DE102019120438A1 - Steuereinrichtung, Wechselrichter, Anordnung mit einem Wechselrichter und einer elektrischen Maschine, Verfahren zum Betreiben eines Wechselrichters sowie Computerprogramm - Google Patents

Steuereinrichtung, Wechselrichter, Anordnung mit einem Wechselrichter und einer elektrischen Maschine, Verfahren zum Betreiben eines Wechselrichters sowie Computerprogramm Download PDF

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Abstract

Steuereinrichtung (8) für einen eine elektrische Maschine (3) speisenden Wechselrichter (2), wobei die Steuereinrichtung (8) zum Bereitstellen von pulsweitenmodulierten Schaltsignalen (15) mit einer Trägerfrequenz zum Ansteuern von Schaltelementen (12) des Wechselrichters (2) eingerichtet ist, wobei die Steuereinrichtung (8) dazu eingerichtet ist, die Trägerfrequenz innerhalb wenigstens eines Arbeitsbereichs (22, 23) in Abhängigkeit einer Arbeitspunktinformation, die einen durch eine Drehzahl und ein Drehmoment der elektrischen Maschine (3) definierten Arbeitspunkt beschreibt, derart zu ermitteln, dass die Trägerfrequenz innerhalb des wenigstens einen Arbeitsbereichs (22, 23) gegenüber einem Maximalträgerfrequenz-Arbeitspunkt, bei dem eine maximale Trägerfrequenz im Arbeitsbereich vorgegeben wird, reduziert wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für einen eine elektrische Maschine speisenden Wechselrichter, wobei die Steuereinrichtung zum Bereitstellen von pulsweitenmodulierten Schaltsignalen mit einer Trägerfrequenz zum Ansteuern von Schaltelementen des Wechselrichters eingerichtet ist.
  • Daneben betrifft die Erfindung einen Wechselrichter, eine Anordnung mit einem Wechselrichter und einer elektrischen Maschine, ein Verfahren zum Betreiben eines Wechselrichters sowie ein Computerprogramm.
  • Durch die zunehmende Bedeutung von elektrisch angetriebenen Fahrzeugen sind Wechselrichter und zugehörige Steuereinrichtungen für solche Anwendungsgebiete in den Fokus industrieller Entwicklungsbemühungen gerückt. Es sind derartige Steuereinrichtungen bekannt, die pulsweitenmodulierte Schaltsignale mit einer konstanten Trägerfrequenz zum Ansteuern von Schaltelementen des Wechselrichters bereitstellen.
  • Im Rahmen eines solchen Schaltbetriebs entstehen unweigerlich Schaltverluste. Diese haben einen starken Einfluss auf die Gesamteffizienz des Wechselrichters bzw. einer Anordnung mit dem Wechselrichter und einer elektrischen Maschine, da sie einen wesentlichen Anteil der Gesamtverluste ausmachen. Zugleich ist der Wechselrichter so zu betreiben, dass ein maximaler Spitze-Tal-Wert einer Zwischenkreisspannung an seinem Zwischenkreiskondensator nicht überschritten wird, da der Zwischenkreiskondensator des Wechselrichters hinsichtlich seiner Kapazität - und damit auch seines Bauraums, seines Gewichts und seiner Kosten - auf einen maximal zulässigen Spitze-Tal-Wert ausgelegt ist.
  • Der Erfindung liegt mithin die Aufgabe zugrunde, einen effizienteren Betrieb eines Wechselrichters zu ermöglichen, ohne dabei eine Kapazität seines Zwischenkreiskondensators zu erhöhen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Steuereinrichtung der eingangs genannten Art gelöst, die dazu eingerichtet ist, die Trägerfrequenz innerhalb wenigstens eines Arbeitsbereichs in Abhängigkeit einer Arbeitspunktinformation, die einen durch eine Drehzahl und ein Drehmoment der elektrischen Maschine definierten Arbeitspunkt beschreibt, derart zu ermitteln, dass die Trägerfrequenz innerhalb des wenigstens einen Arbeitsbereichs gegenüber einem Maximalträgerfrequenz-Arbeitspunkt, bei dem eine maximale Trägerfrequenz im Arbeitsbereich vorgegeben wird, reduziert wird.
  • Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass Spitze-Tal-Werte einer Zwischenkreisspannung an einem Zwischenkreiskondensator des Wechselrichters typischerweise ausgeprägte Maximalwerte aufweisen und eine Reduktion der Trägerfrequenz einerseits eine Erhöhung des Spitze-Tal-Werts sowie andererseits eine Reduktion von Schaltverlusten bei einem Schaltbetrieb der Schaltelemente bewirkt. Da sich der Maximalträgerfrequenz-Arbeitspunkt einem solchen Maximalwert der Spitze-Tal-Werte zuordnen lässt, eröffnen geringere Spitze-Tal-Werte jenseits des Maximalwerts einen Spielraum für eine Verringerung der Schaltverluste durch die arbeitspunktabhängige Reduktion der Trägerfrequenz. Vorteilhafterweise wird so ein effizienterer Betrieb des Wechselrichters ermöglicht, ohne dass dadurch eine Kapazität eines Zwischenkreiskondensators erhöht werden muss.
