DE102018209768A1 - Power electronic device and method for operating a power electronic device - Google Patents

Power electronic device and method for operating a power electronic device Download PDF

Info

Publication number
DE102018209768A1
DE102018209768A1 DE102018209768.2A DE102018209768A DE102018209768A1 DE 102018209768 A1 DE102018209768 A1 DE 102018209768A1 DE 102018209768 A DE102018209768 A DE 102018209768A DE 102018209768 A1 DE102018209768 A1 DE 102018209768A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
converter
temperature
units
converter unit
switching frequency
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102018209768.2A
Other languages
German (de)
Inventor
Jakob Mauer
Erick Baethge Peters
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102018209768.2A priority Critical patent/DE102018209768A1/en
Priority to PCT/EP2019/065501 priority patent/WO2019243154A1/en
Publication of DE102018209768A1 publication Critical patent/DE102018209768A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H02M1/327Means for protecting converters other than automatic disconnection against abnormal temperatures
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/539Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters with automatic control of output wave form or frequency
    • H02M7/5395Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters with automatic control of output wave form or frequency by pulse-width modulation

Abstract

Die Erfindung schafft eine gekühlte leistungselektronische Vorrichtung (10) sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Vorrichtung. Die Vorrichtung ist ausgebildet mit: mindestens zwei Stromrichtereinheiten (12-i), welche dazu ausgelegt sind, jeweils mit einer anpassbaren Schaltfrequenz zu schalten, um einen elektrischen Strom in einer jeweiligen elektrischen Leitung zu beeinflussen; wobei jede Stromrichtereinheit (12-i) einen Temperatursensor aufweist, welcher dazu ausgelegt ist, eine mit der entsprechenden Stromrichtereinheit (12-i) assoziierte Stromrichtertemperatur (T-i) zu erfassen; einer Kühleinrichtung, welche zum sequentiellen Kühlen der mindestens zwei Stromrichtereinheiten (12-i) ausgelegt ist; und einer Steuereinrichtung (22), welche dazu ausgelegt ist, die gemessenen Stromrichtertemperaturen (T-i) zumindest zweier Stromrichtereinheiten (12-i) miteinander zu vergleichen und basierend auf dem Ergebnis eine Schaltfrequenz mindestens einer Stromrichtereinheit (12-i) anzupassen.

Figure DE102018209768A1_0000
The invention provides a cooled power electronic device (10) and a method for operating such a device. The device is designed with: at least two converter units (12-i), which are each designed to switch with an adjustable switching frequency in order to influence an electrical current in a respective electrical line; wherein each converter unit (12-i) has a temperature sensor which is designed to detect a converter temperature (Ti) associated with the corresponding converter unit (12-i); a cooling device which is designed for sequential cooling of the at least two converter units (12-i); and a control device (22) which is designed to compare the measured converter temperatures (Ti) of at least two converter units (12-i) and to adapt a switching frequency of at least one converter unit (12-i) based on the result.
Figure DE102018209768A1_0000

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine leistungselektronische Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Betreiben einer leistungselektronischen Vorrichtung.The present invention relates to a power electronic device and a method for operating a power electronic device.

Stand der TechnikState of the art

Leistungselektronische Vorrichtungen, beispielsweise Stromrichter, erwärmen sich im Betrieb, insbesondere durch Ohm'sche Verluste. Stromrichter, welche einen Wechselstrom ausgeben, d.h. insbesondere Wechselrichter und Wechselstrom-Umrichter, erzeugen den Wechselstrom häufig durch Pulsbreitenmodulationsverfahren, wobei die Pulsbreitenmodulation nach dem englischen Begriff „pulse-width modulation“ häufig auch als PWM abgekürzt wird.Power electronic devices, for example converters, heat up during operation, in particular due to ohmic losses. Power converters that output an alternating current, i.e. Inverters and alternating current converters in particular often generate the alternating current using pulse-width modulation methods, with pulse-width modulation often also being abbreviated as PWM according to the English term “pulse-width modulation”.

Bei der PWM wird ein zu erzeugender Wechselstrom durch eine so genannte Modulationsfunktion angenähert. Daraufhin wird ein Schalter so gesteuert, dass in jeweiligen Schaltperioden (welche das Inverse einer Schaltfrequenz, fs , sind), eine ausgegebene Spannung im Mittel der Modulationsfunktion entspricht. Die Modulationsfunktion kann somit auch als ein kurzzeitiger Spannungs-Mittelwert einer Zwischenkreisspannung über eine Schaltperiode hinweg bezeichnet werden.In the PWM, an alternating current to be generated is approximated by a so-called modulation function. A switch is then controlled so that in respective switching periods (which are the inverse of a switching frequency, f s , are), an output voltage corresponds on average to the modulation function. The modulation function can thus also be referred to as a short-term mean voltage value of an intermediate circuit voltage over a switching period.

Grundelemente der Leistungselektronik sind beispielsweise aus Joachim Specovius: „Grundkurs Leistungselektronik: Bauelemente, Schaltungen und Systeme“; Springer Vieweg; Auflage: 8 (24. Januar 2017); ISBN-10: 3658169109 bekannt.Basic elements of power electronics are, for example, from Joachim Specovius: "Basic course in power electronics: components, circuits and systems"; Springer Vieweg; Edition: 8 (January 24, 2017); ISBN-10: 3658169109 known.

Häufig werden mehrere Wechselströme benötigt, welche zueinander phasenverschoben sind, beispielsweise zum Betreiben einer mehrphasigen elektrischen Maschine. Es wird gewünscht, die Elektronik zum Betreiben solcher elektrischen Maschinen kompakt auszubilden, sodass sie, beispielsweise in einem Elektrofahrzeug mit einer elektrischen Maschine als Antrieb, möglichst wenig Platz einnimmt. Das Kühlen der einzelnen Stromrichter der Elektronik erfolgt somit häufig durch ein- und denselben Kühlkreislauf, d.h. durch ein Kühlmittel, welches der Reihe nach die einzelnen Stromrichter kühlt.Frequently, several alternating currents are required which are out of phase with one another, for example for operating a multiphase electrical machine. It is desirable to make the electronics for operating such electrical machines compact so that they take up as little space as possible, for example in an electric vehicle with an electrical machine as the drive. The individual electronics converters are therefore often cooled by one and the same cooling circuit, i.e. through a coolant, which cools the individual converters in sequence.

Eine gekühlte leistungselektronische Vorrichtung mit drei Phasen und jeweils einem zugehörigen, gekühlten Stromrichter ist beispielsweise in der DE 10 2012 208 594 A1 beschrieben.A cooled power electronic device with three phases and an associated, cooled power converter is, for example, in the DE 10 2012 208 594 A1 described.

