DE102017124703A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Reduzieren des Leistungsverlustes von Stromsensoren - Google Patents

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Abstract

Eine Raumvektor-PWM-Technik umfasst das Definieren eines Zielspannungsvektors, der in einem durch zwei Schaltspannungsvektoren definierten Sektor liegt, das Anwenden eines Schaltspannungsvektors auf jeden Zweig einer Leistungsumwandlungsvorrichtung über eine erste Teilperiode einer festen Schaltperiode, das Anwenden des anderen Schaltspannungsvektors auf jeden Zweig über eine zweite Teilperiode der Schaltperiode und das Anwenden einer gewissen Zuordnung von Nullspannungsvektoren auf jeden Zweig über eine dritte Teilperiode der Schaltperiode, sodass die Vorrichtung während der Schaltperiode ungefähr die durch den Zielspannungsvektor definierte Spannung ausgibt. Die Nullspannungsvektoren werden basierend auf einer für die Stromsensoren zur genauen Strommessung spezifizierten Mindestzeitdauer zugeordnet, sodass der Nullspannungsvektor, der bewirkt, dass Strom durch die Stromsensoren fließt, über eine andere Länge der dritten Teilperiode als der andere Nullspannungsvektor angewandt wird.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auf Stromsensoren und insbesondere auf das Reduzieren des Leistungsverlustes von Stromsensoren.
  • HINTERGRUND
  • Shunt-Widerstände und magnetische Stromsensoren werden häufig zur Strommessung in Leistungsumwandlungsvorrichtungen, wie Wandlern und Wechselrichtern, verwendet. Allerdings sind sowohl Shunt-Widerstände als auch magnetische Stromsensoren durch das Wärmeverhalten begrenzt. Leistungsverlust durch resistive Stromsensoren erhöht die Systemtemperatur, weshalb herkömmliche Shunt-Widerstände und magnetische Stromsensoren zur Hochstrommessung ungeeignet sind, was ihren Anwendungsbereich einschränkt. Eine kleinere Widerstandsvorrichtung kann zwar verwendet werden, ist jedoch teurer. Das Gehäuse kann umgestaltet werden, um den Wärmewiderstand des Stromsensors zu reduzieren. Diese Lösung erhöht jedoch auch die Kosten und die neue Gestaltung kann mit früheren Versionen inkompatibel sein. Es ist daher eine Aufgabe, Möglichkeiten bereitzustellen, den Leistungsverlust zu reduzieren.
  • KURZDARSTELLUNG
  • Es werden ein Verfahren nach Anspruch 1 oder 21 sowie eine Vorrichtung nach Anspruch 11 bereitgestellt. Die Unteransprüche definieren weitere Ausführungsformen. Eine Leistungsumwandlungsvorrichtung weist einen oder mehrere Zweige auf unter Nutzung einer Modulationstechnik, die mehrere Schalt- und Nullspannungsvektoren definiert, wobei jeder Schaltspannungsvektor einen Zustand definiert, in dem eine Ausgangsspannung der Leistungsumwandlungsvorrichtung nach Betrag und Phase ungleich Null ist, und die Nullspannungsvektoren einen Zustand definieren, in dem die Ausgangsspannung nach Betrag und Phase gleich null ist, wobei jeder Zweig einen mit diesem Zweig in Reihe geschalteten Stromsensor aufweist. Nach einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Steuern der Leistungsumwandlungsvorrichtung umfasst das Verfahren Folgendes: Definieren eines Zielspannungsvektors, der in einem durch einen ersten und einen zweiten der Schaltspannungsvektoren definierten Sektor liegt; Anwenden des ersten Schaltspannungsvektors auf jeden Zweig über eine erste Teilperiode einer festen Schaltperiode, Anwenden des zweiten Schaltspannungsvektors auf jeden Zweig über eine zweite Teilperiode der Schaltperiode und Anwenden einer Zuordnung der Nullspannungsvektoren auf jeden Zweig über eine dritte Teilperiode der Schaltperiode, sodass die Leistungsumwandlungsvorrichtung während der Schaltperiode ungefähr die durch den Zielspannungsvektor definierte Spannung ausgibt; und Bestimmen der Zuordnung der Nullspannungsvektoren für die dritte Teilperiode basierend auf einer für die Stromsensoren zur genauen Strommessung spezifizierten Mindestzeitdauer, sodass der Nullspannungsvektor, der bewirkt, dass Strom durch die Stromsensoren fließt, über eine andere Länge der dritten Teilperiode als der Nullspannungsvektor, der nicht bewirkt, dass Strom durch die Stromsensoren fließt, angewandt wird.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform wird eine Leistungsumwandlungsvorrichtung zum Umwandeln von Wechselstrom in Gleichstrom oder von Gleichstrom in Wechselstrom unter Nutzung einer Modulationstechnik bereitgestellt, die mehrere Schalt- und Nullspannungsvektoren definiert, wobei jeder Schaltspannungsvektor einen Zustand definiert, in dem eine Ausgangsspannung der Leistungsumwandlungsvorrichtung nach Betrag und Phase ungleich Null ist, und die Nullspannungsvektoren einen Zustand definieren, in dem die Ausgangsspannung nach Betrag und Phase gleich null ist. Die Leistungsumwandlungsvorrichtung umfasst einen oder mehrere Zweige, die jeweils zwischen eine positive Spannungsschiene und eine negative Spannungsschiene oder Masse geschaltet sind, wobei mit jedem Zweig ein Stromsensor in Reihe geschaltet ist. Die Steuerung ist dazu betreibbar, einen Zielspannungsvektor zu definieren, der in einem durch einen ersten und einen zweiten der Schaltspannungsvektoren definierten Sektor liegt; über eine erste Teilperiode einer festen Schaltperiode den ersten Schaltspannungsvektor auf jeden Zweig anzuwenden, über eine zweite Teilperiode der Schaltperiode den zweiten Schaltspannungsvektor auf jeden Zweig anzuwenden und über eine dritte Teilperiode der Schaltperiode eine Zuordnung der Nullspannungsvektoren auf jeden Zweig anzuwenden, sodass die Leistungsumwandlungsvorrichtung während der Schaltperiode ungefähr die durch den Zielspannungsvektor definierte Spannung ausgibt; und basierend auf einer für die Stromsensoren zur genauen Strommessung spezifizierten Mindestzeitdauer die Zuordnung der Nullspannungsvektoren für die dritte Teilperiode zu bestimmen, sodass der Nullspannungsvektor, der bewirkt, dass Strom durch die Stromsensoren fließt, über eine andere Länge der dritten Teilperiode als der Nullspannungsvektor, der nicht bewirkt, dass Strom durch die Stromsensoren fließt, angewandt wird.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform eines Verfahrens zum Steuern einer Leistungsumwandlungsvorrichtung unter Nutzung einer Raumvektor-PWM-Technik (SVPWM-Modulationstechnik), bei der eine Ausgangsspannung der Leistungsumwandlungsvorrichtung nach Betrag und Phase ungleich Null ist und die Nullspannungsvektoren einen Zustand definieren, in dem die Ausgangsspannung nach Betrag und Phase gleich null ist, wobei jeder Zweig einen mit diesem Zweig in Reihe geschalteten Stromsensor einschließt, umfasst das Verfahren Folgendes: Definieren eines Zielspannungsvektors, der in einem durch einen ersten und einen zweiten der Schaltspannungsvektoren definierten Sektor liegt; Anwenden einer ersten Teilperiode einer Schaltperiode, damit die Leistungsumwandlungsvorrichtung in dem durch den ersten Raumvektor definierten Zustand bleibt, einer zweiten Teilperiode der Schaltperiode, damit die Leistungsumwandlungsvorrichtung in dem durch den zweiten Raumvektor definierten Zustand bleibt, und einer dritten Teilperiode der Schaltperiode, damit die Leistungsumwandlungsvorrichtung in dem durch die Nullspannungsvektoren definierten Zustand bleibt, sodass die Leistungsumwandlungsvorrichtung während der Schaltperiode ungefähr die durch den Zielspannungsvektor definierte Spannung ausgibt; und Zuordnen eines geringeren Anteils der dritten Teilperiode zu einem ersten der Nullspannungsvektoren, der bewirkt, dass Strom durch die Stromsensoren fließt, und eines größeren Anteils der dritten Teilperiode zu einem zweiten der Nullspannungsvektoren, der nicht bewirkt, dass Strom durch die Stromsensoren fließt, während der Schaltperiode.
