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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stromrichter und ein elektrisches Antriebssystem mit einem Stromrichter, sowie ein Verfahren zum Betrieb eines Stromrichters. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung die Ansteuerung eines Stromrichters zur Optimierung eines Betriebsparameters.
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Stand der Technik
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Die Druckschrift
DE 10 2007 018 829 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ansteuerung einer Leistungsschaltereinheit. Zum Schutz der Leistungsschaltereinheit gegen thermische Überbelastung wird eine Temperaturrichtgröße der Leistungsschaltereinheit ermittelt, anhand des zeitlichen Verlaufs der Temperaturrichtgröße wird ein Temperaturanstieg während einer Betriebsphase der Leistungsschaltereinheit bestimmt und anschließend die Verlustleistung der Leistungsschaltereinheit derart limitiert, dass der Temperaturanstieg einen vorgegebenen Grenzwert nicht überschreitet.
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In elektrischen Antriebssystemen wird in der Regel eine elektrische Maschine von einem vorgeschalteten Stromrichter mit elektrischer Energie gespeist. Derartige Stromrichter umfassen mehrere Halbleiterschaltelemente mittels derer ein elektrischer Strom und/oder eine elektrische Spannung für die angeschlossene elektrische Maschine eingestellt werden kann. Hierbei werden die Schaltelemente beispielsweise mittels eines Pulsbreitenmodulationsverfahrens angesteuert. Übliche Modulationsverfahren sind beispielsweise Raumzeiger-Modulation, Sinusmodulation, Flat-Top oder Flat-Buttom. In der Regel werden dabei in einem Normalbetrieb alle Schaltelemente gleichmäßig angesteuert. Während des Betriebs ist dabei darauf zu achten, dass vorgegebene Grenzwerte für die Belastung der Schaltelemente, wie zum Beispiel eine maximale Temperatur oder ähnliches nicht überschritten werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung offenbart einen Stromrichter mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, ein elektrisches Antriebssystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 und für ein Verfahren zum Betrieb eines Stromrichters mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9.
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Demgemäß ist vorgesehen:
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Ein Stromrichter zum Bereitstellen einer n-phasigen Wechselspannung für eine mit dem Stromrichter koppelbare elektrische Maschine, wobei die Wechselspannung mindestens zwei Phasen umfasst. Der Stromrichter umfasst n Halbbrücken, eine Steuereinrichtung und eine Überwachungseinrichtung. Jede der n Halbbrücken umfasst jeweils ein oberes und ein unteres Schaltelement. das obere und das untere Schaltelement einer Halbbrücke sind insbesondere zwischen einer Eingangsspannung in Serie angeordnet. Die Steuereinrichtung ist dazu ausgelegt, Steuersignale für die oberen und die unteren Schaltelemente der Halbbrücken zu generieren und an den jeweiligen Schaltelementen bereitzustellen. Die Überwachungseinrichtung ist dazu ausgelegt, für jede Halbbrücke einen Betriebsparameter zu ermitteln. Insbesondere kann für jedes obere Schaltelement und/oder jedes untere Schaltelement der n Halbbrücken ein Betriebsparameter ermittelt werden. Die Steuereinrichtung ist ferner dazu ausgelegt, durch Anpassen der generierten Steuersignale eine Offset-Spannung in Form eines Gleichspannungsoffsets für die bereitgestellte n-phasige Wechselspannung einzustellen. Die Offset-Spannung wird dabei in Abhängigkeit des ermittelten Betriebsparameters der Schaltelemente eingestellt.
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Ferner ist vorgesehen:
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Ein elektrisches Antriebssystem mit einem erfindungsgemäßen Stromrichter und einer n-phasigen elektrischen Maschine, die mit dem Stromrichter elektrisch gekoppelt ist.
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Weiterhin ist vorgesehen:
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Ein Verfahren zum Betrieb eines Stromrichters mit den Schritten des Ansteuerns der Schaltelemente des Stromrichters zum Bereitstellen einer n-phasigen Wechselspannung; des Ermittelns eines Betriebsparameters für die Schaltelemente des Stromrichters; und des Einstellens einer Offset-Spannung in der bereitgestellten n-phasigen Wechselspannung in Abhängigkeit des ermittelten Betriebsparameters. Bei der eingestellten Offset-Spannung handelt es sich hierbei um einem Gleichspannungsoffset.
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Vorteile der Erfindung
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass für die Bauelemente eines elektrischen Stromrichters, insbesondere die dabei eingesetzten Schaltelemente, vorgegebene Grenzwerte für Betriebsparameter existieren, die während des Betriebs nicht überschritten werden sollen. Werden diese Betriebsparameter dennoch überschritten, so besteht die Gefahr, dass Bauteile beschädigt oder zerstört werden, oder zumindest einer vorzeitigen Alterung unterliegen. Beispielsweise sind für die Schaltelemente eines Stromrichters maximale Betriebstemperaturen vorgegeben, die während des Betriebs nicht überschritten werden sollen. Werden diese maximalen Temperaturen während eines Betriebs dennoch erreicht oder gegebenenfalls gar überschritten, so muss in der Regel die Leistung reduziert werden, um einer Zerstörung oder vorzeitigen Alterung entgegenzuwirken. Dabei kann es je nach Aufbau des Stromrichters und eines gegebenenfalls vorgesehenen Kühlsystems zu einer unterschiedlich starken Erwärmung der einzelnen Schaltelemente kommen. Zum Schutz der Schaltelemente und des gesamten Stromrichters muss dabei die Leistung des Stromrichters bereits dann reduziert werden, wenn mindestens eines der Schaltelemente die vorgegebenen maximalen Betriebswerte, wie zum Beispiel eine maximale Temperatur, erreicht oder überschreitet.
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Es ist daher eine Idee der vorliegenden Erfindung, dieser Erkenntnis Rechnung zu tragen und einen Stromrichter zu schaffen, bei welchem die aktuellen Betriebsparameter, wie zum Beispiel eine Temperaturentwicklung, der einzelnen Komponenten angeglichen werden können. Auf diese Weise kann beispielsweise eine ungleichmäßige Temperaturverteilung in den einzelnen Schaltelementen des Stromrichters ausgeglichen oder kompensiert werden. Beispielsweise kann somit auch durch die Anpassung der Ansteuerung der einzelnen Schaltelemente einem lokalen Temperaturanstieg aufgrund einer ungleichmäßigen Entwärmung entgegengewirkt werden. Ferner kann beispielsweise auch einer vorzeitigen Alterung eines oder mehrerer beteiligten Schaltelemente dadurch Rechnung getragen werden, dass ein gegebenenfalls stärker gealtertes Schaltelement in einem schonenderen Betriebsmodus angesteuert wird, um einen vorzeitigen Ausfall eines solchen gealterten Bauelements entgegenzuwirken. Auf diese Weise kann einem vorzeitigen Ausfall eines Bauelements entgegengewirkt werden und die Lebensdauer des Stromrichters verlängert werden.
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Ein solcher Betriebsmodus, in welchem die einzelnen Schaltelemente weniger Schaltvorgänge ausführen müssen, als die übrigen Schaltelemente eines Spannungswandlers, kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass ein Gleichspannungsoffset in der Ausgangsspannung eingestellt wird. Hierbei können die Schaltelemente, welche weniger Schaltvorgänge ausführen sollen zumindest für einen Teil einer Periodendauer der auszugebenden Wechselspannung kontinuierlich angesteuert werden und es erfolgt nur eine pulsbreitenmodulierte Ansteuerung der verbleibenden, übrigen Schaltelemente.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst der ermittelte Betriebsparameter der Schaltelemente eine Temperatur der Schaltelemente, einen zeitlichen Temperaturverlauf der Schaltelemente, einen Alterungszustand der Schaltelemente und/oder eine Information über eine Beschädigung eines Schaltelements. Durch die Auswertung derartiger Betriebsparameter ist es möglich, kritische Betriebsbedingungen der Schaltelemente zu erkennen und durch eine geeignete Ansteuerung der Schaltelemente einer vorzeitigen Alterung oder einem Ausfall entgegenzuwirken.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Überwachungseinrichtung einen Sensor zur Erfassung der Betriebsparameter der Schaltelemente. Durch eine sensorische Erfassung der relevanten Betriebsparameter der Schaltelemente können die aktuellen Betriebsbedingungen der Schaltelemente rasch und präzise erfasst werden.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Überwachungseinrichtung dazu ausgelegt, mindestens einen Betriebsparameter der Schaltelemente basierend auf einem Rechenmodell zu bestimmen. Auf diese Weise ist es möglich, die Betriebsparameter der Schaltelemente ohne weitere sensorische Hardware und somit besonders kostengünstig zu ermitteln.
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Gemäß einer Ausführungsform ermittelt die Überwachungseinrichtung jeweils einen gemeinsamen Betriebsparameter für alle Schaltelemente einer Halbbrücke. Hierdurch wird die Anzahl der zu verarbeitenden Betriebsparameter reduziert, was zu einer schnelleren und effizienteren Datenverarbeitung führen kann.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuereinrichtung dazu ausgelegt, nur dann eine Offset-Spannung für die bereitgestellte n-phasige Wechselspannung einzustellen, wenn mindestens ein Betriebsparameter einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet. Liegt der entsprechende Betriebsparameter dagegen unterhalb des vorgegebenen Grenzwertes, so kann eine konventionelle Ansteuerung der Schaltelemente erfolgen.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuereinrichtung dazu ausgelegt, die eingestellte Offset-Spannung für die bereitgestellte n-phasige Wechselspannung in Abhängigkeit von den erfassten Betriebsparametern der Schaltelemente anzupassen. Auf diese Weise ist eine stufenweise oder kontinuierliche Anpassung der Offset-Spannung in Abhängigkeit von dem aktuellen Betriebsparameter möglich.
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Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, soweit sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich den Ausführungsbeispielen beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird der Fachmann dabei auch Einzelaspekte als Verbesserungen und Ergänzungen zu den jeweiligen Grundformen der Erfindung hinzufügen.
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Figurenliste
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1: eine schematische Darstellung eines elektrischen Antriebssystems mit einem Stromrichter gemäß einer Ausführungsform;
- 2: eine schematische Darstellung eines Stromrichters gemäß einer Ausführungsform;
- 3: eine schematische Darstellung eines Temperatur-Zeitverlaufs, wie er sich beim Betrieb eines Stromrichters gemäß einer Ausführungsform ergibt;
- 4: eine schematische Darstellung eines Spannungsverlaufs am Ausgang eines Stromrichters gemäß einer Ausführungsform; und
- 5: eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms, wie es einem Verfahren zum Betrieb eines Stromrichters gemäß einer Ausführungsform zugrunde liegt.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines elektrischen Antriebssystems mit einem Stromrichter 1 gemäß einer Ausführungsform. Der Stromrichter 1 wird eingangsseitig von einer elektrischen Energiequelle 2 gespeist. Beispielsweise kann es sich bei dieser elektrischen Energiequelle 2 um eine Batterie, insbesondere einer Traktionsbatterie eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs handeln. Ausgangsseitig ist der Stromrichter 1 mit einer elektrischen Maschine 3 gekoppelt. Der Stromrichter 1 generiert aus der eingangsseitig bereitgestellten Spannung eine mehrphasige Wechselspannung und stellt diese ausgangsseitig für die elektrische Maschine 3 bereit. Mit dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel, sowie der weiteren Beschreibung wird die elektrische Maschine 3 mittels einer dreiphasigen Wechselspannung angesteuert. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf eine dreiphasige Wechselspannung begrenzt. Darüber hinaus kann der Stromrichter 1 auch eine beliebige mehrphasige Wechselspannung, insbesondere eine Wechselspannung mit nur zwei oder auch mehr als drei Phasen bereitstellen, um die elektrische Maschine 3 anzusteuern.
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2 zeigt eine schematische Darstellung eines Stromrichters 1 gemäß einer Ausführungsform. Der Stromrichter 1 umfasst drei Halbbrücken 11, 12, 13 mit jeweils einem oberen Schaltelement M1, M2, M3 und jeweils einem unteren Schaltelement M4, M5, M6. Gegebenenfalls kann parallel zu jedem Schaltelement M1 - M6 eine Freilaufdiode vorgesehen sein. Die Schaltelemente M1 bis M6 des Stromrichters 1 werden dabei von einer Steuereinrichtung 15 mittels geeigneter Steuersignale angesteuert, um aus einer Eingangsspannung, die erforderliche mehrphasige Ausgangs-Wechselspannung zu erzeugen. Hierzu können die einzelnen Schaltelemente M1 bis M6 der Halbbrücken 11 bis 13 beispielsweise von der Steuereinrichtung 15 mittels pulsmodulierten Signalen angesteuert werden. In einem konventionellen Betriebsmodus werden die einzelnen Schaltelemente M1 bis M6 der Halbbrücken 11 bis 13 dabei gleichmäßig angesteuert. Während des Betriebs des Stromrichters 1 werden sich die einzelnen Komponenten, insbesondere die Schaltelemente M1 bis M6 erwärmen. Um die dabei entstehende Wärme abzuführen, kann der Stromrichter 1 beispielsweise über eine Kühlvorrichtung (hier nicht dargestellt) verfügen, die die thermische Energie von den Schaltelementen M1 bis M6 abführt. Hierzu kann beispielsweise ein Kühlmedium wie zum Beispiel Luft oder eine Kühlflüssigkeit eingesetzt werden. Während das Kühlmedium an den einzelnen Schaltelementen M1 bis M6 vorbeiströmt, erwärmt sich das Kühlmedium. Strömt das Kühlmedium beispielsweise in von links nach rechts, so wird sich das Kühlmedium zunächst an den Schaltelementen M1, M2, M4 und M5 der ersten und zweiten Halbbrücke 11, 12 erwärmen und anschließend auch die weiteren Schaltelemente M3 und M6 der dritten Halbbrücke kühlen. Da das Kühlmedium beim Vorbeiströmen an den Schaltelementen M3 und M6 der dritten Halbbrücke bereits erwärmt wurde, werden diese Schaltelemente gegebenenfalls nur weniger stark gekühlt, so dass diese Schaltelemente während eines gleichmäßigen Betriebs sich auf eine höhere Temperatur erwärmen. Darüber hinaus kann auch aufgrund von weiteren Einflüssen sich innerhalb des Stromrichters 1 eine ungleichmäßige lokale Verteilung der Temperatur einstellen.
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Die Temperaturen an den Schaltelementen M1 bis M6 der ersten bis dritten Halbbrücke 11 bis 13 können dabei von einer Überwachungseinrichtung 16 bestimmt werden. Hierzu kann beispielsweise an jedem Schaltelement M1 bis M6 der ersten bis dritten Halbbrücke 11 bis 13 ein separater Temperatursensor (nicht dargestellt) vorgesehen sein. Die Temperatursensoren können jeweils ein zu den erfassten Temperaturen an den einzelnen Schaltelementen M1 bis M6 korrespondierendes Signal generieren und der Überwachungseinrichtung 16 bereitstellen. Darüber hinaus kann beispielsweise auch nur an jeder Halbbrücke 11 bis 13 ein einziger Temperatursensor vorgesehen sein, der ein zu der erfassten Temperatur korrespondierendes Signal an der Überwachungseinrichtung 16 bereitstellt.
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Ferner ist es auch möglich, dass die Überwachungseinrichtung 16 die Temperaturen in den einzelnen Halbbrücken 11 bis 13 oder individuell für jedes der Schaltelemente M1 bis M6 basierend auf einem Rechenmodell ermittelt. So können beispielsweise auch die Temperaturen an den Halbbrücken 11 bis 13 oder den Schaltelementen M1 bis M6 basierend auf den Soll- oder Istwerten für die Phasenströme von dem Stromrichter 1 zu der elektrischen Maschine 3 basierend auf einem zugrundeliegenden Modell errechnet werden. Darüber hinaus ist auch eine Kombination von sensorisch erfassten Werten und einer Modellierung der Temperaturverteilung in dem Stromrichter 1 möglich. So kann beispielsweise auch nur ein einziger Temperatursensor in dem Stromrichter 1 vorgesehen sein, wobei der Temperaturwert dieses Sensors mit der aktuellen Modellierung der Temperaturverteilung abgeglichen werden kann.
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Neben den aktuellen Temperaturen an den Schaltelementen M1 bis M6 oder den Halbbrücken 11 bis 13 kann die Überwachungseinrichtung 16 auch eine Entwicklung des Temperaturverlaufs über die Zeit der einzelnen Schaltelemente M1 bis M6 oder der Halbbrücken 11 bis 13 ermitteln. Darüber hinaus kann die Überwachungseinrichtung 16 auch beliebige weitere Betriebsparameter des Stromrichters 1 erfassen. Beispielsweise ist es möglich, dass die Überwachungseinrichtung 16 aus den verfügbaren Soll- und/oder Istwerten wie beispielsweise Ströme und/oder Spannungen eine Information über den Alterungszustand der Schaltelemente M1 bis M6 ermittelt. Ferner kann die Überwachungseinrichtung 16 auch das Betriebsverhalten des Stromrichters 1 analysieren, um hieraus eine Information über eine eventuelle Beschädigung eines oder mehrerer Schaltelemente M1 bis M6 des Stromrichters 1 zu ermitteln. Diese Informationen, sowie gegebenenfalls auch weitere Informationen über Betriebsparameter der Schaltelemente M1 bis M6 des Stromrichters 1 können dabei durch die Überwachungseinrichtung 16 mittels sensorisch erfasster Werte und/oder einer Schätzung basierend auf einem Rechenmodell ermittelt werden.
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Wird dabei aus den durch die Überwachungseinrichtung 16 ermittelten Betriebsparametern der Schaltelemente M1 bis M6 oder der Halbbrücken 11 bis 13 ein Ungleichgewicht in den ermittelten Betriebsparametern detektiert, so kann die Steuereinrichtung 15 von einer konventionellen, gleichmäßigen Ansteuerung der Schaltelemente M1 bis M6 abweichen. In diesem Fall kann beispielsweise das Schaltelemente M1 bis M6, für welche eine fortgeschritten Alterung, eine erhöhte Temperatur oder ähnliches detektiert wurde, eine schonendere Ansteuerung eingestellt werden.
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Da insbesondere beim Ein- und Ausschalten der Schaltelemente M1 bis M6 die elektrischen Schaltelemente aufgrund der Schaltverluste verstärkt beansprucht werden, kann die Steuereinrichtung 15 bei einem Ungleichgewicht der Betriebsparameter eine Ansteuerung der Schaltelemente M1 bis M6 vornehmen, bei der ein oder mehrere Schaltelemente M1 bis M6 weniger häufig ein- und ausgeschaltet werden, als die verbleibenden Schaltelemente M1 bis M6. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass in der ausgangsseitig bereitzustellenden dreiphasigen Wechselspannung eine Offset-Spannung in Form einer Offset-Gleichspannung eingestellt wird.
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Dieses Einstellen einer Offset-Spannung in Form eines Gleichspannungsoffsets kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass die Schaltelemente M1 bis M6 einer Halbbrücke 11 bis 13 für einen Teil der Phase einer Wechselspannung kontinuierlich ein- oder ausgeschaltet werden, während die restlichen Schaltelemente M1 bis M6 weiterhin mittels einer Pulsbreitenmodulation angesteuert werden. Auf diese Weise sinken während der kontinuierlichen Ansteuerung der entsprechenden Schaltelemente M1 bis M6 an diesen Schaltelementen die Schaltverluste, wodurch sich auch die dabei entstehende Abwärme verringert.
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Der Wechsel von einem konventionellen Betriebsmodus mit gleichmäßiger Ansteuerung aller Schaltelemente M1 bis M6 der Halbbrücken 11 bis 13 in eine asymmetrische Ansteuerung der Schaltelemente M1 bis M6 für das Einstellen einer Offset-Spannung an der ausgangsseitig bereitgestellten Wechselspannung kann beispielsweise dann erfolgen, wenn einer der durch die Überwachungseinrichtung 16 ermittelten Betriebsparameter einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet. Dieser vorgegebene Grenzwert kann beispielsweise eine Temperatur, einen Alterungszustand oder eine Information über eine Beschädigung eines Schaltelements umfassen. Darüber hinaus kann auch der zeitliche Verlauf der Temperatur an den Schaltelementen M1 bis M6 oder den Halbbrücken 11 bis 13 als Grundlage für den Wechsel in eine asymmetrische Ansteuerung mit einer Offset-Spannung herangezogen werden. Auch die Auswertung weiterer Betriebsparameter des Stromrichters 1 für den Wechsel in eine asymmetrische Ansteuerung mit Offset-Spannung sind möglich.
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3 zeigt eine schematische Darstellung eines Temperatur-Zeitverlaufs der Temperaturen T_11, T_12 und T_13 in den Halbbrücken 11, 12, 13 des Stromrichters 1. Im linken Bereich I erfolgt dabei zunächst eine konventionelle Ansteuerung der Schaltelemente M1 bis M6 des Stromrichters 1. Zum Zeitpunkt t_0 erreicht die Temperatur T_11 in einer ersten Halbbrücke 11 des Stromrichters 1 einen vorgegebenen Grenzwert. Dieser vorgegebene Grenzwert kann beispielsweise eine maximale Betriebstemperatur der Schaltelemente M1 bis M6 darstellen. Bei diesem Zeitpunkt t_0 wechselt die Steuereinrichtung 15 daher in einen asymmetrischen Betriebsmodus und stellt an der durch den Stromrichter 1 ausgegebenen Ausgangsspannung eine Offset-Spannung mit einem Gleichspanungsoffset ein. Dabei werden die Schaltelemente M1 und M4 der ersten Halbbrücke 11 für einen Teil einer Phase der Ausgangswechselspannung kontinuierlich angesteuert, während die verbleibenden Schaltelemente M2, M3, M5 und M6 weiterhin vollständig pulsbreitenmoduliert angesteuert werden. In den verbleibenden Zeiten der Periode der Ausgangswechselspannung werden weiterhin alle Schaltelemente M1 bis M6 aller Halbbrücken 11 bis 13 pulsbreitenmoduliert angesteuert. Hierdurch kann nach dem Wechsel in den asymmetrischen Ansteuerungsmodus ab dem Zeitpunkt t_0 im Bereich II ein weiterer Temperaturanstieg in der ersten Halbbrücke 11 verhindert oder zumindest reduziert werden, so dass sich im weiteren Zeitverlauf die Temperaturen T_11, T_12 und T_13 in den Halbbrücken 11 bis 13 zumindest annähernd angleichen. Hierdurch ist es möglich, den Stromrichter 1 weiterhin mit der vollen Leistung zu betreiben. Eine Leistungsreduktion zum Zeitpunkt t_0 aufgrund des Erreichens einer kritischen Temperatur ist nicht zwingend erforderlich.
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4 zeigt eine schematische Darstellung eines Verlaufs der Ausgangsspannungen U_11, U_12, U_13 der ausgangsseitig am Stromrichter 1 bereitgestellten Wechselspannung. Wie hierbei zu erkennen ist, werden dabei während eines Teils der Periode der Ausgangswechselspannung die Schaltelemente einer Halbbrücke 11 vollständig angesteuert, während die Schaltelement M2, M3, M5 und M6 der weiteren Halbbrücken 11 und 12 weiterhin im pulsbreitenmodulierten Betrieb angesteuert werden. Auf diese Weise kann an dem Stromrichter 1 ausgangsseitig eine dreiphasige Wechselspannung mit einer Offset-Spannung bereitgestellt werden. Da sich diese Offset-Spannung jedoch nicht auf das Betriebsverhalten der angeschlossenen elektrischen Maschine 3 auswirkt, kann auf diese Weise einer Variation der Betriebsparameter, wie beispielsweise den Temperaturen der Schaltelemente M1 bis M6 entgegengewirkt wird, ohne dass dies einen spürbaren Einfluss auf das Betriebsverhalten der angeschlossenen elektrischen Maschine 3 hat.
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5 zeigt eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms für ein Verfahren zum Betrieb eines Stromrichters 1 gemäß einer Ausführungsform. Das Verfahren entspricht insbesondere der zuvor beschriebenen Ansteuerung des Stromrichters 1 in dem oben erläuterten elektrischen Antriebssystem. In Schritt S1 werden die Schaltelemente des Stromrichters 1 angesteuert, um eine mehrphasige Ausgangswechselspannung bereitzustellen. Das Ansteuern der Schaltelemente M1 bis M6 kann dabei beispielsweise mittels Pulsbreitenmodulation erfolgen. In Schritt S2 werden ein oder mehrere Betriebsparameter für die Schaltelemente M1 bis M6 des Stromrichters 1 ermittelt, und in Schritt S3 wird in Abhängigkeit des ermittelten Betriebsparameters eine Offset-Spannung in der ausgangsseitig bereitgestellten mehrphasigen Wechselspannung eingestellt. Insbesondere kann ein Spannungsoffset eingestellt werden, wenn mindestens einer der ermittelten Betriebsparameter einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet. Hierbei kann der einzustellenden Offset-Spannung in der mehrphasigen Wechselspannung auch dynamisch in Abhängigkeit von dem Wert des ermittelten Betriebsparameters für die Schaltelemente M1 bis M6 des Stromrichters angepasst werden.
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Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung eine asymmetrische Ansteuerung der Schaltelemente eines Stromrichters in Abhängigkeit eines Betriebsparameters des Stromrichters, wie zum Beispiel einer Temperatur des Stromrichters. Insbesondere bei einer ungleichmäßigen Erwärmung der Schaltelemente in dem Stromrichter kann durch eine asymmetrische Ansteuerung der Schaltelemente eine Offset-Spannung an einer Ausgangsspannung des Stromrichters eingestellt werden. Durch das asymmetrische Ansteuern der Schaltelemente für das Einstellen einer Offset-Spannung kann einer ungleichmäßigen Temperaturentwicklung in dem Stromrichter entgegengewirkt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007018829 A1 [0002]
