WO2007031058A1 - Verfahren zum betrieb einer elektrischen maschine - Google Patents

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WO2007031058A1
WO2007031058A1 PCT/DE2006/001580 DE2006001580W WO2007031058A1 WO 2007031058 A1 WO2007031058 A1 WO 2007031058A1 DE 2006001580 W DE2006001580 W DE 2006001580W WO 2007031058 A1 WO2007031058 A1 WO 2007031058A1
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clocked
pwm2
partial converter
pwm1
partial
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PCT/DE2006/001580
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Inventor
Bernhard Wagner
Original Assignee
Conti Temic Microelectronic Gmbh
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    • 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
    • H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/16—Arrangements 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
    • H02P25/22—Multiple windings; Windings for more than three phases

Definitions

  • the invention relates to a method for operating an electrical machine having at least two electrically separate stator windings, wherein the first stator winding is fed via a first partial converter, and the second stator winding is fed via a second partial converter, and wherein the first and the second partial converter means clocked signals are controlled.
  • Such methods for operating an electric machine are used, for example, as a component of an electronic control in vehicles, such as hybrid vehicles or electric vehicles.
  • Hybrid vehicles are vehicles that have two separate drive systems. In general, these are an electric machine and an internal combustion engine, which are coordinated by an electronic control system.
  • the electronic control is u. a. from a converter, which is arranged in the drive train of the hybrid vehicle and can be optionally operated as a rectifier or inverter and provides the electric machine with energy in a suitable form available.
  • an inverter is used for the electrical operation of such an electrical machine.
  • An inverter is typically constructed so that the DC voltage of a DC link capacitor is switched by switches, such as semiconductor devices or switches, on the stator windings of the electric machine. This usually happens clocked, d. H. Pulse-width modulated signals actuate the switches, which are complemented by anti-parallel diodes.
  • the DC link capacitor is connected via a supply line to a DC voltage source, such as a battery.
  • the object of the present invention is to provide a method for operating an electrical machine which enables optimal operation of the electrical machine even at high motor phase currents.
  • the stator winding of the electrical machine is divided into a plurality of individual stator windings.
  • the electric machine has at least two electrically separate stator windings.
  • the separate stator windings are grouped into so-called "partial motors.”
  • Each sub-motor can now be assigned a separate sub-converter.Each sub-converter switches the motor phase currents of the corresponding sub-motor assigned to it.Thus, the sub-converter or its switch does not have the motor phase currents of the whole
  • These motor phase currents of the partial motors are smaller than the motor phase currents of the entire electric motor according to the number of partial motors, regardless of whether the partial converters are installed in separate housings or in a housing Part converters installed in a housing, so various components can be used together, such as the DC link capacitor or the control or signal processing unit.Of course, an electric machine in any number of sub-motors u nd thus partial converters are separated or divided. Furthermore, it is also possible that in the electric motor
  • the first and the second partial converter are respectively controlled by means of clocked signals, wherein the control means offset clocked signals Conti Temic microelectronic GmbH
  • the partial converters are therefore clocked offset, which means that the control signals for the switches of the partial converter are generated so that they are not switched simultaneously, but in succession.
  • the associated partial converter is driven with clocked signals. For example, if the first stator winding has two phases, then the first part of the inverter is controlled with at least a first and a second clocked signal. Likewise, the second partial converter is controlled with at least a first and a second clocked signal when the second stator winding also has two phases. If the number of phases of a stator winding increases, the number of clocked signals of the associated subconductor increases accordingly.
  • the clocked signals of both the first partial converter and the second partial converter also have centers of symmetry.
  • a preferred embodiment of the invention is that the centers of symmetry of the clocked signals of the first subcommander are offset from the centers of symmetry of the clocked signals of the second subcircuit.
  • V T PWM / m is part , where T PW M is the period of the basic signal clock and m te n is the number of sub-motors.