  • Es wird bei der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung bevorzugt, wenn ein Arbeitsbereich einen Volllastarbeitspunkt, bei dem ein für seine Drehzahl betragsmäßig maximal vorgebbares Drehmoment vorliegt, als Maximalträgerfrequenz-Arbeitspunkt aufweist und sich in einen Teillastbetrieb hinein erstreckt, wobei die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, die Trägerfrequenz mit steigendem Abstand vom Maximalträgerfrequenz-Arbeitspunkt zu reduzieren. Dieser Arbeitsbereich kann auch als erster Arbeitsbereich bezeichnet werden. Es wurde erkannt, dass ein Maximalträgerfrequenz-Arbeitspunkt auf einer oder einer jeweiligen Volllastlinie, auf der für jeden Drehzahlwert das maximal bereitstellbare positive oder negative Drehmoment liegt, zu finden ist. Es kann so im Teillastbetrieb, also in einem Betrieb mit für eine jeweilige Drehzahl betragsmäßig kleineren Drehmomentwerten als auf der Volllastlinie, eine verbesserte Effizienz erzielt werden.
  • Vorteilhafterweise weicht die Drehzahl des Volllastarbeitspunkts um höchstens 40 Prozent, insbesondere höchstens 30 Prozent, von der Drehzahl an einem Eckarbeitspunkt, der einen Übergang von einem Grunddrehzahlbetrieb in einen Leistungsbegrenzungsbetrieb oder in einen Feldschwächbetrieb beschreibt, ab.
  • Sofern die Steuereinrichtung zur Vorgabe von Trägerfrequenzen für Arbeitspunkte mit beliebigem Vorzeichen des Drehmoments eingerichtet ist, kann vorgesehen sein, dass der erste Arbeitsbereich für positive Drehmomente und ein weiterer erster Arbeitsbereich für negative Drehmoment definiert sind.
  • Es wird bei der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung bevorzugt, wenn ein Arbeitsbereich innerhalb eines durch eine obere Drehmomentgrenze und eine untere Drehmomentgrenze begrenzten Drehmomentintervalls liegt und die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, die Trägerfrequenz im Arbeitsbereich mit fallender Drehzahl, insbesondere unabhängig vom Drehmoment, zu reduzieren. Dieser Arbeitsbereich kann auch als zweiter Arbeitsbereich bezeichnet werden. Dadurch kann vermieden werden, dass aufgrund eines geringeren Verhältnisses der Trägerfrequenz zur Drehzahl unerwünscht hohe harmonische Verzerrungen, insbesondere hohe THD-Werte (Total Harmonic Distortion), auftreten, die zu mechanischen Vibrationen in der elektrischen Maschine führen können.
  • Sofern die Steuereinrichtung nur zur Vorgabe von Trägerfrequenzen für Arbeitspunkte mit gleichem Vorzeichen der Drehmomente eingerichtet ist, ist eine Drehmomentgrenze vorzugsweise null. Sofern die Steuereinrichtung auch zur Vorgabe von Trägerfrequenzen für Arbeitspunkte mit beliebigem Vorzeichen der Drehmomente eingerichtet ist, kann die obere Drehmomentgrenze positiv und die untere Drehmomentgrenze negativ sein. Insbesondere beträgt der Betrag einer oder einer jeweiligen Drehmomentgrenze wenigstens fünf Prozent eines maximal durch die Steuereinrichtung vorgebbaren Drehmoments.
  • Gemäß einer besonders einfach implementierbaren Ausführungsform ist der zweite Arbeitsbereich durch die Drehmomentgrenzen begrenzt.
  • Typischerweise sind der erste und der zweite Arbeitsbereich überschneidungsfrei definiert. Bevorzugt verlaufen vorgebbare Trägerfrequenzen an Rändern, an denen der erste und der zweite Arbeitsbereich aneinandergrenzen, stetig.
  • Optional kann die erfindungsgemäße Steuereinrichtung dazu eingerichtet sein, innerhalb eines überschneidungsfrei bezüglich des wenigstens einen Arbeitsbereichs definierten, Arbeitspunkte oberhalb eines Drehzahlschwellwerts umfassenden weiteren Arbeitsbereichs die Trägerfrequenz mit einem festen Wert vorzugeben. Bei Drehzahlen oberhalb dieses Drehzahlschwellwerts ist die Reduktion der Schaltverluste nur sehr schwach ausgeprägt, sodass auf die arbeitspunktabhängige Wahl der Trägerfrequenz verzichtet werden kann. Typischerweise liegt der Drehzahlschwellwert im Leistungsbegrenzungsbetrieb bzw. im Feldschwächbetrieb. Die Trägerfrequenz ist dann zweckmäßigerweise die maximal vorgesehene Trägerfrequenz.
  • In vorteilhafter Weiterbildung der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung kann ferner vorgesehen sein, dass sie dazu eingerichtet ist, die Trägerfrequenz nicht unterhalb eines vorgegebenen oder vorgebbaren Minimalwerts zu ermitteln. Dadurch wird vermieden, dass die Trägerfrequenz für kleine Drehzahl- und Drehmomentwerte so gering wird, dass ihr Verhältnis zur Frequenz eines jeweiligen Phasenstroms der elektrischen Maschine ein vorgegebenes Mindestverhältnis unterschreitet, wodurch unerwünschte akustisch wahrnehmbare Vibrationen der elektrischen Maschine entstehen können. Arbeitspunkte, an denen der Minimalwert vorgegeben wird, können insoweit auch als ein weiterer Arbeitsbereich aufgefasst werden.
