DE102014218798A1 - Inverter for electrical machines - Google Patents
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Abstract
Es ist ein Inverter (100) zum Umwandeln einer Gleichspannung in eine Wechselspannung angegeben. Der Inverter weist eine Steuereinheit (130) und ein Schaltwerk (140) auf. Das Schaltwerk (140) ist ausgeführt, durch eine Folge von Schaltvorgängen aus der Gleichspannung eine Wechselspannung zu erzeugen. Die Steuereinheit (130) ist ausgeführt, das Schaltwerk (140) so anzusteuern, dass in einem vorgebbaren Winkelbereich der Wechselspannung keine Schaltvorgänge erfolgen und einen ersten Winkel (φ1) des Winkelbereichs so zu variieren, dass Verluste in dem Inverter, welche durch die Schaltvorgänge bedingt sind, reduziert werden.An inverter (100) for converting a DC voltage to an AC voltage is provided. The inverter has a control unit (130) and a switching mechanism (140). The switching mechanism (140) is designed to generate an AC voltage by a series of switching operations from the DC voltage. The control unit (130) is designed to control the switching mechanism (140) in such a way that no switching operations take place in a predefinable angular range of the alternating voltage and to vary a first angle (φ1) of the angular range such that losses in the inverter caused by the switching operations are to be reduced.
Description
Die Erfindung betrifft einen Inverter, insbesondere einen Inverter zum Umwandeln einer Gleichspannung (direct current, DC) in eine Wechselspannung (alternating current, AC)The invention relates to an inverter, in particular an inverter for converting a direct current (DC) into an alternating voltage (AC).
Inverter werden grundsätzlich verwendet, um eine Gleichspannung in eine Wechselspannung oder eine Wechselspannung in eine Gleichspannung umzuwandeln.Inverters are generally used to convert a DC voltage to an AC voltage or an AC voltage to a DC voltage.
Zur Regelung von elektrischen Maschinen, insbesondere zur Regelung der Leistung von elektrischen Kraftmaschinen wie z. B. von Elektromotoren, beispielsweise in Form einer Drehstrommaschine, werden Inverter verwendet, die eine Gleichspannung in eine Wechselspannung umsetzen.For controlling electrical machines, in particular for controlling the power of electric power machines such. B. of electric motors, for example in the form of a three-phase machine, inverters are used, which convert a DC voltage into an AC voltage.
Diese Wandlung wird üblicherweise durch ein Schaltwerk ausgeführt, welches Leistungshalbleiterelemente aufweist und welche durch hochfrequente Schaltvorgänge so geschaltet werden, dass bei einer angelegten Gleichspannung eine Wechselspannung einer gewünschten Frequenz mit einem gewünschten Strom- oder Spannungsverlauf ausgegeben wird.This conversion is usually carried out by a switching mechanism, which has power semiconductor elements and which are switched by high-frequency switching operations so that when an applied DC voltage, an AC voltage of a desired frequency with a desired current or voltage waveform is output.
Durch die Schaltvorgänge des Schaltwerks können Verluste entstehen, welche als Schaltverluste bezeichnet werden. Die Schaltverluste sind in der Regel näherungsweise der Schaltfrequenz proportional, d. h. dass mit zunehmender Schaltfrequenz die Schaltverluste zunehmen und umgekehrt. Daneben können in den Leistungshalbleiterelementen des Schaltwerks auf Grund des Stromflusses sog. Durchlassverluste entstehen.Through the switching operations of the derailleur losses can occur, which are referred to as switching losses. The switching losses are usually approximately proportional to the switching frequency, d. H. that with increasing switching frequency, the switching losses increase and vice versa. In addition, in the power semiconductor elements of the switching mechanism due to the current flow so-called. Passage losses occur.
Eine Möglichkeit, die Verluste in einem Inverter zu reduzieren, besteht darin, die Schaltfrequenz zu reduzieren, wobei bei diesem Vorgehen in der Regel der Betriebspunkt berücksichtigt wird.One way to reduce the losses in an inverter is to reduce the switching frequency, this approach generally taking into account the operating point.
