DE102016208801A1 - Control of a rotating field machine - Google Patents
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Abstract
Ein Mehrphasen-Wechselrichter (100) für eine Drehfeldmaschine (100) weist für jede Phase (U, V, W) eine Halbbrücke mit zwei Stromventilen (S1–S6) auf. Ein Verfahren (310) zum Steuern des Wechselrichters (100) umfasst Schritte des Bestimmens (120) einer Spannung, die an einer Phase (U, V, W) des Wechselrichters (100) eingestellt werden soll; des Bestimmens (125) eines PWM-Signals zum Ansteuern von Stromventilen (S1–S6) einer der Phase (U, V, W) zugeordneten Halbbrücke auf der Basis der bestimmten Spannung; des Bestimmens (130) eines Spannungsfehlers der Phase (U, V, W), der sich aufgrund von Totzeiten der Stromventile (S1–S6) der Halbbrücke ergibt; des Bestimmens (130) einer Korrekturspannung auf der Basis des Spannungsfehlers; und des Kompensierens (130) des PWM-Signals um die bestimmte Korrekturspannung. Dabei wird ein zeitlicher Verlauf der Korrekturspannung mittels Fouriersynthese an eine Rechteckspannung angenähert.A polyphase inverter (100) for a rotary field machine (100) has a half bridge with two current valves (S1-S6) for each phase (U, V, W). A method (310) for controlling the inverter (100) comprises steps of determining (120) a voltage to be set on a phase (U, V, W) of the inverter (100); determining (125) a PWM signal to drive current valves (S1-S6) of a half-bridge associated with the phase (U, V, W) based on the determined voltage; determining (130) a voltage error of the phase (U, V, W) resulting from dead times of the current valves (S1-S6) of the half-bridge; determining (130) a correction voltage based on the voltage error; and compensating (130) the PWM signal for the determined correction voltage. In this case, a time profile of the correction voltage is approximated by means of Fourier synthesis to a square wave voltage.
Description
Die Erfindung betrifft die Steuerung einer Drehfeldmaschine. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Kompensierung von Sperrzeiten von Stromventilen einer Brückenschaltung an einer feldorientierten Regelung.The invention relates to the control of a rotating field machine. In particular, the invention relates to a compensation of blocking periods of current valves of a bridge circuit to a field-oriented control.
Das Drehverhalten einer Drehfeldmaschine kann mittels einer Feldorientierten Regelung (FOR), die auch Vektorregelung genannt wird, gesteuert werden. Ein Problem betrifft dabei die Ansteuerung eines Wechselrichters, der an Strängen bzw. Phasen der Drehfeldmaschine mittels Halbbrücken vorbestimmte Spannungen einstellt. In jeder Halbbrücke liegen zwei Stromventile in Serie zwischen unterschiedlichen Potentialen einer Zwischenkreisspannung. Wo die Stromventile miteinander verbunden sind, ist auch die entsprechende Phase kontaktiert. Werden die beiden Stromventile abwechselnd mit einem vorbestimmten Tastverhältnis geöffnet und geschlossen, so stellt sich an der Phase die gewünschte Spannung ein. Dabei muss unbedingt vermieden werden, dass beide Stromventile gleichzeitig geöffnet sind, um einen Kurzschluss zu vermeiden. Die Stromventile sind üblicherweise als Halbleiter ausgeführt, die eine vorbestimmte Totzeit aufweisen, die zwischen dem Beginn eines Signals zum Schließen des Stromventils und dem vollständigen Schließen vergeht. Bei der Ansteuerung der Stromventile müssen diese Sperr- oder Totzeiten berücksichtigt werden um zu vermeiden, dass die Stromventile zeitlich überlappend geöffnet sind.The rotational behavior of a rotary field machine can be controlled by means of a field-oriented control (FOR), which is also called vector control. One problem relates to the control of an inverter, which sets predetermined voltages to strings or phases of the induction machine by means of half-bridges. In each half bridge, two flow valves are in series between different potentials of a DC link voltage. Where the flow valves are connected, the corresponding phase is also contacted. If the two flow control valves are alternately opened and closed with a predetermined duty cycle, the desired voltage is established at the phase. It is important to avoid having both flow control valves open at the same time to avoid a short circuit. The flow control valves are usually designed as semiconductors having a predetermined dead time, which elapses between the start of a signal for closing the flow control valve and the complete closing. When controlling the flow control valves, these deadlocks or dead times must be taken into account to avoid that the flow control valves are opened overlapping in time.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Technik zur Kompensation von Totzeiten anzugeben. Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche, Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.It is an object of the present invention to provide an improved technology for the compensation of dead times. The invention solves this problem by means of the subjects of the independent claims, subclaims give preferred embodiments again.