  • Um eine besonders aufwandsarme Implementierung der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung zu ermöglichen, ist diese bevorzugt dazu eingerichtet, die Trägerfrequenz aus einem Kennfeld, das Paaren von Drehzahlwerten und Drehmomentwerten Trägerfrequenzwerte zuordnet, auszuwählen. Das Kennfeld kann beispielsweise durch eine Look-Up-Tabelle realisiert sein. Typischerweise weist die Steuereinrichtung eine Speichereinheit auf, in welcher das Kennfeld gespeichert ist.
  • Es kann ferner vorgesehen sein, dass das Kennfeld eine zumindest stückweise lineare Zuordnung der Paare und der Trägerfrequenzwerte beschreibt. Alternativ ist es möglich, dass das Kennfeld über diskrete Paare definiert ist und die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, die Trägerfrequenz durch, insbesondere lineare, Interpolation der den diskreten Paaren zugeordneten Trägerfrequenzwerten zu ermitteln.
  • Alternativ zur Verwendung eines Kennfeldes kann die erfindungsgemäße Steuereinrichtung dazu eingerichtet sein, die Trägerfrequenz mittels einer analytischen Berechnungsvorschrift, aus welcher die Trägerfrequenz in Abhängigkeit des Arbeitspunkts ermittelbar ist, zu ermitteln.
  • Das Kennfeld oder die Berechnungsvorschrift kann beispielsweise durch Messung oder Simulation für eine bestimmte Konfiguration des Wechselrichters und der elektrischen Maschine ermittelt worden sein.
  • Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung kann ferner dazu eingerichtet sein, eine aktualisierte Trägerfrequenz jeweils bei Erhalt einer aktualisierten Arbeitspunktinformation und/oder nach Ablauf einer vorgegebenen oder vorgebbaren Zeitspanne und/oder nach Abschluss einer elektrischen Periode der elektrischen Maschine und/oder nach Abschluss einer Periode eines jeweiligen Schaltsignals zu ermitteln. So kann die Trägerfrequenz zu zweckmäßigen Zeitpunkten jeweils an den momentanen Arbeitspunkt angepasst werden.
  • Es ist ferner möglich, dass die erfindungsgemäße Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, die Arbeitspunktinformation aus einer an einem Eingang erhaltenen Drehmomentinformation und/oder einer an einem Eingang erhaltenen Drehzahlinformation und/oder in Abhängigkeit einer an einem Eingang erhaltenen, die elektrische Maschine speisende Phasenströme beschreibenden Strominformation zu ermitteln und/oder die Arbeitspunktinformation im Rahmen einer Regelung zur Ermittlung der Schaltsignale zu schätzen. Aus der Strom information ist insbesondere das Drehmoment ermittelbar.
  • Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner gelöst durch einen Wechselrichter, umfassend einen Zwischenkreiskondensator, Schaltelemente, die dazu verschaltet sind, eine am Zwischenkreiskondensator anliegende Zwischenkreisspannung in Abhängigkeit von die Schaltelemente ansteuernden Schaltsignalen in eine ein- oder mehrphasige Wechselspannung zu wandeln, und eine erfindungsgemäße Steuereinrichtung.
  • Der Zwischenkreiskondensator kann durch ein einziges Kondensatorelement oder durch mehrere parallel und/oder in Reihe verschaltete Kondensatorelemente ausgebildet sein.
  • Der Wechselrichter kann ferner einen Analog-Digital-Umsetzer umfassen, welcher dazu eingerichtet ist, analoge Messsignale in die Strominformation und/oder die Drehmomentinformation und/oder die Drehzahlinformation umzusetzen.
  • Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Anordnung mit einem erfindungsgemäßen Wechselrichter und einer elektrischen Maschine, die mittels der Wechselspannung betreibbar ist.
  • Dabei wird es bevorzugt, wenn das Ermitteln der Trägerfrequenz den Zusammenhang P W M = u D C , p p | P W M , m a x u D C , p p , m a x ⋅ P W M , m a x
    Figure DE102019120438A1_0001
    oder P W M = m a x ( u D C , p p | P W M , m a x u D C , p p , m a x ⋅ P W M , m a x ,     r o t r o t , m a x ⋅ P W M , m a x )
    Figure DE102019120438A1_0002
    oder P W M = m a x ( u D C , p p | P W M , m a x u D C , p p , m a x ⋅ P W M , m a x ,     r o t r o t , m a x ⋅ P W M , m a x ,       P W M , m i n )
    Figure DE102019120438A1_0003
    beim Betrieb der Anordnung abbildet, wobei
    • - fPWM die zu ermittelnde Trägerfrequenz,
    • - fpWM,max die maximale Trägerfrequenz,
    • - fpwM,min den Minimalwert der Trägerfrequenz,
    • - UDC,pp| fPWM,max einen vom Drehmoment und von der Drehzahl abhängigen Spitze-Tal-Wert der Zwischenkreisspannung bei der maximalen Trägerfrequenz,
    • - uDC,pp,max einen vorgegebenen Maximalwert des Spitze-Tal-Werts der Zwischenkreisspannung,
    • - frot die Drehzahl und
    • - frot,max eine maximale Drehzahl
    beschreiben.
  • Es kann bei der erfindungsgemäßen Anordnung vorgesehen sein, dass ein jeweiliger Maximalträgerfrequenz-Arbeitspunkt einem Arbeitspunkt entspricht, bei dem Spitze-Tal-Werte der Zwischenkreisspannung ein lokales Maximum aufweisen.
  • Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines Wechselrichters zum Versorgen einer elektrischen Maschine, umfassend folgende von einer Steuereinrichtung durchgeführte Schritte: Ermitteln einer Trägerfrequenz von pulsweitenmodulierten Schaltsignalen zum Ansteuern des Wechselrichters in Abhängigkeit einer Arbeitspunktinformation, die einen durch eine Drehzahl und ein Drehmoment der elektrischen Maschine definierten Arbeitspunkt beschreibt, innerhalb wenigstens eines Arbeitsbereichs derart, dass die Trägerfrequenz innerhalb des wenigstens eines Arbeitsbereichs gegenüber einem Maximalträgerfrequenz-Arbeitspunkt, bei dem eine maximale Trägerfrequenz im Arbeitsbereich vorgegeben wird, reduziert wird; und Bereitstellen der Schaltsignale für Schaltelemente des Wechselrichters.
  • Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird schließlich auch durch ein Computerprogramm gelöst, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, die von der Steuereinrichtung durchgeführten Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen.
  • Sämtliche Ausführungen zur erfindungsgemäßen Steuereinrichtung, zum erfindungsgemäßen Wechselrichter und zur erfindungsgemäßen Anordnung lassen sich analog auf das erfindungsgemäße Verfahren und das erfindungsgemäße Computerprogramm übertragen, sodass die vorgenannten Vorteile auch mit diesen erzielt werden können.
  • Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Diese sind schematische Darstellungen und zeigen:
    • 1 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Anordnung mit einem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Wechselrichters und einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Steuereinrichtung;
    • 2 ein Drehmoment-Drehzahl-Diagramm mit eingezeichneten Arbeitsbereichen beim Betrieb der in 1 gezeigten Anordnung;
    • 3 ein Drehmoment-Drehzahl-Diagramm mit eingezeichneten Spitze-Tal-Werten einer Zwischenkreisspannung bei einer Anordnung nach dem Stand der Technik;
    • 4 ein Drehmoment-Drehzahl-Diagramm mit eingezeichneten Trägerfrequenzwerten beim Betrieb eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Anordnung;
    • 5 ein Drehmoment-Drehzahl-Diagramm mit eingezeichneten Spitze-Tal-Werten einer Zwischenkreisspannung des weiteren Ausführungsbeispiels; und
    • 6 ein Drehmoment-Drehzahl-Diagramm, in dem eine prozentuale Verringerung von Schaltverlusten des weiteren Ausführungsbeispiels gegenüber dem Stand der Technik gemäß 3 eingezeichnet ist.
  • 1 ist ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Anordnung 1, umfassend ein Ausführungsbeispiel eines Wechselrichters 2 und eine elektrische Maschine 3, die zum Antrieb eines teilweise oder vollständig elektrisch antreibbaren Fahrzeugs eingerichtet ist. Die Anordnung 1 umfasst ferner eine Gleichspannungsquelle 4, die vorliegend als Hochvoltbatterie ausgebildet ist.
  • Der Wechselrichter 2 umfasst eine Filtereinrichtung 5, die vorliegend als EMV-Filter ausgebildet ist, einen Zwischenkreiskondensator 6, eine Leistungseinheit 7, ein Ausführungsbeispiel einer Steuereinrichtung 8, eine erste Messeinrichtung 9, eine zweite Messeinrichtung 10 sowie eine Analog-Digital-Umsetzereinrichtung 11.
  • Die Leistungseinheit 7 umfasst mehrere Schaltelemente 12, die als Halbleiter-Schaltelemente, beispielsweise als IGBT oder Leistungs-MOSFET, ausgebildet sind. Die Schaltelemente 12 sind paarweise zu Halbbrücken verschaltet. Einem Steuereingang 13 eines jeweiligen Schaltelements 12 ist ein Treiber 14 vorgeschaltet. Dabei sind aus Gründen der Übersichtlichkeit lediglich ein Schaltelement 12 und ein Treiber 14 mit Bezugszeichen versehen. Die Treiber 14 erhalten pulsweitenmodulierte Schaltsignale 15 von der Steuereinrichtung 8, welche derart bereitgestellt werden, dass an einem jeweiligen Abgriff der Halbbrücken eine Ausgangsspannung zur Speisung der elektrischen Maschine 3 bereitgestellt wird. Die Leistungseinheit 7 richtet mithin in Abhängigkeit der Schaltsignale 15 eine durch den Zwischenkreiskondensator 6 geglättete Zwischenkreisspannung 27 in eine, vorliegend dreiphasige, Wechselspannung um.
  • Die erste Messeinrichtung 9 ist dazu eingerichtet, die Phasenströme zu erfassen und Messsignale der Analog-Digital-Umsetzereinrichtung 11 bereitzustellen, welche die analogen Messsignale der ersten Messeinrichtung 9 in eine digitale Strominformation 16 umsetzt. Die zweite Messeinrichtung 10 ist entsprechend dazu eingerichtet, eine Drehzahl der elektrischen Maschine 3 zu erfassen und Messsignale der Analog-Digital-Umsetzereinrichtung 11 bereitzustellen, welche die analogen Messsignale der zweiten Messeinrichtung 10 in eine digitale Drehzahlinformation 17 umsetzt. Die Steuereinrichtung 8 erhält eingangsseitig die Strom information 16 und die Drehzahlinformation 17.
