DE102020111901B3 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung des Zwischenkreisstromes eines Stromrichters - Google Patents

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Abstract

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Zwischenkreisstrom eines Stromrichters auf einfache und kostengünstige Weise möglichst genau zu bestimmen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Bestimmung des Zwischenkreisstromes in Abhängigkeit einer Erfassung der gemessenen Ausgangsspannungen und Ausgangsströme der einzelnen Phasen erfolgt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung des Zwischenkreisstromes eines Stromrichters mit den Merkmalen der Patentansprüche.
  • Insbesondere im Zusammenhang mit der Umsetzung von Normen, welche die funktionale Sicherheit elektrisch angetriebener Kraftfahrzeuge betreffen, ist die Kenntnis von Zustandsgrößen des Antriebs notwendig. Problematisch ist dabei der Einsatz von kostenintensiven Sensoren. Zum Beispiel aus der WO 2013 017 515 A1 ist eine Überwachung eines Drehstrommotors bekannt. Dieser Motor wird durch einen Wechselrichter gespeist. Der Wechselrichter ist einem Zwischenkreis nachgeschaltet. Die Überwachung erfolgt dadurch, dass anhand der ermittelten Ausgangsspannungen und - ströme des Wechselrichters eine Wechselrichterausgangsleistung bestimmt wird, welche wiederum mit einer Zwischenkreisleistung verglichen wird, die anhand des gemessenen Zwischenkreisstromes und der gemessenen Zwischenkreisspannung bestimmt wird.
  • Anstelle einer Messung des Zwischenkreisstromes ist es zum Beispiel gemäß SCHRÖDER, D. (2015). Elektrische Antriebe - Regelung von Antriebssystemen, 4. Auflage. Springer Berlin Heidelberg Stand der Technik, den Zwischenkreisstrom eines Wechselrichters in Abhängigkeit der gemessenen Phasenströme und den so genannten Schaltfunktionen bzw. Schaltzuständen der Brückenzweige/Halbleiterschalter zu bestimmen. D. h. es besteht grundsätzlich die Möglichkeit, einen kostenintensiven Stromsensor im Zwischenkreis zu vermeiden. Fraglich ist es, ob anhand dieses Ansatzes eine ausreichend genaue Bestimmung des Zwischenkreisstromes eines Wechselrichters, insbesondere im Rahmen der Anforderungen an die funktionale Sicherheit möglich ist.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Zwischenkreisstrom eines Stromrichters auf einfache und kostengünstige Weise möglichst genau zu bestimmen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mittels eines Verfahrens und einer Vorrichtung gemäß den Patentansprüchen gelöst.
  • Weitere Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung und eine Darstellung der erreichten Vorteile sind dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel sowie den abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen.
  • In 1 ist ein mechatronisches System mit einem Stromrichter/Konverter 1 gezeigt. In diesem Beispiel umfasst das mechatronische System eine elektrische Maschine 2. Bei der elektrischen Maschine 2 handelt es sich zum Beispiel um eine permanenterregte Synchronmaschine mit drei Phasen a, b und c. Der Stromrichter 1 kann natürlich auch nur eine oder auch mehr als drei Phasen umfassen. Das mechatronische System nach 1 dient bevorzugt dem Antrieb eines Fahrzeuges. Die Steuerung bzw. Regelung der elektrischen Maschine 2 erfolgt in Verbindung mit einem Pulsweiten-Modulator (nicht gezeigt), der pulsweitenmodulierte (PWM-)Signale bereitstellt bzw. erzeugt. Der Aufbau und die Wirkungsweise eines solchen Pulsweiten-Modulators ist dem Fachmann hinreichend bekannt. Der in 1 gezeigte Stromrichter 1 ist dem Fachmann ebenfalls hinreichend bekannt. Der gezeigte Stromrichter 1 ist ein Wechselrichter, also ein elektrisches Gerät, das eine Gleichspannung in eine Wechselspannung konvertiert. Die Gleichspannung ubat wird insbesondere mittels eines elektrischen Speichers bereitgestellt und die Wechselspannung dient dem Antrieb der elektrischen Maschine 2. Das in 1 gezeigte Dreiphasensystem ist gemäß einer Sternschaltung ausgeführt, d. h. die drei Phasen a, b und c sind jeweils an einem Ende zusammengeschaltet. Eine Dreieck-Schaltung ist auch möglich.