  • Zusätzliche Merkmale und Vorteile werden für einen Fachmann bei der Lektüre der folgenden ausführlichen Beschreibung und bei der Betrachtung der begleitenden Zeichnungen ersichtlich.
  • Figurenliste
  • Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise relativ zueinander maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen entsprechende ähnliche Teile. Die Merkmale der verschiedenen dargestellten Ausführungsformen können miteinander kombiniert werden, es sei denn, sie schließen sich gegenseitig aus. Ausführungsformen sind in den Zeichnungen dargestellt und in der folgenden Beschreibung ausführlich beschrieben. Es zeigen:
    • 1 ein schematisches Diagramm einer Ausführungsform eines 3-phasigen Wechselrichters;
    • 2 bis 6 verschiedene Diagramme in Verbindung mit einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Steuern der in 1 dargestellten Leistungsumwandlungsvorrichtung;
    • 7 ein schematisches Diagramm einer weiteren Ausführungsform eines 3-phasigen Wechselrichters;
    • 8 ein Diagramm in Verbindung mit einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Steuern der in 7 dargestellten Leistungsumwandlungsvorrichtung;
    • 9 ein Diagramm in Verbindung mit einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Steuern einer Leistungsumwandlungsvorrichtung unter Starklastbedingungen.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Die hier beschriebenen Ausführungsformen stellen eine Raumvektor-Pulsweitenmodulationstechnik (SVPWM-Technik) zum Steuern einer Leistungsumwandlungsvorrichtung, beispielsweise eines Wechselrichters oder Wandlers bereit, um den Leistungsverlust durch Stromsensoren, die zum Messen des Stroms der Vorrichtung genutzt werden, zu reduzieren. Raumvektormodulation (SVM) ist ein Algorithmus zur Steuerung von Pulsweitenmodulation (PWM) und wird dazu genutzt, im Falle eines Wechselrichters Wechselstromwellenformen (AC-Wellenformen) aus einer Gleichstromquelle (DC-Quelle) zu erzeugen oder im Falle eines Wandlers ein DC-Signal aus AC-Wellenformen zu erzeugen. Jeder Zweig der Leistungsumwandlungsvorrichtung ist zwischen eine positive Spannungsschiene und eine negative Spannungsschiene oder Masse geschaltet, und mit jedem Zweig ist ein Stromsensor in Reihe geschaltet. Die Schalter jedes Zweiges werden so gesteuert, dass zu keinem Zeitpunkt beide Schalter in demselben Zweig eingeschaltet (leitend) sind. Dieses Erfordernis wird durch den komplementären Betrieb der Schalter innerhalb jedes Zweigs erfüllt. Wenn ein High-Side(obere)-Schalter eingeschaltet ist, so ist der entsprechende Low-Side(untere)-Schalter ausgeschaltet und umgekehrt, um schädigenden Durchschussstrom zu verhindern. Im Fall eines 3-phasigen Wechselrichters oder Wandlers führt dies zu acht möglichen Raumvektoren u0 bis u7, wovon sechs, u1 bis u6, aktive Schaltspannungsvektoren sind und zwei, u0 und u7, Nullspannungsvektoren sind. Jeder Schaltspannungsvektor definiert einen Zustand, in dem die Ausgangsspannung der Leistungsumwandlungsvorrichtung nach Betrag und Phase ungleich Null ist, wohingegen jeder Nullspannungsvektor einen Zustand definiert, in dem die Ausgangsspannung nach Betrag und Phase gleich null ist.
  • Die hier beschriebene SVPWM-Technik definiert einen Zielspannungsvektor, der in einem durch zwei Schaltspannungsvektoren definierten Sektor liegt, wendet über eine erste Teilperiode der festen Schaltperiode den ersten Schaltspannungsvektor auf jeden Zweig der Leistungsumwandlungsvorrichtung an, wendet über eine zweite Teilperiode der Schaltperiode den zweiten Schaltspannungsvektor auf jeden Zweig an und wendet über eine dritte Teilperiode der Schaltperiode eine gewisse vordefinierte Zuordnung der Nullspannungsvektoren auf jeden Zweig an, sodass die Leistungsumwandlungsvorrichtung während der Schaltperiode ungefähr die durch den Zielspannungsvektor definierte Spannung ausgibt. Die SVPWM-Technik ordnet die Nullspannungsvektoren so zu, dass während der dritten Teilperiode der Nullspannungsvektor, der bewirkt, dass Strom durch die Stromsensoren der Leistungsumwandlungsvorrichtung fließt, über eine andere Länge als der Nullspannungsvektor, der nicht bewirkt, dass Strom durch die Stromsensoren fließt, angewandt wird. Beispielsweise können während Back-Off-Bedingungen, wo die Leistungsumwandlungsvorrichtung nicht mit voller Leistung betrieben wird, die Nullspannungsvektoren für die dritte Teilperiode so zugeordnet werden, dass der Nullspannungsvektor, der bewirkt, dass Strom durch die Stromsensoren fließt, nur über die für die Stromsensoren zur genauen Messung des durch die Zweige fließenden Stroms spezifizierte Mindestzeitdauer angewandt wird. Der Nullspannungsvektor, der nicht bewirkt, dass Strom durch die Stromsensoren fließt, wird über den Rest der dritten Teilperiode angewandt. Auf diese Weise fließt Strom nur über die zur genauen Messung des Stroms benötigte Mindestzeitdauer durch die Stromsensoren, wodurch der Leistungsverlust durch die Stromsensoren minimiert wird. Die SVPWM-Technik wird nun unter Bezugnahme auf die 1 - 9 ausführlicher beschrieben.