  • Anhand der Strominformation 16 und der Drehzahlinformation 17 ermittelt die Steuereinrichtung 8 eine Arbeitspunktinformation, die einen durch eine Drehzahl und ein Drehmoment der elektrischen Maschine 3 definierten Arbeitspunkt beschreibt. Die Steuereinrichtung 8 ist dazu eingerichtet, eine Trägerfrequenz der pulsweitenmodulierten Schaltsignale 15 zu ermitteln. Dazu umfasst die Steuereinrichtung 8 eine Speichereinheit 18, in welcher ein Kennfeld, das Paaren von Drehzahlwerten und Drehmomentwerten Trägerfrequenzwerte zuordnet, gespeichert ist. Die Steuereinrichtung 8 wählt einen entsprechenden Trägerfrequenzwert anhand der Arbeitspunktinformation aus dem Kennfeld aus.
  • 2 ist ein Drehmoment-Drehzahl-Diagramm mit eingezeichneten Arbeitsbereichen beim Betrieb der in 1 gezeigten Anordnung, wobei ein Drehmoment mit M und eine Drehzahl mit frot bezeichnet sind.
  • Das Diagramm bildet das Kennfeld ab, welches eine Zuordnung der Paare und der Trägerfrequenzwerte beschreibt. In 2 ist zunächst ein Eckarbeitspunkt 19 gezeigt, der ein betragsmäßig maximales Drehmoment beim Übergang von einem Grunddrehzahlbetrieb 20 in einen Leistungsbegrenzungsbetrieb 21 oder in einen Feldschwächbetrieb beschreibt. Feingestrichelt sind ferner Isolinien der vorgegebenen Trägerfrequenzwerte dargestellt.
  • Von einem Volllastarbeitspunkt, der hier dem Eckarbeitspunkt 19 entspricht, aber alternativ um bis zu 40 Prozent der Drehzahl am Eckarbeitspunkt 19 von diesem abweichend auf einer Volllastlinie 21a liegen kann, aus erstreckt sich ein erster Arbeitsbereich 22 in einen Teillastbetrieb der elektrischen Maschine 3 hinein. Die Steuereinrichtung 8 ist dazu eingerichtet, die Trägerfrequenz im ersten Arbeitsbereich 22 an einem dem Volllastarbeitspunkt entsprechenden Maximalträgerfrequenz-Arbeitspunkt mit einer maximalen Trägerfrequenz vorzugeben und diese mit steigendem Abstand zum Volllastarbeitspunkt zu reduzieren. Die Zuordnung der Trägerfrequenzwerte zu den Arbeitspunkten ist dabei so gewählt, dass ein Spitze-Tal-Wert einer Zwischenkreisspannung 27 im gesamten ersten Arbeitsbereich 22 im Wesentlichen identisch ist.
  • Für den Teillastbetrieb der elektrischen Maschine 3 werden somit geringere Schaltverluste der Schaltelemente 12 als bei einem Betrieb mit fester Trägerfrequenz nach dem Stand der Technik realisiert, weil die Trägerfrequenz demgegenüber reduziert ist. Da der Zwischenkreiskondensator 6 ohnehin auf einen Betrieb mit dem am Volllastarbeitspunkt vorliegenden Spitze-Tal-Wert der Zwischenkreisspannung 27 ausgelegt ist, wird im ersten Arbeitsbereich eine Reduktion der Schaltverluste im Teillastbetrieb realisiert, ohne die Kapazität des Zwischenkreiskondensators 6 vergrößern zu müssen.
  • Für den ersten Arbeitsbereich 22 gilt dabei für die Trägerfrequenz P W M = u D C , p p | P W M , m a x u D C , p p , m a x ⋅ P W M , m a x ,
    Figure DE102019120438A1_0004
  • Darin bezeichnen UDC,ppI fPWM,max den vom Drehmoment und von der Drehzahl abhängigen Spitze-Tal-Wert der Zwischenkreisspannung bei der maximalen, am Volllastarbeitspunkt vorliegenden Trägerfrequenz fPWM,max und uDC,pp,max einen vorgegebenen Maximalwert des Spitze-Tal-Werts. Der Spitze-Tal-Wert der Zwischenkreisspannung 27 ist dabei wie folgt definiert: u D C , p p = m a x ( u D C ( t ) ) − m i n ( u D C ( t ) )
    Figure DE102019120438A1_0005
  • Darin bezeichnet uDC(t) den zeitlichen Verlauf der Zwischenkreisspannung 27 über eine elektrische Motorperiode.
  • Ein zweiter Arbeitsbereich 23 umfasst Arbeitspunkte oberhalb eines ersten Drehzahlschwellwerts 24, unterhalb eines über dem ersten Drehzahlschwellwert 24 liegenden zweiten Drehzahlschwellwerts 26 sowie zwischen einer oberen Drehmomentgrenze 24a und einer unteren Drehmomentgrenze 24b. Die Steuerrichtung 8 ist dazu eingerichtet, die Trägerfrequenz im zweiten Arbeitsbereich 23 gegenüber einem Maximalträgerfrequenzwert-Arbeitspunkt, der ein Arbeitspunkt 24c mit einer dem zweiten Drehzahlschwellwert 26 entsprechenden Drehzahl ist, mit fallender Drehzahl unabhängig vom Drehmoment zu reduzieren, wie es aus den vertikal verlaufenden Isolinien ersichtlich ist. Dadurch wird vermieden, dass unerwünscht hohe harmonische Verzerrungen, insbesondere hohe THD-Werte (Total Harmonic Distortion), auftreten, die zu mechanischen Vibrationen in der elektrischen Maschine 3 führen können.
  • Für den zweiten Arbeitsbereich 23 gilt dabei für die Trägerfrequenz P W M = r o t r o t , m a x ⋅ P W M , m a x
    Figure DE102019120438A1_0006
  • Darin bezeichnen frot die Drehzahl und frot,max eine maximale Drehzahl bzw. den zweiten Drehzahlschwellwert 26.