Zwangsläufig ist das Kühlmittel unmittelbar nach Verlassen einer Wärmesenke (z.B. eines Wärmetauschers) am kühlsten und heizt sich nach und nach auf, im gleichen Maße wie es nach und nach Wärme von den einzelnen Stromrichtern aufnimmt. Aus diesem Grund wird der erste Stromrichter im Kühlkreislauf (d.h. derjenige Stromrichter, welcher von dem Kühlmittel nach Verlassen der Wärmesenke als erstes gekühlt wird) effizienter gekühlt als als der letzte Stromrichter im Kühlkreislauf (d.h. der Stromrichter, welcher von dem Kühlmittel als letztes vor Wiedereintritt des Kühlmittels in die Wärmesenke gekühlt wird). Dasselbe gilt analog selbstverständlich auch für Kühlvorrichtungen ohne Kreislauf, wo also das Kühlmittel nicht zirkuliert, sondern stets neu (und kühl) zugeführt wird.The coolant is inevitably the coolest immediately after leaving a heat sink (e.g. a heat exchanger) and gradually heats up, to the same extent as it gradually absorbs heat from the individual converters. For this reason, the first converter in the cooling circuit (i.e. the converter which is cooled by the coolant first after leaving the heat sink) is cooled more efficiently than the last converter in the cooling circuit (ie the converter which is last from the coolant before the re-entry of the Coolant is cooled in the heat sink). The same naturally also applies analogously to cooling devices without a circuit, where the coolant is not circulated, but is always supplied new (and cool).

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die vorliegende Erfindung offenbart eine leistungselektronische Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zum Betreiben einer leistungselektronischen Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7.The present invention discloses a power electronic device with the features of patent claim 1 and a method for operating a power electronic device with the features of patent claim 7.

Demgemäß ist eine leistungselektronische Vorrichtung vorgesehen, mit: mindestens zwei Stromrichtereinheiten, welche dazu ausgelegt sind, jeweils mit einer anpassbaren Schaltfrequenz zu schalten, um einen elektrischen Strom in einer jeweiligen elektrischen Leitung zu beeinflussen, insbesondere zu erzeugen; wobei jede Stromrichtereinheit einen Temperatursensor aufweist, welcher dazu ausgelegt ist, eine mit der entsprechenden Stromrichtereinheit assoziierte Stromrichtertemperatur zu erfassen; einer Kühleinrichtung, welche zum sequentiellen Kühlen der mindestens zwei Stromrichtereinheiten ausgelegt ist; und einer Steuereinrichtung, welche dazu ausgelegt ist, die gemessenen Stromrichtertemperaturen zumindest zweiter Stromrichtereinheiten miteinander zu vergleichen und basierend auf dem Ergebnis eine Schaltfrequenz mindestens einer Stromrichtereinheit anzupassen.Accordingly, a power electronic device is provided, with: at least two converter units, which are designed to switch in each case with an adjustable switching frequency in order to influence, in particular to generate, an electrical current in a respective electrical line; wherein each converter unit has a temperature sensor, which is designed to detect a converter temperature associated with the corresponding converter unit; a cooling device which is designed for sequential cooling of the at least two converter units; and a control device which is designed to compare the measured converter temperatures of at least second converter units with one another and to adapt a switching frequency of at least one converter unit based on the result.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Schaltfrequenz einer der Stromrichtereinheiten angepasst wird, deren Stromrichtertemperatur bei dem Vergleichen verwendet wurde. Das Anpassen der Schaltfrequenz erfolgt bevorzugt basierend auf einer Temperaturdifferenz und/oder einem Temperaturverhältnis zwischen den mindestens zwei erfassten Stromrichtertemperaturen.In particular, it can be provided that the switching frequency is adapted to one of the converter units whose converter temperature was used in the comparison. The switching frequency is preferably adjusted based on a temperature difference and / or a temperature ratio between the at least two detected converter temperatures.

Unter einer Stromrichtereinheit ist ein leistungselektronisches Bauteil zu verstehen, welches einen Stromrichter darstellt, d.h. einen Gleichrichter, einen Gleichstromumrichter, einen Wechselrichter, oder einen Wechselstromumrichter, und welches den elektrischen Strom in einer Leitung, oder einer Phase, erzeugt oder beeinflusst.A converter unit is to be understood as a power electronic component which represents a converter, i.e. a rectifier, a direct current converter, an inverter, or an alternating current converter, and which generates or influences the electrical current in a line, or in a phase.

Umfasst die leistungselektronische Vorrichtung mehr als zwei Stromrichtereinheiten, so kann jede Stromrichtereinheit mit einer separaten Stromleitung zum Erzeugen oder Anpassen eines elektrischen Stroms darauf ausgebildet sein. Alternativ können auch zwei oder mehre Stromrichtereinheiten zum Erzeugen oder Anpassen des elektrischen Stroms auf ein und derselben Stromleitung ausgebildet und angeordnet sein.If the power electronic device comprises more than two converter units, each converter unit can have a separate power line for generating or adapting one electrical current may be formed thereon. Alternatively, two or more converter units for generating or adapting the electrical current can also be designed and arranged on one and the same power line.

Unter dem Schalten einer Stromrichtereinheit ist zu verstehen, dass die Stromrichtereinheit selektiv einen Stromfluss herstellt oder unterbindet, um im Mittel einen der jeweiligen Modulationsfunktion entsprechenden elektrischen Strom zu bewirken.Switching of a converter unit is to be understood to mean that the converter unit selectively produces or prevents a current flow in order to produce an average electrical current corresponding to the respective modulation function.

Unter einer assoziierten Stromrichtertemperatur ist insbesondere eine Temperatur der Stromrichtereinheit selbst zu verstehen. Alternativ kann es sich bei der assoziierten Stromrichtertemperatur auch um eine Temperatur eines Kühlmittels kurz vor oder kurz nach dem Erreichen und Kühlen der jeweiligen Stromrichtertemperatur handeln. In einer Variante können zwei oder mehr der oben genannten Temperaturen gemessen werden, und als die assoziierte Stromrichtertemperatur kann ein Mittelwert, beispielsweise ein unterschiedlich gewichteter oder ein gleichgewichteter Mittelwert, ein Median, oder eine andere abgeleitete Größe aus den gemessenen Temperaturen bestimmt werden. Unter einem sequentiellen Kühlen von Stromrichtereinheiten soll insbesondere verstanden werden, dass die Stromrichtertemperaturen der einzelnen Stromrichtereinheit zumindest teilweise aufeinander einwirken. Das sequentielle Kühlen kann beispielsweise umfassen, dass ein gemeinsames Kühlmittel nacheinander die einzelnen Stromrichtereinheiten an- und/oder umströmt, wodurch sich die Stromrichtertemperatur jeder Stromrichtereinheit mittels des Kühlmittels auf die Stromrichtertemperaturen der im Kühlmittelstrom stromabwärts liegenden Stromrichtereinheiten auswirkt.An associated converter temperature is to be understood in particular as a temperature of the converter unit itself. Alternatively, the associated converter temperature can also be a temperature of a coolant shortly before or shortly after reaching and cooling the respective converter temperature. In a variant, two or more of the above-mentioned temperatures can be measured, and an average value, for example a differently weighted or an equally weighted average value, a median or another derived variable from the measured temperatures, can be determined as the associated converter temperature. Sequential cooling of converter units is to be understood in particular to mean that the converter temperatures of the individual converter units act at least partially on one another. Sequential cooling can include, for example, that a common coolant flows successively around and / or around the individual converter units, as a result of which the converter temperature of each converter unit has an effect on the converter temperatures of the converter units located downstream in the coolant flow by means of the coolant.

Weiterhin wird ein Verfahren zum Betreiben einer leistungselektronischen Vorrichtung bereitgestellt, mit den Schritten:

  • Steuern von mindestens zwei Stromrichtereinheiten zum Schalten mit einer jeweiligen anpassbaren Schaltfrequenz um einen elektrischen Strom in einer jeweiligen elektrischen Leitung zu beeinflussen, insbesondere zu erzeugen;
  • Sequentielles Kühlen der mindestens zwei Stromrichtereinheiten; Erfassen einer ersten Stromrichtertemperatur einer ersten Stromrichtereinheit der mindestens zwei Stromrichtereinheiten; Erfassen einer zweiten Stromrichtertemperatur einer zweiten Stromrichtereinheit der mindestens zwei Stromrichtereinheiten;
  • Vergleichen der erfassten ersten Stromrichtertemperatur und der erfassten zweiten Stromrichtertemperatur; und Anpassen der Schaltfrequenz einer Stromrichtereinheit, insbesondere der ersten und/oder der zweiten Stromrichtereinheit, basierend auf einem Ergebnis des Vergleichens, insbesondere auf einer Temperaturdifferenz und/oder einem Temperaturverhältnis zwischen der ersten und der zweiten erfassten Stromrichtertemperatur.
Furthermore, a method for operating a power electronic device is provided, with the steps:
  • Controlling at least two converter units for switching with a respective adjustable switching frequency in order to influence, in particular to generate, an electrical current in a respective electrical line;
  • Sequential cooling of the at least two converter units; Detecting a first converter temperature of a first converter unit of the at least two converter units; Detecting a second converter temperature of a second converter unit of the at least two converter units;
  • Comparing the detected first converter temperature and the detected second converter temperature; and adapting the switching frequency of a converter unit, in particular the first and / or the second converter unit, based on a result of the comparison, in particular on a temperature difference and / or a temperature ratio between the first and the second detected converter temperature.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Erkenntnis besteht darin, dass Stromrichtereinheiten mit variabler Schaltfrequenz gesteuert werden können, um temperaturabhängig ihre Schaltfrequenz zu verändern, wodurch die Gesamtlebensdauer der leistungselektronischen Vorrichtung und/oder die einzelnen Lebensdauern von deren Bestandteilen positiv beeinflusst werden können.The knowledge on which the present invention is based is that converter units can be controlled with a variable switching frequency in order to change their switching frequency as a function of temperature, as a result of which the overall service life of the power electronic device and / or the individual service life can be influenced positively by its components.

Somit kann eine Symmetrisierung der Stromrichtertemperaturen auf die gleichen Werte erfolgen, d.h. mehrere (vorzugsweise alle) Stromrichtertemperaturen können auf denselben Stromrichtertemperaturwert eingeregelt werden, beispielsweise um zu verhindern, dass es aufgrund der Temperaturdifferenz der jeweiligen Phase bzw. des Schalter zu einer unterschiedlichen thermischen Degradierung kommt. Bei vielen leistungselektronisch Vorrichtungen bemisst sich nämlich die Gesamtlebensdauer nach der kürzesten Lebensdauer einer der essentiellen Komponenten, z.B. der Stromrichtereinheiten, sodass durch eine Symmetrisierung der Stromrichtertemperaturen insgesamt eine verlängerte Gesamtlebensdauer erreicht werden kann, selbst wenn sich die einzelnen Lebensdauern einzelner Stromrichtereinheiten unter Umständen dadurch verringern kann.This means that the converter temperatures can be symmetrized to the same values, i.e. Several (preferably all) converter temperatures can be adjusted to the same converter temperature value, for example to prevent a different thermal degradation due to the temperature difference of the respective phase or the switch. In many power electronic devices, the total service life is based on the shortest life of one of the essential components, e.g. of the converter units, so that an overall extended service life can be achieved by symmetrizing the converter temperatures overall, even if the individual service lives of individual converter units may be reduced as a result.

Durch das Symmetrisieren der Stromrichtertemperaturen und wird insgesamt bei allen Stromrichtereinheiten eine ähnliche Bauteilbelastung erzielt, und die Verfügbarkeit der gekühlten leistungselektronischen Vorrichtung wird maximiert.By symmetrizing the converter temperatures and overall, a similar component load is achieved for all converter units, and the availability of the cooled power electronic device is maximized.

Die grundlegende Idee kann auch als softwareseitige Regelung der Temperaturdifferenz je nachdem welche Phase thermisch überlastet ist, bezeichnet werden.The basic idea can also be referred to as software-based control of the temperature difference depending on which phase is thermally overloaded.

Eine Erhöhung der Schaltfrequenz bei vergleichsweise kühlen Stromrichtereinheiten erhöht die Schaltverluste und führt somit zu einer Symmetrisierung der Temperaturen. Ebenso kann eine Schaltfrequenz einer Stromrichtereinheit verkleinert werden, um bei erhöhter Temperatur einer Stromrichtereinheit die Schaltverluste zu minimieren. Dadurch wird ebenfalls die Temperatur der Stromrichtereinheiten symmetrisiert.An increase in the switching frequency in comparatively cool converter units increases the switching losses and thus leads to a symmetrization of the temperatures. A switching frequency of a converter unit can also be reduced in order to minimize the switching losses when the temperature of a converter unit rises. This also symmetrizes the temperature of the converter units.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.Further advantageous embodiments and further developments result from the Subclaims and from the description with reference to the figures.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist die Steuereinrichtung dazu ausgelegt eine Schaltfrequenz einer ersten Stromrichtereinheit zu verringern und, im Wesentlichen gleichzeitig oder genau gleichzeitig, eine Schaltfrequenz einer zweiten Stromrichtereinheit zu erhöhen. Bevorzugt ist die Steuereinrichtung ausgebildet, diese Steuerbefehle auszuführen, wenn die erste Stromrichtereinheit eine Stromrichtereinheit mit einer ersten erfassten Stromrichtertemperatur ist, welche höher ist als eine zweite erfasste Stromrichtertemperatur der zweiten Stromrichtereinheit, oder, anders ausgedrückt, wenn die erste Stromrichtereinheit eine höhere Stromrichtertemperatur aufweist als die zweite Stromrichtereinheit.According to a preferred development, the control device is designed to reduce a switching frequency of a first converter unit and, essentially simultaneously or exactly simultaneously, to increase a switching frequency of a second converter unit. The control device is preferably designed to execute these control commands if the first converter unit is a converter unit with a first detected converter temperature which is higher than a second detected converter temperature of the second converter unit, or, in other words, if the first converter unit has a higher converter temperature than that second converter unit.

Besonders bevorzugt werden alle Stromrichtereinheiten durch die Steuereinrichtung gesteuert oder geregelt, ihre Schaltfrequenz derart anzupassen, dass die Stromrichtereinheiten alle dieselbe Stromrichtertemperatur aufweisen. Anders ausgedrückt kann die Steuereinrichtung dazu ausgelegt sein, die einzelnen Stromrichtereinheiten alle auf denselben Stromrichtertemperatur-Sollwert hin zu regeln, wobei die Schaltfrequenz jeder einzelnen Stromrichtereinheit als Stellgröße dient.All converter units are particularly preferably controlled or regulated by the control device to adjust their switching frequency in such a way that the converter units all have the same converter temperature. In other words, the control device can be designed to regulate all of the individual converter units to the same converter temperature setpoint, the switching frequency of each individual converter unit serving as a manipulated variable.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung umfasst die Kühleinrichtung eine Kühlmittelleitung umfasst, entlang welcher die mindestens zwei Stromrichtereinheiten zum sequentiellen Kühlen der mindestens zwei Stromrichtereinheiten angeordnet sind. Auf diese Weise kann die Kühleinrichtung vorteilhaft besonders kompakt ausgebildet werden. Bevorzugt ist es, dass die Kühlmittelleitung als ein Kreislauf mit einer Wärmesenke ausgebildet ist, z.B. mit einem aktiven und/oder einem passiven Wärmetauscher. Bevorzugt ist die erste Stromrichtereinheit eine Stromrichtereinheit, welche so angeordnet ist, dass sie im Kühlmittelkreislauf nach der zweiten Stromrichtereinheit gekühlt wird. According to a further preferred development, the cooling device comprises a coolant line, along which the at least two converter units are arranged for sequential cooling of the at least two converter units. In this way, the cooling device can advantageously be made particularly compact. It is preferred that the coolant line is designed as a circuit with a heat sink, e.g. with an active and / or a passive heat exchanger. The first converter unit is preferably a converter unit which is arranged such that it is cooled in the coolant circuit after the second converter unit.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist die Vorrichtung mindestens drei Wechselrichtereinheiten als Stromrichtereinheiten auf, welche jeweils zum Erzeugen eines elektrischen Wechselstroms und/oder eines elektrischen Gleichstroms in der jeweiligen elektrischen Leitung ausgelegt sind.According to a further preferred development, the device has at least three inverter units as converter units, each of which is designed to generate an alternating electrical current and / or an electrical direct current in the respective electrical line.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist mindestens eine (oder sind bevorzugt alle) der Stromrichtereinheiten ein Wechselrichter, ein Wechselstromumrichter, ein Gleichrichter und/oder ein Gleichstromumrichter.According to a further preferred development, at least one (or preferably all) of the converter units is an inverter, an AC converter, a rectifier and / or a DC converter.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Anpassen der Schaltfrequenz basierend auf einer Temperaturdifferenz und/oder einem Temperaturverhältnis (oder Temperaturquotienten) zwischen der ersten und der zweiten erfassten Stromrichtertemperatur.According to a preferred development of the method according to the invention, the switching frequency is adjusted based on a temperature difference and / or a temperature ratio (or temperature quotient) between the first and the second detected converter temperature.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in einem Verfahrensschritt die Schaltfrequenz der ersten Stromrichtereinheit verringert und, im Wesentlichen oder genau gleichzeitig, die Schaltfrequenz der zweiten Stromrichtereinheit erhöht. Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist die erste Stromrichtereinheit eine Stromrichtereinheit mit einer ersten erfassten Stromrichtertemperatur, welche höher ist als eine zweite erfasste Stromrichtertemperatur der zweiten Stromrichtereinheit. Welche Stromrichtereinheit jeweils als erste und als zweite Stromrichtereinheit bezeichnet wird, kann im zeitlichen Verlauf ändern, sodass beispielsweise die zuvor als erste Stromrichtereinheit fungierende Stromrichtereinheit in einem zeitlich nachfolgenden Verfahrensschritt als zweite Stromrichtereinheit fungiert und umgekehrt.According to a further preferred development of the method according to the invention, the switching frequency of the first converter unit is reduced in one method step and, essentially or exactly at the same time, the switching frequency of the second converter unit is increased. According to a further preferred development, the first converter unit is a converter unit with a first detected converter temperature which is higher than a second detected converter temperature of the second converter unit. Which converter unit is referred to as the first and the second converter unit can change over time, so that, for example, the converter unit previously functioning as the first converter unit functions as the second converter unit in a subsequent process step and vice versa.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung werden die Schaltfrequenzen von mindestens zwei Stromrichtereinheiten, bevorzugt von allen Stromrichtereinheiten, derart angepasst und/oder geregelt, dass die Stromrichtertemperaturen der Stromrichtereinheiten gleich sind, insbesondere unter Berücksichtigung der Kühlwirkung der Kühleinrichtung, z.B. unter Berücksichtigung der sich verändernden Temperatur (Kühlmitteltemperatur) eines Kühlmittels der Kühleinrichtung.According to a further preferred development, the switching frequencies of at least two converter units, preferably of all converter units, are adapted and / or regulated in such a way that the converter temperatures of the converter units are the same, in particular taking into account the cooling effect of the cooling device, e.g. taking into account the changing temperature (coolant temperature) of a coolant of the cooling device.

Figurenlistelist of figures

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

  • 1 ein schematisches Blockdiagramm einer gekühlten leistungselektronischen Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
  • 2 ein schematisches Flussdiagramm zum Erläutern eines Verfahrens zum Betreiben einer gekühlten leistungselektronischen Vorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
The present invention is explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments shown in the schematic figures of the drawings. Show it:
  • 1 a schematic block diagram of a cooled power electronic device according to an embodiment of the present invention; and
  • 2 a schematic flow diagram for explaining a method for operating a cooled power electronic device according to a further embodiment of the present invention.

In allen Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Vorrichtungen - sofern nichts anderes angegeben ist - mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Nummerierung von Verfahrensschritten dient der Übersichtlichkeit und soll insbesondere nicht, sofern nichts anderes angegeben ist, eine bestimmte zeitliche Reihenfolge implizieren. Insbesondere können auch mehrere Verfahrensschritte gleichzeitig durchgeführt werden.In all the figures, elements and devices that are the same or have the same function are provided with the same reference symbols, unless stated otherwise. The numbering of procedural steps serves for clarity and, in particular, is not intended to imply a specific chronological order unless otherwise stated. In particular, several process steps can also be carried out simultaneously.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele Description of the embodiments

1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer gekühlten leistungselektronischen Vorrichtung 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 1 shows a schematic block diagram of a cooled power electronic device 10 according to an embodiment of the present invention.

Die Vorrichtung 10 umfasst mindestens zwei Stromrichtereinheiten, wobei anhand von 1 beispielhaft eine gekühlte leistungselektronische Vorrichtung 10 mit drei Stromrichtereinheiten 12-1, 12-2, 12-3 beschrieben wird, welche zusammenfassend auch mit 12-i bezeichnet werden. In dem anhand von 1 erläuterten Beispiel handelt es sich bei den drei Stromrichtereinheiten 12-i um Wechselrichter, welche dazu ausgelegt sind, jeweils eine elektrische Phase einer mehrphasigen elektrischen Maschine 50 bereitzustellen, in dem vorliegenden Beispiel somit einer dreiphasigen elektrischen Maschine 50. Die gekühlte leistungselektronische Vorrichtung 10 kann optional eine mehrphasige elektrische Maschine 50 umfassen und kann in diesem Fall auch insgesamt als eine gekühlte mehrphasige elektrische Maschine bezeichnet werden.The device 10 comprises at least two converter units, with the aid of 1 an example of a cooled power electronic device 10 with three converter units 12 - 1 . 12 - 2 . 12 - 3 is described, which are also referred to collectively as 12-i. In the basis of 1 The example explained is for the three converter units 12-i around inverters, which are each designed to have an electrical phase of a multi-phase electrical machine 50 To provide, in the present example, a three-phase electrical machine 50 , The cooled power electronic device 10 can optionally be a multi-phase electrical machine 50 include and in this case can also be referred to as a cooled multi-phase electrical machine.

