DE102021129356A1 - Wechselrichtersystem und Verfahren zum Betrieb eines Wechselrichtersystems - Google Patents
Wechselrichtersystem und Verfahren zum Betrieb eines Wechselrichtersystems Download PDFInfo
- Publication number
- DE102021129356A1 DE102021129356A1 DE102021129356.1A DE102021129356A DE102021129356A1 DE 102021129356 A1 DE102021129356 A1 DE 102021129356A1 DE 102021129356 A DE102021129356 A DE 102021129356A DE 102021129356 A1 DE102021129356 A1 DE 102021129356A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- bridge circuits
- potential connection
- bridge
- inverter system
- inverter
- 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
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 9
- 239000013598 vector Substances 0.000 claims abstract description 19
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 claims description 4
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000001208 nuclear magnetic resonance pulse sequence Methods 0.000 description 2
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor 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
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
- H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
- H02M7/53871—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current
- H02M7/53875—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current with analogue control of three-phase output
- H02M7/53876—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current with analogue control of three-phase output based on synthesising a desired voltage vector via the selection of appropriate fundamental voltage vectors, and corresponding dwelling times
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
- H02M1/0009—Devices or circuits for detecting current in a converter
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/0048—Circuits or arrangements for reducing losses
- H02M1/0054—Transistor switching losses
-
- 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
- H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
- H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
- H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
-
- 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
- H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
- H02P29/50—Reduction of harmonics
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Wechselrichtersystem (3) mit einem mehrphasigen, insbesondere dreiphasigen, Wechselrichter (7), der mindestens drei Halbbrückenschaltungen umfasst, die parallel mit einem positiven Potentialanschluss (P) und mit einem negativen Potentialanschluss (N) verbunden sind, wobei alle Halbbrückenschaltungen jeweils einen zwischen dem positiven Potentialanschluss (P) und einem Ausgang der Halbbrückenschaltung angeordneten High-Side-Schalter (HS1, HS2, HS3) und einen zwischen dem negativen Potentialanschluss (N) und dem Ausgang der Halbbrückenschaltung angeordneten Low-Side-Schalter (LS1, LS2, LS3) umfassen, wobei mindestens zwei der Halbbrückenschaltungen einen zwischen dem negativen Potentialanschluss (N) und dem Ausgang der Halbbrückenschaltung angeordneten Shunt-Widerstand (R) zur Strommessung umfassen, und mit einer Steuereinrichtung (8) zur Ansteuerung der Halbbrückenschaltungen, die dazu konfiguriert ist, die Halbbrückenschaltungen zur Erzeugung von Spannungsraumzeigern (RZ) in aufeinanderfolgenden Schaltperioden derart anzusteuern, dass die Spannungsraumzeiger (RZ) durch eine diskontinuierliche Pulsweitenmodulation erzeugt werden, bei welcher mindestens einer der Low-Side-Schalter (LS1, LS2, LS3) der mindestens zwei Halbbrückenschaltungen, die einen Shunt-Widerstand (R) umfassen, innerhalb der jeweiligen Schaltperiode (T) mindestens einmal leitend geschaltet ist
Description
- Die Erfindung betrifft ein Wechselrichtersystem mit einem mehrphasigen Wechselrichter und einer Steuereinrichtung. Ferner betrifft Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines Wechselrichtersystems.
- Anwendung finden kann die Erfindung bei einem Aktuator für ein Steer-by-Wire-System oder für einen Wankstabilisator. Bei derartigen Anwendungen ist das Wechselrichtersystem typischerweise in einer gewissen Entfernung von dem Aktuator angeordnet, der durch das Wechselrichtersystem angesteuert wird. Hierdurch sind in der Regeln Kabelverbindungen gewisser Länge zwischen dem Wechselrichtersystem und dem Aktuator erforderlich. Solche Kabelverbindungen sind generell anfällig dafür, unerwünschten Abstrahlungen hervorzurufen, so dass Grenzwerte der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV), insbesondere im Automobilbereich, oftmals nicht eingehalten werden können.
- Vor diesem Hintergrund stellt sich die Aufgabe, die elektromagnetische Verträglichkeit eines Wechselrichtersystems zu verbessern.
