DE102022112596A1 - Method for controlling a multi-phase electric motor with coupled inductors, control circuit and an electric motor having the same - Google Patents

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Abstract

In verschiedenen Ausführungsformen wird ein Verfahren zum Ansteuern eines mehrphasigen Elektromotors mit gekoppelten Induktivitäten mittels eines Ansteuerschaltkreises bereitgestellt, wobei der Ansteuerschaltkreis einen ersten getakteten Umrichter und mindestens einen zweiten getakteten Umrichter zum Erzeugen von pulsweitenmodulierten Spannungssignalen, wobei an jeden der Ausgangsanschlüsse der Umrichter eine Induktivität gekoppelt ist und die mit gleichnamigen Ausgangsanschlüssen der Umrichter gekoppelten Induktivitäten paarweise miteinander induktiv gekoppelt sind, und einen Regelungsschaltkreis zum Ansteuern der Umrichter aufweist, wobei das Verfahren aufweist: Bereitstellen eines ersten Trägersignals, um auf dessen Basis mittels eines trägerbasierten Modulationsverfahrens das erste Schaltsignal bereitzustellen; Bereitstellen eines zweiten Trägersignals, um auf dessen Basis mittels eines trägerbasierten Modulationsverfahrens das zweite Schaltsignal bereitzustellen; und Einstellen einer Phasenverschiebung zwischen dem ersten Trägersignal und dem zweiten Trägersignal oder zwischen einem im Rahmen des trägerbasierten Modulationsverfahrens verwendeten Referenzsignal und den Trägersignalen in Abhängigkeit von einem Betriebspunkt des Elektromotors.In various embodiments, a method for controlling a multi-phase electric motor with coupled inductors by means of a control circuit is provided, the control circuit having a first clocked converter and at least a second clocked converter for generating pulse width modulated voltage signals, an inductance being coupled to each of the output connections of the converters and the inductors coupled to output terminals of the same name of the converters are inductively coupled to one another in pairs, and has a control circuit for controlling the converters, the method comprising: providing a first carrier signal in order to provide the first switching signal on its basis by means of a carrier-based modulation method; Providing a second carrier signal in order to provide the second switching signal based on it using a carrier-based modulation method; and setting a phase shift between the first carrier signal and the second carrier signal or between a reference signal used as part of the carrier-based modulation method and the carrier signals depending on an operating point of the electric motor.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern eines mehrphasigen Elektromotors mit gekoppelten Induktivitäten mittels eines geeignet eingerichteten Ansteuerschaltkreises. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung einen Ansteuerschaltkreis für einen mehrphasigen Elektromotor mit gekoppelten Induktivitäten sowie einen solchen Elektromotor in Kombination mit dem Ansteuerschaltkreis.The present invention relates to a method for controlling a multi-phase electric motor with coupled inductors by means of a suitably configured control circuit. The present invention further relates to a control circuit for a multi-phase electric motor with coupled inductors and to such an electric motor in combination with the control circuit.

In der heutigen Zeit gewinnt das Thema Elektromobilität zunehmend an Bedeutung und dementsprechend mit einem Elektromotor ausgestattete Fahrzeuge an Marktanteil. Elektromotoren von Traktionsantrieben werden aktuell in der Regel dreiphasig mit einer konzentrierten Wicklung, Durchmesserwicklung oder einer gesehnten Wicklung ausgebildet. Der Elektromotor wird mit der Energie der Traktionsbatterie angetrieben, wobei meist spannungsbasierte Wechselrichter (engl.: voltage source inverter, VSI) als Umrichter verwendet werden, um die Spannung geeignet umzuwandeln und den Elektromotor entsprechend zu steuern bzw. zu regeln. Dazu wird an den Ausgängen des Umrichters ein getaktetes Spannungssignal bereitgestellt, welches durch die großen Induktivitäten des Elektromotors einen annähernd sinusförmigen Stromfluss zur Folge hat. Die verwendeten getakteten Umrichter arbeiten nach dem Prinzip der Pulsweitenmodulation (PWM) oder Pulsamplitudenmodulation (PAM), wobei erstere bei Elektroantrieben häufiger anzutreffen ist.Nowadays, the topic of electromobility is becoming increasingly important and vehicles equipped with an electric motor are gaining market share. Electric motors of traction drives are currently usually designed as three-phase with a concentrated winding, diameter winding or a stretched winding. The electric motor is powered by the energy of the traction battery, whereby voltage-based inverters (voltage source inverters, VSIs) are usually used as converters to convert the voltage appropriately and to control or regulate the electric motor accordingly. For this purpose, a clocked voltage signal is provided at the outputs of the converter, which results in an approximately sinusoidal current flow due to the large inductances of the electric motor. The clocked converters used work according to the principle of pulse width modulation (PWM) or pulse amplitude modulation (PAM), the former being more common in electric drives.

Dieser Umrichter umfasst typischerweise zwei Leistungshalbleiterschalter pro Phase (Halbbrücke), bspw. IGBTs, Si-Mosfets, SiC-Mosfets, oder GaN-Transistoren, und einen Filterkondensator im Zwischenkreis. Der Umrichter wandelt die Batteriespannung durch n-Halbbrücken in n-phasige Wechselspannungen gemäß einem gewählten Pulsweitenmodulationsschema (PWM), z.B. mittels Raumzeigermodulation. Die Wechselspannungen wiederum erzeugen den nötigen Motorstrom pro Phase, um das gewünschte Motordrehmoment M und die Soll-Drehgeschwindigkeit ω zu erhalten.This converter typically includes two power semiconductor switches per phase (half bridge), for example IGBTs, Si-Mosfets, SiC-Mosfets, or GaN transistors, and a filter capacitor in the intermediate circuit. The inverter converts the battery voltage through n-half bridges into n-phase alternating voltages according to a selected pulse width modulation (PWM) scheme, e.g. using space vector modulation. The alternating voltages in turn generate the necessary motor current per phase in order to obtain the desired motor torque M and the target rotational speed ω.

Der Motorstrom wird durch eine Grundschwingungsspannung induziert, welche das Drehfeld erzeugt und für die Drehmomentbildung zuständig ist. Durch die Bereitstellung der Spannung mittels getakteter Umrichter entstehen jedoch unerwünschte Oberschwingungsspannungen, welche die Grundschwingungsspannung überlagern. Die Oberschwingungsspannungen in den Leiterspannungen entstehen beispielsweise in den Seitenbändern mit der Taktfrequenz und Vielfachen der Taktfrequenz des Umrichters, welcher die Spannungspulse bereitstellt. Die Taktfrequenz entspricht üblicherweise der Frequenz des dreieckförmigen Trägersignals, das im Rahmen der trägerbasierten Modulation verwendet wird. Durch Fourier-Transformation der gepulsten Spannung können diese unerwünschten Komponenten hinsichtlich ihrer Amplitude und Phase bestimmt werden. Die Amplituden der Oberschwingungsspannungen sind insbesondere von der Zwischenkreisspannung und vom Modulationsgrad (Aussteuergrad) des Umrichters abhängig.The motor current is induced by a fundamental voltage, which generates the rotating field and is responsible for torque generation. However, by providing the voltage using clocked converters, undesirable harmonic voltages arise, which superimpose the fundamental voltage. The harmonic voltages in the conductor voltages arise, for example, in the sidebands with the clock frequency and multiples of the clock frequency of the converter, which provides the voltage pulses. The clock frequency usually corresponds to the frequency of the triangular carrier signal used in carrier-based modulation. By Fourier transforming the pulsed voltage, these unwanted components can be determined in terms of their amplitude and phase. The amplitudes of the harmonic voltages depend in particular on the intermediate circuit voltage and the degree of modulation (modulation level) of the converter.

Generell sind Spannungskomponenten bei Oberschwingungsfrequenzen in den Seitenbändern unerwünscht, da sie in der Regel zu Verlusten in der Maschine führen. Durch die Oberschwingungsspannungen werden Oberschwingungsströme hervorgerufen, die nur durch die wirksamen Resistanzen sowie die wirksamen Oberschwingungsreaktanzen begrenzt werden und somit von der Auslegung des Elektromotors abhängen. Die Oberschwingungsströme führen zu zusätzlichen Verlusten sowohl in der Wicklung (Stromwärmeverluste) als auch im Blechpaket (Eisenverluste), die wiederum eine unerwünschte Erhöhung der Betriebstemperatur des Elektromotors bedingen. Ferner kommt es auch zu Verlusten in den Permanentmagneten im Rotor (Wirbelstromverluste). Diese zusätzlichen Verluste können im rotorkritischen System, also einem an der Grenztemperatur arbeitenden System, die Dauerleistung signifikant reduzieren und führen zudem zur Reduktion der Reichweite im batteriebetriebenen Fahrzeug. Gegebenenfalls können durch die Oberschwingungsströme auch störende Geräusche angeregt werden. Zusammenfassend führen die unerwünschten Effekte der Oberschwingungsspannungen also zum einen zu einer Reduktion der Lebenserwartung von Elektromotoren und zum anderen zu einer Leistungsreduzierung während des Betriebes.In general, voltage components at harmonic frequencies in the sidebands are undesirable because they usually lead to losses in the machine. The harmonic voltages cause harmonic currents, which are only limited by the effective resistances and the effective harmonic reactances and therefore depend on the design of the electric motor. The harmonic currents lead to additional losses both in the winding (current heat losses) and in the laminated core (iron losses), which in turn cause an undesirable increase in the operating temperature of the electric motor. There are also losses in the permanent magnets in the rotor (eddy current losses). These additional losses can significantly reduce the continuous power in the rotor-critical system, i.e. a system operating at the limit temperature, and also lead to a reduction in the range in the battery-powered vehicle. If necessary, disruptive noises can also be excited by the harmonic currents. In summary, the undesirable effects of harmonic voltages lead, on the one hand, to a reduction in the life expectancy of electric motors and, on the other hand, to a reduction in power during operation.

Die konventionelle dreiphasige Speisung des Elektromotors bietet kaum Möglichkeiten die durch die Umrichterspeisung bedingten Oberschwingungsfelder wirksam zu unterdrücken, ohne das Maschinenverhalten signifikant zu beeinflussen. So kann beispielsweise versucht werden durch den Einsatz geeigneter Filter (z.B. Tiefpassfilter) den unerwünschten Oberschwingungsanteil der Spannung zu reduzieren. Diese Filter müssen in aller Regel jedoch groß dimensioniert werden und eignen sich daher nur bedingt für mobile Anwendungen - deshalb wird bisher auf den Versuch, diese Signale zu reduzieren, üblicherweise verzichtet. Die dann eintretenden nachteiligen Folgen der Oberschwingungsströme, wie Verluste in den Permanentmagneten, können durch Sekundärmaßnahmen wie Magnetsegmentierung reduziert werden. Diese Maßnahmen sind jedoch aufwendig und teuer.The conventional three-phase supply of the electric motor offers hardly any opportunity to effectively suppress the harmonic fields caused by the converter supply without significantly influencing the machine behavior. For example, you can try to reduce the unwanted harmonic component of the voltage by using suitable filters (e.g. low-pass filters). However, these filters usually have to be large in size and are therefore only suitable for mobile applications to a limited extent - which is why attempts to reduce these signals have so far been avoided. The adverse consequences of harmonic currents that then occur, such as losses in the permanent magnets, can be reduced by secondary measures such as magnet segmentation. However, these measures are complex and expensive.

