WO2019042846A1 - Verfahren zum ermitteln der stromwerte in einem dreiphasensystem - Google Patents

Verfahren zum ermitteln der stromwerte in einem dreiphasensystem Download PDF

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WO2019042846A1
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Volker Hertes
Jens Maase
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Continental Automotive Gmbh
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    • H02P21/22—Current control, e.g. using a current control loop
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    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/0046—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof characterised by a specific application or detail not covered by any other subgroup of G01R19/00
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    • G—PHYSICS
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    • H02P2207/05—Synchronous machines, e.g. with permanent magnets or DC excitation

Definitions

  • a method for generating the current values in a three-phase system first of all respective current values of the three currents are measured at defined times. Then, the difference values are determined each ge ⁇ measured current value on the temporal mean value of the currents or to the values of the respective maximum and minimum amplitudes of the currents. Thereafter, a new third current value from the two current values, which have the smallest difference value to the time average or their lesser of the two difference values to the maximum and minimum amplitudes, the larger amount determined.
  • the currently measured current value closest to a maximum or minimum value is discarded and recalculated from the remaining two less disturbed values. This can be done advantageously in that the sum of the three current values must be constant, ideally equal to zero.
  • FIG. 1 shows a representation of the distances of the currents at certain times from the maximum and minimum values or the mean and
  • FIG. 2 is a schematic representation of the invention
  • FIG. 1 current I is plotted over time t, with three currents II, 12, 13, which are each phase-shifted by 120 ° with respect to one another of a three-phase system which run sinusoidally around an average value Im. There are also shown around the maximum and minimum values of the currents noise bands SB1, SB2, which are to illustrate that values of the currents II, 12, 13 are strongly disturbed or noisy in this amplitude range.
  • Measured values of the three currents II, 12, 13 are to be taken at a first time t1, as shown in FIG. Thereafter, in a first variant, the difference values of these measured values are determined for the mean current value Im and the two smallest values are processed further while the largest difference value is discarded.
  • the difference values of the currents 12 and 13 are the smallest, while at the time t 1, the value of the current II is farthest from the average current Im and therefore discarded. Subsequently, according to the invention, the value of the current II is recalculated from the values of the currents 12 and 13 according to the invention.
  • measured values of the three currents II, 12, 13 are taken again, as shown in FIG. Thereafter, in a second variant, the difference values of these measured values relative to the maximum and minimum values of the currents II, 12, 13 are determined and the two largest values of the respective smaller of the difference values are further processed while the smallest of the smaller difference values is discarded.
  • the smaller Diffe ⁇ rence values of the currents II and 12 solid line and shown in dashed lines
  • the smaller difference value of the current 13 is the maximum value substantially equal and is therefore discarded.
  • the value of the current 13 is recalculated from the values of the currents II and 12 according to FIG.
  • the method according to the invention achieves a maximum noise / noise ratio with simultaneous use of components with a lower signal-to-noise ratio.
  • Analog filters for the interference signals can be designed with a small time constant and thus a little attenuated and temporally accurate current signal can be measured.
  • the selection of the current values used depends on the evaluated measurement situation. By more detailed measurement signals is a more accurate control near the Aussteu ⁇ ergrenzen the currents. Timely short interference pulses in the supply voltage can be compensated faster.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln der Stromwerte in einem Dreiphasensystem bei dem zunächst zu definierten Zeitpunkten (t1, t2) von drei Strömen (I1, I2, I3) jeweilige Stromwerten gemessen werden. Anschließend werden Differenzwerte jedes gemessenen Stromwertes zum zeitlichen Mittelwert (Im) der jeweiligen Ströme (I1, I2, I3) oder zu den Werten der jeweiligen Maximal-und Minimalamplituden der Ströme (I1, I2, I3)ermittelt. Schließlich wird ein neuer dritter Stromwert aus den beiden Stromwerten, die den kleinsten Differenzwert zum zeitlichen Mittelwert (Im) oder deren geringerer der beiden Differenzwerte zu den Maximal-und Minimalamplituden den größeren Betrag haben berechnet.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Ermitteln der Stromwerte in einem Dreiphasensystem Bei der Ansteuerung von Drehstrommotoren, insbesondere von permanenterregten Synchronmotoren, aber auch bei der Erzeugung von Gleichstrom durch einen Drehstromgenerator werden üblicherweise drei Ströme verwendet oder erzeugt, die im Idealfall sinusförmig sind und in einer festen Phasenlage von jeweils 120° zueinander verlaufen. Im Idealfall ist die Summe der drei Ströme in einem solchen Dreiphasensystem gleich Null oder zumindest konstant .
Um jedoch bei einem Motor eine gewünschte Drehzahl und ein gewünschtes Drehmoment erreichen zu können oder die drei Ströme eines Drehstromgenerators möglichst optimal gleichrichten zu können, muss eine Regelung, zumeist eine feldorientierte Re¬ gelung, erfolgen, zu der die drei Ströme und auch die Rotorlage des Motors bekannt sein müssen. Falls kein Rotorlagesensor verwendet wird, muss die Rotorlage aus den drei Strömen berechnet (geschätzt) werden.
Die DE 10 2015 216 309 AI zeigt ein Beispiel einer Vorrichtung zur feldorientierten Regelung eines permanenterregten Syn- chronmotors mit Rotorlageschätzer.
Bei der Messung der Ströme kann es insbesondere bei einer Messung mit einem Shuntwiderstand im Low-Side Pfad zu signifikanten Störungen des Messsignals kommen . Hier beeinflussen unter anderem das Schaltverhalten der Schalttransistor-Halbbrücken aufgrund von Querströmen bei einem Schalten zwischen aktivem und passivem Freilauf, die Maßnahmen im Layout der Leiterplatte, der Fi 11er in der Strommessung und/oder Einflüsse durch andere Schaltungskomponenten die Genauigkeit der gemessenen Strom- rs große Ungenauigkeiten können bei Messzeit- Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Ermitteln der Stromwerte in einem Dreiphasensystem anzugeben, bei dem eine möglichst große Genauigkeit der für eine Wei¬ terverarbeitung erforderlichen Ströme vorliegt.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Eine vorteilhafte Weiterbildung ist im Unteranspruch angegeben.
Demnach werden bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Er- mittein der Stromwerte in einem Dreiphasensystem zunächst jeweilige Stromwerten der drei Ströme zu definierten Zeitpunkten gemessen. Anschließend werden die Differenzwerte jedes ge¬ messenen Stromwertes zum zeitlichen Mittelwert der Ströme oder zu den Werten der jeweiligen Maximal- und Minimalamplituden der Ströme ermittelt. Danach wird ein neuer dritter Stromwerte aus den beiden Stromwerten, die den kleinsten Differenzwert zum zeitlichen Mittelwert oder deren geringerer der beiden Differenzwerte zu den Maximal- und Minimalamplituden den größeren Betrag haben, ermittelt.
Es wird also der aktuell gemessene Stromwert, der am nächsten zu einem Maximal- oder Minimalwert ist, verworfen und aus den verbleibenden beiden, weniger gestörten Werten neu berechnet. Dies kann in vorteilhafter Weise dadurch erfolgen, dass die Summe der drei Stromwerte konstant, im Idealfall gleich Null sein muss.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Hilfe von Figuren näher erläutert. Dabei zeigen Figur 1 eine Verbildlichung der Abstände der Ströme zu bestimmten Zeitpunkten von den Maximal- und Minimalwerten bzw. dem Mittelwert und
Figur 2 eine schematisch Darstellung des erfindungsgemäßen
Verfahrens.
In Fig. 1 ist über der Zeit t der Strom I aufgetragen, wobei drei jeweils 120° gegeneinander phasenverschobene Ströme II, 12, 13 eines Dreiphasensystems dargestellt sind, die sinusförmig um einen Mittelwert Im verlaufen. Es sind außerdem um die Maximal- und Minimalwerte der Ströme Störbänder SB1, SB2 dargestellt, die verbildlichen sollen, dass Werte der Ströme II, 12, 13 in diesem Amplitudenbereich stark gestört oder verrauscht sind.
Zu einem ersten Zeitpunkt tl sollen Messwerte der drei Ströme II, 12, 13 genommen werden, wie dies in der Fig. 2 dargestellt ist. Danach werden in einer ersten Variante die Differenzwerte dieser Messwerte zu dem Strommittelwert Im ermittelt und die beiden kleinsten Werte werden weiterverarbeitet, während der größte Differenzwert verworfen wird.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 sind die Differenzwerte der Ströme 12 und 13 (strichliert und punktiert dargestellt) am kleinsten, während zum Zeitpunkt tl der Wert des Stromes II am weitesten vom Strommittelwert Im entfernt ist und daher verworfen wird. Anschließend wird gemäß Fig. 2 in erfindungsgemäßer Weise der Wert des Stromes II aus den Werten der Ströme 12 und 13 neu berechnet.
Zu einem zweiten Zeitpunkt t2 werden erneut Messwerte der drei Ströme II, 12, 13 genommen, wie dies in der Fig. 2 dargestellt ist. Danach werden in einer zweiten Variante die Differenzwerte dieser Messwerte zu den Maximal- und Minimalwerten der Ströme II, 12, 13 ermittelt und die beiden größten Werte der jeweils kleineren der Differenzwerte werden weiterverarbeitet, während der kleinste der kleineren Differenzwerte verworfen wird. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 sind die kleineren Diffe¬ renzwerte der Ströme II und 12 (durchgezogen und strichliert dargestellt) am kleinsten, während zum Zeitpunkt t2 der kleinere Differenzwert des Stromes 13 nahezu gleich dem Maximalwert ist und daher verworfen wird. Anschließend wird gemäß Fig. 2 in erfindungsgemäßer Weise der Wert des Stromes 13 aus den Werten der Ströme II und 12 neu berechnet. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird ein maximaler Stör / Rauschabstand bei gleichzeitigem Einsatz von Komponenten mit weniger Signal-Rausch-Verhältnis erreicht. Analoge Filter für die Störsignale können mit kleiner Zeitkonstante gestaltet und damit ein wenig bedämpftes und zeitlich genaueres Stromsignal gemessen werden. Die Selektion der genutzten Stromwerte erfolgt je nach der bewerteten Messsituation. Durch detailliertere Messsignale erfolgt eine genauere Reglung nahe den Aussteu¬ ergrenzen der Ströme. Zeitlich kurze Störpulse in der Ver- sorgungsspannung können schneller kompensiert werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Ermitteln der Stromwerte in einem Dreiphasensystem mit den Schritten:
Messen von jeweiligen Stromwerten von drei Strömen (II, 12, 13) zu definierten Zeitpunkten (tl, t2),
Ermitteln der Differenzwerte jedes gemessenen Stromwertes zum zeitlichen Mittelwert (Im) der jeweiligen Ströme (II, 12, 13) oder zu den Werten der jeweiligen Maximal- und Minimalamplituden der Ströme (II, 12, 13),
Ermitteln eines neuen dritten Stromwertes aus den beiden Stromwerten, die den kleinsten Differenzwert zum zeitlichen Mittelwert (Im) oder deren geringerer der beiden Differenzwerte zu den Maximal- und Minimalamplituden den größeren Betrag haben.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der neue dritte Stromwert gemäß der Formel
II + 12 + 13 = const.
ermittelt wird.
PCT/EP2018/072694 2017-08-31 2018-08-22 Verfahren zum ermitteln der stromwerte in einem dreiphasensystem WO2019042846A1 (de)

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