- Die Aufgabe wird gelöst durch ein Wechselrichtersystem mit
einem mehrphasigen, insbesondere dreiphasigen, Wechselrichter, der mindestens drei Halbbrückenschaltungen umfasst, die parallel mit einem positiven Potentialanschluss und mit einem negativen Potentialanschluss verbunden sind,
wobei alle Halbbrückenschaltungen jeweils einen zwischen dem positiven Potentialanschluss und einem Ausgang der Halbbrückenschaltung angeordneten High-Side-Schalter und einen zwischen dem negativen Potentialanschluss und dem Ausgang der Halbbrückenschaltung angeordneten Low-Side-Schalter umfassen,
dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens zwei der Halbbrückenschaltungen einen zwischen dem negativen Potentialanschluss und dem Ausgang der Halbbrückenschaltung angeordneten Shunt-Widerstand zur Strommessung umfassen, und mit
einer Steuereinrichtung zur Ansteuerung der Halbbrückenschaltungen, die dazu konfiguriert ist, die Halbbrückenschaltungen zur Erzeugung von Spannungsraumzeigern in aufeinanderfolgenden Schaltperioden derart anzusteuern, dass die Spannungsraumzeiger durch eine diskontinuierliche Pulsweitenmodulation erzeugt werden, bei welcher mindestens einer der Low-Side-Schalter der mindestens zwei Halbbrückenschaltungen, die einen Shunt-Widerstand umfassen, innerhalb der jeweiligen Schaltperiode mindestens einmal leitend geschaltet ist. - Bei dem erfindungsgemäßen Wechselrichtersystem werden die Halbbrückenschaltungen im Gegensatz zu einem mit herkömmlicher Pulsweitenmodulation gesteuerten Wechselrichtersystem nicht derart angesteuert, dass die Schalter der Halbbrücken in alle ihnen mögliche Zustände versetzt werden können. Vielmehr erfolgt die Ansteuerung derart, dass in jeder Schaltperiode eine der Halbbrücken keinen Schaltvorgang durchführt - der jeweilige Low-Side-Schalter bleibt über die gesamte Schaltperiode leitend geschaltet. Hierdurch wird die Anzahl an Schaltvorgängen reduziert, so dass sich unerwünschte elektromagnetische Abstrahlungen aufgrund von Schaltvorgängen verringern. Die elektromagnetische Verträglichkeit kann durch diese Maßnahmen verbessert werden. Ferner erfolgt die Ansteuerung in einer Weise, dass in jeder Schaltperiode mindestens einer der Low-Side-Schalter derjenigen Halbbrückenschaltungen, die einen Shunt-Widerstand umfassen, mindestens einmal leitend geschaltet ist. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass in jeder Schaltperiode einer der Shunt-Widerstände zumindest zu einem Zeitpunkt stromdurchflossen ist, sodass zu diesem Zeitpunkt eine Strommessung, beispielsweise zur Regelung des Wechselrichters bzw. des Aktuators, möglich ist.
- Bevorzugt erfolgt eine Strommessung mit dem jeweiligen Shunt-Widerstand immer zu einem Zeitpunkt, zu dem der Low-Side-Schalter der Halbbrücke, dessen Teil der Shunt-Widerstand ist, leitend geschaltet ist. Besonders bevorzugt erfolgt eine solche Strommessung in jeder Schaltperiode mindestens einmal, so dass die Frequenz, mit welcher die Strommessungen durchgeführt werden, im Wesentlichen der durch die Steuereinrichtung vorgegebenen Schaltfrequenz (also dem Kehrwehrt der Periodendauer der Schaltperioden) entspricht. Auf diese Weise kann eine quasi-kontinuierliche Strommessung, beispielsweise zur Regelung des Wechselrichters bzw. des Aktuators, erfolgen.
- Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass bei der diskontinuierlichen Pulsweitenmodulation mindestens einer der Low-Side-Schalter für die gesamte Dauer der jeweiligen Schaltperiode durchgehend leitend geschaltet ist. Hierdurch kann die Anzahl von Schaltvorgängen weiter reduziert werden.