Eine weitere Möglichkeit, die Verluste des Inverters zu reduzieren, stellt das sogenannte Flat-Top-Modulationsverfahren dar. Hierbei werden die Leistungshalbleiterelemente des Schaltwerks nicht mit einer gleichbleibenden Schaltfrequenz betrieben, sondern sie bleiben für einen vorgegebenen Winkelbereich der Periode der Wechselspannung (der Betriebsspannung der elektrischen Maschine) dauerhaft eingeschaltet. Über eine Periode der Wechselspannung gemittelt ergibt sich hierdurch eine geringere mittlere Schaltzahl, was die Schaltverluste und damit auch die Gesamtverluste des Inverters reduziert. Das Flat-Top-Modulationsverfahren kann in Untermodulationsverfahren eingeteilt werden. Diese unterscheiden sich darin, ab welchem Winkel und über welchen Winkelbereich der Periode der Wechselspannung nicht geschaltet wird. Als Referenzsignal wird üblicherweise das elektrische Wechselspannungssollsignal herangezogen.A further possibility for reducing the losses of the inverter is the so-called flat-top modulation method. In this case, the power semiconductor elements of the switching mechanism are not operated with a constant switching frequency, but remain within a predetermined angular range of the period of the AC voltage (the operating voltage of the electrical circuit) Machine) permanently switched on. Averaged over a period of the AC voltage, this results in a lower mean number of switching, which reduces the switching losses and thus also the total losses of the inverter. The flat-top modulation method can be divided into sub-modulation methods. These differ in which angle and over which angle range the period of the AC voltage is not switched. As a reference signal usually the electrical AC voltage target signal is used.
Es kann als Aufgabe der Erfindung betrachtet werden, einen Inverter anzugeben, der sich durch reduzierte Verluste auszeichnet.It can be regarded as an object of the invention to provide an inverter which is characterized by reduced losses.
Diese Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und aus der folgenden Beschreibung.This object is solved by the subject matter of the independent claim. Further developments of the invention will become apparent from the dependent claims and from the following description.
Gemäß einem Aspekt ist ein Inverter zum Umwandeln einer Gleichspannung in eine Wechselspannung angegeben. Der Inverter weist eine Steuereinheit und ein Schaltwerk auf. Das Schaltwerk ist ausgeführt, durch eine Folge von Schaltvorgängen aus der Gleichspannung eine Wechselspannung zu erzeugen. Die Steuereinheit ist ausgeführt, das Schaltwerk so anzusteuern, dass in einem vorgebbaren Winkelbereich der Wechselspannung keine Schaltvorgänge erfolgen und einen ersten Winkel des Winkelbereichs so zu variieren, dass Verluste in dem Inverter, welche durch die Schaltvorgänge bedingt sind, reduziert werden.In one aspect, an inverter for converting a DC voltage to an AC voltage is provided. The inverter has a control unit and a rear derailleur. The switching mechanism is designed to generate an AC voltage by a series of switching operations from the DC voltage. The control unit is designed to control the switching mechanism in such a way that no switching operations take place in a predefinable angular range of the alternating voltage and to vary a first angle of the angular range in such a way that losses in the inverter, which are caused by the switching operations, are reduced.
Der Inverter wird auf einer Eingangsseite mit einer Gleichspannung beaufschlagt und gibt auf einer Ausgangsseite eine Wechselspannung aus. Der vorgebbare Winkelbereich, in dem keine Schaltvorgänge stattfinden (schaltungsfreier Winkelbereich), bezieht sich auf die Wechselspannung auf der Ausgangsseite.The inverter is supplied with a DC voltage on one input side and outputs an AC voltage on an output side. The predefinable angular range in which no switching operations take place (circuit-free angle range), refers to the AC voltage on the output side.
Der schaltungsfreie Winkelbereich kann beispielsweise maximal den Bereich zwischen 0° und 180° (eine Halbwelle) der Wechselspannung abdecken, aber auch kleiner sein, beispielsweise zwischen 50° und 80° oder zwischen 70° und 110°.The circuit-free angle range can, for example, cover at most the range between 0 ° and 180 ° (one half-wave) of the alternating voltage, but also be smaller, for example between 50 ° and 80 ° or between 70 ° and 110 °.