  • Daneben zeigt 2 einen optionalen dritten Arbeitsbereich 25, der Arbeitspunkte oberhalb des zweiten Drehzahlschwellwerts 26 umfasst. Die Steuereinrichtung 8 ist dazu eingerichtet, die Trägerfrequenz im dritten Arbeitsbereich 25 mit einem festen Wert vorzugeben. Dieser entspricht dem höchsten, im zweiten Arbeitsbereich 23 vorgesehenen Trägerfrequenzwert oder liegt darüber. Ist der dritte Arbeitsbereich 25 nicht vorgesehen, so entspricht der zweite Drehzahlschwellwert 26 einer maximalen Drehzahl des Kennfelds.
  • Schließlich ist die Steuereinrichtung 8 dazu eingerichtet, die Trägerfrequenz nicht unterhalb eines vorgegebenen Minimalwerts zu ermitteln. Insofern ist ein vierter Arbeitsbereich 28 eingezeichnet, in welchem der Minimalwert vorgegeben wird.
  • Zusammengefasst bildet das Kennfeld für den ersten Arbeitsbereich 22, den zweiten Arbeitsbereich 23 und den vierten Arbeitsbereich 28 den folgenden Zusammenhang ab: P W M = m a x ( u D C , p p | P W M , m a x u D C , p p , m a x ⋅ P W M , m a x ,     r o t r o t , m a x ⋅ P W M , m a x ,        P W M , m i n )
    Figure DE102019120438A1_0007
  • Die Steuereinrichtung 8 ist dazu eingerichtet, die Trägerfrequenz regelmäßig zu aktualisieren. Dies erfolgt beispielsweise bei Erhalt einer aktualisierten Arbeitspunktinformation, nach Ablauf einer vorgegebenen oder vorgebbaren Zeitspanne, nach Abschluss einer elektrischen Periode der elektrischen Maschine 3 oder nach Abschluss einer Periode eines jeweiligen Schaltsignals 15. Es sind auch Kombinationen der zuvor genannten Aktualisierungsereignisse möglich.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Steuereinrichtung 8 ist das Kennfeld über diskrete Paare definiert und die Steuereinrichtung 8 dazu eingerichtet, die Trägerfrequenz durch, insbesondere lineare, Interpolation der den diskreten Paaren zugeordneten Trägerfrequenzwerten zu ermitteln. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Steuereinrichtung 8 dazu eingerichtet, die Trägerfrequenz statt anhand des Kennfelds mittels einer analytischen Berechnungsvorschrift, aus welcher die Trägerfrequenz in Abhängigkeit des Arbeitspunkts ermittelbar ist, zu ermitteln. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird die Drehmomentinformation nicht anhand der Strominformation 16 ermittelt, sondern im Rahmen einer Regelung zur Ermittlung der Schaltsignale 15 durch die Steuereinrichtung 8 geschätzt oder gemessen.
  • 3 ist ein Drehmoment-Drehzahl-Diagramm mit eingezeichneten Spitze-Tal-Werten einer Zwischenkreisspannung bei einer Anordnung nach dem Stand der Technik. Bei dieser Anordnung ist vorgesehen, dass die Trägerfrequenz für alle Arbeitspunkte des Drehmoment-Drehzahl-Diagramms konstant mit 10 kHz vorgegeben wird.
  • Die Spitze-Tal-Werte sind in 3 durch Isolinien dargestellt, auf denen der ihnen zugeordnete Spitze-Tal-Wert in Volt angegeben ist. Ersichtlich fällt der Spitze-Tal-Wert vom Volllastarbeitspunkt, der hier einem gegen über einem Eckarbeitspunkt 19 leicht nach rechts verschobenen Arbeitspunkt 19a entspricht, aus gesehen im Wesentlichen kontinuierlich mit steigendem Abstand vom Volllastarbeitspunkt ab. Ein Zwischenkondensator der Anordnung nach dem Stand der Technik ist für einen Teillastbetrieb an sich als überdimensioniert anzusehen und es treten wegen der konstanten Trägerfrequenz erhebliche Schaltverluste im Teillastbetrieb auf.
  • 4 ist ein Drehmoment-Drehzahl-Diagramm mit eingezeichneten Trägerfrequenzwerten beim Betrieb eines weiteren Ausführungsbeispiel der Anordnung 1. Dieses Ausführungsbeispiel entspricht einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele, wobei das Kennfeld auch für negative Drehmomentwerte definiert ist. Der Volllastarbeitspunkt entspricht hier - wie beim Beispiel nach dem Stand der Technik in 3 - einem gegenüber dem Eckarbeitspunkt nach rechts verschobenen Arbeitspunkt 19a. Das Kennfeld wurde hier experimentell oder durch Simulation ermittelt und bildet den folgenden Zusammenhang ab: P W M = m a x ( u D C , p p | P W M , m a x u D C , p p , m a x ⋅ P W M , m a x ,     r o t r o t , m a x ⋅ P W M , m a x )
    Figure DE102019120438A1_0008
  • Daraus ergeben sich zwei erste Arbeitsbereiche 22 und ein zweiter Arbeitsbereich 23, der Arbeitspunkte zwischen der positiven obere Drehmomentgrenze 24a und der negativen untere Drehmomentgrenze 24b umfasst. Der dritte Arbeitsbereich 25 und der vierte Arbeitsbereich 28 sind in diesem Ausführungsbeispiel nicht vorgesehen.