- Bevorzugt ist vorgesehen, dass alle Halbbrückenschaltungen des Wechselrichters einen zwischen dem negativen Potentialanschluss und dem Ausgang der Halbbrückenschaltung angeordneten Shunt-Widerstand zur Strommessung umfassen. Bei einer derartigen Ausgestaltung können alle Halbbrückenschaltungen des Wechselrichters gleichberechtigt angesteuert werden.
- Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung zur Ansteuerung der Halbbrückenschaltungen dazu konfiguriert ist, dass die Schaltperioden eine Periodendauer im Bereich von 50 µs bis 100 µs aufweisen. Eine Periodendauer in diesem Bereich entspricht einer Schaltfrequenz im Bereich von 10 kHz bis 20 kHz und ermöglicht eine weitere Reduktion von Schaltvorgängen zur Verringerung von unerwünschten Abstrahlungen. Zudem verringert eine Schaltfrequenz in diesem Bereich akustische Belastungen durch Schaltfrequenzen in dem von Menschen wahrnehmbaren Frequenzbereich. Bevorzugt liegt die Periodendauer im Bereich von 50 µs bis 75 µs, besonders bevorzugt bei 50 µs.
- Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die High-Side-Schalter und die Low-Side-Schalter als MOSFETs (engl. metal-oxide-semiconductor fieldeffect transistor) oder IGBTs (engl. insulated-gate bipolar transistor) ausgebildet sind.
- Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die High-Side-Schalter und die Low-Side-Schalter einen Durchlasswiderstand aufweisen, der im Bereich von 3 mΩ bis 30 mΩ liegt. Bei dem erfindungsgemäßen Wechselrichter können die Low-Side-Schalter, welche in einer Halbbrücke mit Shunt-Widerstand angeordnet eine über einen längeren Zeitraum stromleitend geschaltet sein als bei einer herkömmlichen Ansteuerung mit Pulsweitenmodulation. Durch eine derartige Auswahl des Durchlasswiderstands können Durchlassverluste verringert und ein unerwünschtes Erwärmen der Low-Side-Schalter reduziert werden. Bevorzugt liegt der Durchlasswiderstand im Bereich von 3 mΩ bis 20 mΩ, besonders bevorzugt im Bereich von 3 mΩ bis 10 mΩ, beispielsweise bei 3 mS2.
- Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Aktuator für ein Steer-by-Wire-System oder für einen Wankstabilisator mit einer elektrischen Maschine und einem vorstehend beschriebenen Wechselrichtersystem.
- Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines Wechselrichtersystems mit einem mehrphasigen, insbesondere dreiphasigen, Wechselrichter, der mindestens drei Halbbrückenschaltungen umfasst, die parallel mit einem positiven Potentialanschluss und mit einem negativen Potentialanschluss verbunden sind, wobei alle Halbbrückenschaltungen jeweils einen zwischen dem positiven Potentialanschluss und einem Ausgang der Halbbrückenschaltung angeordneten High-Side-Schalter und einen zwischen dem negativen Potentialanschluss und dem Ausgang der Halbbrückenschaltung angeordneten Low-Side-Schalter umfassen, wobei mindestens zwei der Halbbrückenschaltungen einen zwischen dem negativen Potentialanschluss und dem Ausgang der Halbbrückenschaltung angeordneten Shunt-Widerstand zur Strommessung umfassen, wobei die Halbbrückenschaltungen zur Erzeugung von Spannungsraumzeigern in aufeinanderfolgenden Schaltperioden derart angesteuert werden, dass die Spannungsraumzeiger durch eine diskontinuierliche Pulsweitenmodulation erzeugt werden, bei welcher mindestens einer der Low-Side-Schalter der mindestens zwei Halbbrückenschaltungen, die einen Shunt-Widerstand umfassen, innerhalb der jeweiligen Schaltperiode mindestens einmal leitend geschaltet ist.
- Bei dem Aktuator und dem Verfahren zum Betrieb eines Wechselrichtersystems können dieselben Vorteile erreicht werden, wie sie bereits im Zusammenhang mit dem Wechselrichtersystem beschrieben worden sind.
- Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass mittels der Shunt-Widerstände Ströme gemessen werden und anhand der gemessenen Ströme die Spannungsraumzeiger in Abhängigkeit von den gemessenen Strömen erzeugt werden. Auf diese Weise kann eine Regelung des Wechselrichtersystems bzw. des durch das Wechselrichtersystems angesteuerten elektrischen Maschine erfolgen.
- Bei dem Aktuator und dem Verfahren zum Betrieb eines Wechselrichtersystems können alternativ oder zusätzlich auch die im Zusammenhang mit dem Wechselrichtersystem beschriebenen vorteilhaften Ausgestaltungen und Merkmale, allein oder in Kombination, Anwendung finden.
- Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen nachfolgend anhand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert werden. Hierin zeigt:
-
1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Aktuators in einem Blockdiagramm; -
2 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Wechselrichtersystems in einem Schaltbild; -
3 eine exemplarische Darstellung von Raumzeigern; -
4 ein Pulsverlauf zur Erzeugung eines Raumzeigers in Sektor 1 gemäß einer herkömmlichen Pulsweitenmodulation; und -
5 ein Pulsverlauf zur Erzeugung eines Raumzeigers in Sektor 1 gemäß der Erfindung. - In der
1 ist ein Blockdiagramm eines Aktuators 1 gezeigt, der als Aktuator für ein Steer-by-Wire-System oder für einen Wankstabilisator eines Kraftfahrzeugs ausgestaltet sein kann. Der Aktuator 1 ist an einem Versorgungsnetz 2, beispielsweise einem Bordnetz eines Kraftfahrzeugs, angeschlossen, so dass der Aktuator 1 aus dem Versorgungsnetz 2 mit elektrischer Energie versorgt werden kann. Sofern das Versorgungsnetz 2 als Bordnetze eines Kraftfahrzeugs ausgebildet ist, kann dieses eine Versorgungsspannung von 12 V oder 48 V bereitstellen. - Der Aktuator 1 umfasst eine elektrische Maschine 4, beispielsweise eine permanenterregte Synchronmaschine, sowie ein Wechselrichtersystem 3 zur Ansteuerung der elektrischen Maschine 4. Das Wechselrichtersystem 3 umfasst einen Wechselrichter 7 mit mehreren Halbbrückenschaltungen sowie eine Steuereinrichtung 8 zur Ansteuerung dieser Halbbrückenschaltungen. Weitere Bestandteile des Wechselrichtersystems 3 sind ein EMV-Filter 5 sowie ein Gleichspannungszwischenkreis 6. Der Wechselrichter 7 ist einerseits mit diesem Gleichspannungszwischenkreis 6 und andererseits mit Zuleitungen 9 für die elektrische Maschine 4 verbunden.
- Bei dem Aktuator 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel ist das Wechselrichtersystem 3 nicht in unmittelbarer Nachbarschaft der elektrischen Maschine 4, sondern in einer gewissen Entfernung von dem Antrieb 4 angeordnet, so dass die Zuleitungen 9 zwischen dem Wechselrichtersystem 3 und der elektrischen Maschine 4 eine nicht unerhebliche Länge aufweisen und elektromagnetische Abstrahlungen hervorrufen können. Bei dem Wechselrichtersystem 3 gemäß dem Ausführungsbeispiel sind daher Maßnahmen ergriffen, um die elektromagnetische Verträglichkeit des Aktuators 1 zu verbessern. Diese sollen nachfolgend anhand der Darstellungen in
2 bis5 erläutert werden. - Die
2 zeigt den Aufbau des Wechselrichters 7 des Wechselrichtersystems 3. Dargestellt sind ferner der Gleichspannungszwischenkreis 6, der bei einer Gleichspannung VDC betrieben wird, die Steuereinrichtung 8 und die elektrische Maschine 4, die eine dreiphasige Wicklung L umfasst. Der Wechselrichter 7 ist als dreiphasiger Wechselrichter mit drei Halbbrückenschaltungen ausgebildet, die parallel mit einem positiven Potentialanschluss P und mit einem negativen Potentialanschluss N verbunden sind. Die Halbbrückenschaltungen umfassen jeweils einen zwischen dem positiven Potentialanschluss und einem Ausgang der Halbbrückenschaltung angeordneten High-Side-Schalter HS1, HS2, HS3 und einen zwischen dem negativen Potentialanschluss N und dem Ausgang der Halbbrückenschaltung angeordneten Low-Side-Schalter LS1, LS2, LS3. Die High-Side-Schalter HS1, HS2, HS3 und die Low-Side-Schalter LS1, LS2, LS3 sind bei dem Ausführungsbeispiels als MOSFETs ausgebildet, können alternativ aber als IGBTs ausgestaltet sein. Der Durchlasswiderstand High-Side-Schalter HS1, HS2, HS3 und die Low-Side-Schalter LS1, LS2, LS3 liegt im Bereich von 3 mΩ bis 30 mS2. - Ferner ist bei mindestens zwei der Halbbrückenschaltungen, hier bei allen Halbbrückenschaltungen, ein zwischen dem negativen Potentialanschluss N und dem Ausgang der Halbbrückenschaltung angeordneter Shunt-Widerstand R zur Strommessung vorgesehen. Die Strommessung kann über einen nicht dargestellten Spannungssensor erfolgen. Die Daten der Strommessung werden der Steuereinrichtung 8 bereitgestellt, welche unter anderem in Abhängigkeit dieser Strommessungen die High-Side-Schalter HS1, HS2, HS3 und Low-Side-Schalter LS1, LS2, LS3 des Wechselrichters 7 ansteuert, beispielsweise um ein Drehmoment der elektrischen Maschine 4 zu regeln.
- Die Steuereinrichtung 8 ist ferner derart konfiguriert, die Halbbrückenschaltungen zur Erzeugung von Spannungsraumzeigern in aufeinanderfolgenden Schaltperioden derart anzusteuern, dass die Spannungsraumzeiger durch eine diskontinuierliche Pulsweitenmodulation erzeugt werden, bei welcher mindestens einer der Low-Side-Schalter LS1, LS2, LS3 innerhalb der jeweiligen Schaltperiode mindesten einmal leitend geschaltet ist. Im vorliegenden Fall ist mindestens einer der Low-Side-Schalter LS1, LS2, LS3 sogar für die gesamte Dauer der jeweiligen Schaltperiode durchgehend leitend geschaltet. Der entsprechende Shunt-Widerstand ist dann stromführend und kann daher zur Strommessung verwendet werden. Zudem reduziert diese Schaltstrategie die Häufigkeit von Schaltvorgängen und liefert dadurch einen Beitrag zu weniger schaltbedingten elektromagnetischen Abstrahlungen.
- Die
3 zeigt eine exemplarische Darstellung von Raumzeigern RZ in sechs unterschiedlichen Sektoren S1-S6. Die Grenzen der Sektoren sind durch bestimmte eine dreistellige Angabe der Schaltstellung der Halbbrücken gekennzeichnet, wobei eine Halbbrücke, deren High-Side-Schalter H1, H2, H3 leitend ist mit „+“ und eine Halbbrücke, deren Low-Side Schalter L1, L2, L3 leitend ist mit „-“ referenziert ist. - In
4 ist eine Pulsfolge einer Schaltperiode dargestellt, die nach einem herkömmlichen Verfahren der Pulsweitenmodulation dazu geeignet ist, einen Raumzeiger in Sektor S1 zu erzeugen. Auf der Abszisse ist die Zeit in ms und auf der Ordinate das Ausgangspotential in V aufgetragen. Dabei sind die am Ausgang der jeweiligen Halbbrücke bereitgestellten Potentiale V(a), V(b), V(c) und die entsprechenden Schaltstellungen der Halbbrücken mit der zuvor erläuterten Notation angegeben. Es ist erkennbar, dass gemäß dieser herkömmlichen Schaltstrategie die Halbbrücken des Wechselrichters derart schalten, dass zu einem Zeitpunkt keiner der drei Low-Side-Schalter leitend ist („+++“). - Die
5 zeigt hingegen eine Pulsfolge gemäß der in dem erfindungsgemäßen Wechselrichtersystem 3 verwendeten Schaltstrategie. Auf der Abszisse ist die Zeit in µs und auf der Ordinate das Ausgangspotential in V aufgetragen. Hier ist ein Low-Side-Schalter L1, L2, L3 einer der Halbbrücken durchgehend leitend geschaltet, so dass die diesen Low-Side-Schalter L1, L2, L3 enthaltenden Halbbrücke durchgehend das Ausgangspotential 0V liefert. In der5 ist ferner erkennbar, dass die Schaltperioden eine Periodendauer T im Bereich von 50 µs bis 100 µs aufweisen, hier 50 µs. - Das vorstehend erläuterte Wechselrichtersystem weist ein verbessertes EMV-Verhalten auf.
- Bezugszeichenliste
-
- 1
- Aktuator
- 2
- Versorgungsnetz
- 3
- Wechselrichtersystem
- 4
- elektrische Maschine
- 5
- EMV-Filter
- 6
- Gleichspannungszwischenkreis
- 7
- Wechselrichter
- 8
- Steuerungseinrichtung
- 9
- Zuleitungen
- HS1, HS2, HS3
- High-Side-Schalter
- LS1, LS2, LS3
- Low-Side-Schalter
- L
- Wicklung
- N
- negativer Potentialanschluss
- P
- positiver Potentialanschluss
- R
- Shunt-Widerstand
- S1-S6
- Sektor
- V(a), V(b), V(c)
- Ausgangspotential einer Halbbrücke
- VDC
- Versorgungsspannung
Claims (8)
- Wechselrichtersystem (3) mit einem mehrphasigen, insbesondere dreiphasigen, Wechselrichter (7), der mindestens drei Halbbrückenschaltungen umfasst, die parallel mit einem positiven Potentialanschluss (P) und mit einem negativen Potentialanschluss (N) verbunden sind, wobei alle Halbbrückenschaltungen jeweils einen zwischen dem positiven Potentialanschluss (P) und einem Ausgang der Halbbrückenschaltung angeordneten High-Side-Schalter (HS1, HS2, HS3) und einen zwischen dem negativen Potentialanschluss (N) und dem Ausgang der Halbbrückenschaltung angeordneten Low-Side-Schalter (LS1, LS2, LS3) umfassen, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei der Halbbrückenschaltungen einen zwischen dem negativen Potentialanschluss (N) und dem Ausgang der Halbbrückenschaltung angeordneten Shunt-Widerstand (R) zur Strommessung umfassen, und mit einer Steuereinrichtung (8) zur Ansteuerung der Halbbrückenschaltungen, die dazu konfiguriert ist, die Halbbrückenschaltungen zur Erzeugung von Spannungsraumzeigern (RZ) in aufeinanderfolgenden Schaltperioden derart anzusteuern, dass die Spannungsraumzeiger (RZ) durch eine diskontinuierliche Pulsweitenmodulation erzeugt werden, bei welcher mindestens einer der Low-Side-Schalter (LS1, LS2, LS3) der mindestens zwei Halbbrückenschaltungen, die einen Shunt-Widerstand (R) umfassen, innerhalb der jeweiligen Schaltperiode (T) mindestens einmal leitend geschaltet ist.
- Wechselrichtersystem (3) nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass alle Halbbrückenschaltungen des Wechselrichters (7) einen zwischen dem negativen Potentialanschluss (N) und dem Ausgang der Halbbrückenschaltung angeordneten Shunt-Widerstand (R) zur Strommessung umfassen - Wechselrichtersystem (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (8) zur Ansteuerung der Halbbrückenschaltungen dazu konfiguriert ist, dass die Schaltperioden eine Periodendauer (T) im Bereich von 50 µs bis 100 µs aufweisen.
- Wechselrichtersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die High-Side-Schalter (HS1, HS2, HS3) und die Low-Side-Schalter (LS1, LS2, LS3) als MOSFETs oder IGBTs ausgebildet sind.
- Wechselrichtersystem (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die High-Side-Schalter (HS1, HS2, HS3) und die Low-Side-Schalter (LS1, LS2, LS3) einen Durchlasswiderstand aufweisen, der im Bereich von 3 mΩ bis 30 mΩ liegt.
- Aktuator (1) für ein Steer-by-Wire-System oder für einen Wankstabilisator mit einer elektrischen Maschine (4) und einem Wechselrichtersystem (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
- Verfahren zum Betrieb eines Wechselrichtersystems (3) mit einem mehrphasigen, insbesondere dreiphasigen, Wechselrichter (7), der mindestens drei Halbbrückenschaltungen umfasst, die parallel mit einem positiven Potentialanschluss (P) und mit einem negativen Potentialanschluss (N) verbunden sind, wobei alle Halbbrückenschaltungen jeweils einen zwischen dem positiven Potentialanschluss (P) und einem Ausgang der Halbbrückenschaltung angeordneten High-Side-Schalter (HS1, HS2, HS3) und einen zwischen dem negativen Potentialanschluss (N) und dem Ausgang der Halbbrückenschaltung angeordneten Low-Side-Schalter (LS1, LS2, LS3) umfassen, wobei mindestens zwei der Halbbrückenschaltungen einen zwischen dem negativen Potentialanschluss (N) und dem Ausgang der Halbbrückenschaltung angeordneten Shunt-Widerstand (R) zur Strommessung umfassen, wobei die Halbbrückenschaltungen zur Erzeugung von Spannungsraumzeigern (RZ) in aufeinanderfolgenden Schaltperioden derart angesteuert werden, dass die Spannungsraumzeiger (RZ) durch eine diskontinuierliche Pulsweitenmodulation erzeugt werden, bei welcher mindestens einer der Low-Side-Schalter (LS1, LS2, LS3) der mindestens zwei Halbbrückenschaltungen, die einen Shunt-Widerstand (R) umfassen, innerhalb der jeweiligen Schaltperiode (T) mindestens einmal leitend geschaltet ist.
- Verfahren nach
Anspruch 7 , dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Shunt-Widerstände (R) Ströme gemessen werden und anhand der gemessenen Ströme die Spannungsraumzeiger (RZ) in Abhängigkeit von den gemessenen Strömen erzeugt werden.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102021129356.1A DE102021129356A1 (de) | 2021-11-11 | 2021-11-11 | Wechselrichtersystem und Verfahren zum Betrieb eines Wechselrichtersystems |
PCT/DE2022/100768 WO2023083406A1 (de) | 2021-11-11 | 2022-10-18 | Wechselrichtersystem und verfahren zu dessen betrieb |
CN202280068990.5A CN118104116A (zh) | 2021-11-11 | 2022-10-18 | 逆变器系统及其操作方法 |
KR1020247015781A KR20240089650A (ko) | 2021-11-11 | 2022-10-18 | 인버터 시스템 및 이를 동작시키는 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102021129356.1A DE102021129356A1 (de) | 2021-11-11 | 2021-11-11 | Wechselrichtersystem und Verfahren zum Betrieb eines Wechselrichtersystems |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102021129356A1 true DE102021129356A1 (de) | 2023-05-11 |
Family
ID=84044385
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102021129356.1A Pending DE102021129356A1 (de) | 2021-11-11 | 2021-11-11 | Wechselrichtersystem und Verfahren zum Betrieb eines Wechselrichtersystems |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20240089650A (de) |
CN (1) | CN118104116A (de) |
DE (1) | DE102021129356A1 (de) |
WO (1) | WO2023083406A1 (de) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102019208559A1 (de) | 2019-06-12 | 2020-12-17 | Vitesco Technologies GmbH | Betreiben von Schaltelementen eines Wechselrichters |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TW584688B (en) * | 2001-06-06 | 2004-04-21 | Toshiba Corp | Washing machine |
CN102832880B (zh) * | 2011-06-17 | 2017-03-01 | 迪尔阿扣基金两合公司 | 控制转换器的方法 |
US10381968B2 (en) * | 2017-12-05 | 2019-08-13 | Otis Elevator Company | Converter pulse width modulation strategies for three phase regenerative drives |
DE102018210391A1 (de) * | 2018-06-26 | 2020-01-02 | Schmidhauser Ag | Verfahren zum Betreiben eines Wechselrichters und Wechselrichter |
JP7203253B2 (ja) * | 2020-01-15 | 2023-01-12 | 三菱電機株式会社 | 交流回転機の制御装置、及び電動パワーステアリング装置 |
-
2021
- 2021-11-11 DE DE102021129356.1A patent/DE102021129356A1/de active Pending
-
2022
- 2022-10-18 WO PCT/DE2022/100768 patent/WO2023083406A1/de active Application Filing
- 2022-10-18 CN CN202280068990.5A patent/CN118104116A/zh active Pending
- 2022-10-18 KR KR1020247015781A patent/KR20240089650A/ko unknown
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102019208559A1 (de) | 2019-06-12 | 2020-12-17 | Vitesco Technologies GmbH | Betreiben von Schaltelementen eines Wechselrichters |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20240089650A (ko) | 2024-06-20 |
WO2023083406A1 (de) | 2023-05-19 |
CN118104116A (zh) | 2024-05-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102005012405B3 (de) | Verfahren und Schaltungsanordnung zur Detektion eines Leitungsbruches | |
DE19749392B4 (de) | Strommeßschaltung | |
DE3914863A1 (de) | Steuersystem fuer einen kraftfahrzeugladegenerator | |
EP1459434A1 (de) | Schaltungsanordnung zum betreiben einer elektrischen maschine | |
EP2792061B1 (de) | Wahlweise steuerung eines wechselstrommotors oder gleichstrommotors | |
DE102018213130A1 (de) | Elektrisches Bordnetz und Kraftfahrzeug mit einem solchen Bordnetz | |
EP3317967B1 (de) | Schaltungsanordnung zur ansteuerung eines transistors | |
EP3748827A1 (de) | Umrichterhalbbrücke mit reduzierter ausschaltgatespannung während der totzeiten | |
DE102021129356A1 (de) | Wechselrichtersystem und Verfahren zum Betrieb eines Wechselrichtersystems | |
DE102007050620A1 (de) | Schaltungsanordnung zum Betreiben einer elektrischen Last und mit Laststrommessung | |
DE102020124387A1 (de) | Leistungselektronische Einrichtung, Verfahren zu deren Betrieb und Kraftfahrzeug | |
EP1035642A1 (de) | Pulsweitenmodulation zum Betrieb eines Drehstromumrichters für Drehstrommotoren | |
DE102011083841A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Ansteuerung eines abschaltbaren Leistungshalbleiterschalters | |
EP3285394B1 (de) | Verfahren zum betreiben einer elektrischen maschine und elektrische maschine | |
EP2945288A1 (de) | Schaltungsanordnung und verfahren zum ansteuern eines halbleiterschaltelements | |
EP1715573A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben von elektrischen Verbrauchern | |
DE102020111576B4 (de) | Schaltungsanordnung für einen Stromrichter, Stromrichter, elektrische Maschine und Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Maschine | |
DE102020214810B3 (de) | Verfahren zum Betreiben eines Gleichstrommotors | |
DE102005028605B4 (de) | Verfahren zur Strommessung mit einem Shunt und Vorrichtung zur Strommessung | |
DE102011080442A1 (de) | Verfahren zum Betrieb einer Drehfeldmaschine | |
DE102021111770A1 (de) | Verfahren zum Ansteuern einer elektrischen Maschine und elektrisch oder teilelektrisch angetriebenes Fahrzeug zur Durchführung des Verfahrens | |
DE102023101244A1 (de) | Halbleitervorrichtung | |
DE102016220892A1 (de) | Stromrichter und Verfahren zur Ansteuerung eines Stromrichters | |
DE102008000277A1 (de) | Verfahren zur Ansteuerung eines Elektromotors, Vorrichtung dafür sowie damit ausgestattetes Lenksystem | |
DE102015223647A1 (de) | Schaltungsanordnung mit einer Halbbrückenschaltung und Verfahren zum Betrieb einer derartigen Schaltungsanordnung |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication |