DE102012210661A1 - Method for controlling inverter in motor vehicle drive train, involves permanently closing one switch in specific angular range set in response to phase shift between space vectors, to reduce switching losses of switch - Google Patents

Method for controlling inverter in motor vehicle drive train, involves permanently closing one switch in specific angular range set in response to phase shift between space vectors, to reduce switching losses of switch Download PDF

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Abstract

The method involves providing the inverter (10) with controllable switches (SHA-SHC,SLA-SLC) and free-wheeling diodes (DHA-DHC,DLA-DLC), to provide multi-phase electric current (IU,IV,IW) to electrical machine (14). The inverter is controlled in different switching states to provide voltage space vector and current space vector. One of switches is permanently closed in specific angular range of phase angle of current space vector to reduce switching losses of switch. The angular range is set in response to phase shift between voltage and current space vectors. Independent claims are included for the following: (1) device for actuating inverter; and (2) motor vehicle drive train.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern eines Wechselrichters mittels Raumzeigermodulation, insbesondere zum Ansteuern einer elektrischen Maschine, wobei der Wechselrichter eine Mehrzahl von steuerbaren Schaltern und eine entsprechende Mehrzahl von Freilaufdioden aufweist, und der dazu ausgebildet ist, einen mehrphasigen elektrischen Strom bereitzustellen, insbesondere um die elektrische Maschine mehrphasig mit elektrischem Strom zu versorgen, wobei der Wechselrichter derart angesteuert wird, dass eine Mehrzahl von aufeinanderfolgenden unterschiedlichen Schaltzuständen der Schalter eingerichtet wird, um eine elektrische Spannung in Form eines Spannungsraumzeigers und den elektrischen Strom in Form eines Stromraumzeigers bereitzustellen, und wobei einer der steuerbaren Schalter in einem Winkelbereich eines Phasenwinkels des Stromraumzeigers dauerhaft geschlossen wird, um Schaltverluste der steuerbaren Schalter zu reduzieren.The present invention relates to a method for controlling an inverter by means of space vector modulation, in particular for driving an electrical machine, wherein the inverter has a plurality of controllable switches and a corresponding plurality of free-wheeling diodes, and which is adapted to provide a multi-phase electric current, in particular supplying the electrical machine with electric current in a multiphase manner, the inverter being controlled in such a way that a plurality of successively different switching states of the switches is set up in order to provide a voltage in the form of a voltage space vector and the current in the form of a current space vector the controllable switch is permanently closed in an angular range of a phase angle of the current space hand to reduce switching losses of the controllable switch.

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Ansteuern eines Wechselrichters, insbesondere zum Ansteuern einer elektrischen Maschine, wobei der Wechselrichter eine Mehrzahl von steuerbaren Schaltern und eine entsprechende Mehrzahl von Freilaufdioden aufweist, die dazu angeschlossen sind, einen mehrphasigen elektrischen Strom bereitzustellen, insbesondere um die elektrische Maschine mehrphasig mit elektrischem Strom zu versorgen, mit einem Steuergerät, das dazu ausgebildet ist, den Wechselrichter derart anzusteuern, dass der Wechselrichter eine Mehrzahl von aufeinanderfolgenden Schaltzuständen der Schalter annimmt, um eine elektrische Spannung in Form eines Spannungsraumzeigers und den elektrischen Strom in Form eines Stromraumzeigers bereitzustellen, und wobei das Steuergerät dazu ausgebildet ist, einen der steuerbaren Schalter in einem Winkelbereich des Phasenwinkels des Stromraumzeigers dauerhaft geschlossen zu halten, um Schaltverluste der steuerbaren Schalter zu reduzieren.The present invention further relates to an apparatus for driving an inverter, in particular for driving an electrical machine, wherein the inverter comprises a plurality of controllable switches and a corresponding plurality of free-wheeling diodes, which are connected to provide a multi-phase electric current, in particular to the electric Multi-phase supply of electricity to a machine, which is designed to control the inverter in such a way that the inverter assumes a plurality of successive switching states of the switches, an electrical voltage in the form of a voltage space vector and the electric current in the form of a current space vector be provided, and wherein the control device is adapted to keep one of the controllable switch in an angular range of the phase angle of the current space pointer permanently closed in order to reduce switching losses of the controllable switch z u reduce.

Die Erfindung betrifft schließlich einen Kraftfahrzeugantriebsstrang mit wenigstens einer elektrischen Maschine zum Bereitstellen von Antriebsleistung, einem Wechselrichter zum Ansteuern der elektrischen Maschine und mit einer Vorrichtung zum Ansteuern des Wechselrichters der oben beschriebenen Art.Finally, the invention relates to a motor vehicle drive train having at least one electric machine for providing drive power, an inverter for driving the electric machine and a device for driving the inverter of the type described above.

Stand der TechnikState of the art

Auf dem technischen Gebiet der Drehstromverbraucher im Allgemeinen und der elektrischen Drehstrommaschinen im Speziellen sind unterschiedliche Ansteuerungsverfahren bekannt. Dabei wird aktuell üblicherweise das Verfahren der Raumzeigermodulation zur Ansteuerung des Drehstromverbrauchers bevorzugt. Bei diesem Ansteuerungsverfahren wird ein Raumzeiger durch aufeinander folgende Einstellung von acht Grundspannungszeigern gebildet. Um die Strangspannung bereitzustellen, werden die Grundspannungszeiger pulsweitenmoduliert geschaltet, sodass eine entsprechende Ansteuerspannung generiert wird. In the technical field of three-phase current consumers in general and three-phase electrical machines in particular, different driving methods are known. Currently, the method of space vector modulation for controlling the three-phase current consumer is currently preferred. In this driving method, a space pointer is formed by sequentially setting eight ground voltage hands. In order to provide the string voltage, the ground voltage phasors are switched pulse width modulated, so that a corresponding drive voltage is generated.

Bei den bekannten Ansteuerungsverfahren werden die elektrischen Verbraucher mittels eines Wechselrichters mit Leistungshalbleiterschaltern angesteuert. Die Einstellung der acht aufeinander folgenden Grundspannungszeiger zur Erzeugung des Spannungsraumzeigers wird durch abwechselndes Ein- und Ausschalten bestimmter Leistungshalbleiterschalter der Wechselrichter realisiert. Bei sehr geringen Rotationsgeschwindigkeiten des Raumzeigers beziehungsweise, sofern der Drehstromverbraucher eine elektrische Maschine ist, bei geringen Drehzahlen der angesteuerten elektrischen Maschinen werden einzelne der Leistungshalbleiterschalter sehr häufig bzw. sehr lange geschaltet und somit durch einen sehr lange bzw. sehr häufig fließenden elektrischen Strom thermisch belastet. Daher müssen die Leistungshalbleiterschalter für sehr lange Einschaltzeiten und für sehr große Ströme ausgelegt werden, wodurch der Wechselrichter im Allgemeinen technisch aufwändig wird. In the known driving method, the electrical loads are controlled by means of an inverter with power semiconductor switches. The adjustment of the eight successive ground voltage pointers for generating the voltage space vector is realized by alternately turning on and off certain power semiconductor switches of the inverters. At very low rotational speeds of the space hand or, if the three-phase load is an electrical machine, at low speeds of the driven electrical machines individual power semiconductors are switched very often or very long and thus thermally stressed by a very long or very frequently flowing electric current. Therefore, the power semiconductor switches must be designed for very long turn-on times and for very large currents, whereby the inverter is generally technically complex.

Um einer, insbesondere thermischen, Überbelastung der Leistungshalbleiterschalter zu begegnen wird beispielsweise in der WO 2010/000548 A2 vorgeschlagen, einen von zwei spannungsfrei schaltenden Schaltzuständen in bestimmten Pulsweitenmodulationsperioden entfallen zu lassen, um die Schaltverluste der Leistungshalbleiterschalter zu verringern. In order to counteract one, in particular thermal, overloading of the power semiconductor switches, for example, in the WO 2010/000548 A2 proposed to omit one of two de-energized switching states in certain pulse width modulation periods in order to reduce the switching losses of the power semiconductor switches.

Da die, insbesondere thermische, Belastung einzelner Leistungshalbleiterschalter des Wechselrichters abhängig von einem Phasenwinkel des bereitgestellten Stromraumzeigers ist bzw. einzelne der Leistungshalbleiterschalter des Wechselrichters für bestimmte Phasenwinkel des bereitgestellten Stromraumzeigers unterschiedlich belastet werden, wird beispielsweise in der DE 10393516 T1 vorgeschlagen, in bestimmten Winkelbereichen des bereitgestellten Stromraumzeigers einen bestimmten Nullvektor zu verwenden, um die Schaltverluste der Leistungshalbleiterschalter zu reduzieren.Since the, in particular thermal, load of individual power semiconductor switches of the inverter is dependent on a phase angle of the provided Stromraumzeer or individual power semiconductor switches of the inverter for different phase angles of the provided Stromraumzeer be charged differently, for example in the DE 10393516 T1 proposed to use a certain zero vector in certain angular ranges of the provided Stromraumzeer to reduce the switching losses of the power semiconductor switches.

Es ist weiterhin bekannt einzelne der Leistungshalbleiterschalter des Wechselrichters in vorbestimmten Winkelbereichen des Stromraumzeigers dauerhaft geschlossen zu halten, um Schaltverluste bestimmter Leistungshalbleiterschalter zu reduzieren. It is furthermore known to keep individual the power semiconductor switches of the inverter permanently closed in predetermined angular ranges of the current space indicator in order to reduce switching losses of certain power semiconductor switches.

Nachteilig dabei ist es, dass in bestimmten Ansteuersituationen, insbesondere bei geringen Rotationsgeschwindigkeiten des Stromraumzeigers, der dauerhaft geschlossene Leistungshalbleiterschalter durch einen vorauseilenden oder nacheilenden Spannungsraumzeiger geschaltet werden muss und dadurch die Schaltverluste des steuerbaren Schalters erhöht werden. Dadurch kann in bestimmten Situationen eine Überlastung einzelner der Leistungshalbleiterschalter nicht vermieden werden.The disadvantage here is that in certain driving situations, especially at low rotational speeds of the current space, the permanently closed power semiconductor switch must be switched by a leading or trailing voltage space vector and thereby the switching losses of the controllable switch can be increased. As a result, overloading of individual power semiconductor switches can not be avoided in certain situations.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Erfindungsgemäß wird daher ein Verfahren zum Ansteuern eines Wechselrichters mittels Raumzeigermodulation der eingangs genannten Art bereitgestellt, wobei der Winkelbereich in Abhängigkeit einer Phasenverschiebung zwischen dem Spannungsraumzeiger und dem Stromraumzeiger eingestellt wird. According to the invention, therefore, a method is provided for driving an inverter by means of space vector modulation of the aforementioned type, the angular range being set as a function of a phase shift between the voltage space vector and the current space vector.

