WO2019179748A1 - Verfahren zur ansteuerung eines pulsbreitenmodulierten stromrichters und pulsbreitenmodulierter stromrichter - Google Patents

Verfahren zur ansteuerung eines pulsbreitenmodulierten stromrichters und pulsbreitenmodulierter stromrichter Download PDF

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WO2019179748A1
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width modulated
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Mark Damson
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to a pulse width modulated converter and a method for controlling a pulse width modulated converter.
  • a space vector pulse width modulation (English: Space Vector Pulse Width Modulation, SVPWM) is used. This method offers a good degree of modulation and is also easy to implement.
  • Method drive signals for the half-bridges of a power converter are generated.
  • a symmetrical, center-centered pulse width modulation is used to control the power semiconductor switches of a power converter.
  • the d / q setpoint voltages can be transformed by means of a so-called inverse Park transformation into the required center-centered duty cycles for the phases of a pulse-controlled inverter.
  • the calculations can be carried out, for example by means of a suitable drive software synchronous to the time grid (PWM grid) a pulse width modulation.
  • the period duration is one
  • Pulse width modulation is a calculation for a center-centered duty cycle of the individual phases.
  • Device for optimizing a space vector pulse width modulation Here are discrete switching states of several switches for controlling a Combined load, the load is switched by two switching states de-energized.
  • the present invention provides a method for controlling a pulse width modulated converter with the features of patent claim 1 and a pulse width modulated converter with the features of
  • a method for controlling a pulse width modulated converter wherein the pulse width modulated control of the power converter takes place with a predetermined period.
  • the method comprises the steps of dividing a time interval corresponding to the period of the
  • Pulse width modulated control corresponds, in a first time interval and a second time interval. Furthermore, the method comprises a step for
  • the method includes the steps of driving the first power converter in the first time interval using the first space vector vector and driving the power converter in the second time interval using the second space vector vector.
  • a pulse width modulated converter with a control device which is designed to perform a pulse width modulated control of the converter with a predetermined period.
  • the controller is further configured to divide a time interval corresponding to the period of the pulse width modulated drive into a first sub-interval and a second sub-interval, calculate a first space vector vector for the first sub-interval and a second space vector vector for the second sub-interval, and Power converter in the first sub-interval using of the first space vector and in the second sub-interval below
  • the present invention is based on the finding that the accuracy for the control of a pulse width modulated converter can be increased if the switch-on and switch-off of the switching elements within the time interval of the pulse width modulated
  • Control can be calculated separately. In particular, by separately calculating the turn-on times and the turn-off times, the accuracy can be increased without requiring additional switching operations.
  • the present invention is therefore based on the idea to take account of this knowledge and a method for improved control of a pulse width modulated converter by means of space vector modulation
  • Room vector vectors can then the individual switching operations in the power converter for the two time intervals of a time grid of
  • Pulse width modulated control can be set individually.
  • Pulse width modulated control (PWM grid) a separate duty cycle (duty cycle) are calculated and set.
  • computing the first comprises
  • Space vector vector and calculating the second space vector vector each have a separate calculation of a first phase angle for the first
  • the first space vector vector and the second space vector vector each have an equal amount in the calculation of the two space vector vectors. Used in the calculation of the two
  • the calculation of the first takes place
  • the calculation of the space vector vectors can be triggered and executed in time synchronization with the drive intervals of the power converter.
  • the calculation can be carried out, for example, synchronously with the PWM grid of the power converter.
  • Pulse width modulated control fixed predetermined.
  • the individual time conditions are very precisely known, so that the control and synchronization of the individual steps can be very well matched.
  • the predetermined period duration for the pulse width modulated control can be adapted within a predetermined control range.
  • the period duration (of the PWM grid) or the P WM frequency the operation of the power converter can be adapted, for example, to further requirements.
  • Load of the power converter can be influenced.
  • the driving of the power converter in the first time interval in each case comprises a first switching operation of the switching elements of the power converter
  • the driving of the power converter in the second time interval in each case comprises a second switching operation of the switching elements of
  • Figure 1 a schematic diagram of an electric drive system with a pulse width modulated converter according to a
  • Figure 2 is a schematic representation of a timing diagram for the
  • FIG. 3 shows a flow diagram, such as a method for driving
  • Embodiment is based.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a block diagram for an electric drive system with a pulse width modulated converter 1.
  • the power converter 1 is fed by a DC voltage source 2.
  • the power converter 1 On the output side, the power converter 1 is connected to an electrical machine 3.
  • the example shown here with a three-phase electric machine 3 serves merely for better understanding and does not limit the present invention to an electric drive system with a three-phase machine. Rather, converters 1 are also possible with one of three different numbers of output phases.
  • the power converter 1 comprises a plurality of half bridges each having an upper switching element Ml, M3, M5 and a lower switching element M2, M4, M6.
  • the individual switching elements M1 to M6 are controlled by a control device 10.
  • the control device 10 in this case make a pulse width modulated control of the switching elements Ml to M6.
  • space vector vectors can be calculated by the control device 10, which can be used as the basis for the duty cycles of the pulse width modulated control.
  • either the upper switching element Ml, M3, M5 or the corresponding lower switching element M2, M4, M6 may be closed in each half bridge, while the other switching element is open.
  • Switching elements M1 to M6 can be based on setpoint values to be set, such as a setpoint torque of the electric
  • FIG. 2 shows a timing diagram for driving the switching elements M1-M6 in the power converter 1.
  • the switching operations for the upper switching elements Ml, M3 and M5 are shown.
  • the control of the lower switching elements M2, M4 and M6 takes place
  • the control of the switching elements Ml, M3, M5 takes place here within a predetermined PWM grid with a predetermined period T_PWM.
  • the period T_PWM in each time frame T_i is constant.
  • each PWM raster is subdivided into two time intervals TI and T2.
  • each PWM raster can be divided into two equal time intervals TI and T2.
  • a first switching operation of a switching element Ml, M3, M5 takes place in each half bridge.
  • a switch-on process for the upper switching elements M1, M3 and M5 takes place during the first sub-interval TI.
  • another switching operation takes place,
  • the calculation for the first switching times t_ul, t_vl, t_wl and the calculation for the times of the second switching times t_u2, t_v2 and t_w2 are each based on a separate space vector vector.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a flow chart as it is based on a method for controlling a pulse-width-modulated converter 1 according to one embodiment.
  • Control of the power converter 1 takes place here with a predetermined
  • Period T_PWM that is with a predetermined PWM grid.
  • Time interval T_PWM is divided into a first sub-interval TI and a second sub-interval T2.
  • the first sub-interval TI and the second sub-interval T2 are the same length.
  • a calculation S2 of a first space vector vector RZ1 for the first takes place
  • a common amount can be assumed for the calculation of the two space vector vectors within a PWM grid, so that only for each partial interval TI, T2 a separate phase has to be calculated.
  • step S3 a control of the power converter 1 in the first time interval TI below
  • step S4 Using the first space vector vector RZ1 and finally in step S4, a drive of the power converter 1 in the second time interval T2 using the second space vector vector RZ2.
  • the present invention relates to a control of a pulse width modulated converter. According to the invention, it is provided to subdivide a PWM raster into two subintervals and to perform a separate calculation of the space vector vector for each subinterval of the PWM raster on which the control elements of the switching elements of the power converter are based. As a result, the individual times of the switching operations of the power converter can be set more precisely.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ansteuerung eines pulsbreitenmodulierten Stromrichters. Erfindungsgemäß wird dabei vorgesehen, ein PWM-Raster in zwei Teilintervalle zu unterteilen und für jedes Teilintervall des PWM-Rasters eine separate Berechnung des Raumzeigervektors auszuführen, der der Ansteuerung der Schaltelemente des Stromrichters zugrunde liegt. Hierdurch kann die Ausgangsspannung des Pulswechselrichters der Sollspannung ganuer folgen.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren zur Ansteuerung eines pulsbreitenmodulierten Stromrichters und pulsbreitenmodulierter Stromrichter
Die vorliegende Erfindung betrifft einen pulsbreitenmodulierten Stromrichter sowie ein Verfahren zur Ansteuerung eines pulsbreitenmodulierten Stromrichters.