Der erste Winkel des Winkelbereichs ist beispielsweise derjenige Winkelwert einer Periode der Wechselspannung, bei dem der schaltungsfreie Winkelbereich beginnt, wenn also das Schaltwerk aus dem Zustand des hochfrequenten Schaltens in den Durchlasszustand (konstant eingeschaltet) wechselt. Es kann sich bei dem ersten Winkel aber auch um denjenigen Winkelwert handeln, bei dem der schaltungsfreie Winkelbereich endet, wenn also das Schaltwerk aus dem Durchlasszustand in den Zustand des hochfrequenten Schaltens handelt. Der Einfachheit halber wird im Folgenden zu illustrativen Zwecken der erste Winkel als derjenige Winkel herangezogen, bei dem der schaltungsfreie Winkelbereich beginnt.The first angle of the angular range is, for example, that angle value of a period of the alternating voltage at which the circuit-free angular range begins, ie when the switching mechanism changes from the state of the high-frequency switching into the on-state (constant on). However, the first angle can also be the angle value at which the circuit-free angle range ends, that is, when the switching mechanism changes from the on-state to the state of high-frequency switching. For the sake of simplicity, for illustrative purposes, the first angle is used below as the angle at which the circuit-free angular range begins.
Der Wert des ersten Winkels, also beispielsweise der Winkelversatz, ab dem in der Periode der Wechselspannung begonnen wird, das Schaltwerk nicht mehr mit der Schaltfrequenz zu takten bzw. zu schalten, sondern konstant eingeschaltet zu lassen, wird als Freiheitsgrad genutzt, um die Gesamtverluste des Inverters zu minimieren.The value of the first angle, that is, for example, the angular offset, from which is started in the period of the AC voltage, no longer to clock the rear derailleur with the switching frequency or to but to keep it constantly switched on is used as a degree of freedom to minimize the total losses of the inverter.
Der Inverter wie oben und im Folgenden beschrieben kann beispielsweise in einem Antriebssystem eines Fahrzeugs eingesetzt werden, welches über eine Energiequelle, insbesondere eine Gleichspannungsquelle, verfügt, welche ausgeführt ist, eine Gleichspannung an den Inverter zu liefern. Der Inverter wandelt die Gleichspannung in eine Wechselspannung um, um diese an eine Elektrokraftmaschine, welche beispielsweise als Antrieb des Fahrzeugs genutzt wird, zu liefern. Dieser Betriebsmodus kann als Motorbetrieb bezeichnet werden. In dieser Verwendung erfolgt eine Leistungsabgabe von der Energiequelle zu der Elektrokraftmaschine. Der Inverter kann auch ausgeführt sein, in einem sog. Generatorbetrieb Energie von der Elektrokraftmaschine anzunehmen und diese Energie zu der Energiequelle zu liefern, um beispielsweise Energierückgewinnung zu betreiben. Der Inverter wie oben und im Folgenden beschrieben kann sowohl im Motorbetrieb als auch im Generatorbetrieb verwendet werden.The inverter as described above and below can be used for example in a drive system of a vehicle, which has a power source, in particular a DC voltage source, which is designed to supply a DC voltage to the inverter. The inverter converts the DC voltage into an AC voltage in order to supply it to an electric motor, which is used, for example, as the drive of the vehicle. This mode of operation may be referred to as engine operation. In this use, power is output from the power source to the electric motor. The inverter may also be configured to accept power from the electric motor in a so-called generator mode and to supply this power to the power source to, for example, operate energy recovery. The inverter as described above and below can be used in both engine operation and generator operation.
Der Inverter kann insbesondere ausgeführt sein, die Wechselspannung über drei Phasen auszugeben. Dabei kann die Steuereinheit ausgeführt sein, das Schaltwerk so anzusteuern, dass in einem vorgebbaren Winkelbereich einer jeden Phase der Wechselspannung keine Schaltvorgänge erfolgen. Der vorgebbare Winkelbereich, in dem keine Schaltvorgänge erfolgen, kann dabei insbesondere für jede der drei Phasen bezogen auf die jeweilige Winkellage identisch sein, also z. B. zwischen 80° und 100° der ersten Phase und zwischen 80° und 100° der zweiten und dritten Phase.In particular, the inverter can be designed to output the alternating voltage over three phases. In this case, the control unit may be designed to control the switching mechanism so that no switching operations take place in a predefinable angular range of each phase of the AC voltage. The predeterminable angular range, in which no switching operations take place, can be identical, in particular for each of the three phases with respect to the respective angular position, ie z. B. between 80 ° and 100 ° of the first phase and between 80 ° and 100 ° of the second and third phase.