  • Für den Betrieb eines elektrischen Antriebs eines Fahrzeugs in Verbindung mit einem mechatronischen System gemäß 1 ist die Norm ISO26262 zur funktionalen Sicherheit einzuhalten. Im Rahmen dieser Norm wird ein funktionales Sicherheitskonzept erstellt, welches üblicherweise unter anderem einen Vergleich zwischen Soll- und Ist-(Dreh-)Moment auf einen Schwellenwert fordert. Dafür ist eine Berechnung des Ist-Moments anhand der Zustandsgrößen des elektrischen Antriebs notwendig. Das Ist-Moment wird bevorzugt auf zwei unterschiedlichen Wegen ermittelt. Im ersten Ansatz wird aus den gemessenen Ausgangs-/Phasenströmen ia, ib und ic (in 1 ist exemplarisch der positive Phasenstrom ia der ersten Phase a abgebildet) nach der Drehmomentgleichung das Drehmoment berechnet. Der zweite Ansatz basiert auf einer Bestimmung des Zwischenkreisstroms izk (in 1 ist der positive Zwischenkreisstrom izk abgebildet). Aus dem Produkt von Zwischenkreisstrom izk und Zwischenkreisspannung uzk ergibt sich die Wirkleistung am Eingang des Wechselrichters 1. Nach Abzug der elektrischen Verluste von Wechselrichter 1 und Antrieb folgt die Wirkleistung am elektrischen Antrieb. Eine Division der Wirkleistung durch die mechanische Winkelgeschwindigkeit liefert schließlich das Drehmoment. Es werden beide Ansätze kombiniert, da sie in unterschiedlichen Betriebspunkten Vorteile bieten.
  • Wie einleitend beschrieben, ist es Stand der Technik, den Zwischenkreisstrom izk eines Wechselrichters 1 in Abhängigkeit der gemessenen Ausgangs-/Phasenströme ia, ib und ic und den so genannten Schaltfunktionen/Schaltzuständen/Tastverhältnissen der einzelnen Phasen sa, sb und sc (sx), anhand derer die (Halbleiter-)Schalter geschaltet/angesteuert werden, zu bestimmen. Die Messung der Phasenströme ia, ib und ic erfolgt mittels geeigneten Stromsensoren (in 1 lediglich schematisch angedeutet), so wie es dem Fachmann allgemein bekannt ist, siehe auch konkretere Informationen im weiteren Verlauf. Der Funktionswert der den Schaltern der einzelnen Brückenzweige zugeordneten Schaltfunktionen bzw. der Schaltzustand sx der einzelnen Phasen a, b und c kann jeweils 0 oder 1 sein (Aus/Ein, Low/High).
  • Wie allgemein bekannt, ergeben sich die Schaltfunktionen sa, sb und sc der einzelnen Phasen a, b und c bei der Anwendung einer Pulsweitenmodulation, beispielsweise einer Sinus-Dreieck-Modulation, aus einem Sollwertspannungs-Dreieckspannungsvergleich (Unterschwingungsverfahren), es sei hier auf die Vielzahl von Veröffentlichungen bzw. verschiedenen Ansätze verwiesen sowie auf Ausführungen im weiteren Verlauf. Mit anderen Worten entsprechen die Schaltfunktionen/Schaltzustände sa, sb und sc dem Tastgrad/Ansteuergrad/Tastverhältnis/Duty-Cycle bzw. ergeben sich daraus.
  • Im Ergebnis wird durch die Kombination von phasenindividueller Schaltfunktion sx und dem jeweils gemessenen Phasenstrom ix, d. h. durch Multiplikation dieser beiden Größen jeder Phase und der Bildung der Summe dieser einzelnen Produkte, der Zwischenkreisstrom bestimmt, zusammengefasst: izk = sa*ia + sb*ib + sc*ic.
  • Erfindungsgemäß erfolgt zum Zweck der Verbesserung der Genauigkeit bei der Bestimmung des Zwischenkreisstromes izk, gemäß dem vorgenannten Zusammenhang, eine Berücksichtigung der nichtidealen Eigenschaften der als Leistungshalbleiter ausgeführten Schalter des Wechselrichters 1. Diese nichtidealen Eigenschaften betreffen insbesondere das temperatur- und stromabhängige nichtlineare Ein- und Ausschaltverhalten der Leistungshalbleiter, welches zudem auch noch unsymmetrisch ist. Neben Ein- und Ausschaltverzögerungen wirken sich dabei auch Anstiegs- und Abfallzeiten, welche teilweise von der Last-Impedanz verursacht werden, und unbedingt vorzuhaltende Totzeiten nachteilig auf die Bestimmung des Zwischenkreisstromes izk aus.
  • Zunächst wird jedoch zum Beispiel in Bezug auf die erste Phase a, mittels eines Puls-(weiten)-Modulators bzw. einem geeigneten Steuersatz, beispielsweise auf Basis einer insbesondere sinusförmigen vorgegebenen Sollausgangsspannung/eines Sollausgangsspannungs-Signals ua_soll (d. h. der gewünschten Ausgangsspannung der ersten Phase a des Wechselrichters 1, insbesondere bezogen auf dem Mittelpunkt M des Wechselrichters 1, also des auch als Mittelpunktspannung bezeichneten Phasenpotentials, gemessen zwischen der jeweiligen Phase und dem Mittelpunkt M des Wechselrichters 1 bzw. des Zwischenkreises) anhand des Unterschwingungsverfahrens, durch einen Vergleich des Sollausgangsspannungs-Signals ua_soll mit einem dreiecksförmigen Hilfssignal (mit definierter Frequenz und Amplitude), mittels eines Komparators, der Schaltzustand der Schalter des Brückenzweiges der ersten Phase a abgeleitet (siehe 2).
