DE102018206286A1 - Method and device for current measurement of an inverter - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Strommessung eines Wechselrichters, der drei Halbbrücken aufweist, wobei das Verfahren ein Ermitteln je eines PWM-Wertes, der je einer der Halbbrücken des Wechselrichters zugeordnet ist, für eine erste Schaltperiode, und ein Bestimmen, ob vorbestimmte Mindestabstände zwischen den PWM-Werten eingehalten werden, aufweist. Wenn die Mindestabstände zwischen den PWM-Werten nicht eingehalten werden, umfasst das Verfahren weiter ein Identifizieren eines kritischen PWM-Wertes aus den PWM-Werten, ein Ermitteln eines Korrekturwertes, um welchen der kritische PWM-Wert korrigiert werden muss, sodass die Mindestabstände eingehalten werden, ein Korrigieren des kritischen PWM-Wertes um den Korrekturwert, ein Korrigieren eines korrespondierenden PWM-Wertes für eine zweite Schaltperiode des Wechselrichters, wobei der korrespondierende PWM-Wert derselben Halbbrücke wie der kritische PWM-Wert zugeordnet ist, wobei die Summe aller Korrekturen 0 ergibt. A method of measuring the current of an inverter having three half bridges, the method comprising determining a respective PWM value associated with each of the half bridges of the inverter for a first switching period, and determining whether predetermined minimum distances between the PWM values are met be, has. If the minimum distances between the PWM values are not met, the method further comprises identifying a critical PWM value from the PWM values, determining a correction value by which the critical PWM value must be corrected so that the minimum distances are maintained correcting the critical PWM value by the correction value, correcting a corresponding PWM value for a second switching period of the inverter, the corresponding PWM value being associated with the same half-bridge as the critical PWM value, the sum of all corrections being 0 ,
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Strommessung eines Wechselrichters. Die Erfindung betrifft weiter ein Computerprogrammprodukt und ein System.The invention relates to a method and a device for current measurement of an inverter. The invention further relates to a computer program product and a system.
Verfahren und Vorrichtungen zur Strommessung eines Wechselrichters sind aus dem Stand der Technik bekannt. Diese sind jedoch aufwendig und teuer, weil mindestens zwei Stromsensoren eingesetzt werden müssen.Methods and apparatus for measuring the current of an inverter are known from the prior art. However, these are complicated and expensive because at least two current sensors must be used.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zur Strommessung eines Wechselrichters bereitzustellen.It is therefore an object of the present invention to provide an improved method and apparatus for measuring the current of an inverter.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Strommessung eines Wechselrichters, der drei Halbbrücken aufweist, wobei das Verfahren ein Ermitteln je eines PWM-Wertes, der je einer der Halbbrücken des Wechselrichters zugeordnet ist, für eine erste Schaltperiode, und ein Bestimmen, ob vorbestimmte Mindestabstände zwischen den PWM-Werten eingehalten werden, aufweist. Wenn die Mindestabstände zwischen den PWM-Werten nicht eingehalten werden, umfasst das Verfahren weiter ein Identifizieren eines kritischen PWM-Wertes aus den PWM-Werten, ein Ermitteln eines Korrekturwertes, um welchen der kritische PWM-Wert korrigiert werden muss, sodass die Mindestabstände eingehalten werden, ein Korrigieren des kritischen PWM-Wertes um den Korrekturwert, ein Korrigieren eines korrespondierenden PWM-Wertes für eine zweite Schaltperiode des Wechselrichters, wobei der korrespondierende PWM-Wert derselben Halbbrücke wie der kritische PWM-Wert zugeordnet ist, wobei die Summe aller Korrekturen 0 ergibt. Das Verfahren umfasst zusätzlich ein Erfassen eines ersten Stromes zu einem ersten Zeitpunkt innerhalb der ersten Schaltperiode, in dem sich eine erste Halbbrücke in einem zweiten Schaltzustand und eine zweite und eine dritte Halbbrücke in einem ersten Schaltzustand befinden, und ein Erfassen eines zweiten Stromes zu einem zweiten Zeitpunkt innerhalb der ersten Schaltperiode, in dem sich die erste Halbbrücke und die zweite Halbbrücke in einem zweiten Schaltzustand und die dritte Halbbrücke in einem ersten Schaltzustand befinden, oder in dem sich die erste Halbbrücke und die dritte Halbbrücke in einem zweiten Schaltzustand befinden und die zweite Halbbrücke in einem ersten Schaltzustand befinden.This object is achieved by a method for measuring the current of an inverter having three half-bridges, the method comprising determining a respective PWM value associated with each of the half-bridges of the inverter for a first switching period, and determining whether predetermined minimum distances between the PWM values. If the minimum distances between the PWM values are not met, the method further comprises identifying a critical PWM value from the PWM values, determining a correction value by which the critical PWM value must be corrected so that the minimum distances are maintained correcting the critical PWM value by the correction value, correcting a corresponding PWM value for a second switching period of the inverter, the corresponding PWM value being associated with the same half-bridge as the critical PWM value, the sum of all corrections being 0 , The method additionally includes detecting a first current at a first time within the first switching period in which a first half-bridge in a second switching state and a second and third half-bridges in a first switching state, and detecting a second current to a second Time within the first switching period in which the first half-bridge and the second half-bridge are in a second switching state and the third half-bridge in a first switching state, or in which the first half-bridge and the third half-bridge are in a second switching state and the second half-bridge are in a first switching state.
Dabei ist der Wechselrichter eine Vorrichtung zur Erzeugung eines dreiphasigen Wechselstroms, beispielsweise eines Dreiphasen-Drehstroms, aus einem konstanten Gleichstrom. Der Gleichstrom wird dabei in den meisten Anwendungen, beispielsweise in einem Automobil, durch einen Akkumulator bereitgestellt.In this case, the inverter is a device for generating a three-phase alternating current, for example a three-phase rotary current, from a constant direct current. The DC current is provided by an accumulator in most applications, for example in an automobile.
