DE102021202554A1 - Method of performing zero vector modulation, pulse width modulation module and storage medium - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Durchführen einer Nullvektormodulation in einer pulsweitenmodulierten Phase, wobei eine Länge eines An-Zeitraums oder eines Aus-Zeitraums nur an Übergängen zwischen zwei Zeiträumen verlängert wird, welche unmittelbar auf eine jeweilige Messzeit folgen. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein zugehöriges Pulsweitenmodulationsmodul sowie ein zugehöriges nichtflüchtiges computerlesbares Speichermedium.The invention relates to a method for performing zero vector modulation in a pulse width modulated phase, a length of an on period or an off period being lengthened only at transitions between two periods immediately following a respective measurement time. The invention also relates to an associated pulse width modulation module and an associated non-volatile computer-readable storage medium.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Durchführen einer Nullvektormodulation in einer pulsweitenmodulierten Phase, ein Pulsweitenmodulationsmodul zur Durchführung eines solchen Verfahrens sowie ein zugehöriges Speichermedium.The invention relates to a method for carrying out zero vector modulation in a pulse width modulated phase, a pulse width modulation module for carrying out such a method and an associated storage medium.
Pulsweitenmodulation wird häufig verwendet, um eine Spannung oder eine Leistung in einem Motor zu steuern. Durch die Vorgabe von spezifischen Pulsweiten kann beispielsweise eine Drehzahl oder ein Drehmoment eines Motors eingestellt werden. Entsprechend angesteuerte Elektromotoren neigen jedoch dazu, elektromagnetische Störungen zu verursachen. Um diese zu korrigieren, kann eine Nullvektormodulation verwendet werden, wobei Pulse gezielt so verlängert werden, dass aufgrund einer synchronen Verlängerung der Pulse mehrerer Phasen faktisch keine Beeinflussung der Leistungsdaten des Elektromotors auftritt.Pulse width modulation is commonly used to control voltage or power in a motor. By specifying specific pulse widths, a speed or a torque of a motor can be set, for example. However, correspondingly controlled electric motors tend to cause electromagnetic interference. In order to correct this, zero vector modulation can be used, with pulses being lengthened in a targeted manner in such a way that, due to a synchronous lengthening of the pulses of several phases, there is virtually no influencing of the performance data of the electric motor.
Es wurde jedoch herausgefunden, dass eine solche Nullvektormodulation eine Strommessung beeinflussen kann.However, it has been found that such zero vector modulation can affect a current measurement.
Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Durchführen einer Nullvektormodulation in einer pulsweitenmodulierten Phase vorzusehen, welche alternativ oder besser ausgeführt ist. Es ist des Weiteren eine Aufgabe der Erfindung, ein zugehöriges Pulsweitenmodulationsmodul sowie ein zugehöriges Speichermedium vorzusehen.It is therefore an object of the invention to provide a method for performing zero vector modulation in a pulse width modulated phase which is alternatively or better implemented. It is also an object of the invention to provide an associated pulse width modulation module and an associated storage medium.
Dies wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren, ein Pulsweitenmodulationsmodul und ein Speichermedium gemäß den jeweiligen Hauptansprüchen erreicht. Vorteilhafte Ausgestaltungen können beispielsweise den jeweiligen Unteransprüchen entnommen werden. Der Inhalt der Ansprüche wird durch ausdrückliche Inbezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.According to the invention, this is achieved by a method, a pulse width modulation module and a storage medium according to the respective main claims. Advantageous configurations can be found, for example, in the respective dependent claims. The content of the claims is made part of the content of the description by express reference.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Durchführen einer Nullvektormodulation in einer pulsweitenmodulierten Phase, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
- - Definieren einer Serie von An-Zeiträumen und Aus-Zeiträumen, wobei die Phase an ist während jedes An-Zeitraums und aus ist während jedes Aus-Zeitraums, wobei jeder An-Zeitraum eine vorgegebene Länge hat und jeder Aus-Zeitraum eine vorgegebene Länge hat,
- - Definieren einer Modulationszeitspanne,
- - Definieren einer Messzeit, während mindestens jedes An-Zeitraums oder jedes Aus-Zeitraums, und
- - Verlängern der Länge von Zeiträumen nur an Übergängen zwischen zwei Zeiträumen, welche unmittelbar auf eine jeweilige Messzeit folgen, um die Modulationszeitspanne.
- - defining a series of on periods and off periods, the phase being on during each on period and off during each off period, each on period having a predetermined length and each off period having a predetermined length ,
- - define a modulation period,
- - defining a measurement time during at least each on period or each off period, and
- - Extending the length of time periods only at transitions between two time periods immediately following a respective measurement time by the modulation time span.
Durch eine solche Vorgehensweise bei der Nullvektormodulation kann sichergestellt werden, dass eine eventuelle Verlängerung einer Phase möglichst wenig Auswirkungen auf eine mögliche Strommessung hat. Typischerweise kann eine Strommessung zur Messzeit durchgeführt werden. Durch die hierin beschriebene Vorgehensweise wird insbesondere erreicht, dass genügend Einschwingzeit vorhanden ist. Dies stellt insbesondere einen Vorteil dar im Vergleich zu Ausführungen, welche aus dem Stand der Technik bekannt sind, bei welchem beispielsweise die Länge eines Pulses sowohl am Anfang wie auch am Ende symmetrisch verlängert wird.Such a procedure in zero vector modulation can ensure that a possible lengthening of a phase has as few effects as possible on a possible current measurement. Typically, a current measurement can be performed at measurement time. The procedure described here ensures in particular that there is sufficient settling time. This represents an advantage in particular in comparison with designs which are known from the prior art, in which, for example, the length of a pulse is lengthened symmetrically both at the beginning and at the end.
An-Zeiträume und Aus-Zeiträume folgen typischerweise unmittelbar aufeinander und sind alternierend zueinander. Wenn eine Phase an ist, wird typischerweise ein Stromfluss bzw. eine Spannungsversorgung ermöglicht. Wenn eine Phase aus ist, liegt keine Spannung an bzw. fließt kein Strom. Die Modulationszeitspanne ist dabei typischerweise diejenige Zeitspanne, um welche eine Nullvektormodulation durchgeführt werden soll, so dass beispielsweise auf ansonsten hervorgerufene elektromagnetische Störungen reagiert werden kann.On periods and off periods typically follow one another immediately and alternate with one another. When a phase is on, a current flow or a voltage supply is typically enabled. When a phase is off, there is no voltage or current flowing. In this case, the modulation time period is typically that time period over which a zero vector modulation is to be carried out, so that, for example, it is possible to react to electromagnetic interference that would otherwise be caused.
Das Verlängern einer Länge eines Zeitraums kann insbesondere unmittelbar angrenzend an den Zeitraum erfolgen, so dass die Grundstruktur einer Pulsweitenmodulation erhalten bleibt.The lengthening of a period of time can in particular take place directly adjacent to the period of time, so that the basic structure of a pulse width modulation is retained.
Insbesondere kann jeder An-Zeitraum und/oder jeder Aus-Zeitraum symmetrisch um eine jeweilige Mittenzeit angeordnet sein. Die Mittenzeit definiert dabei eine zeitliche Mitte des jeweiligen Zeitraums.In particular, each on-time period and/or each off-time period can be arranged symmetrically around a respective center time. The middle time defines a temporal middle of the respective time period.
Die Messzeit kann gemäß einer Ausführung identisch zu einer Mittenzeit von jedem An-Zeitraum oder von jedem Aus-Zeitraum sein. Die Messzeit kann also beispielsweise periodisch wiederkehrend angeordnet sein. Gemäß einer weiteren Ausführung kann die Messzeit nach einer Mittenzeit von jedem An-Zeitraum oder jedem Aus-Zeitraum liegen. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Messzeit zwischen der Mittenzeit und dem Ende eines jeweiligen Zeitraums angeordnet ist. Dadurch kann ein bestmöglicher Abstand zu einem vorhergehenden Übergang erreicht werden.The measurement time may be identical to a center time of each on period or each off period, according to one embodiment. The measurement time can therefore be arranged to recur periodically, for example. According to a further embodiment, the measurement time may be after a middle time of each on period or each off period. It can also be provided that the measuring time is arranged between the middle time and the end of a respective time period. In this way, the best possible distance from a preceding transition can be achieved.
Gemäß einer Ausführung wird an der Phase zu jeder Messzeit eine Strommessung ausgeführt. Dadurch kann der fließende Strom der Phase überwacht werden. Durch eine geeignete Anordnung der Messzeit wie hierin beschrieben können eventuelle störende Einflüsse auf die Messung minimiert werden.According to one embodiment, a current measurement is performed on the phase at each measurement time. As a result, the flowing current of the phase over be awakened. Any disruptive influences on the measurement can be minimized by a suitable arrangement of the measurement time as described here.
Die Modulationszeitspanne kann insbesondere kürzer sein als die vorgegebene Länge der An-Zeiträume und/oder kürzer sein als die vorgegebene Länge der Aus-Zeiträume. Dies entspricht einer Durchführung einer Nullvektormodulation ohne Einfluss auf die tatsächlichen Leistungsdaten eines gesteuerten Elements.In particular, the modulation period can be shorter than the predefined length of the on periods and/or shorter than the predefined length of the off periods. This is equivalent to performing zero vector modulation without affecting the actual performance of a controlled element.
Die An-Zeiträume und Aus-Zeiträume können insbesondere alternierend unmittelbar aufeinanderfolgen.The on-time periods and off-time periods can, in particular, follow one another directly in alternation.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Vorsehen von mindestens zwei pulsweitenmodulierten Phasen, wobei mindestens eine Phase gemäß einem Verfahren wie hierin beschrieben vorgesehen wird. Unter einem Vorsehen kann insbesondere auch eine Bereitstellung verstanden werden. Bezüglich des Verfahrens kann auf alle hierin beschriebenen Ausführungen und Varianten zurückgegriffen werden.The invention further relates to a method for providing at least two pulse width modulated phases, wherein at least one phase is provided according to a method as described herein. A provision can in particular also be understood as a provision. With regard to the method, all of the versions and variants described herein can be used.
Gemäß einer Ausführung werden zwei Phasen oder alle Phasen gemäß einem Verfahren wie hierin beschrieben vorgesehen. Dadurch kann eine zweiphasige oder auch eine drei- oder mehrphasige Pulsweitenmodulation unter Berücksichtigung der hierin beschriebenen Vorgehensweise bei der Nullvektormodulation und den damit verbundenen Vorteilen durchgeführt werden. Insbesondere kann in jeder Phase eine Messzeit vorgesehen werden.According to one embodiment, two phases or all phases are provided according to a method as described herein. As a result, a two-phase or also a three-phase or multi-phase pulse width modulation can be carried out, taking into account the procedure described here for zero vector modulation and the advantages associated therewith. In particular, a measurement time can be provided in each phase.
Gemäß einer Ausführung kann mindestens eine Phase, oder können alle Phasen mit Ausnahme der ersten Phase, ohne Strommessung an der Phase vorgesehen werden. Dadurch kann beispielsweise bezüglich der Nullvektormodulation auf die oben beschriebene Vorgehensweise zurückgegriffen werden, jedoch entfällt die Messzeit und eine damit verbundene Strommessung bei allen Phasen außer einer Phase, an welcher gemessen wird.According to one embodiment, at least one phase, or all phases except the first phase, can be provided without current measurement on the phase. As a result, the procedure described above can be used, for example with regard to zero vector modulation, but the measurement time and an associated current measurement are omitted for all phases except for one phase on which the measurement is made.
Gemäß einer Ausführung können bei jeder Phase mit Ausnahme der ersten Phase die An-Zeiträume oder Aus-Zeiträume an einem Übergang verlängert werden, welcher am nächsten zu einem Übergang ist, an welchem eine Länge in der ersten Phase verlängert wird. Durch ein solches Vorgehen kann sichergestellt werden, dass die Nullvektormodulation zwischen den Phasen synchron verläuft, so dass keine Beeinflussung der tatsächlichen Leistungsdaten eines gesteuerten Elements wie beispielsweise eines Elektromotors erfolgt.According to one embodiment, in each phase except the first phase, the on periods or off periods may be lengthened at a transition that is closest to a transition at which a length in the first phase is lengthened. Such a procedure can ensure that the zero vector modulation runs synchronously between the phases, so that the actual performance data of a controlled element, such as an electric motor, is not influenced.
Das Verfahren kann insbesondere in einem Pulsweitenmodulationsmodul oder in einem elektronischen Datenverarbeitungssystem ausgeführt werden. Es kann beispielsweise mittels eines Prozessors und eines Speichers ausgeführt werden, wobei in dem Speicher Programmcode abgespeichert sein kann, bei dessen Ausführung ein erfindungsgemäßes Verfahren ausgeführt wird. Phasen können beispielsweise über Transistoren oder andere Schalter geschaltet werden.The method can be carried out in particular in a pulse width modulation module or in an electronic data processing system. It can be carried out, for example, by means of a processor and a memory, it being possible for program code to be stored in the memory, during the execution of which a method according to the invention is carried out. Phases can be switched using transistors or other switches, for example.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Pulsweitenmodulationsmodul, welches dazu konfiguriert ist, ein Verfahren wie hierin beschrieben auszuführen. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein nichtflüchtiges computerlesbares Speichermedium, welches Programmcode enthält, wobei der Programmcode dazu führt, dass ein Prozessor ein Verfahren wie hierin beschrieben ausführt. Bezüglich des Verfahrens kann jeweils auf alle hierin beschriebenen Ausführungen und Varianten zurückgegriffen werden.The invention further relates to a pulse width modulation module configured to carry out a method as described herein. Furthermore, the invention relates to a non-transitory computer-readable storage medium containing program code, the program code causing a processor to execute a method as described herein. With regard to the method, all of the versions and variants described herein can be used.
Weitere Merkmale und Vorteile wird der Fachmann den nachfolgend mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispielen entnehmen. Dabei zeigen:
-
1 : zwei Phasen eines pulsweitenmodulierten Signals, -
2 : eine Nullvektormodulation gemäß dem Stand der Technik, -
3 : eine Nullvektormodulation gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, und -
4 : eine Nullvektormodulation gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
-
1 : two phases of a pulse width modulated signal, -
2 : a prior art zero vector modulation, -
3 : a zero vector modulation according to a first embodiment, and -
4 : a zero vector modulation according to a second embodiment.
In
Erwähnte Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens können in der angegebenen Reihenfolge ausgeführt werden. Sie können jedoch auch in einer anderen Reihenfolge ausgeführt werden, soweit dies technisch sinnvoll ist. Das erfindungsgemäße Verfahren kann in einer seiner Ausführungen, beispielsweise mit einer bestimmten Zusammenstellung von Schritten, in der Weise ausgeführt werden, dass keine weiteren Schritte ausgeführt werden. Es können jedoch grundsätzlich auch weitere Schritte ausgeführt werden, auch solche welche nicht erwähnt sind.Mentioned steps of the method according to the invention can be carried out in the order given. However, they can also be executed in a different order, as far as this is technically reasonable. In one of its implementations, for example with a specific combination of steps, the method according to the invention can be carried out in such a way that no further steps are carried out. In principle, however, further steps can also be carried out, including those which are not mentioned.
Es sei darauf hingewiesen, dass in den Ansprüchen und in der Beschreibung Merkmale in Kombination beschrieben sein können, beispielsweise um das Verständnis zu erleichtern, obwohl diese auch separat voneinander verwendet werden können. Der Fachmann erkennt, dass solche Merkmale auch unabhängig voneinander mit anderen Merkmalen oder Merkmalskombinationen kombiniert werden können.It should be noted that in the claims and in the description features can be described in combination, for example to facilitate understanding, although they can also be used separately. The person skilled in the art recognizes that such features can also be combined independently of one another with other features or combinations of features.
Rückbezüge in Unteransprüchen können bevorzugte Kombinationen der jeweiligen Merkmale kennzeichnen, schließen jedoch andere Merkmalskombinationen nicht aus.Back-references in dependent claims can identify preferred combinations of the respective features, but do not exclude other combinations of features.
Bezugszeichenlistereference list
- 1010
- An-Zeitraumon period
- 2020
- Aus-Zeitraumoff period
- 3030
- Modulationszeitspannemodulation period
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