  • Ist demnach die Sollausgangsspannung größer als die Hilfsspannung, wird der obere Schalter (Transistor) des Brückenzweiges der ersten Phase a angesteuert/eingeschaltet/geschlossen (siehe 2) und der Schaltzustand wechselt von sa = 0 auf sa = 1. Ist die Hilfsspannung niedriger, wird der untere Schalter dieses Brückenzweiges eingeschaltet (in 2 nicht gezeigt) und der Schaltzustand wechselt von sa = 1 auf sa = 0. D. h. es erfolgt ein wiederkehrender Wechsel des Phasenpotentials bzw. ein Wechsel/Umschalten der (Ist-)Ausgangsspannung ua der ersten Phase a von positivem auf negatives Potential, in Anlehnung an 2 konkret von ua = +uzk/2 auf ua = -uzk/2 (und umgekehrt).
  • Da jedoch Ein- und Ausschaltverzögerungen auftreten, Anstiegs- sowie Abfallzeiten der Leistungshalbleiter vorhanden sind und Totzeiten zwischen dem Aus- und Einschalten der Schalter eines Brückenzweiges vorgehalten werden müssen, ergibt sich eine gewisse zeitliche Verzögerung ΔT1 zwischen dem Übergang vom Schaltzustand sa = 0 zum Schaltzustand sa = 1 und dem gewünschten/tatsächlichen Wechsel des (negativen) Potentials von -uzk (-uzk/2) der Ausgangsspannung ua zum (positiven) Potential +uzk (+uzk/2), siehe schematische Darstellung der Zusammenhänge in 3, sowie eine gewisse zeitliche Verzögerung ΔT2 zwischen dem Übergang vom Schaltzustand sa = 1 zum Schaltzustand sa = 0 und dem gewünschten/tatsächlichen Wechsel des (positiven) Potentials von +uzk (+uzk/2) der Ausgangsspannung ua zum (negativen) Potential -uzk (-uzk/2). Die vorgenannten Betrachtungen beziehen sich auf einen positiven Phasenstrom ia. Erkennbar in 3 ist, dass die Ein- und Ausschaltvorgänge der Leistungshalbleiter nicht symmetrisch sind (zum Beispiel ΔT1 > ΔT2). Bei einem negativen Phasenstrom ia ist das umgekehrt.
  • Die natürlich in der Praxis vorhandenen, den einzelnen Leistungshalbleitern jeweils zugeordneten Freilaufdioden, sind aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit nicht dargestellt (in 1 und 2). Auch auf den Vorgang des Kommutierens des Stroms von den jeweils diagonal gegenüberliegenden Freilaufdioden auf einen angesteuerten, aber gerade erst zu leiten beginnenden Leistungshalbleiter, wird an dieser Stelle nicht im Detail eingegangen, da diese Zusammenhänge allgemein bekannt sind, siehe beispielsweise Seite 133 ff. in RUDOLPH, C. (2007). Sensorlose feldorientierte und drehmomentoptimale Drehzahlregelung von Asynchronmaschinen mit Berücksichtigung des Sättigungsverhaltens. Düsseldorf, VDI. Diese Offenbarung sei hiermit vollständig in die vorliegende Beschreibung aufgenommen.
  • Dann, wenn die Ausgangsspannung ux einer Phase x (a, b oder c), größer null (ua > 0) ist, ergibt sich (bei der hier vorliegenden Betrachtung) ein für die Bestimmung des Zwischenkreisstromes izk relevanter Strom ix in der jeweiligen Phase, was durch den Schaltwert sx = 1 repräsentiert wird (d. h. wenn ua < 0 ist, erfolgt eine Multiplikation des Phasenstroms ix mit 0).
  • Somit wirken sich die zeitlichen Verzögerungen ΔT1 und ΔT2 nachteilig auf die gemäß dem Stand der Technik bekannte Bestimmung des Zwischenkreisstromes izk aufbauend auf den Schaltfunktionen sx und den Phasenströmen ix aus, da die (zeitliche) Änderung der einzelnen Phasenströme ix abhängig ist von den tatsächlich anliegenden treibenden Ausgangsspannungen ux, welche über eine Schaltperiode vorliegen, und nicht von der jeweiligen Schaltfunktion sx, die zwar mit der vorgegebenen Sollausgangsspannung/dem Sollausgangsspannungs-Signal ua_soll übereinstimmen, aber eben nicht die oben beschriebenen nichtidealen Eigenschaften der Leistungstransistoren berücksichtigen.
  • Erfindungsgemäß erfolgt daher eine Berücksichtigung der nichtidealen Eigenschaften der Leistungshalbleiter eines Wechselrichters 1 bei der Bestimmung des Zwischenkreisstromes ix insofern, als anstelle Bestimmung des Zwischenkreisstromes izk aufbauend auf den Schaltfunktionen sx (und den Phasenströmen ix) eine Bestimmung des (positiven) Zwischenkreisstromes izk basierend auf bzw. in Abhängigkeit einer Bestimmung/Erfassung der tatsächlichen, gemessenen Ausgangsspannungen ux der einzelnen Phasen x (und den Phasen- bzw. Ausgangsströmen ix) erfolgt.
  • Mit anderen Worten erfolgt die Bestimmung des Zwischenkreisstromes izk durch eine Messung der Ausgangsspannungen ux der einzelnen Phasen x während des realen Betriebs eines Wechselrichters 1, die für eine Bestimmung des Zwischenkreisstromes izk, in Verbindung jeweils mit dem in den einzelnen Phasen x fließenden Stromes ix, relevant sind, wobei dabei die gemessenen Ausgangsspannungen ux relevant sind, bei denen das Phasenpotential positiv ist (oder negativ ist, je nachdem, welche Betrachtung man zu Grunde legt), d. h. ein Wechsel des Potentials der einzelnen Phasenspannungen ux vom negativen Potential hin zum positiven Potential erfolgt ist, bis das positive Potential wieder hin zum negativen Potential wechselt (oder je nach Betrachtung auch umgekehrt). Zusammengefasst erfolgt die Bestimmung des Zwischenkreisstromes izk (nur) in Abhängigkeit der (gemessenen) Ausgangsspannungen ux der einzelnen Phasen x zwischen zwei (durch die Messung der Ausgangsspannungen ux der einzelnen Phasen x bestimmten), gewissermaßen während, Wechseln des Potentials der Ausgangsspannungen ux der einzelnen Phasen x vom negativen Potential hin zum positiven Potential und vom positiven Potential hin zum negativen Potential (oder bei einer alternativen Betrachtung umgekehrt).
  • Noch anders gesagt erfolgt erfindungsgemäß eine Ermittlung bzw. Messung der Ausgangsspannungen ux der (aller) Phasen x dadurch, dass der zeitliche Verlauf der ermittelten/gemessenen Ausgangsspannungen ux der (aller) Phasen x aufgezeichnet bzw. für eine weitere Verarbeitung/Auswertung bereitgestellt wird, wobei die Verarbeitung/Auswertung darin besteht, dass der zeitliche Verlauf dieser Ausgangsspannungen ux analysiert/weiterverarbeitet wird (also die Vielzahl von Messwerten der Ausgangsspannung ux der einzelnen Phasen über einen Zeitraum), bei dem die (jeweilige) Ausgangsspannung ux (nach einem Wechsel vom negativen Potential hin zum positiven Potential/Nulldurchgang) größer 0 (ux > 0) ist, d. h. das Phasenpotential ux (Ausgangsspannung gemessen gegen den Mittelpunkt M des Wechselrichters 1/des Zwischenkreises) positiv ist (+uzk; +uzk/2), also jener zeitliche Verlauf wird analysiert/ausgewertet, wie ihn der Schaltzustand sx = 1 dann repräsentieren würde, wenn die verwendeten Halbleiterbauelemente ideal wären (oder bei einer alternativen Betrachtung umgekehrt).
  • Praktisch wird erfindungsgemäß für jede Phase x die Ausgangsspannungs-Zeit-Fläche A ~ ux*Δt jeder einzelnen Phase x des Wechselrichters 1 in Verbindung mit einer Messung der Ausgangsspannungen ux der einzelnen Phasen x betrachtet (und zumindest mittelbar weiterverarbeitet), welche tatsächlich Ursache des (hier interessierenden positiven oder bei der möglichen alternativen Betrachtung negativen) Phasenstromes ix in den einzelnen Phasen x ist und welche für die Bestimmung des Zwischenkreisstromes izk relevant sind bzw. zum Zwischenkreisstrom izk beitragen.
  • In einer ersten Ausführung erfolgt in einer Forschungs-/Entwicklungs-/Kalibrierungsphase des Wechselrichters 1, d. h. zeitlich vor einer Nutzungs-/Serieneinsatzphase des Wechselrichters 1, bevorzugt an einem geeigneten Prüfstand, anhand einer Messung der Ausgangsspannungen ux der einzelnen Phasen x während des Betriebs des Wechselrichters 1, die Bestimmung (des Zeitpunkts, der zeitlichen Lage) des Wechsels des Potentials der einzelnen Ausgangsspannungen ux vom negativen Potential hin zum positiven Potential bzw. (sowie) des (Zeitpunkts des) Wechsels des Potentials der einzelnen Ausgangsspannungen ux vom positiven Potential hin zum negativen Potential (oder bei einer alternativen Betrachtung umgekehrt), d. h. die Bestimmung des Nulldurchgangs der jeweiligen Ausgangsspannungen ux, und in Abhängigkeit davon, unter Berücksichtigung der ebenfalls ermittelten/gemessenen/aufgezeichneten Schaltzustände sx der einzelnen Phasen x, eine Korrektur/Beeinflussung der ansonsten weiter verwendeten Schaltzustände/Schaltwerte sx jeder einzelnen Phase, so dass ein korrigierter Schaltzustand sx' für jede einzelne Phase x für eine genauere Bestimmung des Zwischenkreisstromes izk bereitsteht. Im Ergebnis erfolgt dann eine Bestimmung des Zwischenkreisstromes izk (während der Nutzungs-/Serieneinsatzphase) anhand des Zusammenhangs: izk = sa'*ia + sb'*b + sc'*ic.
  • Angenommen, es erfolgt ein Wechsel des Potentials der Ausgangsspannungen ua der ersten Phase a vom negativen Potential hin zum positiven Potential (siehe 2), dann erfolgt zunächst in der Kalibrierungsphase des Wechselrichters 1 die Bestimmung des Zeitpunkts des real erfolgenden Wechsels des Potentials, d. h. des Zeitpunkts, der diesen Wechsel repräsentiert (Vorzeichenwechsel, Nulldurchgang), im Verlauf der steigenden Flanke der (möglichst hochaufgelöst) gemessenen Ausgangsspannung ua. Wie in 2 gezeigt, ergibt sich ein zeitlicher Versatz (= ΔT1) zwischen der steigenden Flanke des gemessenen Schaltzustands sa (dem Zeitpunkt, an dem die steigende Flanke des gemessenen Schaltzustandes sa beginnt anzusteigen) und dem (Zeitpunkt des) Wechsel(s) des Potentials der Ausgangsspannung ua im Verlauf der gemessenen Ausgangsspannung ua im Bereich der steigenden Flanke der Ausgangsspannung ua. Analog ergibt sich das Ganze auch hinsichtlich der fallenden Flanke. D. h. es erfolgt die Bestimmung des Zeitpunkts des real erfolgenden Wechsels des Potentials, d. h. des Zeitpunkts, der diesen Wechsel repräsentiert (Vorzeichenwechsel, Nulldurchgang), im Verlauf der fallenden Flanke der (möglichst hochaufgelöst) gemessenen Ausgangsspannung ua. Wie in 2 gezeigt, ergibt sich ein zeitlicher Versatz (= ΔT2) zwischen der fallenden Flanke des gemessenen Schaltzustands sa (dem Zeitpunkt, an dem die fallende Flanke des gemessenen Schaltzustandes sa beginnt abzufallen) und dem Wechsel des Potentials der Ausgangsspannung ua im Verlauf der gemessenen Ausgangsspannung ua im Bereich der fallenden Flanke der Ausgangsspannung ua.
  • Somit stehen sowohl für die steigende als auch die fallende Flanke (für die Verwendung in der Nutzungs-/Serieneinsatzphase) Korrekturgrößen für eine Korrektur/Beeinflussung der ansonsten weiter verwendeten Schaltzustände/Schaltwerte sx jeder einzelnen Phase bereit, wobei anhand eines korrigierten Schaltzustands sx' für jede einzelne Phase x eine genauere Bestimmung des Zwischenkreisstromes izk (während der Nutzungs-/Serieneinsatzphase) anhand des Zusammenhangs: izk = sa'*ia + sb'*ib + sc'*ic erfolgt und sich zum Beispiel in Bezug auf die erste Phase a der korrigierte Schaltzustand sa' dadurch ergibt, dass dem gemessenen Schaltzustand sa zunächst ein erster Verzögerungsterm (Korrekturgröße hinsichtlich der steigenden Flanke) hinzugeschlagen/hinzuaddiert wird, so dass die zeitliche Verzögerung ΔT1 nachgebildet wird und außerdem/im weiteren Verlauf dem gemessenen Schaltzustand sa ein weiterer Verzögerungsterm (Korrekturgröße hinsichtlich der steigenden Flanke) hinzugeschlagen/hinzuaddiert wird, so dass die zeitliche Verzögerung ΔT2 nachgebildet wird.
  • Die Bestimmung der Korrekturwerte sx' (betreffend steigende/fallende Flanke der Schaltfunktionen sx) erfolgt insbesondere für alle Arbeitspunkte des Wechselrichters 1 und für den späteren Einsatz während der Nutzungs-/Serieneinsatzphase des Wechselrichters 1. Dabei wird auch die Richtung der jeweiligen Phasenströme ix berücksichtigt, da wie beschrieben die zeitlichen Verzögerungen ΔT1 und ΔT2 ungleich sind und die Ungleichheit abhängig davon ist, ob der jeweilige Phasenstrom ix positiv oder negativ ist. Die Korrekturwerte werden in Tabellen/Kennfeldern abgelegt und stehen für die Nutzungs-/Serieneinsatzphase des Wechselrichters 1 bereit.
  • In einer weiteren Ausführung erfolgt die Berücksichtigung der nichtidealen Eigenschaften der Leistungshalbleiter eines Wechselrichters 1 bei der Bestimmung des Zwischenkreisstromes izk basierend auf bzw. in Abhängigkeit einer Bestimmung der tatsächlichen, gemessenen Ausgangsspannungen ux (und den gemessenen Phasenströmen ix) dadurch, dass während der Nutzungs-/Serieneinsatzphase des Wechselrichters 1 (bevorzugt dauerhaft/kontinuierlich) eine möglichst hochfrequente/hochabgetastete Messung der Ausgangsspannungen ux der einzelnen Phasen x (und der Phasenströme ix) erfolgt und anstelle einer Korrektur/Beeinflussung der Schaltzustände sx der einzelnen Phasen x eine Normierung der Spannungen ux, insbesondere auf Werte zwischen 0 und 1 erfolgt, so dass normierte Spannungswerte ux' gebildet werden und bereitstehen, wobei in Abhängigkeit dieser normierten (Spannungs-)Werte ux' die Bestimmung des Zwischenkreisstromes izk erfolgt, insbesondere auf Grundlage des Zusammenhangs izk = ua'*ia + ub'*ib + uc'*ic.
  • Angenommen, es erfolgt ein Wechsel des Potentials der Ausgangsspannung ua der ersten Phase a vom negativen Potential hin zum positiven Potential (siehe 2), dann erfolgt gemäß der zweiten Ausführung die Bestimmung des Zeitpunkts des real erfolgenden Wechsels des Potentials, d. h. des Zeitpunkts, der diesen Wechsel repräsentiert (Vorzeichenwechsel, Nulldurchgang), im Verlauf der steigenden Flanke der (möglichst hochaufgelöst/hochfrequent) gemessenen Ausgangsspannung ua. Analog ergibt sich das Ganze auch hinsichtlich der fallenden Flanke. D. h. es erfolgt die Bestimmung des Zeitpunkts des real erfolgenden Wechsels des Potentials, d. h. des Zeitpunkts, der diesen Wechsel repräsentiert (Vorzeichenwechsel, Nulldurchgang), im Verlauf der fallenden Flanke der (möglichst hochaufgelöst/hochfrequent) gemessenen Ausgangsspannung ua.
  • Ab dem Zeitpunkt des Wechsels vom negativen Potential hin zum positiven Potential und in dem Bereich bis zum nächsten Wechsel vom positiven Potential hin zum negativen Potential erfolgt eine Normierung/Normalisierung der gemessenen Ausgangsspannungen ux, so dass in diesem Bereich normierte (und somit konstante) Werte ux' (ux'= 1) bereitstehen, die sozusagen die Schaltfunktionen sx ersetzen bzw. diese repräsentieren. Außerhalb des genannten Bereiches, also dann, wenn die Ausgangsspannung ux auf negativem Potential liegt, erfolgt eine Normierung/Normalisierung dadurch, dass den gemessenen Ausgangsspannungen ux konstante Werte ux' = 0 zugewiesen werden, die sozusagen die Schaltfunktionen sx ersetzen bzw. repräsentieren.
  • Wichtig ist es hinsichtlich der zweiten Ausführung wie schon angedeutet, dass eine in Bezug auf die Schalt- bzw. PWM-Frequenz zur Ansteuerung der Leistungshalbleiter ausreichend hochfrequente Messung der Ausgangsspannungen ux erfolgt, so um die Effekte betreffend die oben beschriebenen Totzeiten und vor allem auch das nichtideale Schaltverhalten der Leistungstransistoren abzubilden bzw. auswerten zu können. Eine Messung der Ausgangsspannungen ux erfolgt insbesondere mittels eines Delta-Sigma-Wandlers/Modulators (einer Delta-Sigma-Signalverarbeitung), wie beispielsweise gemäß der WO 2019 137 581 A1 beschrieben ist.
  • In der Praxis erfolgt gemäß der soeben beschriebenen weiteren Ausführung lediglich die Bestimmung des Vorzeichens der Ausgangsspannungen ux als Indikator/Merkmal für einen Wechsel des Potentials der Ausgangsspannungen ux der Phasen x vom negativen Potential hin zum positiven Potential und umgekehrt. Realisiert werden kann das dadurch, dass mittels einer Komparator-Schaltung bestimmt wird, wann bzw. ob eine Ausgangsspannung ux einem (analogen) Schwellenwert gegenübergestellt wird, wobei in Abhängigkeit von dieser Gegenüberstellung dann ein Digitalwert gesetzt wird (0 oder 1), bei einem Über- oder Unterschreiten des Schwellenwertes, siehe auch DE 10 2017 117 364 A1 .
  • Eine weitere Verbesserung der Berechnung des Zwischenkreisstroms izk lässt sich durch analoge Multiplikation von Strom und Spannung bzw. (normierten) Ausgangsspannungen ux und -strömen ix erzielen. Dazu wird ein analoger Multiplizierer verwendet. Der Multiplikation werden erfindungsgemäß zur Berücksichtigung der nichtidealen Eigenschaften der Leistungshalbleiter/Totzeiten die (normierten) Ausgangsspannungen ux zugrunde gelegt, welche zwischen zwei Nulldurchgängen/zwei Potentialwechseln (tatsächlich) gemessen werden, siehe Ausführungen dazu oben, insbesondere werden hierbei auch Zwischenwerte der Normierung der Ausgangsspannungen ux zwischen 0 und 1 zugrunde gelegt, also zum Beispiel ein Zwischenwert 0,25 und ein Zwischenwert 0,5 und so weiter.
  • In einer noch weiteren Ausführung erfolgt eine hochfrequente Messung der Ausgangsspannungen ux mit einem Analog-Digital-Umsetzer (ADU). Dafür kommen prinzipiell schnelle Flash-ADUs in Frage, diese sind allerdings kostenintensiv. Delta-Sigma-ADUs in Verbindung mit einer schnellen Delta Sigma Signalverarbeitung stellen eine kostengünstige Alternative dar. Die (jeweiligen) Ausgangsspannungen ux werden mit Delta-Sigma-ADUs zwischen zwei Nulldurchgängen/zwei Potentialwechseln gemessen (oder kontinuierlich gemessen und nur in dem vorgenannten Bereich einer Auswertung unterzogen) und der entstehende digitale Bitstrom (Wert = 0 oder Wert = 1) mit digitalen Werten (Wert = 0 oder Wert = 1) des jeweiligen (ebenfalls mittels eines Delta-Sigma-ADUs gemessenen) Phasenstroms ix multipliziert, d. h. es erfolgt eine Wichtung des jeweiligen Phasenstroms ix anhand des bereitstehenden digitalen Bitstroms bzw. es erfolgt insbesondere eine Bildung von Schaltfunktionen für die einzelnen Phasen als Grundlage zur Bestimmung des Zwischenkreisstromes, in Abhängigkeit der Potentialwechsel, dadurch, dass eben ein digitaler Bitstrom verwendet wird, der eine Form von Schalfunktion repräsentiert bzw. dem eine Schaltfunktion innewohnt. Durch die digitale Signalverarbeitung lässt sich der Einfluss von steigender und fallender Flanke berücksichtigen. Auf diese Weise entsteht eine präzise Berechnung des Zwischenkreisstroms izk. Ein weiterer Vorteil dieser Ausbaustufe ist die Möglichkeit, mit der Spannungsmessung eine besonders hohe Diagnoseabdeckung (Diagnostic Coverage nach ISO26262) der Stromsensoren von 99% zu erzielen, indem die Strommesswerte ix mit den Spannungsmesswerten ux über ein Modell des elektrischen Antriebs korreliert werden. Dazu werden die gemessenen Stromwerte ix und die Modellstromwerte ix', die aus der Anregung eines Antriebsmodells mit den gemessenen Spannungen ux resultieren, verglichen. Dies gelingt besonders gut, da die echten Klemmenspannungen am Antrieb bekannt sind und keine Fehler durch den Umrichter einfließen. In Summe ergibt sich also eine genaue Berechnung des Zwischenkreisstroms izk, dessen Eingangswerte, die Phasenströme ix, eine hohe Diagnoseabdeckung aufweisen. Damit lassen sich zentrale Forderungen aus dem technischen Sicherheitskonzept erfüllen.

Claims (8)

  1. Verfahren zur Bestimmung des Zwischenkreisstromes eines Stromrichters mit Schaltern zur Umwandlung einer Gleichspannung in eine Wechselspannung, wobei die Bestimmung des Zwischenkreisstromes in Abhängigkeit der gemessenen Ausgangsströme der einzelnen Phasen des Stromrichters und in Abhängigkeit von Schaltfunktionen erfolgt, die den Schaltern des Stromrichters zugeordnet sind, wobei in Abhängigkeit einer Messung der Ausgangsspannungen der einzelnen Phasen eine Bestimmung der Potentialwechsel der Ausgangsspannungen der einzelnen Phasen von negativem Potential zum positiven Potential sowie vom positiven zum negativen Potential erfolgt, wobei in Abhängigkeit dieser Potentialwechsel eine Korrektur der Schaltfunktionen der einzelnen Phasen als Grundlage zur Bestimmung des Zwischenkreisstromes erfolgt.
  2. Verfahren zur Bestimmung des Zwischenkreisstromes eines Stromrichters mit Schaltern zur Umwandlung einer Gleichspannung in eine Wechselspannung, wobei die Bestimmung des Zwischenkreisstromes in Abhängigkeit der gemessenen Ausgangsströme der einzelnen Phasen des Stromrichters und in Abhängigkeit von Schaltfunktionen erfolgt, die den Schaltern des Stromrichters zugeordnet sind, wobei in Abhängigkeit einer Messung der Ausgangsspannungen der einzelnen Phasen eine Bestimmung der Potentialwechsel der Ausgangsspannungen der einzelnen Phasen von negativem Potential zum positiven Potential sowie vom positiven zum negativen Potential erfolgt, wobei in Abhängigkeit dieser Potentialwechsel die Bildung von Schaltfunktionen für die einzelnen Phasen als Grundlage zur Bestimmung des Zwischenkreisstromes erfolgt.
  3. Verfahren nach Patentanspruch 1, wobei die Korrektur der Schaltfunktionen dadurch erfolgt, dass anhand der Potentialwechsel Korrekturgrößen gebildet werden, welche Ein- und Ausschaltverzögerungen der Schalter sowie Totzeiten zwischen dem Aus- und Einschalten der Schalter eines Brückenzweiges des Stromrichters repräsentieren, wobei die Korrekturgrößen den Schaltfunktionen hinzugeschlagen werden.
  4. Verfahren nach Patentanspruch 2, wobei die Bildung von Schaltfunktionen in Abhängigkeit der Potentialwechsel dadurch erfolgt, dass den gemessenen Ausgangsspannungen der einzelnen Phasen zwischen aufeinanderfolgenden Potentialwechseln, je nachdem, ob das Potential negativ oder positiv ist, entweder konstante Werte = 0 oder konstante Werte = 1 zugeordnet werden, so dass Schaltfunktionen bereitstehen, deren Funktionswerte über der Zeit zwischen dem Wert = 0 und dem Wert = 1 wechseln.
  5. Verfahren nach Patentanspruch 2, wobei die Bildung von Schaltfunktionen in Abhängigkeit der Potentialwechsel dadurch erfolgt, dass die Ausgangsspannungen der einzelnen Phasen mittels Delta-Sigma-Analog-Digital-Wandlern gemessen werden und die somit für die einzelnen Phasen bereitstehenden digitalen Bitströme in Abhängigkeit der Potentialwechsel die Schaltfunktionen darstellen, wobei eine Wichtung der gemessenen Ausgangsströme der einzelnen Phasen anhand der digitalen Bitströme erfolgt.
  6. Verfahren nach Patentanspruch 1 bis 4, die Ausgangsspannungen mittels Delta-Sigma-Analog-Digital-Wandlern gemessen werden.
  7. Vorrichtung, die eingerichtet ist, eines der Verfahren gemäß Patentanspruch 1 bis 6 auszuführen.
  8. Fahrzeug, das eine Vorrichtung nach Patentanspruch 7 umfasst.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013017515A1 (de) * 2011-08-04 2013-02-07 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und vorrichtung zur sicheren überwachung eines drehstrommotors
DE102017117364A1 (de) * 2017-08-01 2019-02-07 Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb eines mechatronischen Systems mit einem Konverter
WO2019137581A1 (de) * 2018-01-11 2019-07-18 Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr Verfahren und vorrichtung zur überwachung einer leistungselektronischen baugruppe

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DK172570B1 (da) * 1995-01-23 1999-01-25 Danfoss As Vekselretter og fremgangsmåde til måling af vekselretterens fasestrømme
FI118583B (fi) * 2006-06-01 2007-12-31 Vacon Oyj Taajuusmuuttajan virran mittaus
EP1909368B1 (de) * 2006-10-06 2020-05-20 Schmidhauser AG Schaltungsanordnung und Verfahren zur Isolationsüberwachung für Umrichteranwendungen
DE102009057043A1 (de) 2009-12-04 2011-06-09 Liebherr-Elektronik Gmbh Leistungselektronischer Wandler mit Meßanordnung
DE102009057282B4 (de) * 2009-12-07 2013-05-29 Siemens Aktiengesellschaft Strommesssystem
CN109121454B (zh) * 2016-03-28 2020-10-30 三菱电机株式会社 功率转换装置
DE102016222214A1 (de) * 2016-11-11 2018-05-17 Brose Fahrzeugteile GmbH & Co. Kommanditgesellschaft, Würzburg Verfahren zur Bestimmung eines mehrphasigen Motorstroms und elektromotorischer Antrieb

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013017515A1 (de) * 2011-08-04 2013-02-07 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und vorrichtung zur sicheren überwachung eines drehstrommotors
DE102017117364A1 (de) * 2017-08-01 2019-02-07 Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb eines mechatronischen Systems mit einem Konverter
WO2019137581A1 (de) * 2018-01-11 2019-07-18 Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr Verfahren und vorrichtung zur überwachung einer leistungselektronischen baugruppe

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Norm ISO 26262-1 2018-12-00. Road vehicles - Functional safety - Part 1: Vocabulary *
RUDOLPH, Christian: Sensorlose feldorientierte und drehmomentoptimale Drehzahlregelung von Asynchronmaschinen mit Berücksichtigung des Sättigungsverhaltens. Düsseldorf : VDI-Verl., 2007 (Fortschritt-Berichte VDI/21 ; 379). S. 131-142. - ISBN 978-3-18-337921-7. - Zugl.: Bremen, Univ., Diss., 2007 *
SCHRÖDER, Dierk: Elektrische Antriebe - Regelung von Antriebssystemen. 4. Auflage. Berlin : Springer, 2015. Deckblatt u. Inhaltsverzeichnis. - ISBN 978-3-642-30095-0. URL: http://www.gbv.de/dms/tib-ub-hannover/768162637.pdf [abgerufen am 2020-01-19] *

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