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Technisches Gebiet:
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zum Ansteuern eines Halbleiterschalters, insbesondere einer Brückenschaltung, mittels eines pulsweitenmodulierten Steuersignals. Ferner betrifft die Erfindung einen Wechselrichter mit einer genannten Schaltungsanordnung sowie einen computerlesbaren Datenträger, in dem Programmcodes zum Durchführen des genannten Verfahrens gespeichert sind.
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Stand der Technik:
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Die Halbleiterschalter einer Leistungsendstufe, bspw. einer Halbbrücke, werden mit pulsweitenmodulierten Steuersignalen angesteuert, wobei die pulsweitenmodulierten Steuersignale die positivspannungsseitigen Halbleiterschalter und die negativspannungsseitigen Halbleiterschalter der Leistungsendstufe abwechselnd ein-/ausschalten.
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Im idealen Fall erfolgt das Ein-/Ausschalten der Halbleiterschalter ohne zeitliche Verzögerungen. Dadurch können die Tastgrade der pulsweitenmodulierten Steuersignale im idealen Fall zwischen 0 und 100% der jeweiligen Signalperioden der Steuersignale eingestellt werden.
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Im realen Fall können die Tastgrade der pulsweitenmodulierten Steuersignale jedoch aufgrund der einzuhaltenden Totzeiten zwischen den aufeinanderfolgenden Einschaltphasen der positivspannungsseitigen und der negativspannungsseitigen Halbleiterschalter, sowie der Mindesteinschaltzeiten der jeweiligen Halbleiterschalter nicht zwischen 0 und 100% der jeweiligen Signalperioden der Steuersignale eingestellt werden. Dies führt zu „Lücken“ in der Ansteuerung der Halbleiterschalter, was wiederum zu Abweichungen und Verzerrungen in Ausgangsströmen der Leistungsendstufe führt. Wird eine elektrische Maschine von einer derartigen Leistungsendstufe mit Phasenströmen versorgt, so können die Abweichungen und Verzerrungen in Ausgangsströmen bzw. Phasenströmen zu unruhiges Laufverhalten der elektrischen Maschine führen.
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Damit besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Möglichkeit bereitzustellen, mit der Ausgangsströme einer Leistungsendstufe mit geringen Abweichungen und Verzerrungen erzeugt werden können.
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Beschreibung der Erfindung:
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Diese Aufgabe wird durch Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Ansteuern eines Halbleiterschalters, insbesondere einer Brückenschaltung, mittels eines pulsweitenmodulierten Steuersignals bereitgestellt.
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Gemäß dem Verfahren wird überprüft, ob ein momentaner (aktueller) Tastgrad (Aussteuerungsgrad) des Steuersignals in einem Tatgradwertebereich zwischen einem vorgegebenen Grenztastgrad und einem vorgegebenen Extremtastgrad liegt. Die Überprüfung erfolgt bspw. durch Vergleichen des momentanen Tastgrades mit dem vorgegebenen Grenztastgrad und dem vorgegebenen Extremtastgrad.
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Im Falle, dass der momentane Tastgrad in dem genannten Tastgradwertebereich liegt, wird ein Grenzfehlerwert des Ausgangsstromes (ein Spannungs- oder Stromwert des Ausgangsstromes, oder ein Messwert eines davon abhängigen Parameters) des Halbleiterschalters berechnet, unter der Annahme, dass der Halbleiterschalter mit dem Grenztastgrad angesteuert wird. Außerdem wird ein Extremfehlerwert des Ausgangsstromes (ein Spannungs- oder Stromwert des Ausgangsstromes, oder ein davon abhängiger Messwert) des Halbleiterschalters berechnet, unter der Annahme, dass der Halbleiterschalter mit dem Extremtastgrad angesteuert wird.
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Aus dem berechneten Grenzfehlerwert wird ein Grenzfehlersummenbetrag ermittelt. Analog wird aus dem berechneten Extremfehlerwert ein Extremfehlersummenbetrag ermittelt.
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Anschließend werden der von dem Grenzfehlerwert abhängige Grenzfehlersummenbetrag und der von dem Extremfehlerwert abhängige Extremfehlersummenbetrag miteinander verglichen.