Wird bei der oben beschriebenen Dreiphasen-Wechselspannung das Schalten für eine der Phasen unterbrochen, kann der Inverter insbesondere ausgeführt sein, eine hierdurch ggf. entstehende unerwünschte Schwankung der Wechselspannung durch die anderen Phasen zu kompensieren. Während des schaltfreien Winkelbereichs einer Phase können die anderen Phasen mit einer vorgegebenen Schaltfrequenz betrieben werden. Damit kann die Spannungskompensation durch die beiden geschalteten Phasen erfolgen, so dass sich die verketteten Spannungen der Phasen nicht verändern.If the switching for one of the phases is interrupted in the case of the above-described three-phase alternating voltage, the inverter can be designed in particular to compensate for any unwanted fluctuation in the alternating voltage that may occur as a result of the other phases. During the non-switching angle range of one phase, the other phases can be operated at a predetermined switching frequency. Thus, the voltage compensation can be done by the two switched phases, so that the chained voltages of the phases do not change.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Steuereinheit ausgeführt, einen Wert des ersten Winkels zu reduzieren.According to one embodiment of the invention, the control unit is designed to reduce a value of the first angle.
Wird der Wert des ersten Winkels reduziert, so bedeutet dies, dass der schaltungsfreie Winkelbereich bezogen auf die Periode der Wechselspannung früher beginnt, also bei einem niedrigeren Winkelwert. Durch diese Maßnahme wird die Dauer des schaltungsfreien Winkelbereichs verlängert und seine relative mittlere Position mit Bezug zu dem Verlauf der Wechselspannung nach vorne verändert.If the value of the first angle is reduced, this means that the circuit-free angle range relative to the period of the alternating voltage begins earlier, ie at a lower angle value. By this measure, the duration of the circuit-free angle range is extended and changed its relative average position with respect to the profile of the AC voltage forward.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Steuereinheit ausgeführt, einen Wert des ersten Winkels zu erhöhen.According to a further embodiment of the invention, the control unit is designed to increase a value of the first angle.
Im Gegensatz zu der Ausführungsform mit dem Reduzieren des Wertes des ersten Winkels beginnt der schaltungsfreie Winkelbereich bezogen auf die Periode der Wechselspannung in dieser Ausführungsform später, also bei einem höheren Winkelwert. Durch diese Maßnahme wird die Dauer des schaltungsfreien Winkelbereichs verkürzt und seine relative mittlere Position mit Bezug zu dem Verlauf der Wechselspannung nach hinten verändert.In contrast to the embodiment with the reduction of the value of the first angle, the circuit-free angular range with respect to the period of the AC voltage starts later in this embodiment, ie at a higher angle value. By this measure, the duration of the circuit-free angle range is shortened and changed its relative mean position with respect to the course of the AC voltage to the rear.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Steuereinheit ausgeführt, einen Wert des ersten Winkels während einer Betriebszeit des Inverters zu variieren.According to a further embodiment of the invention, the control unit is designed to vary a value of the first angle during an operating time of the inverter.
Hierdurch wird ermöglicht, dass der schaltungsfreie Winkelversatz laufend an veränderte Betriebsparameter des Inverters und/oder einer mit dem Inverter gekoppelten elektrischen Maschine angepasst wird, um die Verluste auch unter veränderten Betriebsbedingungen gering halten zu können.This makes it possible that the circuit-free angular offset is continuously adapted to changed operating parameters of the inverter and / or an electrical machine coupled to the inverter in order to keep the losses low even under changed operating conditions can.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Steuereinheit ausgeführt, einen Wert des ersten Winkels für jede Periode der Wechselspannung zu ermitteln.According to a further embodiment of the invention, the control unit is designed to determine a value of the first angle for each period of the alternating voltage.