Stand der Technik
Zum Betrieb von Drehfeldmaschinen, wie sie beispielsweise in elektrischen Antriebssystemen für elektrisch angetriebene Kraftfahrzeuge eingesetzt werden, wird eine Raumzeiger-Pulsbreitenmodulation (Englisch: Space Vector Pulse Width Modulation, SVPWM) eingesetzt. Dieses Verfahren bietet einen guten Aussteuergrad und ist darüber hinaus einfach zu realisieren. Durch das
Verfahren werden Ansteuersignale für die Halbbrücken eines Stromrichters generiert. Meist wird eine symmetrische, mittenzentrierten Pulsbreitenmodulation zur Ansteuerung der Leistungshalbleiterschalter eines Stromrichters verwendet. Hierfür können die d/q-Sollspannungen mittels einer sogenannten inversen Park- Transformation in die erforderlichen mittenzentrierten Tastverhältnisse für die Phasen eines Pulswechselrichters transformiert werden. Die Berechnungen können beispielsweise mittels einer geeigneten Ansteuersoftware synchron zu dem Zeitraster (PWM-Raster) eine Pulsbreitenmodulation ausgeführt werden. Üblicherweise erfolgt für jedes Zeitintervall der Periodendauer einer
Pulsbreitenmodulation eine Berechnung für ein mittenzentriertes Tastverhältnis der einzelnen Phasen.
Die Druckschrift DE 1020080401484 Al offenbart ein Verfahren und eine
Vorrichtung zur Optimierung einer Raumzeiger-Pulsbreitenmodulation. Hierbei werden diskrete Schaltzustände von mehreren Schaltern zur Ansteuerung einer Last kombiniert, wobei die Last durch zwei Schaltzustände spannungsfrei geschaltet wird.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zur Ansteuerung eines pulsbreitenmodulierten Stromrichters mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und einen pulsbreitenmodulierten Stromrichter mit den Merkmalen des
Patentanspruchs 9.
Demgemäß ist vorgesehen:
Ein Verfahren zur Ansteuerung eines pulsbreitenmodulierten Stromrichters, wobei die pulsbreitenmodulierten Ansteuerung des Stromrichters mit einer vorgegebenen Periodendauer erfolgt. Das Verfahren umfasst die Schritte des Unterteilens eines Zeitintervalls, das der Periodendauer der
pulsbreitenmodulierten Ansteuerung entspricht, in ein erstes Zeitintervall und ein zweites Zeitintervall. Weiterhin umfasst das Verfahren einen Schritt zum
Berechnen eines ersten Raumzeigervektors für das erste Zeitintervall und des Berechnens eines zweiten Raumzeigervektors für das zweite Zeitintervall. Ferner umfasst das Verfahren die Schritte des Ansteuerns des ersten Stromrichters in dem ersten Zeitintervall unter Verwendung des ersten Raumzeigervektors und des Ansteuerns des Stromrichters in dem zweiten Zeitintervall unter Verwendung des zweiten Raumzeigervektors.
Weiterhin ist vorgesehen:
Ein pulsbreitenmodulierter Stromrichter mit einer Steuereinrichtung, die dazu ausgelegt ist, eine pulsbreitenmodulierte Ansteuerung des Stromrichters mit einer vorgegebenen Periodendauer auszuführen. Die Steuereinrichtung ist darüber hinaus dazu ausgelegt, ein Zeitintervall, das der Periodendauer der pulsbreitenmodulierten Ansteuerung entspricht, in ein erstes Teilintervall und ein zweites Teilintervall zu unterteilen, einen ersten Raumzeigervektor für das erste Teilintervall und einen zweiten Raumzeigervektor für das zweite Teilintervall zu berechnen, und den Stromrichter in dem ersten Teilintervall unter Verwendung des ersten Raumzeigervektors und in dem zweiten Teilintervall unter
Verwendung des zweiten Raumzeigervektors anzusteuern.
Vorteile der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Genauigkeit für die Ansteuerung eines pulsbreitenmodulierten Stromrichters gesteigert werden kann, wenn die Einschaltzeitpunkte und die Ausschaltzeitpunkte der Schaltelemente innerhalb des Zeitrasters der pulsbreitenmodulierten
Ansteuerung separat berechnet werden. Insbesondere kann durch eine getrennte Berechnung der Einschaltzeitpunkte und der Ausschaltzeitpunkte die Genauigkeit gesteigert werden, ohne dass zusätzliche Schaltvorgänge erforderlich sind.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Idee zugrunde, dieser Erkenntnis Rechnung zu tragen und ein Verfahren zur verbesserten Ansteuerung eines pulsbreitenmodulierten Stromrichters mittels Raumzeigermodulation
bereitzustellen. Hierzu ist erfindungsgemäß vorgesehen, das Zeitraster für die pulsbreitenmodulierte Ansteuerung eines Stromrichters in zwei Zeitabschnitte zu unterteilen, und für jeden dieser Zeitabschnitte einen separaten
Raumzeigervektor zu berechnen. Auf Grundlage dieser beiden
Raumzeigervektoren können daraufhin die einzelnen Schaltvorgänge in dem Stromrichter für die beiden Zeitintervalle eines Zeitrasters der
pulsbreitenmodulierten Ansteuerung individuell eingestellt werden.
Auf diese Weise kann die Genauigkeit der Zeitpunkte für die Schaltvorgänge einer pulsbreitenmodulierten Ansteuerung gesteigert werden, ohne dass hierzu zusätzliche Schaltvorgänge erforderlich sind. Insbesondere kann dabei für jedes der beiden Zeitintervalle innerhalb des Zeitabschnitts einer
pulsbreitenmodulierten Ansteuerung (PWM-Raster) ein separates Tastverhältnis (duty cycle) berechnet und eingestellt werden.
Auf diese Weise kann der Spannungsverlauf am Ausgang des Stromrichters mit einer höheren Genauigkeit einem Sollwert folgen, ohne dass hierzu zusätzliche Bauteile erforderlich sind. Darüber hinaus sind auch keine weiteren Schaltvorgänge erforderlich, die gegebenenfalls zu höheren Verlusten und somit auch zu einer thermischen Belastung des Stromrichters führen könnten.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Berechnen des ersten
Raumzeigervektors und das Berechnen des zweiten Raumzeigervektors jeweils eine separate Berechnung eines ersten Phasenwinkels für den ersten
Raumzeigervektor und eines zweiten Phasenwinkels für den zweiten
Raumzeigervektor. Durch die individuelle Berechnung der Phasenwinkel für das erste Teilintervall und das zweite Teilintervall ist eine präzise Anpassung der Zeitpunkte für die Schaltvorgänge für die pulsbreitenmodulierte Ansteuerung möglich, das heißt eine geringere Abweichung zwischen Sollspannung und tatsächlich eingestellter Spannung.
Gemäß einer Ausführungsform weisen der erste Raumzeigervektor und der zweite Raumzeigervektor bei der Berechnung der beiden Raumzeigervektoren jeweils einen gleichen Betrag auf. Wird bei der Berechnung der beiden
Raumzeigervektoren der Betrag jeweils konstant gehalten und nur die Phase der beiden Raumzeigervektoren jeweils individuell berechnet, so kann hierdurch der erforderliche Rechenbedarf für die Berechnung der Raumzeigervektoren gesenkt werden. Auf diese Weise kann eine Steuereinrichtung zur Berechnung der beiden Raumzeigervektoren entlastet werden. Somit ist es für die
erfindungsgemäße Ansteuerung des Stromrichters nicht erforderlich, die
Rechenleistung für die Berechnung der Raumzeigervektoren stark zu erhöhen.
Gemäß einer Ausführungsform erfolgt die Berechnung des ersten
Raumzeigervektors und des zweiten Raumzeigervektors synchron zur
Periodendauer der pulsbreitenmodulierten Ansteuerung des Stromrichters.
Beispielsweise kann die Berechnung der Raumzeigervektoren zeitsynchron zu den Ansteuerintervallen des Stromrichters angestoßen und ausgeführt werden. Insbesondere kann die Berechnung beispielsweise synchron zu dem PWM- Raster des Stromrichters ausgeführt werden.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Periodendauer für die
pulsbreitenmodulierte Ansteuerung fest vorgegeben. Durch eine feste Vorgabe der Perioden, das heißt eine feste PWM- Frequenz bzw. ein festes PWM- Raster des Stromrichters sind die einzelnen Zeitverhältnisse sehr präzise bekannt, so dass die Ansteuerung und die Synchronisation der einzelnen Schritte sehr gut aufeinander abgestimmt werden kann.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist die vorgegebene Periodendauer für die pulsbreitenmodulierte Ansteuerung innerhalb eines vorgegebenen Regelbereichs anpassbar. Durch eine Variation der Periodendauer (des PWM- Rasters) bzw. der P WM- Frequenz kann der Betrieb des Stromrichters beispielsweise auf weitere Anforderungen angepasst werden. Beispielsweise kann durch Variation der PWM-Frequenz bzw. der Periodendauer für die
Ansteuerung möglichen hochfrequenten Störungen und Interferenzen
entgegengewirkt werden. Darüber hinaus kann gegebenenfalls auch durch Anpassung der Periodendauer bzw. der PWM-Frequenz die thermische
Belastung des Stromrichters beeinflusst werden.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Ansteuern des Stromrichters in dem ersten Zeitintervall jeweils einen ersten Schaltvorgang der Schaltelemente des Stromrichters, und das Ansteuern des Stromrichters in dem zweiten Zeitintervall umfasst jeweils einen zweiten Schaltvorgang der Schaltelemente des
Stromrichters. Beispielsweise können bei dem ersten Schaltvorgang des
Stromrichters die oberen Schaltelemente in den einzelnen Halbbrücken des Stromrichters eingeschaltet und die unteren Schaltelemente ausgeschaltet werden. Entsprechend können während des zweiten Schaltvorgangs die oberen Schaltelemente in den Halbbrücken des Stromrichters ausgeschaltet und die unteren Schaltelemente eingeschaltet werden. Hierbei sind selbstverständlich für die Schaltelemente in den einzelnen Halbbrücken unterschiedliche
Schaltzeitpunkte möglich.
Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, soweit sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich den
Ausführungsbeispielen beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird der Fachmann dabei auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder
Ergänzungen zu den jeweiligen Grundformen der Erfindung hinzufügen. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Dabei zeigen:
Figur 1: ein Prinzipschaltbild eines elektrischen Antriebssystems mit einem pulsbreitenmodulierten Stromrichter gemäß einer
Ausführungsform;
Figur 2: eine schematische Darstellung eines Timing-Diagramms für das
Ansteuern der Schaltelemente in einem pulsbreitenmodulierten Stromrichter gemäß einer Ausführungsform; und
Figur 3: ein Ablaufdiagramm, wie es einem Verfahren zum Ansteuern
eines pulsbreitenmodulierten Stromrichters gemäß einer
Ausführungsform zugrunde liegt.
Ausführungsformen der Erfindung
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Prinzipschaltbilds für ein elektrisches Antriebssystem mit einem pulsbreitenmodulierten Stromrichter 1.
Der Stromrichter 1 wird von einer Gleichspannungsquelle 2 gespeist.
Ausgangsseitig ist der Stromrichter 1 mit einer elektrischen Maschine 3 verbunden. Das hier dargestellte Beispiel mit einer dreiphasigen elektrischen Maschine 3 dient dabei lediglich dem besseren Verständnis und stellt keine Einschränkung der vorliegenden Erfindung auf ein elektrisches Antriebssystem mit einer dreiphasigen Maschine dar. Vielmehr sind auch Stromrichter 1 mit einer von drei verschiedenen Anzahl von Ausgangsphasen möglich.
Der Stromrichter 1 umfasst mehrere Halbbrücken mit jeweils einem oberen Schaltelement Ml, M3, M5 und einem unteren Schaltelement M2, M4, M6. Die einzelnen Schaltelemente Ml bis M6 werden hierbei von einer Steuereinrichtung 10 angesteuert. Insbesondere kann die Steuereinrichtung 10 hierbei eine pulsbreitenmodulierte Ansteuerung der Schaltelemente Ml bis M6 vornehmen. Hierzu können beispielsweise Raumzeigervektoren durch die Steuereinrichtung 10 berechnet werden, welche als Grundlage für die Tastverhältnisse der pulsbreitenmodulierten Ansteuerung herangezogen werden können. Während des Betriebs kann beispielsweise in jeder Halbbrücke entweder das obere Schaltelement Ml, M3, M5 oder das korrespondierende untere Schaltelement M2, M4, M6 geschlossen sein, während das jeweils andere Schaltelement geöffnet ist.
Für die Berechnung der Raumzeigervektoren für die Ansteuerung der
Schaltelemente Ml bis M6 kann dabei auf Grundlage von einzustellenden Sollwerten, wie beispielsweise einem Soll-Drehmoment der elektrischen
Maschine 3, sowie gegebenenfalls berechneten oder sensorisch erfassten Werten am Eingang und/oder Ausgang des Stromrichters 1 erfolgen.
Figur 2 zeigt ein Timing-Diagramm für das Ansteuern der Schaltelemente M1-M6 in dem Stromrichter 1. Exemplarisch sind hierbei die Schaltvorgänge für die oberen Schaltelemente Ml, M3 und M5 dargestellt. Wie zuvor bereits ausgeführt, erfolgt die Ansteuerung der unteren Schaltelemente M2, M4 und M6
komplementär zu den korrespondierenden oberen Schaltelementen Ml, M3, M5.
Die Ansteuerung der Schaltelemente Ml, M3, M5 erfolgt hierbei innerhalb eines vorgegebenen PWM-Rasters mit einer vorbestimmten Periodendauer T_PWM. Vorzugsweise ist die Periodendauer T_PWM in jedem Zeitraster T_i konstant. Alternativ ist es jedoch auch möglich, die Zeitdauer T_PWM der einzelnen Zeitintervalle T_i innerhalb eines vorgegebenen Regelbereichs zu variieren.
Wie in Figur 2 zu erkennen ist, erfolgt innerhalb jedes PWM-Rasters, das heißt innerhalb jeder Periodendauer T_i ein Einschaltvorgang und ein
Ausschaltvorgang des entsprechenden Schaltelements Ml, M3, M5. In einer konventionellen pulsbreitenmodulierten Ansteuerung ist hierbei die Zeitdauer, in welchem die Schaltelemente Ml, M3, M5 eingeschaltet sind, mittenzentriert zur Mitte jedes PWM-Rasters T_i. Für die Berechnung des Tastverhältnisses, das heißt die Einschaltzeit im Verhältnis zur Periodendauer T_i wird jeweils ein zuvor ermittelter Raumzeigervektor zugrunde gelegt. In dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 wird jedes PWM- Raster in zwei Zeitintervalle TI und T2 unterteilt. Beispielsweise kann jedes PWM-Raster in zwei gleich große Zeitintervalle TI und T2 unterteilt werden. In dem ersten Zeitintervall TI erfolgt dabei jeweils in jeder Halbbrücke ein erster Schaltvorgang eines Schaltelements Ml, M3, M5. In dem hier dargestellten Beispiel erfolgt während des ersten Teilintervalls TI jeweils ein Einschaltvorgang für die oberen Schaltelemente Ml, M3 und M5. In dem sich darauf anschließenden zweiten Teilintervall jedes PWM-Rasters erfolgt ein weiterer Schaltvorgang,
beispielsweise ein Ausschaltvorgang der oberen Schaltelemente Ml, M3 und M5.
Dabei liegt der Berechnung für die ersten Schaltzeitpunkte t_ul, t_vl, t_wl und der Berechnung für die Zeitpunkte der zweiten Schaltzeitpunkte t_u2, t_v2 und t_w2 jeweils ein separater Raumzeigervektor zugrunde. In der Folge resultiert hieraus ein Schaltmuster, welches typischerweise ein nicht mehr bezüglich des PWM-Rasters mitten zentrierte Einschaltzeitintervall aufweist. Vielmehr wird das Einschaltzeitintervall für eine Drehzahl ungleich Null bezüglich der zeitlichen Mitte eines PWM-Rasters asymmetrisch ausfallen.
Die Berechnung der jeweils zwei Raumzeigervektoren für das erste Teilintervall TI und das zweite Teilintervall T2 eines PWM-Rasters T_n erfolgt dabei während des Ansteuerns des vorherigen PWM-Rasters T_n-1. Hierbei können die beiden Raumzeigervektoren RZ1 und RZ2 innerhalb eines gemeinsamen
Rechenzyklusses berechnet werden. Wesentlich dabei ist jedoch, dass der Berechnung des ersten Raumzeigervektors RZ1 die Mitte des ersten
Teilintervalls TI und der Berechnung des zweiten Raumzeigervektors RZ2 die Mitte des zweiten Teilintervalls T2 zugrunde liegt. Zur Vereinfachung der Berechnung der beiden Raumzeigervektoren RZ1 und RZ2 kann dabei beispielsweise für beide Raumzeigervektoren RZ1, RZ2 ein gleicher Betrag für die Länge des Raumzeigervektors angenommen werden. Somit wird für die beiden Raumzeigervektoren RZ1, RZ2 jeweils nur eine separate Berechnung der Phasenwinkel für die beiden Raumzeigervektoren RZ1, RZ2 durchgeführt. Auf diese Weise sinkt die Rechenlast, so dass trotz der doppelten Anzahl von Raumzeigervektoren, welche berechnet werden müssen, nur ein geringer Anstieg der erforderlichen Rechenkapazität benötigt wird. Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms, wie es einem Verfahren zur Ansteuerung eines pulsbreitenmodulierten Stromrichters 1 gemäß einer Ausführungsform zugrunde liegt. Die pulsbreitenmodulierte
Ansteuerung des Stromrichters 1 erfolgt hierbei mit einer vorgegebenen
Periodendauer T_PWM, das heißt mit einem vorgegebenen PWM- Raster.
Zunächst erfolgt eine Unterteilung S1 eines Zeitintervalls T_PWM, das der Periodendauer der pulsbreitenmodulierten Ansteuerung entspricht. Das
Zeitintervall T_PWM wird dabei in ein erstes Teilintervall TI und ein zweites Teilintervall T2 unterteilt. Vorzugsweise sind das erste Teilintervall TI und das zweite Teilintervall T2 gleich lang. Auf Grundlage der Teilintervalle TI, T2 erfolgt eine Berechnung S2 eines ersten Raumzeigervektors RZ1 für das erste
Teilintervall TI und eines zweiten Raumzeigervektors RZ2 für das zweite Teilintervall T2. Wie zuvor bereits beschrieben, kann hierbei für die Berechnung der beiden Raumzeigervektoren innerhalb eines PWM- Rasters ein gemeinsamer Betrag angenommen werden, so dass lediglich für jedes Teilintervall TI, T2 eine separate Phase berechnet werden muss. Anschließend erfolgt in Schritt S3 eine Ansteuerung des Stromrichters 1 in dem ersten Zeitintervall TI unter
Verwendung des ersten Raumzeigervektors RZ1 und schließlich in Schritt S4 eine Ansteuerung des Stromrichters 1 in dem zweiten Zeitintervall T2 unter Verwendung des zweiten Raumzeigervektors RZ2.
Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung eine Ansteuerung eines pulsbreitenmodulierten Stromrichters. Erfindungsgemäß wird dabei vorgesehen, ein PWM-Raster in zwei Teilintervalle zu unterteilen und für jedes Teilintervall des PWM- Rasters eine separate Berechnung des Raumzeigervektors auszuführen, der der Ansteuerung der Schaltelemente des Stromrichters zugrunde liegt. Hierdurch können die einzelnen Zeitpunkte der Schaltvorgänge des Stromrichters präziser eingestellt werden.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Ansteuerung eines pulsbreitenmoduliert Stromrichters (1), wobei die pulsbreitenmodulierte Ansteuerung des Stromrichters (1) mit einer vorgegebenen Periodendauer (T_PWM) erfolgt, mit den Schritten:
Unterteilen (Sl) eines Zeitintervalls, das der Periodendauer (T_PWM) der pulsbreitenmodulierten Ansteuerung entspricht, in ein erstes Teilintervall (TI) und ein zweites Teilintervall (T2);
Berechnen (S2) eines ersten Raumzeigevektors (RZ1) für das erste Teilintervall (TI) und eines zweiten Raumzeigevektors (RZ2) für das zweite Teilintervall (T2);
Ansteuern (S3) des Stromrichters (1) in dem ersten Zeitintervall (TI) unter Verwendung des ersten Raumzeigevektors (RZ1); und
Ansteuern (S4) des Stromrichters (1) in dem zweiten Zeitintervall (T2) unter Verwendung des zweiten Raumzeigevektors (RZ2).
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Berechnen (S2) des ersten
Raumzeigevektors (RZ1) und das Berechnen des zweiten
Raumzeigevektors (RZ2) jeweils eine separate Berechnung eines ersten Phasenwinkel für den ersten Raumzeigevektors (RZ1) und eines zweiten Phasenwinkels für den zweiten Raumzeigevektors (RZ2) umfasst.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste Raumzeigevektor (RZ1) und der zweite Raumzeigevektor (RZ2) einen gleichen Betrag aufweisen.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der erste
Raumzeigervektor (RZ1) und der zweite Raumzeigervektor (RZ2) in einem gemeinsamen Rechenzyklus berechnet werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Berechnung des ersten Raumzeigervektors (RZ1) und des zweiten Raumzeigervektors (RZ2) synchron zu der Periodendauer (T_PWM) der pulsbreitenmodulierten Ansteuerung des Stromrichters (1) erfolgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die vorgegebene
Periodendauer (T_PWM) für die pulsbreitenmodulierte Ansteuerung fest vorgegeben ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die vorgegebene
Periodendauer (T_PWM) für die pulsbreitenmodulierte Ansteuerung innerhalb eines vorgegebenen Regelbereichs anpassbar ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Ansteuern (S3) des Stromrichters (1) in dem ersten Zeitintervall (TI) jeweils einen ersten Schaltvorgang von Schaltelementen (Ml bis M6) des Stromrichters (1) umfasst, und das Ansteuern (S4) des Stromrichters (1) in dem zweiten Zeitintervall (T2) jeweils einen zweiten Schaltvorgang der Schaltelemente (Ml bis M6) des Stromrichters (1) umfasst.
9. Pulsbreitenmodulierter Stromrichter (1), mit: einer Steuereinrichtung (10), die dazu ausgelegt ist, eine
pulsbreitenmodulierte Ansteuerung des Stromrichters (1) mit einer vorgegebenen Periodendauer (T_PWM) auszuführen, ein Zeitintervall, das der Periodendauer (T_PWM) der pulsbreitenmodulierten Ansteuerung entspricht, in ein erstes Teilintervall (TI) und ein zweites Teilintervall (T2) zu unterteilen; einen ersten Raumzeigevektor (RZ1) für das erste
Teilintervall (TI) und einen zweiten Raumzeigevektor (RZ2) für das zweite Teilintervall (T2) zu berechnen; und den Stromrichter (1) in dem ersten Zeitintervall (TI) unter Verwendung des ersten Raumzeigevektors (RZ1) und in dem zweiten Zeitintervall (T2) unter Verwendung des zweiten Raumzeigevektors (RZ2) anzusteuern.
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