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Der Halbleiterschalter wird dann in der aktuellen Signalperiode mit dem Grenztastgrad bzw. mit einem Steuersignal mit dem Grenztastgrad angesteuert, falls der Grenzfehlersummenbetrag kleiner als der Extremfehlersummenbetrag ist. Falls der Grenzfehlersummenbetrag größer als der Extremfehlersummenbetrag ist, so wird der Halbleiterschalter in der aktuellen Signalperiode mit dem Extremtastgrad bzw. mit einem Steuersignal mit dem Extremtastgrad angesteuert.
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Ein momentaner Tastgrad eines Steuersignals ist ein Tastgrad einer aktuellen Signalperiode des ursprünglich zum Ansteuern des betroffenen Halbleiterschalters bereitgestellten Steuersignals.
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Ein Grenztastgrad ist vorzugsweise der maximale Tastgrad in einer Signalperiode des pulsweitenmodulierten Steuersignals, der gestellt werden kann. Mit einem Tastgrad zwischen 0% und dem Grenztastgrad ist eine normale, lineare Pulsweitenmodulation, also eine verzerrungsfreie Ansteuerung des Halbleiterschalters, möglich. In der Regel liegt der Grenztastgrad im Bereich 80–95% der Signalperiode. Beträgt der momentane Tastgrad einen Wert zwischen 0% der Signalperiode und dem Grenztastgrad, so kann der Halbleiterschalter ohne weitere Maßnahmen basierend auf diesem momentanen Tastgrad angesteuert ein- und ausgeschaltet werden.
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Ein Extremtastgrad ist vorzugsweise der effektive Tastgrad bei vollständigem Durschalten (durchgehend Schließen) eines positivspannungsseitigen Halbleiterschalters. In der Regel liegt der Extremtastgrad bei 100% der Signalperiode.
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Ein Tastgradwertebereich ist somit ein Wertebereich zwischen dem Grenztastgrad und dem Extremtastgrad, der nicht bei einer normalen, linearen Pulsweitenmodulation gestellt werden kann. Mit einem momentanen Tastgrad aus dem Tastgradwertebereich ist eine verzerrungsfreie Ansteuerung des Halbleiterschalters nicht möglich.
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Ein Grenzfehlerwert ist ein Fehlerwert bei einem Ausgangsstrom des Halbleiterschalters, der durch die Laststromstrecke des Halbleiterschalters fließen würde, wenn der Halbleiterschalter in der entsprechenden Signalperiode mit dem Grenztastgrad angesteuert worden wäre. Dabei kann der Grenzfehlerwert ein Spannungs- oder Stromwert des Ausgangsstromes, oder ein Messwert eines davon proportional abhängigen Parameters sein.
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Analog ist ein Extremfehlerwert ist ein Fehlerwert bei einem Ausgangsstrom des Halbleiterschalters, der durch die Laststromstrecke des Halbleiterschalters fließen würde, wenn der Halbleiterschalter in der entsprechenden Signalperiode mit dem Extremtastgrad angesteuert worden wäre. Der Extremfehlerwert kann dabei auch ein Spannungs- oder Stromwert des Ausgangsstromes, oder ein Messwert eines davon proportional abhängigen Parameters sein.
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Ein Grenzfehlersummenbetrag ist ein Wert, insb. ein Betrag eines Wertes, der von dem Grenzfehlerwert abhängig ist, bzw. basierend auf dem Grenzfehlerwert berechnet wird. Analog ist ein Extremfehlersummenbetrag ist ein Wert, insb. ein Betrag eines Wertes, der von dem Extremfehlerwert abhängig ist, bzw. basierend auf dem Extremfehlerwert berechnet wird.
