EP3183810A1 - Verfahren und vorrichtung zum betreiben einer elektrischen maschine - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum betreiben einer elektrischen maschine

Info

Publication number
EP3183810A1
EP3183810A1 EP15750727.8A EP15750727A EP3183810A1 EP 3183810 A1 EP3183810 A1 EP 3183810A1 EP 15750727 A EP15750727 A EP 15750727A EP 3183810 A1 EP3183810 A1 EP 3183810A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
idc
current
electric machine
input current
pulse
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP15750727.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Bogdan Budianu
Vlad GRADINARU
Tom Kaufmann
Bogdan Marcu
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Continental Teves AG and Co OHG
Original Assignee
Continental Teves AG and Co OHG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Teves AG and Co OHG filed Critical Continental Teves AG and Co OHG
Publication of EP3183810A1 publication Critical patent/EP3183810A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/28—Arrangements for controlling current
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • H02P27/08—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/0003—Control strategies in general, e.g. linear type, e.g. P, PI, PID, using robust control
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/22—Current control, e.g. using a current control loop
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2101/00—Special adaptation of control arrangements for generators
    • H02P2101/45—Special adaptation of control arrangements for generators for motor vehicles, e.g. car alternators

Definitions

  • the invention relates to a method for operating an electric machine according to the preamble of claim 1 and to a corresponding device.
  • Electrical machines are used in the automotive industry, for example, for braking and / or steering systems of motor vehicles ⁇ application.
  • Control devices that are designed to operate the electrical machines, often include an inverter and can so on the input side with a
  • DC and a DC voltage are applied.
  • This is advantageous for use in motor vehicles, in which the vehicle electrical system provides both a DC voltage and a DC current.
  • the power to be supplied increases.
  • a consequence of the increased current is additional heating of the DC or DC side electronics used to drive the machine. If the electronic components of the on ⁇ control electronics are not designed for a continuously increased power, they can be damaged.
  • the load on the electrical system is increasingly burdened by the thus increasing power consumption and further decreasing supply voltage.
  • the object of the invention is therefore to provide a method and a device for operating an electrical machine, which or which allows a higher accuracy in the specification of a current used to drive the electrical machine and which is possible as possible realized.
  • the invention describes a method for operating an electrical machine, in which by means of a control device associated with the electrical machine, a pulse-modulated switching of currents of winding strands of the electric ⁇
  • a current value of the DC input current of the control device is determined by using current values of the winding strands and duty cycles of the pulse modulation.
  • a pulse modulation is preferred
  • Pulse width modulation used.
  • DC input current of the control device takes place substantially independent of temperature.
  • a power requirement above a limit can be avoided, which in particular damage to the electrical machine or the electronics for controlling the same can be avoided.
  • it can be dispensed with detection of the temperature by means of appropriate sensors, which costs can be saved and the error rate of the underlying system is reduced.
  • one of a control device takes place substantially independent of temperature.
  • the DC input current is expediently using one of products of the duty cycles of the pulse modulation of the winding strands with the corresponding currents of the
  • Winding strands formed sum determined From the sizes mentioned or related variables can also be used according to the invention. Likewise, correction factors can be provided for the calculation.
  • a control difference signal is determined using a predetermined maximum value of the DC input current and the determined current value of the DC input current and fed to a PI controller. advantageously, The control is thus faster and the accuracy of the calculated values is increased.
  • the invention further describes a device for operating a pulse-modulated controlled electrical machine, which is designed to a current value of a
  • the device according to the invention is preferably designed for carrying out the method according to the invention.
  • the inventive method is preferably by a
  • Control unit of a motor vehicle brake system executed
  • Fig. 1 shows an embodiment for limiting a q-motor current for operating the electric machine using the estimated DC input current IDC.
  • the electric machine may for example be a synchronous ⁇ machine and designed for a generator and engine operation. In principle, however, it can also be any other electrical machine.
  • a synchronous machine comprises a stator with three winding strands which are each arranged as a result of 120.degree. Offset and are generally designated U, V and W. Furthermore, the synchronous machine comprises a Rotor, are arranged on the permanent magnets.
  • a control ⁇ device for controlling the synchronous machine is the input side, as intended, a DC input current IDC and a DC input voltage UDC applied, which are prepared by a supplying electrical system of the motor vehicle ⁇ , which takes place for example in the case of a hybrid or electric vehicle by the battery ,
  • the control device comprises an inverter which generates the currents IU, IV, IW for the individual phase windings by means of a space vector pulse width modulator.
  • the concept of pulse width modulation is used only being encompassed by the present invention, an application in a similar acting driving method, for example by means Pulsfrequenzmodu ⁇ lation (PFM), as well.
  • PFM Pulsfrequenzmodu ⁇ lation
  • the embodiment will be described with reference to a vector control for driving the synchronous machine.
  • the method according to the invention is also applicable in a comparable manner to deviating control concepts.
  • the control of the electrical quantities is carried out at a vector control in a rotor-fixed coordinate system with a d-axis in the direction of the rotor magnetic field and a by 90 ° (electrical angle, linked via the pole pair with the mechanical angle) to this standing q-axis.
  • a field weakening control can take place, in which a current flowing in the direction of the d-axis current is specified.
  • the rotor-fixed coordinate system rotates relative to the stator, which is why the phase currents IU, IV, IW and corresponding voltages UU, UV, UW of the winding phases of the stator via a suitable transformation, for. B. Clarke Park transformation, are determined by the rotor position.
  • a suitable transformation for. B. Clarke Park transformation
  • the voltages of the winding strands can be specified.
  • the determined variables are based on a pulse width modulation, z.
  • B. a space vector modulation (SVPWM), periodically driving levels and these corre ⁇ sponding periods determined in which a respective phase winding is connected by the drive circuit to the upper or lower potential of the supply voltage.
  • SVPWM space vector modulation
  • Pulse width modulation PWM be used.
  • the electrical power PEL picked up by the synchronous machine corresponds to the output power of the control device, whereby according to Eq. (1) can be calculated from the multiplication of the input power PDC with the efficiency nlNV of the control device.
  • PEL nlNV ⁇ PDC
  • the efficiencies of modern inverters are greater than 95%, so that the input power of the control device comprising the inverter or the input power PDC is approximately equal to the output power PEL.
  • a voltage of a phase winding results as the mean value of the voltage over a PWM period.
  • the voltages UU, UV and UW of the individual phase windings thus result as a product of the duty cycle of the pulse width modulation of the respective phase winding and the DC input voltage UDC, wherein the duty cycle is calculated from the ratio of the pulse duration to the period. Deviating calculation rules with the same effect can also be used.
  • equation (5) is obtained.
  • Equation (5) can be transformed into equation (6), thus obtaining an expression for calculating the DC input current IDC, which depends only on the currents IU, IV and IW and the duty cycles of the pulse width modulation and is substantially independent of temperature.
  • the duty cycles of the pulse width modulation are preferably obtained from the signal profiles of the currents IU, IV and IW detected by means of sensors.
  • Control device or the inverter are used.
  • DC input current IDC is preferably used by a limiter ⁇ tion unit, which is explained in more detail with reference to FIG. 1. However, it can also be used for any other purposes.
  • Fig. 1 is in a
  • Summing point SUM1 a control difference E from the difference of a predetermined maximum value IDC, MAX of the DC input current and the estimated value IDC, EST of the current DC input current determined, which is determined by equation (6).
  • a controller 1 is provided, to which the control difference E is fed on the input side, and which is preferably designed as a PI controller.
  • the output signal of regulator 1 is fed to the input side of limiter 2, which is designed in such a way that a control signal Y generated on the output side can not assume positive values.
  • control signal Y and a predetermined maximum value Iq, MAX of the current to be impressed into the q-axis are summed and the value of the result thus obtained is limited to maximum permissible values by means of limiter 3.
  • the current Iq, MAX, CORR is provided to the machine.
  • the pre-given maximum value Iq, MAX is preferably calculated by the control device ⁇ based on the respective requirements for the synchronous machine.
  • control difference E has a value greater than zero, that is, if the estimated DC input current IDC, EST is less than the predetermined maximum value IDC, MAX
  • the control signal Y is reduced in the direction 0 because the limiter 2 prevents the control signal Y values from being greater can take zero.
  • Iq, MAX Iq, MAX, CORR. If the control difference E ⁇ 0, the value of the corrected maximum current Iq, MAX, CORR corresponds to the predetermined maximum current Iq, MAX reduced by the control signal Y.
  • Equation (6) or the term for calculating the electrical power Pel of the electric machine are used to make a correction of a calculated on the basis of the present values and an engine model the mechanical power of the electric machine and / or as a state variable of a Leis ⁇ processing control of the electric Machine are used.
  • a time constant of the calculation of the correction can be comparatively large, in particular in the case of the consideration of temperature influences, since the time constants of these are slow in comparison to time constants of other control factors to be considered.

Abstract

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Maschine, bei dem mittels einer der elektrischen Maschine zugeordneten Steuervorrichtung ein pulsmoduliertes Schalten von Strömen (IU,IV, IW) von Wicklungssträngen der elektrischen Maschine erfolgt, wobei ein Stromwert (IDC,EST) des Gleich-Eingangsstroms (IDC) der Steuervorrichtung unter Heranziehung von Stromwerten (IU,IV, IW) der Wicklungsstränge und von Tastgraden der Pulsmodulation ( PWMU, PWMV, PWMW) ermittelt wird. Weiterhin beschreibt die Erfindung eine korrespondierende Vorrichtung.

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer elektrischen Maschine
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Maschine gemäß Oberbegriff von Anspruch 1 sowie eine korrespondierende Vorrichtung. Elektrische Maschinen finden im Bereich der Automobiltechnik beispielsweise für Brems- und/oder Lenksysteme von Kraft¬ fahrzeugen Anwendung . Steuervorrichtungen, die zum Betreiben der elektrischen Maschinen ausgebildet sind, umfassen häufig einen Wechselrichter und können so eingangsseitig mit einem
Gleichstrom und einer Gleichspannung beaufschlagt werden. Dies ist bei dem Einsatz in Kraftfahrzeugen von Vorteil, bei dem das Bordnetz sowohl eine Gleichspannung als auch einen Gleichstrom zur Verfügung stellt. Bei Vorliegen eines im Wesentlichen gleichbleibenden Leistungsbedarfs einer elektrischen Maschine eines Kraftfahrzeugs und zugleich niedriger Spannung der Energieversorgung steigt der bereitzustellende Strom an. Eine Folge des erhöhten Stromes ist eine zusätzliche Erwärmung der zur Ansteuerung der Maschine verwendeten Elektronik der Gleichstrom- bzw. Gleichspannungsseite. Wenn die elektronischen Bauelemente der An¬ steuerelektronik nicht für einen andauernd erhöhten Strom ausgelegt sind, können diese geschädigt werden. Die Belastung auf das Bordnetz wird durch die solchermaßen steigende Stromaufnahme und weiter sinkende Versorgungsspannung zunehmend belastet.
In der DE 102007 017 296 AI ist ein Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Maschine beschrieben, bei welchem eine Ermittlung eines Schätzwertes eines aktuellen Gleich-Eingangsstroms einer Steuervorrichtung mittels eines Beobachters auf Basis model¬ lierter und insbesondere temperaturvariabler Größen erfolgt, wobei eine Temperaturabhängigkeit unter Heranziehung erfasster Temperaturwerte kompensiert wird. Eine Differenz aus einem vorgegebenen Maximalwert des Gleich-Eingangsstroms und des Schätzwert des Gleich-Eingangsstroms dient dabei als Ein¬ gangsgröße eines Integral-Reglers, wobei dessen Ausgangssignal einem Begrenzer zugeführt wird. Das Ausgangssignal des Be¬ grenzers dient wiederrum der Einstellung eines Gleich-Grenzwerts des Wechselstroms, welcher einen Sollwert zum Einstellen des d-Motorstroms bzw. des q-Motorstroms beeinflusst. Ist dabei der Schätzwert des Gleich-Eingangsstroms größer als der vorgegebene Maximalwert erfolgt eine Verringerung des Gleich-Grenzwerts des Wechselstroms. Dabei sind jedoch sehr genaue Kenntnisse über das Temperaturverhalten der jeweiligen elektronischen Komponenten sowie eine Temperaturerfassung notwendig, was einen erhöhten Aufwand bedarf und aufgrund der Reduzierung der Komplexität des Modells gegenüber der Realität eine für zukünftige Kraft¬ fahrzeugsysteme nicht ausreichend hohe Genauigkeit aufweist.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer elektrischen Maschine bereitzustellen, welches bzw. welche eine höhere Genauigkeit bei der Vorgabe eines zur Ansteuerung der elektrischen Maschine genutzten Stromes ermöglicht und das möglichst kostengünstig realisierbar ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und eine Vorrichtung gemäß Anspruch 4 gelöst.
Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Maschine, bei dem mittels einer der elektrischen Maschine zugeordneten Steuervorrichtung ein pulsmoduliertes Schalten von Strömen von Wicklungssträngen der elektrischen ^
Maschine erfolgt, wobei ein Stromwert des Gleich-Eingangsstroms der Steuervorrichtung unter Heranziehung von Stromwerten der Wicklungsstränge und von Tastgraden der Pulsmodulation ermittelt wird. Bevorzugt wird als Pulsmodulation eine
Pulsweitenmodulation verwendet.
In vorteilhafter Weise wird somit eine höhere Genauigkeit bei der Vorgabe eines zur Ansteuerung der elektrischen Maschine genutzten Stromes möglich, da die Ermittlung des
Gleich-Eingangsstrom der Steuervorrichtung im Wesentlichen temperaturunabhängig erfolgt. Somit kann ein Strombedarf über einem Grenzwert vermieden werden, wodurch insbesondere eine Schädigung der elektrischen Maschine oder der Elektronik zur Ansteuerung derselben vermieden werden kann. Weiterhin kann auf eine Erfassung der Temperatur mittels entsprechender Sensoren verzichtet werden, wodurch Kosten eingespart werden können und die Fehleranfälligkeit des zugrundeliegenden Systems verringert wird. In vorteilhafter Weise wird zudem eine von einer
Gleich-Eingangsspannung unabhängig Berechnung vorgenommen, wodurch ebenfalls die Genauigkeit erhöht wird.
Der Gleich-Eingangsstrom wird zweckmäßigerweise unter Heranziehung einer aus Produkten der Tastgrade der Pulsmodulation der Wicklungsstränge mit den korrespondierenden Strömen der
Wicklungsstränge gebildeten Summe bestimmt. Von den genannten Größen abgeleitete oder damit im Zusammenhang stehende Größen können erfindungsgemäß ebenfalls herangezogen werden. Ebenso können für die Berechnung Korrekturfaktoren vorgesehen sein. Bevorzugt wird unter Heranziehung eines vorgegebenen Maxi-malwertes des Gleich-Eingangsstroms und des ermittelten Stromwerts des Gleich-Eingangsstroms ein Regeldifferenzsignal ermittelt und einem PI-Regler zugeführt. Vorteilhafterweise erfolgt die Ansteuerung somit schneller und die Genauigkeit der berechneten Werte wird erhöht.
Die Erfindung beschreibt weiterhin eine Vorrichtung zum Be- treiben einer pulsmoduliert angesteuerten elektrischen Maschine, die dazu ausgebildet ist, einen Stromwert eines
Gleich-Eingangsstroms einer der elektrischen Maschine
zu-geordneten Steuervorrichtung unter Heranziehung von
Stromwerten der Wicklungsstränge und von Tastgraden der
Pulsmodulation zu ermitteln.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist bevorzugt zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgestaltet. Das erfindungsgemäße Verfahren wird bevorzugt durch ein
Steuergerät eines Kraftfahrzeugbremssystems ausgeführt
Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand von Figur 1.
In Prinzipdarstellung zeigt:
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel zur Begrenzung eines q-Motorstroms zum Betreiben der elektrischen Maschine unter Heranziehung des geschätzten Gleich-Eingangsstroms IDC.
Die elektrische Maschine kann beispielsweise eine Synchron¬ maschine sein und für einen Generator- und Motorbetrieb ausgelegt sein. Sie kann jedoch grundsätzlich auch eine beliebige andere elektrische Maschine sein. Eine Synchronmaschine umfasst einen Stator mit drei Wicklungssträngen, die jeweils resultierend 120° versetzt angeordnet sind und im Allgemeinen mit U, V und W bezeichnet werden. Weiterhin umfasst die Synchronmaschine einen Rotor, auf dem Permanentmagnete angeordnet sind. Eine Steue¬ rungsvorrichtung zur Ansteuerung der Synchronmaschine wird bestimmungsgemäß eingangsseitig mit einem Gleich-Eingangsstrom IDC und einer Gleich-Eingangsspannung UDC beaufschlagt, welche durch ein versorgendes Bordnetz des Kraftfahrzeugs bereitge¬ stellt werden, was beispielsweise im Falle eines Hybrid- oder Elektrofahrzeugs durch die Batterie erfolgt. Die Steuervor¬ richtung umfasst einen Wechselrichter, der mittels eines Raumzeiger-Pulsweitenmodulators die Ströme IU, IV, IW für die einzelnen Wicklungsstränge erzeugt. Im Folgenden wird lediglich der Begriff der Pulsweitenmodulation verwendet, wobei durch die vorliegende Erfindung eine Anwendung auf ähnliche wirkende Ansteuerverfahren, beispielsweise mittels Pulsfrequenzmodu¬ lation (PFM) , ebenso eingeschlossen ist.
Das Ausführungsbeispiel wird anhand einer Vektorregelung zur Ansteuerung der Synchronmaschine beschrieben. Das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch in vergleichbarer Weise auch auf davon abweichende Regelkonzepte anwendbar. Die Regelung der elektrischen Größen erfolgt bei einer Vektorregelung in einem rotorfesten Koordinatensystem mit einer d-Achse in Richtung des Rotormagnetfelds und einer um 90° (elektrischer Winkel, über die Polpaarzahl mit dem mechanischen Winkel verknüpft) zu dieser stehenden q-Achse. Ein in Richtung der q-Achse eingeprägter Strom Iq bestimmt - in einem Motor ohne Reluktanzmoment - das abgegebene Drehmoment der elektrischen Maschine und wird daher als drehmomentbildender Strom bezeichnet. Zur Erzielung hoher Drehzahlen kann eine Feldschwächungsregelung erfolgen, in der auch ein in Richtung der d-Achse fließender Strom vorgegeben wird. Das rotorfeste Koordinatensystem rotiert gegenüber dem Stator, weshalb die Strangströme IU, IV, IW bzw. entsprechende Spannungen UU, UV, UW der Wicklungsstränge des Stators über eine geeignete Transformation, z. B. Clarke-Park-Transformation, anhand der Rotorposition ermittelt werden. Auch über alternative Verfahren, wie z. B. eine Steuerung mit Hilfe von in einer Tabelle abgelegten Werten, können die Spannungen der Wicklungsstränge vorgegeben werden. Gemäß der ermittelten Größen werden auf Basis einer Pulsweitenmodulation, z. B. einer Raumzeigermodulation (SVPWM) , periodisch Ansteuerungsgrade sowie diesen entspre¬ chende Zeitdauern ermittelt, in denen ein jeweiliger Wicklungsstrang durch die Ansteuerschaltung mit dem oberen oder unteren Potential der Versorgungsspannung verbunden wird. Erfindungsgemäß erfolgt eine Berechnung des
Gleich-Eingangsstroms IDC unter Verwendung der elektrischen Leistungsaufnahme der Synchronmaschine, wobei die gemessenen Strangströme IU, IV und IW sowie die Signale der
Pulsweitenmodulation PWM herangezogen werden. Gleichspannungs- bzw. gleichstromseitig (Eingang) wird der Steuervorrichtung zum Betrieb des Synchronmotors die Leistung PDC bereitgestellt. Die durch die Synchronmaschine aufgenommene elektrische Leistung PEL entspricht dabei der Ausgangsleistung der Steuervorrichtung, wobei sich diese gemäß Gl. (1) aus der Multiplikation der Eingangsleistung PDC mit dem Wirkungsgrad nlNV der Steuervorrichtung berechnen lässt.
(1) PEL = nlNV · PDC Im Allgemeinen sind die Wirkungsgrade moderner Wechselrichter größer als 95%, sodass die Eingangsleistung der Steuervorrichtung, welche den Wechselrichter umfasst, bzw. die Eingangsleistung PDC näherungsweise der Ausgangsleistung PEL entspricht .
(2) PDC ~ PEL Die Leistungen können anhand der jeweiligen Ströme IDC, IU, IV und IW und Spannungen UDC, UU, UV und UW berechnet werden, womit sich aus Gleichung (2) Gleichung (3) ergibt. (3) UDC · IDC ~ UU · IU + UV · IV + UW · IW
Bei pulsweitenmodulierten Ansteuerungen ergibt sich eine Spannung eines Wicklungsstrangs als Mittelwert der Spannung über eine PWM-Periode. Die Spannungen UU, UV und UW der einzelnen Wicklungsstränge ergeben sich somit als Produkt aus dem Tastgrad der Pulsweitenmodulation des jeweiligen Wicklungsstrangs und der Gleich-Eingangsspannung UDC, wobei der Tastgrad aus dem Verhältnis der Impulsdauer zur Periodendauer berechnet wird. Davon abweichende Berechnungsvorschriften gleicher Wirkung können ebenfalls herangezogen werden.
(4) UU = PWMU · UDC
UV = PWMV · UDC
UW = PWMW · UDC
Durch Einsetzen von Gleichung (4) in Gleichung (3) erhält man Gleichung (5) .
(5) UDC · IDC ~ UDC · (PWMU · IU + PWMV · IV + PWMW · IW)
Da somit beide Leistungen eine Abhängigkeit von der
Gleich-Eingangsspannung UDC aufweisen, kann Gleichung (5) in Gleichung (6) umgeformt werden, womit man einen Ausdruck zur Berechnung des Gleich-Eingangsstroms IDC erhält, welcher le- diglich von den Strömen IU, IV und IW und den Tastgraden der Pulsweitenmodulation abhängig und im Wesentlichen temperaturunabhängig ist. (6) IDC ~ PWMU · IU + PWMV · IV + PWMW · IW
Die Tastgrade der Pulsweitenmodulation werden bevorzugt aus den mittels Sensoren erfassten Signalverläufen der Ströme IU, IV und IW gewonnen. Alternativ können auch die Steuersignale der
Steuervorrichtung bzw. des Wechselrichters herangezogen werden. Der solchermaßen berechnete bzw. geschätzte Wert des
Gleich-Eingangsstroms IDC wird bevorzugt von einer Begren¬ zungseinheit herangezogen, die anhand der Fig. 1 näher erläutert ist. Er kann jedoch auch für beliebige andere Zwecke eingesetzt werden .
Gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 wird in einer
Summierstelle SUM1 eine Regeldifferenz E aus der Differenz eines vorgegebenen Maximalwertes IDC, MAX des Gleich-Eingangsstroms und des Schätzwerts IDC, EST des aktuellen Gleich-Eingangsstrom ermittelt, der mittels Gleichung (6) bestimmt wird.
Ein Regler 1 ist vorgesehen, dem die Regeldifferenz E ein- gangsseitig zugeführt ist, und der bevorzugt als PI-Regler ausgebildet ist. Das Ausgangssignal von Regler 1 ist Begrenzer 2 eingangsseitig zugeführt, der so ausgebildet ist, dass ein ausgangsseitig erzeugtes Regelsignal Y keine positiven Werte annehmen kann. In einer weiteren Summierstelle SUM2 werden Regelsignal Y und ein vorgegebener Maximalwert Iq,MAX des der q-Achse einzuprägenden Stroms summiert und der Wert des so erhaltenen Ergebnisses mittels Begrenzer 3 auf maximal zulässige Werte beschränkt. Der Strom Iq,MAX,CORR wird der Maschine bereitgestellt. Der vor- gegebene Maximalwert Iq,MAX wird bevorzugt durch die Steuer¬ vorrichtung anhand der jeweiligen Anforderungen an die Synchronmaschine berechnet. Beispielsweise in einem Bremssystem durch einen angeforderten Druckaufbau der Hydraulikflüssigkeit. Hat die Regeldifferenz E einen Wert größer null, also ist der geschätzte Gleich-Eingangsstrom IDC,EST kleiner als der vorgegebene Maximalwerte IDC,MAX, so wird das Regelsignal Y in Richtung 0 abgebaut, da der Begrenzer 2 verhindert, dass das Regelsignal Y Werte größer null einnehmen kann. Somit ist Iq,MAX = Iq,MAX,CORR. Ist die Regeldifferenz E < 0, so entspricht der Wert des korrigierten maximalen Stroms Iq,MAX,CORR dem um das Regelsignal Y reduzierten vorgegeben maximalen Strom Iq,MAX. Durch den so begrenzten Strom Iq,MAX,CORR erfolgt eine Rück- Wirkung auch auf den Gleich-Eingangsstrom IDC, sodass ein stabiler Arbeitspunkt eingenommen und eine Anpassung des Leistungsbedarfs der Synchronmaschine an die Gegebenheiten der Energieversorgung realisiert wird. Zusätzlich oder als Alternative kann der rechte Teil von
Gleichung (6) bzw. der Term zur Berechnung der elektrischen Leistung PEL der elektrischen Maschine herangezogen werden, um eine Korrektur einer auf Basis der vorliegenden Werte und eines Motormodells berechneten mechanischen Leistung der elektrischen Maschine vorzunehmen und/oder als Zustandsgröße einer Leis¬ tungsregelung der elektrischen Maschine herangezogen werden. Eine Zeitkonstante der Berechnung der Korrektur kann insbesondere im Falle der Berücksichtigung von Temperatureinflüssen vergleichsweise groß sein, da die Zeitkonstanten dieser langsam im Vergleich zu Zeitkonstanten anderer zu berücksichtigender Regelfaktoren sind.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Maschine, bei dem mittels einer der elektrischen Maschine zugeordneten Steuervorrichtung ein pulsmoduliertes Schalten von Strömen
(IU,IV, IW) von Wicklungssträngen der elektrischen Maschine erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stromwert (IDC, EST) des Gleich-Eingangsstroms (IDC) der Steuer¬ vorrichtung unter Heranziehung von Stromwerten (IU,IV,IW) der Wicklungsstränge und von Tastgraden der Pulsmodulation
(PWMU, PWMV, PWMW) ermittelt wird.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleich-Eingangsstrom ( IDC, IDC, EST) unter Heranziehung einer aus Produkten der Tastgrade der Pulsmodulation
( PWMU, PWMV, PWMW) der Wicklungsstränge mit den korres¬ pondierenden Strömen (IU,IV,IW) der Wicklungsstränge gebildeten Summe bestimmt wird.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass unter Heranziehung eines vorgegebenen Maximalwertes (IDC, MAX) des Gleich-Eingangsstroms (IDC) und des er¬ mittelten Stromwerts (IDC, EST) des Gleich-Eingangsstroms (IDC) ein Regeldifferenzsignal (E) ermittelt und einem PI-Regler zugeführt wird.
4. Vorrichtung zum Betreiben einer pulsmoduliert angesteuerten elektrischen Maschine, die dazu ausgebildet ist einen Stromwert (IDC, EST) eines Gleich-Eingangsstroms (IDC) einer der elektrischen Maschine zugeordneten
Steuervorrichtung unter Heranziehung von Stromwerten (IU,IV, IW) der Wicklungsstränge und von Tastgraden der Pulsmodulation ( PWMU, PWMV, PWMW) zu ermitteln.
5. Vorrichtung gemäß Anspruch 4, welche zur Ausführung eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 ausgestaltet ist .
EP15750727.8A 2014-08-22 2015-08-13 Verfahren und vorrichtung zum betreiben einer elektrischen maschine Withdrawn EP3183810A1 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP14465520 2014-08-22
DE102014220516.6A DE102014220516A1 (de) 2014-08-22 2014-10-09 Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer elektrischen Maschine
PCT/EP2015/068643 WO2016026760A1 (de) 2014-08-22 2015-08-13 Verfahren und vorrichtung zum betreiben einer elektrischen maschine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP3183810A1 true EP3183810A1 (de) 2017-06-28

Family

ID=51564615

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP15750727.8A Withdrawn EP3183810A1 (de) 2014-08-22 2015-08-13 Verfahren und vorrichtung zum betreiben einer elektrischen maschine

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10236809B2 (de)
EP (1) EP3183810A1 (de)
DE (1) DE102014220516A1 (de)
WO (1) WO2016026760A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105811818B (zh) * 2016-05-04 2018-03-16 哈尔滨工业大学 用于45°相带角四相永磁同步电机一相绕组开路故障容错控制的电流设定方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3806787A (en) * 1973-08-20 1974-04-23 Gen Electric Circuit for generating a voltage proportional to motor armature current
US4290001A (en) * 1979-08-03 1981-09-15 General Electric Company Closed loop, microcomputer controlled pulse width modulated inverter-induction machine drive system
US4469997A (en) * 1981-05-11 1984-09-04 Imec Corporation Self generative PWM voltage source inverter induction motor drive
US4368411A (en) * 1981-07-13 1983-01-11 Kollmorgen Technologies Corporation Control system for electric motor
JPS5833998A (ja) * 1981-08-21 1983-02-28 Hitachi Ltd パルス幅変調インバ−タによる誘導電動機の制御方式
JPS5886888A (ja) * 1981-11-16 1983-05-24 Hitachi Ltd 誘導電動機の制御方式
JPS58157384A (ja) * 1982-03-12 1983-09-19 Fanuc Ltd 交流モ−タの駆動方式
US4602201A (en) * 1984-06-05 1986-07-22 Westinghouse Electric Corp. PWM motor drive with torque determination
US4673851A (en) * 1986-03-31 1987-06-16 General Motors Corporation PWM motor operating system with RFI suppression
WO2008053554A1 (en) * 2006-11-02 2008-05-08 Mitsubishi Electric Corporation Electric motor car control apparatus
KR20080068254A (ko) * 2007-01-18 2008-07-23 삼성전자주식회사 인버터의 입력전류 검출장치 및 그 방법
DE102007017296A1 (de) 2007-02-16 2008-08-21 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer elektrischen Maschine
JP2010178556A (ja) * 2009-01-30 2010-08-12 Toyota Motor Corp モータ駆動システム
JP2010268629A (ja) * 2009-05-15 2010-11-25 Toyota Industries Corp インバータ装置
DE102012215811A1 (de) * 2012-09-06 2014-03-06 Robert Bosch Gmbh Wechselrichter zum Ansteuern eines elektrischen Verbrauchers und Verfahren zum Betreiben eines Wechselrichters

Also Published As

Publication number Publication date
DE102014220516A1 (de) 2016-02-25
WO2016026760A1 (de) 2016-02-25
US10236809B2 (en) 2019-03-19
US20170163188A1 (en) 2017-06-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1985007B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum betreiben einer synchronmaschine
DE10206955B4 (de) Lenksteuergerät
DE112010000463B4 (de) Steuerungsvorrichtung für eine Elektromotorantriebsvorrichtung
DE102020205292A1 (de) Eine Elektromotorvorrichtung
DE60224021T2 (de) Steuergerät für einen Elektromotor
DE102008058434B4 (de) Motoransteuerungsvorrichtung für ein elektrisches Kraftlenksystem
DE112011100226T5 (de) Steuerungsvorrichtung einer Motorantriebsvorrichtung
DE112011100096T5 (de) Steuerungsvorrichtung einer Motorantriebsvorrichtung
DE102015117912A1 (de) Gerät zum Schätzen einer Drehposition eines vorbestimmten Magnetpols einer rotierenden elektrischen Maschine
DE112016001622T5 (de) Motorantriebsvorrichtung und phasenstromerfassungsverfahren für dreiphasigen büstenlosen motor
DE102008020786A1 (de) Feldschwächungs-Steuervorrichtung für Permanentmagnetmotor und elektrische Servolenkung, die diese verwendet
DE102016212924A1 (de) Leistungswandler
DE102012212247A1 (de) Verfahren, Systeme und Vorrichtung zum Steuern eines mehrphasigen Wechselrichters
DE102013108273A1 (de) Steuervorrichtung für eine drehende Vorrichtung
DE102015100759A1 (de) Umrichtergerät
DE102015102565A1 (de) Sensorloses Kommutierungsverfahren
EP2619900B1 (de) Verfahren zur (kupfer-)verlustoptimalen regelung einer asynchronmaschine mit einem umrichter
DE102010043297A1 (de) Elektrische Servolenkungsapparatur
DE102010021488A1 (de) Verfahren zur (kupfer-)verlustoptimalen Regelung einer Asynchronmaschine mit einem Frequenzumrichter
WO2016026760A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum betreiben einer elektrischen maschine
DE112018008190T5 (de) Steuervorrichtung für eine rotierende Maschine und Steuervorrichtung eines elektrischen Fahrzeugs
DE102019210257B4 (de) Steuerungseinrichtung einer elektrischen rotationsmaschine
EP3476038B1 (de) Verfahren zur regelung einer synchronmaschine und regelvorrichtung für eine synchronmaschine
DE102016220132A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Drehzahlregelung einer Asynchronmaschine
DE112018000391T5 (de) Steuerungssystem für eine elektrische Rotationsmaschine

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20170322

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

RIN1 Information on inventor provided before grant (corrected)

Inventor name: BUDIANU, BOGDAN

Inventor name: GRADINARU, VLAD

Inventor name: KAUFMANN, TOM

Inventor name: MARCU, BOGDAN

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20171011