DE102018202967A1 - Control unit for an electric machine - Google Patents

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DE102018202967A1 DE102018202967.9A DE102018202967A DE102018202967A1 DE 102018202967 A1 DE102018202967 A1 DE 102018202967A1 DE 102018202967 A DE102018202967 A DE 102018202967A DE 102018202967 A1 DE102018202967 A1 DE 102018202967A1
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
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    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/08—Arrangements for controlling the speed or torque of a single motor

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Steuereinheit für eine elektrische Maschine. Die elektrische Maschine weist einen Stator und einen Rotor auf. Die Steuereinheit ist ausgebildet, ein insbesondere pulsweitenmoduliertes, einen in den Stator einzuspeisenden Strom repräsentierendes Steuersignal zum Erzeugen eines magnetischen Drehfeldes zu erzeugen und dieses ausgangsseitig auszugeben. Die Steuereinheit ist ausgebildet, dem Steuersignal ein wenigstens eine Oberwelle repräsentierendes Überlagerungssignal zu überlagern, sodass Oberwellen in einem Maschinestrom der Maschine, insbesondere Motorstrom, reduziert oder eliminiert werden können. Erfindungsgemäß ist die Steuereinheit ausgebildet, das Überlagerungssignal mit wenigstens zwei, oder nur zwei zueinander verschiedenen Anteilen zu erzeugen. Die zueinander verschiedenen Anteile umfassen bevorzugt einen positiven Anteil und einen negativen Anteil. Der positive Anteil repräsentiert einen in Rotorumlaufrichtung drehenden Stromvektor, wobei der negative Anteil einen entgegen der Rotorumlaufrichtung drehenden Stromvektor repräsentiert.

Figure DE102018202967A1_0000
The invention relates to a control unit for an electrical machine. The electric machine has a stator and a rotor. The control unit is designed to generate a control signal, in particular pulse-width-modulated, representing a current to be fed into the stator for generating a magnetic rotary field and to output this on the output side. The control unit is designed to superimpose on the control signal an overlay signal representing at least one harmonic, so that harmonics in a machine current of the machine, in particular motor current, can be reduced or eliminated. According to the invention, the control unit is designed to generate the heterodyne signal with at least two or only two mutually different proportions. The mutually different portions preferably comprise a positive portion and a negative portion. The positive component represents a current vector which rotates in the direction of rotation of the rotor, the negative component representing a current vector rotating counter to the direction of rotation of the rotor.
Figure DE102018202967A1_0000

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft eine Steuereinheit für eine elektrische Maschine. Die elektrische Maschine weist einen Stator und einen Rotor auf. Die Steuereinheit ist ausgebildet, ein insbesondere pulsweitenmoduliertes, einen in den Stator einzuspeisenden Strom repräsentierendes Steuersignal zum Erzeugen eines magnetischen Drehfeldes zu erzeugen und dieses ausgangsseitig auszugeben. Die Steuereinheit ist ausgebildet, dem Steuersignal ein wenigstens eine Oberwelle repräsentierendes Überlagerungssignal zu überlagern, sodass - insbesondere ein Störgeräusch verursachende - Oberwellen in einem Maschinestrom der Maschine, insbesondere Motorstrom, reduziert oder eliminiert werden können.The invention relates to a control unit for an electrical machine. The electric machine has a stator and a rotor. The control unit is designed to generate a control signal, in particular pulse-width-modulated, representing a current to be fed into the stator for generating a magnetic rotary field and to output this on the output side. The control unit is designed to superimpose on the control signal a superposition signal representing at least one harmonic wave, so that harmonics in a machine current of the machine, in particular motor current, can be reduced or eliminated, in particular a noise causing the noise.

Aus der DE 10 2013 211 151 A1 ist ein elektronisch kommutierter Elektromotor bekannt, welcher ausgebildet ist, eine Drehmomentwelligkeit eines von dem Rotor erzeugten Drehmoments wenigstens teilweise zu kompensieren.From the DE 10 2013 211 151 A1 An electronically commutated electric motor is known, which is designed to compensate for a torque ripple of a torque generated by the rotor at least partially.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Erfindungsgemäß ist die Steuereinheit ausgebildet, das Überlagerungssignal mit wenigstens zwei, oder nur zwei zueinander verschiedenen Anteilen zu erzeugen. Die zueinander verschiedenen Anteile umfassen bevorzugt einen positiven Anteil und einen negativen Anteil. Der positive Anteil repräsentiert einen in Rotorumlaufrichtung drehenden Stromvektor, wobei der negative Anteil einen entgegen der Rotorumlaufrichtung drehenden Stromvektor repräsentiert. Dadurch kann die Steuereinheit vorteilhaft Oberwellen im Motorstrom, welche zu einer Drehmomentwelligkeit, und so zu einer Geräuscherzeugung führen können, reduzieren oder eliminieren, oder auf ein vorbestimmtes Maß einstellen, um so ein bestimmtes Klangbild zu erzeugen. Vorteilhaft kann so ein akustisches Verhalten der Maschine gezielt beeinflußt werden. Weiter vorteilhaft kann so eine periodische Spannungsschwankung im Bordnetz, auch Bordnetz-Ripple genannt, verhindert oder reduziert werden. Weiter vorteilhaft kann so auch eine Belastung eines Zwischenkreiskondensators der Maschine reduziert werden.According to the invention, the control unit is designed to generate the heterodyne signal with at least two or only two mutually different proportions. The mutually different portions preferably comprise a positive portion and a negative portion. The positive component represents a current vector rotating in the rotor circulation direction, the negative component representing a current vector rotating counter to the rotor circulation direction. Thereby, the control unit can advantageously reduce or eliminate harmonics in the motor current, which can lead to a torque ripple, and thus to a generation of noise, or to a predetermined extent, so as to produce a specific sound image. Advantageously, such an acoustic behavior of the machine can be influenced in a targeted manner. Further advantageously, such a periodic voltage fluctuation in the electrical system, also called electrical system ripple, can be prevented or reduced. Further advantageously, a load of a DC link capacitor of the machine can be reduced as well.

Die Oberwellen der Maschine sind beispielsweise Oberwellen, die sich auf eine elektrische Umdrehung der Maschine als Grundfrequenz beziehen. Die elektrische Umdrehung steht mit einer mechanischen Umdrehung des Rotors in der Beziehung, dass die elektrische Umdrehung als Multiplikationsergebnis einer Multiplikation der mechanischen Umdrehung des Rotors mit der Polpaarzahl der Maschine ermittelt werden kann.The harmonics of the machine are, for example, harmonics, which refer to an electrical revolution of the machine as a fundamental frequency. The electrical rotation is related to a mechanical rotation of the rotor in that the electrical rotation can be determined as a multiplication result of a multiplication of the mechanical rotation of the rotor by the number of pole pairs of the machine.

Die Steuereinheit weist bevorzugt eine Verarbeitungseinheit auf, welche ausgebildet ist, das Überlagerungssignal zu erzeugen. Die Verarbeitungseinheit ist bevorzugt durch einen Mikroprozessor, einen Mikrocontroller, ein SIP (SIP = System-In-Package) oder ein FPGA (FPGA = Field-Programmable-Gate-Array) gebildet.The control unit preferably has a processing unit which is designed to generate the beat signal. The processing unit is preferably formed by a microprocessor, a microcontroller, a SIP (SIP = system-in-package) or an FPGA (FPGA = field programmable gate array).

Es wurde nämlich erkannt, dass mittels der getrennten Signalverarbeitung für die Motorstromanteile mit jeweils zueinander verschiedenen Drehrichtungen das Motorstromsignal gezielt und genau beeinflusst werden kann, sodass eine Geräuscherzeugung auf ein Minimum reduziert, oder gar verhindert werden kann, oder ein vorbestimmtes Klangbild gezielt eingestellt werden kann.It has been recognized that by means of the separate signal processing for the motor current components with mutually different directions of rotation, the motor current signal can be selectively and accurately influenced so that noise generation can be reduced to a minimum, or even prevented, or a predetermined sound can be adjusted specifically.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuereinheit ausgebildet, die positiven und negativen Anteile des Überlagerungssignals unabhängig voneinander und/oder getrennt voneinander zu erzeugen. Dadurch kann die Steuereinheit vorteilhaft einzelne Oberwellen beeinflussen.In a preferred embodiment, the control unit is designed to generate the positive and negative components of the heterodyne signal independently of one another and / or separately from one another. As a result, the control unit can advantageously influence individual harmonics.

Bevorzugt weit die Steuereinheit eine Stromformeinheit auf, welche ausgebildet ist, das Überlagerungssignal - bevorzugt für die positiven und negativen Anteile des Überlagerungssignals unabhängig voneinander und/oder getrennt voneinander - zu erzeugen. Dadurch kann vorteilhaft eine Beeinflussung der Oberwellen durch eine Regelung des Motorstroms, insbesondere eine FOR-Regelung, mittels des Überlagerungssignals gebildet sein. Die Stromformeinheit wird im Folgenden auch Current-Shaping-Einheit genannt.The control unit preferably has a current shaping unit which is designed to generate the heterodyne signal-preferably for the positive and negative components of the heterodyne signal independently of one another and / or separately from one another. As a result, it is advantageous to influence the harmonics by controlling the motor current, in particular a FOR control, by means of the superimposition signal. The current shaping unit is also referred to below as the current shaping unit.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Steuereinheit einen Eingang für ein einen erfassten Statorstrom repräsentierendes Stromsignal auf. Die Steuereinheit ist ausgebildet, das Überlagerungssignal in Abhängigkeit des Stromsignals zu erzeugen.In a preferred embodiment, the control unit has an input for a current signal representing a detected stator current. The control unit is designed to generate the heterodyne signal as a function of the current signal.

Die Steuereinheit weist bevorzugt einen mit dem Eingang verbundenen Oberwellenanalysator auf. Der Oberwellenanalysator, im Folgenden auch Ordnungsanalysator genannt, ist ausgebildet, aus dem Stromsignal ein positives Stromsignal zu erzeugen, das einem positiven Anteil des Statorstromes wenigstens einer Oberwelle entspricht, und einen negativen Anteil zu erzeugen, der einem negativen Anteil des Statorstromes für die wenigstens eine Oberwelle entspricht.The control unit preferably has a harmonic analyzer connected to the input. The harmonic analyzer, also referred to as order analyzer, is designed to generate from the current signal a positive current signal which corresponds to a positive component of the stator current of at least one harmonic, and to generate a negative component corresponding to a negative component of the stator current for the at least one harmonic equivalent.

Es wurde nämlich erkannt, dass die Signalanteile im Statorstrom, welche den Oberwellen entsprechen, bei voneinander unabhängiger Signalverarbeitung positiver und negativer Anteile ein besseres Kompensationsergebnis bewirken, im Vergleich zu einer gemeinsamen Behandlung, insbesondere einer betragsmäßigen Signalverarbeitung zur teilweisen oder vollständigen Oberwellenkompensation oder Oberwellenreduzierung.It has been recognized that the signal components in the stator current which correspond to the harmonics result in a better compensation result with mutually independent signal processing of positive and negative components, in comparison to a common treatment, in particular an amount signal processing for partial or complete harmonic compensation or harmonic reduction.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Steuereinheit einen Eingang für ein einen Rotorwinkel repräsentierendes Rotorpositionssignal auf. Die Steuereinheit ist ausgebildet, das Überlagerungssignal in Abhängigkeit des Rotorpositionssignals zu erzeugen. Vorteilhaft können die Oberwellen so einem vorbestimmten Rotorwinkel zugeordnet werden, sodass eine Reduzierung einer Drehmomentwelligkeit positionsgenau erfolgen kann.In a preferred embodiment, the control unit has an input for a rotor position signal representing a rotor angle. The control unit is designed to generate the overlay signal as a function of the rotor position signal. Advantageously, the harmonics can be assigned to a predetermined rotor angle, so that a reduction of torque ripple can be carried out with exact position.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Steuereinheit wenigstens eine ordnungsbezogene Stromformeinheit auf, welcher ausgebildet ist, das Überlagerungssignal für eine vorbestimmte Ordnung zu erzeugen. So kann vorteilhaft in dem Motorstromsignal zur Ansteuerung der elektrischen Maschine eine vorbestimmte Oberwelle gezielt eliminiert werden. Beispielsweise ist eine solche gezielt zu eliminierende Oberwelle eine sechste elektrische Motorordnung. Es wurde nämlich herausgefunden, dass eine sechste elektrische Motorordnung häufig als besonders dominant in einer Geräuschentwicklung eines insbesondere dreiphasigen Elektromotors hervortritt. Der Elektromotor kann in einer anderen Ausführungsform vier, fünf, sechs oder mehrere Phasen, insbesondere ein Vielfaches von drei Phasen aufweisen.In a preferred embodiment, the control unit has at least one order-related current shaping unit which is designed to generate the beat signal for a predetermined order. Thus, advantageously in the motor current signal for controlling the electric machine, a predetermined harmonic wave can be selectively eliminated. For example, such a targeted to be eliminated harmonic is a sixth electric motor order. In fact, it has been found that a sixth electrical engine order frequently emerges as being particularly dominant in a noise development of a particularly three-phase electric motor. In another embodiment, the electric motor may have four, five, six or more phases, in particular a multiple of three phases.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Steuereinheit wenigstens zwei ordnungsbezogene Stromformeinheiten auf, welche jeweils ausgebildet sind, das Überlagerungssignal für wenigstens zwei, oder mehrere Ordnungen unabhängig voneinander zu erzeugen. Vorteilhaft kann so auf einzelne Oberwellen im Betrieb der Maschine als Elektromotor gezielt Einfluss genommen werden. Beispielsweise kann die sechste Oberwelle vollständig eliminiert werden, und eine weitere Oberwelle, beispielsweise eine dritte Oberwelche, nur zu einem Teil eliminiert werden, so dass einzelne Oberwellen auf ein vorbestimmtes Maß oder einen vorbestimmten Pegel oder Anteil an der Grundfrequenz eingestellt werden können. Vorteilhaft kann so beispielsweise eine Leistungsabgabe der Maschine im Motorbetrieb verbessert werden, insoweit nämlich erkannt wurde, dass negativkompensierte und so überkompensierte Oberwellen eine Leistungsabgabe des Motors reduzieren.In a preferred embodiment, the control unit has at least two order-related current shaping units, which are each designed to generate the heterodyne signal for at least two or more orders independently of one another. Advantageously, it is thus possible to influence individual harmonics during operation of the machine as an electric motor. For example, the sixth harmonic may be completely eliminated, and another harmonic, such as a third harmonic, eliminated only in part, so that individual harmonics may be adjusted to a predetermined level or level or proportion of the fundamental frequency. Advantageously, for example, a power output of the engine can be improved in engine operation, insofar as it has been recognized that negatively compensated and thus overcompensated harmonics reduce a power output of the engine.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Ordnungs-Analysator ausgebildet, die Oberwellen, - insbesondere eine Amplitude und/oder eine Phasenlage der Oberwellen - für den positiven und für den negativen Anteil unabhängig voneinander zu erfassen und für die Anteile jeweils ein Koeffizientensignal zu erzeugen, das einen Anteil der Oberwelle im erfassten Strom repräsentiert. So kann der Anteil der Oberwellen im Strom vorteilhaft - insbesondere in situ - erfasst, und von der Steuereinheit - insbesondere gemäß einem vorbestimmten Regelalgorithmus - kompensiert werden.In a preferred embodiment, the order analyzer is designed to detect the harmonics, in particular an amplitude and / or a phase angle of the harmonics for the positive and for the negative portion independently of each other and to generate a coefficient signal for each of the shares, the one Represents the proportion of the harmonic in the detected current. Thus, the proportion of harmonics in the current can advantageously be detected-in particular in situ-and compensated for by the control unit-in particular according to a predetermined control algorithm.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Steuereinheit einen Oberwellengenerator auf, welcher ausgebildet ist, in Abhängigkeit des Koeffizientensignals einen die Oberwellen repräsentierenden Strom jeweils für die Anteile nachzubilden, und dieses von dem Stromsignal zu subtrahieren. Die Steuereinheit weist bevorzugt einen Regler, insbesondere einen Proportional- und/oder Integralregler auf, welcher zur feldorientierten Regelung des Maschinenstromes, insbesondere Motorstromes oder Generatorstromes, ausgebildet ist. Bevorzugt ist der Oberwellengenerator ausgangsseitig mit einem Eingang des Reglers verbunden. Auf diese Weise kann der Regler vorteilhaft beim Regeln des Maschinenstromes von den Oberwellenanteilen entlastet werden, wodurch der Rechenaufwand des Reglers vorteilhaft reduziert werden kann. Weiter vorteilhaft weist ein Regler der vorgenannten Art ein verbessertes Konvergenzverhalten auf, im Vergleich zu einer Regelung, welche ohne Oberwellensynthese rückgekoppelt ist.In a preferred embodiment, the control unit has a harmonic generator, which is designed to emulate a current representing the harmonics in each case for the components as a function of the coefficient signal, and to subtract this from the current signal. The control unit preferably has a controller, in particular a proportional and / or integral controller, which is designed for field-oriented regulation of the machine current, in particular motor current or generator current. The harmonic generator is preferably connected on the output side to an input of the regulator. In this way, the controller can advantageously be relieved of the harmonic components when controlling the machine current, whereby the computational complexity of the controller can be advantageously reduced. Further advantageously, a controller of the aforementioned type on an improved convergence behavior, in comparison to a control, which is fed back without harmonic synthesis.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Steuereinheit wenigstens einen Oberwellen-Diskriminator auf. Der Oberwellen-Diskriminator ist ausgebildet, für den positiven und/oder den negativen Anteil jeweils die Anteile der Oberwellen in Abhängigkeit des Koeffizientensignals mit einem einen Vorgabewert repräsentierenden Vorgabedatensatz, insbesondere Koeffizientenreferenzwertdatensatz, zu vergleichen. Weiter bevorzugt ist der Oberwellen-Diskriminator ausgebildet, für die Anteile jeweils ein - bevorzugt eine Abweichung des Koeffizientensignals von dem Vorgebedatensatz repräsentierendes - Koeffizientendifferenzsignal zur Regelung des Oberwellenanteils zu erzeugen. Durch die so gebildete für den positiven und den negativen Anteil jeweils unabhängige und voneinander getrennte Erzeugung der Koeffizientendifferenzsignale kann eine besonders effiziente Oberwellenkompensation erfolgen, wobei ein Oberwellenanteil, welcher in dem Motorstrom beim Betreiben der elektrischen Maschine verbleibt, besonders gering ist.In a preferred embodiment, the control unit has at least one harmonic discriminator. The harmonic discriminator is designed to compare the components of the harmonics as a function of the coefficient signal for the positive and / or the negative component with a default data record representing a default value, in particular a coefficient reference value data record. More preferably, the harmonic discriminator is designed to generate for the shares in each case a - preferably a deviation of the coefficient signal from the Vorgebedatensatz representing - coefficient difference signal for controlling the harmonic content. Due to the generation of the coefficient difference signals which is independent and separate from each other for the positive and negative components, a particularly efficient harmonic compensation can be effected, with a harmonic component remaining in the motor current during operation of the electrical machine being particularly low.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Steuereinheit für den positiven und für den negativen Anteil jeweils einen Winkelschieber, im Folgenden auch Drehglied genannt auf, welcher ausgebildet ist, einen Drehwinkel des positiven beziehungsweise negativen Anteils um einen vorbestimmten Winkel zu versetzen. Bevorzugt ist der Winkelschieber ausgebildet, einen Drehwinkel des positiven beziehungsweise des negativen Stromvektors jeweils in 45-Grad-Schritten zu versetzen. Weiter bevorzugt ist die Steuereinheit, insbesondere der Winkelschieber, ausgebildet, den Drehwinkel in Abhängigkeit einer Sollvorgabe für eine Motordrehzahl und/oder ein von dem Motor abzugebendes Drehmoment zu versetzen. Der Winkelbetrag des Winkelversatzes, und so die Winkelverschiebung des entsprechenden Stromvektors, hängt so von einem Arbeitspunkt des Motors, insbesondere der Motordrehzahl und/oder dem Motordrehmoment ab.In a preferred embodiment, the control unit for the positive and for the negative portion in each case an angle slider, hereinafter also called rotary member, which is designed to offset a rotation angle of the positive or negative portion by a predetermined angle. Preferably, the angle slider is designed to offset a rotation angle of the positive or the negative current vector in 45-degree increments. Further preferred is the control unit, in particular the angle slide, designed to offset the rotation angle in response to a target specification for an engine speed and / or a torque to be output by the engine. The angular amount of the angular offset, and thus the angular displacement of the corresponding current vector, thus depends on an operating point of the engine, in particular the engine speed and / or the engine torque.

Der Winkelschieber ist bevorzugt Bestandteil der Stromform-Einheit, welche ausgebildet ist, das Überlagerungssignal zum Aufschalten auf den Motorstromregler, insbesondere einen FOR-Regler (FOR = Feld-Orientierte-Regelung), zu erzeugen.The angle slider is preferably part of the current-shaping unit, which is designed to generate the heterodyne signal for connection to the motor current controller, in particular a FOR controller (FOR = field-oriented control).

Die Erfindung betrifft auch eine elektrische Maschine, insbesondere Generator und/oder Elektromotor. Die Maschine weist bevorzugt die vorab beschriebene Steuereinheit auf und einen mit der Steuereinheit wirkverbundenen Stator umfassend für jede Phase wenigstens eine Statorspule.The invention also relates to an electric machine, in particular generator and / or electric motor. The machine preferably has the control unit described above and a stator operatively connected to the control unit comprising at least one stator coil for each phase.

Die Erfindung betrifft auch einen elektrischen Antrieb für ein Elektrofahrzeug oder Hybridfahrzeug oder Elektrofahrrad mit der elektrischen Maschine.The invention also relates to an electric drive for an electric vehicle or hybrid vehicle or electric bicycle with the electric machine.

Die Erfindung betrifft auch eine Lenkvorrichtung mit der elektrischen Maschine, wobei die Maschine ausgebildet ist, ein ein Fahrzeuglenken unterstützendes Lenkmoment zu erzeugen.The invention also relates to a steering device with the electric machine, wherein the machine is configured to generate a steering torque assisting a vehicle steering.

Die Erfindung wird nun im Folgenden anhand von Figuren und weiteren Ausführungsbeispielen beschrieben. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den in den abhängigen Ansprüchen und in den Figuren beschriebenen Merkmalen.

  • 1 zeigt - schematisch - ein Ausführungsbeispiel für eine Steuereinheit für eine elektrische Maschine mit einer Current-Shaping-Einheit, welche ausgebildet ist, ein Oberwellen beeinflussendes Überlagerungssignal zur additiven Überlagerung innerhalb eines FOR-Reglers zu erzeugen;
  • 2 zeigt - schematisch - ein Ausführungsbeispiel für eine in 1 dargestellte Current-Shaping-Einheit im Detail;
  • 3 zeigt - schematisch - ein Ausführungsbeispiel für eine ordnungsbezogene Current-Shaping-Einheit, die ausgebildet ist, eine vorbestimmte Oberwelle zu einer Grundfrequenz, auch Ordnung genannt, zu formen und dazu ein die Oberwelle beeinflussendes Überlagerungssignal zu erzeugen.
The invention will now be described below with reference to figures and further embodiments. Further advantageous embodiments will become apparent from the features described in the dependent claims and in the figures.
  • 1 shows - schematically - an embodiment of a control unit for an electric machine with a current-shaping unit, which is designed to generate a harmonics influencing overlay signal for additive superposition within a FOR controller;
  • 2 shows - schematically - an embodiment of an in 1 illustrated current-shaping unit in detail;
  • 3 shows - schematically - an embodiment of an order-related current-shaping unit, which is designed to form a predetermined harmonic to a fundamental frequency, also called order, and to generate a harmonic influencing overlay signal.

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Steuereinheit 1. Die Steuereinheit 1 weist einen Ausgang zum Verbinden mit einer elektrischen Maschine 2 auf, und ist ausgebildet, die Maschine 2 zum Drehbewegen eines Rotors 3 der Maschine 2 zu bestromen. Die Steuereinheit 1 weist einen Eingang 4 für ein Sollmomentsignal auf, welches ein von der Maschine zu erzeugendes Drehmoment repräsentiert. Die Steuereinheit 1 weist auch eine Sollwertvorgabeeinheit 5 auf, welche eingangsseitig mit dem Eingang 4 verbunden ist und welche ausgebildet ist, in Abhängigkeit des Sollmomentsignals ausgangsseitig ein Stromvorgabesignal, insbesondere in einer D-Q-Ebene zu erzeugen, um dieses ausgangsseitig an einem Subtrahierglied 7 der Steuereinheit 1 bereitzustellen. Das Subtrahierglied 7 ist über eine Verbindungsleitung 26 eingangsseitig mit der Sollwertvorgabeeinheit 5 verbunden, und ist ausgebildet, in Abhängigkeit eines eingangsseitig empfangenen, einen erfassten Motorstrom repräsentierenden, Motorstromsignals und in Abhängigkeit des Stromvorgabesignals ein Stromvorgabesignal zu erzeugen, das eine Regelabweichung, insbesondere in der D-Q-Ebene repräsentiert. Die Steuereinheit 1 weist auch eine Regeleinheit 6 auf, welche eingangsseitig über eine Verbindungsleitung 25 mit dem Subtrahierglied 7 verbunden ist, und welche ausgebildet ist, in Abhängigkeit des eingangsseitig empfangenen Differenzstromvorgabesignals ein Spannungsstellsignal, insbesondere in der D-Q-Ebene, zu erzeugen, welches eine von der Steuereinheit zu erzeugende Ausgangsspannung zum Betrieb der Maschine 2 repräsentiert. Die Regeleinheit 6 ist ausgangsseitig über eine Verbindungsleitung 24 mit einem Addierglied 9 verbunden. Das Addierglied 9 ist eingangsseitig über die Verbindungsleitung 24 mit der Regeleinheit 6, und über eine weitere Verbindungsleitung 22 eingangsseitig mit einer Stromformeinheit, in Folgenden auch Current-Shaping-Einheit 13 genannt, verbunden. Das Addierglied 9 ist ausgebildet, in Abhängigkeit des von der Regeleinheit 6 erzeugten Spannungssignals, insbesondere der D-Q-Ebene, und in Abhängigkeit eines über eine Verbindungsleitung 22 empfangenen Überlagerungssignals, das eine zu erzeugende Kompensationsspannung, oder eine Korrekturspannung, insbesondere in der D-Q-Ebene repräsentiert, ein modifiziertes Stellsignal - insbesondere durch Addition der eingangsseitig empfangenen Signale - zu erzeugen und dieses ausgangsseitig über eine Verbindungsleitung 29 an einen Parktransformator 8 zu senden. Der Parktransformator 8 ist Bestandteil der Steuereinheit 1 und ist ausgebildet, das modifizierte Stellsignal, das eine Spannungsstellgröße in der D-Q-Ebene repräsentiert, eingangsseitig zu empfangen und mittels Parktransformation ein Stellsignal, insbesondere in einer Alpha-Beta-Ebene zu erzeugen und das parktransformierte Stellsignal über eine Verbindungsleitung 30 an einen Clarke-Transformator 10 zu senden. Der Clarke-Transformator 10 ist ausgebildet, in Abhängigkeit des eingangsseitig empfangene Stellsignals drei unabhängig voneinander schwingende Steuersignale, insbesondere in einer Drei-Phasen-Ebene, zum pulsweitenmodulierten Ansteuern von drei Statorspulen, und so drei Phasen der Maschine 2 zu erzeugen. 1 shows an embodiment of a control unit 1 , The control unit 1 has an output for connection to an electrical machine 2 on, and is trained, the machine 2 for rotating a rotor 3 the machine 2 to energize. The control unit 1 has an entrance 4 for a target torque signal representing a torque to be generated by the engine. The control unit 1 also has a setpoint specification unit 5 on which input side with the input 4 is connected and which is formed, in response to the target torque signal output side to generate a current command signal, in particular in a DQ level to this output side to a subtractor 7 the control unit 1 provide. The subtractor 7 is via a connection line 26 on the input side with the setpoint input unit 5 and is configured to generate a current command signal that represents a control deviation, in particular in the DQ plane, as a function of a motor current signal received on the input side and representing a detected motor current, and in dependence on the current specification signal. The control unit 1 also has a control unit 6 on which input side via a connecting line 25 with the subtractor 7 is connected, and which is designed to generate a voltage control signal, in particular in the DQ plane, depending on the input side received differential current command signal, which is an output voltage to be generated by the control unit for operating the machine 2 represents. The control unit 6 is on the output side via a connecting line 24 with an adder 9 connected. The adder 9 is on the input side via the connecting line 24 with the control unit 6 , and over another connection line 22 On the input side with a current shaping unit, in the following also current-shaping unit 13 called, connected. The adder 9 is formed depending on the control unit 6 generated voltage signal, in particular the DQ level, and depending on a via a connecting line 22 received superposition signal, which represents a compensation voltage to be generated, or a correction voltage, in particular in the DQ-level, a modified control signal - in particular by adding the input side received signals - to generate this and the output side via a connecting line 29 to a parking transformer 8th to send. The park transformer 8th is part of the control unit 1 and is configured to receive the modified actuating signal, which represents a voltage manipulated variable in the DQ plane, on the input side and to generate by means of a parking transformation an actuating signal, in particular in an alpha-beta plane, and the park-transformed actuating signal via a connecting line 30 to a Clarke transformer 10 to send. The Clarke transformer 10 is formed, depending on the input side received control signal three independently oscillating control signals, in particular in a three-phase plane, for the pulse width modulated driving of three stator coils, and so three phases of the machine 2 to create.

Die Steuereinheit 1 weist neben dem Clarke-Transformator auch einen Pulsweitenmodulator 11, und einen Pulswechselrichter 12 auf. Der Pulsweitenmodulator 11 ist eingangsseitig über eine Verbindungsleitung 31 mit dem Clarke-Transformator 10 verbunden und ist ausgebildet, das die Drei-Phasen-Signale repräsentierende Stellsignal eingangsseitig zu empfangen, und mittels Pulsweitenmodulation ein pulsweitenmoduliertes Steuersignal, im Folgenden auch PWM-Signal genannt, zu erzeugen und ausgangsseitig über eine Verbindungsleitung 32 an den Pulswechselrichter 12 auszugeben. Der Pulswechselrichter 12 ist ausgangsseitig mittels einer Verbindungsleitung 33 mit der Maschine 2 verbunden und ist zum Bestromen der Maschine 2 ausgebildet. Der Pulswechselrichter 12 ist in diesem Ausführungsbeispiel beispielsweise als B6-Brücke ausgebildet und weist dazu drei Halbleiterschalter-Halbbrücken auf, sodass jede Halbleiterschalter-Halbbrücke einen Phasenstrom für eine Phase der elektrischen Maschine 2 erzeugen kann. Die Maschine 2 kann ein den Phasenströmen entsprechendes - durch die Current-Shaping-Einheit 13 beeinflusstes - Drehmoment 34 mit reduzierter oder befreiter Drehmomentwelligkeit abgeben. The control unit 1 In addition to the Clarke transformer also has a pulse width modulator 11 , and a pulse inverter 12 on. The pulse width modulator 11 is on the input side via a connecting line 31 with the Clarke transformer 10 connected and is configured to receive the input signal representing the three-phase signals, and by means of pulse width modulation to generate a pulse width modulated control signal, hereinafter also called PWM signal, and the output side via a connecting line 32 to the pulse inverter 12 issue. The pulse inverter 12 is the output side by means of a connecting line 33 with the machine 2 connected and is for powering the machine 2 educated. The pulse inverter 12 In this exemplary embodiment, for example, it is designed as a B6 bridge and has three semiconductor switch half-bridges on it, so that each semiconductor switch half-bridge has a phase current for one phase of the electrical machine 2 can generate. The machine 2 can a corresponding to the phase currents - through the current-shaping unit 13 influenced - torque 34 deliver with reduced or released torque ripple.

Die elektrische Maschine 2 weist in diesem Ausführungsbeispiel einen - in 1 nicht dargestellten - Rotorpositionssensor auf, welcher ausgebildet ist, einen Phasenwinkel des Rotors 3 zu erfassen und ein Rotorpositionssignal zu erzeugen, das eine Rotorposition des Rotors 3 repräsentiert und dieses ausgangsseitig über eine Verbindungsleitung 19 auszugeben. Die Steuereinheit 1 weist in diesem Ausführungsbeispiel auch eine Rotorlageerfassungseinheit 17 auf, welche eingangsseitig mit dem Rotorpositionssensor, beispielsweise einem Hall-Sensor, einem XMR-Sensor, insbesondere AMR-Sensor (AMR = Anisotrope-Magneto-Resistive) oder GMR-Sensor (GMR = Giant-Magneto-Restitive), verbunden und ausgebildet ist, ein - insbesondere quantisiertes, beispielsweise digitales einen elektrischen Rotorwinkel repräsentierendes Rotorwinkelsignal zu erzeugen, welches den Rotorwinkel und so die Rotorposition repräsentiert und dieses ausgangsseitig über eine Verbindungsleitung 20 und einen Verbindungsknoten 21 an eine Current-Shaping-Einheit 13 zu senden. Die Current-Shaping-Einheit 13 ist Bestandteil der Steuereinheit 1, und ist ausgebildet, sowohl in Abhängigkeit des eingangsseitig empfangenen Rotorwinkelsignals, als auch in Abhängigkeit eines eingangsseitig empfangenen, den erfassten Statorstrom, insbesondere Motorstrom, repräsentierenden Motorstromsignals, das bereits erwähnte Überlagerungssignal, oder ein Korrektursignal zum Kompensieren oder Ändern von Oberwellenanteilen in dem Motorstrom zu erzeugen und dieses ausgangsseitig an der Verbindungsleitung 22, zum Aufschalten auf das Spannungsstellsignal durch das Addierglied 9, bereitzustellen.The electric machine 2 has in this embodiment a - in 1 not shown - rotor position sensor, which is formed, a phase angle of the rotor 3 and to generate a rotor position signal indicative of a rotor position of the rotor 3 represents and this output side via a connecting line 19 issue. The control unit 1 In this embodiment also has a rotor position detection unit 17 on which the input side to the rotor position sensor, such as a Hall sensor, an XMR sensor, in particular AMR sensor (AMR = anisotropic magneto-resistive) or GMR sensor (GMR = Giant Magneto-Restitive), is connected and formed to generate a - in particular quantized, for example, digital rotor angle signal representing an electrical rotor angle, which represents the rotor angle and thus the rotor position and this output side via a connecting line 20 and a connection node 21 to a current-shaping unit 13 to send. The current-shaping unit 13 is part of the control unit 1 , and is designed to generate the already mentioned superimposition signal, or a correction signal for compensating or changing harmonic components in the motor current, both as a function of the rotor signal received on the input side and in response to an input side received, the detected stator current, in particular motor current and this output side to the connecting line 22 , for connecting to the voltage control signal by the adder 9 to provide.