Die einzelnen Stromrichtereinheiten 12-i sind dazu ausgelegt, jeweils mit einer anpassbaren Schaltfrequenz zu schalten, um einen elektrischen Strom 11, 12, 13 in einer jeweiligen elektrischen Leitung 14-1, 14-2, 14-3 (zusammenfassend: 14-i) zu erzeugen. In dem anhand von 1 gezeigten Beispiel führt jeder der elektrischen Leitungen 14-i eine elektrische Phase für die dreiphasige elektrische Maschine 50.The individual converter units 12-i are designed to switch each with an adjustable switching frequency to an electrical current 11 . 12 . 13 in a respective electrical line 14 - 1 . 14 - 2 . 14 - 3 (in summary: 14-i). In the basis of 1 shown example leads each of the electrical lines 14-i an electrical phase for the three-phase electrical machine 50 ,

Die gekühlte leistungselektronische Vorrichtung 10 umfasst außerdem eine Kühleinrichtung 16, welche zum sequentiellen Kühlen der Stromrichtereinheiten 12-i ausgelegt ist. In dem anhand von 1 beschriebenen Beispiel weist die Kühleinrichtung 16 dazu ein Kühlmittel 18 auf, welches nach und nach die einzelnen Stromrichtereinheiten 12-i an- und/oder umströmt, oder in sonstiger Weise Wärme von den Stromrichtereinheiten 12-i aufnimmt und abtransportiert. Bei dem Kühlmittel 18 kann es sich beispielsweise um eine Kühlfluid wie etwa Wasser, oder um ein Kühlgas wie z.B. Luft, Stickstoff oder dergleichen handeln.The cooled power electronic device 10 also includes a cooling device 16 which are used for sequential cooling of the converter units 12-i is designed. In the basis of 1 described example has the cooling device 16 plus a coolant 18 on, which gradually the individual converter units 12-i flows in and / or flows around, or in some other way heat from the converter units 12-i picks up and transported away. With the coolant 18 it can be, for example, a cooling fluid such as water, or a cooling gas such as air, nitrogen or the like.

Jede der mindestens zwei Stromrichtereinheiten 12-i weist einen Temperatursensor 20-i auf, welcher dazu ausgelegt und eingerichtet ist, eine mit der entsprechenden Stromrichtereinheit 12-i assoziierte Stromrichtertemperatur T-i zu erfassen.Each of the at least two converter units 12-i has a temperature sensor 20-i , which is designed and set up, with the corresponding converter unit 12-i associated converter temperature Ti capture.

Unter der assoziierten Stromrichtertemperatur T-i jeder Stromrichtereinheit 12-i ist insbesondere eine Temperatur der Stromrichtereinheit 12-i selbst zu verstehen, welche die jeweilige Stromrichtereinheit 12-i insbesondere aufgrund der Wärme annimmt, welche durch Schaltungsverluste beim Schalten entsteht. Alternativ kann es sich bei der assoziierten Stromrichtertemperatur T-i auch um eine Temperatur des Kühlmittels 18 kurz vor oder kurz nach dem Erreichen und Kühlen der jeweiligen Stromrichtereinheit 12-i handeln.Below the associated converter temperature Ti each converter unit 12-i is in particular a temperature of the converter unit 12-i yourself to understand which the respective converter unit 12-i in particular due to the heat that arises from switching losses during switching. Alternatively, it may be the associated converter temperature Ti also a temperature of the coolant 18 shortly before or shortly after reaching and cooling the respective converter unit 12-i act.

In einer Variante können zwei oder mehr der oben genannten Temperaturen gemessen werden, und als die assoziierte Stromrichtertemperatur T-i kann ein Mittelwert, beispielsweise ein unterschiedlich gewichteter oder ein gleichgewichteter Mittelwert, ein Median, oder eine andere abgeleitete Größe aus den gemessenen Temperaturen bestimmt werden. Der jeweilige Temperatursensor 20-i kann für diese Berechnungen, oder für andere Zwecke, eine Recheneinheit aufweisen, beispielweise einen Mikrokontroller, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (engl. „application-specific integrated circuit“, ASIC), ein FPGA („field-programmable gate array“) und/oder dergleichen mehr.In a variant, two or more of the above temperatures can be measured and as the associated converter temperature Ti For example, a mean value, for example a differently weighted or an equally weighted mean value, a median, or another derived variable can be determined from the measured temperatures. The respective temperature sensor 20-i may have a computing unit for these calculations, or for other purposes, for example a microcontroller, an application-specific integrated circuit (ASIC), an FPGA (field-programmable gate array) and / or the like more.

Außerdem umfasst die gekühlte leistungselektronische Vorrichtung 10 eine Steuereinrichtung 22, welche dazu ausgelegt oder eingerichtet ist, die gemessenen Stromrichtertemperaturen T-i, T-j mindestens zweier Stromrichtereinheiten 12-i, 12-j miteinander zu vergleichen und basierend auf dem Ergebnis eine Schaltfrequenz mindestens einer der Stromrichtereinheiten 12-k anzupassen, wobei die Stromrichtereinheit 12-k, deren Schaltfrequenz angepasst wird, nicht zwangsläufig, aber bevorzugt eine der Stromrichtereinheiten 12-i, 12-j ist, deren Stromrichtertemperaturen T-i, T-k miteinander verglichen wurden. Mit anderen Worten: k kann gleich i oder gleich j sein, kann aber auch sowohl von i als auch von j verschieden sein.In addition, the cooled power electronic device includes 10 a control device 22 , which is designed or set up to measure the measured converter temperatures Ti . tj at least two converter units 12-i . 12-j to compare with one another and, based on the result, a switching frequency of at least one of the converter units 12-k adjust, the converter unit 12-k whose switching frequency is adjusted, not necessarily, but preferably one of the converter units 12-i . 12-j is whose converter temperatures Ti . tk were compared with each other. In other words, k can be equal to i or equal to j, but can also be different from both i and j.

Die Steuereinrichtung 22 kann hierzu einen Regler, z.B. einen PI-Regler, aufweisen und/oder eine Look-up-Tabelle und/oder ein Datenmodell verwenden, beispielsweise unter Verwendung eines Prozessors und eines nicht-flüchtigen Datenspeichers der Steuereinrichtung 22.The control device 22 can have a controller, for example a PI controller, and / or use a look-up table and / or a data model, for example using a processor and a non-volatile data memory of the control device 22 ,

Bevorzugt ist die Steuereinrichtung 22 dazu ausgelegt, die Schaltfrequenz mindestens einer Stromrichtereinheit 12-k basierend auf einer Temperaturdifferenz (T-i - T-j) und/oder einem Temperaturverhältnis (T-i/T-j) zwischen mindestens zwei erfassten Stromrichtertemperaturen T-i, T-j anzupassen. Dies erfolgt bevorzugt derart, dass die Stromrichtertemperaturen T-i der Stromrichtereinheiten 12-i synchronisiert werden, d.h. auf einen gleichen Temperaturwert geregelt werden. Der Temperaturwert, auf welchen geregelt wird, kann anpassbar sein, beispielsweise basierend auf einer einzelnen, oder durchschnittlichen, elektrischen Größe (z.B. Stromstärke) der elektrischen Ströme, welche die Stromrichtereinheiten 12-i beeinflussen, insbesondere erzeugen.The control device is preferred 22 designed to control the switching frequency of at least one converter unit 12-k based on a temperature difference ( Ti - tj ) and / or a temperature ratio (Ti / Tj) between at least two detected converter temperatures Ti . tj adapt. This is preferably done in such a way that the converter temperatures Ti of the converter units 12-i be synchronized, ie regulated to the same temperature value. The temperature value to which regulation is carried out can be adaptable, for example based on a single, or average, electrical variable (for example current strength) of the electrical currents which the Converter units 12-i influence, especially generate.