Ferner wird daher erfindungsgemäß eine Vorrichtung zum Ansteuern eines Wechselrichters der eingangs genannten Art bereitgestellt, wobei das Steuergerät dazu ausgebildet ist, den Winkelbereich in Abhängigkeit einer Phasenverschiebung zwischen dem Spannungsraumzeiger und dem Stromraumzeiger einzustellen. Furthermore, an apparatus for driving an inverter of the aforementioned type is therefore provided according to the invention, wherein the control unit is designed to adjust the angular range as a function of a phase shift between the voltage space vector and the current space vector.

Schließlich wird erfindungsgemäß ein Kraftfahrzeugantriebsstrang bereitgestellt mit wenigstens einer elektrischen Maschine zum Bereitstellen von Antriebsleistung, einem Wechselrichter zum Ansteuern der elektrischen Maschine und mit einer Vorrichtung zum Ansteuern des Wechselrichters der oben beschriebenen Art.Finally, according to the invention, a motor vehicle drive train is provided with at least one electric machine for providing drive power, an inverter for driving the electric machine and with a device for driving the inverter of the type described above.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Dadurch, dass der Winkelbereich, in dem einer der steuerbaren Schalter dauerhaft geschlossen ist, in Abhängigkeit einer Phasenverschiebung zwischen dem Spannungsraumzeiger und dem Stromraumzeiger eingestellt wird, kann individuell auch bei großen Phasenverschiebungen zwischen Strom- und Spannungsraumzeiger der Winkelbereich optimal eingestellt und der Schalter des Wechselrichters dauerhaft geschlossen werden, der zur Bereitstellung des Stromraumzeigers nicht geschaltet werden muss und den größten Strom der nicht zu schaltenden Schalter trägt. Im Ergebnis können die Gesamtverluste des Wechselrichters auch für große Phasenverschiebungen optimal reduziert werden und dadurch die steuerbaren Schalter im Allgemeinen für geringere, insbesondere thermische, Belastungswerte ausgelegt werden. Dadurch kann der Wechselrichter im Allgemeinen technisch weniger aufwändig und kostengünstiger gefertigt werden. Schließlich kann durch die geringeren Gesamtverluste die Lebensdauer des Wechselrichters im Allgemeinen verlängert werden.Because the angle range in which one of the controllable switches is permanently closed is set as a function of a phase shift between the voltage space vector and the current space vector, the angle range can be set optimally and the switch of the inverter permanently optimally even with large phase shifts between the current and voltage space vector closed, which does not need to be switched to provide the Stromraumzeiger and carries the largest flow of non-switching switch. As a result, the total losses of the inverter can be optimally reduced even for large phase shifts and thus the controllable switches are generally designed for lower, in particular thermal, load values. As a result, the inverter can generally be manufactured in a less technically complicated and cost-effective manner. Finally, the lower overall losses can generally extend the life of the inverter.

Äquivalent zum Einstellen des Winkelbereichs in Abhängigkeit des Stromraumzeigers und der Phasenverschiebung ist es, den Winkelbereich in Abhängigkeit des Spannungsraumzeigers und der Phasenverschiebung einzustellen.Equivalent to setting the angle range as a function of the current space vector and the phase shift is to set the angle range as a function of the voltage space vector and the phase shift.

Es ist besonders bevorzugt, wenn der Winkelbereich in Abhängigkeit des Phasenwinkels auf unterschiedliche Winkelpositionen eingestellt wird.It is particularly preferred if the angular range is set as a function of the phase angle to different angular positions.

Dadurch kann mit regelungstechnisch einfachen Mitteln ein vordefinierter Winkelbereich so positioniert werden, dass die Schaltverluste des Wechselrichters optimal reduziert werden.As a result, a predefined angular range can be positioned with control means of simple design so that the switching losses of the inverter are optimally reduced.

Es ist weiterhin bevorzugt, wenn der Winkelbereich in Abhängigkeit der Phasenverschiebung um einen Drehwinkel verdreht wird.It is further preferred if the angular range is rotated by a rotation angle as a function of the phase shift.

Dadurch kann der Wechselrichter mit regelungstechnisch einfachen Mitteln präzise gesteuert werden.As a result, the inverter can be controlled precisely with control technology simple means.

Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn unterschiedliche Drehwinkel für unterschiedliche Phasenverschiebungswinkel in einem Kennfeld gespeichert sind.It is particularly preferred if different angles of rotation are stored for different phase shift angle in a map.

Dadurch können optimale Drehwinkel bzw. eine optimale Ansteuerung vordefiniert werden und mit geringem technischen Aufwand im Betrieb abgerufen und verwendet werden.As a result, optimal rotation angle or optimal control can be predefined and retrieved and used with little technical effort during operation.

Vorzugsweise wird eine Winkelspanne des Winkelbereichs in Abhängigkeit einer Temperatur des wenigstens einen Schalters variiert. Preferably, an angular range of the angular range is varied as a function of a temperature of the at least one switch.

Dadurch kann bei sehr geringen Drehzahlen bzw. sehr geringen elektrischen Frequenzen des Wechselrichters und bei hohen Belastungen der steuerbaren Schalter, der Winkelbereich auf einen Kernbereich beschränkt werden, in dem das dauerhafte Einschalten des einen steuerbaren Schalters besonders effektiv ist. As a result, at very low rotational speeds or very low electrical frequencies of the inverter and at high loads of the controllable switch, the angular range can be limited to a core region in which the permanent switching on of a controllable switch is particularly effective.

Es ist weiterhin bevorzugt, wenn eine Winkelspanne des Winkelbereichs in Abhängigkeit einer Temperaturdifferenz zwischen zwei Schaltern variiert wird.It is furthermore preferred if an angle range of the angular range is varied as a function of a temperature difference between two switches.

Dadurch kann einer ungleichmäßigen Belastung der steuerbaren Schalter entgegengewirkt werden.As a result, an uneven load on the controllable switch can be counteracted.

Es ist weiterhin bevorzugt, wenn ein zweiter Winkelbereich des Phasenwinkels gebildet ist, in dem die steuerbaren Schalter des Wechselrichters derart geschaltet werden, dass eine Temperaturdifferenz von zwei der steuerbaren Schalter im wesentlichen konstant eingestellt wird.It is further preferred if a second angular range of the phase angle is formed, in which the controllable switches of the inverter are switched such that a temperature difference of two of the controllable switches is set substantially constant.

Dadurch kann eine vorhandene ungleichmäßige Belastung der steuerbaren Schalter begrenzt werden und eine Temperaturdifferenz, die durch das dauerhafte Geschlossenhalten des einen steuerbaren Schalters bewirkt wird, reduziert werden.Thereby, an existing non-uniform load of the controllable switch can be limited and a temperature difference, which is caused by the permanent keeping closed of a controllable switch can be reduced.

Es ist weiterhin bevorzugt, wenn ein Verlauf der Temperatur der Bauelemente oder der Temperaturdifferenz zwischen zwei der Bauelemente vorgegeben wird und die Bauelemente derart belastet werden, dass sich der vorgegebene Verlauf einstellt.It is further preferred if a profile of the temperature of the components or of the temperature difference between two of the components is predetermined and the components are loaded in such a way that sets the predetermined course.

Dadurch kann mit einfachen Mitteln eine Temperatur bzw. eine Temperaturdifferenz eingestellt werden.As a result, a temperature or a temperature difference can be set by simple means.

Es ist weiterhin bevorzugt, wenn in Abhängigkeit der Temperatur des wenigstens einen steuerbaren Schalters zwischen der Ansteuerung des ersten und des zweiten Winkelbereichs gewechselt wird.It is furthermore preferred if, as a function of the temperature of the at least one controllable switch, it is possible to switch between the activation of the first and the second angular range.

Dadurch kann kurzfristig die Ansteuerung des Wechselrichters geändert werden, um eine kurzfristig auftretende Temperaturspitze eines der steuerbaren Schalter zu begrenzen.As a result, the control of the inverter can be changed in the short term to limit a short-term occurring temperature peak of one of the controllable switch.

Es ist weiterhin bevorzugt, wenn eine Temperaturdifferenz zwischen zwei der steuerbaren Schalter erfasst wird und wobei in Abhängigkeit der Temperaturdifferenz zwischen der Ansteuerung des ersten und des zweiten Winkelbereichs gewechselt wird.It is further preferred if a temperature difference between two of the controllable switches is detected and wherein the temperature difference between the control of the first and the second angular range is changed.

Dadurch kann eine einseitige Belastung des Wechselrichters vermieden werden und die thermische Belastung innerhalb des Wechselrichters verteilt werden.As a result, a one-sided load of the inverter can be avoided and the thermal load can be distributed within the inverter.

Es ist weiterhin bevorzugt, wenn der erste Winkelbereich und der zweite Winkelbereich aneinander angrenzen.It is furthermore preferred if the first angle range and the second angle range adjoin one another.

Dadurch können in Ansteuersituationen, in denen eine ungleichmäßige Belastung des Wechselrichters nicht vermieden werden kann bzw. in Kauf genommen werden muss, einzelne Schalter abwechselnd belastet werden, wodurch eine thermische Überbelastung einzelner Bauelemente reduziert werden kann.As a result, in control situations in which an uneven load of the inverter can not be avoided or must be taken into account, individual switches are alternately loaded, whereby a thermal overload of individual components can be reduced.

Es ist weiterhin bevorzugt, wenn eine Mehrzahl von ersten Winkelbereichen und eine Mehrzahl von zweiten Winkelbereichen gebildet sind, die sich abwechselnd aneinander anschließen.It is furthermore preferred if a plurality of first angular regions and a plurality of second angular regions are formed, which adjoin one another alternately.

Dadurch kann ein zu schnelles Ansteigen einer Temperatur eines der steuerbaren Schalter vermieden werden, da durch eine derartige Verteilung, der Winkelbereiche ein treppenförmiger Temperaturanstieg bewirkt wird.As a result, too rapid a rise in temperature of one of the controllable switches can be avoided, since such a distribution of the angular ranges causes a staircase-shaped temperature rise.

Es ist weiterhin bevorzugt, wenn die Mehrzahl von ersten Winkelbereichen und die Mehrzahl von zweiten Winkelbereichen derart ausgebildet sind, dass ein vordefinierter Verlauf der Temperatur des wenigstens einen steuerbaren Schalters eingestellt wird.It is further preferred if the plurality of first angle regions and the plurality of second angular regions are formed such that a predefined course of the temperature of the at least one controllable switch is set.

Mit anderen Worten werden die Winkelbereiche abwechselnd nacheinander angeordnet und mit einer geringen Winkelspanne ausgebildet, so dass sich ein treppenförmiger Temperaturverlauf mit einer definierten Steigung einstellt. Dadurch kann ein langsames Ansteigen der Temperatur des einen Schalters bewirkt werden.In other words, the angular ranges are arranged alternately successively and formed with a small angular span, so that sets a staircase-shaped temperature profile with a defined slope. As a result, a slow rise in the temperature of a switch can be effected.

Es ist weiterhin bevorzugt, wenn die Mehrzahl von ersten Winkelbereichen und die Mehrzahl von zweiten Winkelbereichen derart eingerichtet werden, dass ein vordefinierter Verlauf der Temperaturdifferenz zwischen zwei der steuerbaren Schalter eingestellt wird. It is further preferred if the plurality of first angle ranges and the plurality of second angle ranges are set such that a predefined course of the temperature difference between two of the controllable switches is set.

Dadurch kann die Temperaturdifferenz gezielt eingestellt werden, wodurch große Temperaturdifferenzen vermieden werden können und die Verlustleistung im Allgemeinen besser über den Wechselrichter verteilt werden kann. As a result, the temperature difference can be set specifically, as a result of which large temperature differences can be avoided and the power loss can generally be distributed better via the inverter.

Wie oben erwähnt kann durch das erfindungsgemäße Verfahren auf der einen Seite die Schaltverluste einzelner Schalter in bestimmten Ansteuersituationen reduziert werden und gleichzeitig die daraus resultierenden Leitungsverluste begrenzt werden, da für unterschiedliche Phasenverschiebungen zwischen Strom und Spannung stets derjenige der steuerbaren Schalter dauerhaft geschlossen ist, der für den jeweiligen Spannungswinkel dauerhaft geschlossen sein kann und den größten Strom der nicht zu schaltenden Schalter trägt. Dadurch kann der Wechselrichter individuell, je nach Ansteuerungssituation, optimal belastet werden und die entstehenden Verlustleistungen optimal innerhalb des Wechselrichters verteilt werden, wodurch Spitzenbelastungen des Wechselrichters, bzw. einzelner Komponenten des Wechselrichters, vermieden werden können.As mentioned above can be reduced by the inventive method on the one hand, the switching losses of individual switches in certain Ansteuersituationen and at the same time the resulting line losses are limited because for different phase shifts between current and voltage always that of the controllable switch is permanently closed, for the each voltage angle can be permanently closed and carries the largest current of the non-switching switch. As a result, the inverter can be optimally loaded individually, depending on the activation situation, and the resulting power losses can be distributed optimally within the inverter, as a result of which peak loads on the inverter or individual components of the inverter can be avoided.

Es versteht sich, dass Merkmale, Eigenschaften und Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens auch entsprechend auf die erfindungsgemäße Vorrichtung zutreffen bzw. anwendbar sind.It is understood that features, properties and advantages of the method according to the invention also apply to the device according to the invention or are applicable.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1 zeigt in schematischer Form einen Wechselrichter zum Ansteuern eines elektrischen Verbrauchers; 1 shows in schematic form an inverter for driving an electrical load;

2 zeigt ein komplexes Zeigerdiagramm zur Erläuterung eines Raumzeigermodulationsverfahrens zum Ansteuern des Wechselrichters eines elektrischen Verbrauchers; 2 shows a complex phasor diagram for explaining a space vector modulation method for driving the inverter of an electrical load;

3 zeigt in schematischer Form einen Verlauf von drei Strangspannungen zum Einstellen unterschiedlicher Spannungsraumzeiger; 3 shows in schematic form a course of three phase voltages for setting different voltage space vector;

4 zeigt ein komplexes Zeigerdiagramm zur Erläuterung unterschiedlicher Ansteuerungsmodi nach dem Stand der Technik; 4 shows a complex phasor diagram for explaining different drive modes according to the prior art;

5 zeigt ein komplexes Zeigerdiagramm zur Erläuterung der Verschiebung eines Ansteuerungsbereiches in dem komplexen Zeigerdiagramm; 5 shows a complex phasor diagram for explaining the shift of a drive range in the complex phasor diagram;

6 zeigt in schematischer Form ein komplexes Zeigerdiagramm zum Einstellen eines Winkelbereichs in Abhängigkeit der Temperatur; 6 shows in schematic form a complex phasor diagram for setting an angular range as a function of the temperature;

7 zeigt in schematischer Form ein komplexes Zeigerdiagramm zum Einstellen einer Vielzahl von Winkelbereichen in Abhängigkeit der Temperatur; und 7 shows in schematic form a complex phasor diagram for setting a plurality of angular ranges as a function of the temperature; and

8 zeigt in schematischer Form einen detaillierten Ablauf zum Bestimmen eines Belastungssollwertes der steuerbaren Schalter auf der Grundlage von Temperaturmessungen oder -schätzungen. 8th FIG. 12 schematically illustrates a detailed procedure for determining a desired load value of the controllable switches based on temperature measurements or estimates.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In 1 ist ein Wechselrichter zum Ansteuern eines elektrischen Verbrauchers, insbesondere einer elektrischen Maschine schematisch dargestellt und allgemein mit 10 bezeichnet.In 1 is an inverter for driving an electrical load, in particular an electric machine shown schematically and generally with 10 designated.

Der Wechselrichter 10 ist mit einer Gleichspannungsquelle 12 verbunden und dient dazu, den elektrischen Verbraucher 14, der in diesem Fall als elektrische Maschine 14 ausgebildet ist, dreiphasig zu bestromen. Der Wechselrichter weist drei Halbbrücken auf, die parallel zu der Gleichspannungsquelle 12 geschaltet sind und jeweils zwei steuerbare Schalter S aufweisen. Zwischen den Schaltern S ist jeweils ein Halbbrückenabgriff 16 gebildet, die jeweils mit einem Phasenleiter der Phasen U, V, W der elektrischen Maschine 14 verbunden sind. The inverter 10 is with a DC voltage source 12 connected and serves to the electrical consumer 14 in this case as an electric machine 14 is designed to energize three-phase. The inverter has three half-bridges, which are parallel to the DC voltage source 12 are connected and each have two controllable switch S. Between the switches S is in each case a half-bridge tap 16 formed, each with a phase conductor of the phases U, V, W of the electric machine 14 are connected.

Parallel zu den Schaltern S ist jeweils eine Freilaufdiode D geschaltet, die einen Stromfluss in entgegengesetzter Richtung ermöglicht. Parallel to the switches S, a freewheeling diode D is in each case connected, which allows a current flow in the opposite direction.

In 1 sind die Schalter S entsprechend der Phase U, V, W, die sie bereitstellen und entsprechend der Zuordnung zu einem hohen Potenzial der Gleichspannungsquelle 12 oder einem niedrigen Potenzial der Gleichspannungsquelle 12 mit SHA, SLA, SHB, SLB, SHC, SLC bezeichnet. Entsprechend sind die Freilaufdioden bezeichnet mit DHA, DLA, DHB, DLB, DHC, DLC. In 1 are the switches S corresponding to the phase U, V, W, they provide and according to the assignment to a high potential of the DC voltage source 12 or a low potential of the DC voltage source 12 denoted SHA, SLA, SHB, SLB, SHC, SLC. Accordingly, the freewheeling diodes are designated DHA, DLA, DHB, DLB, DHC, DLC.

Durch wechselndes Öffnen und Schließen der Schalter S wird zwischen den Phasenleitern U, V, W jeweils eine Ansteuerspannung angelegt, sodass sich entsprechend jeweils ein Phasenstrom IU, IV, IW einstellt, der die elektrische Maschine 14 antreibt. Der Wechselrichter 10 ist vorzugsweise mittels Halbleiterschaltern ausgebildet. Die Schalter des Wechselrichters werden mittels einer schematisch dargestellten Steuereinheit 18 wechselnd geöffnet und geschlossen, um die Phasenspannungen mit einem bestimmten Verlauf bereitzustellen, und einen rotierenden Spannungsraumzeiger bereitzustellen und die elektrische Maschine 14 entsprechend mit den Phasenströmen IU, IV, IW zu bestromen. Dabei wird der Spannungszeiger durch den Wechselrichter 10 bereitgestellt, woraufhin sich der Stromraumzeiger in Abhängigkeit der angesteuerten Last entsprechend einstellt.By alternately opening and closing the switch S, a drive voltage is applied in each case between the phase conductors U, V, W, so that in each case a phase current IU, IV, IW adjusts, which sets the electric machine 14 drives. The inverter 10 is preferably formed by means of semiconductor switches. The switches of the inverter are by means of a control unit shown schematically 18 alternately opened and closed to provide the phase voltages with a certain gradient, and to provide a rotating voltage space pointer and the electric machine 14 to energize accordingly with the phase currents IU, IV, IW. At the same time, the voltage vector is generated by the inverter 10 provided, whereupon the current space pointer adjusts accordingly depending on the controlled load.

In 2 ist ein komplexes Zeigerdiagramm zur Erläuterung der Raumzeigermodulation zum Ansteuern des elektrischen Verbrauchers 14 beziehungsweise der elektrischen Maschine 14 dargestellt und allgemein mit 20 bezeichnet. In 2 is a complex phasor diagram for explaining the space vector modulation for driving the electrical load 14 or the electric machine 14 represented and generally with 20 designated.

In dem Zeigerdiagramm 20 ist ein Spannungszeiger V* mit einem Ansteuerungswinkel αV der elektrischen Maschine 14 dargestellt. In dem Zeigerdiagramm 20 sind ferner sechs Grundspannungszeiger V1, V2, V3, V4, V5, V6 dargestellt, die sich ergeben, wenn einzelne oder zwei der Schalter S des Wechselrichters 10 geschlossen werden und die elektrische Maschine 14 entsprechend angesteuert wird. Um den Spannungszeiger V* mit einer maximalen Länge einzustellen, der in diesem Beispiel den Ansteuerwinkel αV zwischen den Grundspannungszeigern V1 und V2 aufweist, wird dieser durch abwechselndes Ansteuern des Wechselrichters 10 entsprechend dem Grundspannungszeiger V1 und dem Grundspannungszeiger V2 realisiert. Die beiden Grundspannungszeiger V1, V2 werden abwechselnd eingestellt mit einer vordefinierten Schaltfrequenz, sodass sich bei gleicher Einschaltdauer der Grundspannungszeiger V1, V2 der Spannungszeiger V* mit einem Phasenwinkel von 30° ergibt. Sofern ein Spannungszeiger V* mit einem größeren Ansteuerungswinkel αV eingestellt werden muss, wird entsprechend die Einschaltdauer des Grundspannungszeigers V2 verlängert und die Einschaltdauer des Grundspannungszeigers V1 verkürzt. Somit lässt sich durch getaktetes Ansteuern der Schalter S des Wechselrichters 10 der Spannungsraumzeiger V* mit einem beliebigen Ansteuerwinkel αV realisieren. In the pointer diagram 20 is a voltage vector V * with a drive angle α V of the electric machine 14 shown. In the pointer diagram 20 Also shown are six ground voltage indicators V1, V2, V3, V4, V5, V6, which result when one or two of the switches S of the inverter 10 be closed and the electric machine 14 is controlled accordingly. In order to set the voltage vector V * with a maximum length, which in this example has the actuation angle α V between the ground voltage vectors V1 and V2, this is achieved by alternately driving the inverter 10 realized in accordance with the base voltage vector V1 and the ground voltage vector V2. The two ground voltage vectors V1, V2 are alternately set with a predefined switching frequency, so that the voltage indicator V * with a phase angle of 30 ° results for the same duty cycle of the ground voltage vector V1, V2. If a voltage vector V * has to be set with a larger actuation angle α V , the duty cycle of the basic voltage vector V2 is correspondingly extended and the on-time of the basic voltage vector V1 is shortened. Thus, the switch S of the inverter can be controlled by pulsed driving 10 the voltage space vector V * with an arbitrary drive angle α V realize.