Die drei Phasen steuert der Wechselrichter mittels dreier Halbbrücken an. Eine Halbbrücke besteht aus einem Anschluss für die Phase, der über einen ersten Schalter mit einem positiven Potential verbunden ist, und durch einen zweiten Schalter mit einem negativen Potential verbunden ist. Das positive Potential wird dabei für alle Halbbrücken gemeinsam an einem Pol einer Gleichspannungsquelle zur Verfügung gestellt, das negative Potential an dem anderen Pol der Gleichspannungsquelle. Die Spannung zwischen dem positiven Potential und dem negativen Potential wird auch Zwischenkreisspannung genannt.The inverter controls the three phases by means of three half-bridges. A half-bridge consists of a terminal for the phase, which is connected via a first switch with a positive potential, and is connected by a second switch with a negative potential. The positive potential is made available for all half-bridges together at one pole of a DC voltage source, the negative potential at the other pole of the DC voltage source. The voltage between the positive potential and the negative potential is also called the intermediate circuit voltage.
Die Schalter, auch Stromventile genannt, können beispielsweise als MOSFET, IGBT, Thyristoren, oder GTO ausgeführt werden. Daher dürfen die beiden Schalter einer Halbbrücke zu keiner Zeit gleichzeitig geschlossen sein, da dies einen Kurzschluss der Gleichspannungsquelle zur Folge hätte, der die Halbleiterbauteile zerstören Würde. Um einen Kurzschluss zu verhindern, wird der zweite Schalter üblicherweise mit einem gegenüber dem ersten Schalter inversen Signal betrieben. Dabei werden bei einem Umschaltvorgang für die Dauer einer Sperrzeit, auch Totzeit genannt, beide Schalter geschlossen. Somit kann jede Halbbrücke mit einem Signal gesteuert werden.The switches, also called current valves, can be implemented, for example, as MOSFET, IGBT, thyristors, or GTO. Therefore, the two switches of a half bridge must never be closed at the same time at the same time, as this would result in a short circuit of the DC voltage source, which would destroy the semiconductor components. In order to prevent a short circuit, the second switch is usually operated with a signal inverse relative to the first switch. In this case, both switches are closed in a switching operation for the duration of a blocking period, also called dead time. Thus, each half-bridge can be controlled with one signal.
Um einer Phase einen gewünschten Spannungsverlauf aufzuprägen, kann ein Pulsweitenmodulationsverfahren zur Steuerung der entsprechenden Schaltbrücke eingesetzt werden. Dabei wird die Schaltbrücke in einem ersten Schaltzustand geschaltet und nach einem bestimmten Anteil eines Schaltzyklus in einen zweiten Schaltzustand umgeschaltet. Der Anteil eines Schaltzyklus, nach welchem der Schalter umgeschaltet wird, wird mit einem PWM-Wert zwischen 0 und 1 angegeben, und bestimmt, wie lange die Phase mit dem positiven Potential verbunden ist, und wie lange die Phase mit dem negativen Potential verbunden ist. Daraus ergibt sich, welches Potential für die Dauer des Schaltzyklus, oder der Schaltperiode, auf der entsprechenden Phase anliegt. Sind die Schaltperioden hinreichend kurz, lässt sich somit ein Spannungsverlauf auf die Phase aufprägen. Hochfrequente Anteile des Spannungsverlaufs, die sich aus der abwechselnden Beaufschlagung der Phase mit einem positiven Potential und einem negativen Potential ergeben, fallen dabei aufgrund der Tiefpass-Charakteristik elektrischer Maschinen annäherungsweise weg.In order to impose a desired voltage curve on a phase, a pulse width modulation method can be used to control the corresponding switching bridge. In this case, the switching bridge is switched in a first switching state and switched to a certain portion of a switching cycle in a second switching state. The proportion of a switching cycle after which the switch is switched is given a PWM value between 0 and 1, and determines how long the phase is connected to the positive potential and how long the phase is connected to the negative potential. This results in what potential is present for the duration of the switching cycle, or the switching period, on the corresponding phase. If the switching periods are sufficiently short, a voltage curve can thus be imposed on the phase. High-frequency components of the voltage profile which result from the alternating application of the phase with a positive potential and a negative potential, thereby approximately fall away due to the low-pass characteristic of electrical machines.
Zur Regelung des Frequenzrichters, insbesondere zum Betrieb einer elektrischen Maschine, ist eine Information über die Regelgrößen für jede Regelperiode notwendig. Zu diesen gehören die Ströme Zwischenkreisströme, die über die einzelnen Phasen Fließen. Hierzu können Stromsensoren über den Phasen eingesetzt werden. Da alle Halbbrücken bei dem Zwischenkreispotential zusammengeschaltet sind, genügen dabei zwei Stromsensoren zur Bestimmung der drei Phasenströme. Dabei werden zwei Phasenströme mit entsprechenden Stromsensoren gemessen. Der dritte Strom ergibt sich mit der Knotenregel aus den zwei gemessenen Strömen, da die Summe der drei Ströme null ergibt. Insbesondere bei kleinen und günstigen Motoren, wie beispielsweise Servomotoren oder Servolenkung oder als Stellmotor, kann allerdings auch lediglich ein Stromsensor verwendet werden. Insbesondere Dabei wird die Tatsache ausgenutzt, dass mit jedem der Pole über die Halbbrücken zu bestimmten Zeitpunkten eine Phase, zu anderen Zeitpunkten aber zwei Phasen verbunden sind. Anstatt je eine Messung an zwei Stromsensoren vorzunehmen, können daher zwei Messungen an einem Stromsensor zu unterschiedlichen Zeitpunkten vorgenommen werden. Damit die tatsächlichen Phasenströme aus den gemessenen Strömen zuverlässig berechnet werden können, müssen die Messungen zeitlich nah beieinander, nämlich in einer gemeinsamen Schaltperiode erfolgen. To control the frequency judge, in particular for the operation of an electrical machine, information about the controlled variables for each control period is necessary. These include the currents DC link currents, which flow over the individual phases. For this purpose, current sensors can be used over the phases. Since all half-bridges are connected together at the intermediate circuit potential, two current sensors are sufficient for determining the three phase currents. Two phase currents are measured with corresponding current sensors. The third current results with the node rule from the two measured currents, since the sum of the three currents is zero. In particular, with small and cheap engines, such as servomotors or power steering or as a servomotor, but only a current sensor can be used. In particular, the fact is exploited that with each of the poles on the half-bridges at certain times a phase, at other times but two phases are connected. Therefore, instead of making one measurement on each two current sensors, two measurements can be made on a current sensor at different times. In order that the actual phase currents from the measured currents can be reliably calculated, the measurements must take place close to one another in terms of time, namely in a common switching period.
Für die Abtastung des Zwischenkreisstromes in zwei unterschiedlichen Zeitpunkten innerhalb einer Schaltperiode des Wechselrichters benötigt man einen Mindestzeitabstand zwischen zwei benachbarten Schaltflanken des Wechselrichters, um eine saubere Strommessung durchzuführen. Im Wechselrichter sind Streu-Induktivitäten sowie kleine Kapazitäten vorhanden. Diese verursachen bei jeder Schaltflanke, infolge des Umschaltens einer Halbbrücke, ein schwingendes Verhalten, was erst nach eine gewisser Zeit ausklingt. Um nicht während dieses Einschwingverhaltens den Strom falsch abzutasten, muss folglich ein zeitlicher Abstand zwischen zwei Umschaltvorgängen gewahrt werden.For the sampling of the DC link current in two different times within a switching period of the inverter requires a minimum time interval between two adjacent switching edges of the inverter to perform a clean current measurement. The inverter contains stray inductors and small capacitors. These cause with each switching edge, as a result of switching a half-bridge, a vibrating behavior, which only fades after a certain time. In order not to erroneously sample the current during this transient response, a time interval between two switching operations must therefore be maintained.
Die PWM-Werte für eine Schaltperiode, in der die Strommessung durchgeführt wird, werden so geändert, dass die Mindestzeitabstände zwischen den Schaltflanken eingehalten werden, um eine saubere Strommessung zu erreichen. Dabei werden vorzugsweise nur minimale Veränderungen durchgeführt, so dass eine saubere Strommessung gerade noch sichergestellt ist. In einer Schaltperiode sind zu Beginn üblicherweise alle drei Schalter in einem ersten Schaltzustand. Nach Ablauf eines Anteils der Schaltperiodendauer, der durch einen kleinsten der drei PWM-Werte für diese Schaltperiode angegeben wird, wird der zu dem kleinsten PWM-Wert gehörige Schalter umgeschaltet. Das Umschalten des zu dem kleinsten PWM-Wert gehörigen Schalters darf nicht vor Ablauf einer Totzeit erfolgen, um einen Kurzschluss der Zwischenkreisspannung zu vermeiden. Nach Ablauf eines Anteils der Schaltperiodendauer, der durch einen mittleren der drei PWM-Werte für diese Schaltperiode angegeben wird, wird auch der zu dem mittleren PWM-Wert gehörige Schalter umgeschaltet. Das Umschalten des zu dem mittleren PWM-Wert gehörigen Schalters muss mit einem Mindestzeitabstand zu dem Umschalten des zu dem kleinsten PWM-Wert gehörigen Schalters erfolgen, damit eine dazwischen erfolgende Strommessung präzise ist. Nach Ablauf eines Anteils der Schaltperiodendauer, der durch einen größten der drei PWM-Werte für diese Schaltperiode angegeben wird, wird auch der zu dem größten PWM-Wert gehörige Schalter umgeschaltet. Das Umschalten des zu dem größten PWM-Wert gehörigen Schalters muss mit einem Mindestzeitabstand zu dem Umschalten des zu dem mittleren PWM-Wert gehörigen Schalters erfolgen, damit eine dazwischen erfolgende Strommessung präzise ist. Schließlich darf das Umschalten des zu dem größten PWM-Wert gehörigen Schalters auch nicht zu nah am Ende der Schaltperiode und damit dem Anfang einer darauf folgenden Schaltperiode liegen. Vielmehr muss mindestens eine Totzeit, oder Sperrzeit, dazwischen liegen, um einen Kurzschluss der Zwischenkreisspannung zu vermeiden.The PWM values for a switching period in which the current measurement is carried out are changed so that the minimum interval between the switching edges is maintained in order to achieve a clean current measurement. In this case, preferably only minimal changes are carried out, so that a clean current measurement is barely guaranteed. In a switching period, all three switches are usually in a first switching state at the beginning. Upon expiration of a portion of the switching period indicated by a smallest of the three PWM values for that switching period, the switch associated with the smallest PWM value is toggled. The switching over of the switch belonging to the smallest PWM value must not take place before a dead time has elapsed in order to avoid a short circuit of the intermediate circuit voltage. After expiration of a portion of the switching period indicated by an average of the three PWM values for that switching period, the switch associated with the average PWM value is also switched. The switching of the switch associated with the average PWM value must occur at a minimum time interval from the switching of the switch belonging to the smallest PWM value, so that an intermediate current measurement is precise. After expiration of a portion of the switching period indicated by a largest of the three PWM values for that switching period, the switch associated with the largest PWM value is also switched. The switching of the switch associated with the largest PWM value must be done with a minimum time interval from switching the switch associated with the average PWM value so that an intermediate current measurement is accurate. Finally, the switching of the switch belonging to the largest PWM value must not be too close to the end of the switching period and thus the beginning of a subsequent switching period. Rather, at least one dead time, or blocking time, must be in between in order to avoid a short circuit of the intermediate circuit voltage.
Wenn einer der oben beschriebenen Mindestzeitabstände nicht eingehalten wird, besteht eine erste Möglichkeit, den kleineren der betroffenen PWM-Werte zu verkleinern, sowie eine zweite Möglichkeit, den größeren der betroffenen PWM-Werte zu Vergrößern. Wenn eine der beiden Möglichkeiten eine weitere Verletzung eines Mindestzeitabstands zur Folge hat oder berührt, so wird die jeweils andere Möglichkeit bevorzugt realisiert. Der PWM-Wert, dessen Korrektur bevorzugt wird, wird kritischer PWM-Wert genannt. Wenn keine der beiden Möglichkeiten eine weitere Verletzung eines Mindestzeitabstands zur Folge hat oder berührt, so wird bevorzugt nicht der mittlere der PWM-Werte korrigiert. Entsprechend ist dann der andere betroffene PWM-Wert der kritische PWM-Wert. In dem Fall, wenn sowohl das Umschalten des zu dem größten PWM-Wert gehörigen Schalters einen Mindestabstand zu dem Umschalten des zu dem mittleren PWM-Wert gehörigen Schalters unterschreitet, als auch ein Umschalten des zu dem mittleren PWM-Wert gehörigen Schalters einen Mindestabstand zu dem Umschalten des zu dem kleinsten PWM-Wert gehörigen Schalters unterschreitet, werden der kleinste PWM-Wert und der größte PWM-Wert so korrigiert, dass die Mindestabstände gerade noch eingehalten werden, während der mittlere PWM-Wert unberührt bleibt. D.h., in diesem Fall sind sowohl der kleinste PWM-Wert als auch der größte PWM-Wert kritische PWM-Werte.If one of the minimum time intervals described above is not met, there is a first possibility to reduce the smaller of the affected PWM values and a second possibility to increase the larger of the affected PWM values. If one of the two possibilities results in or touches a further violation of a minimum time interval, the other option is preferably realized. The PWM value whose correction is preferred is called the critical PWM value. If neither of the two options results in or touches a further violation of a minimum time interval, it is preferable not to correct the average of the PWM values. Accordingly, the other affected PWM value is the critical PWM value. In the case when both the switching of the switch belonging to the largest PWM value falls below a minimum distance to the switching of the switch belonging to the mean PWM value, and a switching over of the switch belonging to the average PWM value, a minimum distance to the latter Switching the switch below the smallest PWM value, the smallest PWM value and the largest PWM value are corrected so that the minimum distances are just kept, while the average PWM value remains unaffected. That is, in this case, both the smallest PWM value and the largest PWM value are critical PWM values.
Das Korrigieren eines PWM-Wertes kann, wie oben erwähnt, ein Verkleinern des PWM-Wertes oder ein Vergrößern des PWM-Wertes bedeuten. Ein Korrigieren um einen positiven Korrekturwert bedeutet dabei, dass der PWM-Wert vergrößert wird, während ein Korrigieren um einen negativen Korrekturwert bedeutet, dass der PWM-Wert verkleinert wird. Der Korrekturwert wird dabei so bestimmt, dass der Mindestzeitabstand gerade noch erfüllt wird. Eine Mindestdifferenz zwischen zwei PWM-Werten lässt sich aus einem Mindestzeitabstand zwischen dem Umschalten der zu den PWM-Werten gehörigen Schalter durch Teilen durch eine Schaltperiodendauer berechnen. Ein Korrekturwert wird als Mindestdifferenz abzüglich der tatsächlichen Differenz der betroffenen PWM-Werte berechnet. Correcting a PWM value may, as mentioned above, mean decreasing the PWM value or increasing the PWM value. Correcting for a positive correction value means that the PWM value is increased, while correcting for a negative correction value means that the PWM value is reduced. The correction value is determined so that the minimum time interval is just fulfilled. A minimum difference between two PWM values can be calculated from a minimum time interval between switching the switches associated with the PWM values by dividing by a switching period duration. A correction value is calculated as a minimum difference less the actual difference of the PWM values concerned.
Aufgrund der so veränderten, d.h. korrigierten, PWM-Werte, weisen die Phasenspannungsverläufe Verzerrungen und Oberschwingungen auf, die zu akustischen Problemen und Leistungsverlust führen. Allerdings werden in vielen Anwendungen aus Kostengründen große Regelperioden (bzw. Regelzyklus) verwendet, um kostspielige und aufwendige schnelle Mikroprozessoren zu vermeiden. Somit fallen in eine Regelperiode mehrere Schaltperioden. Die Verfälschungen der Spannungen durch die neuen PWM-Werte können teilweise kompensiert werden. Die neuen verfälschten Spannungen der Maschine lassen sich anhand der korrigierten PWM-Werte zurückberechnen.Due to the so changed, i. corrected, PWM values, the phase voltage waveforms distortions and harmonics, which lead to acoustic problems and power loss. However, in many applications, for cost reasons, large control periods (or control cycle) are used to avoid costly and expensive fast microprocessors. Thus fall in a control period several switching periods. The distortions of the voltages due to the new PWM values can be partially compensated. The new distorted voltages of the machine can be recalculated using the corrected PWM values.
Die Spannungsverzerrung wird kompensiert, indem ein zu dem kritischen PWM-Wert korrespondierender PWM-Wert korrigiert wird. Ein korrespondierender PWM-Wert ist dabei ein PWM-Wert, der zu demselben Schalter gehört wie der kritische PWM-Wert, allerdings für eine Schaltperiode, in der keine Strommessung durchgeführt wird. Bei dem korrespondierenden PWM-Wert dient die Korrektur nicht dazu, Mindestzeitabstände zwischen dem Umschalten der zu den PWM-Werten gehörigen Schalter zu gewährleisten. Vielmehr wird durch die Korrektur korrespondierender PWM-Werte die tatsächliche gemittelte Spannung über alle Schaltperioden einer Regelperiode wieder mit demjenigen Spannungswert in Übereinstimmung gebracht, der sich ohne die für die Strommessungen erfolgten Korrekturen des kritischen PWM-Wertes als gemittelte Spannung über alle Schaltperioden einer Regelperiode ergeben hätte. Vorzugsweise kann dazu ein zu dem kritischen PWM-Wert korrespondierender PWM-Wert in der Schaltperiode, die unmittelbar auf die Schaltperiode der Strommessungen folgt, korrigiert werden. Der korrespondierende PWM-Wert wird dabei um den gleichen Korrekturwert korrigiert wie auch der kritische PWM-Wert, allerdings in die entgegengesetzte Richtung. Wurde also der kritische PWM-Wert um den Korrekturwert vergrößert, so wird der korrespondierende PWM-Wert um den Korrekturwert verkleinert. Wurde hingegen der kritische PWM-Wert um den Korrekturwert verkleinert, so wird der korrespondierende PWM-Wert um den Korrekturwert vergrößert. Der korrespondierende PWM-Wert muss jedoch nicht zwingend um den Korrekturwert korrigiert werden, wie später gesehen werden wird. Vielmehr kann ein korrespondierender PWM-Wert um einen beliebigen Wert korrigiert werden, solange die Summe aller Korrekturen, unter Einbeziehung der Richtung als Vorzeichen, 0 ergibt. Wenn beispielsweise der kritische PWM-Wert um einen Korrekturwert kor korrigiert, und der korrespondierende PWM-Wert um einen Wert -kor korrigiert, so ergibt sich die Summe der Korrekturen als (kor)+(-kor)=0.The voltage distortion is compensated by correcting a PWM value corresponding to the critical PWM value. A corresponding PWM value is a PWM value that belongs to the same switch as the critical PWM value, but for a switching period in which no current measurement is performed. With the corresponding PWM value, the correction does not serve to ensure minimum time intervals between the switching of the switches belonging to the PWM values. Rather, by correcting corresponding PWM values, the actual averaged voltage over all switching periods of a control period is again brought into agreement with that voltage value which would have resulted without the measurements of the current measurements of the critical PWM value as averaged voltage over all switching periods of a control period , Preferably, a PWM value corresponding to the critical PWM value in the switching period, which follows immediately after the switching period of the current measurements, can be corrected for this purpose. The corresponding PWM value is corrected by the same correction value as well as the critical PWM value, but in the opposite direction. Thus, if the critical PWM value has been increased by the correction value, the corresponding PWM value is reduced by the correction value. If, on the other hand, the critical PWM value has been reduced by the correction value, the corresponding PWM value is increased by the correction value. However, the corresponding PWM value does not necessarily have to be corrected by the correction value, as will be seen later. Rather, a corresponding PWM value can be corrected by an arbitrary value as long as the sum of all corrections, including the direction as a sign, yields 0. For example, when the critical PWM value is corrected by a correction value kor and the corresponding PWM value is corrected by a value -kor, the sum of the corrections is given as (kor) + (-kor) = 0.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat insbesondere den Vorteil, dass eine präzise Strommessung einfach und kostengünstig durchgeführt werden kann, da nur ein Shunt benötigt wird. Dadurch, dass das Verfahren nur einen Shunt benötigt, ist das Verfahren besonders geeignet eine robuste und ausfallsichere Ansteuerung einer Stromregelung zu realisieren. Dabei hat das Verfahren den Vorteil, dass trotz einer Strommessung mit nur einem Shunt Verzerrungen vermieden werden. Dadurch werden akustische Probleme, Regelungsprobleme und Leistungsverluste vermieden. Weiter hat das Verfahren den Vorteil, dass trotz einer Strommessung mit nur einem Shunt Oberschwingungen vermieden werden. Dadurch kann eine elektrische Maschine mit höheren Wirkungsgrad betrieben werden, wodurch zusätzlich der Kühlungsaufwand reduziert wird. Das Verfahren hat weiterhin den Vorteil, dass der Regelungsaufwand gering ist, sodass keine kostspieligen schnellen Mikrocontroller verwendet werden müssen. Insbesondere kann das Verfahren mit einer Großen Regelperiode betrieben werden, wodurch kostengünstige Mikrocontroller mit geringer Rechenleistung verwendet werden können.The method according to the invention has the particular advantage that precise current measurement can be carried out simply and inexpensively, since only one shunt is required. Because the method requires only one shunt, the method is particularly suitable for realizing a robust and fail-safe control of a current control. The method has the advantage that, despite a current measurement with only one shunt distortions are avoided. This avoids acoustic problems, control problems and power losses. Next, the method has the advantage that despite a current measurement with only one shunt harmonics are avoided. As a result, an electric machine can be operated with higher efficiency, which additionally reduces the cooling effort. The method also has the advantage that the control effort is low, so no costly fast microcontroller must be used. In particular, the method can be operated with a large control period, whereby cost-effective microcontroller can be used with low processing power.
Das Verfahren kann dadurch weitergebildet werden, dass die erste Schaltperiode auf die zweite Schaltperiode folgt. Dies bedeutet, dass die zweite Schaltperiode zuerst abläuft und danach erst die erste. Ein Folgen meint hier insbesondere unmittelbar, es können aber auch eine oder mehrere Schaltperioden zwischen der zweiten und der ersten Schaltperiode liegen.The method can be developed by following the first switching period on the second switching period. This means that the second switching period expires first and then only the first. A sequence here means in particular directly, but it can also be one or more switching periods between the second and the first switching period.
Diese Weiterbildung hat insbesondere den Vorteil, dass die Lage der PWM-Korrektur und der Korrekturkompensation variiert werden können. Dadurch dann beispielweise ein Frequenzspektrum der Korrekturen optimiert werden, um einen Einfluss auf einen Maschinenbetrieb zu minimieren.This development has the particular advantage that the position of the PWM correction and the correction compensation can be varied. This then, for example, a frequency spectrum of the corrections are optimized to minimize an impact on a machine operation.
Das Verfahren kann dadurch weitergebildet werden, dass das Verfahren weiter ein Korrigieren eines korrespondierenden PWM-Wertes für eine dritte Schaltperiode, wobei der korrespondierende PWM-Wert derselben Halbbrücke wie der kritische PWM-Wert zugeordnet ist, aufweist. The method may be further developed in that the method further comprises correcting a corresponding PWM value for a third switching period, wherein the corresponding PWM value is assigned to the same half-bridge as the critical PWM value.
Diese Weiterbildung hat insbesondere den Vorteil, dass die Kompensation der für die Strommessungen notwendigen Korrektur des kritischen PWM-Wertes auf mehrere Schaltperioden verteilt und dadurch abgemildert werden kann. Somit können hochfrequente Störeinflüsse vermieden werden.This development has the particular advantage that the compensation of the necessary for the current measurements correction of the critical PWM value can be distributed over several switching periods and thereby mitigated. Thus, high-frequency interference can be avoided.
Das Verfahren kann dadurch weiter gebildet werde, dass die zweite und/oder die dritte Schaltperiode an die erste Schaltperiode angrenzen. Dies meint insbesondere, dass die erste, zweite und dritte Schaltperiode unmittelbar aneinander anschließen. Dabei folgt beispielsweise die zweite Schaltperiode unmittelbar auf die erste Schaltperiode und die dritte Schaltperiode folgt unmittelbar auf die zweite Schaltperiode.The method can be further developed in that the second and / or the third switching period adjoin the first switching period. This means, in particular, that the first, second and third switching periods directly adjoin one another. For example, the second switching period immediately follows the first switching period and the third switching period immediately follows the second switching period.
Diese Weiterbildung hat den Vorteil, dass Spannungswerte über einen möglichst kleinen Zeitraum gemittelt kompensiert werden, sodass die Verfälschungen des Spannungsverlaufs in einem engen Rahmen bleiben.This refinement has the advantage that voltage values are compensated averaged over the shortest possible period of time so that the distortions in the voltage profile remain within a narrow range.
Das Verfahren kann dadurch weiter gebildet werden, dass der Mindestabstand zwischen 0 und einem kleinsten der PWM-Werte, und der Mindestabstand zwischen einem größten der PWM-Werte und 1, ein Quotient aus einer betriebszustandsbedingen Sperrzeit und einer Schaltperiodendauer ist, und wobei der Mindestabstand zwischen dem kleinsten PWM-Wert und einem nächstgrößeren der PWM-Werte, und der Mindestabstand zwischen dem größten PWM-Wert und einem nächstkleineren der PWM-Werte, ein Quotient aus einem bauteilbedingten Mindestzeitabstand und der Schaltperiodendauer ist.The method may be further developed by having the minimum distance between 0 and a minimum of the PWM values, and the minimum distance between a largest of the PWM values and 1, a quotient of an operating condition-locked period and a switching period duration, and wherein the minimum distance between the minimum PWM value and a next larger one of the PWM values, and the minimum distance between the largest PWM value and a next smaller one of the PWM values, a quotient of a component-related minimum time interval and the switching period duration.
Diese Weiterbildung hat den Vorteil, dass sowohl eine bauartbedingte Totzeit, oder Sperrzeit, als auch ein für eine Strommessung benötigter Mindestzeitabstand, angemessen bei der Korrektur der PWM-Werte berücksichtigt werden.This refinement has the advantage that both a design-related dead time, or blocking time, and a minimum time interval required for a current measurement are adequately taken into account in the correction of the PWM values.
In einer Schaltperiode sind zu Beginn üblicherweise alle drei Schalter in einem ersten Schaltzustand. Nach Ablauf eines Anteils der Schaltperiodendauer, der durch einen kleinsten der drei PWM-Werte für diese Schaltperiode angegeben wird, wird der zu dem kleinsten PWM-Wert gehörige Schalter umgeschaltet. Das Umschalten des zu dem kleinsten PWM-Wert gehörigen Schalters darf nicht vor Ablauf einer Totzeit erfolgen, um einen Kurzschluss der Zwischenkreisspannung zu vermeiden. Nach Ablauf eines Anteils der Schaltperiodendauer, der durch einen mittleren der drei PWM-Werte für diese Schaltperiode angegeben wird, wird auch der zu dem mittleren PWM-Wert gehörige Schalter umgeschaltet. Das Umschalten des zu dem mittleren PWM-Wert gehörigen Schalters muss mit einem Mindestzeitabstand zu dem Umschalten des zu dem kleinsten PWM-Wert gehörigen Schalters erfolgen, damit eine dazwischen erfolgende Strommessung präzise ist. Nach Ablauf eines Anteils der Schaltperiodendauer, der durch einen größten der drei PWM-Werte für diese Schaltperiode angegeben wird, wird auch der zu dem größten PWM-Wert gehörige Schalter umgeschaltet. Das Umschalten des zu dem größten PWM-Wert gehörigen Schalters muss mit einem Mindestzeitabstand zu dem Umschalten des zu dem mittleren PWM-Wert gehörigen Schalters erfolgen, damit eine dazwischen erfolgende Strommessung präzise ist. Schließlich darf das Umschalten des zu dem größten PWM-Wert gehörigen Schalters auch nicht zu nah am Ende der Schaltperiode und damit dem Anfang einer darauf folgenden Schaltperiode liegen. Vielmehr muss mindestens eine Totzeit, oder Sperrzeit, dazwischen liegen, um einen Kurzschluss der Zwischenkreisspannung zu vermeiden.In a switching period, all three switches are usually in a first switching state at the beginning. Upon expiration of a portion of the switching period indicated by a smallest of the three PWM values for that switching period, the switch associated with the smallest PWM value is toggled. The switching over of the switch belonging to the smallest PWM value must not take place before a dead time has elapsed in order to avoid a short circuit of the intermediate circuit voltage. After expiration of a portion of the switching period indicated by an average of the three PWM values for that switching period, the switch associated with the average PWM value is also switched. The switching of the switch associated with the average PWM value must occur at a minimum time interval from the switching of the switch belonging to the smallest PWM value, so that an intermediate current measurement is precise. After expiration of a portion of the switching period indicated by a largest of the three PWM values for that switching period, the switch associated with the largest PWM value is also switched. The switching of the switch associated with the largest PWM value must be done with a minimum time interval from switching the switch associated with the average PWM value so that an intermediate current measurement is accurate. Finally, the switching of the switch belonging to the largest PWM value must not be too close to the end of the switching period and thus the beginning of a subsequent switching period. Rather, at least one dead time, or blocking time, must be in between in order to avoid a short circuit of the intermediate circuit voltage.
Die eingangs genannte Aufgabe wird darüber hinaus gelöst durch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einer der oben genannten Ausführungsformen.The object mentioned in the introduction is moreover achieved by a computer program product with program code means for carrying out a method according to one of the abovementioned embodiments.
Zu den Vorteilen des Computerprogramprodukts wird auf die entsprechenden Verfahrensmerkmale verwiesen.For the advantages of the computer program product reference is made to the corresponding method features.
Die eingangs genannte Aufgabe wird darüber hinaus gelöst durch eine Vorrichtung zur Strommessung eines Wechselrichters, der drei Halbbrücken aufweist, umfassend eine Korrekturvorrichtung, die ausgebildet ist, für eine erste Schaltperiode je einen PWM-Wert, der je einer der Halbbrücken des Wechselrichters zugeordnet ist, zu ermitteln und zu bestimmen, ob vorbestimmte Mindestabstände zwischen den PWM-Werten eingehalten werden, wobei die Korrekturvorrichtung weiter ausgebildet ist, wenn die Mindestabstände zwischen den PWM-Werten nicht eingehalten werden, einen kritischen PWM-Wert aus den PWM-Werten zu identifizieren, einen Korrekturwert zu ermitteln, um welchen der kritische PWM-Wert korrigiert werden muss, sodass die Mindestabstände eingehalten werden, den kritischen PWM-Wert um den Korrekturwert zu korrigieren; und einen korrespondierenden PWM-Wert für eine zweite Schaltperiode des Wechselrichters zu korrigieren, wobei der korrespondierende PWM-Wert derselben Halbbrücke wie der kritische PWM-Wert zugeordnet ist und wobei die Summe aller Korrekturen 0 ergibt; und eine Stromerfassungsvorrichtung, die ausgebildet ist, einen ersten Strom zu einem ersten Zeitpunkt innerhalb der ersten Schaltperiode zu erfassen, in dem sich eine erste Halbbrücke in einem zweiten Schaltzustand und eine zweite und eine dritte Halbbrücke in einem ersten Zustand befinden; und einen zweiten Strom zu einem zweiten Zeitpunkt innerhalb der ersten Schaltperiode zu erfassen, in dem sich die erste Halbbrücke und die zweite Halbbrücke in einem zweiten Schaltzustand und die dritte Halbbrücke in einem ersten Schaltzustand befinden, oder in dem sich die erste Halbbrücke und die dritte Halbbrücke in einem zweiten Schaltzustand und die zweite Halbbrücke in einem ersten Schaltzustand befindenThe object mentioned at the outset is moreover achieved by a device for measuring the current of an inverter which has three half-bridges, comprising a correction device which is designed for a first switching period each having a PWM value associated with each of the half-bridges of the inverter determine and determine whether predetermined minimum clearances are maintained between the PWM values, wherein the correction device is further configured, if the minimum distances between the PWM values are not met, to identify a critical PWM value from the PWM values, a correction value to determine which of the critical PWM value needs to be corrected so that the minimum clearances are met to correct the critical PWM value by the correction value; and correct a corresponding PWM value for a second switching period of the inverter, the corresponding PWM value being associated with the same half-bridge as the critical PWM value, and the sum of all corrections being 0; and a current sensing device configured to detect a first current at a first time within the first switching period in which a first half-bridge is in a second switching state and a second and third half-bridges are in a first state; and detect a second current at a second time within the first switching period, in which the first half-bridge and the second half-bridge are in a second switching state and the third half-bridge is in a first switching state, or in which the first half-bridge and the third half-bridge in a second switching state and the second half-bridge are in a first switching state
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann dadurch weitergebildet werden, dass die Korrekturvorrichtung ausgebildet ist einen korrespondierenden PWM-Wert für eine dritte Schaltperiode zu korrigieren, wobei der korrespondierende PWM-Wert derselben Halbbrücke wie der kritische PWM-Wert zugeordnet ist.The inventive device can be further developed in that the correction device is designed to correct a corresponding PWM value for a third switching period, the corresponding PWM value being assigned to the same half-bridge as the critical PWM value.
Zu den Vorteilen der Vorrichtungen wird auf die entsprechenden Verfahrensmerkmale verwiesen.For the advantages of the devices, reference is made to the corresponding method features.
Die erfindungsgemäße Aufgabe kann darüber hinaus gelöst werden durch ein System, umfassend eine Drehfeldmaschine, einen Wechselrichter und eine Vorrichtung zur Strommessung nach einem der oben angeführten Ausführungsbeispiele.The object according to the invention can furthermore be achieved by a system comprising a rotating field machine, an inverter and a device for measuring current according to one of the above-mentioned exemplary embodiments.
Zu den Vorteilen des Systems wird auf die entsprechenden Vorrichtungsmerkmale verwiesen.For the advantages of the system, reference is made to the corresponding device features.
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren näher beschrieben, in denen
-
1 : eine schematische Darstellung einer Drehfeldmaschine mit unterschiedlichen Koordinatensystemen; -
2 : ein Schaltbild einer feldorientierten Regelung gemäß dem Stand der Technik; -
3 : ein Schaltbild eines Wechselrichters mit einem Shunt zur Strommessung; -
4 : ein Zeitverlauf dreier PWM Schaltsignale; -
5 : Schaltzustände der Halbleiter des Wechselrichters gemäß3 zum Zeitpunkt t1 -
6 : Schaltzustände der Halbleiter des Wechselrichters gemäß3 zum Zeitpunkt t2 -
7 : Abtastzeiten in einem Regelzyklus -
8 : ein Zeitverlauf dreier PWM Schaltsignale mit unterschiedlichen Zeitpunkten der Abtastung -
9 : ein Schaltbild einer feldorientierten Regelung mit einer Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung -
10 : ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens -
11 : ein Ablaufdiagramm einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens; -
12 : ein Ablaufdiagramm einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens; -
13 : ein Ablaufdiagramm einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens; -
14 : ein Ablaufdiagramm einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens; -
15 : Stromverlauf einer elektrischen Maschine mit idealer Strommessung; -
16 : Stromverlauf einer elektrischen Maschine, wobei der Strom mit einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemessen wurde;
darstellen.The invention will now be described in more detail with reference to the attached figures, in which
-
1 : a schematic representation of a rotating field machine with different coordinate systems; -
2 a circuit diagram of a field-oriented control according to the prior art; -
3 a circuit diagram of an inverter with a shunt for current measurement; -
4 a time course of three PWM switching signals; -
5 : Switching states of the semiconductors of the inverter according to3 at time t1 -
6 : Switching states of the semiconductors of the inverter according to3 at time t2 -
7 : Sampling times in a control cycle -
8th : a time course of three PWM switching signals with different sampling times -
9 FIG. 4 is a circuit diagram of a field-oriented control with a device according to an embodiment of the invention -
10 a flowchart of an embodiment of a method according to the invention -
11 a flowchart of a further embodiment of a method according to the invention; -
12 a flowchart of a further embodiment of a method according to the invention; -
13 a flowchart of a further embodiment of a method according to the invention; -
14 a flowchart of a further embodiment of a method according to the invention; -
15 : Current profile of an electric machine with ideal current measurement; -
16 : Current profile of an electrical machine, wherein the current was measured with an embodiment of a method according to the invention;
represent.
Dabei bezeichnen in den Figuren gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Merkmale.In the figures, the same reference numerals designate the same or similar features.
Eine phasenverschobene Ansteuerung der Phasen
Die Schalter
Ein zwischen dem Zwischenkreis
Für die Durchführung der FOR gemäß
Zum Zeitpunkt
Mit den beiden abgetasteten Werten des Zwischenkreisstroms
In
Wegen des Mindestzeitabstands zwischen zwei Flanken in einer Schaltperiode des Wechselrichters können die PWM-Werte geändert werden, um den Mindestabstand einzuhalten. Die entstehende PWM-Änderung führt zur Verfälschung der gewünschten Maschinenspannung.Because of the minimum time interval between two edges in a switching period of the inverter, the PWM values can be changed to maintain the minimum distance. The resulting PWM change leads to a falsification of the desired machine voltage.
Die ursprünglich von der FOR gestellten Spannungen
Der Einfluss der PWM-Werte auf die Spannung der Maschine ist in der Gleichung 6 zu finden. Dabei wird jede PWM-Änderung direkt in der Änderung der beiden Komponenten
Innerhalb der Schaltperiode des Wechselrichters (
Der Zusammenhang zwischen der ursprünglichen Maschinenspannung mit den beiden Komponenten
Ändert man in der nächsten Schaltperiode (k+ 1) des Wechselrichters (Siehe
Berechnet man den Mittelwert der Maschinenspannung über die beide benachbarten Schaltperiode (k) und (k+ 1), erhält man den ursprünglichen gewünschten Spannungsvektor der Maschine:
Damit kann man durch Änderung der
Zur Erläuterung der Vorgehensweise werden folgende Schritte durchgeführt: Zuerst werden die betreffenden
Für jeden Wechselrichter werden aufgrund der Sperrzeit und Betriebssituation eine minimale und eine maximale Einschaltzeit definiert tmin und tmax (siehe
Die Zeitpunkte der einzelnen Schaltflanken innerhalb der Schaltperiode des Wechselrichters sind in
Die
Die
Die
Die
Aus dem Mindestzeitabstand zwischen zwei benachbarten Flanken erhält man die Mindest-
Dabei stellt
Für die Einhaltung des Mindestzeitabstandes zwischen zwei Benachbarten Flanken im Wechselrichter
Alternativ dazu kann auch der
Ist der Abstand zwischen
Alternativ kann der
Im Schritt
Der gemessene Zwischenkreisstrom
Aus den einzelnen ermittelten
Danach werden in Schritt
Auf Basis der in Schritt
Dieses Wertepaar führt zu dem Verfahren wie in
Der jeweilige Durchlauf der in den
Im Schritt
Für den in Schritt
For the one in
Für den in Schritt
Für den in Schritt
Für den in Schritt
Im Schritt
Im Schritt
Für den in Schritt
Für den in Schritt
Falls nein, bleiben die Werte für
Für den in Schritt
Im Schritt
Im Schritt
Für den in Schritt
Für den in Schritt
Für den in Schritt
Im Schritt
Im Schritt
Für den in Schritt
Für den in Schritt
Für den in Schritt
Im Schritt
Sind die neuen PWM-Werte
In
- 1501, 1601 PWM_u/PWM_uN: PWM-Wert in Phase
U original und modifiziert - 1502, 1602 PWM_v/ PWM_vN: PWM-Wert in Phase
V original und modifiziert - 1503, 1603 PWM_w/PWM_wN: PWM-Wert in Phase
W original und modifiziert - 1504, 1604 Amplitude des Spannungsvektors original und modifiziert in Volt
- 1505, 1605 Phase des Spannungsvektors original und modifiziert in Grad
- 1506, 1606 Phasenströme der Maschine
Isu ,Isv ,Isw in Ampere
- 1501, 1601 PWM_u / PWM_uN: PWM value in phase
U original and modified - 1502, 1602 PWM_v / PWM_vN: PWM value in phase
V original and modified - 1503, 1603 PWM_w / PWM_wN: PWM value in phase
W original and modified - 1504, 1604 Amplitude of voltage vector original and modified in volts
- 1505, 1605 Phase of the voltage vector original and modified in degrees
- 1506, 1606 phase currents of the machine
Isu .isv .sw in amps
In
In
Dabei erkennt man, dass die einzelnen PWM-Werte abhängig vom festgestellten Fall nach den Ablaufdiagrammen wie in
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 100100
- DrehfeldmaschineInduction machine
- 101101
- Rotorrotor
- 102102
- Drehachseaxis of rotation
- 103103
- Permanentmagnetpermanent magnet
- 205205
- Steuerkomponentecontrol component
- 210210
- Umsetzerconverter
- 215215
- Vektormodulatorvector modulator
- 220220
- Wechselrichterinverter
- 225225
- StrommesssensorenCurrent measuring sensors
- 230230
- Positionssensorposition sensor
- 235235
- StromerfassungsvorrichtungCurrent detection device
- 245245
- Korrekturvorrichtungcorrector
- 240240
- Entkoppelvorrichtungdecoupler
- 305305
- ZwischenkreisDC
- 310310
- ZwischenkreiskondensatorLink capacitor
- 315315
- Shuntshunt
- 700700
- Abtastzeitpunktsampling
- 1000-14701000-1470
- Verfahrensschrittesteps
- 1500-16061500-1606
- SimluationsergebnisseSimluationsergebnisse
- kk
-
k -te Schaltperiodek -th switching period - (k+1)(K + 1)
-
k+1 te Schaltperiodek + 1 te switching period - PWM1PWM1
- PulsweitenmodulationswertPulse width modulation value
-
PWM2
PWM 2 - PulsweitenmodulationswertPulse width modulation value
- PWM3PWM3
- PulsweitenmodulationswertPulse width modulation value
- S1S1
- Stromventilflow control valve
- S2S2
- Stromventilflow control valve
- S3S3
- Stromventilflow control valve
- S4S4
- Stromventilflow control valve
- S5S5
- Stromventilflow control valve
- S6S6
- Stromventilflow control valve
- t1t1
- Zeitpunkttime
- t2t2
- Zeitpunkttime
- t3t3
- Zeitpunkttime
- TATA
- Regelperiodecontrol period
- TSTS
- Schaltperiodeswitching period
- UU
- Phasephase
- VV
- Phasephase
- WW
- Phasephase
- ZpZp
- Polpaarzahlnumber of pole pairs
- ΘmechΘmech
- mechanischer Drehwinkelmechanical angle of rotation
- ΘelΘel
- elektrischer Drehwinkelelectrical angle of rotation
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102018206286.2A DE102018206286A1 (en) | 2018-04-24 | 2018-04-24 | Method and device for current measurement of an inverter |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
DE102018206286.2A DE102018206286A1 (en) | 2018-04-24 | 2018-04-24 | Method and device for current measurement of an inverter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102018206286A1 true DE102018206286A1 (en) | 2019-10-24 |
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ID=68105334
Family Applications (1)
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DE102018206286.2A Pending DE102018206286A1 (en) | 2018-04-24 | 2018-04-24 | Method and device for current measurement of an inverter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102018206286A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023165976A1 (en) * | 2022-03-04 | 2023-09-07 | Siemens Gamesa Renewable Energy A/S | Multi-phase power converter control |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE69709456T2 (en) * | 1996-07-30 | 2002-09-26 | Texas Instruments Inc | Method and device for controlling inverters |
EP2120323A1 (en) * | 2008-05-13 | 2009-11-18 | STMicroelectronics S.r.l. | Phase current measurements in a three phase inverter using a single common dc-link current sensor |
-
2018
- 2018-04-24 DE DE102018206286.2A patent/DE102018206286A1/en active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE69709456T2 (en) * | 1996-07-30 | 2002-09-26 | Texas Instruments Inc | Method and device for controlling inverters |
EP2120323A1 (en) * | 2008-05-13 | 2009-11-18 | STMicroelectronics S.r.l. | Phase current measurements in a three phase inverter using a single common dc-link current sensor |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023165976A1 (en) * | 2022-03-04 | 2023-09-07 | Siemens Gamesa Renewable Energy A/S | Multi-phase power converter control |
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