Bei dem in 1 gezeigten Beispiel etwa strömt das Kühlmittel 18 als letztes die Stromrichtereinheit 12-1 an und als erstes die Stromrichtereinheit 12-3 an. Dementsprechend wird die Stromrichtereinheit 12-3 effektiver gekühlt als die Stromrichtereinheit 12-1, sodass, bei ursprünglich gleichen Schaltfrequenzen, die Stromrichtertemperatur T-1 der Stromrichtereinheit 12-1 im Vergleich zu der Stromrichtertemperatur der Stromrichtereinheit 12-3 ansteigt. Dies kann durch die Steuereinrichtung 22 erfasst und dadurch ausgeglichen werden, dass die Schaltfrequenz der Stromrichtereinheit 12-1 verringert, und die Schaltfrequenz der Stromrichtereinheit 12-3 erhöht wird. Dasselbe Verfahren lässt sich analog auch auf die Verhältnisse der Stromrichtereinheiten 12-1 und 12-3 zu der Stromrichtereinheit 12-3 übertragen.At the in 1 The example shown flows the coolant 18 lastly the converter unit 12-1 and first the converter unit 12-3 on. Accordingly, the converter unit 12-3 cooled more effectively than the converter unit 12-1 , so that, at originally the same switching frequencies, the converter temperature T-1 the converter unit 12-1 compared to the converter temperature of the converter unit 12-3 increases. This can be done by the control device 22 can be detected and compensated for by the switching frequency of the converter unit 12-1 reduced, and the switching frequency of the converter unit 12-3 is increased. The same procedure can be applied analogously to the ratios of the converter units 12-1 and 12-3 to the converter unit 12-3 transfer.

Bevorzugt ist die Steuereinrichtung 22 dazu ausgebildet und eingerichtet, die Schaltfrequenzen aller Stromrichtereinheiten 12-i unter Verwendung aller Stromrichtertemperaturen T-i derart angepasst und/oder geregelt werden, dass die Stromrichtertemperaturen T-i alle denselben, gewünschten Temperaturwert aufweisen.The control device is preferred 22 trained and set up the switching frequencies of all converter units 12-i using all converter temperatures Ti adjusted and / or regulated in such a way that the converter temperatures Ti all have the same, desired temperature value.

2 zeigt ein schematisches Flussdiagramm zum Erläutern eines Verfahrens zum Betreiben einer gekühlten leistungselektronischen Vorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 2 shows a schematic flow diagram for explaining a method for operating a cooled power electronic device according to a further embodiment of the present invention.

Das Verfahren gemäß 2 ist insbesondere mit der erfindungsgemäßen gekühlten leistungselektronischen Vorrichtung durchführbar und ist daher gemäß allen beschriebenen Varianten und Modifikationen der erfindungsgemäßen gekühlten leistungselektronischen Vorrichtung anpassbar und umgekehrt.The procedure according to 2 can be carried out in particular with the cooled power electronic device according to the invention and is therefore adaptable according to all described variants and modifications of the cooled power electronic device according to the invention and vice versa.

Wenn im Folgenden zur Erläuterung des Verfahrens gemäß 2 vereinzelt auf Elemente der gekühlten leistungselektronischen Vorrichtung 10 und deren Bezugszeichen Bezug genommen wird, verdeutlicht dies die Eignung der gekühlten leistungselektronischen Vorrichtung 10 für die Durchführung der genannten Verfahrensschritt, welche jedoch nicht auf die Durchführung mit der gekühlten leistungselektronischen Vorrichtung 10 eingeschränkt sind.If below to explain the procedure according to 2 isolated on elements of the cooled power electronic device 10 and the reference numerals of which are referred to, this illustrates the suitability of the cooled power electronic device 10 for the implementation of the method step mentioned, which, however, is not based on the implementation with the cooled power electronic device 10 are restricted.

In einem Schritt S10 werden mindestens zwei Stromrichtereinheiten 12-i zum Schalten mit einer jeweiligen anpassbaren Schaltfrequenz um einen jeweiligen elektrischen Strom I1, I2, I3 in einer jeweiligen elektrischen Leitung 14-i zu beeinflussen, insbesondere nach einem PWM-Verfahren wie z.B. einem SVPWM oder einem Sinus-PWM-Verfahren. Das Steuern der Stromrichtereinheiten12-i kann insbesondere mittels der Steuereinrichtung 22 der gekühlten leistungselektronischen Vorrichtung 10 erfolgen, wie im Voranstehenden beschrieben.In one step S10 are at least two converter units 12-i for switching with a respective adjustable switching frequency around a respective electrical current I1 . I2 . I3 in a respective electrical line 14-i to influence, especially according to a PWM method such as a SVPWM or a sine PWM method. Controlling the converter units 12-i can in particular by means of the control device 22 the cooled power electronic device 10 take place as described in the foregoing.

In einem Schritt S20 werden die mindestens zwei Stromrichtereinheiten sequentiell gekühlt, beispielsweise wie im Voranstehenden mit Bezug auf die Kühleinrichtung 16 der gekühlten leistungselektronischen Vorrichtung 10 beschrieben.In one step S20 the at least two converter units are cooled sequentially, for example as described above with reference to the cooling device 16 the cooled power electronic device 10 described.

In einem Schritt S30 wird eine erste Stromrichtertemperatur T-i einer ersten Stromrichtereinheit 12-i der mindestens zwei Stromrichtereinheiten 12-i erfasst, beispielsweise gemessen oder unter Verwendung von mehreren einzelnen erfassten oder gemessenen Temperaturen berechnet, wie im Voranstehenden beschrieben. In einem Schritt S40 wird eine zweite Stromrichtertemperatur T-j einer ersten Stromrichtereinheit 12-j der mindestens zwei Stromrichtereinheiten 12-i erfasst, beispielsweise gemessen oder unter Verwendung von mehreren einzelnen erfassten oder gemessenen Temperaturen berechnet, wie im Voranstehenden beschrieben. Das Messen der Stromrichtertemperaturen oder zu deren Berechnung verwendeten Temperaturen kann beispielsweise durch Temperatursensoren 20-i erfolgen, wie im Voranstehenden beschrieben.In one step S30 becomes a first converter temperature Ti a first converter unit 12-i the at least two converter units 12-i recorded, for example measured or calculated using several individual recorded or measured temperatures, as described in the foregoing. In one step S40 becomes a second converter temperature tj a first converter unit 12-j the at least two converter units 12-i recorded, for example measured or calculated using several individual recorded or measured temperatures, as described in the foregoing. Measuring the converter temperatures or temperatures used to calculate them can be done, for example, by temperature sensors 20-i take place as described in the foregoing.