Sofern der Spannungszeiger V*, wie in dem in 2 dargestellten Fall mit einem geringeren Betrag (geringere Länge) als die Grundspannungsraumzeiger V1, V2 eingestellt werden soll, wird entsprechend ein Nullspannungszeiger V0, V7 eingestellt, bei dem die Schalter SHA, SHB, SHC auf der oberen Seite bzw. SLA, SLB, SLC auf der unteren Seite des Wechselrichters 10 geöffnet sind. Die jeweils anderen der Schalter S sind entsprechend geschlossen. Entsprechend kann der Spannungszeiger V* durch eine Kombination der Grundspannungsraumzeiger V1 und V2 und einem der Nullspannungszeiger V0, V7 realisiert werden.If the voltage vector V *, as in the in 2 In the case shown with a smaller amount (shorter length) than the basic voltage space vectors V1, V2 is to be set, a zero voltage pointer V0, V7 is set in accordance with which the switches SHA, SHB, SHC on the upper side and SLA, SLB, SLC on the lower side of the inverter 10 are open. The other of the switches S are closed accordingly. Accordingly, the voltage vector V * can be realized by a combination of the basic voltage space vector V1 and V2 and one of the zero voltage V0, V7.

In Abhängigkeit des Spannungsraumzeigers V* stellt sich ein Stromraumzeiger I* ein, der ebenfalls in dem Zeigerdiagramm 20 dargestellt ist. Der Stromraumzeiger I* weist eine Amplitude I und einen Phasenwinkel αI auf, die sich in Abhängigkeit des angesteuerten elektrischen Verbrauchers 14 einstellen. Der Phasenwinkel αI des Stromraumzeigers I* kann phasengleich mit dem Phasenwinkel αV des Spannungsraumzeigers V* sein oder eine Phasenverschiebung φ aufweisen.Depending on the voltage space vector V *, a current space vector I * is established, which is also shown in the vector diagram 20 is shown. The current space vector I * has an amplitude I and a phase angle α I , which depend on the controlled electrical load 14 to adjust. The phase angle α I of the current space vector I * can be in phase with the phase angle α V of the voltage space vector V * or have a phase shift φ.

Zur Bestromung des elektrischen Verbrauchers 14 beziehungsweise der elektrischen Maschine 14 wird der Spannungsraumzeiger V* bereitgestellt, indem die unterschiedlichen Grundspannungsraumzeiger V1–V6 und die Nullspannungszeiger V0, V7 in einer schnellen Abfolge hintereinander eingestellt werden. Dadurch werden die unterschiedlichen Schalter S und die unterschiedlichen Freilaufdioden D des Wechselrichters 10 bei einem entsprechend schnell rotierenden Spannungsraumzeigers V* gleichmäßig belastet, insbesondere phasig gleichmäßiger belastet. Sofern die Rotationsfrequenz des Spannungsraumzeigers V* sehr gering oder null ist, zum Beispiel bei geringen Drehzahlen der elektrischen Maschine 14, werden die entsprechenden Schalter S und die Freilaufdioden D des Wechselrichters 10 einer Phase U, V, W über einen langen Zeitraum belastet, sodass eine Überlastung der entsprechenden Schalter S und der Freilaufdioden D auftreten kann und die Schalter S und die Freilaufdioden D des Wechselrichters 10 im Allgemeinen ungleichmäßig, insbesondere phasig ungleichmäßig belastet werden. Um bei eine Überlastung einzelner der Schalter S und Freilaufdioden D zu verhindern, müssen Maßnahmen ergriffen werden, um die Belastung auf unterschiedliche der Schalter S und der Freilaufdioden D zu verteilen.For energizing the electrical load 14 or the electric machine 14 the voltage space vector V * is provided by sequentially adjusting the different fundamental voltage space vectors V1-V6 and the zero voltage pointers V0, V7 in a fast sequence. As a result, the different switches S and the different freewheeling diodes D of the inverter 10 at a correspondingly fast rotating voltage space vector V * evenly loaded, in particular phased evenly loaded. If the rotational frequency of the voltage space vector V * is very low or zero, for example, at low speeds of the electric machine 14 , the corresponding switches S and the freewheeling diodes D of the inverter 10 a phase U, V, W loaded over a long period of time, so that an overload of the respective switches S and the freewheeling diodes D can occur and the switches S and freewheeling diodes D of the inverter 10 are generally unevenly loaded, in particular phased uneven. In order to prevent overloading of each of the switches S and freewheeling diodes D, measures must be taken to distribute the load to different ones of the switches S and freewheeling diodes D.

In 3 sind Verläufe der Phasenspannungen der drei Phasen U, V, W innerhalb einer pulsweiten Modulationsperiode T dargestellt, um die Grundspannungsraumzeiger V0, V1, V2, V7 nacheinander einzustellen. Innerhalb der pulsweiten Modulationsperiode T kann eine Einschaltdauer t0, t1, t2, t7 der einzelnen Grundspannungsraumzeiger V0, V1, V2, V7 variiert werden, um den Spannungsraumzeiger V* präzise einstellen zu können. In 3 are waveforms of the phase voltages of the three phases U, V, W within a pulse width modulation period T shown to set the basic voltage space pointers V0, V1, V2, V7 successively. Within the pulse-width modulation period T, a switch-on duration t0, t1, t2, t7 of the individual basic voltage space vector V0, V1, V2, V7 can be varied in order to be able to precisely set the voltage space vector V *.

Da der Nullspannungszeiger V0 lediglich die Schalter SLA, SLB, SLC bzw. die Freilaufdioden DLA, DLB, DLC, die dem niedrigen Potenzial der Spannungsquelle 12 zugeordnet sind, belastet, und da entsprechend der Nullspannungszeiger V7 lediglich die Schalter SHA, SHB, SHC bzw. die Freilaufdioden DHA, DHB, DHC, die dem hohen Potenzial der Gleichspannungsquelle 12 zugeordnet sind, belastet, kann durch eine gezielte Verteilung der Nullspannungszeiger V0, V7 eine ungleichmäßige Belastung zwischen den oberen Schaltern SHA, SHB, SHC bzw. den oberen Freilaufdioden DLA, DLB, DLC und den unteren Schaltern SLA, SLB, SLC bzw. den unteren Freilaufdioden DHA, DHB, DHC ausgeglichen werden. Da die Verteilung der spannungsfrei schaltenden Schaltzustände V0, V7 keinen Einfluss auf den Spannungsvektor V* hat, kann durch Variation zwischen den spannungsfrei schaltenden Schaltzuständen V0, V7 eine Belastungsverteilung der Schalter S und der Dioden D des Wechselrichters 10 eingestellt werden. Ein entsprechender Belastungswert m berechnet sich durch die Formel

Figure 00110001
wobei t0 die Schaltdauer des Nullspannungszeigers V0 und t7 die Schaltdauer des Nullspannungszeigers V7. Der Belastungswert m kann folglich zwischen dem Wert 1 und dem Wert 0 eingestellt werden, wobei bei einem Wert 1 die oberen Schalter SHA, SHB, SHC bzw. die oberen Freilaufdioden DHA, DHB, DHC des Wechselrichters 10 stärker belastet werden und bei einem Wert 0 die unteren Schalter SLA, SLB, SLC bzw. unteren Freilaufdioden DLA, DLB, DLC des Wechselrichters 10 stärker belastet werden. Dies gilt speziell für die Berechnung des Belastungswertes m sofern zwei benachbarte Grundspannungsraumzeiger V1–V6 und wenigstens ein Nullspannungszeiger V0, V7 verwendet wird, wie beispielsweise für eine Ansteuerungssequenz nach 3.Since the zero voltage pointer V0 only the switches SLA, SLB, SLC and the freewheeling diodes DLA, DLB, DLC, the low potential of the voltage source 12 are assigned, loaded, and there according to the zero voltage pointer V7, only the switches SHA, SHB, SHC and the freewheeling diodes DHA, DHB, DHC, the high potential of the DC voltage source 12 are assigned by a targeted distribution of the zero voltage V0, V7 uneven load between the upper switches SHA, SHB, SHC and the upper freewheeling diodes DLA, DLB, DLC and the lower switches SLA, SLB, SLC and the lower Free-wheeling diodes DHA, DHB, DHC be compensated. Since the distribution of the voltage-free switching switching states V0, V7 has no influence on the voltage vector V *, a load distribution of the switches S and the diodes D of the inverter can be achieved by variation between the voltage-free switching switching states V0, V7 10 be set. A corresponding load value m is calculated by the formula
Figure 00110001
where t0 is the switching time of the zero voltage indicator V0 and t7 is the switching duration of the zero voltage indicator V7. The load value m can thus be set between the value 1 and the value 0, with a value 1, the upper switch SHA, SHB, SHC or the upper freewheeling diodes DHA, DHB, DHC of the inverter 10 more heavily loaded and at a value 0, the lower switches SLA, SLB, SLC and lower freewheeling diodes DLA, DLB, DLC of the inverter 10 be charged more heavily. This is especially true for the calculation of the load value m if two neighboring basic voltage space vector V1-V6 and at least one zero voltage vector V0, V7 is used, as for example for a drive sequence 3 ,

Generell kann ein allgemeiner Belastungswert lsm auf der Grundlage der allgemeinen Einschaltzeit t eines der Schalter S bestimmt werden. Dabei wird einer der Schalter S ausgewählt, wie z.B. der, der am stärksten belastet ist. Der Belastungswert lsm wird dabei für einen der Schalter SHA, SHB, SHC der oberen Seite des Wechselrichters 10 berechnet durch:

Figure 00120001
und für einen der Schalter SLA, SLB, SLC der unteren Seite des Wechselrichters 10 durch:
Figure 00120002
wobei t_min die minimal mögliche Einschaltdauer des Schalters S, t_max die maximal mögliche Einschaltdauer des Schalters S ist, um den aktuellen Spannungsraumzeiger V* einzustellen und t_on die aktuelle Einschaltdauer in der entsprechenden Pulsweitenmodulationsperiode T ist, die den aktuellen Spannungsraumzeiger V* einstellt. Dadurch entsteht eine weitere Möglichkeit, um einen Belastungswert einstellen zu können. Dabei ist anzumerken, dass der allgemeine Belastungswert lsm gleich bleibt, unabhängig davon welcher der Schalter zur Berechnung herangezogen wird. In general, a general load value lsm can be determined on the basis of the general switch-on time t of one of the switches S. In this case, one of the switches S is selected, such as the one that is heavily loaded. The load value lsm is for one of the switches SHA, SHB, SHC the upper side of the inverter 10 calculated by:
Figure 00120001
and for one of the switches SLA, SLB, SLC of the lower side of the inverter 10 by:
Figure 00120002
where t_min is the minimum possible duty cycle of the switch S, t_max is the maximum duty cycle of the switch S to set the current voltage space pointer V * and t_on is the current duty cycle in the corresponding pulse width modulation period T setting the current voltage space pointer V *. This creates another possibility to set a load value. It should be noted that the general load value lsm remains the same, regardless of which of the switches is used for the calculation.

In 4 ist ein komplexes Zeigerdiagramm schematisch dargestellt, das prinzipiell dem komplexen Zeigerdiagramm 20 aus 2 entspricht, wobei in 4 die Grundspannungsraumzeiger V1 bis V6 aus Übersichtsgründen nicht eingezeichnet sind. In 4 is a complex vector diagram shown schematically, which in principle is the complex vector diagram 20 out 2 corresponds, where in 4 the basic voltage space vector V1 to V6 are not shown for reasons of clarity.

In dem komplexen Zeigerdiagramm in 4 ist der Spannungsraumzeiger V* mit dem Phasenwinkel αV und der Stromraumzeiger I* mit dem Phasenwinkel αI gezeigt, wobei der Spannungsraumzeiger V* und der Stromraumzeiger I* die Phasenverschiebung φ aufweisen. Ferner sind in dem komplexen Zeigerdiagramm sechs Winkelbereiche 22, 24 gezeigt, die unterschiedliche Ansteuerungsmodi in Abhängigkeit des Phasenwinkels αV bilden. Die Winkelbereiche 22 sind symmetrisch um die Grundspannungsraumzeiger V1, V3, V5 herum gebildet und weisen eine Winkelspanne von 60° auf. In den Winkelbereichen 22 wird ein erster der steuerbaren Schalter S über den gesamten Winkelbereich 22 dauerhaft geschlossen gehalten, um die Schaltverluste in diesem Schalter S zu reduzieren. Diese Reduktion der Schaltverluste erfolgt auf Kosten von erhöhten Leitungsverlusten einzelner Bauelemente S, D, wobei es jedoch in bestimmten Ansteuerungssituationen im Ergebnis zu geringeren Gesamtverlusten des Wechselrichters 10 führen kann. In the complex vector diagram in 4 the voltage space vector V * with the phase angle α V and the current space vector I * with the phase angle α I are shown, wherein the voltage space vector V * and the current space vector I * have the phase shift φ. Further, in the complex phasor diagram, there are six angle ranges 22 . 24 shown the different drive modes depending on the Phase angle α V form. The angle ranges 22 are formed symmetrically around the fundamental voltage space vectors V1, V3, V5 and have an angular span of 60 °. In the angle ranges 22 becomes a first of the controllable switches S over the entire angular range 22 kept permanently closed to reduce the switching losses in this switch S. This reduction of the switching losses is at the expense of increased line losses of individual components S, D, but in certain driving situations as a result to lower overall losses of the inverter 10 can lead.

In den Winkelbereichen 24, die um die Grundspannungsraumzeiger V2, V4, V6 gebildet sind und ebenfalls eine Winkelspanne von 60° aufweist, wird ein zweiter der steuerbaren Schalter S dauerhaft geschlossen gehalten, um die Schaltverluste dieses steuerbaren Schalters S zu reduzieren. Der erste und der zweite der steuerbaren Schalter S unterscheiden sich voneinander und sind vorzugsweise unterschiedlichen Spannungsversorgungspotentialen der Spannungsquelle 12 zugeordnet. In the angle ranges 24 , which are formed around the Grundspannungsraumzeiger V2, V4, V6 and also has an angular span of 60 °, a second of the controllable switch S is kept permanently closed to reduce the switching losses of this controllable switch S. The first and the second of the controllable switches S differ from each other and are preferably different voltage supply potentials of the voltage source 12 assigned.

Nachteilig dabei ist es, dass bei Phasenverschiebungen zwischen Strom und Spannung der in einem bestimmten Bereich des Phasenwinkels αV der dauerhaft geschlossene steuerbare Schalter S zur Einstellung des Spannungsraumzeigers V* geschaltet werden muss. Dadurch wird nicht immer des Schalter S, der den größten Strom I trägt dauerhaft geschlossen gehalten, wodurch die Gesamtverluste des Wechselrichters 10 erhöht sind. The disadvantage here is that in phase shifts between current and voltage in a certain range of the phase angle α V of the permanently closed controllable switch S must be switched to set the voltage space vector V *. This does not always keep the switch S, which carries the largest current I, permanently closed, reducing the overall losses of the inverter 10 are increased.

In 5 ist ein komplexes Zeigerdiagramm schematisch dargestellt, zur Erläuterung einer Variation der Ansteuerungsmodi aus 4. Dabei sind die Winkelbereiche 22, 24 für jeweils eine Winkelspanne von 60° gebildet und bilden einen Bereich, in denen einer der steuerbaren Schalter S des Wechselrichters 10 dauerhaft geschlossen ist, um entsprechende Schaltverluste zu reduzieren. Um die Gesamtverluste des Wechselrichters 10 zu reduzieren, wird in Abhängigkeit des Phasenwinkels φ der Winkelbereich 22 bzw. die Winkelbereiche 22, 24 um einen Drehwinkel δ in negativer Drehrichtung des Stromraumzeigers I* bzw. in mathematisch negativer Richtung verdreht. Dadurch kann der Stromraumzeiger I* in den Winkelbereich 22 früher eintreten und ihn früher verlassen, so dass ein anderer der steuerbaren Schalter S im Bereich 24 dauerhaft geschlossen wird. Dadurch wird in diesem Winkelbereich 24 einer der steuerbaren Schalter S dauerhaft geschlossen, der bei diesem Phasenwinkel αV des Spannungsraumzeigers V* nicht geschaltet werden muss und gleichzeitig den größten elektrischen Strom der nicht zu schaltenden Schalter S trägt.In 5 FIG. 2 is a schematic diagram of a complex phasor to explain a variation of the drive modes 4 , Here are the angle ranges 22 . 24 each formed an angular span of 60 ° and form an area in which one of the controllable switch S of the inverter 10 permanently closed to reduce corresponding switching losses. To the total losses of the inverter 10 to reduce, depending on the phase angle φ, the angular range 22 or the angle ranges 22 . 24 rotated by a rotational angle δ in the negative direction of rotation of the current space pointer I * or in mathematically negative direction. As a result, the current space vector I * in the angular range 22 Enter earlier and leave earlier, leaving another of the controllable switches S in the area 24 permanently closed. This will be in this angular range 24 one of the controllable switch S permanently closed, which does not have to be switched at this phase angle α V of the voltage space vector V * and at the same time carries the largest electric current of the switch S not to be switched.

Im Ergebnis kann durch die Rotation der Winkelbereiche 22, 24 der Ansteuerzustand des Winkelbereichs 22, also das dauerhafte Schließen des steuerbaren Schalters S, früher beginnen und früher abgebrochen werden und ein anderer der steuerbaren Schalter S dauerhaft geschlossen werden. Dadurch kann auch bei großen Phasenverschiebungen φ zwischen Strom und Spannung ein nicht zu schaltender Schalter S, der der den größten Strom trägt, dauerhaft geschlossen bleiben und somit können die Schaltverluste reduziert und die Gesamtverluste des Wechselrichters gesenkt werden. As a result, by the rotation of the angular ranges 22 . 24 the driving state of the angular range 22 , So the permanent closing of the controllable switch S, begin earlier and be terminated earlier and another of the controllable switch S are permanently closed. As a result, even with large phase shifts φ between current and voltage, a non-switchable switch S, which carries the largest current, remain permanently closed and thus the switching losses can be reduced and the total losses of the inverter can be reduced.

Der Drehwinkel δ wird für unterschiedliche Winkelbereiche der Phasenverschiebung φ auf unterschiedliche feste oder variable Werte eingestellt. Die Zuordnung der Drehwinkel δ zu verschiedenen Winkelbereichen der Phasenverschiebung φ sind in der folgenden Tabelle 1 gezeigt: φ δ –30°...30° 30°...60° φ –30° 60°...120° 30° 120°...150° φ –90° 150°...210° 60° –150°...–120° φ –150° –120°...–60° 90° –60°...–30° φ –210° Tabelle 1 The angle of rotation δ is set to different fixed or variable values for different angular ranges of the phase shift φ. The assignment of the rotational angles δ to different angular ranges of the phase shift φ are shown in the following Table 1: φ δ -30 ° ... 30 ° 0 ° 30 ° ... 60 ° φ -30 ° 60 ° ... 120 ° 30 ° 120 ° ... 150 ° φ -90 ° 150 ° ... 210 ° 60 ° -150 ° ...- 120 ° φ -150 ° -120 ° ...- 60 ° 90 ° -60 ° ...- 30 ° φ -210 ° Table 1

Die so eingestellten Drehwinkel δ bilden eine optimale Ansteuerung für die jeweiligen Phasenverschiebungen φ, sodass die Schaltverluste optimal reduziert werden und die Gesamtverluste des Wechselrichters 10 reduziert sind. The rotational angles δ thus set form an optimal control for the respective phase shifts φ, so that the switching losses are optimally reduced and the total losses of the inverter 10 are reduced.

In 6 ist ein komplexes Zeigerdiagramm schematisch dargestellt zur Erläuterung einer Variante der Ansteuerung des Wechselrichters 10. In 6 sind in dem komplexen Zeigerdiagramm eine Mehrzahl von Winkelbereichen 30, 32 gebildet, die Ansteuerungsbereiche des Wechselrichters 10 bilden, die mit den Winkelbereichen 22, 24 vergleichbar sind. In den Winkelbereichen 30, 32 wird der Wechselrichter 10 derart angesteuert, dass einer der steuerbaren Schalter S jeweils über den gesamten Winkelbereich 30, 32 geschlossen gehalten wird, um die Schaltverluste des jeweiligen steuerbaren Schalters S zu reduzieren. In 6 sind die Winkelbereiche 30 um die Grundspannungsraumzeiger V1, V3, V5 symmetrisch herum gebildet und die Winkelbereiche 32 um die Grundspannungsraumzeiger V2, V4, V6 symmetrisch herum gebildet. Die Winkelbereiche 30, 32 sind in 6 jeweils beidseitig um einen Winkel β verkleinert, so dass die Winkelbereiche 30, 32 jeweils lediglich etwa eine Winkelspanne von 30° aufweisen. Die Winkelspanne der Winkelbereiche 30, 32 wird somit um 2·β reduziert. In 6 is a complex vector diagram shown schematically for explaining a variant of the control of the inverter 10 , In 6 For example, in the complex phasor diagram, there are a plurality of angle ranges 30 . 32 formed, the drive ranges of the inverter 10 form with the angle ranges 22 . 24 are comparable. In the angle ranges 30 . 32 becomes the inverter 10 controlled such that one of the controllable switch S respectively over the entire angular range 30 . 32 is kept closed to reduce the switching losses of the respective controllable switch S. In 6 are the angle ranges 30 around the basic voltage space vectors V1, V3, V5 formed symmetrically and the angle ranges 32 around the Grundspannungsraumzeiger V2, V4, V6 formed symmetrically around. The angle ranges 30 . 32 are in 6 each on both sides reduced by an angle β, so that the angular ranges 30 . 32 each have only about an angular range of 30 °. The angular span of the angular ranges 30 . 32 is thus reduced by 2 · β.

Der Winkel β wird in Abhängigkeit einer Temperatur des jeweils dauerhaft geschlossenen steuerbaren Schalters S und/oder der am stärksten belasteten Freilaufdiode D eingestellt, so dass der jeweilige Winkelbereich 30, 32 mit zunehmender Temperatur verkleinert wird und dadurch der entsprechende Ansteuerungszustand früher beendet wird. Alternativ zu der absoluten Temperatur des steuerbaren Schalters S bzw. der Freilaufdiode D kann auch eine maximale Temperaturdifferenz zwischen zwei steuerbaren Schaltern bzw. zwei Freilaufdioden D oder allgemein zwischen zwei Bauelementen S, D verwendet werden, und zwar vorzugsweise zwei Bauelementen S, D, die unterschiedlichen Spannungspotentialen der Spannungsquelle 12 zugeordnet sind und die jeweils maximal belasteten Bauelemente der jeweiligen Seite des Wechselrichters 10 bilden. Zwischen den Winkelbereichen 30, 32, sind durch die Verschiebung der jeweiligen Grenzen Zwischenwinkelbereiche 34 gebildet, in denen die steuerbaren Schalter S des Wechselrichters 10 derart angesteuert werden, dass eine Temperaturdifferenz innerhalb des Wechselrichters 10 bzw. eine maximale Temperaturdifferenz zwischen zwei der Bauelemente S, D konstant bleibt, oder vorzugsweise reduziert wird. Dieses kann durch gezielte Wahl eines der Nullspannungsvektoren V0, V7 erfolgen bzw. durch Einstellung eines mittleren Belastungssollwerts m, lsm wie es im Weiteren näher erläutert wird.The angle β is set as a function of a temperature of the respectively permanently closed controllable switch S and / or the most heavily loaded freewheeling diode D, so that the respective angular range 30 . 32 is reduced with increasing temperature and thus the corresponding drive state is terminated earlier. Alternatively to the absolute temperature of the controllable switch S or the freewheeling diode D, a maximum temperature difference between two controllable switches or two free-wheeling diodes D or generally between two components S, D can be used, preferably two components S, D, the different ones Voltage potentials of the voltage source 12 are assigned and each of the maximum loaded components of the respective side of the inverter 10 form. Between the angle ranges 30 . 32 , are by the displacement of the respective boundaries intermediate angle ranges 34 formed in which the controllable switch S of the inverter 10 be controlled such that a temperature difference within the inverter 10 or a maximum temperature difference between two of the components S, D remains constant, or is preferably reduced. This can be done by specific choice of one of the zero voltage vectors V0, V7 or by setting a mean load setpoint m, lsm as will be explained in more detail below.

In einer besonderen Ausführungsform wird lediglich eine Grenze der Winkelbereiche 30, 32 verschoben. In einer weiteren Ausführungsform werden die Winkelbereiche 30, 32 in Abhängigkeit der Phasenverschiebung φ verdreht, wie es oben in Bezug auf 5 erläutert ist.In a particular embodiment, only a limit of the angular ranges 30 . 32 postponed. In a further embodiment, the angular ranges 30 . 32 in relation to the phase shift φ twisted, as it relates to above 5 is explained.

In 7 ist ein komplexes Zeigerdiagramm schematisch dargestellt zur Erläuterung einer Variante des Ansteuerungsmodus aus 6. Dabei sind eine Vielzahl von Winkelbereichen 40, 42 um die jeweiligen Grundspannungsraumzeiger V1–V6 gebildet. Die Winkelbereiche 40, 42 sind jeweils voneinander getrennt durch jeweils einen Zwischenwinkelbereich 44. Um die Grundspannungsraumzeiger V1, V3, V5 sind jeweils drei Winkelbereiche 40 benachbart zueinander angeordnet und jeweils getrennt durch einen der Zwischenwinkelbereiche 44. Um die Grundspannungsraumzeiger V2, V4, V6 sind jeweils drei der Winkelbereiche 42 benachbart zueinander gebildet, die jeweils durch einen Zwischenwinkelbereich 44 voneinander getrennt sind. In den Winkelbereichen 40 wird der Wechselrichter 10 derart angesteuert, dass einer der steuerbaren Schalter S dauerhaft geschlossen bleibt, um die Schaltverluste zu reduzieren. In den Winkelbereichen 42 ist ein zweiter der steuerbaren Schalter S dauerhaft geschlossen, um die jeweiligen Schaltverluste zu reduzieren. In den Zwischenwinkelbereichen 44 wird der Wechselrichter 10 derart angesteuert, dass eine maximale Temperaturdifferenz zwischen den maximal belasteten steuerbaren Schalter S oder der Bauelemente S, D der oberen und der unteren Seite konstant bleibt, oder vorzugsweise reduziert wird. Durch die abschnittsweise Anordnung der Winkelbereiche 40, 42 und die zwischenzeitlich alternative Ansteuerung in den Zwischenwinkelbereichen 44, steigt die Temperatur in den jeweils dauerhaft geschlossenen steuerbaren Schalter S bzw. in der entsprechenden Freilaufdiode D lediglich stufenförmig, so dass eine maximal zulässige Temperaturdifferenz der steuerbaren Schalter S bzw. der Freilaufdioden D, oder eine maximal zulässige Temperatur des jeweils dauerhaft geschlossenen steuerbaren Schalters S bzw. der zugeordneten Freilaufdiode D nicht so schnell erreicht wird. Dadurch können im Allgemeinen Spitzenbelastungen einzelner Bauelemente des Wechselrichters 10 reduziert werden. Es versteht sich, dass auch mehr als drei Winkelbereiche 40, 42 gebildet sein können, in denen einer der steuerbaren Schalter S dauerhaft geschlossen ist. Durch die Wahl der jeweiligen Winkelspanne der Winkelbereiche 40, 42 und der Zwischenwinkelbereiche 44 kann ein vordefinierter Temperaturverlauf bzw. eine vordefinierte Steigung der jeweiligen Bauteiltemperatur bzw. der Temperaturdifferenz zwischen zwei Bauteilen S, D eingestellt werden, wobei die Bauteile vorzugsweise unterschiedlichen Spannungspotentialen der Gleichspannungsquelle 12 zugeordnet sind und jeweils die höchste Temperatur der jeweiligen Seite des Wechselrichters 10 aufweisen.In 7 is a complex pointer diagram shown schematically for explaining a variant of the drive mode 6 , There are a variety of angle ranges 40 . 42 formed around the respective basic voltage space vector V1-V6. The angle ranges 40 . 42 are each separated from each other by a respective intermediate angle range 44 , To the basic voltage space vector V1, V3, V5 are each three angular ranges 40 arranged adjacent to each other and each separated by one of the intermediate angle ranges 44 , The basic voltage space vectors V2, V4, V6 are each three of the angular ranges 42 formed adjacent to each other, each through an intermediate angle range 44 are separated from each other. In the angle ranges 40 becomes the inverter 10 controlled so that one of the controllable switch S remains permanently closed to reduce the switching losses. In the angle ranges 42 a second of the controllable switches S is permanently closed to reduce the respective switching losses. In the intermediate angle areas 44 becomes the inverter 10 controlled such that a maximum temperature difference between the maximum loaded controllable switch S or the components S, D of the upper and lower side remains constant, or is preferably reduced. Due to the sectional arrangement of the angular ranges 40 . 42 and the meantime alternative control in the intermediate angle ranges 44 , the temperature rises in the respective permanently closed controllable switch S or in the corresponding freewheeling diode D only stepwise, so that a maximum allowable temperature difference of the controllable switch S and the freewheeling diodes D, or a maximum allowable temperature of each permanently closed controllable switch S. or the associated freewheeling diode D is not reached so fast. This can generally peak loads of individual components of the inverter 10 be reduced. It is understood that even more than three angular ranges 40 . 42 may be formed, in which one of the controllable switch S is permanently closed. By choosing the angle range of the angle ranges 40 . 42 and the intermediate angle ranges 44 It is possible to set a predefined temperature profile or a predefined gradient of the respective component temperature or the temperature difference between two components S, D, wherein the components preferably have different voltage potentials the DC voltage source 12 are assigned and in each case the highest temperature of the respective side of the inverter 10 exhibit.

In 8 ist ein Verfahren dargestellt, um den Belastungswert m, lsm in den Zwischenwinkelbereichen 34, 44 auf der Grundlage einer geschätzten oder gemessenen Temperatur TD, TS der Schalter S und/oder der Freilaufdioden D zu bestimmen und einen neuen Belastungssollwert m einzustellen. In 8 ist das Verfahren allgemein mit 50 bezeichnet. In 8th For example, a method is shown to calculate the load value m, lsm in the intermediate angle ranges 34 . 44 on the basis of an estimated or measured temperature T D , T S, the switch S and / or the freewheeling diodes D to determine and set a new load setpoint m. In 8th the method is generally with 50 designated.

Bei dem Verfahren 50 erfolgt im Betrieb die Bestimmung des Belastungssollwertes m in Abhängigkeit die Temperaturen der Schalter S bzw. der Freilaufdioden D. Als Eingangsgröße dienen allgemein die Temperaturen TD, TS der Schalter S und der Freilaufdioden D. Bei 52 wird über die Temperaturen TD, TS der am stärksten belastete obere Schalter SH, die am stärksten belastete obere Freilaufdiode DH, der am stärksten belastete untere Schalter SL und die am stärksten belastete untere Freilaufdiode DL ermittelt. Mit anderen Worten wird das jeweilige Bauelement ermittelt, das die höchste Temperatur aufweist. Aus diesen Temperaturen wird bei 54 und 56 die maximale Temperatur T_H der oberen Schalter und/oder der oberen Freilaufdioden bzw. aus den Verlusten der unteren Seite die maximale Temperatur T_L der unteren Seite ermittelt. Dabei wird die Temperatur TD der Freilaufdioden D faktorisiert um die Temperaturen der Schalter und der Freilaufdioden D vergleichen zu können, wie es bei 58 gezeigt ist. Mit anderen Worten, um die Temperaturen der Schalter S und der Freilaufdioden D vergleichen zu können, wird eine Vergleichstemperatur der Freilaufdioden D bestimmt mit der Formel: TDV = c·TD wobei TDV die Vergleichstemperatur, TD die Temperatur der Freilaufdioden D und der Faktor c eine Konstante sind. In einer besonderen Ausführungsform kann der Faktor c auch eine Funktion der Verlustleisung PD der Freilaufdioden D sein. An einem Summationspunkt 60 wird die Differenz dT zwischen der maximalen Temperatur T_H der oberen Seite und der maximalen Temperatur T_L der unteren Seite ermittelt. Bei 62 wird in Abhängigkeit der Temperaturdifferenz dT ein geänderter Belastungssollwert m bestimmt, um die Temperaturdifferenz dT entsprechend auszugleichen. Dazu wird eine maximale Temperaturdifferenz ΔTM eingeführt. Sofern die Temperaturdifferenz dT > ΔTM ist, wird der Belastungssollwert m, lsm reduziert und sofern die Temperaturdifferenz dT < ΔTM ist, wird der Belastungssollwert m, lsm erhöht. In Abhängigkeit des so bestimmten Belastungssollwertes m, lsm werden bei 64 neue Einschaltdauern t0–t7 für die folgende Pulsweitenmodulationsperiode T bestimmt. In Abhängigkeit der neuen Pulsweitenmodulationsperiode T werden geänderte Temperaturen TD, TS der Schalter S und der Freilaufdioden D ermittelt, wie es bei 66 gezeigt ist und als neue Eingangsgrößen für das Verfahren 50 bereitgestellt, wie es durch die Rückführung 68 angedeutet ist. Dadurch kann auf der Grundlage der gemessenen oder geschätzten Temperatur der Schalter S und/oder der Freilaufdioden D für jede Pulsweitenmodulationsperiode T ein neuer Belastungssollwert m bzw. lsm bestimmt werden, um die entsprechenden Schalter S und Freilaufdioden D gleichmäßig zu belasten. Durch den Vergleich der Temperatur der Bauelemente der oberen Seite und der unteren Seite und dem Vergleich der Temperaturdifferenz mit der maximalen Temperaturdifferenz ΔTM und durch die Anpassung des Belastungswertes m, lsm kann somit die Temperaturdifferenz ΔTM der Bauelemente der oberen Seite relativ zu den Bauelementen der unteren Seite konstant gehalten werden.In the process 50 During operation, the determination of the desired load value m takes place as a function of the temperatures of the switches S and the free-wheeling diodes D. The input variables used are generally the temperatures T D , T S of the switches S and the free-wheeling diodes D. 52 For example, the temperatures T D , T S are the most heavily loaded upper switches SH, the most heavily loaded upper freewheeling diode DH, the most heavily loaded lower switches SL, and the most heavily loaded lower freewheeling diode DL. In other words, the respective component is determined which has the highest temperature. From these temperatures is at 54 and 56 the maximum temperature T_H of the upper switches and / or the upper freewheeling diodes or from the losses of the lower side the maximum temperature T_L of the lower side determined. In this case, the temperature T D of the freewheeling diodes D is factorized in order to compare the temperatures of the switches and the free-wheeling diodes D, as is the case with 58 is shown. In other words, in order to be able to compare the temperatures of the switches S and the free-wheeling diodes D, a comparison temperature of the free-wheeling diodes D is determined with the formula: T DV = c · T D where T DV is the reference temperature, T D is the temperature of the freewheeling diodes D and the factor c is a constant. In a particular embodiment, the factor c can also be a function of the loss power P D of the freewheeling diodes D. At a summation point 60 the difference dT between the maximum temperature T_H of the upper side and the maximum temperature T_L of the lower side is determined. at 62 is a function of the temperature difference dT a modified load setpoint m is determined to compensate for the temperature difference dT accordingly. For this purpose, a maximum temperature difference ΔT M is introduced. If the temperature difference dT> ΔT M , the load setpoint m, lsm is reduced, and if the temperature difference dT <ΔT M , the load setpoint m, lsm is increased. Depending on the thus determined load setpoint m, lsm be at 64 new on-times t0-t7 for the following pulse width modulation period T determined. As a function of the new pulse width modulation period T, changed temperatures T D , T S of the switches S and the free-wheeling diodes D are determined, as is the case with 66 is shown and as new input variables for the procedure 50 provided as it is by the return 68 is indicated. Thereby, on the basis of the measured or estimated temperature of the switch S and / or the freewheeling diodes D for each pulse width modulation period T, a new load setpoint m or lsm be determined to evenly load the corresponding switches S and freewheeling diodes D. Thus, by comparing the temperature of the upper side and lower side components and comparing the temperature difference with the maximum temperature difference ΔT M and adjusting the load value m, lsm, the temperature difference ΔT M of the upper side components relative to the components of FIGS bottom side are kept constant.

Alternativ kann auch ein Verlauf für Temperaturdifferenz dT vorgegeben werden, wobei der Belastungssollwert m, lsm entsprechend mittels des Verfahrens 50 eingestellt wird, um den Verlauf der Temperaturdifferenz dT einzustellen bzw. die Temperaturdifferenz entsprechend steigen oder fallen zu lassen.Alternatively, a curve for temperature difference dT can also be specified, the load setpoint m, lsm correspondingly being determined by the method 50 is set to adjust the course of the temperature difference dT or increase the temperature difference accordingly or drop.

Mittels des Verfahrens 50 kann somit in den Zwischenwinkelbereichen 34, 44 ein Belastungssollwert m, lsm eingestellt werden und die steuerbaren Schalter S und die Freilaufdioden D, gemäß dem Belastungssollwert m, lsm belastet werden. Dadurch kann in den Zwischenwinkelbereichen 34, 44 die Temperaturdifferenz zwischen den steuerbaren Schaltern und/oder den Freilaufdioden D konstant gehalten werden.By means of the procedure 50 can thus in the intermediate angle ranges 34 . 44 a load setpoint m, lsm be set and the controllable switch S and the freewheeling diodes D, are loaded according to the load setpoint m, lsm. As a result, in the intermediate angle ranges 34 . 44 the temperature difference between the controllable switches and / or the freewheeling diodes D are kept constant.

In einer alternativen Ausführungsform des Verfahrens 50 werden zur Bestimmung des Belastungssollwertes m, lsm anstatt der Temperaturen der Bauelemente S, D Verlustwerte verwendet, die durch Integration der Verlustleistung des jeweiligen Bauelementes S, D oder durch Integration des elektrischen Stroms I in dem jeweiligen Bauelement S, D und/oder durch Integration des Quadrates des elektrischen Stroms I2 in dem jeweiligen Bauelement S, D über einen vordefinierten Zeitraum ermittelt bzw. bestimmt werden. In an alternative embodiment of the method 50 For the determination of the desired load value m, lsm, instead of the temperatures of the components S, D, loss values are used which are obtained by integrating the power loss of the respective component S, D or by integrating the electrical current I in the respective component S, D and / or by integrating the Squares of the electric current I 2 in the respective component S, D are determined or determined over a predefined period of time.

In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens 50 werden zur Bestimmung des Belastungssollwertes m, lsm anstatt der Temperaturen der Bauelemente S, D die elektrischen Verluste P oder der elektrische Strom I in dem jeweiligen Bauelement S, D und/oder das Quadrat des elektrischen Strom I2 in dem jeweiligen Bauelement S, D verwendet, die jeweils mittels eines Tiefpassfilter gefiltert werden.In a further embodiment of the method 50 For determining the load setpoint m, lsm instead of the temperatures of the components S, D, the electrical losses P or the electrical Current I in the respective component S, D and / or the square of the electric current I 2 used in the respective component S, D, which are each filtered by means of a low-pass filter.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • WO 2010/000548 A2 [0006] WO 2010/000548 A2 [0006]
  • DE 10393516 T1 [0007] DE 10393516 T1 [0007]

Claims (15)

Verfahren zum Ansteuern eines Wechselrichters (10) mittels Raumzeigermodulation, insbesondere zum Ansteuern einer elektrischen Maschine (14), wobei der Wechselrichter (10) eine Mehrzahl von steuerbaren Schaltern (S) und eine entsprechende Mehrzahl von Freilaufdioden (D) aufweist, und der dazu ausgebildet ist, einen mehrphasigen elektrischen Strom (IU, IV, IW) bereitzustellen, insbesondere um die elektrische Maschine (14) mehrphasig mit elektrischem Strom zu versorgen, wobei der Wechselrichter (10) derart angesteuert wird, dass eine Mehrzahl von aufeinanderfolgenden unterschiedlichen Schaltzuständen (V0–V7) der Schalter (S) eingerichtet wird, um eine elektrische Spannung in Form eines Spannungsraumzeigers (V*) und den elektrischen Strom in Form eines Stromraumzeigers (I*) bereitzustellen, und wobei einer der steuerbaren Schalter (S) in einem Winkelbereich (22, 24; 30, 32; 40, 42) eines Phasenwinkels (αI) des Stromraumzeigers (I*) dauerhaft geschlossen wird, um Schaltverluste der steuerbaren Schalter (S) zu reduzieren, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkelbereich (22, 24; 30, 32; 40, 42) in Abhängigkeit einer Phasenverschiebung (φ) zwischen dem Spannungsraumzeiger (V*) und dem Stromraumzeiger (I*) eingestellt wird.Method for controlling an inverter ( 10 ) by means of space vector modulation, in particular for driving an electrical machine ( 14 ), where the inverter ( 10 ) has a plurality of controllable switches (S) and a corresponding plurality of freewheeling diodes (D), and which is designed to provide a polyphase electric current (IU, IV, IW), in particular around the electric machine ( 14 ) are supplied with electric power in a multiphase manner, the inverter ( 10 ) is controlled in such a way that a plurality of successive different switching states (V0-V7) of the switches (S) is set up to provide an electrical voltage in the form of a voltage space vector (V *) and the electric current in the form of a current space vector (I *) , and wherein one of the controllable switches (S) in an angular range ( 22 . 24 ; 30 . 32 ; 40 . 42 ) of a phase angle (α I ) of the current space vector (I *) is permanently closed in order to reduce switching losses of the controllable switches (S), characterized in that the angular range ( 22 . 24 ; 30 . 32 ; 40 . 42 ) is adjusted as a function of a phase shift (φ) between the voltage space vector (V *) and the current space vector (I *). Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Winkelbereich (22, 24; 30, 32; 40, 42) in Abhängigkeit der Phasenverschiebung (φ) auf unterschiedliche Winkelpositionen eingestellt wird.Method according to claim 1, wherein the angular range ( 22 . 24 ; 30 . 32 ; 40 . 42 ) is set to different angular positions as a function of the phase shift (φ). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Winkelbereich (22, 24; 30, 32; 40, 42) in Abhängigkeit der Phasenverschiebung (φ) um einen Drehwinkel (δ) verdreht wird. Method according to claim 1 or 2, wherein the angular range ( 22 . 24 ; 30 . 32 ; 40 . 42 ) is rotated as a function of the phase shift (φ) by a rotation angle (δ). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei unterschiedliche Drehwinkel (δ) für unterschiedliche Phasenverschiebungswinkel (φ) in einem Kennfeld gespeichert werden. Method according to one of claims 1 to 3, wherein different angles of rotation (δ) for different phase shift angle (φ) are stored in a map. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Winkelspanne des Winkelbereichs (22, 24; 30, 32; 40, 42) in Abhängigkeit einer Temperatur (TS) des wenigstens einen Schalters (S) variiert wird. Method according to one of claims 1 to 4, wherein an angular range of the angular range ( 22 . 24 ; 30 . 32 ; 40 . 42 ) is varied as a function of a temperature (T S ) of the at least one switch (S). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Winkelspanne des Winkelbereichs (22, 24; 30, 32; 40, 42) in Abhängigkeit einer Temperaturdifferenz (dT) zwischen zwei Schaltern (S) variiert wird.Method according to one of claims 1 to 4, wherein an angular range of the angular range ( 22 . 24 ; 30 . 32 ; 40 . 42 ) is varied as a function of a temperature difference (dT) between two switches (S). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein zweiter Winkelbereich (34; 44) des Phasenwinkels (αI) gebildet ist, in dem die steuerbaren Schalter (S) des Wechselrichters (10) derart geschaltet werden, dass eine Temperaturdifferenz (dT) von zwei der steuerbaren Schaltern (S) im wesentlichen konstant eingestellt wird.Method according to one of claims 1 to 6, wherein a second angular range ( 34 ; 44 ) of the phase angle (α I ) is formed, in which the controllable switch (S) of the inverter ( 10 ) are switched such that a temperature difference (dT) of two of the controllable switches (S) is set substantially constant. Verfahren nach Anspruch 7, wobei in Abhängigkeit der Temperatur (TS)des wenigstens einen steuerbaren Schalters (S) zwischen der Ansteuerung des ersten und des zweiten Winkelbereichs (34; 44) gewechselt wird.Method according to Claim 7, in which, depending on the temperature (T S ) of the at least one controllable switch (S), between the activation of the first and the second angular range ( 34 ; 44 ) is changed. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei eine Temperaturdifferenz (dT) zwischen zwei der steuerbaren Schalter (S) erfasst wird und wobei in Abhängigkeit der Temperaturdifferenz (dT) zwischen der Ansteuerung des ersten und des zweiten Winkelbereichs (34; 44) gewechselt wird.Method according to claim 7 or 8, wherein a temperature difference (dT) is detected between two of the controllable switches (S) and wherein depending on the temperature difference (dT) between the activation of the first and the second angular range ( 34 ; 44 ) is changed. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei der erste Winkelbereich (22, 24; 30, 32; 40, 42) und der zweite Winkelbereich (34, 44) aneinander angrenzen.Method according to one of claims 7 to 9, wherein the first angular range ( 22 . 24 ; 30 . 32 ; 40 . 42 ) and the second angular range ( 34 . 44 ) adjoin one another. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei eine Mehrzahl von ersten Winkelbereichen (22, 24; 30, 32; 40, 42) und eine Mehrzahl von zweiten Winkelbereichen (34; 44) gebildet sind, die sich abwechselnd aneinander anschließen.Method according to one of claims 7 to 10, wherein a plurality of first angular ranges ( 22 . 24 ; 30 . 32 ; 40 . 42 ) and a plurality of second angular ranges ( 34 ; 44 ) are formed, which join each other alternately. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Mehrzahl von ersten Winkelbereichen (22, 24; 30, 32; 40, 42) und die Mehrzahl von zweiten Winkelbereichen (34; 44) derart ausgebildet, dass ein vordefinierter Verlauf der Temperatur (TS) des wenigstens einen steuerbaren Schalters (S) eingestellt wird.The method of claim 11, wherein the plurality of first angular ranges ( 22 . 24 ; 30 . 32 ; 40 . 42 ) and the plurality of second angular regions ( 34 ; 44 ) is configured such that a predefined course of the temperature (T S ) of the at least one controllable switch (S) is set. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Mehrzahl von ersten Winkelbereichen (22, 24; 30, 32; 40, 42) und die Mehrzahl von zweiten Winkelbereichen (34; 44) derart ausgebildet, dass ein vordefinierter Verlauf der Temperaturdifferenz (dT) zwischen zwei der steuerbaren Schalter (S) eingestellt wird. The method of claim 11, wherein the plurality of first angular ranges ( 22 . 24 ; 30 . 32 ; 40 . 42 ) and the plurality of second angular regions ( 34 ; 44 ) is configured such that a predefined course of the temperature difference (dT) is set between two of the controllable switches (S). Vorrichtung (18) zum Ansteuern eines Wechselrichters (10), insbesondere zum Ansteuern einer elektrischen Maschine (14), wobei der Wechselrichter (10) eine Mehrzahl von steuerbaren Schaltern (S) und eine entsprechende Mehrzahl von Freilaufdioden (D) aufweist, die dazu angeschlossen sind, einen mehrphasigen elektrischen Strom (IU, IV, IW) bereitzustellen, insbesondere um die elektrische Maschine (14) mehrphasig mit elektrischem Strom zu versorgen, mit einem Steuergerät (18), das dazu ausgebildet ist, den Wechselrichter (10) derart anzusteuern, dass der Wechselrichter (10) eine Mehrzahl von aufeinanderfolgenden Schaltzuständen (V0–V7) der Schalter (S) annimmt, um eine elektrische Spannung in Form eines Spannungsraumzeigers (V*) und den elektrischen Strom (IU, IV, IW) in Form eines Stromraumzeigers (I*) bereitzustellen, und wobei das Steuergerät (18) dazu ausgebildet ist, einen der steuerbaren Schalter (S) in einem Winkelbereich (22, 24; 30, 32; 40, 42) eines Phasenwinkels (αI) des Stromraumzeigers (I*) dauerhaft geschlossen zu halten, um Schaltverluste der steuerbaren Schalter (S) zu reduzieren, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (18) ferner dazu ausgebildet ist, den Winkelbereich (22, 24; 30, 32; 40, 42) in Abhängigkeit einer Phasenverschiebung (φ) zwischen dem Spannungsraumzeiger (V*) und dem Stromraumzeiger (I*) einzustellen.Contraption ( 18 ) for driving an inverter ( 10 ), in particular for driving an electrical machine ( 14 ), where the inverter ( 10 ) has a plurality of controllable switches (S) and a corresponding plurality of freewheeling diodes (D), which are connected to a multi-phase electrical current (IU, IV, IW), in particular around the electric machine ( 14 ) to supply multiphase with electric current, with a control unit ( 18 ), which is adapted to the inverter ( 10 ) in such a way that the inverter ( 10 ) assumes a plurality of successive switching states (V0-V7) of the switches (S) to provide a voltage in the form of a voltage space vector (V *) and the electric current (IU, IV, IW) in the form of a current space vector (I *) , and wherein the control unit ( 18 ) is adapted to one of the controllable switch (S) in an angular range ( 22 . 24 ; 30 . 32 ; 40 . 42 ) of a phase angle (α I ) of the current space pointer (I *) to keep permanently closed in order to reduce switching losses of the controllable switch (S), characterized in that the control unit ( 18 ) is further adapted to the angular range ( 22 . 24 ; 30 . 32 ; 40 . 42 ) as a function of a phase shift (φ) between the voltage space vector (V *) and the current space vector (I *). Kraftfahrzeugantriebsstrang mit wenigstens einer elektrischen Maschine (14) zum Bereitstellen von Antriebsleistung, einem Wechselrichter (10) zum Ansteuern der elektrischen Maschine (14) und mit einer Vorrichtung (18) zum Ansteuern des Wechselrichters (10) nach Anspruch 14.Motor vehicle drive train with at least one electric machine ( 14 ) for providing drive power, an inverter ( 10 ) for driving the electric machine ( 14 ) and with a device ( 18 ) for driving the inverter ( 10 ) according to claim 14.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016041708A1 (en) * 2014-09-18 2016-03-24 Continental Automotive Gmbh Inverter for electrical machines
US11209495B2 (en) 2018-01-11 2021-12-28 Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr Method and device for monitoring a power electronic assembly

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10393516T5 (en) 2002-10-15 2005-10-20 International Rectifier Corp., El Segundo Room vector PWM modulator for permanent magnet motor drive
WO2010000548A2 (en) 2008-07-03 2010-01-07 Robert Bosch Gmbh Method and device for optimizing space vector pulse width modulation

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10393516T5 (en) 2002-10-15 2005-10-20 International Rectifier Corp., El Segundo Room vector PWM modulator for permanent magnet motor drive
WO2010000548A2 (en) 2008-07-03 2010-01-07 Robert Bosch Gmbh Method and device for optimizing space vector pulse width modulation

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016041708A1 (en) * 2014-09-18 2016-03-24 Continental Automotive Gmbh Inverter for electrical machines
US11209495B2 (en) 2018-01-11 2021-12-28 Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr Method and device for monitoring a power electronic assembly

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