Ungeachtet der oben beschriebenen Herausforderungen sind dreiphasige Elektromotoren weit verbreitet. Der Einsatz von Elektromotoren mit mehr als drei Phasen kann diesen gegenüber mit zahlreichen Vorteilen aufwarten, wie zum Beispiel eine geringere Anfälligkeit gegen den Ausfall von einzelnen Phasen und die Möglichkeit zur Reduktion von unerwünschten Schwingungen in der Maschine. Wird beispielsweise eine elektrische Maschine mit sechs Phasen betrieben, besteht die Möglichkeit, diese mit zwei konventionellen Umrichtern für dreiphasige Maschinen zu betreiben.Despite the challenges described above, three-phase electric motors are widely used. The use of electric motors with more than three phases can offer numerous advantages over them, such as a lower susceptibility to the failure of individual phases and the possibility of reducing unwanted vibrations in the machine. For example, if an electrical machine is operated with six phases, it is possible to operate it with two conventional converters for three-phase machines.

Vor diesem Hintergrund kann die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin gesehen werden, ein Verfahren zum Ansteuern bzw. Betreiben eines mehrphasigen Elektromotors bereitzustellen, dessen Betrieb im Hinblick auf die nachteiligen durch Oberschwingungsspannungen hervorgerufen Folgen optimiert werden kann.Against this background, the object of the present invention can be seen as providing a method for controlling or operating a multi-phase electric motor, the operation of which can be optimized with regard to the disadvantageous consequences caused by harmonic voltages.

Diese Aufgabe wird mittels eines Verfahrens zum Ansteuern eines mehrphasigen Elektromotors mit gekoppelten Induktivitäten mittels eines geeignet eingerichteten Ansteuerschaltkreises, ferner mittels des Ansteuerschaltkreises für einen mehrphasigen Elektromotor mit gekoppelten Induktivitäten sowie eines solchen Elektromotors mit dem Ansteuerschaltkreis gelöst. Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung finden sich in den abhängigen Ansprüchen. This object is achieved by means of a method for controlling a multi-phase electric motor with coupled inductances by means of a suitably configured control circuit, further by means of the control circuit for a multi-phase electric motor with coupled inductances and such an electric motor with the control circuit. Further preferred embodiments of the invention can be found in the dependent claims.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Ansteuern eines mehrphasigen Elektromotors mit gekoppelten Induktivitäten bereitgestellt, wobei das Ansteuern mittels eines Ansteuerschaltkreises erfolgt. Hierbei weist der Ansteuerschaltkreis einen ersten getakteten Umrichter und mindestens einen zweiten getakteten Umrichter auf, wobei der erste Umrichter und der mindestens zweite Umrichter eine vorbestimmte Anzahl von Ausgangsanschlüssen aufweisen und eingerichtet sind, bei Ansteuerung mittels eines Schaltsignals an jedem ihrer Ausgangsanschlüsse ein erstes pulsweitenmoduliertes Spannungssignal bzw. ein zweites pulsweitenmoduliertes Spannungssignal bereitzustellen, wobei an jeden der Ausgangsanschlüsse eine Induktivität gekoppelt ist und die mit gleichnamigen Ausgangsanschlüssen der Umrichter gekoppelten Induktivitäten paarweise miteinander induktiv gekoppelt sind. Wie hinlänglich aus dem Stand der Technik bekannt, sind die an den Ausgangsanschlüssen eines getakteten Umrichters bereitgestellten grundfrequenten Anteile der Spannungssignale gegeneinander phasenverschoben, bei einem für eine dreiphasige Wicklung eines Elektromotors um 120°.According to the invention, a method for driving a multi-phase electric motor with coupled inductors is provided, the driving being carried out by means of a driving circuit. Here, the control circuit has a first clocked inverter and at least one second clocked inverter, the first inverter and the at least second inverter having a predetermined number of output connections and being set up to send a first pulse width modulated voltage signal or to provide a second pulse width modulated voltage signal, an inductance being coupled to each of the output connections and the inductances coupled to output connections of the same name of the converter being inductively coupled to one another in pairs. As is well known from the prior art, the fundamental frequency components of the voltage signals provided at the output connections of a clocked converter are out of phase with one another, by 120° for a three-phase winding of an electric motor.

Der Ansteuerschaltkreis weist ferner einen Regelungsschaltkreis auf, welcher mit dem ersten Umrichter und mit dem mindestens zweiten Umrichter gekoppelt ist und eingerichtet ist, ein erstes Schaltsignal für den ersten Umrichter und ein zweites Schaltsignal für den zweiten Umrichter bereitzustellen.The control circuit further has a control circuit which is coupled to the first converter and to the at least second converter and is set up to provide a first switching signal for the first converter and a second switching signal for the second converter.

Das erfindungsgemäße Verfahren, welches auf Basis des Ansteuerschaltkreises bereitgestellt wird, weist Bereitstellen eines ersten Trägersignals, um auf dessen Basis mittels eines trägerbasierten Modulationsverfahrens das erste Schaltsignal bereitzustellen, und analog dazu Bereitstellen eines zweiten Trägersignals auf, um auf dessen Basis mittels eines trägerbasierten Modulationsverfahrens das zweite Schaltsignal bereitzustellen. Ferner weist das erfindungsgemäße Verfahren Einstellen einer Phasenverschiebung zwischen dem ersten Trägersignal und dem zweiten Trägersignal oder zwischen einem im Rahmen des trägerbasierten Modulationsverfahrens verwendeten Referenzsignal und den Trägersignalen auf - in Abhängigkeit von einem Betriebspunkt des Elektromotors. Für die folgende Beschreibung wird nur auf die Phasenverschiebung zwischen den Trägersignalen Bezug genommen.The method according to the invention, which is provided on the basis of the control circuit, comprises providing a first carrier signal in order to provide the first switching signal on its basis using a carrier-based modulation method, and, analogously, providing a second carrier signal in order to provide the second on its basis using a carrier-based modulation method To provide switching signal. Furthermore, the method according to the invention includes setting a phase shift between the first carrier signal and the second carrier signal or between a reference signal used as part of the carrier-based modulation method and the carrier signals - depending on an operating point of the electric motor. For the following description, reference will only be made to the phase shift between the carrier signals.

Der Betriebspunkt des Elektromotors kann durch mindestens einen Betriebsparameter bestimmt sein, wird jedoch üblicherweise durch ein n-Tupel spezifiziert, welches durch n Betriebsparameter charakterisiert ist. Beispielsweise kann es sich bei den Betriebsparametern um die Drehzahl des Elektromotors und das von diesem erzeugte Drehmoment handeln.The operating point of the electric motor can be determined by at least one operating parameter, but is usually specified by an n-tuple, which is characterized by n operating parameters. For example, the operating parameters can be the speed of the electric motor and the torque generated by it.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann beispielsweise bei einem sechsphasigen Elektromotor zum Einsatz kommen. Jeder getaktete Umrichter kann drei Ausgangsanschlüsse aufweisen und an jedem kann eine Phase bereitgestellt werden, wobei die Grundschwingungen der Phasen jeweils paarweise um 120° gegeneinander phasenverschoben sind. Der Ansteuerschaltkreis kann also insbesondere für eine sechsphasige elektrische Maschine ausgelegt sein, welche zwei identische Wicklungen aufweist. Für eine solche 2x3-phasige elektrische Maschine können zwei übliche 3-phasige Umrichter verwendet werden. Die beiden Umrichter können auf halben Maximalstrom (gegenüber einem herkömmlichen 3-phasigen System) ausgelegt werden. Damit einhergehend kann die Windungszahl pro Wicklungssystem dahingehend angepasst werden, dass die Durchflutung und respektive die Grundschwingungsflussdichte unbeeinflusst bleibt, also der Durchflutung bzw. der Grundschwingungsflussdichte eines herkömmlichen 3-phasigen Systems entspricht. Es sei jedoch drauf hingewiesen, dass der erfindungsgemäße Ansteuerschaltkreis neben sechs Phasen auch Vielfache davon aufweisen kann, um für den Betrieb mit einem Elektromotor ausgelegt zu sein, welcher entsprechend sechs Phasen bzw. Vielfache davon aufweist.The method according to the invention can be used, for example, in a six-phase electric motor. Each clocked inverter can have three output connections and a phase can be provided at each, with the fundamental oscillations of the phases being phase-shifted in pairs by 120° relative to one another. The control circuit can therefore be designed in particular for a six-phase electrical machine which has two identical windings. Two standard 3-phase inverters can be used for such a 2x3-phase electrical machine. The two inverters can be designed for half the maximum current (compared to a conventional 3-phase system). At the same time, the number of turns per winding system can be adjusted so that the flow and the fundamental oscillation flux density remain unaffected, i.e. correspond to the flow or the fundamental oscillation flux density of a conventional 3-phase system. However, it should be noted that the control circuit according to the invention can have, in addition to six phases, multiples thereof in order to be designed for operation with an electric motor, which correspondingly has six phases or multiples thereof.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt die Einstellung der Phasenverschiebung zwischen den Trägersignalen bezüglich jeder Gruppe (jedem Paar, wenn zwei mehrphasige Teilsysteme verwendet werden, etwa ein 2x3-phasiges System) von korrespondierenden pulsweitenmodulierten Spannungssignalen der Umrichter, d.h. bezüglich den Trägersignalen zu Erzeugung derjenigen pulsweitenmodulierten Spannungssignale, die ohne die im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens hinzugefügte bzw. eingestellte Phasenverschiebung gleichphasig oder gegenphasig wären - je nach dem, ob die einander korrespondierenden Schalter in den Umrichtern gleichphasig oder gegenphasig betrieben werden. Bei dem Trägersignal kann es sich beispielsweise um ein Dreieckssignal handeln.In the method according to the invention, the phase shift between the carrier signals is set with respect to each group (each pair, if two multi-phase subsystems are used, for example a 2x3-phase system) of corresponding pulse width modulated voltage signals of the converters, ie with respect to the carrier signals for generating those pulse width modulated voltage signals, which would be in phase or antiphase without the phase shift added or set as part of the method according to the invention - depending on whether the corresponding switches in the converters are operated in phase or antiphase. The carrier signal can be, for example, a triangle signal.

Bei den Umrichtern kann es sich um aus dem Stand der Technik bekannte Umrichter handeln, welche üblicherweise zwischen der Traktionsbatterie und dem Elektromotor geschaltet sind und im Wesentlichen einem Wechselrichter entsprechen. Die verwendeten mindestens zwei Umrichter können hinsichtlich der verwendeten Bauteile und ihrer Spezifikationen im Wesentlichen gleich sein, so dass gleiche Eingangsparameter zu gleichen Ausgangsgrößen führen (im Rahmen der Fertigungstoleranz). Für die Umwandlung der Spannung können die Umrichter gemäß einem Modulationsverfahren betrieben werden, beispielsweise gemäß der Pulsweitenmodulation (PWM). Hierbei kann das Unterschwingungsverfahren verwendet werden, bei dem ein Referenzsignal mit einem Trägersignal (z. B. Dreieckssignal) verglichen wird und bei Unter- bzw. Überschreiten des Referenzsignals die Brückenschalter im Umrichter geöffnet bzw. geschlossen werden.The converters can be converters known from the prior art, which are usually connected between the traction battery and the electric motor and essentially correspond to an inverter. The at least two inverters used can be essentially the same in terms of the components used and their specifications, so that the same input parameters lead to the same output variables (within the manufacturing tolerance). To convert the voltage, the converters can be operated according to a modulation method, for example according to pulse width modulation (PWM). The undershoot method can be used here, in which a reference signal is compared with a carrier signal (e.g. triangular signal) and if the reference signal falls below or exceeds the bridge switches in the converter are opened or closed.

Zur Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens können die Umrichter mittels des Regelungsschaltkreises geeignet angesteuert werden, wodurch der Betrieb eines an den Umrichter angeschlossenen Elektromotors geregelt wird. Hierfür kann der Regelungsschaltkreis mittels entsprechender Steuerungsleitungen mit Steuereingängen des ersten und des zweiten Umrichters gekoppelt sein. Die Phasenverschiebung zwischen den Trägersignalen des ersten und des mindestens zweiten Umrichters kann in Abhängigkeit vom Betriebspunkt des Elektromotors so eingestellt werden, dass durch eine gegenseitig kompensierende Überlagerung von Oberschwingungen deren Dämpfung bewirkt wird. Die kompensierende Überlagerung findet dabei bezüglich gleicher Oberschwingungen statt, also z.B. bezüglich gleichnamiger Oberschwingungen in den geradzahligen oder ungeradzahligen Trägerbändern (Seitenbändern) in den pulsweitenmodulierten Spannungssignalen.To implement the method according to the invention, the converters can be suitably controlled by means of the control circuit, whereby the operation of an electric motor connected to the converter is regulated. For this purpose, the control circuit can be coupled to control inputs of the first and second converters using appropriate control lines. The phase shift between the carrier signals of the first and at least the second converter can be adjusted depending on the operating point of the electric motor in such a way that their attenuation is effected by a mutually compensating superimposition of harmonics. The compensating superposition takes place with respect to the same harmonics, for example with regard to harmonics of the same name in the even or odd carrier bands (sidebands) in the pulse width modulated voltage signals.

Voraussetzung für die Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass die einander phasenmäßig entsprechenden Strompfade (Ausgangspfade) des ersten und des mindestens zweiten Umrichters jeweils paarweise durch zwei Induktivitäten (Spulen) und zusätzlich bevorzugt durch ein stark magnetisierbares Material magnetisch gekoppelt sind. Die so paarweise magnetisch gekoppelten Induktivitäten an den Ausgangsanschlüssen der Phasen bilden jeweils eine gekoppelte Induktivität (engl.: mutually coupled inductor, MCI).The prerequisite for implementing the method according to the invention is that the phase-corresponding current paths (output paths) of the first and at least second converters are each magnetically coupled in pairs by two inductors (coils) and additionally preferably by a highly magnetizable material. The inductors magnetically coupled in pairs at the output connections of the phases each form a mutually coupled inductor (MCI).

Eine grundsätzlich unerwünschte Oberschwingungsspannung hat einen Oberschwingungsstrom zur Folge, welcher in der entsprechenden Wicklung des Elektromotors wiederum einen magnetischen Fluss hervorruft. Die Oberschwingungsströme bzw. die dadurch hervorgerufenen magnetischen Flüsse tragen nicht zur mittleren Drehmomentbildung im Elektromotor bei. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann durch gezieltes Einstellen der Phasenverschiebung zwischen den Trägersignalen in Abhängigkeit vom Betriebspunkt des Elektromotors gewählt werden, welche Oberschwingungen gedämpft werden sollen. Das ist von Vorteil, weil je nach Betriebspunkt des Elektromotors die Amplituden der Oberschwingungsspannungen variieren. Die Dämpfung wird durch eine destruktive Überlagerung der entsprechenden magnetischen Flüsse in den miteinander induktiv gekoppelten Induktivitäten erreicht. Dadurch werden die entsprechenden Oberschwingungen gedämpft und ihr Einfluss auf den Betrieb des Elektromotors reduziert oder im Optimalfall minimiert. Die Phasenverschiebung zwischen den Trägersignalen kann beispielsweise so eingestellt werden, dass die magnetischen Flüsse in der elektrischen Maschine, die durch Oberschwingungen hervorgerufen werden, reduziert bzw. gänzlich minimiert werden.A fundamentally undesirable harmonic voltage results in a harmonic current, which in turn causes a magnetic flux in the corresponding winding of the electric motor. The harmonic currents or the magnetic fluxes caused by them do not contribute to the average torque formation in the electric motor. In the method according to the invention, which harmonics should be dampened can be selected by specifically adjusting the phase shift between the carrier signals depending on the operating point of the electric motor. This is advantageous because the amplitudes of the harmonic voltages vary depending on the operating point of the electric motor. The attenuation is achieved by a destructive superposition of the corresponding magnetic fluxes in the inductors that are inductively coupled to one another. This dampens the corresponding harmonics and reduces or, ideally, minimizes their influence on the operation of the electric motor. The phase shift between the carrier signals can, for example, be adjusted so that the magnetic fluxes in the electrical machine, which are caused by harmonics, are reduced or completely minimized.

Beispielsweise kann in einem Betriebspunkt des Elektromotors die Phasenverschiebung zwischen den Trägersignalen derart eingestellt werden, dass die durch die pulsweitenmodulierten Spannungssignale erzeugten magnetischen Flüsse in den paarweise gekoppelten Induktivitäten derart überlagert werden, dass die Oberschwingungen in geradzahligen Seitenbändern stark bzw. maximal gedämpft werden, während die Oberschwingungen in ungeradzahligen Seitenbändern wenig Dämpfung erfahren oder umgekehrt.For example, at an operating point of the electric motor, the phase shift between the carrier signals can be adjusted in such a way that the magnetic fluxes generated by the pulse width modulated voltage signals are superimposed in the paired inductors in such a way that the harmonics in even-numbered sidebands are strongly or maximally damped, while the harmonics experience little attenuation in odd-numbered sidebands or vice versa.

Beispielsweise kann in einem weiteren Betriebspunkt des Elektromotors die Phasenverschiebung zwischen den Trägersignalen derart eingestellt werden, dass die durch die pulsweitenmodulierten Spannungssignale erzeugten magnetischen Flüsse in den paarweise gekoppelten Induktivitäten derart überlagert werden, dass Oberschwingungen gedämpft werden. Hier sei betont, dass die Einführung einer Phasenverschiebung zwischen den Trägersignalen im Wesentlichen keinen Einfluss auf die Grundschwingung hat.For example, in a further operating point of the electric motor, the phase shift between the carrier signals can be adjusted such that the magnetic fluxes generated by the pulse width modulated voltage signals are superimposed in the paired inductors in such a way that harmonics are dampened. It should be emphasized here that the introduction tion of a phase shift between the carrier signals essentially has no influence on the fundamental oscillation.

Gemäß weiteren Ausführungsformen des Verfahrens können bei dem zugrundeliegenden Ansteuerschaltkreis die paarweise miteinander gekoppelten Induktivitäten so relativ zueinander angeordnet sein, dass sich ihre magnetischen Flüsse gleichsinnig oder gegensinnig überlagern. Beispielsweise können die paarweise miteinander gekoppelten Induktivitäten mittels eines Elements aus einem stark magnetisierbaren Material, d.h. einem Material mit hoher magnetischer Permeabilität (ferromagnetisches Material), z.B. Eisen oder Ferrit miteinander gekoppelt sein. Hierbei können die Induktivitäten je nach Orientierungssinn bzw. je nach Richtung des sie durchfließenden Stromes magnetisch positiv oder magnetisch negativ miteinander gekoppelt sein. Die Art der magnetischen Kopplung (also positiv oder negativ) kann an das Gesamtsystem angepasst werden und davon abhängen, ob die Umrichter gleich oder gegenphasig betrieben werden und ob die korrespondierenden Spulen innerhalb der mehrphasigen Wicklungen relativ zueinander parallel oder antiparallel verschaltet sind, also ob die Wicklungssysteme der elektrischen Maschine um 0° oder um 180° elektrisch, beziehungsweise mechanisch, gedreht sind.According to further embodiments of the method, in the underlying control circuit, the inductors coupled to one another in pairs can be arranged relative to one another in such a way that their magnetic fluxes are superimposed in the same direction or in opposite directions. For example, the inductors coupled to one another in pairs can be coupled to one another by means of an element made of a highly magnetizable material, i.e. a material with high magnetic permeability (ferromagnetic material), for example iron or ferrite. Here, the inductors can be magnetically positively or magnetically negatively coupled to one another, depending on the sense of orientation or depending on the direction of the current flowing through them. The type of magnetic coupling (i.e. positive or negative) can be adapted to the overall system and depends on whether the converters are operated in the same or anti-phase and whether the corresponding coils within the multi-phase windings are connected in parallel or anti-parallel relative to one another, i.e. whether the winding systems of the electrical machine are rotated electrically or mechanically by 0° or 180°.

Gemäß weiteren Ausführungsformen des Verfahrens können bei dem zugrundeliegenden Ansteuerschaltkreis die paarweise miteinander gekoppelten Induktivitäten jeweils um einen gemeinsamen Kern, z.B. einen Ringkern, aus dem stark magnetisierbaren Material gewickelt sein, so dass sich die magnetischen Flüsse der Induktivitäten im Kern gleichsinnig oder gegensinnig überlagern.According to further embodiments of the method, in the underlying control circuit, the inductors coupled to one another in pairs can each be wound around a common core, for example a toroidal core, made of the highly magnetizable material, so that the magnetic fluxes of the inductors in the core overlap in the same direction or in opposite directions.

Gemäß weiteren Ausführungsformen des Verfahrens kann die Phasenverschiebung derart eingestellt werden, dass in den magnetischen Flüssen im Luftspalt der Maschine mindestens die jeweils dominante Oberschwingung gedämpft und im Optimalfall ausgelöscht wird. Unter einer dominanten Oberschwingung ist eine solche Oberschwingung gemeint, welche einen dominanten bzw. unter allen Oberschwingungen größten Spannungs- und Strombeitrag liefert. Werden mehrere dominante Oberschwingungen gedämpft oder ausgelöscht, so kann es sich um Oberschwingungen handeln, welche in absteigender Reihenfolge die größten Auswirkungen auf das Betriebsverhalten der elektrischen Maschine liefern. Das erfindungsgemäße Verfahren verfolgt hierbei eine dynamische Einstellung der Phasenverschiebung gemäß momentanem Betriebspunkt des Elektromotors, da die Beiträge der Oberschwingungen ebenfalls davon abhängig sind und so in jedem Betriebspunkt individuell ein verbesserter oder optimaler Betrieb des Elektromotors erreicht werden kann.According to further embodiments of the method, the phase shift can be adjusted such that at least the dominant harmonic in the magnetic fluxes in the air gap of the machine is dampened and, in the optimal case, extinguished. A dominant harmonic refers to a harmonic that delivers a dominant voltage and current contribution or the largest contribution among all harmonics. If several dominant harmonics are dampened or extinguished, these may be harmonics which, in descending order, have the greatest impact on the operating behavior of the electrical machine. The method according to the invention pursues a dynamic adjustment of the phase shift according to the current operating point of the electric motor, since the contributions of the harmonics are also dependent on this and improved or optimal operation of the electric motor can be achieved individually at each operating point.

Gemäß weiteren Ausführungsformen des Verfahrens weist dieses ferner Abgleichen des momentanen Betriebspunktes des Elektromotors mit einem in diskrete Bereiche unterteilten Betriebspunkt-Kennfeld des Elektromotors, wobei jedem diskreten Bereich eine Phasenverschiebung zugeordnet ist, und Einstellen der Phasenverschiebung gemäß der dem diskreten Bereich zugeordneten Phasenverschiebung auf, welchem der momentane Betriebspunkt zugeordnet worden ist. Anders ausgedrückt kann die Einstellung der Phasenverschiebung in diskreten Werten erfolgen, was die Anforderungen an die verwendete Rechenhardware in dem Regelungsschaltkreis reduzieren kann. Wenn eine feinere Abstimmung des Elektromotors gewünscht ist, kann die Einstellung selbstverständlich kontinuierlich, also ohne Diskretisierung des Betriebspunkt-Kennfeldes erfolgen.According to further embodiments of the method, this further comprises comparing the current operating point of the electric motor with an operating point map of the electric motor that is divided into discrete areas, a phase shift being assigned to each discrete area, and adjusting the phase shift in accordance with the phase shift assigned to the discrete area, to which the current operating point has been assigned. In other words, the adjustment of the phase shift can be done in discrete values, which can reduce the requirements for the computing hardware used in the control circuit. If a finer tuning of the electric motor is desired, the adjustment can of course be carried out continuously, i.e. without discretization of the operating point map.

Generell kann durch eine vorherige Simulation, z.B. durch eine vorherige FEM-Simulation, des dazugehörigen Elektromotors samt Leistungselektronik festgestellt werden, welche Oberschwingungen in Abhängigkeit des Betriebspunktes gedämpft werden sollten, um den Betrieb des Gesamtsystems zu optimieren. Anschließend lässt sich in der Regelungsschaltung des Ansteuerschaltkreises hinterlegen, wie die Ansteuersignale der Wechselrichter in Abhängigkeit vom Betriebspunkt verschoben werden sollten, um einen optimalen Betrieb des elektrischen Antriebs zu erreichen.In general, a previous simulation, e.g. a previous FEM simulation, of the associated electric motor including power electronics can be used to determine which harmonics should be dampened depending on the operating point in order to optimize the operation of the entire system. It can then be stored in the control circuit of the control circuit how the control signals of the inverters should be shifted depending on the operating point in order to achieve optimal operation of the electric drive.

Erfindungsgemäß wird ferner ein Ansteuerschaltkreis für einen mehrphasigen Elektromotor mit gekoppelten Induktivitäten bereitgestellt, auf welchen bereits im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens Bezug genommen worden ist. Der Ansteuerschaltkreis weist einen ersten getakteten Umrichter und mindestens einen zweiten getakteten Umrichter auf, wobei der erste Umrichter und der mindestens zweite Umrichter eine vorbestimmte Anzahl von Ausgangsanschlüssen aufweisen und eingerichtet sind, bei Ansteuerung mittels eines Schaltsignals an jedem ihrer Ausgangsanschlüsse ein erstes pulsweitenmoduliertes Spannungssignal bzw. ein zweites pulsweitenmoduliertes Spannungssignal bereitzustellen, wobei an jeden der Ausgangsanschlüsse eine Induktivität gekoppelt ist und die mit gleichnamigen Ausgangsanschlüssen der Umrichter gekoppelten Induktivitäten paarweise miteinander induktiv gekoppelt sind, wobei die Spannungssignale an den Ausgangsanschlüssen eines jeweiligen Umrichters gegeneinander phasenverschoben sind. Der Ansteuerschaltkreis weist ferner einen Regelungsschaltkreis auf, welcher mit dem ersten Umrichter und mit dem mindestens zweiten Umrichter gekoppelt ist und eingerichtet ist, ein erstes Schaltsignal für den ersten Umrichter und ein zweites Schaltsignal für den zweiten Umrichter bereitzustellen, wobei der Regelungsschaltkreis eingerichtet ist, das hierin zuvor beschriebene erfindungsgemäße Verfahren auszuführen. Die paarweise magnetische Kopplung bezieht sich hierbei stets auf eine Phase des ersten Umrichters und eine korrespondierende Phase des mindestens zweiten Umrichters.According to the invention, a control circuit for a multi-phase electric motor with coupled inductors is also provided, to which reference has already been made in the context of the method according to the invention. The control circuit has a first clocked inverter and at least one second clocked inverter, wherein the first inverter and the at least second inverter have a predetermined number of output connections and are set up to receive a first pulse width modulated voltage signal or a first pulse width modulated voltage signal at each of their output connections when controlled by means of a switching signal to provide a second pulse width modulated voltage signal, wherein an inductance is coupled to each of the output connections and the inductances coupled to output connections of the same name of the converters are inductively coupled to one another in pairs, the voltage signals at the output connections of a respective converter being phase-shifted with respect to one another. The control circuit further has a control circuit which is coupled to the first converter and to the at least second converter and is set up to have a first switching signal for the first converter and a second switching signal for the second converter, the control circuit being set up to carry out the method according to the invention previously described herein. The paired magnetic coupling always refers to a phase of the first converter and a corresponding phase of the at least second converter.

Erfindungsgemäß wird ferner ein Elektromotor mit gekoppelten Induktivitäten (wie zuvor beschrieben) und einem zuvor beschriebenen Ansteuerschaltkreis bereitgestellt. Dabei ist jeder Ausgangsanschluss des ersten Umrichters mit einer Phase einer ersten mehrphasigen Wicklung, bevorzugt einer dreiphasigen Wicklung, des Elektromotors und jeder Ausgangsanschluss des zweiten Umrichters mit einer Phase einer zweiten mehrphasigen Wicklung, ebenfalls einer bevorzugt dreiphasigen Wicklung, des Elektromotors gekoppelt.According to the invention, an electric motor with coupled inductors (as previously described) and a previously described control circuit is further provided. Each output connection of the first converter is coupled to a phase of a first multi-phase winding, preferably a three-phase winding, of the electric motor and each output connection of the second converter is coupled to a phase of a second multi-phase winding, also a preferably three-phase winding, of the electric motor.

Gemäß weiteren Ausführungsformen des Elektromotors können die paarweise gekoppelten Induktivitäten miteinander magnetisch positiv gekoppelt sein, wenn die Wicklungssysteme des Elektromotors entgegengesetzt gewickelt sind oder wenn der Regelungsschaltkreis eingerichtet ist, einander entsprechende Schalter der getakteten Umrichter zur Erzeugung der pulsweitenmodulierten Spannungssignale gegenphasig zu schalten. Anders ausgedrückt sind die Induktivitäten positiv gekoppelt (gleichsinnige Überlagerung der magnetischen Flüsse), wenn die Wicklungssysteme einen Winkelversatz von 180° haben. Hier ist zu beachten, dass der Winkelversatz zwischen den Wicklungssystemen im Allgemeinen sowohl baulich-mechanisch - durch entsprechende Platzierung der Ein- und Ausgänge der Wicklungsspulen - wie auch elektrisch - durch gleichphasigen oder gegenphasigen Betrieb der Umrichter - eingestellt wird.According to further embodiments of the electric motor, the paired inductors can be magnetically positively coupled to one another if the winding systems of the electric motor are wound in opposite directions or if the control circuit is set up to switch corresponding switches of the clocked converters in anti-phase to generate the pulse width modulated voltage signals. In other words, the inductors are positively coupled (superimposition of the magnetic fluxes in the same direction) if the winding systems have an angular offset of 180°. It should be noted here that the angular offset between the winding systems is generally adjusted both structurally and mechanically - through appropriate placement of the inputs and outputs of the winding coils - and electrically - through in-phase or anti-phase operation of the converters.

In symmetrischer Abwandlung zum vorherigen Fall können gemäß weiteren Ausführungsformen des Elektromotors die paarweise gekoppelten Induktivitäten miteinander magnetisch negativ gekoppelt sein, wenn die Wicklungssysteme des Elektromotors gleichphasig gewickelt sind oder wenn der Regelungsschaltkreis eingerichtet ist, einander entsprechende Schalter der getakteten Umrichter zur Erzeugung der pulsweitenmodulierten Spannungssignale gleichphasig zu schalten. Anders ausgedrückt sind die Induktivitäten negativ gekoppelt (gegensinnige Überlagerung der magnetischen Flüsse), wenn die Wicklungssysteme keinen Winkelversatz (bzw. einen Winkelversatz von 0°) aufweisen.In a symmetrical modification to the previous case, according to further embodiments of the electric motor, the paired inductors can be magnetically negatively coupled to one another if the winding systems of the electric motor are wound in phase or if the control circuit is set up to have corresponding switches of the clocked converters in phase to generate the pulse width modulated voltage signals switch. In other words, the inductors are negatively coupled (superposition of the magnetic fluxes in opposite directions) if the winding systems have no angular offset (or an angular offset of 0°).

Der vorliegenden Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, den Betrieb eines elektrischen Antriebs im Hinblick auf seine Verluste und/oder Geräusche zu optimieren. Folglich kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Phasenverschiebung zwischen dem ersten Trägersignal und dem zweiten Trägersignal im Hinblick auf eine Minimierung der im elektrischen Antrieb auftretenden Verlusten eingestellt werden, um also die Verluste des elektrischen Antriebs in jedem Betriebspunkt so gering wie möglich zu halten. Da die Amplituden der Oberschwingungsspannungen (und damit die Amplituden der störenden Oberschwingungsströme) insbesondere von der Zwischenkreisspannung und vom Modulationsgrad bzw. Aussteuergrad des jeweiligen Umrichters abhängig sind, kann in jedem Betriebspunkt die Phasenverschiebung zwischen den Trägersignalen so eingestellt werden, dass die Verluste minimal sind oder zumindest gegenüber einem gewöhnlichen nicht erfindungsgemäß optimierten Betrieb reduziert werden. Aufgrund der linear mit der Frequenz ansteigenden Impedanz, die durch die Induktivität der Wicklungen hervorgerufen wird, wird kein nennenswerter Oberschwingungsstrom durch Oberschwingungsspannungen in Seitenbändern höherer Ordnung induziert werden und folglich auch keinen nennenswerten Störbeitrag leisten. Daher wird in der Praxis versucht die Oberschwingungen in den tiefen Seitenbändern zu dämpfen bzw. zu minimieren.The present invention is based on the idea of optimizing the operation of an electric drive with regard to its losses and/or noise. Consequently, in the method according to the invention, the phase shift between the first carrier signal and the second carrier signal can be adjusted with a view to minimizing the losses occurring in the electric drive, i.e. in order to keep the losses of the electric drive as low as possible at each operating point. Since the amplitudes of the harmonic voltages (and thus the amplitudes of the interfering harmonic currents) depend in particular on the intermediate circuit voltage and on the degree of modulation or control level of the respective converter, the phase shift between the carrier signals can be adjusted at each operating point so that the losses are minimal or at least compared to normal operation not optimized according to the invention. Due to the impedance, which increases linearly with frequency and is caused by the inductance of the windings, no significant harmonic current will be induced by harmonic voltages in higher-order sidebands and will therefore not make any significant contribution to interference. Therefore, in practice attempts are made to dampen or minimize the harmonics in the low sidebands.

Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or alone, without departing from the scope of the present invention.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.

  • 1A zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ansteuerschaltkreises, an den ein Elektromotor angeschlossen ist.
  • 1B zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ansteuerschaltkreises, an den ein Elektromotor angeschlossen ist.
  • 2 veranschaulicht die Kopplung zwischen jeweils zwei Phasen innerhalb des erfindungsgemäßen Ansteuerschaltkreises.
  • 3 zeigt ein Diagramm, in dem ein Frequenzspektrum eines beispielhaften pulsweitenmodulierten Spannungssignals veranschaulicht ist.
  • 4 zeigt ein Diagramm, welches die Abhängigkeit der Amplituden der Oberschwingungen vom Aussteuergrad (PWM) veranschaulicht.
  • 5 zeigt ein Diagramm, in dem die Abhängigkeit des Phasenunterschiedes der Seitenbänder in Abhängigkeit von der Phasenverschiebung des Trägersignals veranschaulicht ist.
  • 6 zeigt ein Diagramm, in welchem die erfindungsgemäße betriebspunktabhängige Phasenverschiebung implementiert werden kann.
Further advantages and refinements of the invention result from the description and the accompanying drawings.
  • 1A shows an embodiment of the control circuit according to the invention, to which an electric motor is connected.
  • 1B shows a further embodiment of the control circuit according to the invention, to which an electric motor is connected.
  • 2 illustrates the coupling between two phases within the control circuit according to the invention.
  • 3 shows a diagram in which a frequency spectrum of an exemplary pulse width modulated voltage signal is illustrated.
  • 4 shows a diagram that illustrates the dependence of the amplitudes of the harmonics on the control level (PWM).
  • 5 shows a diagram in which the dependence of the phase difference of the sidebands as a function of the phase shift of the carrier signal is illustrated.
  • 6 shows a diagram in which the operating point-dependent phase shift according to the invention can be implemented.

Im Folgenden wird zwecks Erläuterung der Erfindung der Betrieb einer 2x3-phasigen Elektromaschine als beispielhaftem mehrphasigen Elektromotor betrachtet. Durch eine Verkopplung von paarweise miteinander gekoppelten Induktivitäten kann eine Dämpfung von unerwünschten Signalen erreicht werden, während das gewünschte Signal - die Grundschwingung - unverändert bleibt. Für eine solche Verschaltung ist es nötig, dass die Maschine über paarweise (anti-)parallel gewickelte Wicklungen (Spulen) verfügt. Die Induktivitäten werden positiv gekoppelt bei antiparallel gewickelten Wicklungen und negativ gekoppelt bei parallel gewickelten Wicklungen. So kann der Fall vermieden werden, dass die Grundschwingung zur Sättigung des Eisenkerns führt.In order to explain the invention, the operation of a 2x3-phase electric machine is considered below as an exemplary multi-phase electric motor. By coupling inductors coupled together in pairs, unwanted signals can be attenuated while the desired signal - the fundamental oscillation - remains unchanged. For such a connection it is necessary that the machine has windings (coils) wound in pairs (anti-)parallel. The inductors are positively coupled for anti-parallel wound windings and negatively coupled for parallel wound windings. In this way, the situation can be avoided in which the fundamental vibration leads to saturation of the iron core.

In 1A ist ein Gesamtsystem veranschaulicht, umfassend ein Ausführungsbeispiel eines 2x3-phasigen Ansteuerschaltkreises 1 und einen daran gekoppelten Elektromotors 7, dessen Betrieb mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens geregelt werden kann. Der Ansteuerschaltkreis 1 ist zum Betrieb einer elektrischen Maschine mit zwei dreiphasigen Wicklungssystemen mit Winkelversatz (antiparallele Verschaltung, welche äquivalent ist zu einem Versatz des Phasenwinkels um 180°) eingerichtet. Der Ansteuerschaltkreis 1 weist einen ersten getakteten Umrichter 2 und einen zweiten getakteten Umrichter 3 auf. Die beiden Umrichter 2, 3 werden mittels eines Regelungsschaltkreises 9 angesteuert. Jeder der Umrichter 2, 3 weist entsprechende Schaltelemente auf und ist eingerichtet, mittels eines Modulationsverfahrens, bevorzugt der Pulsweitenmodulation, getaktete Spannungssignale in Form von jeweils drei Phasen 4, 5 an jedem der Ausgangsanschlüsse bereitzustellen. Der Regelschaltkreis 9 ist eingerichtet mittels trägerbasierter Modulation auf Basis eines Vergleiches des Referenzsignals 10 mit dem Trägersignal 11 entsprechende Schaltsignale für die in den Umrichtern 2, 3 angeordnete Schaltelemente bereitzustellen. Obwohl in der 1A nur ein Trägersignal 11 symbolisiert ist, so ist jedem Umrichter 2, 3 ein jeweiliges Trägersignal zugeordnet, zwischen welchen je nach Betriebspunkt des Elektromotors 7 ein Phasenunterschied eingestellt wird. Jeder Ausgangsanschluss des ersten Umrichters 2 ist an eine dazugehörige Induktivität 6 gekoppelt (der Einfachheit halber werden hierbei alle in 1A gezeigten Induktivitäten mit einem Bezugszeichen versehen). Jede der Induktivitäten 6 ist wiederum an einen entsprechenden Anschluss des Elektromotors 7 gekoppelt. Analog verhält es sich mit den Ausgangsanschlüssen des zweiten Umrichters 3. Bei dem Elektromotor 7 handelt es sich im gezeigten Beispiel um einen 6-phasigen Elektromotor, welcher durch zwei separate dreiphasige Wicklungssysteme gespeist wird. Der erste Umrichter 2 bestromt eine erste Wicklung des Elektromotors 7, wodurch ein erstes dreiphasiges Teilsystem gebildet wird. Die erste Wicklung kann beispielsweise drei verteilte Spulenwicklungen aufweisen. Analog ist der zweite Umrichter 3 an eine zweite Wicklung des Elektromotors 7 gekoppelt, welche ebenfalls drei verteilte Spulenwicklungen aufweisen kann. Damit entspricht der in 1A gezeigte Elektromotor 7 einem (2x3)-phasigen Elektromotor. In 1A sind ferner ein dem Ansteuerschaltkreis 1 vorgelagerte und von beiden Umrichtern 2, 3 gemeinsam verwendete Zwischenkreiskondensator 10 sowie eine Traktionsbatterie 8 dargestellt, wobei zwischen diesen zusätzlich ein Gleichspannungswandler verschaltet sein kann, welcher eine Wandlung der von einer Traktionsbatterie 8 bereitgestellten Gleichspannung vornimmt.In 1A An overall system is illustrated, comprising an exemplary embodiment of a 2x3-phase control circuit 1 and an electric motor 7 coupled to it, the operation of which can be controlled using the method according to the invention. The control circuit 1 is set up to operate an electrical machine with two three-phase winding systems with angular offset (anti-parallel connection, which is equivalent to an offset of the phase angle by 180 °). The control circuit 1 has a first clocked converter 2 and a second clocked converter 3. The two converters 2, 3 are controlled by a control circuit 9. Each of the converters 2, 3 has corresponding switching elements and is set up to provide clocked voltage signals in the form of three phases 4, 5 at each of the output connections by means of a modulation method, preferably pulse width modulation. The control circuit 9 is set up to provide corresponding switching signals for the switching elements arranged in the converters 2, 3 by means of carrier-based modulation based on a comparison of the reference signal 10 with the carrier signal 11. Although in the 1A only one carrier signal 11 is symbolized, each converter 2, 3 is assigned a respective carrier signal, between which a phase difference is set depending on the operating point of the electric motor 7. Each output connection of the first converter 2 is coupled to an associated inductance 6 (for the sake of simplicity, all in 1A shown inductors are provided with a reference number). Each of the inductors 6 is in turn coupled to a corresponding connection of the electric motor 7. The situation is analogous with the output connections of the second converter 3. In the example shown, the electric motor 7 is a 6-phase electric motor, which is fed by two separate three-phase winding systems. The first converter 2 energizes a first winding of the electric motor 7, whereby a first three-phase subsystem is formed. The first winding can, for example, have three distributed coil windings. Analogously, the second converter 3 is coupled to a second winding of the electric motor 7, which can also have three distributed coil windings. This corresponds to the in 1A electric motor 7 shown is a (2x3)-phase electric motor. In 1A an intermediate circuit capacitor 10 and a traction battery 8 are also shown upstream of the control circuit 1 and used jointly by both converters 2, 3, a DC-DC converter can also be connected between these, which converts the DC voltage provided by a traction battery 8.

In dem mit Bezugszeichen 12 markierten Kästchen ist ein beispielhaftes Wickelschema in Form einer Urwicklung gezeigt, also die kleinste wiederholbare Wicklungseinheit. Der Stator des Elektromotors 7 kann beispielsweise 12 Nuten aufweisen, in die die dargestellte Urwicklung doppelt eingesetzt vorliegt.In the box marked with reference number 12, an exemplary winding scheme is shown in the form of an original winding, i.e. the smallest repeatable winding unit. The stator of the electric motor 7 can, for example, have 12 slots into which the original winding shown is inserted twice.

Wie dem Wickelschema 12 entnommen werden kann, sind die beiden Wicklungssysteme antiparallel zueinander angeordnet, da in jeder Nut die Anschlüsse der zum ersten Teilsystem gehörenden Spule zu den Anschlüssen der zum zweiten Teilsystem gehörenden Spule entgegengesetzt angeordnet sind. Daher sind einander entsprechende Phasen des ersten und zweiten Umrichters 2, 3 mittels der Koppelinduktivitäten 6 jeweils paarweise magnetisch positiv miteinander gekoppelt. Da die Spulen der zwei separaten Wicklungssysteme im Elektromotor 7 antiparallel verschaltet sind, werden die beiden Umrichter 2, 3 gegenphasig bzw. gegenläufig bestromt, d.h. einander korrespondierende Schalter innerhalb der Umrichter 2, 3 werden gegenphasig geschlossen und geöffnet. So kann gewährleistet werden, dass im Betrieb des Elektromotors 7 der durch die Grundschwingung hervorgerufene Stromfluss durch die Drähte der beiden separaten Wicklungen, die in einer Nut angeordnet sind, in die gleiche Richtung fließt und sich insbesondere die davon erzeugten magnetischen Flüsse nicht auslöschen. Da einander entsprechende Phasen der beiden Umrichter 2, 3 hingegen paarweise magnetisch positiv miteinander gekoppelt sind und passend dazu die Wicklungen der beiden Teilsysteme antiparallel verschaltet sind, heben sich die magnetischen Grundschwingungsflüsse in den jeweils paarweise induktiv gekoppelten Koppelinduktivitäten 6 auf. Wie bereits mehrfach erläutert, können durch Einstellen der Phasenverschiebung zwischen dem Trägersignal des ersten Umrichters 2 und des zweiten Umrichters 3 Oberschwingungen in dem pulsweitenmodulierten Spannungssignal gedämpft bzw. im Optimalfall eliminiert werden.As can be seen from the winding diagram 12, the two winding systems are arranged anti-parallel to one another, since in each slot the connections of the coil belonging to the first subsystem are arranged opposite to the connections of the coil belonging to the second subsystem. Therefore, corresponding phases of the first and second converters 2, 3 are magnetically positively coupled to one another in pairs by means of the coupling inductances 6. Since the coils of the two separate winding systems in the electric motor 7 are connected in anti-parallel, the two converters 2, 3 are energized in anti-phase or opposite directions, that is, corresponding switches within the converters 2, 3 are closed and opened in anti-phase. This makes it possible to ensure that, during operation of the electric motor 7, the current flow caused by the fundamental oscillation flows in the same direction through the wires of the two separate windings, which are arranged in a groove, and in particular that the magnetic fluxes generated by them do not cancel each other out. However, since corresponding phases of the two converters 2, 3 are magnetically positively coupled to one another in pairs and the windings of the two subsystems are connected in anti-parallel, the fundamental magnetic oscillation fluxes cancel each other out in the coupling inductances 6, each of which is inductively coupled in pairs. As has already been explained several times, by adjusting the phase shift between the carrier signal of the first converter 2 and the second converter 3, harmonics in the pulse width modulated Voltage signal can be dampened or, ideally, eliminated.

In 1 B ist ein gegenüber dem in 1A gezeigten Gesamtsystem leicht abgewandeltes Gesamtsystem veranschaulicht, bei dem die 2x3-phasige Maschine 7 zwei parallel verschaltete Wicklungssysteme (äquivalent zu einem Versatz des Phasenwinkels um 0°) aufweist. Dementsprechend sind einander entsprechende Phasen des ersten und zweiten Umrichters 2, 3 mittels der Koppelinduktivitäten 6 jeweils paarweise magnetisch negativ miteinander gekoppelt. Da die in den 1A und 1B gezeigten Gesamtsysteme grundsätzlich den gleichen Aufbau haben, sind gleiche Komponenten mit jeweils gleichen Bezugszeichen versehen und werden nicht erneut im Detail beschrieben.In 1 B is a opposite the in 1A The overall system shown illustrates a slightly modified overall system, in which the 2x3-phase machine 7 has two winding systems connected in parallel (equivalent to an offset of the phase angle by 0 °). Accordingly, corresponding phases of the first and second converters 2, 3 are magnetically negatively coupled to one another in pairs by means of the coupling inductances 6. Since they are in the 1A and 1B The overall systems shown basically have the same structure, the same components are provided with the same reference numbers and are not described again in detail.

Bei dem in 1B gezeigten Ausführungsbeispiel des Ansteuerschaltkreises 1 sind die beiden Wicklungssysteme, wie dem dazugehörigen Wickelschema 12 entnommen werden kann, in dem die Urwicklung veranschaulicht ist, die beiden Wicklungssysteme im Unterschied zu 1A parallel zueinander angeordnet, da in jeder Nut die Anschlüsse der zum ersten Teilsystem gehörenden Spule und Anschlüsse der zum zweiten Teilsystem gehörenden Spule gleich ausgerichtet sind. Da die Spulen der zwei separaten Wicklungssysteme im Elektromotor 7 parallel verschaltet sind, werden die beiden Umrichter 2, 3 gleichphasig bzw. im Gleichtakt bestromt, d.h. einander korrespondierende Schalter innerhalb der Umrichter 2, 3 werden gleichphasig geschlossen und geöffnet. Wie bei dem in 1A gezeigten Ansteuerschaltkreis 1 kann auch hier gewährleistet werden, dass im Betrieb des Elektromotors 7 der durch die Grundschwingung hervorgerufene Stromfluss durch die Drähte der beiden separaten Wicklungen, die in einer Nut angeordnet sind, in die gleiche Richtung fließt. Wegen des gleichphasigen Betriebs der Umrichter 2, 3 sind einander entsprechende Phasen des ersten und zweiten Umrichters 2, 3 mittels der Koppelinduktivitäten 6 jeweils paarweise magnetisch negativ miteinander gekoppelt.At the in 1B In the exemplary embodiment of the control circuit 1 shown, the two winding systems are different, as can be seen from the associated winding diagram 12, in which the original winding is illustrated 1A arranged parallel to each other, since in each groove the connections of the coil belonging to the first subsystem and connections of the coil belonging to the second subsystem are aligned the same. Since the coils of the two separate winding systems in the electric motor 7 are connected in parallel, the two converters 2, 3 are energized in the same phase or in common mode, that is, corresponding switches within the converters 2, 3 are closed and opened in the same phase. Like the one in 1A The control circuit 1 shown can also be ensured here that during operation of the electric motor 7, the current flow caused by the fundamental oscillation flows in the same direction through the wires of the two separate windings, which are arranged in a groove. Because of the in-phase operation of the converters 2, 3, corresponding phases of the first and second converters 2, 3 are magnetically negatively coupled to one another in pairs by means of the coupling inductances 6.

Im Vergleich zur Verwendung einer einzigen 3-phasigen Wicklung mit nur einem Umrichter, also eines (1x3)-phasigen Elektromotors, kann bei den in den 1A und 1B skizzierten (2x3)-phasigen Elektromotor 7 jeder der beiden Umrichter 2, 3 auf halben Maximalstrom ausgelegt werden.In comparison to using a single 3-phase winding with only one inverter, i.e. a (1x3)-phase electric motor, in the 1A and 1B sketched (2x3)-phase electric motor 7, each of the two converters 2, 3 can be designed for half the maximum current.

2 veranschaulicht eine magnetische Kopplung zwischen jeweils zwei Phasen innerhalb des erfindungsgemäßen Ansteuerschaltkreises 1, die mittels Spulen 22, 24 als Koppelinduktivitäten 6 und mittels eines Kerns 20 realisiert wird. Dabei sind die zu gleichnamigen Phasen (z.B. u, v oder w) gehörende Leiter 21, 23 gezeigt, wobei an beide Leiter 21, 23 jeweils eine Koppelinduktivität 6 angeschlossen ist. Ohne Beschränkung der Allgemeinheit repräsentiert der erste Leiter 21 eine Phase des ersten Umrichters 2 und der zweite Leiter 23 eine korrespondierende Phase des zweiten Umrichters 3. Die an den ersten Leiter 21 gekoppelte Spule 22 und die an den zweiten Leiter 23 gekoppelte Spule 24 werden hierbei jeweils von einem in 2 angedeuteten Strom iN bzw. iN*durchflossen, der in entgegengesetzte Richtungen gerichtet ist. Folglich werden die beiden Spulen 22, 24, die einander gegenüberliegend angeordnet sind, magnetisch negativ gekoppelt, da die von den Spulen 22, 24 im Kern 20 erzeugten magnetischen Flüsse gegensinnig orientiert sind, wie durch die auf beiden Seiten des Kerns 20 dargestellten Pfeile angedeutet. Damit veranschaulicht 2 eine magnetisch negative Kopplung zwischen korrespondierenden Phasen der beiden Umrichter 2, 3, wie sie in dem in 1B gezeigten Ansteuerschaltkreis 1 realisiert ist. 2 illustrates a magnetic coupling between two phases within the control circuit 1 according to the invention, which is realized by means of coils 22, 24 as coupling inductors 6 and by means of a core 20. The conductors 21, 23 belonging to phases of the same name (eg u, v or w) are shown, with a coupling inductance 6 being connected to both conductors 21, 23. Without limiting the generality, the first conductor 21 represents a phase of the first converter 2 and the second conductor 23 represents a corresponding phase of the second converter 3. The coil 22 coupled to the first conductor 21 and the coil 24 coupled to the second conductor 23 are each from one in 2 indicated current i N or i N * flows through, which is directed in opposite directions. Consequently, the two coils 22, 24, which are arranged opposite one another, are magnetically negatively coupled, since the magnetic fluxes generated by the coils 22, 24 in the core 20 are oriented in opposite directions, as indicated by the arrows shown on both sides of the core 20. This illustrates 2 a magnetic negative coupling between corresponding phases of the two converters 2, 3, as in the in 1B control circuit 1 shown is realized.

In dem in 3 gezeigten Diagramm 30 ist ein Frequenzspektrum eines beispielhaften pulsweitenmodulierten Spannungssignals gezeigt, welches durch Fourier-Transformation der pulsweitenmodulierten Spannungssignals bestimmt werden kann. Das von jedem der Umrichter 2, 3 ausgegebene pulsweitenmodulierte Spannungssignal kann, wie bereits erwähnt, im Allgemeinen auf aus dem Stand der Technik wohlbekannte Weise erzeugt werden, etwa durch Anwenden des Unterschwingungsverfahrens, bei dem ein Referenzsignal 10 mit dem Trägersignal 11 verglichen wird. Das entsprechend gebildete pulsmodulierte Spannungssignal repräsentiert zugleich die Schalterstellung der jeweiligen Halbbrücke im dazugehörigen Umrichter.In the in 3 Diagram 30 shown shows a frequency spectrum of an exemplary pulse width modulated voltage signal, which can be determined by Fourier transformation of the pulse width modulated voltage signal. The pulse width modulated voltage signal output by each of the converters 2, 3 can, as already mentioned, generally be generated in a manner well known from the prior art, for example by applying the undershoot method in which a reference signal 10 is compared with the carrier signal 11. The correspondingly formed pulse-modulated voltage signal also represents the switch position of the respective half-bridge in the associated converter.

In dem Diagramm 30 ist auf der x-Achse 31 eine Frequenz aufgetragen, normiert auf die Frequenz des Referenzsignals (und daher einheitenlos), und auf der y-Achse 32 ist die effektive Spannung in Volt aufgetragen, also die an dem entsprechenden Ausgangsanschluss des Umrichters ausgegebene Spannung. Nahe dem Ursprung des Diagramms 30 sieht man den größten Spannungsbeitrag 33, welcher den Grundschwingungsanteil repräsentiert. Im Bereich der einfachen Trägerfrequenz, welche der Taktfrequenz des Umrichters entspricht, ist eine erste Gruppe 34 von Spannungsbeiträgen erkennbar, die Oberschwingungsspannungen im ersten Seitenband entspricht. Analog ist im Bereich der doppelten Trägerfrequenz eine zweite Gruppe 35 von Spannungsbeiträgen erkennbar, die Oberschwingungsspannungen im zweiten Seitenband entspricht. Ferner sind weitere Gruppen von Spannungsbeiträgen erkennbar, die jedoch relativ kleine Amplituden aufweisen und zudem bei hohen Frequenzen liegen. Im Diagramm 30 sind nur die Amplituden der unterschiedlichen Oberschwingungsbeiträge gezeigt. Deren Phasenlage kann aus dem Diagramm 30 hingegen nicht abgelesen werden. In the diagram 30, a frequency is plotted on the x-axis 31, normalized to the frequency of the reference signal (and therefore unitless), and the effective voltage in volts is plotted on the y-axis 32, i.e. that at the corresponding output terminal of the converter output voltage. Near the origin of the diagram 30 you can see the largest voltage contribution 33, which represents the fundamental vibration component. In the area of the simple carrier frequency, which corresponds to the clock frequency of the converter, a first group 34 of voltage contributions can be seen, which corresponds to harmonic voltages in the first sideband. Analogously, in the area of twice the carrier frequency, a second group 35 of voltage contributions can be seen, which corresponds to harmonic voltages in the second sideband. Furthermore, further groups of voltage contributions can be seen, which, however, have relatively small amplitudes and are also at high frequencies. In diagram 30 only the amplitudes of the different harmonics are shown shown sluggishly. However, their phase position cannot be read from diagram 30.

Wie bereits erwähnt, können durch geeignete Wahl der Phasenverschiebung zwischen dem Trägersignal 11 des ersten Umrichters 2 und des zweiten Umrichters 3 gezielt bestimmte Oberschwingungskomponenten in den gepulsten Spannungssignalen durch destruktive Überlagerung ihrer magnetischen Flüsse in den gekoppelten Induktivitäten im Wesentlichen eliminiert bzw. maximal gedämpft werden. Alternativ können mehrere Oberschwingungskomponenten gedämpft werden, dann aber im geringeren Maße.As already mentioned, through a suitable choice of the phase shift between the carrier signal 11 of the first converter 2 and the second converter 3, specific harmonic components in the pulsed voltage signals can be essentially eliminated or maximally attenuated by destructive superimposition of their magnetic fluxes in the coupled inductors. Alternatively, several harmonic components can be dampened, but then to a lesser extent.

Der Grundgedanke der Erfindung kann darin gesehen werden, dass die mittels der paarweise gekoppelten Induktivitäten gedämpften bzw. eliminierten Oberschwingungen gar nicht erst die elektrische Maschine erreichen und darin auch keine entsprechenden Stromflüsse ausbilden können. Dadurch kann eine unnötig höhere Strom- und dadurch thermische Belastung der elektrischen Maschine schon im Vorfeld verhindert werden. Zudem können die für die Kopplung der Induktivitäten verwendeten Eisenkerne relativ filigran ausfallen, insbesondere im Vergleich zu Sinusfiltern, deren Verwendung zur Glättung der Phasenspannungen im Ansteuerschaltkreis einer elektrischen Maschine aus dem Stand der Technik bekannt ist, da durch die erfindungsgemäß zur Verschaltung der Wicklungen gegenläufige Kopplung der Koppelinduktivitäten eine Sättigung der Eisenkerne durch die Grundschwingungen vermieden wird.The basic idea of the invention can be seen in the fact that the harmonics damped or eliminated by means of the paired inductors do not even reach the electrical machine and cannot form corresponding current flows therein. This means that an unnecessarily higher current and therefore thermal load on the electrical machine can be prevented in advance. In addition, the iron cores used for coupling the inductors can be relatively delicate, especially in comparison to sine filters, the use of which for smoothing the phase voltages in the control circuit of an electrical machine is known from the prior art, since the coupling in opposite directions according to the invention for connecting the windings Coupling inductors prevent saturation of the iron cores due to the fundamental vibrations.

Das in 4 gezeigte Diagramm 40 veranschaulicht die Abhängigkeit der Amplituden der Oberschwingungen vom Modulationsgrad der PWM-Spannungswandlung durch die Umrichter 2, 3, wobei der Modulationsgrad mit ebenfalls zur Spezifizierung des Betriebspunktes des Elektromotors 7 herangezogen werden kann. Auf der x-Achse 41 ist der Aussteuergrad bzw. der Modulationsgrad der PWM-basierten Spannungswandlung im Umrichter 2, 3 aufgetragen (normiert auf eine entsprechende Raumzeigermodulation) und auf der y-Achse 42 ist eine normierte Spannungsamplitude der Oberschwingungsspannungen aufgetragen. Ein erster Funktionsgraph 43 stellt die Gesamtspannung dar, welche sich aus der Grundschwingungsspannung, welche durch einen zweiten Funktionsgraphen 44 repräsentiert ist, und den Beiträgen der Oberschwingungsspannungen zusammensetzt, welche durch die anderen Funktionsgraphen repräsentiert sind. Ein dritter Funktionsgraphen 45 repräsentiert den Beitrag aller Oberschwingungen, wobei ein vierter Funktionsgraph 46 konkret Spannungsbeiträge im zweiten Seitenband im Frequenzspektrum des durch den Umrichter 2, 3 bereitgestellten getakteten Spannungssignals repräsentiert. Dieser Beitrag entspricht dem quadratischen Mittelwert der Oberschwingungsspannungen im ersten Seitenband. Ein fünfter Funktionsgraph 47 repräsentiert Spannungsbeiträge von Oberschwingungen im ersten Seitenband im Frequenzspektrum des durch den Umrichter 2, 3 bereitgestellten getakteten Spannungssignals und entspricht dem quadratischen Mittelwert der Oberschwingungsspannungen im zweiten Seitenband.This in 4 Diagram 40 shown illustrates the dependence of the amplitudes of the harmonics on the degree of modulation of the PWM voltage conversion by the converters 2, 3, whereby the degree of modulation can also be used to specify the operating point of the electric motor 7. The level of control or the degree of modulation of the PWM-based voltage conversion in the converter 2, 3 is plotted on the x-axis 41 (normalized to a corresponding space vector modulation) and a standardized voltage amplitude of the harmonic voltages is plotted on the y-axis 42. A first function graph 43 represents the total voltage, which is composed of the fundamental voltage, which is represented by a second function graph 44, and the contributions of the harmonic voltages, which are represented by the other function graphs. A third function graph 45 represents the contribution of all harmonics, with a fourth function graph 46 specifically representing voltage contributions in the second sideband in the frequency spectrum of the clocked voltage signal provided by the converter 2, 3. This contribution corresponds to the root mean square of the harmonic voltages in the first sideband. A fifth function graph 47 represents voltage contributions from harmonics in the first sideband in the frequency spectrum of the clocked voltage signal provided by the converter 2, 3 and corresponds to the root mean square of the harmonic voltages in the second sideband.

Anhand des in 4 gezeigten Diagramms erkennt man, dass je nach eingestelltem Modulationsgrad der Umrichter 2, 3 die Beiträge sämtlicher Oberschwingungsspannungen, welche durch den dritten Funktionsgraphen 45 repräsentiert sind, bei einem Modulationsgrad von ca. 0,6 ihr Maximum haben. Zu kleineren und zu höheren Modulationsgraden hin werden diese Beiträge kleiner. Ferner sieht man, dass erst ab Modulationsgraden von ca. 0,9 die Beiträge der Oberschwingungsspannungen um das erste dominante Seitenband 47 größer werden als die Beiträge der Oberschwingungsspannungen um das zweite dominante Seitenband 46. Bei Modulationsgraden unterhalb von 0,9 stellen Spannungsbeiträge um das zweite dominante Seitenband 46 den größten Beitrag zur Oberschwingungsspannung dar. Die in 4 veranschaulichten Zusammenhänge zwischen Modulationsgrad der Umrichters 2, 3 und den Spannungsbeiträgen aus der Grundschwingung und den Oberschwingungen können durch theoretische oder experimentelle Analyse erhalten werden. Da der Modulationsgrad über verschiedene Betriebspunkte des Elektromotors 7 variiert, variieren entsprechend damit auch die dominanten Oberschwingungen bzw. Seitenbänder.Based on the in 4 The diagram shown shows that, depending on the set degree of modulation of the converters 2, 3, the contributions of all harmonic voltages, which are represented by the third function graph 45, have their maximum at a degree of modulation of approximately 0.6. These contributions become smaller towards smaller and higher degrees of modulation. Furthermore, it can be seen that only from degrees of modulation of approximately 0.9 do the contributions of the harmonic voltages around the first dominant sideband 47 become larger than the contributions of the harmonic voltages around the second dominant sideband 46. At degrees of modulation below 0.9, voltage contributions around the second dominant sideband 46 represents the largest contribution to the harmonic voltage. The in 4 The illustrated relationships between the degree of modulation of the converter 2, 3 and the voltage contributions from the fundamental and harmonics can be obtained through theoretical or experimental analysis. Since the degree of modulation varies over different operating points of the electric motor 7, the dominant harmonics or sidebands also vary accordingly.

Durch eine geeignete Einstellung der Phasenverschiebung zwischen den Trägersignalen 11 der beiden Umrichter 2, 3 können störende magnetische Flüsse, die durch Oberschwingungsspannungen in den Phasen der Umrichter 2, 3, die wiederum Oberschwingungsströme induzieren, reduziert werden. Die Wahl der Phasenverschiebung hängt dabei von den Seitenbändern, in denen die Oberschwingungen reduziert werden sollen, und damit maßgeblich von dem Betriebspunkt des Elektromotors 7 ab.By appropriately adjusting the phase shift between the carrier signals 11 of the two converters 2, 3, disruptive magnetic fluxes caused by harmonic voltages in the phases of the converters 2, 3, which in turn induce harmonic currents, can be reduced. The choice of phase shift depends on the sidebands in which the harmonics are to be reduced, and thus significantly on the operating point of the electric motor 7.

In dem in 5 gezeigten Diagramm 50 ist die Korrelation zwischen der Phasenverschiebung zwischen den Trägersignalen der beiden Umrichter 2, 3 (in Grad auf der x-Achse 51 aufgetragen) und dem resultierenden Phasenunterschied zwischen einander korrespondierenden Seitenbändern (in Grad auf der y-Achse 52 aufgetragen) veranschaulicht. Der erste Funktionsgraph 53 zeigt die Phasenverschiebung für Oberschwingungsbeiträge im ersten Seitenband und der zweite Funktionsgraph 54 zeigt die Phasenverschiebung für Oberschwingungsbeiträge im zweiten Seitenband. Aus dem Diagramm 50 ist ersichtlich, dass durch geeignete Wahl der Phasenverschiebung zwischen den Trägersignalen der Umrichter 2, 3 der Phasenunterschied zwischen korrespondierenden Seitenbändern im Prinzip nach Belieben eingestellt werden können. Zur Minimierung eines Beitrags einer Oberschwingung zum magnetischen Fluss im Elektromotor ist bei einem System mit zwei Teilsystemen ein Phasenunterschied von +/-180° erforderlich. Dem Diagramm 50 kann entnommen werden, dass dieses für Oberschwingungen in dem hier betrachteten ersten Seitenband oder im zweiten Seitenband erreicht werden kann, jedoch nicht für beide gleichzeitig. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in Abhängigkeit vom Betriebspunkt des Elektromotors 7 eine Phasenverschiebung zwischen den Trägersignalen 11 derart eingestellt, dass eine optimale Betriebseffizienz des Elektromotors 7 erreicht wird.In the in 5 Diagram 50 shown shows the correlation between the phase shift between the carrier signals of the two converters 2, 3 (plotted in degrees on the x-axis 51) and the resulting phase difference between corresponding sidebands (plotted in degrees on the y-axis 52). The first function graph 53 shows the phase shift for harmonic contributions in the first sideband and the second function graph 54 shows the phase shift for harmonic contributions in the second sideband. From the diagram 50 it can be seen that by appropriately selecting the phase shift between the carrier signals of the converters 2, 3, the phase difference between corresponding sidebands can in principle be adjusted as desired. To minimize a harmonic contribution to the magnetic flux in the electric motor, a phase difference of +/-180° is required in a system with two subsystems. It can be seen from diagram 50 that this can be achieved for harmonics in the first sideband considered here or in the second sideband, but not for both at the same time. As part of the method according to the invention, a phase shift between the carrier signals 11 is set depending on the operating point of the electric motor 7 in such a way that optimal operating efficiency of the electric motor 7 is achieved.

Die betriebspunktabhängige Phasenverschiebung zwischen den Trägersignalen ist in 6 veranschaulicht. In dem dort gezeigten Diagramm 60 ist auf der x-Achse die Drehzahl und auf der y-Achse 62 das Drehmoment des Elektromotors 7 aufgetragen. In dem Diagramm ist die typische Drehmoment-Drehzahl-Kennlinie 63 eines Elektromotors gezeigt. Die betriebspunktabhängige Einstellung der Phasenverschiebung zwischen den Trägersignalen der Umrichter kann hierbei kontinuierlich erfolgen, so dass im Prinzip jedem Punkt oder jeder Punktemenge auf der Drehmoment-Drehzahl-Kennlinie 63 eine Phasenverschiebung zugeordnet ist, welche eingestellt wird. Alternativ kann die Kennlinie 63 auch diskretisiert werden, was durch die Flächen 64 im Diagramm 60 veranschaulicht ist, wodurch der Rechenaufwand während des Betriebs des Elektromotors reduziert werden kann. Eine beispielhafte Betriebsstrategie kann umfassen, dass in Abhängigkeit von der Drehzahl (hierbei werden vertikal übereinander angeordnete Flächen 64 zu einem Streifen zusammengefasst) oder von dem Drehmoment (hierbei werden horizontal nebeneinander angeordnete Flächen 64 zu Streifen zusammengefasst) oder von beiden eine entsprechende Phasenverschiebung der Trägersignale eingestellt wird. Im letzteren Fall bedeutet das, dass jeder Betriebspunkt einer Fläche 64 zugeordnet ist und jeder Fläche 64 wiederum eine optimale Phasenverschiebung zugeordnet ist. Beispielsweise können die Trägersignale so verschoben werden, dass als Resultat immer genau die dominanten Oberschwingungen in den paarweise gekoppelten Induktivitäten zumindest teilweise, im Optimalfall vollständig gedämpft werden. Aufgrund der komplementären Verschaltung der jeweils paarweise gekoppelten Induktivitäten und der dazugehörigen Wicklungsstränge, überlagern sich die Wirkungen derjenigen Oberschwingungen, welche in zwei jeweils paarweise gekoppelten Induktivitäten keine Dämpfung erfahren und somit zur elektrischen Maschine gelangen, im Luftspalt der elektrischen Maschine gleichläufig, so dass sie dort eine Dämpfung erfahren. Obgleich sich deren Wirkungen überlagern, insbesondere die im Luftspalt der elektrischen Maschine hervorgerufenen Magnetflüsse, führen diese „durchgelassenen“ Oberschwingung zunächst zu entsprechenden Stromflüssen in den Wicklungen der elektrischen Maschine und belasten diese thermisch, ohne zur Drehmomentbildung beizutragen. Da diese Oberschwingungen jedoch zu höheren Ordnungen gehören, erfahren sie eine höhere Impedanz (die linear mit der Induktivität wächst), so dass ihr nachteiliger Einfluss begrenzt ist.The operating point-dependent phase shift between the carrier signals is in 6 illustrated. In the diagram 60 shown there, the speed of the electric motor 7 is plotted on the x-axis and the torque of the electric motor 7 on the y-axis 62. The diagram shows the typical torque-speed characteristic curve 63 of an electric motor. The operating point-dependent setting of the phase shift between the carrier signals of the converters can be done continuously, so that in principle every point or every set of points on the torque-speed characteristic curve 63 is assigned a phase shift, which is set. Alternatively, the characteristic curve 63 can also be discretized, which is illustrated by the areas 64 in the diagram 60, whereby the computing effort can be reduced during operation of the electric motor. An exemplary operating strategy can include setting a corresponding phase shift of the carrier signals depending on the speed (surfaces 64 arranged vertically one above the other are combined into a strip) or the torque (surfaces 64 arranged horizontally next to one another are combined into strips) or both becomes. In the latter case, this means that each operating point is assigned to an area 64 and each area 64 is in turn assigned an optimal phase shift. For example, the carrier signals can be shifted in such a way that, as a result, exactly the dominant harmonics in the paired inductors are at least partially, and in the optimal case, completely attenuated. Due to the complementary connection of the inductors coupled in pairs and the associated winding phases, the effects of those harmonics which do not experience any attenuation in two inductors coupled in pairs and thus reach the electrical machine are superimposed in the same direction in the air gap of the electrical machine, so that they are there Experience damping. Although their effects are superimposed, in particular the magnetic fluxes caused in the air gap of the electrical machine, these “passed” harmonics initially lead to corresponding current flows in the windings of the electrical machine and put a thermal load on them without contributing to the formation of torque. However, since these harmonics belong to higher orders, they experience higher impedance (which grows linearly with inductance), so their adverse influence is limited.

Claims (10)

Verfahren zum Ansteuern eines mehrphasigen Elektromotors mit gekoppelten Induktivitäten mittels eines Ansteuerschaltkreises, wobei der Ansteuerschaltkreis aufweist: einen ersten getakteten Umrichter und mindestens einen zweiten getakteten Umrichter, wobei der erste Umrichter und der mindestens zweite Umrichter eine vorbestimmte Anzahl von Ausgangsanschlüssen aufweisen und eingerichtet sind, bei Ansteuerung mittels eines Schaltsignals an jedem ihrer Ausgangsanschlüsse ein erstes pulsweitenmoduliertes Spannungssignal bzw. ein zweites pulsweitenmoduliertes Spannungssignal bereitzustellen, wobei an jeden der Ausgangsanschlüsse eine Induktivität gekoppelt ist und die mit gleichnamigen Ausgangsanschlüssen der Umrichter gekoppelten Induktivitäten paarweise miteinander induktiv gekoppelt sind; und einen Regelungsschaltkreis, welcher mit dem ersten Umrichter und mit dem mindestens zweiten Umrichter gekoppelt ist und eingerichtet ist, ein erstes Schaltsignal für den ersten Umrichter und ein zweites Schaltsignal für den zweiten Umrichter bereitzustellen; wobei das Verfahren aufweist: Bereitstellen eines ersten Trägersignals, um auf dessen Basis mittels eines trägerbasierten Modulationsverfahrens das erste Schaltsignal bereitzustellen; Bereitstellen eines zweiten Trägersignals, um auf dessen Basis mittels eines trägerbasierten Modulationsverfahrens das zweite Schaltsignal bereitzustellen; Einstellen einer Phasenverschiebung zwischen dem ersten Trägersignal und dem zweiten Trägersignal oder zwischen einem im Rahmen des trägerbasierten Modulationsverfahrens verwendeten Referenzsignal und den Trägersignalen in Abhängigkeit von einem Betriebspunkt des Elektromotors. Method for controlling a multi-phase electric motor with coupled inductors by means of a control circuit, the control circuit having: a first clocked converter and at least one second clocked converter, wherein the first converter and the at least second converter have a predetermined number of output connections and are set up to provide a first pulse width modulated voltage signal or a second pulse width modulated voltage signal at each of their output connections when controlled by means of a switching signal , wherein an inductance is coupled to each of the output connections and the inductances coupled to output connections of the same name of the converters are inductively coupled to one another in pairs; and a control circuit which is coupled to the first converter and to the at least second converter and is configured to provide a first switching signal for the first converter and a second switching signal for the second converter; wherein the method comprises: Providing a first carrier signal in order to provide the first switching signal based on it using a carrier-based modulation method; Providing a second carrier signal in order to provide the second switching signal based on it using a carrier-based modulation method; Setting a phase shift between the first carrier signal and the second carrier signal or between a reference signal used as part of the carrier-based modulation method and the carrier signals depending on an operating point of the electric motor. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die paarweise miteinander gekoppelten Induktivitäten mittels eines Elements aus einem ferromagnetischen Material miteinander gekoppelt sind.Procedure according to Claim 1 , wherein the inductors coupled to one another in pairs are coupled to one another by means of an element made of a ferromagnetic material. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die paarweise miteinander gekoppelten Induktivitäten so relativ zueinander angeordnet sind, dass sich ihre magnetischen Flüsse gleichsinnig oder gegensinnig überlagern.Procedure according to Claim 1 or 2 , whereby the inductors coupled to one another in pairs are arranged relative to one another in such a way that their magnetic fluxes overlap in the same direction or in opposite directions. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Phasenverschiebung derart eingestellt wird, dass in den pulsweitenmodulierten Spannungssignalen jeweils mindestens eine Oberschwingung gedämpft wird.Procedure according to one of the Claims 1 until 3 , whereby the phase shift is adjusted such that at least one harmonic is attenuated in the pulse width modulated voltage signals. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Phasenverschiebung derart eingestellt wird, dass in den pulsweitenmodulierten Spannungssignalen mindestens die jeweils spannungsmäßig dominante Oberschwingung gedämpft wird.Procedure according to one of the Claims 1 until 4 , whereby the phase shift is adjusted in such a way that at least the dominant harmonic in terms of voltage is attenuated in the pulse width modulated voltage signals. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner aufweisend: Abgleichen des momentanen Betriebspunktes des Elektromotors mit einem in diskrete Bereiche unterteilten Betriebspunkt-Kennfeld des Elektromotors, wobei jedem diskreten Bereich eine Phasenverschiebung zugeordnet ist; Einstellen der Phasenverschiebung gemäß der dem diskreten Bereich zugeordneten Phasenverschiebung, welchem der momentane Betriebspunkt zugeordnet worden ist.Procedure according to one of the Claims 1 until 5 , further comprising: comparing the current operating point of the electric motor with an operating point map of the electric motor divided into discrete areas, a phase shift being assigned to each discrete area; Setting the phase shift according to the phase shift assigned to the discrete area to which the current operating point has been assigned. Ansteuerschaltkreis für einen mehrphasigen Elektromotor mit gekoppelten Induktivitäten, aufweisend: einen ersten getakteten Umrichter und mindestens einen zweiten getakteten Umrichter, wobei der erste Umrichter und der mindestens zweite Umrichter eine vorbestimmte Anzahl von Ausgangsanschlüssen aufweisen und eingerichtet sind, bei Ansteuerung mittels eines Schaltsignals an jedem ihrer Ausgangsanschlüsse ein erstes pulsweitenmoduliertes Spannungssignal bzw. ein zweites pulsweitenmoduliertes Spannungssignal bereitzustellen, wobei an jeden der Ausgangsanschlüsse eine Induktivität gekoppelt ist und die mit gleichnamigen Ausgangsanschlüssen der Umrichter gekoppelten Induktivitäten paarweise miteinander induktiv gekoppelt sind wobei die Spannungssignale an den Ausgangsanschlüssen eines jeweiligen Umrichters gegeneinander phasenverschoben sind; und einen Regelungsschaltkreis, welcher mit dem ersten Umrichter und mit dem mindestens zweiten Umrichter gekoppelt ist und eingerichtet ist, ein erstes Schaltsignal für den ersten Umrichter und ein zweites Schaltsignal für den zweiten Umrichter bereitzustellen wobei der Regelungsschaltkreis eingerichtet ist, das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 auszuführen.Control circuit for a multi-phase electric motor with coupled inductors, comprising: a first clocked converter and at least a second clocked converter, the first converter and the at least second converter having a predetermined number of output connections and being set up to be controlled by means of a switching signal at each of their output connections to provide a first pulse width modulated voltage signal or a second pulse width modulated voltage signal, wherein an inductance is coupled to each of the output connections and the inductances coupled to output connections of the same name of the converters are inductively coupled to one another in pairs, the voltage signals at the output connections of a respective converter being out of phase with one another; and a control circuit which is coupled to the first converter and to the at least second converter and is set up to provide a first switching signal for the first converter and a second switching signal for the second converter, the control circuit being set up to carry out the method according to one of Claims 1 until 6 to carry out. Elektromotor mit gekoppelten Induktivitäten und einem Ansteuerschaltkreis gemäß Anspruch 7, wobei jeder Ausgangsanschluss des ersten Umrichters mit einer Phase einer ersten mehrphasigen Wicklung des Elektromotors und jeder Ausgangsanschluss des zweiten Umrichters mit einer Phase einer zweiten mehrphasigen Wicklung des Elektromotors gekoppelt ist.Electric motor with coupled inductors and a control circuit according to Claim 7 , wherein each output terminal of the first converter is coupled to a phase of a first multi-phase winding of the electric motor and each output terminal of the second converter is coupled to a phase of a second multi-phase winding of the electric motor. Elektromotor gemäß Anspruch 8, wobei die paarweise gekoppelten Induktivitäten miteinander magnetisch positiv gekoppelt sind, wenn die Wicklungssysteme des Elektromotors entgegengesetzt gewickelt sind oder wenn der Regelungsschaltkreis eingerichtet ist, einander entsprechende Schalter der getakteten Umrichter zur Erzeugung der pulsweitenmodulierten Spannungssignale gegenphasig zu schalten.Electric motor according to Claim 8 , wherein the paired inductors are magnetically positively coupled to one another when the winding systems of the electric motor are wound in opposite directions or when the control circuit is set up to switch corresponding switches of the clocked converters in anti-phase to generate the pulse width modulated voltage signals. Elektromotor gemäß Anspruch 8, wobei die paarweise gekoppelten Induktivitäten miteinander magnetisch negativ gekoppelt sind, wenn die Wicklungssysteme des Elektromotors gleichphasig gewickelt sind oder wenn der Regelungsschaltkreis eingerichtet ist, einander entsprechende Schalter der getakteten Umrichter zur Erzeugung der pulsweitenmodulierten Spannungssignale gleichphasig zu schalten.Electric motor according to Claim 8 , wherein the paired inductors are magnetically negatively coupled to one another when the winding systems of the electric motor are wound in phase or when the control circuit is set up to switch corresponding switches of the clocked converters in phase to generate the pulse width modulated voltage signals.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102010003020A1 (en) 2009-05-28 2010-12-02 GM Global Technology Operations, Inc., Detroit Automotive drive system comprises three-phase motor having two sets of polarity windings, and inverter module between energy source and motor and having sets of phase legs coupled to corresponding sets of polarity windings
DE102020106758A1 (en) 2020-03-12 2021-10-14 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Electric machine

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010003020A1 (en) 2009-05-28 2010-12-02 GM Global Technology Operations, Inc., Detroit Automotive drive system comprises three-phase motor having two sets of polarity windings, and inverter module between energy source and motor and having sets of phase legs coupled to corresponding sets of polarity windings
DE102020106758A1 (en) 2020-03-12 2021-10-14 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Electric machine

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