In einem Schritt S50 werden die erfasste erste Stromrichtertemperatur T-i und die erfasste zweite Stromrichtertemperatur T-j miteinander verglichen, beispielsweise durch die Steuereinrichtung 22 der gekühlten leistungselektronischen Vorrichtung 10 wie im Voranstehenden beschrieben, wobei insbesondere eine Temperaturdifferenz und/oder ein Temperaturquotient berechnet und dem Vergleich zugrunde gelegt werden kann. Das Vergleichen kann ein Vergleichen der berechneten Differenz und/oder des Temperaturkoeffizienten mit einem jeweiligen Schwellwert umfassen.In one step S50 become the recorded first converter temperature Ti and the detected second converter temperature tj compared with each other, for example by the control device 22 the cooled power electronic device 10 as described in the foregoing, in particular a temperature difference and / or a temperature quotient can be calculated and used as the basis for the comparison. The comparison can include comparing the calculated difference and / or the temperature coefficient with a respective threshold value.

In einem Schritt S60 wird eine Schaltfrequenz mindestens einer Stromrichtereinheit 12-i basierend auf einem Ergebnis des Vergleichens S50 angepasst, beispielsweise wie im Voranstehenden mit Bezug auf die Steuereinrichtung 22 der gekühlten leistungselektronischen Vorrichtung 10 beschrieben.In one step S60 becomes a switching frequency of at least one converter unit 12-i based on a result of the comparison S50 adapted, for example as in the preceding with reference to the control device 22 the cooled power electronic device 10 described.

Insbesondere kann vorteilhaft eine erste Schaltfrequenz der ersten Stromrichtereinheit 12-i verringert werden und/oder eine zweite Schaltfrequenz der zweiten Stromrichtereinheit 12-j erhöht werden, wenn die erfasste Stromrichtertemperatur T-i der ersten Stromrichtereinheit 12-i höher ist als die erfasste Stromrichtertemperatur T-j der zweiten Stromrichtereinheit 12-j.In particular, a first switching frequency of the first converter unit can advantageously be used 12-i be reduced and / or a second switching frequency of the second converter unit 12-j be increased when the detected converter temperature Ti the first converter unit 12-i is higher than the detected converter temperature tj the second converter unit 12-j ,

Besonders bevorzugt erfolgt dies derart, dass die Stromrichtertemperaturen T-i aller Stromrichtereinheiten 12-i auf den gleichen Temperaturwert geregelt werden.This is particularly preferably done in such a way that the converter temperatures Ti all converter units 12-i can be regulated to the same temperature value.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Insbesondere lässt sich die Erfindung in mannigfaltiger Weise verändern oder modifizieren, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen. Although the present invention has been described above on the basis of preferred exemplary embodiments, it is not restricted to these but can be modified in a variety of ways. In particular, the invention can be varied or modified in a variety of ways without departing from the essence of the invention.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of documents listed by the applicant has been generated automatically and is only included for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102012208594 A1 [0006]DE 102012208594 A1 [0006]

Claims (10)

Leistungselektronische Vorrichtung (10), mit: mindestens zwei Stromrichtereinheiten (12-i), welche dazu ausgelegt sind, jeweils mit einer anpassbaren Schaltfrequenz zu schalten, um einen elektrischen Strom in einer jeweiligen elektrischen Leitung zu beeinflussen; wobei jede Stromrichtereinheit (12-i) einen Temperatursensor aufweist, welcher dazu ausgelegt ist, eine mit der entsprechenden Stromrichtereinheit (12-i) assoziierte Stromrichtertemperatur (T-i) zu erfassen; einer Kühleinrichtung, welche zum sequentiellen Kühlen der mindestens zwei Stromrichtereinheiten (12-i) ausgelegt ist; und einer Steuereinrichtung (22), welche dazu ausgelegt ist, die gemessenen Stromrichtertemperaturen (T-i) zumindest zweier Stromrichtereinheiten (12-i) miteinander zu vergleichen und basierend auf dem Ergebnis eine Schaltfrequenz mindestens einer Stromrichtereinheit (12-i) anzupassen.Power electronic device (10), with: at least two converter units (12-i), which are each designed to switch with an adjustable switching frequency in order to influence an electrical current in a respective electrical line; wherein each converter unit (12-i) has a temperature sensor which is designed to detect a converter temperature (T-i) associated with the corresponding converter unit (12-i); a cooling device which is designed for sequential cooling of the at least two converter units (12-i); and a control device (22) which is designed to compare the measured converter temperatures (T-i) of at least two converter units (12-i) with one another and to adapt a switching frequency of at least one converter unit (12-i) based on the result. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung (22) dazu ausgelegt ist, eine Schaltfrequenz einer ersten Stromrichtereinheit (12-1) zu verringern und, im Wesentlichen gleichzeitig, eine Schaltfrequenz einer zweiten Stromrichtereinheit (12-2, 12-3) zu erhöhen.Device (10) after Claim 1 The control device (22) is designed to reduce a switching frequency of a first converter unit (12-1) and, essentially simultaneously, to increase a switching frequency of a second converter unit (12-2, 12-3). Vorrichtung (10) nach Anspruch 2, wobei die erste Stromrichtereinheit (12-1) eine Stromrichtereinheit mit einer ersten erfassten Stromrichtertemperatur (T-1) ist, welche höher ist als eine zweite erfasste Stromrichtertemperatur (T-2, T-3) der zweiten Stromrichtereinheit (12-2, 12-3).Device (10) after Claim 2 , wherein the first converter unit (12-1) is a converter unit with a first detected converter temperature (T-1) which is higher than a second detected converter temperature (T-2, T-3) of the second converter unit (12-2, 12 -3). Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Kühleinrichtung (16) eine Kühlmittelleitung umfasst, entlang welcher die mindestens zwei Stromrichtereinheiten (12-i) zum sequentiellen Kühlen der mindestens zwei Stromrichtereinheiten (12-i) angeordnet sind.Device (10) according to one of the Claims 1 to 3 , wherein the cooling device (16) comprises a coolant line, along which the at least two converter units (12-i) are arranged for sequential cooling of the at least two converter units (12-i). Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Vorrichtung (10) mindestens drei Wechselrichtereinheiten als Stromrichtereinheiten (12-i) aufweist, welche jeweils zum Erzeugen eines elektrischen Wechselstroms (11, 12, 13) in der jeweiligen elektrischen Leitung (14-i) ausgelegt sind.Device (10) according to one of the Claims 1 to 4 The device (10) has at least three inverter units as converter units (12-i), which are each designed to generate an alternating electrical current (11, 12, 13) in the respective electrical line (14-i). Vorrichtung (10)nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei mindestens eine der Stromrichtereinheiten (12-i) ein Wechselrichter, ein Wechselstromumrichter, ein Gleichrichter und/oder ein Gleichstromumrichter ist.Device (10) according to one of the Claims 1 to 5 , wherein at least one of the converter units (12-i) is an inverter, an AC converter, a rectifier and / or a DC converter. Verfahren zum Betreiben einer leistungselektronischen Vorrichtung (10), mit den Schritten: Steuern von mindestens zwei Stromrichtereinheiten (12-i) zum Schalten mit einer jeweiligen anpassbaren Schaltfrequenz um einen elektrischen Strom in einer jeweiligen elektrischen Leitung zu beeinflussen; Sequentielles Kühlen der mindestens zwei Stromrichtereinheiten (12-i); Erfassen einer ersten Stromrichtertemperatur (T-1) einer ersten Stromrichtereinheit (12-1) der mindestens zwei Stromrichtereinheiten (12-i); Erfassen einer zweiten Stromrichtertemperatur einer zweiten Stromrichtereinheit (12-2, 12-3) der mindestens zwei Stromrichtereinheiten (12-i); Vergleichen der erfassten ersten Stromrichtertemperatur (T-1) und der erfassten zweiten Stromrichtertemperatur (T-2, T-3); und Anpassen der Schaltfrequenz mindestens einer Stromrichtereinheit (12-i) basierend auf einem Ergebnis des Vergleichens.Method for operating a power electronic device (10), comprising the steps: Controlling at least two converter units (12-i) for switching with a respective adjustable switching frequency in order to influence an electrical current in a respective electrical line; Sequential cooling of the at least two converter units (12-i); Detecting a first converter temperature (T-1) of a first converter unit (12-1) of the at least two converter units (12-i); Detecting a second converter temperature of a second converter unit (12-2, 12-3) of the at least two converter units (12-i); Comparing the detected first converter temperature (T-1) and the detected second converter temperature (T-2, T-3); and Adapting the switching frequency of at least one converter unit (12-i) based on a result of the comparison. Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Anpassen der Schaltfrequenz basierend auf einer Temperaturdifferenz und/oder einem Temperaturverhältnis zwischen der ersten und der zweiten erfassten Stromrichtertemperatur (T-i) erfolgt.Procedure according to Claim 7 , wherein the switching frequency is adjusted based on a temperature difference and / or a temperature ratio between the first and the second detected converter temperature (Ti). Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Schaltfrequenz der ersten Stromrichtereinheit (12-1) verringert wird und, im Wesentlichen gleichzeitig, die Schaltfrequenz der zweiten Stromrichtereinheit (12-2, 12-3) erhöht wird, wenn die erste Stromrichtereinheit (12-1) eine Stromrichtereinheit mit einer ersten erfassten Stromrichtertemperatur (T-1) ist, welche höher ist als eine zweite erfasste Stromrichtertemperatur (T-2, T-3) der zweiten Stromrichtereinheit (12-2, 12-3).Procedure according to Claim 7 or 8th , wherein the switching frequency of the first converter unit (12-1) is reduced and, substantially simultaneously, the switching frequency of the second converter unit (12-2, 12-3) is increased if the first converter unit (12-1) has a converter unit with a first detected converter temperature (T-1), which is higher than a second detected converter temperature (T-2, T-3) of the second converter unit (12-2, 12-3). Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Schaltfrequenzen aller Stromrichtereinheiten (12-i) derart angepasst und/oder geregelt werden, dass die Stromrichtertemperaturen (T-i) der Stromrichtereinheiten (12-i) gleich sind.Procedure according to one of the Claims 7 to 9 , The switching frequencies of all converter units (12-i) being adapted and / or regulated in such a way that the converter temperatures (Ti) of the converter units (12-i) are the same.
DE102018209768.2A 2018-06-18 2018-06-18 Power electronic device and method for operating a power electronic device Withdrawn DE102018209768A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018209768.2A DE102018209768A1 (en) 2018-06-18 2018-06-18 Power electronic device and method for operating a power electronic device
PCT/EP2019/065501 WO2019243154A1 (en) 2018-06-18 2019-06-13 Power electronic converter having sequentially cooled sub-units and temperature compensation by means of switching frequency adaptation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018209768.2A DE102018209768A1 (en) 2018-06-18 2018-06-18 Power electronic device and method for operating a power electronic device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102018209768A1 true DE102018209768A1 (en) 2019-12-19

