase A von einem stromlosen Zustand in einen Zustand gebracht werden soll, bei dem die Ansteuerspannung U_A anliegt. Nach dem sprunghaften Anstieg auf die Zwischenspannung U_Z erfolgt dann der weitere (flachere) Anstieg mit einem auf den maximalen Gradienten begrenzten Gradienten.
Weiterhin erkennt man die Änderung zu einem Kommutierungszeitpunkt, wenn der Phasenanschluss der Phase A von einem Zustand, in dem die Ansteuerspannung U_A anliegt, in einem stromlosen Zustand gebracht werden soll. Zunächst fällt die Ansteuerspannung mit einem betragsmäßig begrenzten Gradienten ab und wird dann bei Erreichen der Zwischenspannung U_Z in einem stromlosen Zustand versetzt.
Es ist weiterhin möglich, das betreffende Verfahren nicht nur bei Ansteuerverfahren mit Blockkommutierung zu verwenden, sondern auch bei anderen Kommutierungsverfahren, beispielsweise wenn sprunghafte Änderungen der Ansteuerspannungen bei Vorsehen einer Austastlücke zur Messung einer induzierten Spannung im stromlosen Zustand auftreten. Um die Geräuschentwicklung und andere unerwünschte Effekte aufgrund der sprunghaften Spannungsänderungen an den Phasenwicklungen, insbesondere das Auftreten eines bezüglich der gewünschten Ansteuerspannung negativen Stromflusses, zu vermeiden, kann ebenfalls die Erhöhung und die Erniedrigung des Tastverhältnisses gemäß einer gewünschten Ansteuerspannung zunächst bis zu einer Zwischenspannung U_Z vorgenommen werden und anschließend der Gradient der Änderung der angelegten Ansteuerspannung auf einen vorgegebenen maximalen Gradienten begrenzt werden.

Claims

Verfahren zum Betreiben einer mehrphasigen elektrischen Maschine (2), wobei entsprechend einem vorgegebenen Kommutierungsverfahren an Phasenwicklungen der elektrischen Maschine (2) anzulegende Ansteuerspannungen (U_A, U_B, U_C) bereitgestellt werden, wobei, wenn ein durch das vorgegebene Kommutierungsverfahren bestimmter sprunghafter Zustandswechsel von einem Zustand, in dem eine der Phasenwicklungen stromlos geschaltet ist, zu einem Zustand, in dem die Ansteuerspannung (U_A, U_B, U_C) an der betreffenden Phasenwicklung angelegt ist, festgestellt wird, folgende Schritte durchgeführt werden: – unmittelbares Anlegen einer bereitgestellten Zwischenspannung (U_Z); – Anlegen eines Spannungsverlaufs, der sich aus einem vorgegebenen zeitlichen stetigen Verlauf von der Zwischenspannung (U_Z) zu der Ansteuerspannung (U_A, U_B, U_C) der betreffenden Phasenwicklung ergibt, bis die anzulegende Ansteuerspannung (U_A, U_B, U_C) erreicht ist.
Verfahren zum Betreiben einer mehrphasigen elektrischen Maschine (2), wobei entsprechend einem vorgegebenen Kommutierungsverfahren an Phasenwicklungen der elektrischen Maschine anzulegende Ansteuerspannungen bereitgestellt werden, wobei, wenn ein durch das vorgegebene Kommutierungsverfahren bestimmter sprunghafter Zustandswechsel von einem Zustand, in dem eine der Ansteuerspannungen (U_A, U_B, U_C) an die entsprechende Phasenwicklungen angelegt ist, zu einem Zustand, in dem die betreffende Phasenwicklung stromlos geschaltet wird, festgestellt wird, folgende Schritte durchgeführt werden: – Anlegen eines Spannungsverlaufs, der sich aus einem vorgegebenen zeitlichen stetigen Verlauf von der Ansteuerspannung (U_A, U_B, U_C) zu der Zwischenspannung (U_Z) der betreffenden Phasenwicklung ergibt, bis die Zwischenspannung (U_Z) erreicht ist, – sobald die Spannung die Zwischenspannung erreicht hat, unmittelbares Schalten der Phasenwicklung in den stromlosen Zustand.
Verfahren zum Betreiben einer mehrphasigen elektrischen Maschine (2), mit den Schritten des Verfahrens nach Anspruch 1 und den Schritten des Verfahrens nach Anspruch 2.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der zeitliche Verlauf so vorgesehen ist, dass der Gradient der Spannungsänderung zu keinem Zeitpunkt betragsmäßig einen maximalen Gradienten übersteigt.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der zeitliche Verlauf als ein linearer Verlauf vorgegeben ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Zwischenspannung (U_Z) einem vorgegebenen Anteil der anliegenden Ansteuerspannung (U_A, U_B, U_C) oder der anzulegenden Ansteuerspannung (U_A, U_B, U_C) entspricht.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Zwischenspannung (U_Z) auf einen minimalen Zwischenspannungswert und/oder einen maximalen Zwischenspannungswert begrenzt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Kommutierungsverfahren einer Blockkommutierung entspricht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Kommutierungsverfahren einer Sinuskommutierung entspricht, wobei zum Bereitstellen einer Austastlücke zum Messen einer induzierten Spannung an der betreffenden Phasenwicklung ein Zustandswechsel von oder hin zu einem stromlosen Zustand vorgesehen ist.
Vorrichtung zum Betreiben einer mehrphasigen elektrischen Maschine (2), wobei die Vorrichtung ausgebildet ist, um eines der Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 durchzuführen.
Computerprogrammprodukt, das einen Programmcode enthält, der, wenn er auf einer Datenverarbeitungseinrichtung ausgeführt wird, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 durchführt.