Die Current-Shaping-Einheit 13 ist ausgebildet, einen Oberwellenanteil des Motorstromsignals insbesondere selektiv für nur eine Oberwelle, für wenigstens zwei Oberwellen, oder für mehrere Oberwellen - insbesondere unabhängig voneinander - zu erzeugen, sodass ein Oberwellenanteil in dem Motorstromsignal für zueinander verschiedene Oberwellen, bezogen auf eine Grundschwingung des Motorstromsignals, durch die Current-Shaping-Einheit 13 gemäß einem vorbestimmten Vorgabewert eingestellt werden kann.The current-shaping unit 13 is configured to generate a harmonic content of the motor current signal in particular selectively for only one harmonic, for at least two harmonics, or for several harmonics - in particular independently of each other - so that a harmonic content in the motor current signal for mutually different harmonics, based on a fundamental vibration of the motor current signal by the current-shaping unit 13 can be adjusted according to a predetermined default value.

Die Current-Shaping-Einheit 13 ist in diesem Ausführungsbeispiel - insbesondere in einer gestrichelt dargestellten Variante der Steuereinheit 1 - über eine gestrichelt dargestellte Verbindungsleitung 23 mit einem Subtrahierglied 111 verbunden. Das Subtrahierglied 111 ist ausgebildet, ein über die Verbindungsleitung 23 von der Current-Shaping-Einheit 13 erzeugtes Oberwellenstromssignal, insbesondere Störstromsignal zu empfangen und dieses von dem Motorstromsignal zu subtrahieren und ausgangsseitig ein Oberwellenstrombefreites, insbesondere störstrombefreites Motorstromsignal über die Verbindungsleitung 27 an das Subtrahierglied 7 zu senden. Die Regeleinheit 6 kann so vorteilhaft beim Regeln der feldorientierten Größen, insbesondere der auf die Maschine 2 zu schaltenden Spannungen, von den Oberwellenanteilen im Motorstrom, die über die Verbindungsleitung 27 auf die Regeleinheit 6 zurückgekoppelt werden können, entlastet sein.The current-shaping unit 13 is in this embodiment - in particular in a variant of the control unit shown in dashed lines 1 - Via a connecting line shown in dashed lines 23 with a subtractor 111 connected. The subtractor 111 is trained, one over the connecting line 23 from the current-shaping unit 13 generated harmonic current signal, in particular interference current signal to receive and to subtract this from the motor current signal and the output side harmonic current free, in particular störstrombefreites motor current signal via the connecting line 27 to the subtractor 7 to send. The control unit 6 can be so advantageous in controlling the field-oriented quantities, in particular the on the machine 2 voltages to be switched, from the harmonic components in the motor current, via the connecting line 27 on the control unit 6 be relieved, be relieved.

Das bereits erwähnte Motorstromsignal kann von der elektrischen Maschine 2 - beispielsweise von einem Stromsensor, insbesondere einem Shunt-Widerstand - erzeugt werden, und über eine Verbindungsleitung 18 an eine Stromerfassungseinheit 16 gesendet werden. Die Stromerfassungseinheit 16 weist beispielsweise einen Analog-Digital-Wandler auf und ist ausgebildet, das eingangsseitig empfangene Stromsignal insbesondere quantisiert über eine Verbindungsleitung 28 an einen Clarke-Transformator 15 zu senden. Der Clarke-Transformator 15 kann das den Motorstrom für die Phasen des Motors repräsentierende Stromsignal in ein Motorstromsignal, insbesondere in eine Alpha-Beta-Ebene, wandeln und ausgangsseitig über eine Verbindungsleitung 59 an einen Parktransformator 14 senden. Der Parktransformator 14 kann das Stromsignal in der Alpha-Beta-Ebene empfangen und ausgangsseitig ein Stromsignal in einer D-Q-Ebene bereitstellen. Das Stromsignal in der D-Q-Ebene kann in diesem Ausführungsbeispiel über einen Verbindungsknoten 112 an die Current-Shaping-Einheit 13 gesendet werden. Das Subtrahierglied 111 ist eingangsseitig mit dem Verbindungsknoten 112 verbunden und kann so über den Verbindungsknoten 112 das von dem Parktransformator 14 erzeugte Motorstromsignal in der D-Q-Ebene empfangen.The already mentioned motor current signal can from the electric machine 2 - For example, by a current sensor, in particular a shunt resistor - are generated, and via a connecting line 18 to a current detection unit 16 be sent. The current detection unit 16 has, for example, an analog-to-digital converter and is designed to receive the current signal received on the input side, in particular quantized via a connecting line 28 to a Clarke transformer 15 to send. The Clarke transformer 15 For example, the current signal representative of the motor current for the phases of the motor can be converted into a motor current signal, in particular into an alpha-beta plane, and on the output side via a connecting line 59 to a parking transformer 14 send. The park transformer 14 may receive the current signal in the alpha-beta plane and provide a current signal on the output side in a DQ plane. The current signal in the DQ plane can in this embodiment via a connection node 112 to the current-shaping unit 13 be sent. The subtractor 111 is input side to the connection node 112 connected and so can via the connection node 112 that from the park transformer 14 generated motor current signal in the DQ level received.

Die Parktransformatoren 8 und 14 sind jeweils eingangsseitig mit dem Verbindungsknoten 21 verbunden und können so das den elektrischen Rotorwinkel repräsentierende Rotorwinkelsignal, erzeugt von dem Rotorlagesensor 17, empfangen. Das Stromsignal in der D-Q-Ebene, insbesondere repräsentiert durch einen Stromvektor, kann so in Abhängigkeit des Rotorwinkelsignals und des von dem Stromsensor und der Stromerfassungseinheit 16 erzeugten Motorstromsignals gebildet werden. The park transformers 8th and 14 are each input side to the connection node 21 connected and so can the rotor angle signal representing the electrical rotor angle generated by the rotor position sensor 17 , received. The current signal in the DQ plane, in particular represented by a current vector, can thus be dependent on the rotor angle signal and that of the current sensor and the current detection unit 16 generated motor current signal are formed.

Die Current-Shaping-Einheit 13 kann so - wie im Folgenden näher beschrieben - in Abhängigkeit des eingangsseitig empfangenen Rotorpositionssignals und des Motorstromsignals ein Überlagerungssignal erzeugen, welches ausgangsseitig über die Verbindungsleitung 22 an dem Addierglied 9 zur Überlagerung, und so zur Aufschaltung auf das von der Regeleinheit 6 ausgangsseitig bereitgestellte Spannungsstellsignal bereitgestellt werden kann.The current-shaping unit 13 can thus - as described in more detail below - depending on the input side received rotor position signal and the motor current signal generate a beat signal, which output side via the connecting line 22 at the adder 9 for superimposition, and so to connect to that of the control unit 6 output provided voltage control signal can be provided.

Die Steuereinheit 1 weist beispielsweise eine Verarbeitungseinheit, insbesondere Mikroprozessor oder Mikrocontroller auf, welche mit Ausnahme des Pulswechselrichters 12 durch die bereits erwähnten Komponenten der Steuereinheit 1 gebildet sein können. Die Verarbeitungseinheit kann durch ein Steuerprogramm gesteuert sein, welches Bestandteil der Verarbeitungseinheit sein kann und in einem gesonderten Speicher vorrätig gehalten sein kann.The control unit 1 has, for example, a processing unit, in particular a microprocessor or microcontroller, which, with the exception of the pulse inverter 12 through the already mentioned components of the control unit 1 can be formed. The processing unit may be controlled by a control program which may be part of the processing unit and may be stocked in a separate memory.

2 zeigt die in 1 bereits dargestellte Current-Shaping-Einheit 13 in einer Detailansicht. Die Current-Shaping-Einheit 13 weist in diesem Ausführungsbeispiel einen Eingang 41 für ein - insbesondere einen elektrischen Rotorwinkel repräsentierendes -Rotorwinkelsignal auf, welcher in 1 beispielsweise mit dem Verbindungsknoten 21 verbunden sein kann. Die Current-Shaping-Einheit 13 weist auch einen Eingang 42 für das bereits beschriebene Motorstromsignal auf, welcher beispielsweise mit dem in 1 beschriebenen Verbindungsknoten 112 verbunden sein kann. Die Current-Shaping-Einheit 13 weist in diesem Ausführungsbeispiel für jede zu beeinflussende Oberwelle, die beim Betrieb der elektrischen Maschine 2 erzeugt werden kann, wenigstens eine oder nur eine oberwellenbezogene Current-Shaping-Einheit auf, welche ausgebildet ist, ein Überlagerungssignal für die zu beeinflussende Oberwelle zu erzeugen, und ausgangsseitig auszugeben. Die oberwellenbezogene Current-Shaping-Einheit kann so beispielsweise ein Überlagerungssignal zum teilweisen oder zum vollständigen Auslöschen einer Oberwelle erzeugen, oder ein Überlagerungssignal erzeugen, welches eine Verstärkung der Oberwelle gezielt bewirkt. 2 shows the in 1 already shown current-shaping unit 13 in a detailed view. The current-shaping unit 13 has an input in this embodiment 41 for a - in particular an electric rotor angle representing -Rotorwinkelsignal on, which in 1 for example, with the connection node 21 can be connected. The current-shaping unit 13 also has an entrance 42 for the already described motor current signal, which, for example, with the in 1 described connection node 112 can be connected. The current-shaping unit 13 has in this embodiment for each harmonic to be influenced, during operation of the electric machine 2 can be generated, at least one or only a harmonic related current-shaping unit, which is adapted to generate a beat signal for the harmonic to be influenced, and output side output. The harmonic-related current shaping unit can thus generate, for example, a beat signal for partially or completely canceling out a harmonic, or generate a beat signal which effects a gain of the harmonic wave.

Die Current-Shaping-Einheit 13 weist in diesem Ausführungsbeispiel für eine erste Oberwelle einer insbesondere elektrischen Drehung der elektrischen Maschine eine ordnungsbezogene Current-Shaping-Einheit 35 auf, welche eingangsseitig mit einer Multiplikationseinheit 43 verbunden ist. Die Multiplikationseinheit 43 ist eingangsseitig mit dem Eingang 41 verbunden und kann von dort das Rotorwinkelsignal empfangen, das einen elektrischen Rotorwinkel repräsentiert. Die Multiplikationseinheit 43 ist eingangsseitig mit einem Ordnungsspeicher 38 verbunden, in welchem ein Ordnungsdatensatz 116 abgespeichert ist, welcher eine erste Motorordnung repräsentiert. Die Multiplikationseinheit 43 kann so durch Multiplizieren des Rotorwinkelsignals mit dem aus dem Ordnungsspeicher 38 ausgelesenen Ordnungsdatensatz 116 aus dem Rotorwinkelsignal mittels Multiplikation ein ordnungsbezogenes Rotorwinkelsignal zu erzeugen, und dieses an die bereits erwähnte ordnungsbezogene Current-Shaping-Einheit 35 zu senden. Die ordnungsbezogene Current-Shaping-Einheit 35 kann so ein für die erste Motorordnung gefiltertes Motorstromsignal erzeugen, welches einen Signalanteil der ersten Motorordnung im Motorstrom repräsentiert. Die ordnungsbezogene Current-Shaping-Einheit 35 kann in Abhängigkeit des ordnungsgefilterten Motorstromsignals ein für die dem Ordnungsdatensatz 116 im Ordnungsspeicher 38 entsprechende Motorordnung beeinflussendes, oder kompensierendes Überlagerungssignal 56, insbesondere in einer D-Q-Ebene, erzeugen und dieses ausgangsseitig über eine Verbindungsleitung 50 an ein Addierglied 46 senden. Die ordnungsbezogene Current-Shapingeinheit 35 ist ausgangsseitig über eine Verbindungsleitung 51, mit einem weiteren Addierglied 47 verbunden und ist ausgebildet, ein insbesondere ordnungsbezogenes Oberwellenstromsignal zu erzeugen, das einen Oberwellenstromanteil in dem eingangsseitig am Eingang 42 empfangenen Motorstromsignal repräsentiert, und dieses ausgangsseitig an das Addierglied 47 zu senden.The current-shaping unit 13 has in this embodiment for a first harmonic of a particular electrical rotation of the electric machine, a regulatory current-shaping unit 35 on which input side with a multiplication unit 43 connected is. The multiplication unit 43 is input side with the input 41 connected and can receive from there the rotor angle signal representing an electrical rotor angle. The multiplication unit 43 is input side with an order memory 38 connected, in which an order record 116 is stored, which represents a first engine order. The multiplication unit 43 can thus by multiplying the rotor angle signal with that from the order memory 38 read order record 116 to generate from the rotor angle signal by means of multiplication an order-related rotor angle signal, and this to the already mentioned order-related current-shaping unit 35 to send. The order-related current-shaping unit 35 can thus generate a filtered for the first engine order motor current signal, which represents a signal component of the first order of motor in the motor current. The order-related current-shaping unit 35 can be a function of the order filtered motor current signal for the order data set 116 in the order memory 38 corresponding engine order influencing, or compensating overlay signal 56 , in particular in a DQ-level, generate this and the output side via a connecting line 50 to an adder 46 send. The order-related current-shaping unit 35 is on the output side via a connecting line 51 , with another adder 47 connected and is adapted to generate a particular order-related harmonic current signal having a harmonic current component in the input side of the input 42 represents the received motor current signal, and this output side to the adder 47 to send.