Family

ID=66867142

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102018209768.2A Withdrawn DE102018209768A1 (en) 2018-06-18 2018-06-18 Power electronic device and method for operating a power electronic device

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102018209768A1 (en)
WO (1) WO2019243154A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116594445A (en) * 2023-07-18 2023-08-15 湘潭宏光变流电气有限公司 Intelligent monitoring and temperature control system for rectifier cabinet unit

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012208594A1 (en) 2012-05-23 2013-11-28 Robert Bosch Gmbh Method of operating inverter e.g. pulse inverter, involves determining function of external cooling system in response to integrated power and change in temperature detected over predetermined time

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1973025B1 (en) * 2007-03-22 2009-11-25 Baumüller Nürnberg Gmbh Temperature control around power switches
EP2846617A1 (en) * 2013-09-09 2015-03-11 ABB Technology Ltd Cooling arrangement for power electronics building blocks
DE102013226854B4 (en) * 2013-12-20 2017-06-14 Siemens Aktiengesellschaft Electric supply device and method for operating an electrical supply device
DE102016220893A1 (en) * 2016-10-24 2018-04-26 Robert Bosch Gmbh Method for operating a power converter, converter and electric drive system with a power converter

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012208594A1 (en) 2012-05-23 2013-11-28 Robert Bosch Gmbh Method of operating inverter e.g. pulse inverter, involves determining function of external cooling system in response to integrated power and change in temperature detected over predetermined time

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116594445A (en) * 2023-07-18 2023-08-15 湘潭宏光变流电气有限公司 Intelligent monitoring and temperature control system for rectifier cabinet unit
CN116594445B (en) * 2023-07-18 2023-10-10 湘潭宏光变流电气有限公司 Intelligent monitoring and temperature control system for rectifier cabinet unit

Also Published As

Publication number Publication date
WO2019243154A1 (en) 2019-12-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102015221469B4 (en) ENGINE CONTROL DEVICE
DE102015101637B4 (en) Collector-emitter saturation voltage measurement in a bipolar transistor with an insulated gate electrode
EP2697094B1 (en) Control device and method for operating an electrical machine driven by an inverter
EP3199929B1 (en) Method and device to measure temperature of an intermediate circuit capacitor
DE102016217674B4 (en) engine control device
DE102011121832A1 (en) Inverter device for driving motor e.g. servomotor, has control unit that performs operating condition setting process around carrier frequency of pulse width modulation signal based on temperature information of semiconductor device
DE102015214341A1 (en) inverter device
DE112015005178T5 (en) Power conversion device and electric power steering device using the same
DE102012207697A1 (en) Electric vehicle system
EP3145750B1 (en) Method for switching an inverter of an electric drive of a motor vehicle and a correspondingly switchable inverter
DE102012201184A1 (en) inverter unit
DE10351843A1 (en) Determining temperature of power semiconductor in inverter determines load current and voltage drop if current is within given region
DE102011003566A1 (en) Method and device for calibrating at least one current sensor
DE112016004632T5 (en) Control of paralleled power devices
DE102014202717B3 (en) System for determining the capacitance of a DC link capacitor and method for driving an inverter
DE112016003347T5 (en) Energy conversion means
DE102018209768A1 (en) Power electronic device and method for operating a power electronic device
DE102008042805A1 (en) Engine system and method for operating an engine system
WO2019174931A1 (en) Method and device for setting a dead time of switching elements of a half bridge, and inverter
DE102020125642B4 (en) System, method and computer program product for monitoring the cooling performance for a semiconductor pulse inverter
DE102016220893A1 (en) Method for operating a power converter, converter and electric drive system with a power converter
DE102017209111A1 (en) Method and device for controlling a drive, and drive
DE102017203656A1 (en) Method and device for controlling an electric drive and electric drive
DE112013007564B4 (en) Power conversion device
WO2021058226A1 (en) Method for operating a power converter

Legal Events

Date Code Title Description
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee