DE102020120814A1 - Method for checking a fast de-excitation path of an excitation circuit and corresponding excitation circuit - Google Patents
Method for checking a fast de-excitation path of an excitation circuit and corresponding excitation circuit Download PDFInfo
- Publication number
- DE102020120814A1 DE102020120814A1 DE102020120814.6A DE102020120814A DE102020120814A1 DE 102020120814 A1 DE102020120814 A1 DE 102020120814A1 DE 102020120814 A DE102020120814 A DE 102020120814A DE 102020120814 A1 DE102020120814 A1 DE 102020120814A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- switching element
- excitation
- electrical component
- winding
- circuit
- 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.)
- Pending
Links
- 230000005284 excitation Effects 0.000 title claims abstract description 49
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 43
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 7
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 6
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 4
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
- H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
- H02P25/022—Synchronous motors
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P2207/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the type of motor
- H02P2207/05—Synchronous machines, e.g. with permanent magnets or DC excitation
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/32—Arrangements for controlling wound field motors, e.g. motors with exciter coils
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
- H02P9/10—Control effected upon generator excitation circuit to reduce harmful effects of overloads or transients, e.g. sudden application of load, sudden removal of load, sudden change of load
- H02P9/12—Control effected upon generator excitation circuit to reduce harmful effects of overloads or transients, e.g. sudden application of load, sudden removal of load, sudden change of load for demagnetising; for reducing effects of remanence; for preventing pole reversal
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überprüfen eines Schnellentregungspfades einer Erregerschaltung (130) für eine fremderregte elektrische Maschine (100), bei welcher Erregerschaltung (130) ein erstes (141) und ein zweites Schaltelement (142) in Reihe zwischen einem positiven (V+) und einem negativen Spannungsanschluss (V-) geschaltet sind, bei der ein drittes Schaltelement (143) t parallel zu dem zweiten Schaltelement (142) geschaltet ist, wobei eine Erregerwicklung (131) der fremderregten elektrischen Maschine (100) an einem ersten Ende zwischen dem ersten (141) und zweiten Schaltelement (142) angeschlossen sowie an einem zweiten Ende mit dem dritten Schaltelement (143) verbunden ist, bei der ein elektrisches Bauelement (144) einenends mit dem zweiten Ende der Erregerwicklung (131) und andernends mit einem der Versorgungsanschlüsse (V+, V-) verbunden ist, wobei die Erregerwicklung (131) bei geschlossenem drittem Schaltelement (143) aufgeladen wird, wobei das dritte Schaltelement (143) anschließend geöffnet wird, und wobei bei geöffnetem drittem Schaltelement (143) eine für einen Stromfluss in einem die Erregerwicklung und das elektrische Bauelement (144) umfassenden Pfad charakteristische Größe (U) erfasst wird, und anhand dessen eine Funktion des elektrischen Bauelements (144) überprüft wird.The invention relates to a method for checking a rapid de-excitation path of an excitation circuit (130) for a separately excited electrical machine (100), in which excitation circuit (130) has a first (141) and a second switching element (142) in series between a positive (V+) and are connected to a negative voltage connection (V-), in which a third switching element (143) t is connected in parallel to the second switching element (142), an excitation winding (131) of the separately excited electrical machine (100) being connected at a first end between the first (141) and the second switching element (142) and is connected at a second end to the third switching element (143), in which an electrical component (144) is connected at one end to the second end of the field winding (131) and at the other end to one of the supply terminals ( V+, V-) is connected, the field winding (131) being charged when the third switching element (143) is closed, the third switching element t (143) is then opened, and when the third switching element (143) is open, a variable (U) characteristic of a current flow in a path comprising the field winding and the electrical component (144) is detected, and based on this a function of the electrical component (144) is checked.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überprüfen eines Schnellentregungspfades einer Erregerschaltung für eine fremderregte elektrische Maschine und eine entsprechende Erregerschaltung.The present invention relates to a method for checking a rapid de-excitation path of an excitation circuit for a separately excited electrical machine and a corresponding excitation circuit.
Stand der TechnikState of the art
In Kraftfahrzeugen wird typischerweise mittels einer elektrischen Maschine Drehstrom erzeugt. Beispielsweise können in diesem Zusammenhang Klauenpolgeneratoren zum Einsatz kommen. Neben einem generatorischen Betrieb kann auch ein motorischer Betrieb vorgesehen sein, beispielsweise bei einem sogenannten Startergenerator. Üblicherweise handelt es sich dabei um fremderregte Maschinen mit einer stromdurchflossenen Rotorwicklung.In motor vehicles, three-phase current is typically generated by means of an electric machine. For example, claw-pole generators can be used in this context. In addition to generator operation, motor operation can also be provided, for example in the case of a so-called starter generator. These are usually externally excited machines with a current-carrying rotor winding.
Eine Regelung der Spannung im Generatorbetrieb bzw. des Drehmoments im Motorbetrieb kann durch Vorgabe des Rotormagnetfelds durch Beeinflussung des Erregerstroms durch die Rotorwicklung erfolgen. Weil elektrischen Maschinen der erläuterten Art häufig eine hohe Induktivität im Erregerfeld und damit eine hohe Zeitkonstante in der Regelung besitzen, müssen Schutzstrategien eingesetzt werden, die bei Lastabwürfen oder Lastabschaltungen (nachfolgend wird für beide Fälle der Begriff Lastabwurf, engl. Load Dump, verwendet) negative Effekte verhindern. Bei einem Lastabwurf handelt es sich um ein Ereignis, bei dem sich bei hoch erregter elektrischer Maschine und einem entsprechend hohen abgegebenen Strom die Last an der elektrischen Maschine bzw. dem zugehörigen Gleichrichter schlagartig verringert und nicht durch kapazitiv wirkende Elemente im Bordnetz, beispielsweise durch eine Batterie, abgefangen werden kann.The voltage in generator operation or the torque in motor operation can be regulated by specifying the rotor magnetic field by influencing the excitation current through the rotor winding. Because electrical machines of the type explained often have a high inductance in the excitation field and thus a high time constant in the control, protection strategies must be used that are negative in the event of load shedding or load disconnections (the term load dump is used below for both cases). prevent effects. Load shedding is an event in which, with a highly excited electrical machine and a correspondingly high current output, the load on the electrical machine or the associated rectifier is suddenly reduced and not due to capacitively acting elements in the vehicle electrical system, such as a battery , can be intercepted.
Generell ist es bei erkannten Lastabwürfen aber gewünscht, die Überspannung möglichst schnell abzubauen, um mögliche Schäden oder Gefährdungen durch zu hohe Spannung zu vermeiden. Eine Möglichkeit hierzu ist, bei einer fremderregten elektrischen Maschine durch eine Schnellentregung der Läuferwicklung bzw. der Erregerwicklung die Leistungsabgabe zu reduzieren.In general, however, when load shedding is detected, it is desirable to reduce the overvoltage as quickly as possible in order to avoid possible damage or hazards due to excessive voltage. One possibility for this is to reduce the power output in an externally excited electrical machine by rapid de-excitation of the rotor winding or the field winding.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention
Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zum Überprüfen eines Schnellentregungspfades einer Erregerschaltung und eine Erregerschaltung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.According to the invention, a method for checking a rapid de-excitation path of an excitation circuit and an excitation circuit with the features of the independent patent claims are proposed. Advantageous configurations are the subject of the dependent claims and the following description.
Die Erfindung geht aus von einer Erregerschaltung, bei der ein erstes und ein zweites Schaltelement in Reihe zwischen einem positiven und einem negativen Spannungsanschluss (typischerweise einen Pluspol einer Fahrzeugbatterie und ein Minuspol der Fahrzeugbatterie bzw. Masse) geschaltet sind, und bei der ein drittes Schaltelement parallel zu dem zweiten Schaltelement geschaltet ist. Zudem ist ein elektrisches Bauelement vorgesehen, das mit einem der Versorgungsanschlüsse verbunden ist und über das bei einer Schnellentregung Strom fließt.The invention is based on an excitation circuit in which a first and a second switching element are connected in series between a positive and a negative voltage connection (typically a positive terminal of a vehicle battery and a negative terminal of the vehicle battery or ground), and in which a third switching element is connected in parallel is switched to the second switching element. In addition, an electrical component is provided, which is connected to one of the supply terminals and via which current flows in the event of rapid de-excitation.
Zudem ist zweckmäßigerweise zwischen dem dritten Schaltelement und dem negativen Spannungsanschluss ein elektrischer bzw. ohmscher Widerstand in Reihe geschaltet. Außerdem ist die Erregerwicklung der fremderregten elektrischen Maschine an einem ersten Ende zwischen dem ersten und zweiten Schaltelement anschließbar bzw. - im Betrieb bzw. im verbauten Zustand - angeschlossen und an einem zweiten (dem anderen) Ende mit dem dritten Schaltelement verbindbar bzw. - im Betrieb bzw. im verbauten Zustand - verbunden.In addition, an electrical or ohmic resistance is expediently connected in series between the third switching element and the negative voltage connection. In addition, the excitation winding of the externally excited electrical machine can be connected at a first end between the first and second switching element or—during operation or in the installed state—and can be connected at a second (the other) end to the third switching element or—during operation or in the installed state - connected.
Das elektrische Bauelement ist dann einenends mit dem zweiten Ende der Erregerwicklung und andernends, wie schon erwähnt, mit einem der Versorgungsanschlüsse verbunden. Hierbei können insbesondere zwei Varianten bzw. Alternativen unterschieden werden.The electrical component is then connected at one end to the second end of the field winding and at the other end, as already mentioned, to one of the supply connections. In particular, two variants or alternatives can be distinguished here.
In der ersten Alternative ist das elektrische Bauelement einenends mit dem zweiten Ende der Erregerwicklung und andernends mit dem positiven Versorgungsanschluss verbunden. Damit ist das elektrische Bauelement auch parallel zum ersten Schaltelement und in Reihe mit dem dritten Schaltelement zwischen den beiden Versorgungsanschlüssen geschaltet. Zudem ist das elektrische Bauelement dann auch derart ausgebildet, dass es zumindest bei Bedarf einen Stromfluss zumindest in eine Richtung zum positiven Spannungsanschluss ermöglicht.In the first alternative, the electrical component is connected at one end to the second end of the field winding and at the other end to the positive supply connection. The electrical component is therefore also connected in parallel with the first switching element and in series with the third switching element between the two supply terminals. In addition, the electrical component is then also designed in such a way that it enables a current flow at least in one direction to the positive voltage connection, at least when required.
In der zweiten Alternative ist das elektrische Bauelement einenends mit dem zweiten Ende der Erregerwicklung und andernends mit dem negativen Versorgungsanschluss verbunden. Damit ist das elektrische Bauteil also parallel zu dem dritten Schaltelement geschaltet.In the second alternative, the electrical component is connected at one end to the second end of the field winding and at the other end to the negative supply connection. The electrical component is thus connected in parallel with the third switching element.
Die Erregerschaltung bildet damit in der ersten Alternative eine sog. H-Brücke und wird auch als Erregerbrücke bezeichnet. Bei dem ersten, zweiten und dritten Schaltelement handelt es sich typischerweise um Halbleiterschaltelemente wie z.B. MOSFETs. Bei dem elektrischen Bauelement kann es sich ebenfalls um ein (dann viertes) Schaltelement, insbesondere ebenfalls ein Halbleiterschaltelement wie z.B. einen MOSFET handeln. Denkbar ist jedoch auch, eine Diode als das elektrische Bauelement zu verwenden, da dies - wie nachfolgend noch erläutert - beim Betrieb auch ausreichend ist. Für den üblichen Betrieb der elektrischen Maschine bzw. dem Bestromen der Erregerwicklung sind nämlich eine (aktive) Ansteuerung des ersten, zweiten und dritten Schaltelements ausreichend. Für eine nähere Erläuterung des Betriebs sei an dieser Stelle auch auf die Figurenbeschreibung verwiesen.In the first alternative, the exciter circuit thus forms a so-called H-bridge and is also referred to as an exciter bridge. The first, second and third switching elements are typically semiconductor switching elements such as MOSFETs. The electrical component can also be a (then fourth) switching element, in particular also a semiconductor switching element act like a MOSFET. However, it is also conceivable to use a diode as the electrical component since—as explained below—this is also sufficient during operation. For normal operation of the electrical machine or for energizing the field winding, (active) activation of the first, second and third switching elements is sufficient. For a more detailed explanation of the operation, reference is also made to the description of the figures at this point.
In diesem Sinne ist in der zweiten Alternative ein solches viertes Schaltelement nicht nötig, sondern eine Schnellentregung erfolgt über das parallel zum dritten Schaltelement vorgesehene elektrische Bauelement, das insbesondere als Last, z.B. als elektrischer Widerstand oder auch als Diode, ausgebildet sein kann.In this sense, such a fourth switching element is not necessary in the second alternative, but rapid de-excitation takes place via the electrical component provided parallel to the third switching element, which can be designed in particular as a load, e.g. as an electrical resistor or as a diode.
Für eine Entregung der Erregerwicklung gibt es zwei Möglichkeiten, nämlich eine normale und eine schnelle Entregung, wobei zumindest bei der schnellen Entregung Strom - in beiden Alternativen - über das elektrische Bauelement fließt - hier spielt also der Schnellentregungspfad, ein Bestandteil dessen das elektrische Bauelement ist, eine Rolle. Dadurch, dass das elektrische Bauelement im Normalbetrieb - also ohne Entregung bzw. Schnellentregung - jedoch nicht von Strom durchflossen ist und - sofern es sich um ein Schaltelement handelt - im Betrieb nicht angesteuert wird, ist die Funktion dieses elektrischen Bauelements über die gesamte Lebensdauer des Produktes, d.h. der Erregerschaltung, nicht bekannt.There are two options for de-excitation of the excitation winding, namely normal and rapid de-excitation, with current flowing - in both alternatives - via the electrical component at least in the case of rapid de-excitation - the rapid de-excitation path, a part of which the electrical component is, plays a role here. a role. Due to the fact that the electrical component does not have current flowing through it in normal operation - i.e. without de-excitation or rapid de-excitation - and - if it is a switching element - is not activated during operation, the function of this electrical component over the entire service life of the product , ie the excitation circuit, not known.
Hier setzt nun die Erfindung an und schlägt eine Möglichkeit vor, den Schnellentregungspfad und damit dieses elektrische Bauelement auf seine Funktionsfähigkeit bzw. Leitfähigkeit zu überprüfen. Hierzu wird die Erregerwicklung bei geschlossenem dritten Schaltelement aufgeladen. Dies bewirkt zumindest in der ersten Alternative der Erregerschaltung, dass, wenn danach das dritte Schaltelement geöffnet wird, zwischen dem elektrischen Bauelement und dem dritten Schaltelement eine höhere Spannung als die von dem positiven Spannungsanschluss bereitgestellte Spannung anliegt. Die Erregerwicklung wird also - im Gegensatz zu ihrer eigentlichen Funktion - als Stromquelle genutzt und erzeugt so bei geöffnetem drittem Schaltelement eine lokal höhere Spannung. Dadurch wird das elektrische Bauelement mit Strom durchflossen. In der zweiten Alternative der Erregerschaltung wird das elektrische Bauelement aber ebenfalls von Strom durchflossen.This is where the invention comes in and proposes a way of checking the rapid de-excitation path and thus this electrical component for its functionality or conductivity. For this purpose, the field winding is charged when the third switching element is closed. At least in the first alternative of the field circuit, this has the effect that when the third switching element is then opened, a higher voltage than the voltage provided by the positive voltage connection is present between the electrical component and the third switching element. In contrast to its actual function, the field winding is therefore used as a current source and thus generates a locally higher voltage when the third switching element is open. As a result, current flows through the electrical component. In the second alternative of the excitation circuit, however, current also flows through the electrical component.
Bei geöffnetem drittem Schaltelement wird dann eine für einen Stromfluss in einem die Erregerwicklung und das elektrische Bauelement umfassenden Pfad charakteristische Größe erfasst und anhand dessen (d.h. anhand der charakteristischen Größe) wird eine Funktion des elektrischen Bauelements überprüft. Insbesondere wird auf eine ordnungsgemäße Funktion des elektrischen Bauelements geschlossen bzw. es wird auf eine solche erkannt, wenn die charakteristische Größe innerhalb eines vorgegeben Bereichs liegt. Auf diese Weise wird eine kosteneffiziente Methode zur Überprüfung der Schnellentregung bzw. des Schnellentregungspfades bereitgestellt und es kann sichergestellt werden, dass die Schnellentregung im Falle eines Lastabwurfs auch genutzt werden kann.When the third switching element is open, a variable that is characteristic of a current flow in a path that includes the field winding and the electrical component is then detected and a function of the electrical component is checked on the basis of this (i.e., on the basis of the characteristic variable). In particular, proper functioning of the electrical component is inferred or such is recognized if the characteristic variable lies within a predetermined range. In this way, a cost-efficient method for checking the quick de-excitation or the quick de-excitation path is provided and it can be ensured that the quick de-excitation can also be used in the event of a load shedding.
Bei der charakteristischen Größe handelt es sich bevorzugt um einen Spannungsabfall über das elektrische Bauelement, der z.B. mittels entsprechender Spannungserfassungsmittel ermittelt werden kann. Alternativ kann auch der Spannungsabfall über die Erregerspule als diese charakteristische Größe erfasst werden, da bei Kenntnis der Versorgungsspannung daraus der Spannungsabfall über das elektrische Bauelement ermittelt werden kann. Neben dem Spannungsabfall kann aber auch der Stromfluss (direkt oder ggf. auch über eine geeignete Spannungsmessung) in dem Pfad ermittelt werden, da dieser bei ordnungsgemäß funktionierendem elektrischem Bauelement höher ist als bei einer normalen Entregung bzw. bei nicht ordnungsgemäß funktionierendem elektrischem Bauelement würde die Schnellentregung nicht funktionieren.The characteristic variable is preferably a voltage drop across the electrical component, which can be determined, for example, using appropriate voltage detection means. Alternatively, the voltage drop across the excitation coil can also be detected as this characteristic variable, since the voltage drop across the electrical component can be determined from this if the supply voltage is known. In addition to the voltage drop, the current flow (directly or possibly also via a suitable voltage measurement) in the path can also be determined, since this is higher with a properly functioning electrical component than with normal de-excitation or with an electrical component that is not working properly, the rapid de-excitation would occur not work.
Zweckmäßig ist es insofern auch, wenn diese Überprüfung regelmäßig oder immer zu bestimmten Zeitpunkten oder Ereignissen durchgeführt wird. Denkbar ist z.B. eine solche Überprüfung immer vor einem Betrieb der fremderregten elektrischen Maschine, z.B. immer beim Start eines Fahrzeugs mit einer solchen elektrischen Maschine.In this respect, it is also expedient if this check is carried out regularly or always at specific times or events. Such a check is conceivable, for example, always before operating the externally excited electrical machine, e.g. always when starting a vehicle with such an electrical machine.
Das vorgeschlagene Verfahren eignet sich in erster Linie für fremderregte elektrische Maschinen (z.B. fremderregte Synchronmaschinen) zum Einsatz in Kraftfahrzeugen. Das Prinzip ist vor allem für z.B. riemengetriebene Startergeneratoren, insbesondere für höhere als übliche Bordnetzspannung, z.B. für 48 V, einsetzbar, da hier die Anforderungen an den Überspannungsschutz und Drehmomentschutz besonders streng sind. Das vorgeschlagene Verfahren eignet sich allerdings auch für andere, höhere Spannungsklassen, z.B. für Energieerzeuger und -wandler in Bordnetztopologien aus 400 V- und 12 V-Bordnetzen.The proposed method is primarily suitable for separately excited electrical machines (e.g. separately excited synchronous machines) for use in motor vehicles. The principle can be used above all for e.g. However, the proposed method is also suitable for other, higher voltage classes, e.g. for energy generators and converters in on-board network topologies from 400 V and 12 V on-board networks.
Gegenstand der Erfindung ist neben dem Verfahren auch eine entsprechende Erregerschaltung, die die vorstehend schon erwähnten Komponenten aufweist, und die dazu eingerichtet ist bzw. sind, die angeschlossene Erregerwicklung aufzuladen, sodass z.B. zwischen dem elektrischen Bauelement und dem dritten Schaltelement gegenüber Masse eine höhere Spannung als die von dem positiven Spannungsanschluss bereitgestellte Spannung anliegt, wenn das dritte Schaltelement geöffnet wird, und die zudem Erfassungs- und Auswertemittel aufweist, die dazu eingerichtet sind, bei geöffnetem drittem Schaltelement eine für einen Stromfluss in einem die Erregerwicklung und das elektrische Bauelement umfassenden Pfad charakteristische Größe wie z.B. einen Spannungsabfall über das elektrische Bauelement zu erfassen, und anhand dessen eine Funktion des elektrischen Bauelements zu überprüfen.In addition to the method, the subject matter of the invention is also a corresponding excitation circuit which has the components already mentioned above and which is or are set up to charge the connected excitation winding, so that, for example, between the electrical component and the third switching element compared to ground, a higher voltage than those of the positi VEN voltage connection provided voltage is applied when the third switching element is opened, and also has detection and evaluation means which are set up to when the third switching element is open for a current flow in a path comprising the field winding and the electrical component characteristic variable such as a To detect voltage drop across the electrical component, and based on this to check a function of the electrical component.
Für weitere Erläuterungen und bevorzugte Ausgestaltungen der Erregerschaltung sei auf die vorstehenden Ausführungen zum Verfahren verwiesen, die hier entsprechend gelten.For further explanations and preferred configurations of the field circuit, reference is made to the above statements on the method, which apply accordingly here.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.Further advantages and refinements of the invention result from the description and the attached drawing.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.The invention is shown schematically in the drawing using exemplary embodiments and is described below with reference to the drawing.
Figurenlistecharacter list
-
1 zeigt schematisch eine Anordnung mit fremderregter elektrischer Maschine, bei der ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführbar ist.1 shows schematically an arrangement with a separately excited electrical machine in which a method according to the invention can be carried out. -
2 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Erregerschaltung in einer bevorzugten Ausführungsform.2 shows schematically an excitation circuit according to the invention in a preferred embodiment. -
3 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Erregerschaltung in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform.3 shows schematically an excitation circuit according to the invention in a further preferred embodiment. -
4 zeigt schematisch einen Ansteuerablauf einer Erregerschaltung bei normalem Betrieb und bei einer Schnellentregung.4 shows a schematic of a control sequence of an exciter circuit during normal operation and during rapid de-excitation. -
5 zeigt schematisch einen Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer bevorzugten Ausführungsform5 shows schematically a sequence of a method according to the invention in a preferred embodiment
Ausführungsform(en) der Erfindungembodiment(s) of the invention
In
Außerdem ist eine Erregerschaltung 130 vorgesehen, an welche eine Erregerwicklung 131 der elektrischen Maschine 100 angeschlossen ist, und die ebenfalls an einen positiven und einen negativen Spannungsanschluss, z.B. ebenfalls über das Bordnetz an die Batterie, angeschlossen ist.In addition, an
In
Die Erregerschaltung 130 weist ein erstes Schaltelement 141, ein zweites Schaltelement 142, ein drittes Schaltelement 143 sowie ein viertes Schaltelement 144 auf, die in Form einer H-Brücke verschaltet sind. Mit anderen Worten sind das erste und das zweite Schaltelement 141, 142 in Reihe zwischen dem positiven Spannungsanschluss V+ und dem negativen Spannungsanschluss V- geschaltet. Das vierte und dritte Schaltelement 144, 143 sowie ein elektrischer Widerstand 150 sind in Reihe zwischen dem positiven Spannungsanschluss V+ und dem negativen Spannungsanschluss V- geschaltet. Zudem ist die Erregerwicklung 131 zwischen dem ersten und zweiten Schaltelement141, 142 sowie zwischen dem dritten 143 und vierten Schaltelement 144 angeschlossen.The
Bei den vier Schaltelementen 141, 142, 143 und 144 handelt es sich beispielhaft um MOSFETs, wobei das vierte Schaltelement 144 das elektrische Bauelement im Sinne der Erfindung bildet und z.B. auch als Diode ausgebildet sein könnte, wie vorstehend schon erwähnt.The four
Weiterhin sind Ansteuermittel 160 vorgesehen, die die Schaltelemente 141, 142, 143 und ggf. 144 ansteuern können, d.h. leitend und nicht-leitend schalten können (wie erwähnt, muss das Schaltelement 144 nicht notwendigerweise angesteuert werden, jedoch kann dies vorgesehen sein). Außerdem kann mittels der Ansteuermittel 160 eine Ansteuerung der Schaltelemente derart vorgenommen werden, dass die Erregerwicklung 131 aufgeladen wird, sodass zwischen dem dritten und vierten Schaltelement 143, 144 gegen Masse eine höhere Spannung als die von dem positiven Spannungsanschluss V+ bereitgestellte Spannung anliegt, wenn das dritte Schaltelement 143 geöffnet ist bzw. wird, was - bei geöffnetem drittem Schaltelement 143 - zu einem Stromfluss durch das vierte Schaltelement 144 und damit auch durch die bzw. in der Erregerwicklung 131. führt. Dass die Spannung entsteht, ist damit zu begründen, dass die Induktivität der Spule die Spannung erzeugt. Dabei gilt: U=L*di/dt. Durch die Entregung der Spule ergibt sich eine Stromänderung (di/dt) und es entsteht eine Spannung über der Spule, die exakt der Zwischenkreisspannung ergänzt um die Diodenspannung des vierten Schaltelementes entspricht.In addition, control means 160 are provided, which can control the switching
Weiterhin sind Erfassungs- und Auswertemittel 161 vorgesehen, mittels welcher ein Spannungsabfall über dem vierten Schaltelement 144 erfasst bzw. gemessen werden kann. Ebenso kann damit z.B. anhand des Spannungsabfalls eine Funktion des vierten Schaltelements überprüft werden. Es versteht sich, dass die Überprüfung auch in einer separaten Einheit - die dann zu den Erfassungs- und Auswertemitteln gehört - erfolgen kann.Furthermore, detection and evaluation means 161 are provided, by means of which a voltage drop across the
In
Im Vergleich zu der Erregerschaltung 130 aus
Hier kann mittels der Ansteuermittel 160 eine Ansteuerung der Schaltelemente derart vorgenommen werden, dass die Erregerwicklung 131 aufgeladen wird, und dass, wenn das dritte Schaltelement 143 geöffnet bzw. nicht-leitend geschaltet wird, ein Strom von der Erregerwicklung 131 über den Widerstand 144' fließt.Here, the switching elements can be activated by means of the activation means 160 in such a way that the field winding 131 is charged and that when the
Weiterhin sind Erfassungs- und Auswertemittel 161' vorgesehen, mittels welcher ein Spannungsabfall über der Erregerwicklung 131 erfasst bzw. gemessen werden kann. Auf diese Weise kann eine Funktion des Widerstands 144' überprüft werden, da bei einer Fehlfunktion die Erregerwicklung 131 nicht oder nicht in gleichem Maße entladen würde, was zu einem veränderten Spannungsabfall führen würde.Furthermore, detection and evaluation means 161' are provided, by means of which a voltage drop across the field winding 131 can be detected or measured. In this way, a function of the resistor 144' can be checked since, in the event of a malfunction, the field winding 131 would not be discharged or would not be discharged to the same extent, which would lead to a changed voltage drop.
In
Im normalen Betrieb (in der
Bei der normalen Entregung ist das Schaltelement 143 geschlossen. Das Schaltelemente 141 und - im Falle der Erregerschaltung gemäß
Bei der schnellen Entregung sind die Schaltelemente 141 und 143 geöffnet. Die Schalterstellungen der Schaltelemente 142 und 144 sind aufgrund der internen Body-Diode (wenn diese Schaltelemente MOSFETs sind) irrelevant. Dadurch wird die Erregerwicklung gegen die positive Versorgungsspannung oder gegen die Spannung, die aufgrund des elektrischen Bauteils entsteht, entregt, was zeitlich deutlich schneller ist.The switching
Auch wenn die Schalterstellung des Schaltelements 144 irrelevant ist, so muss im Falle der Schnellentregung - im Falle der Erregerschaltung gemäß
In
In einem Schritt 410 wird die Erregerwicklung aufgeladen. Damit liegt - im Falle der Erregerschaltung gemäß
In einem Schritt 420 wird dann bei geöffnetem drittem Schaltelement ein Spannungsabfall U über das elektrische Bauelement bzw. das vierte Schaltelement oder die Erregerwicklung erfasst. In einem Schritt 430 wird dann geprüft, ob dieser Spannungsabfall bzw. dieser Spannungswert U innerhalb eines vorgegebenen Bereichs BU liegt. Falls dem so ist, wird auf eine ordnungsgemäße Funktion des elektrischen Bauelements bzw. des vierten Schaltelements geschlossen. Der Bereich BU kann beispielsweise anhand von Testmessungen ermittelt und auf geeignete Weise hinterlegt werden.In a
Durch dieses Vorgehen kann besonders kosteneffizient und schnell geprüft werden, ob der Schnellentregungspfad ordnungsgemäß funktioniert, sodass z.B. im Fall eines Lastabwurfs eine Schnellentregung (sicher) vorgenommen werden kann.This procedure makes it possible to check particularly cost-effectively and quickly whether the quick de-excitation path is working properly, so that, for example, in the event of a load shedding, quick de-excitation can be carried out (safely).
Claims (15)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102020120814.6A DE102020120814A1 (en) | 2020-08-06 | 2020-08-06 | Method for checking a fast de-excitation path of an excitation circuit and corresponding excitation circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102020120814.6A DE102020120814A1 (en) | 2020-08-06 | 2020-08-06 | Method for checking a fast de-excitation path of an excitation circuit and corresponding excitation circuit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102020120814A1 true DE102020120814A1 (en) | 2022-02-10 |
Family
ID=79686081
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102020120814.6A Pending DE102020120814A1 (en) | 2020-08-06 | 2020-08-06 | Method for checking a fast de-excitation path of an excitation circuit and corresponding excitation circuit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102020120814A1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102022121516A1 (en) | 2022-08-25 | 2024-03-07 | Audi Aktiengesellschaft | Excitation circuit for an externally excited synchronous machine, motor vehicle and method for de-excitation of an excitation winding |
DE102022123264A1 (en) | 2022-09-13 | 2024-03-14 | Audi Aktiengesellschaft | Excitation circuit for an externally excited synchronous machine, motor vehicle and method for de-excitation of an excitation winding |
DE102022214266A1 (en) | 2022-12-22 | 2024-06-27 | Zf Friedrichshafen Ag | Rotor for an electrical machine, method for operating a rotor, electrical machine |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20040155632A1 (en) | 2003-02-07 | 2004-08-12 | Wilson Scott R. | Bi-directional field control for proportional control based generator/alternator voltage regulator |
US6850043B1 (en) | 2003-01-30 | 2005-02-01 | Hamilton Sundstrand Corporation | Excessive voltage protector for a variable frequency generating system |
US20050088863A1 (en) | 2003-10-22 | 2005-04-28 | Intersil Americas Inc. | Technique for measuring temperature and current via a MOSFET of a synchronous buck voltage converter |
US20190033362A1 (en) | 2017-07-25 | 2019-01-31 | Abb Schweiz Ag | Semiconductor failure prognostication |
-
2020
- 2020-08-06 DE DE102020120814.6A patent/DE102020120814A1/en active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6850043B1 (en) | 2003-01-30 | 2005-02-01 | Hamilton Sundstrand Corporation | Excessive voltage protector for a variable frequency generating system |
US20040155632A1 (en) | 2003-02-07 | 2004-08-12 | Wilson Scott R. | Bi-directional field control for proportional control based generator/alternator voltage regulator |
US20050088863A1 (en) | 2003-10-22 | 2005-04-28 | Intersil Americas Inc. | Technique for measuring temperature and current via a MOSFET of a synchronous buck voltage converter |
US20190033362A1 (en) | 2017-07-25 | 2019-01-31 | Abb Schweiz Ag | Semiconductor failure prognostication |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102022121516A1 (en) | 2022-08-25 | 2024-03-07 | Audi Aktiengesellschaft | Excitation circuit for an externally excited synchronous machine, motor vehicle and method for de-excitation of an excitation winding |
DE102022123264A1 (en) | 2022-09-13 | 2024-03-14 | Audi Aktiengesellschaft | Excitation circuit for an externally excited synchronous machine, motor vehicle and method for de-excitation of an excitation winding |
DE102022214266A1 (en) | 2022-12-22 | 2024-06-27 | Zf Friedrichshafen Ag | Rotor for an electrical machine, method for operating a rotor, electrical machine |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3027472B1 (en) | Overvoltage protection for a multi-voltage vehicle electrical system | |
DE102020120814A1 (en) | Method for checking a fast de-excitation path of an excitation circuit and corresponding excitation circuit | |
WO2015078685A1 (en) | Overvoltage protection for an on-board power supply of a motor vehicle during a load dump | |
WO2013050207A1 (en) | A diagnostic device for a multi-voltage on-board electrical distribution system, a multi-voltage power supply and a method for operating a multi-voltage on-board electrical distribution system | |
DE102004057694A1 (en) | Vehicle electrical system with higher voltage has switch opening conditions as voltages across resistances between first and second lines and earth, where both lines connect corresponding connections of battery and inverter and/or generator | |
EP3257127A1 (en) | Method for operating an active converter connected to an electrical machine and means for the implementation thereof | |
EP2711248A1 (en) | Dual-voltage onboard power supply system with excess voltage protection | |
DE4120337A1 (en) | TWO-CIRCUIT POWER SUPPLY CIRCUIT FOR VEHICLES | |
DE102013016960A1 (en) | Inverter unit for electric machine has control device to control inverter switches and bridge switches to close, and to cause free-wheel to control one of bridge switches and other inverter switches to open in response to error signal | |
DE102005022857A1 (en) | Relay control device for a DC electrical appliance | |
DE102012219488A1 (en) | Circuit arrangement and method for precharging a capacitive component | |
EP0569351B1 (en) | Battery-charging system with fault indicator | |
EP3257134B1 (en) | Method for operating an active converter connected to an electric maschine and device for its implementation | |
WO2018177772A1 (en) | Dc-to-dc voltage converter, voltage supply device, and diagnostic method for a dc-to-dc voltage converter | |
EP1475875B1 (en) | Method and device to monitor a power output stage | |
DE102014106218A1 (en) | Rotating electrical machine for a vehicle | |
DE102019210926A1 (en) | Method and control device for short-circuiting at least two phases of an electrical machine of a vehicle | |
DE102016215237B4 (en) | Operating a generator controller | |
DE102015004836A1 (en) | High-voltage network for a motor vehicle | |
DE102014004233A1 (en) | Monitoring a screen device | |
DE102014016239A1 (en) | DC-DC converter for a motor vehicle and method for operating such a DC-DC converter | |
WO2022101475A1 (en) | Method and short-circuiting device for operating a generator unit | |
DE102015202912B3 (en) | Method and device for driving an active bridge rectifier when canceling a phase short circuit | |
EP1695104B1 (en) | Method and assembly for testing a power output stage | |
EP3741039B1 (en) | Method for controlling, control circuit, brake system and use |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R163 | Identified publications notified | ||
R012 | Request for examination validly filed | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: DEHNSGERMANY PARTNERSCHAFT VON PATENTANWAELTEN, DE Representative=s name: DEHNS GERMANY PARTNERSCHAFT MBB, DE |