Die Current-Shaping-Einheit 13 weist in diesem Ausführungsbeispiel noch weitere, ordnungsbezogene Current-Shaping-Einheiten für weitere, höhere insbesondere elektrische Motorordnungen auf. Die Current-Shaping-Einheit 13 weist in diesem Ausführungsbeispiel eine weitere ordnungsbezogene Current-Shaping-Einheit 36 für eine zweite Motorordnung auf, welche eingangsseitig mit einem Multiplizierglied 44, und mittelbar über das Multiplizierglied 44 mit einem Ordnungsspeicher 39 zum Vorrätighalten eines eine zweiten Motorordnung repräsentierenden Ordnungsdatensatzes 117 verbunden ist. Die ordnungsbezogene Multiplikationseinheit ist eingangsseitig mit dem Eingang 42 und auch mit dem Eingang 41 zum Empfang des Rotorlagesignals, beziehungsweise des Motorstromsignals verbunden. Die ordnungsbezogene Current-Shaping-Einheit 36 ist ausgangsseitig über eine Verbindungsleitung 43 mit dem Addierglied 47 verbunden und kann so das auf die zweite Motorordnung bezogene Störstromsignal, das den Störstromanteil für die zweite Ordnung in dem Motorstromsignal repräsentiert, an das Addierglied 47 senden. Die ordnungsbezogene Current-Shaping-Einheit 36 kann ausgangsseitig über eine Verbindungsleitung 52 ein auf die im Ordnungsspeicher 39 bezogenes, ordnungsbezogenes Überlagerungssignal 57, insbesondere Kompensationssignal, erzeugen und über eine Verbindungsleitung 52 an das Addierglied 46 senden.The current-shaping unit 13 has in this embodiment, even more, order-related current-shaping units for other, higher, in particular electrical engine orders. The current-shaping unit 13 has in this embodiment, another order-related current-shaping unit 36 for a second engine order, which on the input side with a multiplier 44 , and indirectly via the multiplier 44 with an order memory 39 for maintaining a order data set representing a second order of the engine 117 connected is. The order-related multiplication unit is on the input side with the input 42 and also with the entrance 41 connected to the reception of the rotor position signal, or the motor current signal. The order-related current-shaping unit 36 is on the output side via a connecting line 43 with the adder 47 connected and can thus related to the second engine order noise current signal, the Störstromanteil for the second order represented in the motor current signal to the adder 47 send. The order-related current-shaping unit 36 can output side via a connecting line 52 one on the in the order memory 39 related order-related overlay signal 57 , in particular compensation signal, generate and via a connecting line 52 to the adder 46 send.

Die Current-Shaping-Einheit 13 weist noch beispielhaft eine n-te ordnungsbezogene Current-Shaping-Einheit 37 auf, welche eingangsseitig mit einem Multiplizierglied 45, und mittelbar über das Multiplizierglied 45 mit einem Ordnungsspeicher 40 für einen die n-te Motorordnung repräsentierenden Ordnungsdatensatz 118 verbunden ist. Das Multiplizierglied 45 ist eingangsseitig mit dem Eingang 41 verbunden, sodass die ordnungsbezogene Current-Shaping-Einheit 37 aus dem eingangsseitig am Eingang 42 empfangenen Motorstromsignal ein für die n-te Ordnung bezogenes Überlagerungssignal 58 erzeugen kann, und dieses über eine Verbindungsleitung 54 an das Addierglied 46 senden kann und ein für die n-te Ordnung gefiltertes Störstromsignal in Abhängigkeit des ordnungsgefilterten Motorstromsignals erzeugen kann, und dieses ausgangsseitig über eine Verbindungsleitung 55 an das Addierglied 47 senden kann. Das Addierglied 47 kann die von den ordnungsbezogenen Current-Shaping-Einheiten empfangenen Oberwellen-Stromsignale, welche jeweils für die entsprechende Motorordnung den Oberwellen-Stromanteil repräsentieren, aufaddieren, und ein Summensignal erzeugen, welches einen Oberwellenstromanteil, insbesondere Störstromanteil sämtlicher Motorordnungen repräsentiert, welche von den ordnungsbezogenen Current-Shaping-Einheiten erfasst und geformt worden sind. Das Addierglied 47 ist ausgangsseitig mit einem Ausgang 49 verbunden, und kann dort das Summensignal bereitstellen.The current-shaping unit 13 shows, by way of example, an nth order-related current-shaping unit 37 on which input side with a multiplier 45 , and indirectly via the multiplier 45 with an order memory 40 for an order data set representing the nth engine order 118 connected is. The multiplier 45 is input side with the input 41 connected so that the order-related current-shaping unit 37 from the input side at the entrance 42 received motor current signal for the n-th order related overlay signal 58 can generate, and this over a connecting line 54 to the adder 46 and can produce a filtered for the n-th order noise current signal in response to the order filtered motor current signal, and this output side via a connecting line 55 to the adder 47 can send. The adder 47 For example, the harmonic current signals received by the order-related current shaping units, which respectively represent the harmonic component of current for the corresponding motor order, can generate a summation signal representing a harmonic component, in particular parasitic component of all motor orders, which is dependent on the order-related current Shaping units have been captured and shaped. The adder 47 is output with an output 49 connected, and can provide there the sum signal.

Das Addierglied 46 kann die von den ordnungsbezogenen Current-Shaping-Einheiten erzeugten Überlagerungssignale eingangsseitig empfangen, einander aufaddieren und ein Summensignal erzeugen, welches ein Überlagerungssignal bildet, das eine Beeinflussung oder Kompensation der Motorordnungen bewirken kann, welche in den Ordnungsspeichern wie dem Ordnungsspeicher 38, dem Ordnungsspeicher 39 oder dem Ordnungsspeicher 40 vorrätig gehaltenen Ordnungsdatensätzen 116, 117 beziehungsweise 118 entsprechen. Das Addierglied 46 ist ausgangsseitig mit einem Ausgang 48 verbunden und kann das Summensignal an dem Ausgang 48 bereitstellen.The adder 46 may receive the superposition signals generated by the order-related current-shaping units on the input side, add each other and generate a sum signal which forms a superimposition signal which can cause an influence or compensation of the motor orders, which in the order memories such as the order memory 38 , the order memory 39 or the order memory 40 stock records held in stock 116 . 117 respectively 118 correspond. The adder 46 is output with an output 48 connected and can the sum signal at the output 48 provide.

Die Current-Shaping-Einheit 13 kann so das Überlagerungssignal für die einzelnen Motorordnungen gesondert und gezielt zur Beeinflussung des akustischen Verhaltens der Maschine 2 beim Betrieb der Maschine erzeugen.The current-shaping unit 13 Thus, the superposition signal for the individual engine orders separately and targeted to influence the acoustic behavior of the machine 2 during operation of the machine.

3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine ordnungsbezogene Current-Shaping-Einheit 60. Die ordnungsbezogene Current-Shaping-Einheit 60 kann jeweils anstelle der in 2 dargestellten ordnungsbezogenen Current-Shaping-Einheiten 35, 36 oder 37 der Current-Shaping-Einheit 13 verwirklicht sein. 3 shows an embodiment of an order-related current-shaping unit 60 , The order-related current-shaping unit 60 can each instead of in 2 illustrated order-related current-shaping units 35 . 36 or 37 the current-shaping unit 13 be realized.

Die ordnungsbezogene Current-Shaping-Einheit 60 ist in diesem Ausführungsbeispiel zur Oberwellensignalanalyse, zur Oberwellensignalaufschaltung und zur Oberwellensignalsynthese ausgebildet, wobei die ordnungsbezogene Current-Shaping-Einheit 60 ausgebildet ist, die Oberwellensignalanalyse, die Oberwellensignalaufschaltung und die Oberwellensignalsynthese eines eingangsseitig empfangenen Motorstromsignals, insbesondere in der D-Q-Ebene, jeweils für einen positiv drehenden und einen negativ drehenden Anteil des Motorstromsignals gesondert, und insbesondere unabhängig voneinander, durchzuführen. Im Folgenden sind Komponenten, die ausgebildet sind, eine Signalverarbeitung für ein Signal bezogen auf eine positive Drehung durchzuführen, als positiv, beispielsweise positive Komponente, bezeichnet. Komponenten, die ausgebildet sind, eine Signalverarbeitung für ein Signal bezogen auf eine negative Drehung durchzuführen, sind als negativ, beispielsweise negative Komponente, bezeichnet.The order-related current-shaping unit 60 is formed in this embodiment for harmonic signal analysis, harmonic signal switching and harmonic signal synthesis, wherein the order-related current-shaping unit 60 is formed, the harmonic signal analysis, the harmonic signal superposition and the harmonic signal synthesis of an input side received motor current signal, in particular in the DQ level, respectively for a positive rotating and a negative rotating portion of the motor current signal separately, and in particular independently. Hereinafter, components configured to perform signal processing for a signal related to positive rotation are referred to as positive, for example, positive component. Components that are configured to perform signal processing for a signal related to a negative rotation are referred to as negative, for example, negative component.

Die ordnungsbezogene Current-Shaping-Einheit 60 weist einen Eingang 71 für das Motorstromsignal, insbesondere in der D-Q-Ebene, auf. Die ordnungsbezogene Current-Shaping-Einheit 60 weist einen zur Oberwellensignalanalyse ausgebildeten Ordnungsanalysator 65 auf. Der Ordnungsanalysator 65 weist einen positiven Ordnungsanalysator 66 und einen negativen Ordnungsanalysator 67 auf, welche jeweils eingangsseitig mit dem Eingang 71 für das Motorstromsignal verbunden sind. Die ordnungsbezogene Current-Shaping-Einheit 60 weist auch einen Eingang 72 für das bereits erwähnte ordnungsbezogene Rotorpositionssignal auf, welches beispielsweise von dem in 2 dargestellten Multiplikationsglied 43 als Ausgangssignal erzeugt werden kann. Die Oberwellensignalanalyse kann so von dem Ordnungsanalysator 65 für eine vorbestimmte Motorordnung, repräsentiert durch das ordnungsbezogene Rotorpositionssignal, empfangen am Eingang 72 durchgeführt werden. Der positive Ordnungsanalysator 66 und der negative Ordnungsanalysator 67 sind jeweils ausgebildet, einen Anteil der entsprechenden Motorordnung im Motorstromsignal zu ermitteln und ein den Anteil repräsentierendes positives beziehungsweise negatives Koeffizientensignal zu erzeugen.The order-related current-shaping unit 60 has an entrance 71 for the motor current signal, in particular in the DQ level, on. The order-related current-shaping unit 60 has an order analyzer designed for harmonic signal analysis 65 on. The order analyzer 65 has a positive order analyzer 66 and a negative order analyzer 67 on, which in each case on the input side with the entrance 71 are connected for the motor current signal. The order-related current-shaping unit 60 also has an entrance 72 for the already mentioned order-related rotor position signal, which, for example, from the in 2 represented multiplier 43 can be generated as an output signal. The harmonic signal analysis can be so from the order analyzer 65 for a predetermined engine order, represented by the order-related rotor position signal, received at the input 72 be performed. The positive order analyzer 66 and the negative order analyzer 67 are each designed to determine a proportion of the corresponding engine order in the motor current signal and to generate a positive or negative coefficient signal representing the proportion.

Der positive Ordnungsanalysator 66 weist in diesem Ausführungsbeispiel einen Parktransformator 77 auf, welcher eingangsseitig mit dem Eingang 71 für das Motorstromsignal, und mit einem weiteren Eingang eingangsseitig mit dem Eingang 72 für das ordnungsbezogene Rotorpositionssignal verbunden ist. Der Parktransformator 77 ist ausgebildet, in Abhängigkeit der eingangsseitig empfangenen Signale, nämlich des Motorstromsignals und des ordnungsbezogenen Rotorpositionssignals, ein ordnungsbezogenes Motorstromsignal in einer transformierten D-Q-Ebene zu erzeugen, das einen Anteil der entsprechenden Motorordnung in dem Motorstromsignal repräsentiert. Die Oberwellen im Motorstrom repräsentieren häufig einen Störanteil, insoweit deren tonale Anteile am Motorstrom als störend empfunden werden. Der Anteil der Motorordnung kann so beispielsweise eine Störgröße bilden. Mittels des Parktransformators 77 kann so der periodische, insbesondere ordnungsbezogene Oberwellenstromanteil, insbesondere Störstromanteil, auf ein Gleichstromniveau abgebildet werden. Der positive Ordnungsanalysator 66 weist auch eine Mittelungseinheit 78 auf, welche eingangsseitig über eine Verbindungsleitung 79 mit dem Parktransformator 77 verbunden ist, und welcher ausgebildet ist, das ordnungsbezogene Motorstromsignal über wenigstens eine ganzzahlige elektrische Motorumdrehung, oder mehrere ganzzahlige elektrische Motorumdrehungen zu mitteln, und das ein Mittelungsergebnis repräsentierendes, insbesondere ordnungsbezogenes, positives Koeffizientensignal für die entsprechende Motorordnung zu erzeugen, das den positiven Anteil der Motorordnung im Motorstromsignal repräsentiert und ausgangsseitig auszugeben. The positive order analyzer 66 has in this embodiment a parking transformer 77 on which input side to the input 71 for the motor current signal, and with another input on the input side to the input 72 is connected for the order-related rotor position signal. The park transformer 77 is configured to generate an order-related motor current signal in a transformed DQ plane, which represents a proportion of the corresponding motor order in the motor current signal, in dependence on the signals received on the input side, namely the motor current signal and the order-related rotor position signal. The harmonics in the motor current often represent a noise component, insofar as their tonal components are perceived as disturbing the motor current. The proportion of engine order can thus form, for example, a disturbance. By means of the park transformer 77 Thus, the periodic, in particular order-related harmonic current component, in particular Störstromanteil, can be mapped to a DC level. The positive order analyzer 66 also has an averaging unit 78 on which input side via a connecting line 79 with the park transformer 77 and which is configured to average the order-related motor current signal over at least one integer electric motor revolution, or a plurality of integral electrical motor revolutions, and to generate the positive order of the motor order representing the averaging result, in particular order-related, positive coefficient signal for the corresponding motor order represented in the motor current signal and output on the output side.

Der Ordnungsanalysator 65 weist auch einen ordnungsbezogenen negativen Ordnungsanalysator 67 auf, welcher eingangsseitig mit dem Eingang 71 für das Motorstromsignal, und mit einem weiteren Eingang mit dem Eingang 72 für das ordnungsbezogene Rotorpositionssignal verbunden ist. Der negative Ordnungsanalysator 67 weist einen Parktransformator 107 auf, und ein Multiplikationsglied 110, welches eingangsseitig mit dem Eingang 72 für das ordnungsbezogene Rotorpositionssignal verbunden ist, und welches ausgangsseitig mit dem Parktransformator 107 verbunden ist. Das Multiplikationsglied 110 ist eingangsseitig mit einem Negativwertspeicher 109 verbunden, in welchem ein Negativwertdatensatz vorrätig gehalten ist, welcher beispielsweise den Negativwert minus eins repräsentiert. Mittels des so ausgebildeten Multiplikationsgliedes 110 können aus dem Motorstromsignal mittels des Parktransformators 107 ein negierter Anteil des Motorstromsignals erzeugt werden. Der Parktransformator kann so ausgangsseitig ein ordnungsbezogenes Motorstromsignal für eine vorbestimmte Motorordnung, und nur für den negativen Anteil der Motorordnung erzeugen, und ausgangsseitig ausgeben. Mit dem Parktransformator 107 ist ausgangsseitig über eine Verbindungsleitung 108 eine Mittelungseinheit 106 verbunden, welche - wie die Mittelungseinheit 78 - das eingangsseitig empfangene ordnungsbezogene Motorstromsignal über wenigstens eine ganzzahlige Motordrehung hinwegmitteln kann, und ausgangsseitig das negative Koeffizientensignal ausgeben kann, welches einen Anteil der Motorordnung mit negativer Drehung in dem Motorstromsignal repräsentiert.The order analyzer 65 also has an order-related negative order analyzer 67 on which input side to the input 71 for the motor current signal, and with another input to the input 72 is connected for the order-related rotor position signal. The negative order analyzer 67 has a parking transformer 107 on, and a multiplier 110 , which on the input side with the entrance 72 for the order-related rotor position signal is connected, and which output with the parking transformer 107 connected is. The multiplication element 110 is input side with a negative value memory 109 in which a negative value data set is kept in stock, which represents, for example, the negative value minus one. By means of the multiplication element formed in this way 110 can from the motor current signal by means of the parking transformer 107 a negated portion of the motor current signal are generated. The parking transformer can thus output an order-related motor current signal for a predetermined engine order, and generate only for the negative portion of the engine order, and output side output. With the park transformer 107 is on the output side via a connecting line 108 an averaging unit 106 connected, which - like the averaging unit 78 - The input-side received order-related motor current signal can pass over at least one integer motor rotation, and output the negative coefficient signal can output, which represents a proportion of the motor order with negative rotation in the motor current signal.

Der Ordnungsanalysator 65 bildet in diesem Ausführungsbeispiel den bereits erwähnten Oberwellenanalysator. Die ordnungsbezogene Current-Shaping-Einheit 60 weist in diesem Ausführungsbeispiel auch eine Oberwellenaufschalteinheit 61 auf. Die Oberwellenaufschalteinheit 61 umfasst eine positive Aufschalteinheit 62 und eine negative Aufschalteinheit 63. Die positive Aufschalteinheit 62 weist einen Eingang 68 für das von dem positiven Analysator 66 erzeugte positive Koeffizientensignal auf. Die negative Aufschalteinheit 63 weist einen Eingang 70 für das von dem negativen Analysator 67 erzeugte negative Koeffizientensignal auf. Die Oberwellenaufschalteinheit 61 weist auch einen Eingang 69 auf, welcher mit dem Eingang 72 für das ordnungsbezogene Rotorpositionssignal verbunden ist. Die positive Aufschalteinheit 62 ist ausgebildet, das eingangsseitig empfangene positive Koeffizientensignal mit einem Koeffizientensollwert zu vergleichen und in Abhängigkeit des Vergleichsergebnisses - insbesondere mittels eines Reglers - ein positives Spannungsstellsignal zum Erzeugen einer Motorspannung zu erzeugen, und dieses ausgangsseitig über eine Verbindungsleitung 87 auszugeben. Die negative Aufschalteinheit 63 ist ausgebildet, das eingangsseitig am Eingang 70 empfangene negative Koeffizientensignal mit einem negativen Koeffizientenreferenzwert zu vergleichen und in Abhängigkeit eines Vergleichsergebnisses - insbesondere mittels eines Reglers - ein negatives Spannungsstellsignal zum Ansteuern des Motors zu erzeugen und dieses über eine Verbindungsleitung 93 auszugeben. Die Verbindungsleitungen 87 und 93, und so die Ausgänge der positiven Aufschalteinheit 62 beziehungsweise der negativen Aufschalteinheit 63, sind mit einem Addierglied 64 verbunden, welches ausgebildet ist, das positive Spannungsstellsignal und das negative Spannungsstellsignal einander aufzuaddieren, und ausgangsseitig ein Summenstellsignal zu erzeugen, welches eine zum Erzeugen der Motorspannung repräsentiert, und dieses an einem Ausgang 73 bereitzustellen.The order analyzer 65 forms in this embodiment, the already mentioned harmonic analyzer. The order-related current-shaping unit 60 also has a harmonic switching unit in this embodiment 61 on. The harmonic switching unit 61 includes a positive connection unit 62 and a negative connection unit 63 , The positive connection unit 62 has an entrance 68 for that of the positive analyzer 66 generated positive coefficient signal. The negative connection unit 63 has an entrance 70 for that of the negative analyzer 67 generated negative coefficient signal. The harmonic switching unit 61 also has an entrance 69 on which with the entrance 72 is connected for the order-related rotor position signal. The positive connection unit 62 is configured to compare the positive coefficient signal received on the input side with a coefficient setpoint and, depending on the comparison result - in particular by means of a regulator - to generate a positive voltage adjustment signal for generating a motor voltage, and this output side via a connecting line 87 issue. The negative connection unit 63 is formed, the input side at the entrance 70 to receive received negative coefficient signal with a negative coefficient reference value and in response to a comparison result - in particular by means of a controller - to generate a negative voltage control signal for driving the motor and this via a connecting line 93 issue. The connection lines 87 and 93 , and so the outputs of the positive connection unit 62 or the negative Aufschalteinheit 63 , are with an adder 64 which is configured to add the positive voltage control signal and the negative voltage control signal to one another, and to generate on the output side a summing signal, which represents one for generating the motor voltage, and this at an output 73 provide.

Die positive Aufschalteinheit 62 weist dazu ein Subtrahierglied 81, zuvor auch Diskriminator genannt auf, welches eingangsseitig - insbesondere mit einem negativen Eingang - mit dem Eingang 68 verbunden ist und mit einem weiteren Eingang mit einem Koeffizientenreferenzwertspeicher 82 verbunden ist, in welchem ein einen Anteil der entsprechenden Oberwelle repräsentierender Koeffizientenreferenzwertdatensatz 114, welcher den zuvor genannten Vorgabedatensatz bildet, für den positiven Anteil vorrätig gehalten ist. Das Subtrahierglied 81, zuvor auch Oberwellendiskriminator genannt, ist ausgebildet, ein Subtraktionsergebnis aus dem Koeffizientensollwert und dem positiven Koeffizientensignal zu erzeugen, das eine Abweichung des positiven Koeffizientensignals von dem positiven Koeffizientenreferenzwertdatensatz 114 repräsentiert, und ein das Subtraktionsergebnis repräsentierendes Koeffizientenstellsignal zu erzeugen und an einen Regler 80 zu senden. Der Regler 80 ist beispielsweise ein Integral-Regler, welcher ausgebildet ist, insbesondere iterativ einen Ausgangswert der Ausgangsspannung, repräsentiert durch das positive Spannungssignal, an den Koeffizientenreferenzwert anzugleichen. Der Regler 80 ist ausgangsseitig über eine Verbindungsleitung 84 mit einem Drehglied 83, vorab auch Winkelschieber genannt, verbunden, welches ausgebildet ist, einen Vektor eines durch das Ausgangssignal des Reglers 80, welcher einen positiven Spannungsoberwellenanteil für die entsprechende Ordnung repräsentiert, um einen vorbestimmten Drehwinkel, insbesondere Motorwinkel, zu drehen, und so eine Konvergenz der Regelung zu bewirken, und ein Ausgangssignal zu erzeugen, das einen Spannungsoberwellenanteil der entsprechenden Ordnung nach Konvergenzdrehung repräsentiert, und dieses über eine Verbindungsleitung 86 auszugeben.The positive connection unit 62 points to a subtractor 81 , previously also called discriminator on which input side - in particular with a negative input - with the input 68 and with another input having a coefficient reference value memory 82 in which a representative of a proportion of the corresponding harmonic Coefficient reference value record 114 , which forms the aforementioned default data set, is kept in stock for the positive portion. The subtractor 81 , previously also called harmonic discriminator, is configured to generate a subtraction result from the coefficient setpoint and the positive coefficient signal, which is a deviation of the positive coefficient signal from the positive coefficient reference value data set 114 and to generate a coefficient setting signal representing the subtraction result and to a controller 80 to send. The regulator 80 For example, an integral controller which is designed, in particular iteratively, to equalize an output value of the output voltage, represented by the positive voltage signal, to the coefficient reference value. The regulator 80 is on the output side via a connecting line 84 with a rotary link 83 , also referred to as angle slide, connected, which is designed to be a vector by the output signal of the regulator 80 , which represents a positive voltage harmonic component for the corresponding order to rotate a predetermined rotation angle, in particular motor angle, and so to cause a convergence of the control, and to generate an output signal representing a voltage harmonic component of the corresponding order after convergence rotation, and this over a connection line 86 issue.

Die positive Aufschalteinheit 62 weist auch einen inversen Parktransformator 85 auf, welcher eingangsseitig über die Verbindungsleitung 86 mit dem Drehglied 83 verbunden ist, und über einen weiteren Eingang mit dem Eingang 69 für das ordnungsbezogene Rotorpositionssignal verbunden ist. Der inverse Parktransformator 85 ist ausgebildet, das bereits erwähnte positive Spannungsstellsignal in Abhängigkeit des eingangsseitig empfangenen, von dem Drehglied 83 erzeugten Ausgangssignals, repräsentierend den Oberwellenspannungsanteil für die Ordnung nach der Konvergenzdrehung, und in Abhängigkeit des am Eingang 69 empfangenen ordnungsbezogenen Rotorwinkelsignals zu erzeugen, und dieses ausgangsseitig über die Verbindungsleitung 87 an das Addierglied 64 auszugeben.The positive connection unit 62 also has an inverse park transformer 85 on which input side via the connecting line 86 with the rotary member 83 connected, and via another entrance to the entrance 69 is connected for the order-related rotor position signal. The inverse park transformer 85 is formed, the already mentioned positive voltage control signal in response to the input received by the rotary member 83 generated output signal representing the harmonic voltage component for the order after the convergence rotation, and in dependence on the input 69 to generate received order-related rotor angle signal, and this output side via the connecting line 87 to the adder 64 issue.

Die negative Aufschalteinheit 63 weist ein dem Subtrahierglied 81 entsprechendes Subtrahierglied 94 auf, welches mit einem negativen Eingang mit dem Eingang 70 verbunden ist, und mit einem Referenzeingang mit einem Koeffizientenreferenzwertspeicher 95 verbunden ist, in welchem ein einen Anteil der entsprechenden Oberwelle repräsentierender Koeffizientenreferenzwertdatensatz 115, welcher den zuvor genannten Vorgebedatensatz bildet, für den negativen Anteil vorrätig gehalten ist. Das Subtrahierglied 94 ist ausgebildet, ausgangsseitig ein negatives Koeffizientenstellsignal zu erzeugen, welches eine Differenz, und so eine Abweichung des Koeffizientensignals von dem negativen Koeffizientenreferenzwertdatensatz 115 repräsentiert, und dieses ausgangsseitig an einen Regler 88 der negativen Aufschalteinheit 63 zu senden. Der Regler 88 kann - insbesondere mittels Integrationsregelung - ein Ausgangssignal erzeugen, das einen negativen Spannungsoberwellenanteil für die entsprechende Ordnung repräsentiert.The negative connection unit 63 indicates the subtractor 81 corresponding subtractor 94 on, which with a negative entrance to the entrance 70 and with a reference input having a coefficient reference value memory 95 in which is a coefficient reference value data record representing a portion of the corresponding harmonic 115 which forms the aforementioned Vorgebedatensatz, is held in stock for the negative portion. The subtractor 94 is configured to produce on the output side a negative coefficient setting signal which is a difference, and thus a deviation of the coefficient signal from the negative coefficient reference value data set 115 represents, and this output side to a controller 88 the negative connection unit 63 to send. The regulator 88 can - in particular by means of integration control - produce an output signal that represents a negative voltage harmonic component for the corresponding order.

Das Ausgangssignal des Reglers 88 kann in einem weiteren Verarbeitungsschritt der Signalverarbeitung mittels eines Drehgliedes 89 um einen vorbestimmten Rotorwinkelbetrag gedreht werden, und ein Ausgangssignal erzeugt werden, das einen negativen Spannungsoberwellenanteil für die entsprechende Ordnung nach Konvergenzdrehung repräsentiert. Die negative Aufschalteinheit 63 weist auch einen inversen Parktransformator 90 auf, welcher eingangsseitig mit dem Ausgang des Drehgliedes 89 verbunden ist, und so von dort das Ausgangssignal, repräsentierend den negativen Spannungsoberwellenanteil für die Ordnung nach Konvergenzdrehung empfangen kann. Der inverse Parktransformator 90 weist auch einen weiteren Eingang für einen negativen Anteil des Rotorwinkelsignals auf, welcher über ein Multiplikationsglied 91 mit dem Eingang 69 verbunden ist. Das Multiplikationsglied 91 ist eingangsseitig auch mit einem Speicher 92 verbunden, in dem ein negativer Multiplikationswert, beispielsweise den Wert minus eins, vorrätig gehalten ist. Das Multiplikationsglied 91 kann so aus dem Rotorwinkelsignal die negativen Drehanteile ermitteln, womit der inverse Parktransformator 90 aus dem Ausgangssignal des Drehgliedes 89 das bereits erwähnte negative Spannungsstellsignal erzeugen kann, welches dann über die Verbindungsleitung 93 an das Addierglied 64 zur Superposition mit dem positiven Spannungsstellsignal, empfangen über die Verbindungsleitung 87, gesendet werden kann.The output signal of the controller 88 can in a further processing step of the signal processing by means of a rotary member 89 are rotated by a predetermined rotor angle amount, and an output signal is generated which represents a negative voltage harmonic component for the corresponding order after convergence rotation. The negative connection unit 63 also has an inverse park transformer 90 on which input side to the output of the rotary member 89 is connected, and so from there the output signal, representing the negative voltage harmonic content for the order after convergence rotation can receive. The inverse park transformer 90 also has another input for a negative portion of the rotor angle signal, which via a multiplier 91 with the entrance 69 connected is. The multiplication element 91 is on the input side also with a memory 92 in which a negative multiplication value, for example the value minus one, is kept in stock. The multiplication element 91 can thus determine from the rotor angle signal, the negative rotational components, making the inverse Park transformer 90 from the output signal of the rotary member 89 can generate the already mentioned negative voltage control signal, which then via the connecting line 93 to the adder 64 to the superposition with the positive voltage control signal received via the connecting line 87 , can be sent.

Die ordnungsbezogene Current-Shaping-Einheit 60 weist auch eine Ordnungssyntheseeinheit 113, zuvor auch Oberwellengenerator genannt, auf. Die Ordnungssyntheseeinheit 113 weist eine positive Transformationseinheit 75 und eine negative Transformationseinheit 76 auf. Die Ordnungssyntheseeinheit 113 weist auch ein Addierglied 103 auf, welches eingangsseitig über eine Verbindungsleitung 104 mit der positiven Transformationseinheit 75, und über eine Verbindungsleitung 105 mit der negativen Transformationseinheit 76 verbunden ist. Die positive Transformationseinheit 75 weist einen inversen Parktransformator 96 auf, welcher eingangsseitig über eine Verbindungsleitung 100 mit dem Eingang 68 für das positive Koeffizientensignal verbunden ist. Die negative Transformationseinheit 76 weist einen inversen Parktransformator 97 auf, welcher eingangsseitig über eine Verbindungsleitung 102 mit dem Eingang 70 für das negative Koeffizientensignal verbunden ist. Die inversen Parktransformatoren sind jeweils zur inversen Parktransformation ausgebildet und können ausgangsseitig ein Ausgangssignal in der D-Q-Ebene erzeugen. Der Parktransformator 97 ist eingangsseitig mit einem Multiplikationsglied 98 als Bestandteil der negativen Syntheseeinheit 76 verbunden. Das Multiplikationsglied 98 ist mit einem Negativwertspeicher 99 verbunden, in dem ein Datensatz, repräsentierend einen negativen Wert, beispielsweise den Wert minus eins, vorrätig gehalten ist. Das Multiplikationsglied 98 ist ein ganzseitig über eine Verbindungsleitung 101 mit dem Eingang 69 für das ordnungsbezogene Rotorpositionssignal verbunden. Der inverse Parktransformator 96 ist ebenfalls über die Verbindungsleitung 101 mit dem Eingang 69 für das ordnungsbezogene Rotorpositionssignal verbunden. Die Ordnungssyntheseeinheit 113 bildet in diesem Ausführungsbeispiel einen weiteren Teil innerhalb der ordnungsbezogenen Current-Shaping-Einheit 60 dar, welche beispielsweise optional, das heißt zusätzlich zu der Ordnungsaufschalteinheit 61, und zusätzlich zum Ordnungsanalysator 65 ausgebildet sein kann. Die ordnungsbezogene Current-Shaping-Einheit 60 kann so in einer Variante keine Ordnungssyntheseeinheit 113 aufweisen.The order-related current-shaping unit 60 also has an order synthesis unit 113 , previously also called harmonic generator on. The order synthesis unit 113 has a positive transformation unit 75 and a negative transformation unit 76 on. The order synthesis unit 113 also has an adder 103 on which input side via a connecting line 104 with the positive transformation unit 75 , and over a connecting line 105 with the negative transformation unit 76 connected is. The positive transformation unit 75 has an inverse park transformer 96 on, which input side via a connecting line 100 with the entrance 68 for the positive coefficient signal is connected. The negative transformation unit 76 has an inverse park transformer 97 on, which input side via a connecting line 102 with the entrance 70 for the negative coefficient signal is connected. The inverse park transformers are each formed for inverse Park transformation and the output side can generate an output signal in the DQ level. The park transformer 97 is input side with a multiplication element 98 as part of the negative synthesis unit 76 connected. The multiplication element 98 is with a negative value memory 99 in which a record representing a negative value, for example the value minus one, is kept in stock. The multiplication element 98 is a full-page over a connecting line 101 with the entrance 69 connected for the order-related rotor position signal. The inverse park transformer 96 is also over the connection line 101 with the entrance 69 connected for the order-related rotor position signal. The order synthesis unit 113 forms in this embodiment another part within the order-related current-shaping unit 60 which is optional, for example, that is in addition to the order-switching unit 61 , and in addition to the order analyzer 65 can be trained. The order-related current-shaping unit 60 So in a variant can not order synthesis unit 113 respectively.

Die Ordnungssyntheseeinheit 113 ist ausgebildet, synthetisch ein synthetisiertes Oberwellenstromsignal für eine vorbestimmte Motorordnung zu erzeugen, und dieses ausgangsseitig an einem Ausgang 74 bereitzustellen.The order synthesis unit 113 is configured to synthetically generate a synthesized harmonic current signal for a predetermined engine order, and output this at an output 74 provide.

Das Addierglied 103 ist ausgangsseitig mit dem Ausgang 74 verbunden und ist ausgebildet, ein von der positiven Transformationseinheit 75 synthetisch erzeugtes, insbesondere ordnungsbezogenes Oberwellenstromsignal mit positiver Drehrichtung, und ein von der negativen Transformationseinheit 76 synthetisch erzeugtes negatives, insbesondere ordnungsbezogenes Oberwellenstromsignal mit negativer Drehrichtung einander aufzuaddieren, und ein synthetisch erzeugtes Summenoberwellenstromsignal zu erzeugen, und dieses am Ausgang 74 bereitzustellen.The adder 103 is output with the output 74 connected and is formed, one of the positive transformation unit 75 synthetically generated, in particular order-related harmonic current signal with positive direction of rotation, and one of the negative transformation unit 76 synthetically generated negative, in particular order-related harmonic current signal with negative direction of rotation to each other, and to produce a synthetically generated summation harmonic current signal, and this at the output 74 provide.

Der inverse Parktransformator 97 kann mittels des über das Multiplikationsglied 98 empfangenen, negierten Anteils des ordnungsbezogenen Rotorwinkelsignals, und in Abhängigkeit des vom Eingang 70 empfangenen negativen Koeffizientensignals, das eine negative Drehung repräsentiert, mittels inverser Parktransformation das synthetisch erzeugte negative Oberwellenstromsignal in der D-Q-Ebene erzeugen, und ausgangsseitig über die Verbindungsleitung 105 an das Addierglied 103 senden.The inverse park transformer 97 can by means of the multiplier 98 received, negated portion of the order-related rotor angle signal, and depending on the input 70 received negative coefficient signal representing a negative rotation, by means of inverse Park transformation generate the synthetically generated negative harmonic current signal in the DQ plane, and the output side via the connecting line 105 to the adder 103 send.

Der Ausgang 74 der ordnungsbezogenen Current-Shaping-Einheit 60 kann in 2 beispielsweise mit der Verbindungsleitung 51, mit der Verbindungsleitung 53 oder anstelle der ordnungsbezogenen Current-Shaping-Einheit 37 mit der Verbindungsleitung 55 verbunden sein. Mittels der ordnungsbezogenen Current-Shaping-Einheit 60 kann so vorteilhaft ein ordnungsbezogenes Spannungsstellsignal, und im Falle der ordnungsbezogenen Oberwellensyntheseeinheit 113 ein synthetisch erzeugtes ordnungsbezogenes Oberwellenstromsignal erzeugt werden, wobei positive und negative Signalanteile, die jeweils eine positive beziehungsweise negative Drehung repräsentieren, in der ordnungsbezogenen Current-Shaping-Einheit 60 jeweils unabhängig voneinander erzeugt worden sind.The exit 74 the regulatory current-shaping unit 60 can in 2 for example, with the connecting line 51 , with the connection line 53 or instead of the regulatory current-shaping unit 37 with the connection line 55 be connected. By means of the order-related current-shaping unit 60 can thus advantageously an order-related voltage control signal, and in the case of the order-related harmonic synthesis unit 113 a synthetically generated order-related harmonic current signal are generated, wherein positive and negative signal components, each representing a positive and negative rotation, in the order-related current-shaping unit 60 each independently generated.

Mittels des Reglers 80 für den positiven Anteil und des Reglers 88 für den negativen Anteil kann die ordnungsbezogene Current-Shaping-Einheit 60 den Anteil der in den Ordnungsspeichern 38, 39 und 40 vorrätiggehaltenen Ordnungsdatensätzen entsprechenden Oberwellen im Motorstrom gemäß dem in dem Koeffizientenreferenzwertspeichern 82 und 95 vorrätiggehaltenen Koeffizientenreferenzwertdatensätzen 114 beziehungsweise 115 einstellen. Auf diese Weise kann die Current-Shaping-Einheit 13 einzelne oder mehrere Oberwellen im Motorstrom unabhängig voneinander eliminieren, reduzieren, oder zum Erzeugen eines vorbestimmten Soll-Klangbildes auf einen vorbestimmten Wert einstellen.By means of the regulator 80 for the positive part and the regulator 88 for the negative portion, the order-related current-shaping unit 60 the proportion of those in the order stores 38 . 39 and 40 stored harmonics in the motor current according to the stored in the coefficient reference value 82 and 95 stocked coefficient reference value records 114 respectively 115 to adjust. In this way, the current-shaping unit 13 eliminate one or more harmonics in the motor current independently, reduce, or set to produce a predetermined target sound image to a predetermined value.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102013211151 A1 [0002]DE 102013211151 A1 [0002]

Claims (10)

Steuereinheit (1) für eine elektrische Maschine (2) mit einem Stator und einem Rotor (3), wobei die Steuereinheit (1) ausgebildet ist, ein insbesondere pulsweitenmoduliertes, einen in den Stator einzuspeisenden Strom repräsentierendes Steuersignal zum Erzeugen eines magnetischen Drehfeldes zu erzeugen und dieses ausgangsseitig auszugeben, wobei die Steuereinheit (1) ausgebildet ist, dem Steuersignal ein wenigstens eine Oberwelle repräsentierendes Überlagerungssignal zu überlagern, so dass Oberwellen in einem Maschinenstrom der Maschine (2) reduziert oder eliminiert werden können, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (1) ausgebildet ist, das Überlagerungssignal (56, 57, 58) mit wenigstens oder nur zwei zueinander verschiedenen Anteilen zu erzeugen, wobei ein positiver Anteil einen in Rotorumlaufrichtung drehenden Stromvektor repräsentiert und ein negativer Anteil einen entgegen der Rotorumlaufrichtung drehenden Stromvektor repräsentiert.Control unit (1) for an electrical machine (2) with a stator and a rotor (3), wherein the control unit (1) is designed to generate a control signal, in particular pulse width modulated, representing a current to be fed into the stator for generating a rotating magnetic field and this output side, wherein the control unit (1) is adapted to superimpose the control signal a superposition signal representing at least one harmonic, so that harmonics in a machine power of the machine (2) can be reduced or eliminated, characterized in that the control unit (1) is formed, the superposition signal (56, 57, 58) to produce at least or only two mutually different proportions, wherein a positive portion representing a rotating in the rotor rotational direction current vector and a negative portion represents a counter to the rotor rotation direction rotating current vector. Steuereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (1) ausgebildet ist, die positiven und negativen Anteile des Überlagerungssignals (56) unabhängig voneinander und/oder getrennt voneinander zu erzeugen.Control unit after Claim 1 , characterized in that the control unit (1) is adapted to generate the positive and negative components of the heterodyne signal (56) independently of one another and / or separately from one another. Steuereinheit (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (1) einen Eingang (42) für ein einen erfassten Statorstrom repräsentierendes Stromsignal aufweist und ausgebildet ist, das Überlagerungssignal (56, 57, 58) in Abhängigkeit des Stromsignals zu erzeugen, wobei die Steuereinheit (1) einen mit dem Eingang (42, 71) verbundenen Ordnungsanalysator (65, 66, 67) aufweist, welcher ausgebildet ist, aus dem Stromsignal ein positives Stromsignal zu erzeugen, das einem positiven Anteil des Statorstromes entspricht und einen negativen Anteil zu erzeugen, der einem negativen Anteil des Statorstromes entspricht.Control unit (1) after Claim 1 or 2 , characterized in that the control unit (1) has an input (42) for a current signal representing a detected stator current and is designed to generate the heterodyne signal (56, 57, 58) in dependence on the current signal, wherein the control unit (1) has a order analyzer (65, 66, 67) connected to the input (42, 71), which is designed to generate from the current signal a positive current signal which corresponds to a positive component of the stator current and to generate a negative component which is a negative component of the stator current corresponds. Steuereinheit (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (1) der Ordnungs-Analysator (65, 66, 67) ausgebildet ist, die Oberwellen, - insbesondere eine Amplitude der Oberwellen und/oder eine Phasenlage - für den positive und den negativen Anteil unabhängig voneinander zu erfassen und für die Anteile jeweils ein Koeffizientensignal zu erzeugen, das einen Anteil der Oberwelle im Strom repräsentiert.Control unit (1) after Claim 3 , characterized in that the control unit (1) of the order analyzer (65, 66, 67) is designed to detect the harmonics, - in particular an amplitude of the harmonics and / or a phase position - for the positive and the negative component independently and for each of the fractions to generate a coefficient signal representing a fraction of the harmonic in the stream. Steuereinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit einen Oberwellen-Generator (113) aufweist, welcher ausgebildet ist, in Abhängigkeit des Koeffizientensignals einen die Oberwellen repräsentierenden Strom jeweils für die Anteile nachzubilden und dieses von dem Stromsignal zu subtrahieren.Control unit after Claim 4 , characterized in that the control unit comprises a harmonic generator (113), which is designed to emulate a harmonic current representative of the proportions depending on the coefficient signal and to subtract this from the current signal. Steuereinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (1) einen Eingang (72) für ein einen Rotorwinkel repräsentierendes Rotorpositionssignal aufweist, und ausgebildet ist, das Überlagerungssignal (56, 57, 58) in Abhängigkeit des Rotorpositionssignals zu erzeugen.Control unit (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit (1) has an input (72) for a rotor angle representing rotor position signal, and is adapted to the overlay signal (56, 57, 58) in response to the rotor position signal produce. Steuereinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (1) wenigstens eine ordnungsbezogene Stromformeinheit (35, 36, 37, 60) aufweist, welcher ausgebildet ist, das Überlagerungssignal (56, 57, 58) für eine vorbestimmte Ordnung zu erzeugen.Control unit (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit (1) has at least one order-related current shaping unit (35, 36, 37, 60) which is designed to generate the superposition signal (56, 57, 58) for a predetermined one To create order. Steuereinheit (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (1) wenigstens zwei ordnungsbezogene Stromformeinheiten (35, 36, 37, 60) aufweist, welche jeweils ausgebildet sind, das Überlagerungssignal (56, 57, 58) für wenigstens zwei oder mehrere Ordnungen unabhängig voneinander zu erzeugen.Control unit (1) after Claim 7 , characterized in that the control unit (1) has at least two order-related current shaping units (35, 36, 37, 60), which are each designed to generate the heterodyne signal (56, 57, 58) independently of one another for at least two or more orders. Steuereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit wenigstens einen Oberwellen-Diskriminator (81, 94) aufweist, welcher ausgebildet ist, für den positiven und/oder den negativen Anteil jeweils die Anteile der Oberwellen in Abhängigkeit des Koeffizientensignals mit einem einen Vorgabewert repräsentierenden Vorgabedatensatz (114, 115) zu vergleichen und für die Anteile jeweils ein Koeffizientendifferenzsignal zu erzeugen.Control unit according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit has at least one harmonic discriminator (81, 94) which is designed for the positive and / or the negative component of each of the components of the harmonics as a function of the coefficient signal with a Compare default value set (114, 115) and to generate a coefficient difference signal for the shares each. Steuereinheit (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (1) für den positiven und den negativen Anteil jeweils einen Winkelschieber (83, 89) aufweist, welcher ausgebildet ist, einen Drehwinkel des positiven beziehungsweise negativen Anteils um einen vorbestimmten Winkel zu versetzen.Control unit (1) after Claim 9 , characterized in that the control unit (1) for the positive and the negative portion each having an angle slider (83, 89) which is adapted to offset a rotation angle of the positive or negative portion by a predetermined angle.
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