Da der schaltungsfreie Winkelbereich sich auf jeweils eine Periode der Wechselspannung bezieht, kann es bezogen auf die Rechenleistung der Steuereinheit ressourcenschonend sein, die Ermittlung des schaltungsfreien Winkelbereichs nicht öfter durchzuführen als einmal pro Periode der Wechselspannung.Since the circuit-free angle range refers to one period of the alternating voltage, it may be resource-conserving with respect to the computing power of the control unit to perform the determination of the circuit-free angle range more often than once per period of the AC voltage.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der erste Winkel des Winkelbereichs ein Anfangswinkelwert.According to a further embodiment of the invention, the first angle of the angular range is an initial angle value.
Das bedeutet, dass der erste Winkel angibt, an welcher Position der schaltungsfreie Winkelbereich beginnt.This means that the first angle indicates at which position the circuit-free angular range begins.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Steuereinheit ausgeführt, einen Wert eines zweiten Winkels des Winkelbereichs zu variieren.According to a further embodiment of the invention, the control unit is designed to vary a value of a second angle of the angular range.
Damit wird ermöglicht, über eine Veränderung des ersten Winkels und des zweiten Winkels den schaltungsfreien Winkelbereich beliebig mit Bezug zu einer Periode oder einer Halbwelle des Wechselstroms auf der Ausgangsseite des Inverters zu verschieben.This makes it possible, via a change of the first angle and the second angle, the circuit-free angle range arbitrarily with respect to a period or a half-wave of the AC on the output side of the inverter to move.
Über eine Veränderung des ersten Winkels und des zweiten Winkels kann somit sowohl die Dauer als auch die absolute Position des schaltungsfreien Winkelbereichs mit Bezug zu der Wechselspannung angepasst werden, so dass hierdurch die Arbeitsweise des Inverters genauer eingestellt und die Verluste in dem Inverter weiter reduziert werden können.Thus, by changing the first angle and the second angle, both the duration and the absolute position of the circuit-free angle range with respect to the AC voltage can be adjusted, so that the operation of the inverter can be set more accurately and the losses in the inverter can be further reduced ,
Der erste Winkel und der zweite Winkel können jeweils so verändert werden, dass sich der Wert nur eines Winkels verändert oder dass sich der Wert beider Winkel verändert. Insbesondere kann der Wert des zweiten Winkels so verändert werden, dass eine Winkeldifferenz (also die zeitliche Dauer des schaltfreien Winkelbereichs bzw. seine Länge) zwischen dem zweiten Winkel und dem ersten Winkel sich vergrößert (Wert des ersten Winkels wird kleiner und/oder Wert des zweiten Winkels wird größer), sich verkleinert (Wert des ersten Winkels wird größer und/oder Wert des zweiten Winkels wird kleiner), oder dass die Winkeldifferenz gleich bleibt (Wert des ersten Winkels wird in dem Umfang kleiner bzw. größer wie der Wert des zweiten Winkels).The first angle and the second angle can each be changed so that the value of only one angle changes or that the value of both angles changes. In particular, the value of the second angle can be changed such that an angular difference (ie the duration of the non-switching angle range or its length) between the second angle and the first angle increases (value of the first angle becomes smaller and / or value of the second angle Angle becomes larger), downsizes (value of the first angle becomes larger and / or value of the second angle becomes smaller), or that the angle difference remains the same (value of the first angle becomes smaller or larger in scale than the value of the second angle ).
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der zweite Winkel des Winkelbereichs ein Endwinkelwert.According to a further embodiment of the invention, the second angle of the angular range is an end angle value.
Das bedeutet, dass der zweite Winkel angibt, an welcher Position der schaltungsfreie Winkelbereich endet. Zwischen dem Wert des ersten Winkels und dem Wert des zweiten Winkels erfolgt also in dem Schaltwerk bzw. an den Leistungshalbleiterelementen des Schaltwerks kein Schaltvorgang, sondern in einer Periode der Wechselspannung lediglich vor dem ersten Winkel und nach dem zweiten Winkel.This means that the second angle indicates at which position the non-switching angle range ends. Between the value of the first angle and the value of the second angle so no switching operation takes place in the switching mechanism or on the power semiconductor elements of the rear derailleur, but in a period of the AC voltage only before the first angle and after the second angle.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Steuereinheit ausgeführt, zumindest einen der folgenden Parameter des Inverters zu erfassen: Leistungsfaktor auf einer Ausgangsseite, Verhältnis zwischen der Spannung auf der Ausgangsseite und der Spannung auf der Eingangsseite, Durchlasscharakteristik des Schaltwerks, Schaltverlustcharakteristik des Schaltwerks, Stromamplitude auf der Ausgangsseite, Temperatur des Inverters. Die Steuereinheit ist in dieser Ausführungsform ausgeführt, basierend auf dem zumindest einen erfassten Parameter den ersten Winkel und/oder den zweiten Winkel des Winkelbereichs zu variieren.According to a further embodiment of the invention, the control unit is designed to detect at least one of the following parameters of the inverter: power factor on an output side, ratio between the voltage on the output side and the voltage on the input side, switching characteristic of the switching mechanism, switching loss characteristic of the switching mechanism, current amplitude the output side, temperature of the inverter. In this embodiment, the control unit is designed to vary the first angle and / or the second angle of the angular range based on the at least one detected parameter.
Die erfassten Parameter können allgemein als Betriebsparameter des Inverters bzw. Betriebszustand des Inverters bezeichnet werden. Die Steuereinheit kann entsprechende Erfassungseinheiten bzw. Sensoren aufweisen, welche den jeweiligen Parameter erfassen und zur weiteren Verarbeitung zur Verfügung stellen.The detected parameters may generally be referred to as operating parameters of the inverter or operating state of the inverter. The control unit may have corresponding detection units or sensors which detect the respective parameters and make them available for further processing.
Der Leistungsfaktor auf der Ausgangsseite ist als Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung zu verstehen, welche sich auf Grund der Eigenschaften der elektrischen Maschine ergibt. Die elektrische Maschine stellt eine Last dar, welche diese Phasenverschiebung auf der Ausgangsseite des Inverters verursacht. In Abhängigkeit davon, ob die Last induktiv oder kapazitiv wirkt, ergibt sich die entsprechende Phasenverschiebung. Bei der Verwendung des Inverters in einem Antriebssystem eines Fahrzeugs zum Bereitstellen von elektrischer Energie für eine Elektrokraftmaschine handelt es sich insbesondere um eine induktiv/ohmsche Last.The power factor on the output side is to be understood as a phase shift between current and voltage, which results from the properties of the electrical machine. The electric machine represents a load causing this phase shift on the output side of the inverter. Depending on whether the load is inductive or capacitive, the corresponding phase shift results. The use of the inverter in a drive system of a vehicle for providing electrical energy for an electric motor is in particular an inductive / resistive load.
Das Verhältnis zwischen der Spannung auf der Ausgangsseite und der Spannung auf der Eingangsseite kann auch als Aussteuergrad bezeichnet werden.The relationship between the voltage on the output side and the voltage on the input side can also be referred to as the modulation degree.
Der schaltungsfreie Winkelbereich kann so positioniert sein, dass sich seine Position mit Bezug zu dem Wechselstrom auf der Ausgangsseite des Inverters über mehrere Perioden des Wechselstroms nicht verändert. Dabei kann sich die Position des schaltungsfreien Winkelbereichs mit Bezug zu der Wechselspannung verändern, bleibt jedoch mit Bezug zu dem Wechselstrom konstant. Dies kann insbesondere bei Phasenverschiebungen zwischen Strom und Spannung auf der Ausgangsseite zu einem weiter reduzierten Verlust des Inverters führen.The non-switching angle range may be positioned so that its position with respect to the AC current on the output side of the inverter does not change over several periods of the AC current. In this case, the position of the circuit-free angle range with respect to the alternating voltage change, but remains constant with respect to the alternating current. This can lead to a further reduced loss of the inverter especially in phase shifts between current and voltage on the output side.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Steuereinheit ausgeführt, den Wert des ersten Winkels und/oder den Wert des zweiten Winkels des Winkelbereichs basierend auf dem zumindest einen erfassten Parameter aus einer Kennlinie zu entnehmen.According to a further embodiment of the invention, the control unit is designed to take the value of the first angle and / or the value of the second angle of the angular range based on the at least one detected parameter from a characteristic curve.
Damit wird ermöglicht, dass die Steuereinheit lediglich über geringe Rechenleistung verfügen muss, da der schaltungsfreie Winkelbereich nicht algorithmisch ermittelt wird, sondern durch eine reine Leseoperation basierend auf den Werten des bzw. der Parameter ermittelt werden kann.This makes it possible that the control unit only has to have low computing power, since the circuit-free angle range is not determined algorithmically, but can be determined by a pure read operation based on the values of the parameter (s).
Alternativ kann die Steuereinheit den ersten und zweiten Winkel des schaltungsfreien Winkelbereichs auch algorithmisch (d. h. auf einer vorgegebenen Rechenregel beruhend) ermitteln, wobei der bzw. die erfassten Parameter einem Rechenwerk zugeführt werden, welches den ersten und/oder zweiten Winkel basierend auf dem Parameter bzw. den Parametern ermittelt.Alternatively, the control unit may also determine the first and second angles of the circuit-free angular range algorithmically (that is, based on a given calculation rule), the parameter (s) being fed to an arithmetic unit which determines the first and / or second angle based on the parameter or determined the parameters.
Der Inverter ermöglicht insbesondere, Position und Dauer des Winkelversatzes, also des schaltungsfreien Winkelbereichs, während einer Betriebszeit des Inverters so zu bestimmen und anzupassen, dass die Verluste in dem Inverter über den kompletten Arbeits- bzw. Betriebsbereich des Inverters auf der Ausgangsseite bzw. der mit Energie versorgten elektrischen Maschine reduziert werden.In particular, the inverter makes it possible to determine and adjust the position and duration of the angular offset, that is to say the circuit-free angle range, during an operating time of the inverter so that the losses in the inverter over the entire operating range of the inverter on the output side or with Energy supplied electric machine can be reduced.
Das Reduzieren der Verlustleistung im Inverter kann Auswirkungen auf die Auslegung des Inverters bzw. auf die Dimensionierung der Bauteile des Inverters haben. So kann beispielsweise die Lebensdauer des Inverters erhöht oder die Halbleiterfläche der Leistungshalbleiterelemente reduziert werden.Reducing the power dissipation in the inverter can have an effect on the design of the inverter or on the dimensioning of the components of the inverter. For example, the lifetime of the inverter can be increased or the semiconductor area of the power semiconductor elements can be reduced.
Die Darstellung in den Figuren ist schematisch und nicht maßstabsgetreu.The representation in the figures is schematic and not to scale.
Der Inverter
Im unteren Diagramm der
Sodann wird das Leistungshalbleiterelement zwischen φ1 und φ2 nicht mehr getaktet, sondern konstant eingeschaltet gelassen (z = 0, zeigt an, dass keine hochfrequenten Schaltvorgänge stattfinden). Dieser Winkelbereich zwischen φ1 und φ2 wird als schaltungsfreier Winkelbereich bezeichnet.Then, the power semiconductor element is no longer clocked between φ1 and φ2, but left constantly on (z = 0, indicating that no high frequency switching is taking place). This angular range between φ1 and φ2 is referred to as a circuit-free angular range.
Zwischen φ2 und φ = 360° erfolgen erneut die hochfrequenten Schaltvorgänge der Leistungshalbleiterelemente.Between φ2 and φ = 360 ° again take place the high-frequency switching operations of the power semiconductor elements.
Für die nächste Periode kann der schaltungsfreie Winkelbereich neu berechnet werden. D. h. es kann sich entweder φ1 oder φ2 oder beide ändern.For the next period, the circuit-free angle range can be recalculated. Ie. it can change either φ1 or φ2 or both.
Die beiden senkrechten gestrichelten Linien deuten an, dass der schaltungsfreie Winkelbereich mit Bezug zu der Wechselspannung u angegeben wird.The two vertical dashed lines indicate that the circuit-free angular range is given with reference to the alternating voltage u.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 100100
- Inverterinverter
- 110110
- Eingangsseiteinput side
- 120120
- Ausgangsseiteoutput side
- 130130
- Steuereinheitcontrol unit
- 140140
- Schaltwerkderailleur
- uu
- AusgangswechselspannungAC output voltage
- φφ
- Winkelangle
- φ1φ1
- erster Winkelfirst angle
- φ2φ2
- zweiter Winkelsecond angle
- zz
- Schaltmodusswitching mode
Claims (10)
Priority Applications (2)
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