  • 1 zeigt eine Ausführungsform eines 3-phasigen Wechselrichters 100. Der Wechselrichter 100 weist einen Zweig 102 für jede Phase auf, wobei jeder Zweig 102 eine High-Side(obere)Schaltervorrichtung 104 aufweist, die mit einer Low-Side(unteren)-Schaltervorrichtung 106 in Reihe geschaltet ist, um einen jeweiligen gemeinsamen Schaltknoten (A, B, C) auszubilden. Mit jedem Zweig 102 ist ein Stromsensor 108 in Reihe geschaltet. Eine Steuerung 110, welche die hier beschriebene SVPWM-Technik implementiert, steuert jeden Zweig 102 des 3-phasigen Wechselrichters 100 so, dass der Wechselrichter 100 von UDC stammenden Gleichstrom (DC) in 3-phasigen (A, B, C) Wechselstrom (AC) umwandelt. Die Steuerung 110 kann digitale und/oder analoge Schaltungen, beispielsweise eine(n) oder mehrere Steuerungen, Prozessoren, anwendungsspezifische integrierte Schaltkreise (ASICs), Analog-Digital-Wandler (ADCs), Digital-AnalogWandler (DACs) usw., zum Ausführen der hier beschriebenen SVPWM-Technik einschließen. Die Schaltervorrichtungen 104, 106 jedes Zweigs 102 sind als Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFETs) dargestellt, können aber auch andere Arten von Leistungstransistoren, beispielsweise Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBT), Transistoren mit hoher Elektronenbeweglichkeit (HEMTs) usw., sein. Die mit jedem Zweig 102 der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 in Reihe geschalteten Stromsensoren 108 sind als resistive Elemente SX dargestellt und können im Allgemeinen Shunt-Widerstände, magnetische Stromsensoren oder eine jegliche andere, durch das Wärmeverhalten begrenzte Art von Stromsensor sein. In 1 ist jeder Stromsensor 108 zwischen die entsprechende Low-Side-Schaltervorrichtung 106 und die negative Spannungsschiene bzw. Masse (GND) in Reihe geschaltet. Die Steuerung der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 wird nun unter Bezugnahme auf die 2 bis 6 ausführlicher beschrieben.
  • Die nachstehende Tabelle 1 beschreibt den Zustand des Wechselrichters 100 basierend auf dem Erfordernis, dass, wenn eine High-Side-Schaltervorrichtung 104 eines Zweigs 102 eingeschaltet ist, die entsprechende Low-Side-Schaltervorrichtung 106 dieses Zweigs 102 ausgeschaltet sein muss. In Tabelle 1 sind die 3 Phasen mit ,A', ,B' und ,C' bezeichnet, die Leitung-zu-Leitung-Spannungen sind mit ,VAB', ,VBC' und ,VCA' bezeichnet, die High-Side-Schaltervorrichtung 104 für jede Phase ist mit ,+' bezeichnet und die Low-Side-Schaltervorrichtung 106 für jede Phase ist mit ,-' bezeichnet. Somit gibt ,A+' die High-Side-Schaltervorrichtung 104 für Phase A an, ,A-' gibt die Low-Side-Schaltervorrichtung 106 für Phase A an, ,B+' gibt die High-Side-Schaltervorrichtung 104 für Phase B an usw.
    Tabelle 1
    Vektor A+ B+ C+ A- B- C- VAB VBC VCA
    u0 = (000) AUS AUS AUS EIN EIN EIN 0 0 0 Nullspannungsvektor
    u1 = (100) EIN AUS AUS AUS EIN EIN +Vdc 0 -Vdc Aktiver Vektor
    u2 = (110) EIN EIN AUS AUS AUS EIN 0 +Vdc -Vdc Aktiver Vektor
    u3 = (010) AUS EIN AUS EIN AUS EIN -Vdc +Vdc 0 Aktiver Vektor
    u4 = (011) AUS EIN EIN EIN AUS AUS -Vdc 0 +Vdc Aktiver Vektor
    u5 = (001) AUS AUS EIN EIN EIN AUS 0 -Vdc +Vdc Aktiver Vektor
    u6 = (101) EIN AUS EIN AUS EIN AUS +Vdc -Vdc 0 Aktiver Vektor
    u7 = (111) EIN EIN EIN AUS AUS AUS 0 0 0 Nullspannungsvektor
  • Jeder Schaltspannungsvektor u1 bis u6 definiert einen Zustand, in dem die Ausgangsspannung der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 nach Betrag und Phase ungleich Null ist. Die Nullspannungsvektoren u0 und u7 definieren einen Zustand, in dem die Ausgangsspannung nach Betrag und Phase gleich null ist.
  • Wie in Tabelle 1 dargestellt, ist der Zustand, in dem die Schaltervorrichtungen A+, B- und C- ,EIN' sind und die entsprechenden Schaltervorrichtungen A-, B+ und C+ ,AUS' sind, durch die Schreibweise (+, -, -) dargestellt. Der Zustand, in dem die Schaltervorrichtungen A-, B+ und C- ,EIN' sind und die entsprechenden Schaltervorrichtungen A+, B- und C+ ,AUS' sind, ist durch die Schreibweise (-, +, -) dargestellt usw.
  • Wird der Wechselrichter 100 durch die in Tabelle 1 angegebene Schaltsequenz betrieben, so werden die in 2 gezeigten Leitung-zu-Neutral-Spannungen VAN, VBN, VCN erzeugt. Die durch die Steuerung 110 implementierte SVPWM-Technik basiert auf dem in 2 gezeigten mehrstufigen Modus, glättet jedoch die Stufen durch eine Mittelungstechnik. Wird beispielsweise eine Spannung benötigt, die zwischen zwei Stufenspannungen liegt, so können die entsprechenden Wechselrichterzustände derart aktiviert werden, dass der Durchschnitt der Stufenspannungen die gewünschte Ausgabe erzeugt. Ein äquivalentes geometrisches Modell kann genutzt werden, um die zur Erzeugung des Mittelungseffekts benötigten Gleichungen zu entwickeln. Die Wechselrichterspannungen des mehrstufigen Modus werden zunächst in die Raumvektoren u0 bis u7 transformiert. Da die Summe der Leitung-zu-Neutral-Spannungen VAN, VBN und VCN gleich null ist, können sie anhand der folgenden Transformation in einen Raumvektor u s umgewandelt werden: u _ s = V AN ( t )   e j0 + V BN ( t )   e j2n/3 + V CN ( t )   e -j2n/3
    Figure DE102017124703A1_0001
  • Da die Komponenten der Raumvektoren entlang konstanter Winkel (0, 2π/3 und -2π/3) projiziert werden, kann der Raumvektor u s grafisch dargestellt werden, wie in 3 gezeigt. In der Regel sind die zeitlich veränderlichen Größen Sinuskurven mit dergleichen Amplitude und Frequenz, die Phasenverschiebungen von 120° aufweisen. Ist dies der Fall, so behält der Raumvektor seinen Betrag zu jedem beliebigen Zeitpunkt. Mit zunehmender Zeit nimmt der Winkel des Raumvektors zu, wodurch der Vektor mit einer Frequenz, die der Frequenz der Sinuskurven entspricht, rotiert. Durch das Umwandeln der in 2 gezeigten Leitung-zu-Neutral-Spannungen in einen auf der komplexen Ebene dargestellten Raumvektor nimmt der Raumvektor mit zunehmender Zeit für ein 3-phasiges System einen von 6 verschiedenen Winkeln ein.
  • 4 zeigt die Werte, die der Raumvektor mit zunehmender Zeit annimmt, wobei u 1 bis u 6 die Schaltspannungsvektoren sind, d. h. die Vektoren, die einen Zustand definieren, in dem die Ausgangsspannung der Leistungsumwandlungsvorrichtung nach Betrag und Phase ungleich Null ist. Die Steuerung 110 erzeugt die geeigneten PWM-Signale (PWM X+/-), die auf die Gates der Schaltervorrichtungen 104, 106 angelegt werden, sodass ein Zielspannungsvektor u s approximiert werden kann. Beispielsweise kann die Steuerung 110 einen im Sektor 0 liegenden Zielspannungsvektor u s, der durch die Schaltspannungsvektoren u 1 und u2 definiert ist, durch Anwenden des Schaltspannungsvektors u 1 über einen prozentualen Zeitanteil (ta) und des Schaltspannungsvektors u 2 über einen prozentualen Zeitanteil (tb) so approximieren, dass: ta * u _ 1   +  tb * u _ 2 = u _ s
    Figure DE102017124703A1_0002
  • Dies führt zu den folgenden Formeln für ta und tb: tb = 2 U ( 3 − 1 2 ) sin ( α )
    Figure DE102017124703A1_0003
     ta = U [ cos ( α ) − ( 3 − 1 2 ) sin ( α ) ]
    Figure DE102017124703A1_0004
     mit U =   | u s _ |    ( Modulationsindex ) ,    α = ∠   u _ s
    Figure DE102017124703A1_0005
  • Dementsprechend kann ein Zielspannungsvektor mit Winkel α (in Sektor 0) und Modulationsindex U durch Anwenden der beiden Schaltspannungsvektoren, die den Sektor, in dem der Zielspannungsvektor liegt, definieren, jeweils für die prozentualen Zeitanteile ta und tb approximiert werden, wobei 0 < U < 1. Dies ist für den Zielspannungsvektor u s, der in Sektor 0 liegt, der durch die Schaltspannungsvektoren u 1 und u2 definiert ist, grafisch in 5 dargestellt.
  • Die SVPWM-Technik nutzt PWM-Impulse mit konstanter Frequenz, d. h. einer festen Schaltperiode mit variablem Tastverhältnis, um die Schaltervorrichtungen 104, 106 der Wechselrichterzweige 102 zu steuern, wobei die feste Schaltperiode der Trägerfrequenz als T0 angegeben ist. Zum Approximieren des Zielspannungsvektors u s in 5 aktiviert die Steuerung 110 den dem Schaltspannungsvektor u 1 entsprechenden Wechselrichterzustand über ta*T0 Sekunden und den dem Schaltspannungsvektor u2 entsprechenden Wechselrichterzustand über tb*T0 Sekunden. Ist der Modulationsindex klein genug (z. B. kleiner als ½(3½)), so ist die Summe von ta und tb kleiner als eins, was bedeutet, dass ta*T0 + tb*T0 kleiner als die feste Schaltperiode T0 ist. Während der verbleibenden (restlichen) Zeit t0 wird von der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 keine Spannung ausgegeben, sodass die Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 über die feste Schaltperiode T0 ungefähr die durch den Zielspannungsvektor u s definierte Spannung ausgibt. Die restliche Zeit t0 ist gegeben durch: t0 = T0  ( 1 − ta − tb )
    Figure DE102017124703A1_0006
  • Für die Ausgabe von keiner Spannung durch die Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 gibt es zwei Möglichkeiten. Die erste Möglichkeit besteht darin, alle Phasen mit der negativen Schiene des Wechselrichters 100 zu verbinden, was hier als Wechselrichterzustand 0 bezeichnet wird und das entsprechende Schaltmuster (-, -, -) aufweist. Die zweite Möglichkeit, keine Spannung auszugeben, besteht darin, alle Phasen mit der positiven Schiene des Wechselrichters 100 zu verbinden, was hier als Wechselrichterzustand 7 bezeichnet wird und das entsprechende Schaltmuster (+, +, +) aufweist. Um die Zielspannung u s während der festen Schaltperiode T0 zu approximieren, wird die verbleibende (restliche) Zeit t0 herkömmlicherweise halbiert und in gleichem Maße zu Beginn und am Ende der festen Schaltperiode T0 angewandt, indem die Nullspannungsvektoren u0 und u7 angewandt werden. Bei einem solchen Ansatz fließt jedoch Strom über ungefähr die Hälfte von t0 durch die Stromsensoren 108, was den Leistungsverlust durch die Stromsensoren 108 erhöht.
  • 6 stellt die SVPWM-Technik dar, die durch die Steuerung 110 implementiert wird, um den Leistungsverlust durch die Stromsensoren 108 während der restlichen Zeit t0 jeder festen Schaltperiode T0 zu reduzieren. Die Steuerung 110 wendet über eine erste Teilperiode Tk der festen Schaltperiode T0 einen ersten Schaltspannungsvektor u k (u 1 beim Zielspannungsvektorbeispiel in 5) auf jeden Zweig 102 der Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 an, wendet über eine zweite Teilperiode Tk+1 der Schaltperiode einen zweiten Schaltspannungsvektor u k+1 (u 2 beim Zielspannungsvektorbeispiel in 5) auf jeden Zweig 102 an und wendet über eine dritte Teilperiode T0'+T0" der Schaltperiode T0 eine Zuordnung der Nullspannungsvektoren u 0 und u 7 auf jeden Zweig 102 an, sodass die Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 während der festen Schaltperiode T0) ungefähr die durch den Zielspannungsvektor u s definierte Spannung ausgibt. Die erste und die zweite Teilperiode Tk bzw. Tk+1 entsprechen ta bzw. tb in Gleichung (5).
  • Die Steuerung 110 bestimmt auch basierend auf der für die Stromsensoren zur genauen Strommessung spezifizierten Mindestzeitdauer die Zuordnung der Nullspannungsvektoren u 0 und u 7 für die dritte Teilperiode T0'+T0", sodass der Nullspannungsvektor, der bewirkt, dass Strom durch die Stromsensoren fließt, über eine andere Länge (T0') der dritten Teilperiode als der Nullspannungsvektor, der nicht bewirkt, dass Strom durch die Stromsensoren fließt, angewandt wird. Die Teilperioden Tk und Tk+1 der Schaltspannungsvektoren u k und u k+1 (u 1 und u 2 beim Zielspannungsvektorbeispiel in 5) bleiben durch die Zuordnung der Nullspannungsvektoren u 0 und u 7 für die dritte Teilperiode T0'+T0" unverändert. Folglich wird die finale Spannungsmodulationsausgabe nicht beeinflusst.
  • Bei der in 1 dargestellten Ausführungsform der Leistungsumwandlungsvorrichtung ist jeder Stromsensor 108 zwischen die jeweilige Low-Side(untere)-Schaltervorrichtung 106 und die negative Spannungsschiene oder Masse in Reihe geschaltet. Der Nullspannungsvektor u0 bewirkt das Einschalten jeder Low-Side-Schaltervorrichtung 106 und das Ausschalten jeder High-Side(oberen)-Schaltervorrichtung 104 und der Nullspannungsvektor u 7 bewirkt das Einschalten jeder High-Side-Schaltervorrichtung 104 und das Ausschalten jeder Low-Side-Schaltervorrichtung 106. Basierend auf der in 1 gezeigten Stromsensorposition bestimmt die Steuerung 110 die Zuordnung der Nullspannungsvektoren u 0 und u 7, sodass während der dritten Teilperiode T0' +T0" der Schaltperiode T0, d. h. während der restlichen Zeit t0 in Gleichung (5), die Low-Side-Schaltervorrichtungen 106 über einen geringeren Zeitraum (T0') als die High-Side-Schaltervorrichtungen 104 leiten.
  • Wie in 6 gezeigt, verkürzt die durch die Steuerung 110 implementierte SVPWM-Technik die Ein-Zeit der Stromsensoren 108 von ungefähr der Hälfte der restlichen Zeit t0 auf T0', wobei T0' die Zeitdauer ist, während derer der Nullspannungsvektor u 0 angewandt wird. Um dieselbe feste PWM-Frequenz bzw. -periode aufrechtzuerhalten, wird die Zeitdauer des anderen Nullspannungsvektors u 7 auf T0" erweitert. Die Steuerung 110 gewährleistet, dass die Teilperioden T0' und T0" den folgenden Gleichungen entsprechen: T 0' = T z − T x
    Figure DE102017124703A1_0007
     T 0'' = T z + T x
    Figure DE102017124703A1_0008
    wobei 2Tz= T0'+T0" die dritte Teilperiode ist und Tx das Anpassungsmaß ist.
  • Die verkürzte Zeit T0' kann auf ein Minimum eingestellt werden, solange der genaue Phasenstrom erfasst werden kann. Die Mindestzeit für T0' kann basierend auf den folgenden, die Strommessung betreffenden Parametern bestimmt werden: Schaltverzögerung, Abtastzeit, Rauschfilterung, Datenerfassungsverzögerung usw. Üblicherweise sind einige Mikrosekunden ausreichend. Die Zeitdauer der gültigen Spannungsvektoren Tk und Tk+1 bleiben bei dem vorstehend beschriebenen Ansatz unverändert. Folglich ändert dieser Ansatz nicht die finale Spannungsmodulationsausgabe.
  • Während Back-Off-Bedingungen, wo die Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 nicht mit voller Leistung, z. B. weniger als 90% des Modulationsindex, betrieben wird, kann die Steuerung 110 die Zuordnung der Nullspannungsvektoren u 0 und u 7 für die dritte Teilperiode T0'+T0" der Schaltperiode T0 so bestimmen, dass der Nullspannungsvektor, der bewirkt, dass Strom durch die Stromsensoren 108 fließt (u 0 bei der in 1 gezeigten Stromsensorenanordnung), über eine kürzere Länge (T0') der dritten Teilperiode T0'+T0" als der Nullspannungsvektor, der nicht bewirkt, dass Strom durch die Stromsensoren fließt (u7 bei der in 1 gezeigten Stromsensorenanordnung), angewandt wird.
  • In einigen Fällen bestimmt die Steuerung 110 die Zuordnung der Nullspannungsvektoren u 0 und u 7 für die dritte Teilperiode T0'+T0" der festen Schaltperiode T0, sodass der Nullspannungsvektor, der bewirkt, dass Strom durch die Stromsensoren fließt (u 0 bei der in 1 gezeigten Stromsensorenanordnung), nur über die für die Stromsensoren 108 zur genauen Messung des durch die Zweige 102 fließenden Stroms spezifizierte Mindestzeitdauer (T0' = min) angewandt wird und der Nullspannungsvektor, der nicht bewirkt, dass Strom durch die Stromsensoren fließt (u 7 bei der in 1 gezeigten Stromsensorenanordnung), über den Rest T0" der dritten Teilperiode T0'+T0" angewandt wird. Bei einer Ausführungsform ist die für die Stromsensoren 108 zur genauen Messung des durch die Zweige 102 fließenden Stroms spezifizierte Mindestzeitdauer eine Schaltverzögerung der Stromsensoren 108. Bei einer weiteren Ausführungsform ist die für die Stromsensoren 108 zur genauen Messung des durch die Zweige 102 fließenden Stroms spezifizierte Mindestzeitdauer eine Abtastzeit der Stromsensoren 108. Bei noch einer weiteren Ausführungsform ist die für die Stromsensoren 108 zur genauen Messung des durch die Zweige 102 fließenden Stroms spezifizierte Mindestzeitdauer ein Rauschfiltererfordernis der Stromsensoren 108. Bei noch einer weiteren Ausführungsform ist die für die Stromsensoren 108 zur genauen Messung des durch die Zweige 102 fließenden Stroms spezifizierte Mindestzeitdauer eine Datenerfassungsverzögerung der Stromsensoren 108. In anderen Fällen fügt die Steuerung 110 beim Bestimmen von T0' eine Marge zu der spezifizierten Mindestzeit hinzu, um beispielsweise die Variabilität zu berücksichtigen.
  • Die SVPWM-Technik wurde bislang unter Bezugnahme auf eine Stromsensorenplatzierung im unteren Teil jedes Zweigs einer Leistungsumwandlungsvorrichtung beschrieben. Im Folgenden wird eine Ausführungsform beschrieben, bei der die Stromsensoren im oberen Teil jedes Zweigs platziert sind.
  • 7 stellt eine weitere Ausführungsform eines 3-phasigen Wechselrichters 200 dar. Die in 7 gezeigte Ausführungsform des Wechselrichters ist ähnlich der in 1 gezeigten. Allerdings besteht ein Unterschied darin, dass jeder Stromsensor 108 zwischen den entsprechenden High-Side-Schalter 104 und die positive Spannungsschiene UDC in Reihe geschaltet ist. Daher bewirkt der Nullspannungsvektor u 7 das Einschalten jeder High-Side-Schaltervorrichtung 104 und ein Ausschalten jeder Low-Side-Schaltervorrichtung 106. Im Gegenzug bewirkt der Nullspannungsvektor u 0 das Einschalten jeder Low-Side-Schaltervorrichtung 106 und das Ausschalten jeder High-Side-Schaltervorrichtung 104. Die Steuerung 110 bestimmt die Zuordnung der Nullspannungsvektoren u 0 und u 7 so, dass während der dritten Teilperiode T0'+T0" der Schaltperiode T0 die High-Side-Schaltervorrichtungen 104 über einen geringeren Zeitraum als die Low-Side-Schaltervorrichtungen 106 leiten.
  • 8 zeigt die durch die Steuerung 110 implementierte SVPWM-Technik für den 3-phasigen Wechselrichter 200 aus 7. Die Steuerung 110 verkürzt die Ein-Zeit der Stromsensoren 108 von ungefähr der Hälfte der restlichen Zeit t0 auf T0", wobei T0" die Zeitdauer ist, während derer der Nullspannungsvektor u 7 angewandt wird, und die die vorstehenden Gleichungen (6) und (7) erfüllt. Die verkürzte Zeit T0" kann auf ein Minimum eingestellt werden, solange der genaue Phasenstrom erfasst werden kann. Wie hier vorstehend beschrieben, kann die Mindestzeit für T0"T0" basierend auf den folgenden, die Strommessung betreffenden Parametern bestimmt werden: Schaltverzögerung, Abtastzeit, Rauschfilterung, Datenerfassungsverzögerung usw. Wie bei der vorherigen Ausführungsform bleibt die Zeitdauer der gültigen Spannungsvektoren Tk und Tk+1 auch bei dem vorstehend beschriebenen Ansatz unverändert. Folglich ändert der Ansatz nicht die finale Spannungsmodulationsausgabe.
  • Während Back-Off-Bedingungen, wo die Leistungsumwandlungsvorrichtung 100 nicht mit voller Leistung, z. B. weniger als 90% des Modulationsindex, betrieben wird, kann die Steuerung 110 die Zuordnung der Nullspannungsvektoren u 0 und u 7 für die dritte Teilperiode T0'+T0" der festen Schaltperiode T0 so bestimmen, dass der Nullspannungsvektor u 7 über eine kürzere Länge (T0") der dritten Teilperiode T0'+T0" als der Nullspannungsvektor u 0 angewandt wird, sodass Strom nur so kurz wie für die genaue Strommessung erforderlich durch die Stromsensoren 108 fließt.
  • Unter Starklastbedingungen, z. B. wenn der Modulationsindex mehr als 90%, z. B. nahezu 100%, beträgt, bestimmt die Steuerung 110 die Zuordnung der Nullspannungsvektoren u 0 und u 7 für die dritte Teilperiode T0'+T0" der festen Schaltperiode T0 so, dass der Nullspannungsvektor, der bewirkt, dass Strom durch die Stromsensoren 108 fließt, über die gesamte dritte Teilperiode angewandt wird, und der Nullspannungsvektor, der nicht bewirkt, dass Strom durch die Stromsensoren fließt, während der dritten Teilperiode nicht angewandt wird. Wieder auf die in 1 gezeigte beispielhafte Low-Side-Stromsensorenausführung Bezug nehmend, kann die EIN-Zeit der Low-Side-Schaltervorrichtung 106 von Phase A (in 1 mit ,A-' bezeichnet) unter Starklastbedingungen zu kurz sein, um eine genaue Strommessung zu erfassen. In diesem Fall kann die Zeitdauer des Nullspannungsvektors u 7 in der Mitte der festen PWM-Schaltperiode, wenn alle 3 High-Side-Schaltervorrichtungen 104 eingeschaltet sind, eliminiert werden. Dieser Teil der dritten Teilperiode, der in der oberen Hälfte von 9 durch einen gestrichelten Kreis gekennzeichnet ist, kann dem Teil der dritten Teilperiode, wenn alle 3-phasigen Low-Side-Schaltervorrichtungen 106 eingeschaltet sind, hinzugefügt werden. Dadurch wird die ursprüngliche Abtastzeit des Phase-A-Stroms verdoppelt, was in der unteren Hälfte von 9 gezeigt ist. Das heißt, dass der anfänglich dem Nullspannungsvektor u 0 (T0') zugeordnete Teil der dritten Teilperiode auf T0' + T0" erhöht wird. Die Zeitdauer der Schaltspannungsvektoren Tk und Tk+1 bleibt von dieser Änderung unberührt, wie hier vorstehend beschrieben wurde.
  • So ändert dieser Ansatz unter Starklastbedingungen eine ursprüngliche 7-Sektor-SVPWM in eine 5-Sektor-SVPWM. Der erfasste Phase-A-Strom kann zur normalen Steuerung oder für Funktionssicherheitszwecke verwendet werden. Beispielsweise sollte die Summe aller 3-phasigen Ströme für eine Motorlast mit in Sternschaltung verbundenen Wicklungen gleich null sein. Dieselbe Implementierung unter Starklastbedingungen kann auf die in 8 gezeigte Wechselrichtertopologie angewendet werden, bei der die Stromsensoren 108 zwischen die entsprechenden High-Side-Schaltervorrichtungen 104 und die positive Spannungsschiene UDC in Reihe geschaltet sind.
  • Die räumlich relativen Begriffe, wie „unter“, „unterhalb“, „unterer“, „über“, „oberer“ und dergleichen werden der Einfachheit der Beschreibung halber verwendet, um die Positionierung eines Elements relativ zu einem zweiten Element zu erläutern. Diese Begriffe sollen verschiedene Ausrichtungen der Vorrichtung zusätzlich zu verschiedenen Ausrichtungen als denen, die in den Figuren dargestellt sind, umfassen. Ferner werden auch Begriffe wie „erster“, „zweiter“ und dergleichen verwendet, um verschiedene Elemente, Gebiete, Abschnitte usw. zu beschreiben, und es wird auch hier nicht beabsichtigt, dass diese beschränkend sind. Gleiche Begriffe beziehen sich auf gleiche Elemente in der gesamten Beschreibung.
  • Wie hier verwendet, sind die Begriffe „aufweisend“, „enthaltend“, „beinhaltend“, „umfassend“ und dergleichen offene Begriffe, die das Vorhandensein der angegebenen Elemente oder Merkmale anzeigen, die aber zusätzliche Elemente oder Merkmale nicht ausschließen. Es wird beabsichtigt, dass die Artikel „ein“, „eine“ und „der/die/das“ sowohl den Plural als auch den Singular umfassen, es sei denn, dass der Zusammenhang eindeutig etwas anderes angibt.
  • In Anbetracht der obigen Bandbreite an Variationen und Anwendungen versteht es sich, dass die vorliegende Erfindung weder durch die vorangehende Beschreibung beschränkt wird, noch durch die beigefügten Zeichnungen beschränkt wird.