Ein Mehrphasen-Wechselrichter für eine Drehfeldmaschine weist für jede Phase eine Halbbrücke mit zwei Stromventilen aufweist. Ein Verfahren zum Steuern des Wechselrichters umfasst Schritte des Bestimmens einer Spannung, die an einer Phase des Wechselrichters eingestellt werden soll; des Bestimmens eines PWM-Signals zum Ansteuern von Stromventilen einer der Phase zugeordneten Halbbrücke auf der Basis der bestimmten Spannung; des Bestimmens eines Spannungsfehlers der Phase, der sich aufgrund von Totzeiten der Stromventile der Halbbrücke ergibt; des Bestimmens einer Korrekturspannung auf der Basis des Spannungsfehlers; und des Kompensierens des PWM-Signals um die bestimmte Korrekturspannung. Dabei wird ein zeitlicher Verlauf der Korrekturspannung mittels Fouriersynthese an eine Rechteckspannung angenähert.A polyphase inverter for a rotary field machine has a half bridge with two flow control valves for each phase. A method for controlling the inverter includes steps of determining a voltage to be set at a phase of the inverter; determining a PWM signal to drive current valves of a half-bridge associated with the phase based on the determined voltage; determining a voltage error of the phase resulting from dead times of the current valves of the half-bridge; determining a correction voltage based on the voltage error; and compensating the PWM signal for the determined correction voltage. In this case, a time profile of the correction voltage is approximated by means of Fourier synthesis to a square wave voltage.
Es wurde erkannt, dass durch die Annäherung der Korrekturspannung an das Rechtecksignal mittels Fouriersynthese eine Steilheit der Korrekturspannung im Bereich eines Nulldurchgangs, also eines Vorzeichenwechsels, verringert ist, sodass eine fehlerhafte Bestimmung des Zeitpunkts des Nulldurchgangs einen verringerten schädigenden Einfluss auf die Sperrzeitkompensation hat.It has been recognized that the approximation of the correction voltage to the square wave signal by means of Fourier synthesis reduces a steepness of the correction voltage in the region of a zero crossing, ie a sign change, so that an erroneous determination of the time of the zero crossing has a reduced damaging influence on the blocking time compensation.
Die Fouriersynthese kann eine Grundschwingung und eine oder mehrere ungeradzahlige Oberwellen berücksichtigen. Für eine perfekte Fouriersynthese einer Rechteckschwingung sind unendlich viele Oberwellen zu berücksichtigen. Je mehr Oberwellen berücksichtigt werden, desto perfekter nähert sich der bestimmte Verlauf einem Rechtecksignal an. Durch Berücksichtigen nur einer begrenzten Zahl Oberwellen wird auf eine perfekte Nachbildung verzichtet. Das unperfekt nachgebildete Signal kann vorteilhaft zur Sperrzeitkompensation verwendet werden.The Fourier synthesis may consider a fundamental and one or more odd harmonics. For a perfect Fourier synthesis of a square wave, infinite harmonics have to be considered. The more harmonics are taken into account, the more perfectly does the particular course approximate a square wave signal. By taking into account only a limited number of harmonics is waived a perfect replica. The imperfectly simulated signal can advantageously be used for blocking time compensation.
Die höchste Ordnung einer berücksichtigten Oberwelle kann insbesondere 3 sein. Da die Oberwellen stets ungeradzahlige Ordnungen haben muss hierfür nur die Grundschwingung mit der dritten Oberwelle kombiniert werden. In weiteren Ausführungsformen kann die höchste Ordnung einer berücksichtigten Oberwelle auch 5 oder 7 betragen. Durch die Berücksichtigung der Oberwellen der genannten Ordnungen kann eine verbesserte Kompensation der Sperrzeiten erzielt werden. Oberwellen mit noch höheren Ordnungen werden bevorzugt nicht berücksichtigt, um die Steilheit der Korrekturspannung im Bereich des Vorzeichenwechsels nicht zu stark anwachsen werden zu lassen.The highest order of a considered harmonic wave may be 3 in particular. Since the harmonics always have odd-numbered orders, only the fundamental harmonic must be combined with the third harmonic. In further embodiments, the highest order of a considered harmonic may also be 5 or 7. By taking into account the harmonics of the said orders, an improved compensation of the blocking times can be achieved. Harmonics with even higher orders are preferably not taken into account in order to prevent the steepness of the correction voltage in the area of the sign change from increasing too much.
Die Spannung, die an der Phase des Wechselrichters eingestellt werden soll, wird bevorzugt mittels feldorientierter Regelung oder feldorientierter Steuerung bestimmt. Dabei kann eine diskrete Ausführung des Verfahrens angewandt werden.The voltage to be set at the phase of the inverter is preferably determined by field-oriented control or field-oriented control. In this case, a discrete embodiment of the method can be used.
Die einzustellende Spannung wird bevorzugt auf der Basis eines Phasenstroms durch die Phase bestimmt, wobei der Phasenstrom wird auf der Basis eines vorbestimmten Sollstroms nachgebildet. Das Nachbilden umfasst bevorzugt ein Verzögern eines als Raumzeiger vorgegebenen Eingangssignals um eine vorbestimmte Zeit und ein Transformieren vom d, q-System ins UVW-System. Der nachgebildete Phasenstrom kann verbessert rauschfrei gegenüber einem gemessenen Phasenstrom sein, sodass sich insbesondere ein Nulldurchgang des Phasenstroms genauer bestimmen lassen kann. In einer weiteren Ausführungsform kann jedoch auch ein gemessener Phasenstrom verwendet werden, etwa im Rahmen einer feldorientierten Regelung. The voltage to be adjusted is preferably determined based on a phase current through the phase, the phase current being modeled on the basis of a predetermined desired current. The replication preferably comprises delaying an input signal specified as a space vector by a predetermined time and transforming the d, q system into the UVW system. The simulated phase current can be better noise-free compared to a measured phase current, so that in particular a zero crossing of the phase current can be determined more accurately. In a further embodiment, however, a measured phase current can also be used, for example in the context of field-oriented regulation.
Ein Computerprogrammprodukt umfasst Programmcodemittel zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens, wenn das Computerprogrammprodukt auf einer Ausführungseinrichtung abläuft oder auf einem computerlesbaren Medium gespeichert ist. Insbesondere kann das Verfahren mittels eines programmierbaren Mikrocomputers oder Mikrocontrollers durchgeführt werden, wobei wenigstens ein Teil des Verfahrens als Computerprogrammprodukt vorliegt.A computer program product comprises program code means for carrying out the method described above when the computer program product runs on an executing device or is stored on a computer-readable medium. In particular, the method can be carried out by means of a programmable microcomputer or microcontroller, wherein at least part of the method is present as a computer program product.
Eine Vorrichtung zur Steuerung einer Drehfeldmaschine mittels eines Wechselrichters, wobei der Wechselrichter für jede Phase eine Halbbrücke mit zwei Stromventilen aufweist, umfasst: eine erste Einrichtung zur Bestimmung einer Spannung, die an einer Phase des Wechselrichters eingestellt werden soll; eine zweite Einrichtung zur Bestimmung eines PWM-Signals zum Ansteuern von Stromventilen einer der Phase zugeordneten Halbbrücke auf der Basis der bestimmten Spannung; und eine Sperrzeitkompensation zur Bestimmung eines Spannungsfehlers der Phase, der sich aufgrund von Totzeiten der Stromventile der Halbbrücke ergibt, zur Bestimmung einer Korrekturspannung auf der Basis des Spannungsfehlers, und zur Kompensation des PWM-Signals um die bestimmte Korrekturspannung. Dabei ist die Sperrzeitkompensation dazu eingerichtet, einen zeitlichen Verlauf der Korrekturspannung mittels Fouriersynthese an eine Rechteckspannung anzunähern. Die Vorrichtung kann insbesondere im Rahmen einer feldorientierten Steuerung oder einer feldorientierten Regelung vorteilhaft eingesetzt werden.An apparatus for controlling a rotating field machine by means of an inverter, wherein the inverter for each phase has a half-bridge with two current valves, comprises: a first means for determining a voltage to be set at a phase of the inverter; second means for determining a PWM signal for driving current valves of a half-bridge associated with the phase based on the determined voltage; and lock-out compensation for determining a voltage error of the phase resulting from dead times of the current valves of the half-bridge, for determining a correction voltage based on the voltage error, and for compensating the PWM signal for the determined correction voltage. In this case, the blocking time compensation is set up to approximate a time profile of the correction voltage by means of Fourier synthesis to a square-wave voltage. The device can be advantageously used in particular in the context of a field-oriented control or a field-oriented control.
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, in denen:The invention will now be described in more detail with reference to the attached figures, in which:
darstellt.
represents.
Die Mittenabgriffe der Halbbrücken sind je mit einer Phase U bzw. V bzw. W einer Drehfeldmaschine
Mittels unterschiedlicher Modulationsverfahren können durch den Wechselrichter
Die Schalter S1 bis S6 sind üblicherweise als Halbleiter realisiert. Das Ausschalten eines Halbleiters erfolgt nicht sprungförmig, sondern es benötigt eine sogenannte Totzeit t0, bis alle Ladungen im Sperrbereich des Halbleiters ausgeräumt sind und der Halbleiter ganz ausgeschaltet ist. Diese Totzeit hängt von der Art des verwendeten Halbleiters ab und liegt zum Beispiel bei einem MOSFET unter 1 μs und beim IGBT zwischen 1 μs und 5 μs. Im Wechselrichter
Bei der Ansteuerung der Drehfeldmaschine
Eine korrekte Kompensation der Sperrzeiten kann auch aus anderen Gründen wichtig sein. Zur Regelung der Drehfeldmaschine
Im Folgenden wird eine Technik vorgeschlagen, um die Sperrzeit auch dann mit verringertem Fehler zu kompensieren, wenn die Detektion des Nulldurchgangs des Phasenstroms durch eine der Phasen U, V, W ungenau ist. Die Technik kann an einer feldorientierten Steuerung (FOS) oder feldorientierte Regelung (FOR) in Verbindung mit unterschiedlichen Drehfeldmaschinen
Zur genaueren Erläuterung der vorgeschlagenen Technik wird exemplarisch eine FOR beschrieben.
Ein Raumzeiger, der in d, q-Darstellung gegeben ist und die Komponenten IsdRef und IsqRef umfasst, liegt als Eingangsgröße vor. Die d-Komponente des Raumzeigers ist einem magnetischen Fluss, und die q-Komponente einem Drehmoment der Drehfeldmaschine
Für die Regelung ist es erforderlich, Ströme Is1, Is2, Is3, die durch die Stränge U, V, W fließen, zu bestimmen. Dazu sind unterschiedliche Herangehensweisen möglich. In der dargestellten Ausführungsform werden die Strangströme mittels Stromfühlern
Die transformierten Werte Isd, Isq der Strangströme werden auf die Werte des vorgegebenen Raumzeigers addiert, bevor diese an die PI-Glieder bzw. an die Transformationseinrichtung
Optional können die additiv zum Raumzeiger rückgekoppelten Komponenten Isd, Isq mittels eines Entkopplers
Es wird vorgeschlagen, die PWM-Signale PWM1, PWM2, PWM3 des PWM-Generators
Die Bestimmung der Spannungsfehler erfolgt bezüglich der Strangströme, die durch die einzelnen Stränge U, V, W der Drehfeldmaschine
Die Sperrzeitkompensation
Werden die Strangströme der Phasen U, V, W periodisch in regelmäßigen Zeitabständen bestimmt, wie das bei einer mikroprozessorgesteuerten Vorrichtung
Die Phasen U, V, W werden im Folgenden auch als Phase x mit x ∊ {1; 2; 3} bezeichnet. Für die folgenden Berechnungen werden der Stromzeigerdes gefilterten Sollwertes und für jede Phase x des gefilterten Sollwerts Isx(= IsxRefF) des Phasenstroms (Nachbilden von Isx) für die Berechnungen des Spannungsabfalls wegen der Sperrzeit der Stromventile S1–S6 im Wechselrichter
Bei der Kompensation der Wechselrichtersperrzeit wird standardmäßig für jede Phase ein Spannungsfehler ΔUsx kompensiert: mit:
- Usx:
- Spannungsfehler wegen der Sperrzeit des Wechselrichters in Phase x
- t0:
Sperrzeit des Wechselrichters 100 - Ts:
- Schaltperiode des Wechselrichters
100 (Ts = 1/fs; fs ist die Schaltfrequenz des Wechselrichters100 ) - Udc:
Zwischenkreisspannung 105 - sign(IsxRefF):
- Vorzeichen des gefilterten Sollwerts des Phasenstroms (Nachbilden von Isx) in Phase x
- U sx :
- Voltage error due to the blocking time of the inverter in phase x
- t 0 :
- Blocking time of the
inverter 100 - T s :
- Switching period of the inverter
100 (T s = 1 / f s ; f s is the switching frequency of the inverter100 ) - U dc :
-
Intermediate circuit voltage 105 - sign (I sxRefF ):
- Sign of the filtered setpoint value of the phase current (simulation of I sx ) in phase x
In einer diskreten Steuer- oder Regelvorrichtung
Mittels der Transformationseinrichtung
Durch die Transformation der beiden Ströme IsαF und IsβF vom kartesischen Koordinatensystem in die Polardarstellung erhält man den Stromzeigerbetrag ∥Is∥ und die Stromzeigerphase (bzw. den Stromzeigerwinkel) θI(k).By transforming the two currents I sαF and I sβF from the Cartesian coordinate system into the polar representation, the current vector value ∥I s ∥ and the current vector phase (or the current vector angle) θ I (k) are obtained .
PWM-Werte, die durch die FOR bzw. FOS im Schritt k bestimmt wurden, werden üblicherweise erst ungefähr zur Mitte des nächsten Schritts k + 1 am Wechselrichter
- θI(k):
- Phase des Stromzeigers zum Zeitpunkt k·TA
- θI(k+1):
- Phase des Stromzeigers zum Zeitunkt (k + 3/2)·TA
- ωel:
- die Winkelgeschwindigkeit der Drehfeldmaschine
115 (entspricht Drehzahl·2π·Polpaarzahl/60) - TA:
- die Dauer der Regel-Abtastperiode
- θ I (k) :
- Phase of the current pointer at the time k · T A
- θ I (k + 1) :
- Phase of the current pointer at the time point (k + 3/2) · T A
- ω el :
- the angular velocity of the induction machine
115 (corresponds to speed · 2π · pole pair number / 60) - T A :
- the duration of the rule sample period
Die Korrekturspannungen verhalten sich wie rechteckige Wechselspannungen, die um 120° gegeneinander verschoben sind. Bei einer falschen Kompensation des Nulldurchgangs eines Phasenstroms kann ein Spannungsfehler entstehen, der bis zu doppelt so groß wie die ursprüngliche Spannungsfehler ist. Wird der Nulldurchgang also falsch bestimmt, so kann die Kompensation den Spannungsfehler vergrößern statt verkleinern.The correction voltages behave like rectangular alternating voltages, which are shifted by 120 ° from each other. Incorrect zero phase current compensation can result in a voltage error that is up to twice the original voltage error. If the zero crossing is thus determined incorrectly, the compensation can increase the voltage error instead of reducing it.
Es wird vorgeschlagen, die rechteckigen Korrekturspannungen mittels einer Überlagerung von sinusförmigen Schwingungen einer Grundschwingung und wenigstens einer Oberwelle anzunähern. Dadurch kann ein Fehler, der durch eine unkorrekte Bestimmung des Nulldurchgangs entsteht, klein gehalten werden, während gleichzeitig eine gute Kompensation der Sperrzeiten erreicht werden kann. Allgemein ergibt die Zerlegung des Rechtecksignals aus
Die Grundschwingungen der drei Spannungskorrekturen in den drei Phasen U, V, W, ergeben eine Drehfeldspannung mit konstantem Betrag:Diese Drehfeldspannung der Grundschwingungen der drei Spannungskorrekturen ist in Phase mit dem Drehfeldstrom der Drehfeldmaschine
Werden die Grundschwingung und die Oberschwingung 3. Ordnung berücksichtigt, so erhält man einen Verlauf, der dem Rechteck-Verlauf verbessert angenähert ist und ebenfalls keine schlagartigen Wechsel des Vorzeichens beim Wechsel des Phasenstroms enthält. Anders ausgedrückt ist die Steigung des angenäherten Verlaufs im Bereich des Nulldurchgangs des Phasenstroms (bzw. dessen Verlaufs) immer noch deutlich kleiner als die des Rechtecksignals. Durch Überlagern der sinusförmigen Grundschwingung mit der 3. Oberwelle kann die Sperrzeit verbessert kompensiert werden, da sie über eine Periode einen größeren Amplitudenmittelswert aufweist. Um die Nulldurchgänge der Phasenströme (bzw. der Korrekturspannung) herum ist der Fehler, der sich bei ungenauer oder falscher Bestimmung des Nulldurchgangs ergibt, weiterhin klein.If the fundamental and the third order harmonic are taken into account, then a curve is obtained which approximates the rectangular curve and likewise contains no abrupt change of the sign when the phase current changes. In other words, the slope of the approximated curve in the region of the zero crossing of the phase current (or its profile) is still significantly smaller than that of the rectangular signal. By superimposing the sinusoidal fundamental wave with the 3rd harmonic, the lock-up time can be compensated for better because it has a larger average amplitude over one period. Around the zero crossings of the phase currents (or the correction voltage) around the error, resulting in inaccurate or incorrect determination of the zero crossing, continues to be small.
Aufgrund des symmetrischen Drehfelds in einer dreiphasigen Drehfeldmaschine
Für die Berechnung der Spannungsfehler werden die Gleichungen 4 bis 6 verwendet. Für Phase 1 gilt: für Phase 2: und für Phase 3: Equations 4 through 6 are used to calculate the voltage errors. For phase 1: for phase 2: and for phase 3:
Für die Berechnung der Pulsweitenmodulationssignale PWM1n, PWM2n und PWM3n werden die Gleichungen 7 bis 9 verwendet. Man erhält für Phase 1: für Phase 2: und für Phase 3: Equations 7 to 9 are used for the calculation of the pulse width modulation signals PWM1n, PWM2n and PWM3n. For
Das Verfahren
In einem Schritt
In einem Schritt
In einem nachfolgenden Schritt
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 100100
- Wechselrichterinverter
- 105105
- SpannungszwischenkreisVoltage link
- 110110
- ZwischenkreiskondensatorLink capacitor
- 115115
- DrehfeldmaschineInduction machine
- 120120
- Transformationseinrichtungtransformation means
- 125125
- PWM-Generator (optional auch Begrenzer)PWM generator (optional limiter)
- 130130
- SperrzeitkompensationBlocking time compensation
- 135135
- Stromfühlercurrent sensor
- 140140
- Positionssensorposition sensor
- 145145
- Entkopplerdecoupler
- 150150
- PositionsschätzmodellPosition estimation model
- 160 160
- Filterfilter
- 165165
- Transformationseinrichtungtransformation means
- 170170
- Transformationseinrichtungtransformation means
- 170170
- Transformationseinrichtungtransformation means
- S1–S6S1-S6
- Schalter, StromventilSwitch, flow control valve
- U, V, WAND MANY MORE
- Phase bzw. StrangPhase or strand
- 305305
- Steuervorrichtungcontrol device
- 310310
- Verfahrenmethod
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 19808104 A1 [0004] DE 19808104 A1 [0004]
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DE102016208801.7A Withdrawn DE102016208801A1 (en) | 2016-05-20 | 2016-05-20 | Control of a rotating field machine |
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---|---|
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102017221609A1 (en) * | 2017-11-30 | 2019-06-06 | Zf Friedrichshafen Ag | Compensation of non-linearities in the case of electrical current supply to an electric machine by means of an inverter |
WO2019170495A1 (en) * | 2018-03-09 | 2019-09-12 | Robert Bosch Gmbh | Method and device for dead time compensation by means of superimposing a correction signal |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3844847C2 (en) | 1987-06-12 | 1995-08-31 | Hitachi Ltd | Controlling electromotor using frequency converter |
US5550450A (en) * | 1993-04-28 | 1996-08-27 | Otis Elevator Company | Dead-time effect compensation for pulse-width modulated inverters and converters |
DE19808104A1 (en) | 1996-11-28 | 1999-09-09 | Okuma Machinery Works Ltd | Control apparatus for inverter used in driving e.g. electric motor |
US20070176575A1 (en) * | 2006-01-30 | 2007-08-02 | Hitachi, Ltd. | Electric power converter and motor driving system |
DE102012111696A1 (en) * | 2012-12-03 | 2014-06-05 | Zf Lenksysteme Gmbh | Method for deadtime compensation in inverter i.e. three-phase inverter, for supplying electric motor e.g. asynchronous machine, involves determining fundamental oscillation of correction voltages for phases while determining load angle |
-
2016
- 2016-05-20 DE DE102016208801.7A patent/DE102016208801A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3844847C2 (en) | 1987-06-12 | 1995-08-31 | Hitachi Ltd | Controlling electromotor using frequency converter |
US5550450A (en) * | 1993-04-28 | 1996-08-27 | Otis Elevator Company | Dead-time effect compensation for pulse-width modulated inverters and converters |
DE19808104A1 (en) | 1996-11-28 | 1999-09-09 | Okuma Machinery Works Ltd | Control apparatus for inverter used in driving e.g. electric motor |
US20070176575A1 (en) * | 2006-01-30 | 2007-08-02 | Hitachi, Ltd. | Electric power converter and motor driving system |
DE102012111696A1 (en) * | 2012-12-03 | 2014-06-05 | Zf Lenksysteme Gmbh | Method for deadtime compensation in inverter i.e. three-phase inverter, for supplying electric motor e.g. asynchronous machine, involves determining fundamental oscillation of correction voltages for phases while determining load angle |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102017221609A1 (en) * | 2017-11-30 | 2019-06-06 | Zf Friedrichshafen Ag | Compensation of non-linearities in the case of electrical current supply to an electric machine by means of an inverter |
WO2019170495A1 (en) * | 2018-03-09 | 2019-09-12 | Robert Bosch Gmbh | Method and device for dead time compensation by means of superimposing a correction signal |
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