  • 5 ist ein Drehmoment-Drehzahl-Diagramm mit eingezeichneten Spitze-Tal-Werten der Zwischenkreisspannung 27 beim Betrieb der Anordnung 1 gemäß dem vorgenannten Ausführungsbeispiel. Die Spitze-Tal-Werte sind durch Isolinien dargestellt, auf denen der ihnen zugeordnete Spitze-Tal-Wert in Volt angegeben ist. Im Vergleich zu 3 wird sofort ersichtlich, dass im Teillastbetrieb wesentlich höhere, aber den Maximalwert der Spitze-Tal-Werte am Volllastarbeitspunkt nicht überschreitende Spitze-Tal-Werte vorliegen. Da jedoch gemäß 4 im Teillastbetrieb wesentlich geringere Trägerfrequenzen als die im Stand der Technik gemäß 3 verwendeten 10 kHz zum Einsatz kommen, wird eine erhebliche Reduzierung der Schaltverluste realisiert.
  • 6 ist ein Drehmoment-Drehzahl-Diagramm, in dem eine prozentuale Verringerung von Schaltverlusten des vorgenannten Ausführungsbeispiels gegenüber dem Stand der Technik gemäß 3 eingetragen ist. Auf den Isolinien ist insoweit die Reduktion der Schaltverluste in Prozent angegeben. Ersichtlich wird die Betriebseffizienz durch die arbeitsabhängige Ermittlung der Trägerfrequenz erheblich verbessert.

Claims (15)

  1. Steuereinrichtung (8) für einen eine elektrische Maschine (3) speisenden Wechselrichter (2), wobei die Steuereinrichtung (8) zum Bereitstellen von pulsweitenmodulierten Schaltsignalen (15) mit einer Trägerfrequenz zum Ansteuern von Schaltelementen (12) des Wechselrichters (2) eingerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (8) dazu eingerichtet ist, die Trägerfrequenz innerhalb wenigstens eines Arbeitsbereichs (22, 23) in Abhängigkeit einer Arbeitspunktinformation, die einen durch eine Drehzahl und ein Drehmoment der elektrischen Maschine (3) definierten Arbeitspunkt beschreibt, derart zu ermitteln, dass die Trägerfrequenz innerhalb des wenigstens einen Arbeitsbereichs (22, 23) gegenüber einem Maximalträgerfrequenz-Arbeitspunkt, bei dem eine maximale Trägerfrequenz im Arbeitsbereich (22, 23) vorgegeben wird, reduziert wird.
  2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Arbeitsbereich (22) einen Volllastarbeitspunkt, bei dem ein für seine Drehzahl betragsmäßig maximal vorgebbares Drehmoment vorliegt, als Maximalträgerfrequenz-Arbeitspunkt aufweist und sich in einen Teillastbetrieb hinein erstreckt, wobei die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, die Trägerfrequenz mit steigendem Abstand vom Maximalträgerfrequenz-Arbeitspunkt zu reduzieren.
  3. Steuereinrichtung nach Anspruch 2, wobei die Drehzahl des Volllastarbeitspunkts um höchstens 40 Prozent, insbesondere höchstens 30 Prozent, von der Drehzahl an einem Eckarbeitspunkt (19), der einen Übergang von einem Grunddrehzahlbetrieb (20) in einen Leistungsbegrenzungsbetrieb (21) oder in einen Feldschwächbetrieb beschreibt, abweicht.
  4. Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Arbeitsbereich (23) innerhalb eines durch eine oberen Drehmomentgrenze (24a) und eine untere Drehmomentgrenze (24b) begrenzten Drehmomentintervalls und die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, die Trägerfrequenz im Arbeitsbereich (23) mit fallender Drehzahl, insbesondere unabhängig vom Drehmoment, zu reduzieren.
  5. Steuereinrichtung nach Anspruch 4, wenn abhängig von Anspruch 2, wobei die Arbeitsbereiche (22, 23) überschneidungsfrei definiert sind und/oder vorgebbare Trägerfrequenzen an Rändern, an denen die Arbeitsbereiche (22, 23) aneinandergrenzen stetig verlaufen.
  6. Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche dazu eingerichtet ist, innerhalb eines überschneidungsfrei bezüglich des wenigstens einen Arbeitsbereichs (22, 23) definierten, Arbeitspunkte oberhalb eines Drehzahlschwellwerts (26) umfassenden weiteren Arbeitsbereichs (25) die Trägerfrequenz mit einem festen Wert vorzugeben.
  7. Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche dazu eingerichtet ist, die Trägerfrequenz nicht unterhalb eines vorgegebenen oder vorgebbaren Minimalwerts zu ermitteln.
  8. Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche dazu eingerichtet ist, die Trägerfrequenz - aus einem Kennfeld, das Paaren von Drehzahlwerten und Drehmomentwerten Trägerfrequenzwerte zuordnet, auszuwählen oder - mittels einer analytischen Berechnungsvorschrift, aus welcher die Trägerfrequenz in Abhängigkeit des Arbeitspunkts ermittelbar ist, zu ermitteln.
  9. Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche dazu eingerichtet ist, eine aktualisierte Trägerfrequenz jeweils - bei Erhalt einer aktualisierten Arbeitspunktinformation und/oder - nach Ablauf einer vorgegebenen oder vorgebbaren Zeitspanne und/oder - nach Abschluss einer elektrischen Periode der elektrischen Maschine (3) und/oder - nach Abschluss einer Periode eines jeweiligen Schaltsignals (15) zu ermitteln.