Claims (21)

  1. Verfahren zum Steuern einer Leistungsumwandlungsvorrichtung mit einem oder mehreren Zweigen unter Nutzung einer Modulationstechnik, die mehrere Schalt- und Nullspannungsvektoren definiert, wobei jeder Schaltspannungsvektor einen Zustand definiert, in dem eine Ausgangsspannung der Leistungsumwandlungsvorrichtung nach Betrag und Phase ungleich null ist, und die Nullspannungsvektoren einen Zustand definieren, in dem die Ausgangsspannung nach Betrag und Phase gleich null ist, wobei jeder Zweig einen mit diesem Zweig in Reihe geschalteten Stromsensor aufweist, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Definieren eines Zielspannungsvektors, der in einem durch einen ersten und einen zweiten der Schaltspannungsvektoren definierten Sektor liegt; Anwenden des ersten Schaltspannungsvektors auf jeden Zweig über eine erste Teilperiode einer festen Schaltperiode, Anwenden des zweiten Schaltspannungsvektors auf jeden Zweig über eine zweite Teilperiode der Schaltperiode und Anwenden einer Zuordnung der Nullspannungsvektoren zu jedem Zweig über eine dritte Teilperiode der Schaltperiode, sodass die Leistungsumwandlungsvorrichtung während der Schaltperiode näherungsweise die durch den Zielspannungsvektor definierte Spannung ausgibt; und Bestimmen der Zuordnung der Nullspannungsvektoren für die dritte Teilperiode basierend auf einer für die Stromsensoren zur genauen Strommessung spezifizierten Mindestzeitdauer, sodass der Nullspannungsvektor, der bewirkt, dass Strom durch die Stromsensoren fließt, über eine andere Länge der dritten Teilperiode angewandt wird als der Nullspannungsvektor, der nicht bewirkt, dass Strom durch die Stromsensoren fließt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei jeder Zweig der Leistungsumwandlungsvorrichtung einen zwischen eine positive Spannungsschiene und einen gemeinsamen Schaltknoten gekoppelten ersten Transistor und einen zwischen den gemeinsamen Schaltknoten und eine negative Spannungsschiene oder Masse gekoppelten zweiten Transistor umfasst, wobei jeder Stromsensor zwischen den jeweiligen zweiten Transistor und die negative Spannungsschiene bzw. Masse in Reihe geschaltet ist, wobei der erste Nullspannungsvektor das Einschalten jedes zweiten Transistors und das Ausschalten jedes ersten Transistors bewirkt, wobei der zweite Nullspannungsvektor das Einschalten jedes ersten Transistors und das Ausschalten jedes zweiten Transistors bewirkt und wobei die Zuordnung der Nullspannungsvektoren so bestimmt wird, dass während der dritten Teilperiode der Schaltperiode die zweiten Transistoren über einen geringeren Zeitraum als die ersten Transistoren leiten.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei jeder Zweig der Leistungsumwandlungsvorrichtung einen zwischen eine positive Spannungsschiene und einen gemeinsamen Schaltknoten gekoppelten ersten Transistor und einen zwischen den gemeinsamen Schaltknoten und eine negative Spannungsschiene oder Masse gekoppelten zweiten Transistor umfasst, wobei jeder Stromsensor zwischen den jeweiligen ersten Transistor und die positive Spannungsschiene in Reihe geschaltet ist, wobei der erste Nullspannungsvektor das Einschalten jedes ersten Transistors und das Ausschalten jedes zweiten Transistors bewirkt, wobei der zweite Nullspannungsvektor das Einschalten jedes zweiten Transistors und das Ausschalten jedes ersten Transistors bewirkt und wobei die Zuordnung der Nullspannungsvektoren so bestimmt wird, dass während der dritten Teilperiode der Schaltperiode die ersten Transistoren über einen geringeren Zeitraum als die zweiten Transistoren leiten.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, wobei die Zuordnung der Nullspannungsvektoren für die dritte Teilperiode so bestimmt wird, dass der Nullspannungsvektor, der bewirkt, dass Strom durch die Stromsensoren fließt, nur über die für die Stromsensoren zur genauen Messung des durch die Zweige fließenden Stroms spezifizierte Mindestzeitdauer angewandt wird und dass der Nullspannungsvektor, der nicht bewirkt, dass Strom durch die Stromsensoren fließt, über den Rest der dritten Teilperiode angewandt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die für die Stromsensoren zur genauen Messung des durch die Zweige fließenden Stroms spezifizierte Mindestzeitdauer eine Schaltverzögerung der Stromsensoren ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die für die Stromsensoren zur genauen Messung des durch die Zweige fließenden Stroms spezifizierte Mindestzeitdauer eine Abtastzeit der Stromsensoren ist.
  7. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die für die Stromsensoren zur genauen Messung des durch die Zweige fließenden Stroms spezifizierte Mindestzeitdauer ein Rauschfiltererfordernis der Stromsensoren ist.
  8. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die für die Stromsensoren zur genauen Messung des durch die Zweige fließenden Stroms spezifizierte Mindestzeitdauer eine Datenerfassungsverzögerung der Stromsensoren ist.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-8, wobei die Zuordnung der Nullspannungsvektoren für die dritte Teilperiode so bestimmt wird, dass der Nullspannungsvektor, der bewirkt, dass Strom durch die Stromsensoren fließt, über eine kürzere Länge der dritten Teilperiode als der Nullspannungsvektor, der nicht bewirkt, dass Strom durch die Stromsensoren fließt, angewandt wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Zuordnung der Nullspannungsvektoren für die dritte Teilperiode unter Starklastbedingungen so bestimmt wird, dass der Nullspannungsvektor, der bewirkt, dass Strom durch die Stromsensoren fließt, über die gesamte dritte Teilperiode angewandt wird und der Nullspannungsvektor, der nicht bewirkt, dass Strom durch die Stromsensoren fließt, während der dritten Teilperiode nicht angewandt wird.
  11. Leistungsumwandlungsvorrichtung zum Umwandeln von Wechselstrom in Gleichstrom oder von Gleichstrom in Wechselstrom unter Nutzung einer Modulationstechnik, die mehrere Schalt- und Nullspannungsvektoren definiert, wobei jeder Schaltspannungsvektor einen Zustand definiert, in dem eine Ausgangsspannung der Leistungsumwandlungsvorrichtung nach Betrag und Phase ungleich Null ist, und die Nullspannungsvektoren einen Zustand definieren, in dem die Ausgangsspannung nach Betrag und Phase gleich null ist, wobei die Leistungsumwandlungsvorrichtung Folgendes umfasst: einen oder mehrere Zweige, die jeweils zwischen eine positive Spannungsschiene und eine negative Spannungsschiene oder Masse geschaltet sind; einen mit jedem Zweig in Reihe geschalteten Stromsensor und eine Steuerung, die dazu betreibbar ist: einen Zielspannungsvektor, der in einem durch einen ersten und einen zweiten der Schaltspannungsvektoren definierten Sektor liegt, zu definieren; über eine erste Teilperiode einer festen Schaltperiode den ersten Schaltspannungsvektor auf jeden Zweig anzuwenden, über eine zweite Teilperiode der Schaltperiode den zweiten Schaltspannungsvektor auf jeden Zweig anzuwenden und über eine dritte Teilperiode der Schaltperiode eine Zuordnung der Nullspannungsvektoren zu jedem Zweig anzuwenden, sodass die Leistungsumwandlungsvorrichtung während der Schaltperiode näherungsweise die durch den Zielspannungsvektor definierte Spannung ausgibt; und basierend auf einer für die Stromsensoren zur genauen Strommessung spezifizierten Mindestzeitdauer die Zuordnung der Nullspannungsvektoren für die dritte Teilperiode zu bestimmen, sodass der Nullspannungsvektor, der bewirkt, dass Strom durch die Stromsensoren fließt, über eine andere Länge der dritten Teilperiode angewandt wird als der Nullspannungsvektor, der nicht bewirkt, dass Strom durch die Stromsensoren fließt.
  12. Leistungsumwandlungsvorrichtung nach Anspruch 11, wobei jeder Zweig der Leistungsumwandlungsvorrichtung einen zwischen eine positive Spannungsschiene und einen gemeinsamen Schaltknoten gekoppelten ersten Transistor und einen zwischen den gemeinsamen Schaltknoten und eine negative Spannungsschiene oder Masse gekoppelten zweiten Transistor umfasst, wobei jeder Stromsensor zwischen den jeweiligen zweiten Transistor und die negative Spannungsschiene bzw. Masse in Reihe geschaltet ist, wobei der erste Nullspannungsvektor das Einschalten jedes zweiten Transistors und das Ausschalten jedes ersten Transistors bewirkt, wobei der zweite Nullspannungsvektor das Einschalten jedes ersten Transistors und das Ausschalten jedes zweiten Transistors bewirkt und wobei die Steuerung dazu betreibbar ist, die Nullspannungsvektoren so zuzuordnen, dass während der dritten Teilperiode der Schaltperiode die zweiten Transistoren über einen geringeren Zeitraum als die ersten Transistoren leiten.
  13. Leistungsumwandlungsvorrichtung nach Anspruch 11, wobei jeder Zweig der Leistungsumwandlungsvorrichtung einen zwischen eine positive Spannungsschiene und einen gemeinsamen Schaltknoten gekoppelten ersten Transistor und einen zwischen den gemeinsamen Schaltknoten und eine negative Spannungsschiene oder Masse gekoppelten zweiten Transistor umfasst, wobei jeder Stromsensor zwischen den jeweiligen ersten Transistor und die positive Spannungsschiene in Reihe geschaltet ist, wobei der erste Nullspannungsvektor das Einschalten jedes ersten Transistors und das Ausschalten jedes zweiten Transistors bewirkt, wobei der zweite Nullspannungsvektor das Einschalten jedes zweiten Transistors und das Ausschalten jedes ersten Transistors bewirkt und wobei die Steuerung dazu betreibbar ist, die Nullspannungsvektoren so zuzuordnen, dass während der dritten Teilperiode der Schaltperiode die ersten Transistoren über einen geringeren Zeitraum als die zweiten Transistoren leiten.
  14. Leistungsumwandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 11-13, wobei die Steuerung dazu betreibbar ist, die Nullspannungsvektoren für die dritte Teilperiode so zuzuordnen, dass der Nullspannungsvektor, der bewirkt, dass Strom durch die Stromsensoren fließt, nur über die für die Stromsensoren zur genauen Messung des durch die Zweige fließenden Stroms spezifizierte Mindestzeitdauer angewandt wird und der Nullspannungsvektor, der nicht bewirkt, dass Strom durch die Stromsensoren fließt, über den Rest der dritten Teilperiode angewandt wird.
  15. Leistungsumwandlungsvorrichtung nach Anspruch 14, wobei die für die Stromsensoren zur genauen Messung des durch die Zweige fließenden Stroms spezifizierte Mindestzeitdauer eine Schaltverzögerung der Stromsensoren ist.
  16. Leistungsumwandlungsvorrichtung nach Anspruch 14, wobei die für die Stromsensoren zur genauen Messung des durch die Zweige fließenden Stroms spezifizierte Mindestzeitdauer eine Abtastzeit der Stromsensoren ist.
  17. Leistungsumwandlungsvorrichtung nach Anspruch 14, wobei die für die Stromsensoren zur genauen Messung des durch die Zweige fließenden Stroms spezifizierte Mindestzeitdauer ein Rauschfiltererfordernis der Stromsensoren ist.
  18. Leistungsumwandlungsvorrichtung nach Anspruch 14, wobei die für die Stromsensoren zur genauen Messung des durch die Zweige fließenden Stroms spezifizierte Mindestzeitdauer eine Datenerfassungsverzögerung der Stromsensoren ist.
  19. Leistungsumwandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 11-18, wobei die Steuerung dazu betreibbar ist, die Nullspannungsvektoren für die dritte Teilperiode so zuzuordnen, dass der Nullspannungsvektor, der bewirkt, dass Strom durch die Stromsensoren fließt, über eine kürzere Länge der dritten Teilperiode als der Nullspannungsvektor, der nicht bewirkt, dass Strom durch die Stromsensoren fließt, angewandt wird.
  20. Leistungsumwandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 oder 12, wobei die Steuerung unter Starklastbedingungen dazu betreibbar ist, die Nullspannungsvektoren für die dritte Teilperiode so zuzuordnen, dass der Nullspannungsvektor, der bewirkt, dass Strom durch die Stromsensoren fließt, über die gesamte dritte Teilperiode angewandt wird und der Nullspannungsvektor, der nicht bewirkt, dass Strom durch die Stromsensoren fließt, während der dritten Teilperiode nicht angewandt wird.
  21. Verfahren zum Steuern einer Leistungsumwandlungsvorrichtung unter Nutzung einer Modulationstechnik, die mehrere Schalt- und Nullspannungsvektoren definiert, wobei jeder Schaltspannungsvektor einen Zustand definiert, in dem eine Ausgangsspannung der Leistungsumwandlungsvorrichtung nach Betrag und Phase ungleich Null ist und die Nullspannungsvektoren einen Zustand definieren, in dem die Ausgangsspannung nach Betrag und Phase gleich null ist, wobei jeder Zweig einen mit diesem Zweig in Reihe geschalteten Stromsensor einschließt, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Definieren eines Zielspannungsvektors, der in einem durch einen ersten und einen zweiten der Schaltspannungsvektoren definierten Sektor liegt; Anwenden einer ersten Teilperiode einer Schaltperiode, damit die Leistungsumwandlungsvorrichtung in dem durch den ersten Schaltspannungsvektor definierten Zustand bleibt, einer zweiten Teilperiode der Schaltperiode, damit die Leistungsumwandlungsvorrichtung in dem durch den zweiten Schaltspannungsvektor definierten Zustand bleibt, und einer dritten Teilperiode der Schaltperiode, damit die Leistungsumwandlungsvorrichtung in dem durch die Nullspannungsvektoren definierten Zustand bleibt, sodass die Leistungsumwandlungsvorrichtung während der Schaltperiode näherungsweise die durch den Zielspannungsvektor definierte Spannung ausgibt; und Zuordnen eines geringeren Anteils der dritten Teilperiode zu einem ersten der Nullspannungsvektoren, der bewirkt, dass Strom durch die Stromsensoren fließt, und eines größeren Anteils der dritten Teilperiode zu einem zweiten der Nullspannungsvektoren, der nicht bewirkt, dass Strom durch die Stromsensoren fließt, während der Schaltperiode.
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