  • the offset V of the centers of symmetry can also be V ⁇ T PWM / m part or V> T PWM / m teu , where TPWM is the period of the basic signal clock and mteii is the number of sub-motors. Conti Temic microelectronic GmbH
  • the offset V of the centers of symmetry can additionally be varied over time.
  • control signals for the partial converter, or the switches of the partial converter are advantageously generated symmetrically pulse width modulated, d. H.
  • the clocked signals are balanced pulse width modulated signals. However, other clocked signals can be used.
  • the first phase of the first and second stator winding is assigned to the first clocked signal of the first and second partial converter and the second phase of the first and second stator winding is assigned to the second clocked signal of the first and second partial converter.
  • the first phase of the first sub-motor is driven with the same clocked signal, ie signal with the same clock ratio, as the first phase of the second sub-motor. If the duty cycles selected the same, the entire structure of the electrical machine or the partial converter can be realized with less effort.
  • the duty cycles are for example for a Conti Temic microelectronic GmbH
  • Partial motor calculated with a three-phase current controller and can then be used for all other sub-motors.
  • the electric machine is designed as a three-phase motor and provided for installation in a motor vehicle.
  • Figure 2 is a schematic representation of a three-phase motor with two separate stator windings.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a three-phase motor with two separate stator windings and two separate partial converters
  • Fig. 5 shows the timing of clocked signals of several partial converter with staggered centers of symmetry.
  • FIG. 1 shows a circuit arrangement with a DC voltage source G, a DC link capacitor K, a converter U and an electrical machine M.
  • the electric machine M is designed as a multi-phase machine with a number of three phases. Accordingly, a voltage source G must be connected to the electric machine M via three electrical connections.
  • the inverter U is arranged between the voltage source G, which is designed, for example, as a battery, and the electrical machine M.
  • the converter U is constructed such that the DC voltage of the intermediate circuit capacitor K is switched by the switches S to the electric machine M, in particular the stator windings not shown in FIG. This usually happens clocked, d.
  • H. Puls shimmerenmodulator signals actuate the switches S, which are supplemented by the anti-parallel diodes D.
  • the capacitor K is connected via the leads L to the voltage source G.
  • Fig. 2 shows a schematic representation of a three-phase motor M with two separate stator windings W1 and, W2.
  • the separate stator windings W1 and W2 are combined to form so-called “partial motors.”
  • the stator winding W1 corresponds to a partial motor 1, not shown, and the stator winding W2 to a partial motor 2 (not shown).
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a three-phase motor M with two separate stator windings W 1 and W 2 and two separate partial converters U 1 and U 2.
  • the separate stator windings W1 and W2 are combined into partial motors.
  • Each partial motor or stator winding can now be assigned a separate partial converter.
  • the stator winding W1 is connected to the partial converter U1 and the stator winding W2 to the partial converter U2.
  • the partial converters U1 and U2 are each connected to the voltage source G. Conti Temic microelectronic GmbH
  • Each sub-inverter switches the motor phase currents of the corresponding sub-motor that has been assigned to it.
  • the partial converter U1 switches the stator winding W1 and the partial converter U2 switches the stator winding W2. Thus, it is not the motor phase currents of the entire electric motor M to be switched by the partial converter U1 or U2, but only the motor phase currents of the partial motor W1 or W2.
  • the clocked signals PWM1, PWM2 and PWM3 have the centers of symmetry Z1, Z2 and Z3. Within the centers of symmetry the signals PWM1, PWM2 and PWM3 have the same state. Both in the center of symmetry Z1 and in the centers of symmetry Z2 and Z3, the signals PWM 1, PWM2 and PWM3 are in the on state. As can be seen in FIG. 4, the drive signals PWM1, PWM2 and PWM3 are generated symmetrically pulse width modulated. T PW M denotes the period of the basic signal clock.
  • FIG. 5 shows the time profile of the clocked signals PWM 1, PWM 2 and PWM 3 of four partial converters, not shown, and thus four partial motors Mot 1, Mot 2, Mot 3 and Mot 4 with staggered centers of symmetry Z 1 and Z 2.
  • Each sub-motor Mot1 to Mot4 is controlled by offset clocked signals.
  • the drive signals PWM 1 to PWM3 are generated so that the partial motors Mot1 to Mot4 are not switched simultaneously, but in succession.
  • TPWM is the period of the basic signal clock and / 77 te // is the number of sub-motors.
  • the respective first clocked signals PWM1 of the four partial motors Mot1 to Mot4 are identical, ie they have the same duty cycle.
  • PWM 0n is the duration of the switched-on state of the respective clocked signal and TPWM is the period of the basic signal clock.
  • PWM1 signal 1 (signal generated by pulse width modulation)
  • PWM2 signal 2 pulse width modulated signal
  • PWM3 signal 3 pulse width modulated signal

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Control Of Multiple Motors (AREA)

Abstract

Verfahren zum Betrieb einer elektrischen Maschine (M), die zumindest zwei elektrisch getrennte Statorwicklungen (W1, W2) aufweist, wobei die erste Statorwicklung (W1) über einen ersten Teilumrichter (U1) gespeist wird, und die zweite Statorwicklung (W2) über einen zweiten Teilumrichter (U2) gespeist wird. Die Teilumrichter (U1, U2) werden mittels versetzt getakteter Signale (PWM1, PWM2, PWM3) gesteuert.

Description

Verfahren zum Betrieb einer elektrischen Maschine
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer elektrischen Maschine, die zumindest zwei elektrisch getrennte Statorwicklungen aufweist, wobei die erste Statorwicklung über einen ersten Teilumrichter gespeist wird, und die zweite Statorwicklung über einen zweiten Teilumrichter gespeist wird, und wobei der erste und der zweite Teilumrichter mittels getakteter Signale gesteuert werden.
Derartige Verfahren zum Betrieb einer elektrischen Maschine werden beispielsweise als Komponente einer elektronischen Steuerung in Fahrzeugen, wie beispielsweise Hybridfahrzeugen oder Eiektrofahrzeugen, eingesetzt.
Hybridfahrzeuge sind Fahrzeuge, die über zwei separate Antriebssysteme verfügen. In der Regel sind dies eine elektrische Maschine und ein Verbrennungsmotor, die durch eine elektronische Steuerung koordiniert werden. Die elektronische Steuerung besteht u. a. aus einem Umrichter, der im Antriebsstrang des Hybridfahrzeuges angeordnet ist und wahlweise als Gleichrichter oder Wechselrichter betrieben werden kann und der elektrischen Maschine Energie in geeigneter Form zur Verfügung stellt.
Üblicherweise werden elektrische Maschinen als mehrphasige Maschinen mit einer Anzahl von nPh Phasen; beispielsweise drei Phasen (nPh = 3), ausgeführt. Dementsprechend muss eine Spannungsquelle über nPh elektrische Anschlüsse, beispielsweise drei elektrische Anschlüsse, mit der elektrischen Maschine verbunden werden. Elektrische Maschinen können aber auch eine andere Anzahl von Phasen, Conti Temic microelectroπic GmbH
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wie beispielsweise vier, und dementsprechend viele elektrischen Anschlüsse aufweisen.
Bei vielen Anwendungen kommt für den elektrischen Betrieb einer solchen elektrischen Maschine ein Umrichter zum Einsatz. Ein Umrichter ist typischerweise so aufgebaut, dass die Gleichspannung eines Zwischenkreiskondensators durch Schalter, wie beispielsweise Halbleiterbauelemente bzw. -Schalter, auf die Statorwicklungen der elektrischen Maschine geschaltet wird. Dies geschieht meist getaktet, d. h. pulsweitenmodulierte Signale betätigen die Schalter, die durch antiparallele Dioden ergänzt werden. Der Zwischenkreiskondensator ist über eine Zuleitung mit einer Gleichspannungsquelle, wie beispielsweise einer Batterie, verbunden.
Um das benötigte Drehmoment der elektrischen Maschine zu erzeugen, sind hohe Motorphasenströme erforderlich. Um diese zu schalten, sind aufwändige Schalter zu dimensionieren, beispielsweise durch Parallelschaltung mehrerer Schalter mit kleinerer Stromtragfähigkeit, wie beispielsweise IGBTs oder MOSFETs. Solche Paralleleschaltungen sind aber oftmals nicht leicht zu beherrschen.
Besonders, wenn die Kapazität des Zwischenkreiskondensators klein ist, entstehen bei den Schaltvorgängen Über- und Unterspannungsspitzen, die zum einen die Regelung der Motorphasenströme erschweren, zum anderen auf der Zuleitung zur Gleichspannungsquelle so genannte Rippleströme erzeugen. Die Zwischenkreisspannung bricht ein, wobei der Einbruch der Zwischenkreisspannung des Umrichters umso größer ist, je größer der Motorphasenstrom ist, der geschaltet wird. Ferner sind solche Rippleströme nachteilig, da sie beispielsweise eine Erwärmung der Gleichspannungsquelle über deren Innenwiderstand bewirken können. Conti Temic microelectronic GmbH
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betrieb einer elektrischen Maschine bereitzustellen, welches auch bei hohen Motorphasenströmen einen optimalen Betrieb der elektrischen Maschine ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 13 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Statorwicklung der elektrischen Maschine, insbesondere eines dreiphasigen Drehstrommotors, wird in mehrere einzelne Statorwicklungen unterteilt. Die elektrische Maschine weist zumindest zwei elektrisch getrennte Statorwicklungen auf. Die getrennten Statorwicklungen werden zu so genannten „Teiimotoren" zusammengefasst. Jedem Teilmotor kann nun ein separater Teilumrichter zugeordnet werden. Jeder Teilumrichter schaltet die Motorphasenströme des entsprechenden Teiimotors, der ihm zugeordnet wurde. Somit sind durch den Teilumrichter bzw. dessen Schalter nicht die Motorphasenströme des gesamten Elektromotors zu schalten, sondern nur die Motorphasenströme des Teilmotors. Diese Motorphasenströme der Teilmotoren sind entsprechend der Anzahl der Teilmotoren kleiner als die Motorphasenströme des gesamten Elektromotors. Dabei spielt es keine Rolle, ob die Teilumrichter in getrennten Gehäusen oder in einem Gehäuse verbaut sind. Sind die Teilumrichter in einem Gehäuse verbaut, so können verschiedene Komponenten gemeinsam genutzt werden, wie beispielsweise der Zwischenkreiskondensator oder die Regelungs- bzw. Signalverarbeitungseinheit. Selbstverständlich kann eine elektrische Maschine in beliebig viele Teilmotoren und somit Teilumrichter getrennt bzw. unterteilt werden. Weiterhin ist es ebenso möglich, dass im Elektromotor mehrere Statorwicklungen eines Teilmotors zusätzlich parallel verschaltet werden.
Erfindungsgemäß werden der erste und der zweite Teilumrichter jeweils mittels getakteter Signale gesteuert, wobei die Steuerung mittels versetzt getakteter Signale Conti Temic microelectronic GmbH
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erfolgt. Die Teilumrichter werden also versetzt getaktet, was bedeutet, dass die Ansteuersignale für die Schalter der Teilumrichter so erzeugt werden, dass diese nicht gleichzeitig, sondern nacheinander geschaltet werden.
Entsprechend der Anzahl der Phasen einer Statorwicklung der elektrischen Maschine wird der zugehörige Teilumrichter mit getakteten Signalen angesteuert. Weist die erste Statorwicklung beispielsweise zwei Phasen auf, so wird der erste Teil Umrichter mit zumindest einem ersten und einem zweiten getakteten Signal gesteuert. Ebenso wird der zweite Teilumrichter mit zumindest einem ersten und einem zweiten getakteten Signal gesteuert, wenn die zweite Statorwicklung ebenso zwei Phasen aufweist. Erhöht sich die Anzahl der Phasen einer Statorwicklung, so erhöht sich entsprechend die Anzahl der getakteten Signale des dazugehörigen Teilumrichters. Die getakteten Signale sowohl des ersten Teilumrichters als auch des zweiten Teilumrichters weisen zudem Symmetriezentren auf.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass die Symmetriezentren der getakteten Signale des ersten Teilumrichters gegenüber den Symmetriezentren der getakteten Signale des zweiten Teilumrichters versetzt werden.
Insbesondere ist die Versetzung V der Symmetriezentren V = T PWM /mteil , wobei TPWM die Periodendauer des Signal-Grundtaktes ist und mten die Anzahl der Teilmotoren ist.
Die Versetzung V der Symmetriezentren kann aber auch V < T PWM /mteil bzw. V > T PWM /mteü sein, wobei TPWM die Periodendauer des Signal-Grundtaktes ist und mteii die Anzahl der Teilmotoren ist. Conti Temic microelectronic GmbH
Vorzugsweise kann die Versetzung V der Symmetriezentren zusätzlich zeitlich variiert werden.
Die Ansteuersignale für die Teilumrichter, bzw. die Schalter der Teilumrichter, Werden vorteilhafterweise symmetrisch pulsweitenmoduliert erzeugt, d. h. die getakteten Signale sind symmetrische pulsweitenmodulierte Signale. Es können jedoch auch andere getaktete Signale verwendet werden.
Die erste Phase der ersten bzw. zweiten Statorwicklung wird dabei dem ersten getakteten Signal des ersten bzw. zweiten Teilumrichters zugeordnet und die zweite Phase der ersten bzw. zweiten Statorwicklung wird dem zweiten getakteten Signal des ersten bzw. zweiten Teilumrichters zugeordnet.
Insbesondere wird jedem getakteten Signal, und somit jeder Phase, ein Tastverhältnis 7~von T = PWM m/TPWM zugeordnet, wobei PWM0n die Dauer des eingeschalteten Zustands des jeweiligen getakteten Signals und TPWM die Periodendauer des Signal-Grundtaktes ist.
Mit besonderem Vorteil weisen das erste getaktete Signal des ersten Teilumrichters und das erste getaktete Signal des zweiten Teilumrichters das gleiche Tastverhältnis auf sowie das zweite getaktete Signal des ersten Teilumrichters und das zweite getaktete Signal des zweiten Teilumrichters das gleiche Tastverhältnis auf. Das bedeutet, dass die erste Phase des ersten Teilmotors mit dem gleichen getakteten •Signal, d. h. Signal mit gleichem Taktverhältnis, angesteuert wird wie die erste Phase des zweiten Teilmotors. Werden die Tastverhältnisse gleich gewählt, so kann der gesamte Aufbau der elektrischen Maschine bzw. der Teilumrichter mit kleinerem Aufwand realisiert werden. Die Tastverhältnisse werden beispielsweise für einen Conti Temic microelectronic GmbH
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Teilmotor mit einem dreiphasigen Stromregler berechnet und können dann für alle weiteren Teilmotoren verwendet werden.
Es ist aber ebenso möglich, die jeweils erste Phase der Teilmotoren mit getakteten Signalen mit unterschiedlichen Tastverhältnissen anzusteuern. Der Vorteil unterschiedlich gewählter Tastverhältnisse besteht darin, dass Unsymmetrien der Teilmotor-Statorwicklungen, beispielsweise durch Regelung der Motorphasenströme der Teilmotoren, ausgeglichen werden können. Weiterhin können die Schalter aller Teilumrichter näher an ihrer Leistungsgrenze betrieben werden.
Vorzugsweise ist die elektrische Maschine als Drehstrommotor ausgebildet und für den Einbau in einem Kraftfahrzeug vorgesehen.
Conti Temic microelectronic GmbH
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In der nachfolgenden Beschreibung werden die Merkmale und Einzelheiten der Erfindung in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei sind in einzelnen Varianten beschriebene Merkmale und Zusammenhänge grundsätzlich auf alle Ausführungsbeispiele übertragbar. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine Schaltungsanordnung mit Gleichspannungsquelle,
Zwischenkreiskondensator, Umrichter und elektrischer Maschine;
Hg. 2 eine schematische Darstellung eines Drehstrommotors mit zwei getrennten Statorwicklungen;
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Drehstrommotors mit zwei getrennten Statorwicklungen und zwei getrennten Teilumrichtern;
Fig. 4 den zeitlichen Verlauf getakteter Signale eines Teilumrichters;
Fig. 5 den zeitlichen Verlauf getakteter Signale mehrerer Teilumrichter mit versetzten Symmetriezentren.
Zur besseren Verständlichkeit der Beschreibung werden für gleiche Elemente in den Figuren gleiche Bezugszeichen verwendet. Conti Temic microelectronic GmbH
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Fig. 1 zeigt eine Schaltungsanordnung mit einer Gleichspannungsquelle G, einem Zwischenkreiskondensator K, einem Umrichter U und einer elektrischer Maschine M.
Die elektrische Maschine M ist als mehrphasige Maschine mit einer Anzahl von drei Phasen ausgeführt. Dementsprechend muss eine Spannungsquelle G über drei elektrische Anschlüsse mit der elektrischen Maschine M verbunden werden. Der Umrichter U ist zwischen Spannungsquelle G, die beispielsweise als Batterie ausgebildet ist, und elektrischer Maschine M angeordnet. Der Umrichter U ist so aufgebaut, dass die Gleichspannung des Zwischenkreiskondensators K durch die Schalter S auf die elektrische Maschine M, insbesondere die in Fig. 1 nicht gezeigten Statorwicklungen, geschaltet wird. Dies geschieht meist getaktet, d. h. pulsweitenmodulierte Signale betätigen die Schalter S, die durch die antiparallelen Dioden D ergänzt werden. Der Kondensator K ist über die Zuleitungen L mit der Spannungsquelle G verbunden.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Drehstrommotors M mit zwei getrennten Statorwicklungen W1 und ,W2. Die getrennten Statorwicklungen W1 und W2 werden zu so genannten „Teilmotoren" zusammengefasst. Die Statorwicklung W1 entspricht dabei einem nicht dargestellten Teilmotor 1 und die Statorwicklung W2 einem nicht dargestellten Teilmotor 2.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Drehstrommotors M mit zwei getrennten Statorwicklungen W 1 und W2 und zwei getrennten Teilumrichtern U1 und U2. Wie bereits ausgeführt, werden die getrennten Statorwicklungen W1 und W2 zu Teilmotoren zusammengefasst. Jedem Teilmotor bzw. Statorwicklung kann nun ein separater Teilumrichter zugeordnet werden. Die Statorwicklung W1 ist mit dem Teilumrichter U1 und die Statorwicklung W2 mit dem Teilumrichter U2 verbunden. Die Teilumrichter U1 und U2 sind jeweils mit der Spannungsquelle G verbunden. Conti Temic microelectronic GmbH
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Jeder Teilumrichter schaltet die Motorphasenströme des entsprechenden Teilmotors, der ihm zugeordnet wurde. Der Teilumrichter U1 schaltet die Statorwicklung W1 und der Teilumrichter U2 schaltet die Statorwicklung W2. Somit sind durch den Teilumrichter U1 bzw. U2 nicht die Motorphasenströme des gesamten Elektromotors M zu schalten, sondern nur die Motorphasenströme des Teilmotors W1 bzw. W2.
Fig. 4 zeigt den zeitlichen Verlauf t der getakteten Signale PWM 1 , PWM2 und PWM3 eines nicht dargestellten Teilumrichters. Die getakteten Signale PWM1 , PWM2 und PWM3 weisen die Symmetriezentren Z1 , Z2 und Z3 auf. Innerhalb der Symmetriezentren haben die Signale PWM1 , PWM2 und PWM3 den gleichen Zustand. Sowohl im Symmetriezentrum Z1 als auch in den Symmetriezentren Z2 und Z3 befinden sich die Signale PWM 1 , PWM2 und PWM3 im eingeschalteten Zustand. Wie in Fig. 4 zu sehen, werden die Ansteuersignale PWM1 , PWM2 und PWM3 symmetrisch pulsweitenmoduliert erzeugt. TPWM bezeichnet die Periodendauer des Signal-Grundtaktes.
Fig. 5 zeigt den zeitlichen Verlauf der getakteten Signale PWM 1 , PWM2 und PWM3 von vier, nicht dargestellten, Teilumrichtern und somit vier Teilmotoren Mot1 , Mot2, Mot3 und Mot4 mit versetzten Symmetriezentren Z1 und Z2. Jeder Teilmotor Mot1 bis Mot4 wird jeweils mittels versetzt getakteter Signale gesteuert. Die Ansteuersignale PWM 1 bis PWM3 werden so erzeugt, dass die Teilmotoren Mot1 bis Mot4 nicht gleichzeitig geschaltet werden, sondern nacheinander. Dies erfolgt insbesondere dadurch, dass die Symmetriezentren Z1 und Z2 der getakteten Signale PWM1 bis PWM3 des ersten Teilmotors Mot1 gegenüber den Symmetriezentren Z1 und Z2 der getakteten Signale PWM1 bis PWM3 der Teilmotoren Mot2, Mot3 und Mot4 versetzt werden. Die Versetzung V der Symmetriezentren der vier Teilmotoren Mot1 bis Mot4 ist gleich V = T PWM /mteil , Conti Temic microelectronic GmbH
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wobei TPWM die Periodendauer des Signal-Grundtaktes ist und /77te// die Anzahl der Teilmotoren ist. Weiterhin ist in Fig. 5 gut zu erkennen, dass die jeweils ersten getaktete Signale PWM1 der vier Teilmotoren Mot1 bis Mot4 identisch sind, d. h. sie weisen das gleiche Tastverhältnis auf. Ebenso sind die jeweils zweiten und. dritten Signale PWM2 und PWM3 identisch, d. h. auch diese weisen das gleiche Tastverhältnis auf. Das Tastverhältnis T ergibt sich aus T = PWM On/TPWM , wobei
PWM0n die Dauer des eingeschalteten Zustands des jeweiligen getakteten Signals und TPWM die Periodendauer des Signal-Grundtaktes ist.
Conti Temic microelectronic GmbH
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Bezugszeichenliste
D Diode
G Gleichspannungsquelle
I Motorphasenstrom
K Zwischenkreiskondensator
L Zuleitung
M Elektrische Maschine (Drehstrommotor)
Mot1 Teilmotor 1
Mot2 Teilmotor 2
Mot3 Teilmotor 3
Mot4 Teilmotor 4
IDteii Anzahl Teilmotoren
PWM1 Signal 1 (pulsweitenmoduliert erzeugtes Signal)
PWM2 Signal 2 (pulsweitenmoduliert erzeugtes Signal)
PWM3 Signal 3 (pulsweitenmoduliert erzeugtes Signal)
PWM0n Signal im eingeschalteten Zustand
S Schalter
T Tastverhältnis
TpWM Periodendauer des Signal-Grundtaktes t Zeit
U Umrichter
U1 Teilumrichter 1
U2 Teilumrichter 2
V Versetzung
W1 Statorwicklung 1 (Teilmotor 1)
W2 Statorwicklung 2 (Teilmotor 2)
Z1 Symmetriezentrum 1
Z2 Symmetriezentrum-2
Z3 Symmetriezentrum 3

Claims

Conti Temic microelectroπic GmbH- 12 -Patentansprüche
1. Verfahren zum Betrieb einer elektrischen Maschine (M), die zumindest zwei elektrisch getrennte Statorwicklungen (W1 , W2) aufweist, wobei die erste Statorwicklung (W1) über einen ersten Teilumrichter (U1) gespeist wird, und die zweite Statorwicklung (W2) über einen zweiten Teilumrichter (U2) gespeist wird, und wobei der erste und der zweite Teilumrichter (U1 , U2) mittels getakteter Signale (PWM1 , PWM2, PWM3) gesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teilumrichter (U 1) und der zweite Teilumrichter (U2) mittels versetzt getakteter Signale (PWM1 , PWM2, PWM3) gesteuert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teilumrichter (U 1) mit zumindest einem ersten und einem zweiten getakteten Signal (PWM 1 , PWM2) gesteuert wird und der zweite Teilumrichter mit zumindest einem ersten und einem zweiten getakteten Signal (PWM1 , PWM2) gesteuert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die getakteten Signale (PWM1 , PWM2) des ersten und zweiten Teilumrichters (U1 , U2) Symmetriezentren (Z1 , Z2, Z3) aufweisen. Conti Temic microelectronic GmbH
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4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Symmetriezentren (ZI 1 ZZ, Z3) der getakteten Signale (PWM1, PWM2, PWM3) des ersten Teiiumrichters (U1) gegenüber den Symmetriezentren (Z1 , Z2, Z3) der getakteten Signale (PWM1 , PWM2, PWM3) des zweiten Teilumrichters (LJ2) versetzt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass für die Versetzung (V) der Symmetriezentren (Z1 , Z2, Z3) V = T PWM /mtdl gilt.
6. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass für die Versetzung (V) der Symmetriezentren (Z1 , Z2, Z3) V < T PWM /mtdl gilt.
7. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass für die Versetzung (V) der Symmetriezentren (Z1 , Z2, Z3) V > T pm /mteil gilt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Versetzung (V) der Symmetriezentren zeitlich variiert wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die getakteten Signale (PWM1 , PWM2, PWM3) symmetrische pulsweitenmodulierte Signale sind. Conti Temic microelectronic GmbH
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10. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass jedem getakteten Signal (PWM1 , PWM2, PWM3) ein Tastverhältnis (T) T = PWM m/TPWM zugeordnet wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das erste getaktete Signal (PWM1) des ersten Teilumrichters (U1) und das erste getaktete Signal (PWM1) des zweiten Teilumrichters (U2) das gleiche Tastverhältnis (T) aufweisen und/oder das zweite getaktete Signal (PWM2) des ersten Teilumrichters (U1) und das zweite getaktete Signal (PWM2) des zweiten Teiiumrichters (U2) das gleiche Tastverhältnis (T) aufweisen.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das erste getaktete Signal (PWM1) des ersten Teilumrichters (U1) und das erste getaktete Signal (PWM1) des zweiten Teilumrichters (U2) unterschiedliche Tastverhältnisse (T) aufweisen und/oder das zweite getaktete Signal (PWM2) des ersten Teilumrichters (U 1) und das zweite getaktete Signal (PWM2) des zweiten Teiiumrichters (U2) unterschiedliche Tastverhältnisse (T) aufweisen.
13. Anordnung zur Umsetzung des Verfahrens zum Betrieb einer elektrischen Maschine (M) nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
14. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (M) ein Drehstrommotor ist. Conti Temic microelectronic GmbH
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15. Anordnung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (M) zum Einbau in ein Kraftfahrzeug vorgesehen ist.
PCT/DE2006/001580 2005-09-12 2006-09-08 Verfahren zum betrieb einer elektrischen maschine WO2007031058A1 (de)

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DE200510043576 DE102005043576A1 (de) 2005-09-12 2005-09-12 Verfahren zum Betrieb einer elektrischen Maschine
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