  10. Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche dazu eingerichtet ist, die Arbeitspunktinformation aus einer an einem Eingang erhaltenen Drehmomentinformation und/oder einer an einem Eingang erhaltenen Drehzahlinformation (17) und/oder in Abhängigkeit einer an einem Eingang erhaltenen, die elektrische Maschine (3) speisende Phasenströme beschreibenden Strom information (16) zu ermitteln und/oder die Arbeitspunktinformation im Rahmen einer Regelung zur Ermittlung der Schaltsignale (15) zu schätzen.
  11. Wechselrichter (2), umfassend - einen Zwischenkreiskondensator (6), - Schaltelemente (12), die dazu verschaltet sind, eine am Zwischenkreiskondensator (6) anliegende Zwischenkreisspannung (27) die Schaltelemente (12) ansteuernden Schaltsignalen (15) in eine ein- oder mehrphasige Wechselspannung zu wandeln, und - eine Steuereinrichtung (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  12. Anordnung (1) mit einem Wechselrichter (2) nach Anspruch 11 und einer elektrischen Maschine (3), die mittels der Wechselspannung betreibbar ist.
  13. Anordnung nach Anspruch 12, wobei das Ermitteln der Trägerfrequenz den Zusammenhang P W M = u D C , p p | P W M , m a x u D C , p p , m a x ⋅ P W M , m a x
    Figure DE102019120438A1_0009
    oder P W M = m a x ( u D C , p p | P W M , m a x u D C , p p , m a x ⋅ P W M , m a x ,     r o t r o t , m a x ⋅ P W M , m a x )
    Figure DE102019120438A1_0010
    oder P W M = m a x ( u D C , p p | P W M , m a x u D C , p p , m a x ⋅ P W M , m a x ,     r o t r o t , m a x ⋅ P W M , m a x ,       P W M , m i n )
    Figure DE102019120438A1_0011
    beim Betrieb der Anordnung (1) abbildet, wobei -fPWM die zu ermittelnde Trägerfrequenz, - fPWM,max eine maximale Trägerfrequenz, - fPWM,min einen Minimalwert der Trägerfrequenz, - UDC,ppl fPWM,max einen vom Drehmoment und von der Drehzahl abhängigen Spitze-Tal-Wert der Zwischenkreisspannung (27) bei der maximalen Trägerfrequenz, - uDC,pp,max einen vorgegebenen Maximalwert des Spitze-Tal-Werts der Zwischenkreisspannung (27), - frot die Drehzahl und - frot,max eine maximale Drehzahl beschreiben.
  14. Verfahren zum Betreiben eines Wechselrichters (2) zum Versorgen einer elektrischen Maschine (3), umfassend folgende von einer Steuereinrichtung (8) durchgeführte Schritte: - Ermitteln einer Trägerfrequenz von pulsweitenmodulierten Schaltsignalen (15) zum Ansteuern des Wechselrichters (2) in Abhängigkeit einer Arbeitspunktinformation, die einen durch eine Drehzahl und ein Drehmoment der elektrischen Maschine (3) definierten Arbeitspunkt beschreibt, innerhalb wenigstens eines Arbeitsbereichs (22, 23) derart, dass die Trägerfrequenz innerhalb des wenigstens eines Arbeitsbereichs (22, 23) gegenüber einem Maximalträgerfrequenz-Arbeitspunkt, bei dem maximale Trägerfrequenz im Arbeitsbereich vorgegeben wird, reduziert wird; und - Bereitstellen der Schaltsignale (15) für Schaltelemente (12) des Wechselrichters (2).
  15. Computerprogramm, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, die von der Steuereinrichtung (8) durchgeführten Schritte des Verfahrens nach Anspruch 14 auszuführen.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2023096832A (ja) * 2021-12-27 2023-07-07 本田技研工業株式会社 機器

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112010003370T5 (de) * 2009-11-30 2012-09-20 Aisin Aw Co. Ltd. Steuerungsvorrichtung für eine Elektromotorantriebsvorrichtung
DE112014000414T5 (de) * 2013-03-29 2015-10-08 Aisin Aw Co., Ltd. Antriebseinrichtung für eine elektrische Drehmaschine

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3301194B2 (ja) * 1994-01-28 2002-07-15 三菱電機株式会社 インバータ制御装置
JP4396644B2 (ja) * 2006-01-31 2010-01-13 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の始動制御装置
US7652443B2 (en) * 2007-10-24 2010-01-26 Gm Global Technology Operations, Inc. Method and system for controlling a power inverter in electric drives
JP4978429B2 (ja) * 2007-11-01 2012-07-18 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 電動機制御装置，電気自動車およびハイブリッド電気自動車
US8242735B2 (en) * 2008-07-09 2012-08-14 Caterpillar Inc. Method and system for temperature-based power converter control
US8866435B2 (en) * 2010-06-07 2014-10-21 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control device and control method for power control unit
JP6184753B2 (ja) * 2013-05-30 2017-08-23 コベルコ建機株式会社 電動機駆動用インバータ装置
US9722518B2 (en) * 2015-12-22 2017-08-01 Faraday & Future Inc. System and method for improving acceleration performance of an electric vehicle

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112010003370T5 (de) * 2009-11-30 2012-09-20 Aisin Aw Co. Ltd. Steuerungsvorrichtung für eine Elektromotorantriebsvorrichtung
DE112014000414T5 (de) * 2013-03-29 2015-10-08 Aisin Aw Co., Ltd. Antriebseinrichtung für eine elektrische Drehmaschine

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