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Im Falle, dass der momentane Tastgrad in dem oben genannten Tastgradwertebereich liegt, wird ein möglicher Grenzfehlerwert bei dem Ausgangsstrom des Halbleiterschalters berechnet bzw. geschätzt, der durch die Laststromstrecke des Halbleiterschalters fließen würde, wenn der Halbleiterschalter mit dem Grenztastgrad angesteuert worden wäre. Alternativ kann ein möglicher Grenzfehlerwert an einer Ausgangsspannung an dem oder um den Halbleiterschalter berechnet bzw. geschätzt werden, die von dem genannten (von dem Grenztastgrad abhängigen) Ausgangsstrom des Halbleiterschalters proportional abhängig ist. Ferner wird ein möglicher Extremfehlerwert bei dem Ausgangsstrom des Halbleiterschalters berechnet bzw. geschätzt, der durch die Laststromstrecke des Halbleiterschalters fließen würde, wenn der Halbleiterschalter mit dem Extremtastgrad angesteuert worden wäre. Alternativ kann ein möglicher Extremfehlerwert an einer Ausgangsspannung an dem oder um den Halbleiterschalter berechnet bzw. geschätzt werden, die von dem genannten (von dem Extremtastgrad abhängigen) Ausgangsstrom des Halbleiterschalters proportional abhängig ist.
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Aus dem (wie oben beschrieben) geschätzten Grenzfehlerwert wird ein von diesem Grenzfehlerwert abhängiger Grenzfehlersummenbetrag berechnet. Analog wird aus dem (wie oben beschrieben) geschätzten Extremfehlerwert ein vom diesem Extremfehlerwert abhängiger Extremfehlersummenbetrag berechnet. Anschließend werden der Grenzfehlersummenbetrag und der Extremfehlersummenbetrag miteinander verglichen.
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Der Halbleiterschalter wird mit dem Grenztastgrad angesteuert, falls der Grenzfehlersummenbetrag kleiner als der Extremfehlersummenbetrag ist. Falls der Grenzfehlersummenbetrag größer als der Extremfehlersummenbetrag ist, so wird der Halbleiterschalter mit dem Extremtastgrad angesteuert.
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Der Erfindung liegen die Erkenntnisse zugrunde, dass die Ansteuerung des Halbleiterschalters, bei der der Halbleiterschalter entweder immer mit einem Extremtastgrad oder immer mit einem Grenztastgrad geschaltet wird, sobald der momentane Tastgrad innerhalb des Tastgradwertebereichs der einstellbaren Tastgrade befindet, zu störenden Spannungsspitzen bzw. Verzerrungen in dem Ausgangsstrom führt.
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Im Rahmen der Erfindung wurde erkannt, dass durch eine gezielte Ansteuerung des Halbleiterschalters mit einem von dem Extremtastgrad und dem Grenztastgrad abhänggien Tastgrad in der momentanen (aktuellen) Signalperiode im Zusammenhang mit den vorausgegangenen Signalperioden die störenden Spannungsspitzen bzw. Verzerrungen in dem Ausgangsstrom reduzieren lassen.
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Ferner wurde erkannt, dass die störenden Spannungsspitzen bzw. Verzerrungen in dem Ausgangsstrom zwischen der momentanen Signalperiode und den vorausgegangenen Signalperioden mithilfe von Fehlerwerten bei dem Ausgangsstrom, bei der Ausgangsspannung des Halbleiterschalters oder bei einem davon proportional abhängigen Parameter darstellen lassen. Dabei sind die Fehlerwerte aus den vorausgegangenen Signalperioden berechenbar.
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Der derart berechnete bzw. geschätzte Grenzfehlerwert für den Grenztastgrad und der derart berechnete bzw. geschätzte Extremfehlerwert für den Extremtastgrad geben Auskunft darüber, welcher der beiden Tastgrade (der Grenztastgrad und der Extremtastgrad) zu mehr störenden Spannungsspitzen bzw. Verzerrungen in dem Ausgangsstrom führen würde.
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Basierend auf diesen Erkenntnissen kann dann für einen der beiden Tastgrade (der Grenztastgrad und der Extremtastgrad) entschieden werden, mit dem der Halbleiterschalter in der momentanen Signalperiode gesteuert geschaltet werden, dessen Ausgangsstrom vergleichsweise weniger Spannungsspitzen bzw. Verzerrungen aufweist. Dadurch können die störenden Spannungsspitzen bzw. Verzerrungen in dem Ausgangsstrom reduziert werden.
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Damit ist eine Möglichkeit geschaffen, Ausgangsströme einer Leistungsendstufe mit geringen Abweichungen und Verzerrungen zu erzeugen.
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Vorzugsweise wird der Grenzfehlersummenbetrag durch Addieren des für die momentane Signalperiode geschätzten Grenzfehlerwertes mit einem vorgegebenen alten Fehlerwert bestimmt. Analog wird der Extremfehlersummenbetrag vorzugsweise durch Addieren des für die momentane Signalperiode geschätzten Extremfehlerwertes mit dem alten Fehlerwert bestimmt.
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Dabei ist der alte Fehlerwert ein Fehlerwert, der in der letzten Signalperiode ermittelt bzw. in den vergangenen Signalperioden iterativ aktualisiert wurde.
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Durch Addieren des Grenzfehlerwertes mit dem alten Fehlerwert wird ein Grenzfehlersummenwert bestimmt, wobei der Betrag dieses Grenzfehlersummenwertes vorzugsweise der zuvor genannte Grenzfehlersummenbetrag ist.
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Analog wird ein Extremfehlersummenwert durch Addieren des Extremfehlerwertes mit dem alten Fehlerwert bestimmt, wobei der Betrag dieses Extremfehlersummenwertes vorzugsweise der zuvor genannte Extremfehlersummenbetrag ist.
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Im Falle, dass der Halbleiterschalter mit dem Grenztastgrad angesteuert wird, wird der alte Fehlerwert vorzugsweise mit dem Grenzfehlersummenwert aktualisiert. Der derart aktualisierte Fehlerwert dient in der nachfolgenden Signalperiode als der alte Fehlerwert zur Ermittlung des Grenzfehlersummenwertes bzw. des Grenzfehlersummenbetrags sowie des Extremfehlersummenwertes bzw. des Extremfehlersummenbetrags, sollte der momentane Tastgrad in der nachfolgenden Signalperiode weiterhin innerhalb des Tastgradwertebereichs liegen.
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Im Falle, dass der Halbleiterschalter mit dem Extremtastgrad angesteuert wird, wird der alte Fehlerwert vorzugsweise mit dem Extremfehlersummenbetrag aktualisiert. Der derart aktualisierte Fehlerwert dient in der nachfolgenden Signalperiode als der alte Fehlerwert zur Ermittlung des Grenzfehlersummenwertes bzw. des Grenzfehlersummenbetrags sowie des Extremfehlersummenwertes bzw. des Extremfehlersummenbetrags, sollte der momentane Tastgrad in der nachfolgenden Signalperiode weiterhin innerhalb des Tastgradwertebereichs liegen.
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Im Falle, dass der momentane Tastgrad außerhalb des Tastgradwertebereichs liegt, wird der Halbleiterschalter vorzugsweise mit dem momentanen Tastgrad angesteuert.
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Im Falle, dass der Halbleiterschalter mit dem momentanen Tastgrad angesteuert wird, wird der alte Fehlerwert vorzugsweise mit dem Wert 0 (Null) aktualisiert. Der derart aktualisierte Fehlerwert dient in der nachfolgenden Signalperiode als der alte Fehlerwert zur Ermittlung des Grenzfehlersummenwertes bzw. des Grenzfehlersummenbetrags sowie des Extremfehlersummenwertes bzw. des Extremfehlersummenbetrags, sollte der momentane Tastgrad in der in der nachfolgenden Signalperiode innerhalb des Tastgradwertebereichs liegen.
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Vorzugsweise werden die oben beschriebenen Schritte des Verfahrens für jede aufeinanderfolgende Signalperiode interaktiv durchgeführt.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Schaltungsanordnung zum Ansteuern eines Halbleiterschalters, insbesondere einer Brückenschaltung, mittels eines pulsweitenmodulierten Steuersignals bereitgestellt.
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Die Schaltungsanordnung umfasst mindestens eine erste Vergleichseinheit, die eingerichtet ist, zu überprüfen, ob ein momentaner Tastgrad des Steuersignals in einem Tastgradwertebereich zwischen einem vorgegebenen Grenztastgrad und einem vorgegebenen Extremtastgrad liegt.
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Die Schaltungsanordnung umfasst ferner mindestens eine Berechnungseinheit, die eingerichtet ist, im Falle, dass der momentane Tastgrad in dem Tastgradwertebereich liegt, einen Grenzfehlerwert bei einem Ausgangsstrom des Halbleiterschalters zu berechnen, unter der Annahme, dass der Halbleiterschalter mit dem Grenztastgrad angesteuert wird. Ferner ist die Berechnungseinheit eingerichtet, im Falle, dass der momentane Tastgrad in dem Tastgradwertebereicht liegt, auch einen Extremfehlerwert bei dem Ausgangsstrom zu berechnen, unter der Annahme, dass der Halbleiterschalter mit dem Extremtastgrad angesteuert wird.
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Die Schaltungsanordnung umfasst ferner mindestens eine zweite Vergleichseinheit, die eingerichtet ist, einen von dem Grenzfehlerwert abhängigen Grenzfehlersummenbetrag mit einem von dem Extremfehlerwert abhängigen Extremfehlersummenbetrag zu vergleichen.
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Die Schaltungsanordnung umfasst ferner mindestens eine Steuereinheit, die eingerichtet ist, den Halbleiterschalter mit dem Grenztastgrad zu steuern, falls der Grenzfehlersummenbetrag kleiner als der Extremfehlersummenbetrag ist, den Halbleiterschalter mit dem Extremtastgrad zu steuern, falls der Grenzfehlersummenbetrag größer als der Extremfehlersummenbetrag ist.
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Gemäß noch einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Wechselrichter bereitgestellt, der mindestens einen Halbleiterschalter, insbesondere mindestens einer Brückenschaltung, und mindestens eine zuvor beschriebene Schaltungsanordnung zum Ansteuern des mindestens einen Halbleiterschalters umfasst, wobei die mindestens eine Steuereinheit der mindestens einen Schaltungsanordnung über einen Signalausgangsanschluss mit einem Steueranschluss des mindestens einen Halbleiterschalters elektrisch leitend verbunden ist.
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Gemäß noch einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein computerlesbarer Datenträger bereitgestellt, in dem Programmcodes gespeichert sind, unter deren Anwendung ein zuvor beschriebenes Verfahren durchführbar ist.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen des oben beschriebenen Verfahrens sind, soweit im Übrigen auf die oben genannte Schaltungsanordnung, den oben genannten Wechselrichter sowie den oben genannten Datenträger übertragbar, auch als vorteilhafte Ausgestaltung der Schaltungsanordnung, des Wechselrichters bzw. des Datenträgers anzusehen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung:
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Im Folgenden wird eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung bezugnehmend auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
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1 in einer schematischen Darstellung ein Wechselrichter mit einer Schaltungsanordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
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2 in einem schematischen Ablaufdiagramm ein Verfahren zum Ansteuern eines Halbleiterschalters einer Brückenschaltung des in 1 dargestellten Wechselrichters.
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Detaillierte Beschreibung der Zeichnung:
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1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine elektrische Antriebsvorrichtung EV mit einem Wechselrichter WR gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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Die elektrische Antriebsvorrichtung EV ist bspw. Teil eines Antriebs eines Hybridelektrofahrzeugs.
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Die elektrische Antriebsvorrichtung EV umfasst eine elektrische Maschine EM zum Antrieb des Hybridelektrofahrzeugs sowie einen Wechselrichter WR zum Bereitstellen von Phasenströmen für die elektrische Maschine EM.
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Der Wechselrichter WR umfasst eine Brückenschaltung BS als Leistungsendstufe zum Bereitstellen von Phasenströmen für die elektrische Maschine EM sowie eine Schaltungsanordnung SA zum Ansteuern der Brückenschaltung BS.
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Die Brückenschaltung BS umfasst drei Halbbrücken HB, die zueinander parallel und zwischen einer positivspannungsseitigen Versorgungsstromleitung V+ und einer negativspannungsseitigen Versorgungsstromleitung V– elektrisch angeschlossen sind. Jede der drei Halbbrücken HB umfasst jeweils einen positivspannungsseitigen Halbleiterschalter HS1 und einen negativspannungsseitigen Halbleiterschalter HS2, die in den jeweiligen Halbbrücken HB zueinander in Reihe geschaltet sind. Die Brückenschaltung BS umfasst ferner drei Phasenstromleitungen PL, die jeweils einen elektrischen Verbindungspunkt VP zwischen dem positivspannungsseitigen und dem negativspannungsseitigen Halbleiterschalter HS1, HS2 der jeweiligen Halbbrücken HB mit einer der drei Starterphasen der elektrischen Maschine EM elektrisch leitend verbinden.
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Die Schaltungsanordnung SA umfasst sechs Steuerblöcke SB zum Ansteuern von jeweils einem der sechs Halbleiterschalter HS1, HS2, wobei in der Figur nur ein Steuerblock SB beispielhaft detailliert abgebildet ist.
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Jeder der sechs Steuerblöcke SB umfasst jeweils eine erste Vergleichseinheit VE1, eine Berechnungseinheit BE, eine Datenspeichereinheit DE, eine zweite Vergleichseinheit VE2 sowie eine Steuereinheit SE.
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Die erste Vergleichseinheit VE1 ist über einen Signaleingang mit einem externen in der Figur nicht dargestellten Steuersignalgenerator signaltechnisch verbunden und erhält über diesen Signaleingang von dem Steuersignalgenerator ein pulsweitmoduliertes Steuersignal PWM zum Ansteuern des korrespondierenden Halbleiterschalters HS1 bzw. HS2. Über einen weiteren Signaleingang und einen Signalausgang ist die erste Vergleichseinheit VE1 ferner jeweils mit einem Signalausgang und einem Signaleingang der Datenspeichereinheit DE signaltechnisch verbunden. Über einen weiteren Signalausgang ist die erste Vergleichseinheit VE1 mit einem Signaleingang der Berechnungseinheit BE signaltechnisch verbunden.
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Die Berechnungseinheit BE ist wiederum über einen weiteren Signaleingang mit einem weiteren Signalausgang der Datenspeichereinheit DE signaltechnisch verbunden. Über einen Signalausgang ist die Berechnungseinheit BE ferner mit einem Signaleingang der zweiten Vergleichseinheit VE2 signaltechnisch verbunden.
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Die zweite Vergleichseinheit VE2 ist wiederum über einen Signalausgang mit einem Signaleingang der Steuereinheit SE signaltechnisch verbunden. Über einen weiteren Signalausgang ist die zweite Vergleichseinheit VE2 mit einem weiteren Signaleingang der Datenspeichereinheit DE signaltechnisch verbunden.
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Die Steuereinheit ist SE wiederum über einen Signalausgang AS mit einem Steueranschluss SS des Halbleiterschalters HS1 signaltechnisch verbunden.
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Die Schaltungsanordnung SA bzw. die sechs Steuerblöcke SB sind bspw. allersamt in einem einzigen Mikrokontroller oder verteilt mehreren Mikrokontrollern ausgeführt, wobei die ersten Vergleichseinheiten VE1, die Berechnungseinheiten BE, die zweiten Vergleichseinheiten VE2, die Steuereinheiten SE sowie die Datenspeichereinheiten DE als Funktionen des Mikrokontrollers bzw. der Mikrokontroller ausgeführt sind und durch weiteren Signalverbindungen miteinander vernetzt sein können.
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Nachdem die Topologie der elektrischen Antriebsvorrichtung EV anhand 1 beschrieben wurde, wird nachfolgend das Verfahren zum Ansteuern der Halbleiterschalter HS1, HS2 anhand 2 detailliert beschrieben.
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Zum Ansteuern der Halbleiterschalter HS1, HS2 erhält die erste Vergleichseinheit VE1 jedes einzelnen Steuerblocks SB der Schaltungsanordnung SA von dem externen Steuersignalgenerator ein pulsweitenmoduliertes Steuersignal PWM, mit dem einer der Halbleiterschalter HS1, HS2 angesteuert wird.
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Beim Starten der Ansteuerung der Halbleiterschalter HS1, HS2 wird ein Fehlerwert Fa mit einem Wert 0 (Wert Null) gesetzt.
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Die erste Vergleichseinheit VE1 überprüft gemäß einem Verfahrensschritt S100, ob der Tastgrad Tm jeder einzelnen Signalperiode des Steuersignals PWM in einem Tastgradwertebereich Tb liegt, der Tastgradwerte zwischen einem vorgegebenen Grenztastgrad Tg (bspw. 80% der Signalperiode) und einem vorgegebenen Extremtastgrad Tx (100% der Signalperiode) umfasst.
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Hierzu ermittelt die erste Vergleichseinheit VE1 aus dem erhaltenen Steuersignal PWM den Tastgrad Tm jeder einzelnen Signalperiode und vergleicht den ermittelten Tastgrad Tm mit dem Grenztastgrad Tg und dem Extremtastgrad Tx. Den Grenztastgrad Tg und den Extremtastgrad Tx erhält die erste Vergleichseinheit VE1 von der Datenspeichereinheit DE.
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Liegt der momentane Tastgrad Tm mit einem Wert von bspw. 50% der Signalperiode nicht in dem Tastgradwertebereich Tb bzw. zwischen dem Grenztastgrad Tg (80% der Signalperiode) und dem Extremtastgrad Tx (100% der Signalperiode), so leitet die erste Vergleichseinheit VE1 gemäß einem Verfahrensschritt S530 den momentanen Tastgrad Tm als einen Ausgangstastgrad Tout an die Steuereinheit SE weiter, die daraufhin den betroffenen Halbleiterschalter HS1 für die aktuelle Signalperiode basierend auf diesem momentanen Tastgrad Tm angesteuert ein- und ausschaltet.
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Wird der Halbleiterschalter HS1 in der aktuellen Signalperiode gemäß dem zuvor beschriebenen Verfahrensschritt S530 mit dem momentanen Tastgrad Tg des Steuersignals angesteuert, so gibt die erste Vergleichseinheit VE1 ein entsprechendes Signal an die Datenspeichereinheit DE, die daraufhin gemäß einem Verfahrensschritt S630 den Fehlerwert Fa weiterhin auf den Wert 0 (Wert Null) setzt.
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Liegt dagegen der momentane Tastgrad Tm mit einem Wert von bspw. 85% der Signalperiode innerhalb des genannten Tastgradwertebereichs Tb (80% bis 100% der Signalperiode), so gibt die erste Vergleichseinheit VE1 ein Ausgangssignal an die Berechnungseinheit BE, die daraufhin gemäß einem Verfahrensschritt S210 einen voraussichtlichen Grenzfehlerwert Fg des Ausgangsstromes des Halbleiterschalters HS1 und gemäß einem weiteren Verfahrensschritt S220 einen voraussichtlichen Extremfehlerwert Fx des Ausgangsstromes des Halbleiterschalters HS1 berechnet.
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Dabei ist der voraussichtliche Grenzfehlerwert Fg ein Fehlerwert, der sich bei dem Ausgangsstrom (Laststreckenstrom) des Halbleiterschalters HS1 ergeben wird, wenn der Halbleiterschalter HS1 mit dem vorgegebenen Grenztastgrad Tg angesteuert worden wäre. Der voraussichtliche Grenzfehlerwert Fg ergibt sich bspw. aus einer Differenz zwischen dem vorgegebenen Grenztastgrad Tg und dem Tastgrad Tm der aktuellen Signalperiode des Steuersignals PWM, wobei gilt: Fg = Tg – Tm. Bei variierender Signalfrequenz bzw. Signalperiodendauer des Steuersignals PWM wird der voraussichtliche Grenzfehlerwert Fg um einen von der Signalfrequenz abhängigen, vorgebbaren Faktor Tpwm skaliert, wobei gilt: Fg = (Tg – Tm)·Tpwm.
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Analog ist der voraussichtliche Extremfehlerwert Fx ein Fehlerwert, der sich bei dem Ausgangsstrom (Laststreckenstrom) des Halbleiterschalters HS1 ergeben wird, wenn der Halbleiterschalter HS1 mit dem vorgegebenen Extremtastgrad Tx angesteuert worden wäre. Der voraussichtliche Extremfehlerwert Fx ergibt sich bspw. aus einer Differenz zwischen dem vorgegebenen Extremtastgrad Tx und dem Tastgrad Tm der aktuellen Signalperiode des Steuersignals PWM, wobei gilt: Fx = Tx – Tm. Bei der variierenden Signalfrequenz des Steuersignals PWM wird der voraussichtliche Extremtastgrad Tx ebenfalls um den von der Signalfrequenz abhängigen Faktor Tpwm skaliert, wobei gilt: Fx = (Tx – Tm)·Tpwm.
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Die Berechnungseinheit BE addiert gemäß einem weiteren Verfahrensschritt S310 den ermittelten Grenzfehlerwert Fg mit einem alten Fehlerwert Fa, den sie von der Datenspeichereinheit DE erhält, zu einem Grenzfehlersummenwert Sg. Der alte Fehlerwert Fa ist in der zuletzt vorausgegangen Signalperiode bestimmt und in der Datenspeichereinheit DE gespeichert.
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Ferner addiert die Berechnungseinheit BE gemäß einem weiteren Verfahrensschritt S320 den ermittelten Extremfehlerwert Fx mit dem alten Fehlerwert Fa zu einem Extremfehlersummenwert Sx.
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Anschließend gibt die Berechnungseinheit BE den Grenzfehlersummenwert Sg und den Extremfehlersummenwert Sx an die nachgeschaltete zweite Vergleichseinheit VE2 weiter.
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Die zweite Vergleichseinheit VE2 bildet aus dem Grenzfehlersummenwert Sg durch eine Betragsbildung einen Grenzfehlersummenbetrag |Sg| und aus dem Extremfehlersummenwert Sx durch eine Betragsbildung einen Extremfehlersummenbetrag |Sx|. Danach vergleicht die zweite Vergleichseinheit VE2 gemäß einem weiteren Verfahrensschritt S400 den Grenzfehlersummenbetrag |Sg| und den Extremfehlersummenbetrag |Sx| miteinander.
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Ist der Grenzfehlersummenbetrag |Sg| kleiner als der Extremfehlersummenbetrag |Sx|, so gibt die zweite Vergleichseinheit VE2 den Grenztastgrad Tg als den Ausgangstastgrad Tout an die Steuereinheit SE und den Grenzfehlersummenwert Sg an die Datenspeichereinheit DE weiter.
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Ist dagegen der Grenzfehlersummenbetrag |Sg| größer als der Extremfehlersummenbetrag |Sx|, so gibt die zweite Vergleichseinheit VE2 den Extremtastgrad Tx als den Ausgangstastgrad Tout an die Steuereinheit SE und den Extremfehlersummenwert Sx an die Datenspeichereinheit DE weiter.
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Erhält die Steuereinheit SE von der zweiten Vergleichseinheit VE2 den Grenztastgrad Tg, so steuert sie den Halbleiterschalter HS1 für die aktuelle Signalperiode gemäß einem weiteren Verfahrensschritt S510 mit dem Grenztastgrad Tg.
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Erhält die Steuereinheit SE von der zweiten Vergleichseinheit VE2 dagegen den Extremtastgrad Tx, so steuert sie den Halbleiterschalter HS1 für die aktuelle Signalperiode gemäß einem weiteren Verfahrensschritt S520 mit dem Extremtastgrad Tx.
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Erhält die Datenspeichereinheit DE von der zweiten Vergleichseinheit VE2 den Grenzfehlersummenwert Sg, so aktualisiert sie dann den alten Fehlerwert Fa gemäß einem weiteren Verfahrensschritt S610 durch den Grenzfehlersummenwert Sg.
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Erhält die Datenspeichereinheit DE von der zweiten Vergleichseinheit VE2 dagegen den Extremfehlersummenwert Sx, so aktualisiert sie dann den alten Fehlerwert Fa gemäß einem weiteren Verfahrensschritt S620 durch den Extremfehlersummenwert Sx.
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Die zuvor beschriebenen Verfahrensschritte S100, S210, S220, S310, S320, S400, S510, S520, S530, S610, S620, S630 werden iterativ durchgeführt, solange neue Signalperioden des Steuersignals mit entsprechenden neuen momentanen Tastgraden Tm dem Steuerblock SB zugeführt werden.
