WO2005034333A1 - Method for operating an induction machine and a current inverter therefor - Google Patents

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WO2005034333A1
WO2005034333A1 PCT/EP2004/011048 EP2004011048W WO2005034333A1 WO 2005034333 A1 WO2005034333 A1 WO 2005034333A1 EP 2004011048 W EP2004011048 W EP 2004011048W WO 2005034333 A1 WO2005034333 A1 WO 2005034333A1
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WO
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phase
current
machine
sll
intermediate circuit
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PCT/EP2004/011048
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Thomas Treichl
Andreas Szajek
Michael Hackner
Andreas Albrecht
Ulrich Herb
Hans-Georg Hornung
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Sensor-Technik Wiedemann Gmbh
Agco Gmbh & Co. Ohg
Salwit Agrarenergie Gmbh
Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02P25/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/16Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the circuit arrangement or by the kind of wiring
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    • H02M1/0043Converters switched with a phase shift, i.e. interleaved

Definitions

  • FIG. 1 schematically shows such an inverter and a three-phase machine with three phases each.
  • the three windings of the machine, each corresponding to one phase, have terminals Ul, U2, VI, V2, Wl, W2.
  • the terminals U2, V2, W2 are interconnected to a star point; VI is with switches Sll, S12 of a first strand, Ul with switches S21, S22 of a second strand and Wl with switches S31 ,.
  • a control circuit of the inverter opens and closes the switches of the individual strings in accordance with a predetermined time pattern in order to energize the individual phases of the induction machine in such a way that a rotating magnetic field is generated in the machine which causes a rotation of a Rotors drives.
  • the drive voltages applied to the individual terminals Ul, VI, Wl or phases are ideal usually sine waves offset against each other by a third period.
  • a conventional inverter cannot easily generate these continuously variable voltage values; they are approximated by the control circuit operating cyclically with a cycle period that is many times shorter than the rotation period of the field, and in each cycle opening or closing the individual switches of the inverter with a pulse duty factor that is proportional to the voltage value currently to be generated ,
  • the magnetic field generated in the rotating field machine is modeled using so-called space vectors, the direction of which indicates the phase of rotation of the rotating magnetic field and the length of which corresponds to the strength of the magnetic field.
  • a three-strand inverter as shown in FIG. 1 can assume eight different switching states, denoted uO, ul, ..., u7, to which a room pointer can be assigned in each case.
  • the switching states of the switches S12, S22, S32 are each opposite to those of the switches S11, S21, S31.
  • the switching states uO u7 and all terminals are Ul, VI, Wl of the induction machine at the same potential, and it flows '' no current from the intermediate circuit by the inverter to the machine.
  • a current flows through the switch S11 into the terminal Ul, and two currents, each with half the current, flow out of the machine via the terminals VI, Wl and the switches S22, S32.
  • the magnetic fields generated by the three windings overlap in the direction designated ul in FIG. 1.
  • the switches Sll, S21, S32 are open, equally strong currents flow into the terminals Ul, VI of the machine and the sum of these currents via the terminal Wl the, and the magnetic fields generated overlap in the direction u2.
  • FIG. 2 is a diagram showing the space pointers corresponding to the switching states; the space pointers uO and u7 are of vanishing length.
  • the switching states corresponding to the neighboring base space pointers u x , u 2 are set within time cycles in each case, which is proportional to the length of the projection of u '(t) onto the relevant basic space vector Ux or u 2 .
  • An exemplary switching pattern is shown in FIG. 3.
  • the top three curves show the switching states of switches Sll to S32, the curves labeled IS11, IS21 and IS31 show the strengths of currents flowing through switches Sll, S21 and S31, and Id the strength of a resulting intermediate circuit current.
  • a first phase I of the working cycle the switches S11, S21, S31 are open and the other switches are closed, corresponding to the switching state uO.
  • the streams JS11, IS21, IS31 are 0, and as a result the intermediate circuit current Id is 0.
  • a current with a current intensity I determined by the design of the inverter and the induction machine flows through the switch Sll and the terminal Ul and is distributed to the terminal VI and the switch S22 or the terminal Wl and the switch S32.
  • the intermediate circuit current Id is equal to IS11.
  • the inverter changes to the switching state u2 by opening the switch S21 and closing the switch S22.
  • the terminals U1, VI are now connected in parallel to the positive terminal of the intermediate circuit, and the sum of the currents flowing into the machine via them flows out via the terminal W1.
  • the current flowing through Sll in phase II is now distributed to switches Sll, S21, the intermediate circuit current Id remains the same.
  • the switching pattern considered here alternates two periods in which an intermediate circuit current flows with periods without an intermediate circuit current flow in the course of each cycle.
  • This fluctuating current requirement causes the intermediate circuit voltage to fluctuate.
  • phases in the operating cycle of the inverter in which less intermediate circuit voltage is available than in others, while the durations of the individual phases are calculated assuming a constant intermediate circuit voltage.
  • the general aim is to make the cycle period of the inverter as short as possible.
  • losses occur at the switches of the inverter.
  • they have a power loss that increases with the cycle frequency of the inverter and imposes an upper limit on the cycle frequency for current IGBT or MOSFET power switches of a few kHz.
  • Smooth capacitors with large capacitance and high dielectric strength are therefore still required for the operation of powerful machines, the costs of which are considerable.
  • the object of the invention is therefore to provide a method for operating an inverter and an inverter suitable for carrying out the method, which make it possible to keep the fluctuations in the intermediate circuit current or the intermediate circuit voltage low and thereby make it possible to use smaller and less expensive smoothing capacitors to use.
  • the object is achieved on the one hand by a method having the features of claim 1.
  • Each of which complements a first i-phase machine can be carried out using any method known for i-phase machines.
  • the same or different methods can be used to determine the switching sequences for the i-phase and the j -phase machine.
  • a suitable selection of a phase offset between the two switching sequences ensures that the two groups of strands load the intermediate circuit at different times, so that the DC link part of the current drawn from the intermediate circuit is larger and the oscillating component can be made smaller than in a single machine with i or j phases.
  • i + j n; i.e. the i-phase and the j -phase machine complement each other to form a complete n-phase induction machine.
  • phase offsets between the groups can be determined so that the DC component of the intermediate current is large and the AC component is low.
  • the phase shift can generally be set such that whenever one of the groups has no current draws, at least one of the other groups draws current, so that the intermediate circuit current never disappears completely.
  • the oscillating component of the intermediate circuit current is considerably reduced in comparison to a conventional i- or j-phase machine designed for the same output, especially if i and j have small values such as 2 or 3.
  • phase difference between the switching sequences of the groups can expediently be set to 180 ° divided by the number of groups.
  • the object is achieved by an inverter with n strings fed from a DC intermediate circuit (n> 4), a smoothing capacitor parallel to the strings and a control circuit for actuating switches of the n strings, in which the control circuit is set up, a method as above to be defined.
  • 4A shows a three-phase machine and an inverter, each with six phases
  • 5A is a timing diagram of a non-out-of-phase switching sequence for a six-phase inverter
  • FIG. 5B, C are time diagrams of phase-shifted switching sequences according to the invention.
  • FIG. 6A shows a phase-shifted switching sequence for the six-phase inverter at low power;
  • 6B shows a phase-shifted switching sequence for the six-phase inverter at high power
  • 7 shows a cutting sequence which is determined according to different methods for the two three-phase machines which complement one another for the six-phase machine
  • FIG. 9 space pointers to be generated in the four-phase machine of FIG. 8, analogous to FIG. 2;
  • FIG. 10 shows a time diagram of a non-phase-shifted switching sequence for the four-phase inverter from FIG. 8; 11 shows a time diagram of a phase-shifted switching sequence according to the invention.
  • FIG. 12 is an illustration of the mode of operation of the invention when a three-phase machine is divided into three sub-machines which are driven out of phase.
  • FIG. 4A shows a block diagram of a six-phase inverter and a six-phase induction machine connected to it.
  • the six-phase induction machine can be understood as a combination of two three-phase machines acting on a common shaft, whereby the connecting terminals of the first three-phase machine with Ul, U2, VI, V2, Wl, W2 and those of the second machine with the same symbols, each with an additional apostrophe.
  • the terminals U2, V2, W2, U2 ', V2', W2 'of both machines are connected to a common star point; however, this is not important for the functioning of the machine.
  • the terminals U2, V2, W2 of the first three-phase machine and those of the second three-phase machine could also each be interconnected to a star point.
  • a combination of two three-phase machines in a delta connection as shown in FIG. 4B can also be considered.
  • a structure as shown in FIG. 4C is also possible, in which six windings are connected in series to form a hexagon and each winding has both a phase of the first three-phase machine with terminals U1, VI, Wl and the second machine with the Terminals Ul ', VI', Wl 'is to be attributed.
  • the inverter is fed via an intermediate circuit with a positive rail (+) and a negative rail (-) by a rectifier (not shown).
  • a smoothing capacitor C and six strings, each with two switches, are connected in parallel between the two rails +, -.
  • the switches connected to the terminals Ul, VI, Wl are designated Sll, S12, S21, S22, S31, S32, and the corresponding switches assigned to the second three-phase machine have the same symbols, each with an additional one Apostrophe. Since the windings of the second sub-machine are oriented opposite to those of the first, in order to generate a given space vector, they must each be supplied with a current whose sign is opposite to that which flows through the corresponding winding of the first sub-machine.
  • the switching states for generating a given basic space vector are in each case opposite for the switches Sll ', ..., S32' assigned to the second sub-machine to those of the switches Sll, ..., S32 assigned to the first sub-machine, as in the table below specified.
  • the switching sequence with which the switches of the second sub-machine have to be actuated in order to generate a given space pointer like the pointer u '(t) in FIG. 2 is the same as that used for the first sub-machine by one to generate 180 ° phase-shifted space pointer -u '(t).
  • 5A specifically shows an example of such a switching sequence.
  • the switches S11 to S32 of the first sub-machine this switching sequence is identical to that of FIG. 3.
  • phases I to VIII of the switching sequence they generate the basic space pointers uO, ul, u2, u7, u7, u2, ul, uO one after the other ,
  • the first sub-machine loads the intermediate circuit with the current Id.
  • the states of the switches Sll 'to S32' correspond to those of the switches Sll to S32. opposite; in phases I to VIII, they generate the basic spatial pointer u7, u2, ul, uO, uO, u7, u2, ul.
  • the second sub-machine draws the intermediate circuit current Id 'in the phases II, III, VI, VII.
  • the transition time between the phases II and III or V and VI is not for both sub-machines - in contrast to the figure simplifying in this regard the same.
  • the currents Id, Id 'overlap in phase with Id, dead. A comparison of the power consumption in comparison to the three-phase machine of FIG. 1 is not yet associated with this.
  • any phase shift between the switching sequences of the two sub-machines leads to an equalization of the intermediate current and thus to a reduction in the voltage fluctuations in the intermediate circuit.
  • the duration of the neutral switching states uO, u7 will be less than or greater than half the cycle time.
  • the duration of the neutral states is greater than half a cycle duration, and phases alternate, in each of which one of the sub-machines has current pulls and phases in which no current is drawn draw each other.
  • phases in which one of the sub-machines draw current alternate with phases in which both draw current.
  • the intermediate circuit currents Id or Id 'caused by the sub-machine have a period that is half as long as the duty cycle of the inverter. Therefore, a phase shift of the switching sequences of the sub-machines against each other of 90 ° ensures a good equalization of the total intermediate circuit current Id, tot.
  • the period of the intermediate circuit currents can also match the cycle time of the inverter, for. B.
  • phases IV, V which correspond to switching state u7
  • phases I, VIII which correspond to the switching state uO
  • FIG. 8 shows a three-phase machine and an inverter, each with four phases.
  • the windings of the induction machine corresponding to the individual phases are each arranged at 90 ° to each other and have input terminals Ul, VI, Ul ', VI', each of which is connected to a switch Sll, S12 or S21, S22 or Sll ', S12' or S21 ', S22' are connected to the string of the inverter, and output terminals U2, V2, U2 ', V2' connected to a star point.
  • Switching states of the inverter in which the switches Sll, S21, Sll ', S21' are all open or all closed, and the corresponding, disappearing space pointers are denoted by uO.
  • a space vector u '(t) which rotates evenly on a circle K must be generated.
  • the respective base space pointer is generated during a time period corresponding to the projection of u '(t) onto the two adjacent base space pointers, here ul and u2, or when the time periods in which the base space pointers are generated , overlap, a space pointer is generated parallel to the bisector of the angle spanned by the base space pointer ul, u2.
  • FIG. 10 A switching sequence, not according to the invention, with which the control circuit CTL of the inverter from FIG. 8 can control its switch in order to generate the desired space vector u '(t) during a working cycle with phases I to X of the inverter, is shown in FIG. 10.
  • the switches of each string switched twice, the two switching times of each string being equidistant from a center point of the working cycle between phases V and VI.
  • the machine in the case of two strands which supply mutually opposite connections, for example Ul, Ul ', the machine
  • Switching times of the switches Sll, S12 of one strand are just as far from the beginning or end of the switching cycle as the switching times of the switches Sll ', S12' of the other strand from the middle of the switching cycle. There are therefore two time intervals per switching cycle in which the
  • the intermediate circuit current IdU of the inverter which is due to the current flow between the connections Ul and Ul ', is different from zero, and these two time periods are each centered in the first and second half of the switching cycle.
  • the six-phase induction machine already described above can also be understood as a combination of three two-phase machines, each of which corresponds to the terminal pairs Ul, Ul ', VI, VI' and Wl, Wl '.
  • the switching sequence not shown according to the invention shown in FIG. 5A it is easy to understand that there is a share in each of the two-phase machine formed by U1, U1 'and the machine formed by U1, U1' IdU or IdW on the intermediate circuit current with the same profile as Id in FIG.
  • FIG. 12 schematically shows the time course of the portions of the intermediate circuit current attributed to the individual two-phase machines on the assumption that, as in the switching sequence of FIG. 5A, each two-phase machine in each working cycle from tO to tl 1 the control circuit draws current twice, and that the times in which the individual machines draw current are each phase-shifted by 60 °.
  • the time intervals with a non-vanishing portion IdU, IdV, IdW of the intermediate circuit current are each shown as a vertical line with a dashed horizontal double arrow, which symbolizes the variable width of the current impulses u '(t) depending on the required machine power and the orientation of the space vector to be generated.
  • the current pulses attributed to the individual two-phase machines do not overlap, and the intermediate circuit current fluctuates between 0 and the maximum current consumed by a single two-phase machine Im. If the required power increases so that adjacent intervals of non-vanishing DC link current of the two-phase machines overlap, the current oscillates between Im and 21m, as shown for curve Id 'tot ' (2). If the required power increases again, so that neighboring intervals begin to overlap the next, the total intermediate circuit current Id, tot (3) fluctuates between 21m and 31m. In all cases, the alternating component of the total intermediate circuit current is effectively minimized.

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Abstract

The inventive six-phase induction machine is embodied in the form of two three-phase induction machines which are supplied by a common six-phase current inverter. The switches (S11, S12, S21, ..., S32’) of the inverter are controlled by a control circuit (CTL) in such a way that a current is obtainable from the inverter at different times.

Description

Verfahren zum Betreiben einer Drehfeldmaschine und Wechselrichter dafürMethod for operating a induction machine and inverter therefor
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Drehfeldmaschine mit wenigstens vier Phasen mit Hilfe eines Wechselrichters und einen zur Durchführung dieses Verfahrens geeigneten Wechselrichter. Sechs-Phasen-Drehfeldmaschinen und -Wechselrichter sind zwar bekannt, so z.B. aus US 6,472,845 B2 , ihre Verbreitung ist jedoch im Vergleich zu Drei-Phasen- Wechselrichtern und -Maschinen gering. Wechselrichter für den Betrieb einer Drehfeldmaschine sind herkömmlicherweise aufgebaut aus einer der Zahl der Phasen der Drehfeldmaschine entsprechenden Zahl von parallel zwischen einer positiven und einer negativen Klemme eines Gleichstrom-Zwischenkreises geschalteten Strängen, wobei jeder Strang zwei in Reihe angeordnete Schalter und an einem Punkt zwischen den zwei Schaltern eine Ausgangsklemme aufweist, die vorgesehen ist, um mit einer Phase der Drehfeldmaschine verbunden zu werden. Fig. 1 zeigt schematisch einen solchen Wechselrichter und eine Drehfeldmaschine mit jeweils drei Phasen. Die drei jeweils einer Phase entsprechenden Wicklungen der Maschine haben Anschlussklemmen Ul , U2, VI, V2, Wl, W2. Die Klemmen U2 , V2 , W2 sind zu einem Sternpunkt zusammengeschaltet; VI ist mit Schaltern Sll, S12 eines ersten Strangs, Ul mit Schaltern S21, S22 eines zweiten Strangs und Wl mit Schaltern S31,. S32 eines dritten Strangs des Wechselrichters verbunden. Eine in der Figur nicht dargestellte Steuerschaltung des Wechselrichters öffnet und schließt die Schalter der einzelnen Stränge nach einem vorgegebenen zeitlichen Muster, um die einzel- nen Phasen der Drehfeldmaschine so zu bestromen, dass ein rotierendes magnetisches Feld in der Maschine erzeugt wird, welches eine Drehung eines Rotors antreibt. Bei einer Drei-Phasen-Maschine sind die an den einzelnen Klemmen Ul, VI, Wl bzw. Phasen anliegenden Antriebsspannungen ide- alerweise jeweils um eine Drittelperiode gegeneinander versetzte Sinusschwingungen. Ein üblicher Wechselrichter kann diese kontinuierlich veränderlichen Spannungswerte nicht ohne weiteres erzeugen; sie werden angenähert, indem die Steuerschaltung zyklisch mit einer Zyklusperiode arbeitet, die um ein Vielfaches kürzer als die Umdrehungsperiode des Feldes ist, und in jedem Zyklus die einzelnen Schalter des Wechselrichters mit einem Tastverhältnis öffnet bzw. schließt, das proportional zum momentan zu erzeugenden Spannungswert ist.The present invention relates to a method for operating a three-phase machine with at least four phases using an inverter and an inverter suitable for carrying out this method. Six-phase induction machines and inverters are known, for example from US Pat. No. 6,472,845 B2, but their distribution is low in comparison to three-phase inverters and machines. Inverters for operating a three-phase machine are conventionally constructed from a number of strings corresponding to the number of phases of the three-phase machine, which are connected in parallel between a positive and a negative terminal of a DC intermediate circuit, each string having two switches arranged in series and at a point between the two Switch has an output terminal which is provided to be connected to a phase of the induction machine. 1 schematically shows such an inverter and a three-phase machine with three phases each. The three windings of the machine, each corresponding to one phase, have terminals Ul, U2, VI, V2, Wl, W2. The terminals U2, V2, W2 are interconnected to a star point; VI is with switches Sll, S12 of a first strand, Ul with switches S21, S22 of a second strand and Wl with switches S31 ,. S32 of a third string of the inverter connected. A control circuit of the inverter, not shown in the figure, opens and closes the switches of the individual strings in accordance with a predetermined time pattern in order to energize the individual phases of the induction machine in such a way that a rotating magnetic field is generated in the machine which causes a rotation of a Rotors drives. In a three-phase machine, the drive voltages applied to the individual terminals Ul, VI, Wl or phases are ideal usually sine waves offset against each other by a third period. A conventional inverter cannot easily generate these continuously variable voltage values; they are approximated by the control circuit operating cyclically with a cycle period that is many times shorter than the rotation period of the field, and in each cycle opening or closing the individual switches of the inverter with a pulse duty factor that is proportional to the voltage value currently to be generated ,
Das in der Drehfeldmaschine erzeugte magnetische Feld wird modellmäßig beschrieben mit Hilfe sogenannter Raumzeiger, Vektoren, deren Richtung die Drehphase des rotierenden Magnetfeldes angibt und deren Länge der Stärke des Magnetfeldes entspricht. Ein dreisträngiger Wechselrichter wie in Fig. 1 gezeigt kann acht verschiedene Schaltzustände, mit uO , ul, ..., u7 bezeichnet, einnehmen, denen jeweils ein Raumzeiger zugeordnet werden kann.The magnetic field generated in the rotating field machine is modeled using so-called space vectors, the direction of which indicates the phase of rotation of the rotating magnetic field and the length of which corresponds to the strength of the magnetic field. A three-strand inverter as shown in FIG. 1 can assume eight different switching states, denoted uO, ul, ..., u7, to which a room pointer can be assigned in each case.
Figure imgf000004_0001
wobei die Werte 0 und 1 jeweils einen offenen bzw. einen geschlossenen Schalter bezeichnen. Die Schaltzustände der Schalter S12, S22, S32 sind jeweils entgegengesetzt zu denen der Schalter Sll, S21, S31. In den Schaltzuständen uO und u7 liegen alle Klemmen Ul , VI, Wl der Drehfeldmaschine auf gleichem Potential, und es fließt'' kein Strom aus dem Zwischenkreis durch den Wechselrichter zur Maschine. Im Schaltzustand ul fließt ein Strom durch den Schalter Sll in die Klemme Ul , und zwei Ströme mit jeweils der halben Stromstärke fließen über die Klemmen VI, Wl und die Schalter S22, S32 aus der Maschine heraus. Die von den drei Wicklungen erzeugten Magnetfelder überlagern sich in der in Fig. 1 mit ul bezeichneten Richtung. Wenn die Schalter Sll, S21, S32 geöffnet sind, so fließen gleich starke Ströme in die Klemmen Ul, VI der Maschine hinein und die Summe dieser Ströme über die Klemme Wl wie- der hinaus, und die erzeugten Magnetfelder überlagern sich in der Richtung u2.
Figure imgf000004_0001
where the values 0 and 1 indicate an open and a closed switch, respectively. The switching states of the switches S12, S22, S32 are each opposite to those of the switches S11, S21, S31. In the switching states uO u7 and all terminals are Ul, VI, Wl of the induction machine at the same potential, and it flows '' no current from the intermediate circuit by the inverter to the machine. In the switching state ul, a current flows through the switch S11 into the terminal Ul, and two currents, each with half the current, flow out of the machine via the terminals VI, Wl and the switches S22, S32. The magnetic fields generated by the three windings overlap in the direction designated ul in FIG. 1. When the switches Sll, S21, S32 are open, equally strong currents flow into the terminals Ul, VI of the machine and the sum of these currents via the terminal Wl the, and the magnetic fields generated overlap in the direction u2.
Es lässt sich leicht nachprüfen, dass den in der Tabelle mit ul bis u6 bezeichneten Schaltzuständen jeweils um 60° gegeneinander verdrehte Feldorientierungen in der Drehfeldmaschine entsprechen.It is easy to check that the switching states in the table labeled ul to u6 each correspond to field orientations rotated by 60 ° in the induction machine.
Fig. 2 ist ein Diagramm, das die den Schaltzuständen ent- sprechenden Raumzeiger darstellt; die Raumzeiger uO und u7 sind von verschwindender Länge.2 is a diagram showing the space pointers corresponding to the switching states; the space pointers uO and u7 are of vanishing length.
Um eine gleichmäßige Drehung der Maschine anzutreiben, muss der Wechselrichter kontinuierlich rotierende Raumzei- ger gleichbleibender Länge erzeugen. D.h., die Spitzen der Raumzeiger müssen sich auf einem Kreis wie in dem Diagramm der Fig. 2 mit K bezeichnet bewegen. Wenn man annimmt, dass die zu 1 angenommene Länge der Länge der Basis-Raumzeiger Ui bis ue einer Bestromung der Maschine mit der dem betreffenden Raumzeiger zugeordneten Schalterstellung während eines kompletten Arbeitszyklus des Wechselrichters mit der Dauer T entspricht, so genügt zur Erzeugung eines kürzeren Raumzeigers, z.B. u'i = rux, 0 > r > 1, eine Zeitspanne rT innerhalb des Zyklus, und während der rest- liehen Zykluszeit (l-r)T nimmt der Wechselrichter einen der Schaltzustände u0 oder u7 an. Um einen Raumzeiger u' (t) zwischen zwei Basis-Raumzeigern, z.B. ux und u2, zu erzeugen, werden innerhalb eines Zyklus des Wechselrichters die den benachbarten Basis-Raumzeigern ux, u2 ent- sprechenden Schaltzustände jeweils während Zeitspannen eingestellt, die proportional zur Länge der Projektion von u' (t) auf den betreffenden Basis-Raumzeiger Ux bzw. u2 ist . Ein exemplarisches Schaltmuster ist in Fig. 3 dargestellt. In dieser Figur zeigen, jeweils als Funktion der Zeit, die oberen drei Kurven die Schaltzustände der Schalter Sll bis S32, die mit IS11, IS21 bzw. IS31 bezeichneten Kurven die Stärken von durch die Schalter Sll, S21 bzw. S31 fließen- den Strömen, und Id die Stärke eines daraus resultierenden Zwischenkreisstroms . In einer ersten Phase I des Arbeitszyklus sind die Schalter Sll, S21, S31 offen und die anderen Schalter geschlos- sen, entsprechend dem Schaltzustand uO . Die Ströme JS11, IS21, IS31 sind 0, und infolgedessen ist auch der Zwi- schenkreisstrom Id 0.In order to drive an even rotation of the machine, the inverter must generate continuously rotating space pointers of constant length. That is, the tips of the space pointers have to move on a circle as denoted by K in the diagram in FIG. 2. If it is assumed that the length of the base space pointer Ui to u e assumed to correspond to 1 when the machine is energized with the switch position assigned to the space pointer in question during a complete working cycle of the inverter with the duration T, then it is sufficient to generate a shorter space pointer , for example u'i = ru x , 0>r> 1, a time period rT within the cycle, and during the remaining cycle time (lr) T the inverter assumes one of the switching states u 0 or u 7 . In order to generate a space pointer u '(t) between two base space pointers, for example u x and u 2 , the switching states corresponding to the neighboring base space pointers u x , u 2 are set within time cycles in each case, which is proportional to the length of the projection of u '(t) onto the relevant basic space vector Ux or u 2 . An exemplary switching pattern is shown in FIG. 3. In this figure, as a function of time, the top three curves show the switching states of switches Sll to S32, the curves labeled IS11, IS21 and IS31 show the strengths of currents flowing through switches Sll, S21 and S31, and Id the strength of a resulting intermediate circuit current. In a first phase I of the working cycle, the switches S11, S21, S31 are open and the other switches are closed, corresponding to the switching state uO. The streams JS11, IS21, IS31 are 0, and as a result the intermediate circuit current Id is 0.
In einer zweiten Phase II schließt Sll, es resultiert der Schaltzustand ul , und ein Strom mit einer durch die Konstruktion des Wechselrichters und der Drehfeldmaschine festgelegten Stromstärke I fließt durch den Schalter Sll und die Klemme Ul und verteilt sich auf die Klemme VI und den Schalter S22 bzw. die Klemme Wl und den Schalter S32. Der Zwischenkreisstrom Id ist gleich IS11.In a second phase II, Sll closes, the switching state ul results, and a current with a current intensity I determined by the design of the inverter and the induction machine flows through the switch Sll and the terminal Ul and is distributed to the terminal VI and the switch S22 or the terminal Wl and the switch S32. The intermediate circuit current Id is equal to IS11.
In der darauf folgenden Phase III geht der Wechselrichter über in den Schaltzustand u2 , indem der Schalter S21 geöffnet und der Schalter S22 geschlossen wird. Nun sind die Klemmen Ul , VI parallel mit der positiven Klemme des Zwischenkreises verbunden, und die Summe der über sie in die Maschine hineingeflossenen Ströme fließt über die Klemme Wl heraus. Der in Phase II durch Sll geflossene Strom verteilt sich nun auf die Schalter Sll, S21, der Zwischen- .kreisstrom Id bleibt gleich.In the following phase III, the inverter changes to the switching state u2 by opening the switch S21 and closing the switch S22. The terminals U1, VI are now connected in parallel to the positive terminal of the intermediate circuit, and the sum of the currents flowing into the machine via them flows out via the terminal W1. The current flowing through Sll in phase II is now distributed to switches Sll, S21, the intermediate circuit current Id remains the same.
In der anschließenden Phase IV sind alle mit der positiven Klemme des Zwischenkreises verbundenen Schalter Sll, S21, S31 geschlossen, und S12, S22, S32 sind offen, so dass der Zwischenkreis effektiv offen ist. Ströme durch die Schalter Sll, S21, S31 können nur auf Selbstinduktion der Drehfeldmaschine zurückgehen und werden hier nicht betrachtet; der Zwischenkreisstrom Id verschwindet.In the subsequent phase IV, all switches S11, S21, S31 connected to the positive terminal of the intermediate circuit are closed, and S12, S22, S32 are open, so that the intermediate circuit is effectively open. Currents through the switches Sll, S21, S31 can only be due to the induction of the induction machine and are not considered here; the intermediate circuit current Id disappears.
Der Ablauf wiederholt sich in umgekehrter Reihenfolge in den Phasen V bis VIII.The process is repeated in reverse order in phases V to VIII.
Wie man sieht, wechseln sich bei dem hier betrachteten Schaltmuster im Laufe jedes Zyklus zwei Perioden, in denen ein Zwischenkreisstrom fließt, mit Perioden ohne Zwischen- kreisstromfluss ab. Dieser schwankende Strombedarf bewirkt ein Schwanken der Zwischenkreisspannung. Es gibt daher Phasen im Betriebszyklus des Wechselrichters, in denen weniger Zwischenkreisspannung zur Verfügung steht als in an- deren, während die Dauern der einzelnen Phasen unter der Annahme einer gleichbleibenden Zwischenkreisspannung berechnet sind. Es kommt daher zu Abweichungen zwischen einem erwarteten und einem tatsächlich in der Drehfeldmaschine erzeugten Raumzeiger, wodurch der Gleichlauf des Motors beeinträchtigt wird. Um diese SpannungsSchwankungen zu begrenzen, ist es üblich, einen Glättkondensator zu den Strängen des Wechselrichters parallel zu schalten. Die für diesen Kondensator benötigte Kapazität ist um so größer, je länger die Zyk- lusperiode des Wechselrichters ist. Um den Kondensator klein machen zu können, ist man infolgedessen im Allgemeinen bestrebt, die Zyklusperiode des Wechselrichters so kurz wie möglich zu machen. Mit jedem Umschalten treten jedoch Verluste an den Schaltern des Wechselrichters auf. Infolgedessen haben diese eine Verlustleistung, die mit der Zyklusfrequenz des Wechselrichters ansteigt und eine obere Grenze der Zyklusfrequenz bei gegenwärtigen IGBT- oder MOSFET-Leistungsschaltern von einigen kHz vorgibt. Für den Betrieb leistungsstarker Maschinen werden daher nach wie vor Glättkondensatoren mit großer Kapazität und hoher Spannungsfestigkeit benötigt, deren Kosten beträchtlich sind.As you can see, the switching pattern considered here alternates two periods in which an intermediate circuit current flows with periods without an intermediate circuit current flow in the course of each cycle. This fluctuating current requirement causes the intermediate circuit voltage to fluctuate. There are therefore phases in the operating cycle of the inverter in which less intermediate circuit voltage is available than in others, while the durations of the individual phases are calculated assuming a constant intermediate circuit voltage. There are therefore deviations between an expected and an actually generated space vector in the induction machine, whereby the synchronism of the motor is impaired. In order to limit these voltage fluctuations, it is common to connect a smoothing capacitor in parallel with the strings of the inverter. The longer the cycle period of the inverter, the greater the capacitance required for this capacitor. As a result, in order to make the capacitor small, the general aim is to make the cycle period of the inverter as short as possible. With each switchover, however, losses occur at the switches of the inverter. As a result, they have a power loss that increases with the cycle frequency of the inverter and imposes an upper limit on the cycle frequency for current IGBT or MOSFET power switches of a few kHz. Smooth capacitors with large capacitance and high dielectric strength are therefore still required for the operation of powerful machines, the costs of which are considerable.
Aufgabe der Erfindung ist daher, ein Verfahren zum Betrieb eines Wechselrichters und einen zur Durchführung des Verfahrens geeigneten Wechselrichter anzugeben, die es erlauben, die Schwankungen des Zwischenkreisstroms bzw. der Zwischenkreisspannung gering zu halten, und es dadurch möglich machen, kleinere und preiswertere Glättkondensato- ren zu verwenden.The object of the invention is therefore to provide a method for operating an inverter and an inverter suitable for carrying out the method, which make it possible to keep the fluctuations in the intermediate circuit current or the intermediate circuit voltage low and thereby make it possible to use smaller and less expensive smoothing capacitors to use.
Die Aufgabe wird zum einen gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die Schritte a) des Festlegens eines in der Drehfeldmaschine zu erzeugenden Raumzeigers und b) des Festlegens einer Schaltsequenz für eine erste Gruppe von i Strängen (i > 2) des Wechselrichters, die jeweils sich zu einer ersten i-Phasen-Maschine ergänzen, können nach einem be- liebigen für i-Phasen-Maschinen bekannten Verfahren durchgeführt werden. Auch das Festlegen einer Schaltsequenz für Stränge, die die weiteren j Phasen der n-Phasen-Maschine (mit j = 2, 3, ..., n-i) versorgen, die sich zu einer zweiten j -Phasen-Maschine ergänzen, kann in an sich be- kannter Weise erfolgen. Dabei können gleiche oder unterschiedliche Verfahren zum Festlegen der Schaltsequenzen bei der i-Phasen- und der j -Phasen-Maschine zum Einsatz kommen. Durch eine geeignete Auswahl eines Phasenversatzes zwischen den zwei Schaltsequenzen wird erreicht, dass die zwei Gruppen von Strängen zu jeweils unterschiedlichen Zeiten den Zwischenkreis belasten, so dass der Gleichan- teil des aus dem Zwischenkreis gezogenen Stroms größer und der oszillierende Anteil kleiner gemacht werden kann als bei einer einzelnen Maschine mit i bzw. j Phasen.The object is achieved on the one hand by a method having the features of claim 1. The steps a) of defining a space vector to be generated in the induction machine and b) of establishing a switching sequence for a first group of i strings (i> 2) of the inverter Each of which complements a first i-phase machine can be carried out using any method known for i-phase machines. The specification of a switching sequence for lines that supply the other j phases of the n-phase machine (with j = 2, 3, ..., ni), which complement each other to form a second j-phase machine, can also be done in in a known manner. The same or different methods can be used to determine the switching sequences for the i-phase and the j -phase machine. A suitable selection of a phase offset between the two switching sequences ensures that the two groups of strands load the intermediate circuit at different times, so that the DC link part of the current drawn from the intermediate circuit is larger and the oscillating component can be made smaller than in a single machine with i or j phases.
Im einfachsten Fall ist i + j = n; d.h. die i-Phasen- und die j -Phasen-Maschine ergänzen sich zur vollständigen n- Phasen-Drehfeldmaschine . Es ist aber auch möglich, von i- Phasen- und j -Phasen-Maschine wenigstens eine, sagen wir die j -Phasen-Maschine, weiter aufzuteilen, so dass insge- samt drei oder gar mehr Gruppen bzw. den Gruppen entsprechende Maschinen erhalten werden, und für diese jeweils Schaltsequenzen festzulegen. Auch hier können Phasenversätze zwischen den Gruppen so festgelegt werden, dass der Gleichanteil des Zwischenstroms groß und der Wechselanteil niedrig wird.In the simplest case i + j = n; i.e. the i-phase and the j -phase machine complement each other to form a complete n-phase induction machine. However, it is also possible to further divide at least one, say the j-phase machine, of i-phase and j-phase machines, so that a total of three or even more groups or machines corresponding to the groups are obtained , and to define switching sequences for each of these. Here, too, phase offsets between the groups can be determined so that the DC component of the intermediate current is large and the AC component is low.
Wenn die Leistung der n-Phasen-Drehfeldmaschine gering ist und die Zeitspanne innerhalb jedes Wechselrichterzyklus, in der eine der Gruppen von Strängen Strom zieht, kürzer als ein m-tel der Zyklusperiode ist (wenn m die Zahl derIf the performance of the n-phase induction machine is low and the period of time within each inverter cycle in which one of the groups of strings draw current is shorter than one mth of the cycle period (if m is the number of
Gruppen ist) , so ist es im Allgemeinen möglich, die Phasenverschiebung zwischen den Gruppen so zu wählen, dass die Zeiten, in denen sie Strom ziehen, nicht überlappen, d.h., dass im Laufe eines Arbeitszyklus des Wechselrich- ters jederzeit entweder nur eine der Gruppen oder keine Gruppe Strom zieht.Groups), it is generally possible to choose the phase shift between the groups so that the times in which they draw current do not overlap, that is to say that during the course of a working cycle of the inverter, either only one of the groups at any time or no group draws electricity.
Wenn umgekehrt die benötigte Leistung der Drehfeldmaschine groß ist, so dass jede der m Gruppen während mehr als ei- nem m-tel der Zyklusperiode Strom zieht, so kann im Allgemeinen die Phasenverschiebung so gelegt werden, dass immer dann, wenn eine der Gruppen keinen Strom zieht, wenigstens eine der anderen Gruppen Strom zieht, so dass der Zwischenkreisstrom zu keiner Zeit vollständig verschwindet. In beiden Fällen reduziert sich der oszillierende Anteil des Zwischenkreisstroms erheblich im Vergleich zu einer für gleiche Leistungen ausgelegten herkömmlichen i- oder j -Phasen-Maschine, insbesondere wenn i und j kleine Werte wie etwa 2 oder 3 haben.Conversely, if the required power of the induction machine is large, so that each of the m groups draws current for more than one mth of the cycle period, the phase shift can generally be set such that whenever one of the groups has no current draws, at least one of the other groups draws current, so that the intermediate circuit current never disappears completely. In both cases, the oscillating component of the intermediate circuit current is considerably reduced in comparison to a conventional i- or j-phase machine designed for the same output, especially if i and j have small values such as 2 or 3.
Wenn die Schaltsequenzen jeder Gruppe pro Zyklus nur ein Zeitintervall aufweisen, in dem die Gruppe Strom aus dem Zwischenkreis zieht, so ist eine optimale Phasenverschiebung zwischen den Gruppen durch eine Phasendifferenz zwi- sehen den zwei Schaltsequenzen von 360°, dividiert durch die Zahl der Gruppen, gewährleistet. Wenn die Schaltse- quenzen jeder Gruppe pro Zyklus zwei Zeitintervalle aufweisen, denen die Gruppe einen Strom aus dem Zwischenkreis zieht, kann die Phasendifferenz zwischen den Schaltsequenzen der Gruppen zweckmäßigerweise auf 180°, dividiert durch die Zahl der Gruppen, gelegt werden.If the switching sequences of each group have only one time interval in each cycle in which the group draws current from the intermediate circuit, then an optimal phase shift between the groups is given by a phase difference between the two switching sequences of 360 °, divided by the number of groups, guaranteed. If the shift sequences of each group have two time intervals per cycle, for which the group draws a current from the intermediate circuit, the phase difference between the switching sequences of the groups can expediently be set to 180 ° divided by the number of groups.
Die Aufgabe wird zum anderen gelöst durch einen Wechselrichter mit n aus einem Gleichstromzwischenkreis gespeisten Strängen (n > 4) , einem zu den Strängen parallelen Glättkondensator und einer Steuerschaltung zum Ansteuern von Schaltern der n Stränge, bei dem die Steuerschaltung eingerichtet ist, ein Verfahren wie oben definiert auszuführen.On the other hand, the object is achieved by an inverter with n strings fed from a DC intermediate circuit (n> 4), a smoothing capacitor parallel to the strings and a control circuit for actuating switches of the n strings, in which the control circuit is set up, a method as above to be defined.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:Further features and advantages of the invention result from the following description of exemplary embodiments with reference to the attached figures. Show it:
Fig. 1, bereits behandelt, ein Blockdiagramm einer Drei- Phasen-Drehfeldmaschine und eines Wechselrichters mit drei Strängen;1, already discussed, a block diagram of a three-phase induction machine and an inverter with three strands;
Fig. 2, bereits behandelt, in einer Drehfeldmaschine zu erzeugende Raumzeiger;2, already treated, space pointers to be generated in a rotating field machine;
Fig. 3, bereits behandelt, eine Schaltsequenz des Drei- Phasen-Wechselrichters aus Fig. 1;3, already dealt with, a switching sequence of the three-phase inverter from FIG. 1;
Fig. 4A eine Drehfeldmaschine und einen Wechselrichter mit jeweils sechs Phasen;4A shows a three-phase machine and an inverter, each with six phases;
Figs. 4 B, C alternative Sechs-Phasen-Drehfeldmaschinen;Figs. 4 B, C alternative six-phase induction machines;
Fig. 5A ein Zeitdiagramm einer nicht phasenverschobenen Schaltsequenz für einen sechsphasigen Wechselrichter;5A is a timing diagram of a non-out-of-phase switching sequence for a six-phase inverter;
Fig. 5B, C Zeitdiagramme von erfindungsgemäßen phasenverschobenen SchaltSequenzen,- Fig. 6A eine phasenverschobene Schaltsequenz für den Sechs-Phasen-Wechselrichter bei niedriger Leistung;5B, C are time diagrams of phase-shifted switching sequences according to the invention; FIG. 6A shows a phase-shifted switching sequence for the six-phase inverter at low power;
Fig. 6B eine phasenverschobene Schaltsequenz für den Sechs-Phasen-Wechselrichter bei hoher Leistung; Fig. 7 eine Schnittsequenz, die nach für die zwei sich zu der Sechs-Phasen-Maschine ergänzenden Drei-Phasen- Maschinen unterschiedlichen Verfahren festgelegt ist;6B shows a phase-shifted switching sequence for the six-phase inverter at high power; 7 shows a cutting sequence which is determined according to different methods for the two three-phase machines which complement one another for the six-phase machine;
Fig. 8 eine Drehfeldmaschine und einen Wechselrichter mit jeweils vier Phasen;8 shows an induction machine and an inverter, each with four phases;
Fig. 9 in der Vier-Phasen-Maschine der Fig. 8 zu erzeugende Raumzeiger, analog der Fig. 2;FIG. 9 space pointers to be generated in the four-phase machine of FIG. 8, analogous to FIG. 2;
Fig. 10 ein Zeitdiagramm einer nicht phasenverschobenen Schaltsequenz für den vierphasigen Wechselrichter aus Fig, 8; Fig. 11 ein Zeitdiagramm einer erfindungsgemäßen phasenverschobenen Schaltsequenz; undFIG. 10 shows a time diagram of a non-phase-shifted switching sequence for the four-phase inverter from FIG. 8; 11 shows a time diagram of a phase-shifted switching sequence according to the invention; and
Fig. 12 eine Veranschaulichung der Wirkungsweise der Erfindung bei Aufteilung einer Drehfeldmaschine in drei je- weils phasenverschoben angesteuerte Teilmaschinen.12 is an illustration of the mode of operation of the invention when a three-phase machine is divided into three sub-machines which are driven out of phase.
Fig. 4A zeigt ein Blockschaltbild eines Sechs-Phasen- Wechselrichters und einer daran angeschlossenen Sechs- Phasen-Drehfeldmaschine. Die Sechs-Phasen-Drehfeldmaschine kann aufgefasst werden als eine Kombination von zwei auf eine gemeinsame Welle wirkenden dreiphasigen Maschinen, wobei Anschlussklemmen der ersten dreiphasigen Maschine mit Ul, U2 , VI, V2 , Wl , W2 und die der zweiten Maschine mit den gleichen Symbolen, jeweils mit einem zusätzlichen Apostroph, bezeichnet sind. Die Klemmen U2 , V2 , W2 , U2 ' , V2 ' , W2 ' beider Maschinen sind zu einem gemeinsamen Sternpunkt verbunden; doch ist dies für die Funktionsweise der Maschine nicht von Bedeutung. Es könnten auch jeweils die Klemmen U2 , V2 , W2 der ersten dreiphasigen Maschine und diejenigen der zweiten dreiphasigen Maschine für sich zu einem Sternpunkt verschaltet sein. Auch eine Kombination von zwei dreiphasigen Maschinen in Dreieckschaltung wie in Fig. 4B gezeigt, kommt in Betracht. Auch ein Aufbau wie in Fig. 4C gezeigt ist möglich, bei dem sechs Wicklungen zu einem Sechseck in Reihe geschaltet sind und jede Wicklung sowohl einer Phase der ersten Drei-Phasen-Maschine mit Klemmen Ul , VI, Wl als auch der zweiten Maschine mit den Klemmen Ul', VI', Wl' zuzurechnen ist. Der Wechselrichter ist über einen Zwischenkreis mit einer positiven Schiene (+) und einer negativen Schiene (-) durch einen (nicht dargestellten) Gleichrichter gespeist. Zwischen den zwei Schienen +, - sind ein Glättkondensator C und sechs Stränge mit je zwei Schaltern parallel geschaltet. Wie in Fig. 1 sind die mit den Klemmen Ul, VI, Wl verbundenen Schalter mit Sll, S12, S21, S22, S31, S32 bezeichnet, und die entsprechenden der zweiten dreiphasigen Maschine zugeordneten Schalter sind mit den gleichen Symbolen, jeweils mit einem zusätzlichen Apostroph, bezeichnet. Da die Wicklungen der zweiten Teilmaschine jeweils entgegengesetzt zu denen der ersten orientiert sind, müssen diese, um einen gegebenen Raumzeiger zu erzeugen, jeweils mit einem Strom versorgt werden, dessen Vorzeichen entgegengesetzt zu dem ist, der durch die entsprechende Wicklung der ersten Teilmaschine fließt. D.h. die Schaltzustände zum Erzeugen eines gegebenen Basis-Raumzeigers sind bei den der zweiten Teilmaschine zugeordneten Schaltern Sll', ..., S32' jeweils entgegengesetzt zu denen der der ersten Teilmaschine zugeordneten Schalter Sll, ..., S32, wie in der nachfolgenden Tabelle angegeben.4A shows a block diagram of a six-phase inverter and a six-phase induction machine connected to it. The six-phase induction machine can be understood as a combination of two three-phase machines acting on a common shaft, whereby the connecting terminals of the first three-phase machine with Ul, U2, VI, V2, Wl, W2 and those of the second machine with the same symbols, each with an additional apostrophe. The terminals U2, V2, W2, U2 ', V2', W2 'of both machines are connected to a common star point; however, this is not important for the functioning of the machine. The terminals U2, V2, W2 of the first three-phase machine and those of the second three-phase machine could also each be interconnected to a star point. A combination of two three-phase machines in a delta connection as shown in FIG. 4B can also be considered. A structure as shown in FIG. 4C is also possible, in which six windings are connected in series to form a hexagon and each winding has both a phase of the first three-phase machine with terminals U1, VI, Wl and the second machine with the Terminals Ul ', VI', Wl 'is to be attributed. The inverter is fed via an intermediate circuit with a positive rail (+) and a negative rail (-) by a rectifier (not shown). A smoothing capacitor C and six strings, each with two switches, are connected in parallel between the two rails +, -. As in Fig. 1, the switches connected to the terminals Ul, VI, Wl are designated Sll, S12, S21, S22, S31, S32, and the corresponding switches assigned to the second three-phase machine have the same symbols, each with an additional one Apostrophe. Since the windings of the second sub-machine are oriented opposite to those of the first, in order to generate a given space vector, they must each be supplied with a current whose sign is opposite to that which flows through the corresponding winding of the first sub-machine. That is, the switching states for generating a given basic space vector are in each case opposite for the switches Sll ', ..., S32' assigned to the second sub-machine to those of the switches Sll, ..., S32 assigned to the first sub-machine, as in the table below specified.
Figure imgf000011_0001
Andersherum betrachtet: die Schaltsequenz, mit der die Schalter der zweiten Teilmaschine betätigt werden müssen, um einen gegebenen Raumzeiger wie den Zeiger u' (t) in Fig. 2 zu erzeugen, ist die gleiche, die bei der ersten Teilmaschine angewendet wird, um einen um 180° phasenverschobenen Raumzeiger -u' (t) zu erzeugen. Fig. 5A zeigt konkret ein Beispiel einer solchen Schaltsequenz. Für die Schalter Sll bis S32 der ersten Teilmaschine ist diese Schaltsequenz identisch mit der aus Fig. 3. Sie erzeugen in den Phasen I bis VIII der Schaltsequenz nacheinander die Basis-Raumzeiger uO, ul, u2 , u7 , u7 , u2 , ul, uO . Dabei belastet die erste Teilmaschine belastet den Zwischenkreis mit dem Strom Id. Die Zustände der Schalter Sll' bis S32', die der zweiten Teilmaschine zugeordnet sind, sind jeweils zu denen der Schalter Sll bis S32 ent- gegengesetzt ; sie erzeugen nacheinander in den Phasen I bis VIII die Basis-Raumzeiger u7 , u2 , ul , uO , uO , u7 , u2 , ul . Die zweite Teilmaschine zieht den Zwischenkreisstrom Id' in den Phasen II, III, VI, VII. Dabei ist im Allgemei- nen - abweichend von der diesbezüglich vereinfachenden Figur - der ÜbergangsZeitpunkt zwischen den Phasen II und III bzw. V und VI nicht für beide Teilmaschinen der gleiche. Die Ströme Id, Id' überlagern sich phasengleich zu Id,tot. Eine Vergleichmäßigung des Stromverbrauchs im Ver- gleich zur Drei-Phasen-Maschine der Fig. 1 ist hiermit noch nicht verbunden.
Figure imgf000011_0001
The other way round: the switching sequence with which the switches of the second sub-machine have to be actuated in order to generate a given space pointer like the pointer u '(t) in FIG. 2 is the same as that used for the first sub-machine by one to generate 180 ° phase-shifted space pointer -u '(t). 5A specifically shows an example of such a switching sequence. For the switches S11 to S32 of the first sub-machine, this switching sequence is identical to that of FIG. 3. In phases I to VIII of the switching sequence, they generate the basic space pointers uO, ul, u2, u7, u7, u2, ul, uO one after the other , The first sub-machine loads the intermediate circuit with the current Id. The states of the switches Sll 'to S32', which are assigned to the second sub-machine, correspond to those of the switches Sll to S32. opposite; in phases I to VIII, they generate the basic spatial pointer u7, u2, ul, uO, uO, u7, u2, ul. The second sub-machine draws the intermediate circuit current Id 'in the phases II, III, VI, VII. In general, the transition time between the phases II and III or V and VI is not for both sub-machines - in contrast to the figure simplifying in this regard the same. The currents Id, Id 'overlap in phase with Id, dead. A comparison of the power consumption in comparison to the three-phase machine of FIG. 1 is not yet associated with this.
Führt man jedoch, wie in Fig. 5B gezeigt, erfindungsgemäß einen Phasenversatz zwischen den Schaltsequenzen der zwei Teilmaschinen ein, so führt dies auch zu einer Phasenverschiebung der von den Teilmaschinen gezogenen Zwischen- kreisströme Id, Id' . Wie Fig. 5B deutlich macht, in der eine Phasenverschiebung Δφ von ca. 45° angenommen ist, führt jeder beliebige Phasenversatz zwischen den Schaltse- quenzen der zwei Teilmaschinen zu einer Vergleichmäßigung des Zwischenstroms und damit zu einer Reduzierung der SpannungsSchwankungen im Zwischenkreis.However, if, as shown in FIG. 5B, a phase offset between the switching sequences of the two sub-machines is introduced according to the invention, this also leads to a phase shift in the intermediate circuit currents Id, Id 'drawn by the sub-machines. As shown in FIG. 5B, in which a phase shift Δφ of approximately 45 ° is assumed, any phase shift between the switching sequences of the two sub-machines leads to an equalization of the intermediate current and thus to a reduction in the voltage fluctuations in the intermediate circuit.
Wenn, wie bei der in Fig. 3 und Fig. 5A betrachteten Schaltsequenz jeweils einer der neutralen Schaltzustände uO, u7 Enden und Mitte eines Arbeitszyklus des Wechselrichters bildet und beide neutralen Phasen jeweils gleich lang sind, ist der optimale Wert der Phasenverschiebung 90°. In dem in Fig. 5A dargestellten Idealfall, dass die Phasen I, IV, V, VIII der neutralen Zustände insgesamt die Hälfte der Zyklusdauer ausmachen, führt ein solcher Phasenversatz dazu, dass, wie in Fig. 5C gezeigt, der von der ersten Teilmaschine gezogene Zwischenkreisstrom Id genau dann nicht verschwindet, wenn der Zwischenkreisstrom Id' verschwindet, und umgekehrt. Der Gesamt-Zwischenkreisstrom Id, tot ist dann konstant. In den meisten praktisch relevanten Fällen wird die Dauer der neutralen Schaltzustände uO , u7 kleiner oder größer als die halbe Zykluszeit sein. Auch hier ergibt sich jedoch eine Vergleichmäßigung des Zwischenkreisstroms, wie in Figs. 6A, 6B gezeigt. In Fig. 6A, die den Fall des Betriebs der Sechs-Phasen-Drehfeldmaschine bei niedriger Leistung betrifft, ist die Dauer der neutralen Zustände größer als eine halbe Zyklusdauer, und es wechseln sich Phasen, in denen jeweils eine der Teilmaschinen Strom zieht, und Phasen, in denen kein Strom gezogen wird, einander ab. Im in Fig. 6B gezeigten Fall des Betriebs bei hoher Leistung, wo die Dauer der neutralen Schaltzustände geringer als eine halbe Zyklusdauer ist, wechseln sich Phasen, in denen jeweils eine der Teilmaschinen Strom zieht, mit Phasen ab, in denen beide Strom ziehen.If, as in the switching sequence considered in FIGS. 3 and 5A, one of the neutral switching states uO, u7 forms ends and middle of a working cycle of the inverter and both neutral phases are each of the same length, the optimum value of the phase shift is 90 °. In the ideal case shown in FIG. 5A, in which the phases I, IV, V, VIII of the neutral states make up half of the cycle duration, such a phase offset leads to the fact that, as shown in FIG. 5C, the one pulled by the first sub-machine The intermediate circuit current Id does not disappear exactly when the intermediate circuit current Id 'disappears, and vice versa. The total intermediate circuit current Id, tot is then constant. In most practical cases, the duration of the neutral switching states uO, u7 will be less than or greater than half the cycle time. Here, too, however, there is an equalization of the intermediate circuit current, as shown in Figs. 6A, 6B. In FIG. 6A, which relates to the case of operating the six-phase induction machine at low power, the duration of the neutral states is greater than half a cycle duration, and phases alternate, in each of which one of the sub-machines has current pulls and phases in which no current is drawn draw each other. In the case of operation at high power shown in FIG. 6B, where the duration of the neutral switching states is less than half a cycle duration, phases in which one of the sub-machines draw current alternate with phases in which both draw current.
Bei den bislang betrachteten Beispielen haben die von der Teilmaschine verursachten Zwischenkreisstrome Id bzw. Id' eine Periode, die halb so lang wie der Arbeitszyklus des Wechselrichters ist. Daher gewährleistet eine Phasenverschiebung der Schaltsequenzen der Teilmaschinen gegeneinander von 90° eine gute Vergleichmäßigung des Gesamt- Zwischenkreisstroms Id, tot. Natürlich kann die Periode der Zwischenkreisstrome auch mit der Zyklusdauer des Wechselrichters übereinstimmen, z. B. wenn eine Schaltsequenz für jede Teilmaschine eingesetzt wird, bei der die im Vergleich zu der Schaltsequenz der Fig. 3 die neutralen Phasen IV und V mit dem Raumzeiger u7 in der Mitte der Schaltsequenz weggelassen und die neutralen Phasen I und VIII mit dem Raumzeiger uO entsprechend verlängert sind; dann ergibt sich eine gute Vergleichmäßigung aus einer Phasenverschiebung von 180°. Fig. 7 zeigt Schaltzyklen gemäß einer zweiten Ausgestaltung des Verfahrens. Abweichend von dem in Fig. 5B, 5C und 6A, 6B verfolgten Ansatz, die Schaltsequenzen für die Schalter Sll bis S32 einerseits und Sll' bis S32' andererseits nach einer gleichen Vorschrift zu bestimmen und durch einen Phasenversatz zwischen den Schaltzyklen dieIn the examples considered so far, the intermediate circuit currents Id or Id 'caused by the sub-machine have a period that is half as long as the duty cycle of the inverter. Therefore, a phase shift of the switching sequences of the sub-machines against each other of 90 ° ensures a good equalization of the total intermediate circuit current Id, tot. Of course, the period of the intermediate circuit currents can also match the cycle time of the inverter, for. B. if a switching sequence is used for each sub-machine in which the neutral phases IV and V with the space vector u7 in the middle of the switching sequence are omitted and the neutral phases I and VIII with the space vector uO compared to the switching sequence of FIG are extended accordingly; then a good equalization results from a phase shift of 180 °. 7 shows switching cycles according to a second embodiment of the method. In a departure from the approach followed in FIGS. 5B, 5C and 6A, 6B, the switching sequences for the switches Sll to S32 on the one hand and Sll 'to S32' on the other hand are to be determined according to the same rule and by a phase shift between the switching cycles
Belastung des Zwischenkreises möglichst gleichmäßig zu machen, werden in Figs . 7A, 7B unterschiedliche Vorschriften für die Festlegung der SchaltSequenzen herangezogen. Dabei wird die Tatsache ausgenutzt, dass es für das Verhalten des Motors ohne Belang ist, ob als neutraler Schaltzustand der Zustand uO oder u7 verwendet wird, bzw. welchen Anteil diese Schaltzustände an der Dauer des Zyklus haben. Während bei den bisher betrachteten Schaltsequenzen die Dauer beider Schaltzustände jeweils gleich war, sind im Fall der Fig. 7 die Phasen IV, V, die dem Schaltzustand u7 entsprechen, für die die erste Teilmaschine versorgenden Schalter Sll bis S32 verlängert und für die Schalter Sll' bis S32' der zweiten Teilmaschine verkürzt, und umgekehrt sind die Phasen I, VIII, die dem Schaltzustand uO , entsprechen, für die Schalter Sll bis S32 verkürzt und für Sll' bis S32' verlängert. Dadurch verschieben sich die Phasen der Belas- tung des Zwischenkreises durch die erste Teilmaschine zu den Enden des Zyklus und für die zweite Teilmaschine zur Mitte des Zyklus, wie an den auf die Teilmaschinen entfallenden Zwischenkreisströmen Id, Id' in Fig. 7 zu erkennen ist. Es ergibt sich eine Vergleichmäßigung des gesamtenTo make the load on the DC link as even as possible are shown in Figs. 7A, 7B different regulations are used for the determination of the switching sequences. This makes use of the fact that it is irrelevant for the behavior of the motor whether the state uO or u7 is used as the neutral switching state or what proportion these switching states have in the duration of the cycle. While the duration of both switching states was the same for the switching sequences considered so far, in the case of FIG. 7, phases IV, V, which correspond to switching state u7, are extended for switches Sll to S32 that supply the first sub-machine and for switches Sll ' shortened to S32 'of the second sub-machine, and vice versa, phases I, VIII, which correspond to the switching state uO, are shortened for switches Sll to S32 and extended for Sll' to S32 '. This shifts the phases of the loading tion of the intermediate circuit through the first sub-machine to the ends of the cycle and for the second sub-machine to the middle of the cycle, as can be seen from the intermediate circuit currents Id, Id 'in the sub-machines in FIG. 7. There is an equalization of the whole
Zwischenkreisstroms Id' , die um so deutlicher ist, je mehr bei den Schaltern Sll bis S32 der Schaltzustand u7 verlängert und der Schaltzustand uO verkürzt sowie bei den Schaltern Sll' bis S32' der Schaltzustand uO verlängert und u7 verkürzt ist .DC link current Id ', the clearer the more the switching state u7 is extended for switches Sll to S32 and the switching state uO is shortened and for switching switches Sll' to S32 'the switching state uO is extended and u7 is shortened.
Fig. 8 zeigt eine Drehfeldmaschine und einen Wechselrichter mit jeweils vier Phasen. Die den einzelnen Phasen entsprechenden Wicklungen der Drehfeldmaschine sind jeweils unter 90° zueinander angeordnet und haben Eingangsklemmen Ul, VI, Ul ' , VI', die jeweils mit einem durch Schalter Sll, S12 bzw. S21, S22 bzw. Sll', S12' bzw. S21', S22' gebildeten Strang des Wechselrichters verbunden sind, und zu einem Sternpunkt verbundene Ausgangsklemmen U2 , V2 , U2 ' , V2 ' .8 shows a three-phase machine and an inverter, each with four phases. The windings of the induction machine corresponding to the individual phases are each arranged at 90 ° to each other and have input terminals Ul, VI, Ul ', VI', each of which is connected to a switch Sll, S12 or S21, S22 or Sll ', S12' or S21 ', S22' are connected to the string of the inverter, and output terminals U2, V2, U2 ', V2' connected to a star point.
Durch Bestromen jeweils einer der vier Wicklungen der Maschine sind die in dem Diagramm der Fig. 9 mit ul bis u4 bezeichneten Raumzeiger erzeugbar. In Analogie zur oben beschriebenen Sechs-Phasen-Drehfeldmaschine werden zweiBy energizing one of the four windings of the machine, the space pointers denoted by ul to u4 in the diagram of FIG. 9 can be generated. Analogous to the six-phase induction machine described above, two
Schaltzustände des Wechselrichters, in denen die Schalter Sll, S21, Sll' , S21' alle offen bzw. alle geschlossen sind, und die entsprechenden, verschwindenden Raumzeiger mit uO bezeichnet. Um eine gleichmäßige Drehung der Vier- Phasen-Drehfeldmaschine anzutreiben, muss ein auf einem Kreis K gleichmäßig umlaufender Raumzeiger u' (t) erzeugt werden. Hierzu wird jeweils während einer der Projektion von u' (t) auf die beiden benachbarten Basis-Raumzeiger, hier ul und u2 , entsprechenden Zeitspanne der jeweilige Basis-Raumzeiger erzeugt, bzw. wenn sich die Zeitspannen, in denen die Basis-Raumzeiger erzeugt werden, überlappen, wird ein Raumzeiger parallel zur Winkelhalbierenden des von dem Basis -Raumzeiger ul , u2 aufgespannten Winkels erzeugt .Switching states of the inverter, in which the switches Sll, S21, Sll ', S21' are all open or all closed, and the corresponding, disappearing space pointers are denoted by uO. In order to drive a uniform rotation of the four-phase induction machine, a space vector u '(t) which rotates evenly on a circle K must be generated. For this purpose, the respective base space pointer is generated during a time period corresponding to the projection of u '(t) onto the two adjacent base space pointers, here ul and u2, or when the time periods in which the base space pointers are generated , overlap, a space pointer is generated parallel to the bisector of the angle spanned by the base space pointer ul, u2.
Eine nicht erfindungsgemäße Schaltsequenz, mit der die Steuerschaltung CTL des Wechselrichters aus Fig. 8 dessen Schalter ansteuern kann, um während eines Arbeitszyklus mit Phasen I bis X des Wechselrichters den gewünschten Raumzeiger u' (t) zu erzeugen, ist in Fig. 10 gezeigt.. In jedem Arbeitszyklus werden die Schalter jedes Strangs zweimal umgeschaltet, wobei die zwei SchaltZeitpunkte jedes Strangs gleich weit von einem Mittelpunkt des Arbeitszyklus zwischen den Phasen V und VI entfernt sind. Außerdem sind bei zwei Strängen, die einander entgegengesetzte Anschlüsse, z.B. Ul, Ul', der Maschine versorgen, dieA switching sequence, not according to the invention, with which the control circuit CTL of the inverter from FIG. 8 can control its switch in order to generate the desired space vector u '(t) during a working cycle with phases I to X of the inverter, is shown in FIG. 10. In each work cycle, the switches of each string switched twice, the two switching times of each string being equidistant from a center point of the working cycle between phases V and VI. In addition, in the case of two strands which supply mutually opposite connections, for example Ul, Ul ', the machine
Schaltzeitpunkte der Schalter Sll, S12 des einen Strangs genauso weit vom Anfang bzw. Ende des Schaltzyklus entfernt wie die Schaltzeitpunkte der Schalter Sll', S12' des anderen Strangs von der Mitte des Schaltzyklus. Es gibt daher pro Schaltzyklus zwei Zeitintervalle, in denen derSwitching times of the switches Sll, S12 of one strand are just as far from the beginning or end of the switching cycle as the switching times of the switches Sll ', S12' of the other strand from the middle of the switching cycle. There are therefore two time intervals per switching cycle in which the
Zwischenkreisstrom IdU des Wechselrichters, der auf Strom- fluss zwischen den Anschlüssen Ul und Ul' zurückgeht, von Null verschieden ist, und diese zwei Zeitspannen liegen jeweils mittig in der ersten bzw. zweiten Hälfte des Schaltzyklus. Gleiches gilt für einen auf Stromfluss zwischen den Anschlüssen VI, VI' zurückgehenden Zwischenkreisstrom IdV, so dass ein stark ungleichmäßiger Gesamt- Zwischenkreisstrom Id,tot mit dem in der untersten Zeile von Fig. 10 gezeigten Verlauf resultiert.The intermediate circuit current IdU of the inverter, which is due to the current flow between the connections Ul and Ul ', is different from zero, and these two time periods are each centered in the first and second half of the switching cycle. The same applies to an intermediate circuit current IdV based on the current flow between the connections VI, VI ', so that a highly uneven overall intermediate circuit current Id, dead results with the curve shown in the bottom line of FIG. 10.
Fasst man die Vier-Phasen-Drehfeldmaschine auf als eine Überlagerung von zwei Zwei-Phasen-Maschinen, zu denen jeweils die Phasen Ul , Ul ' bzw. VI, VI' gehören, so ist leicht einzusehen, dass der Gesamt-Zwischenkreisstrom vergleichmäßigt werden kann, indem ein Phasenversatz von 90° zwischen den Schaltsequenzen der zwei Zwei-Phasen- Maschinen eingeführt wird. Die entsprechenden Schaltsequenzen und die daraus resultierenden Zwischenkreisstrome sind in ihrem zeitlichen Verlauf in Fig. 11 dargestellt. Zeitspannen, in denen die durch die Phasen VI, VI' gebildete Maschine den Zwischenkreis belastet, fallen jeweils mit Zeitintervallen überein, in denen die aus den Phasen Ul, Ul' gebildete Maschine keinen Zwischenkreisstrom zieht. So wird der Zwischenkreis gleichmäßig, mit geringem Wechselanteil, belastet, und es genügt ein kleiner Glättkondensator C, um störende SpannungsSchwankungen wirksam zu unterdrücken.If one considers the four-phase induction machine as a superimposition of two two-phase machines, to which the phases Ul, Ul 'and VI, VI' belong, respectively, it is easy to see that the total intermediate circuit current can be equalized by introducing a phase offset of 90 ° between the switching sequences of the two two-phase machines. The corresponding switching sequences and the resulting intermediate circuit currents are shown in FIG. 11 over time. Periods in which the machine formed by phases VI, VI 'loads the intermediate circuit coincide with time intervals in which the machine formed by phases Ul, Ul' does not draw any intermediate circuit current. The DC link is loaded evenly, with a low AC component, and a small smoothing capacitor C is sufficient to effectively suppress disturbing voltage fluctuations.
Selbstverständlich kann auch die bereits oben beschriebene Sechs-Phasen-Drehfeldmaschine als eine Kombination von drei Zwei-Phasen-Maschinen aufgefasst werden, denen jeweils die Klemmenpaare Ul , Ul ' , VI, VI' und Wl, Wl ' entsprechen. Bei der in Fig. 5A gezeigten, nicht erfindungsgemäßen Schaltsequenz ist leicht nachzuvollziehen, dass auf die durch Ul, Ul ' gebildete Zwei-Phasen-Maschine und die durch Wl , Wl' gebildete Maschine jeweils ein Anteil IdU bzw. IdW am Zwischenkreisstrom mit dem gleichen Verlauf wie Id in Fig. 5A entfiele, während die zwei Zwei- Phasen-Maschine VI, VI' nur dann einen Zwischenkreisstrom zieht, wenn der zu erzeugende Raumzeiger u' (t) eine nicht- verschwindende Projektion auf die von dieser Maschine erzeugbaren Basis-Raumzeiger u2 , u5 hat, d.h. wenn abweichend von der Darstellung der Fig. 5A die UmschaltZeitpunkte der Schalter S21, S22 einerseits und S21' und S22' andererseits verschieden sind.Of course, the six-phase induction machine already described above can also be understood as a combination of three two-phase machines, each of which corresponds to the terminal pairs Ul, Ul ', VI, VI' and Wl, Wl '. In the switching sequence not shown according to the invention shown in FIG. 5A, it is easy to understand that there is a share in each of the two-phase machine formed by U1, U1 'and the machine formed by U1, U1' IdU or IdW on the intermediate circuit current with the same profile as Id in FIG. 5A would be omitted, while the two two-phase machine VI, VI 'only draws an intermediate circuit current if the space vector u' (t) to be generated is a non-vanishing one Projection onto the base space vector u2, u5 that can be produced by this machine, ie if, in a departure from the illustration in FIG. 5A, the switching times of the switches S21, S22 on the one hand and S21 'and S22' on the other are different.
Fig. 12 zeigt schematisch den zeitlichen Verlauf der auf die einzelnen Zwei-Phasen-Maschinen zurückgehenden Anteile an Zwischenkreisstrom unter der Annahme, dass wie bei der Schaltsequenz der Fig. 5A jede Zwei-Phasen-Maschine in je- dem Arbeitszyklus von tO bis tl1 der Steuerschaltung zweimal Strom zieht, und dass die Zeiten, in denen die einzelnen Maschinen Strom ziehen, um jeweils 60° phasenverschoben sind. Die Zeitintervalle mit nichtverschwindendem Anteil IdU, IdV , IdW des Zwischenkreisstroms sind jeweils als vertikale Linie mit einem gestrichelten horizontalen Doppelpfeil dargestellt, der, die je nach geforderter Maschinenleistung und Orientierung des zu erzeugenden Raumzeigers u' (t) variable Breite der Stromimpulse, symbolisiert. Bei geringer Leistung der Maschine, dargestellt durch die Kurve Id,tot(l), überlappen die auf die einzelnen Zwei-Phasen-Maschinen zurückgehenden Stromimpulse nicht, und der Zwischenkreisstrom schwankt zwischen 0 und dem von einer einzelnen Zwei-Phasen-Maschine maximal aufgenommenen Strom Im. Nimmt die geforderte Leistung zu, so dass benachbarte Intervalle nichtverschwindenden Zwischenkreisstroms der Zwei-Phasen-Maschinen überlappen, so oszilliert der Strom zwischen Im und 21m, wie für die Kurve Id,tot'(2) gezeigt. Nimmt die geforderte Leistung nochmals zu, so dass jeweils übernächst benachbarte Intervalle zu überlappen beginnen, so schwankt der Gesamt-Zwischenkreisstrom Id,tot(3) zwischen 21m und 31m. In allen Fällen ist der Wechselanteil des Gesamt-Zwischenkreisstroms wirksam minimiert . Wie man leicht sieht, ist dieses Konzept ohne weiteres auch auf Drehfeldmaschinen mit noch höheren Phasenzahlen übertragbar; die Vergleichmäßigung des Zwischenkreisstroms ist um so wirksamer möglich, je größer die Zahl der Phasen der betrachteten Drehfeldmaschine ist bzw. je größer die Zahl der Teilmaschinen ist, in diese Drehfeldmaschine i- deell zerlegt werden kann. FIG. 12 schematically shows the time course of the portions of the intermediate circuit current attributed to the individual two-phase machines on the assumption that, as in the switching sequence of FIG. 5A, each two-phase machine in each working cycle from tO to tl 1 the control circuit draws current twice, and that the times in which the individual machines draw current are each phase-shifted by 60 °. The time intervals with a non-vanishing portion IdU, IdV, IdW of the intermediate circuit current are each shown as a vertical line with a dashed horizontal double arrow, which symbolizes the variable width of the current impulses u '(t) depending on the required machine power and the orientation of the space vector to be generated. When the machine is low, represented by the curve Id, tot (l), the current pulses attributed to the individual two-phase machines do not overlap, and the intermediate circuit current fluctuates between 0 and the maximum current consumed by a single two-phase machine Im. If the required power increases so that adjacent intervals of non-vanishing DC link current of the two-phase machines overlap, the current oscillates between Im and 21m, as shown for curve Id 'tot ' (2). If the required power increases again, so that neighboring intervals begin to overlap the next, the total intermediate circuit current Id, tot (3) fluctuates between 21m and 31m. In all cases, the alternating component of the total intermediate circuit current is effectively minimized. As you can easily see, this concept can easily be transferred to induction machines with even higher phase numbers; the DC link current can be evened out more effectively the larger the number of phases of the considered induction machine or the larger the number of sub-machines can be broken down into this induction machine.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zum Betreiben einer n-Phasen- Drehfeldmaschine (n > 4) , wobei n eine natürliche Zahl > 4ist, mit Hilfe eines Wechselrichters, der n aus einem Gleichstromzwischenkreis gespeiste Stränge (Sll, S12; S21, S22; S31, S32 ; Sll', S12 ' ; S21', S22'; S31', S32') zum Versorgen jeweils einer Phase (Ul, VI, Wl , Ul' , VI', Wl') der n-Phasen-Drehfeldmaschine umfasst, bei dem in aufeinanderfolgenden Arbeitszyklen folgende Schritte ausgeführt werden: a) Festlegen eines in der n-Phasen-Drehfeldmaschine zu erzeugenden Raumzeigers (u' (t) ) ; b) Festlegen einer ersten Schaltsequenz für die Schalter (Sll, S12, S21, S22, S31, S32) einer ersten Gruppe von i Strängen (i = 2, 3, ..., n-2) (Sll, S12; S21, S22 ; S31, S32), wobei 2<i≤n-2, die jeweils sich zu einer ersten i-Phasen- Maschine ergänzende Phasen (U, V, W) der n- Phasen-Drehfeldmaschine versorgen, in der Weise, dass diese i Phasen einen ersten Beitrag zum Raumzeiger liefern; c) Festlegen einer zweiten Schaltsequenz für die Schalter (Sll', S12', S21', S22', S31', S32') einer zweiten Gruppe, die die j nicht zur ersten Gruppe gehörenden Stränge (j = 2+i, 3+i, ..., n- 2-i) (Sll', S12'; S21', S22'; S31', S32'), 2+i≤j<n-2-i, umfasst, in der Weise, dass die von diesen j Strängen gespeisten Phasen der n-Phasen- Drehfeldmaschine, die sich zu einer j -Phasen- Maschine ergänzen, den restlichen Beitrag zum Raumzeiger liefern und dass die Zeiten, in denen die Stränge der zweiten Gruppe einen Strom aus dem Zwischenkreis ziehen, mit den Zeiten, in denen die Stränge der ersten Gruppe einen Strom aus dem Zwischenkreis ziehen, nicht oder nur unvollständig übereinstimmen, d) Ansteuern der Gruppen von Strängen anhand der festgelegten SchaltSequenzen. 1. A method for operating an n-phase induction machine (n> 4), where n is a natural number> 4, with the aid of an inverter, which feeds n strings (Sll, S12; S21, S22; S31, S32; Sll ', S12'; S21 ', S22'; S31 ', S32') for supplying one phase each (Ul, VI, Wl, Ul ', VI', Wl ') of the n-phase induction machine, in which in successive work cycles, the following steps are carried out: a) determining a space vector (u '(t)) to be generated in the n-phase induction machine; b) defining a first switching sequence for the switches (Sll, S12, S21, S22, S31, S32) of a first group of i strands (i = 2, 3, ..., n-2) (Sll, S12; S21, S22; S31, S32), wherein 2 <i≤n-2, each supplying phases (U, V, W) of the n-phase induction machine, which complement each other to form a first i-phase machine, in such a way that these i phases provide a first contribution to the room pointer; c) Definition of a second switching sequence for the switches (Sll ', S12', S21 ', S22', S31 ', S32') of a second group which contains the j strands not belonging to the first group (j = 2 + i, 3+ i, ..., n- 2-i) (Sll ', S12'; S21 ', S22'; S31 ', S32'), 2 + i≤j <n-2-i, comprises, in such a way that the phases of the n-phase induction machine fed by these j strands, which complement each other to form a j-phase machine, make the remaining contribution to the space vector and that the times in which the strands of the second group draw a current from the intermediate circuit , with the times in which the strands of the first group draw a current from the intermediate circuit do not or only incompletely match, d) controlling the groups of strands on the basis of the defined switching sequences.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem i+j = n ist.2. The method of claim 1, wherein i + j = n.
3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die von der zweiten Gruppe gespeisten j Phasen der n-Phasen- Drehfeldmaschine als eine j -Phasen-Drehfeldmaschine behandelt und die Schritte b) bis d) auch auf die j - Phasen-Drehfeldmaschine angewandt werden.3. The method according to claim 1, in which the j phases fed by the second group of the n-phase induction machine are treated as a j -phase induction machine and steps b) to d) are also applied to the j - phase induction machine.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Beiträge aller Gruppen zum Raumzeiger (u' (t) ) parallel festgelegt werden.4. The method according to any one of the preceding claims, in which the contributions of all groups to the space vector (u '(t)) are defined in parallel.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Zahl der Stränge aller Gruppen gleich ist.5. The method according to any one of the preceding claims, wherein the number of strands of all groups is the same.
6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die auf jeden Arbeitszyklus bezogenen Schaltzeitpunkte der Schaltsequenz für jede Gruppe nach einer einheitlichen Vorschrift bestimmt werden und die Arbeitszyk- len der Gruppen einen Phasenversatz aufweisen.6. The method according to any one of the preceding claims, in which the switching times of the switching sequence relating to each working cycle are determined for each group according to a uniform rule and the working cycles of the groups have a phase shift.
7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem der Phasenversatz so gewählt wird, dass zu jeder Zeit, wo eine der Gruppen Strom aus dem Zwischenkreis zieht, keine der ande- ren Gruppen Strom zieht.7. The method as claimed in claim 6, in which the phase offset is selected such that, at any time when one of the groups draws current from the intermediate circuit, none of the other groups draws current.
8. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem der Phasenversatz so gewählt wird, dass zu jeder Zeit, wo eine der Gruppen keinen Strom aus dem Zwischenkreis zieht, wenigs- tens eine der anderen Gruppen einen Strom aus dem Zwischenkreis zieht.8. The method according to claim 6, in which the phase offset is selected such that at any time when one of the groups does not draw any current from the intermediate circuit, at least one of the other groups draws a current from the intermediate circuit.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Schaltsequenzen jeder Gruppe pro Arbeitszyklus ein Zeitintervall aufweisen, in dem die Gruppe einen Strom aus dem Zwischenkreis zieht, und dass die Phasendifferenz zwischen den Schaltsequenzen 360°, dividiert durch die Zahl der Gruppen, beträgt.9. The method according to any one of the preceding claims, wherein the switching sequences of each group per cycle have a time interval in which the group draws a current from the intermediate circuit, and that the phase difference between the switching sequences is 360 ° divided by the number of groups ,
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die Schaltsequenzen jeder Gruppe pro Arbeitszyklus zwei Zeitintervalle aufweisen, in denen die Gruppe ei- nen Strom aus dem Zwischenkreis zieht, und dass die Phasendifferenz zwischen den Schaltsequenzen 180°, dividiert durch die Zahl der Gruppen, beträgt.10. The method according to any one of claims 1 to 7, wherein the switching sequences of each group have two time intervals per work cycle in which the group NEN draws current from the DC link, and that the phase difference between the switching sequences is 180 ° divided by the number of groups.
11. Wechselrichter mit n (n > 4) aus einem Gleichstromzwischenkreis gespeisten Strängen (Sll, S12; S21, S22; S31, S32; Sll', S12'; S21', S22'; S31', S32'), einem zu den Strängen parallelen Glättkondensator (C) und einer Steuerschaltung (CTL) zum Ansteuern von Schal- tern (Sll, S12, ..., S32') der n Stränge, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (CTL) eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen. 11. Inverters with n (n> 4) strings fed from a DC intermediate circuit (Sll, S12; S21, S22; S31, S32; Sll ', S12'; S21 ', S22'; S31 ', S32'), one to the Strands of parallel smoothing capacitor (C) and a control circuit (CTL) for driving switches (Sll, S12, ..., S32 ') of the n strands, characterized in that the control circuit (CTL) is set up, a method according to a of the preceding claims.
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