WO2019185299A1 - Control device for an electric drive system, electric drive system, and method for controlling an electric drive system - Google Patents

Control device for an electric drive system, electric drive system, and method for controlling an electric drive system Download PDF

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WO2019185299A1
WO2019185299A1 PCT/EP2019/055148 EP2019055148W WO2019185299A1 WO 2019185299 A1 WO2019185299 A1 WO 2019185299A1 EP 2019055148 W EP2019055148 W EP 2019055148W WO 2019185299 A1 WO2019185299 A1 WO 2019185299A1
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control device
drive system
controlled variable
filter
electric drive
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PCT/EP2019/055148
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Wolfgang Michael Bischof
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Robert Bosch 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
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/05—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation specially adapted for damping motor oscillations, e.g. for reducing hunting
    • 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
    • H02P2205/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the control loops
    • H02P2205/01—Current loop, i.e. comparison of the motor current with a current reference

Definitions

  • the present invention relates to a control device for an electric drive system and a method for controlling an electrical
  • the present invention relates to an electric drive system with a control device.
  • the present invention relates to the regulation of the harmonic behavior of an electric machine in an electric drive system.
  • completely or at least partially electrically driven vehicles comprise a drive system which is fed by means of electrical energy.
  • electrical energy can be converted by means of a power converter from an electrical energy source, such as a traction battery, a fuel cell, etc., and provided to an electric machine.
  • an electrical energy source such as a traction battery, a fuel cell, etc.
  • load and speed-dependent vibrations can occur. These vibrations are perceived by the occupants of a vehicle as well as the environment. In addition, these vibrations can also affect the performance of the electrical
  • Document DE 10 2016 212 285 A1 discloses a method and a device for field-oriented regulation of an electrical machine.
  • a field-oriented control at least one harmonic oscillation of a phase or control current.
  • the phase or control current is filtered, whereby the calculated harmonic oscillation is filtered out of the phase or control current.
  • an electric machine can be operated with such a filtered phase or control current.
  • the present invention provides a control device for an electric drive system with the features of claim 1, an electric drive system with the features of claim 7, and a method for controlling an electric drive system with the features of claim 8.
  • a control device for an electric drive system with a first control device and a second control device.
  • the first control device is designed to determine a first controlled variable using a determined motor current and a first setpoint specification.
  • the first setpoint specification may be, for example, a default for a
  • the second control device is designed using the determined
  • the control device is further configured to control the electric drive system using a combination of the first control variable and the second control variable.
  • the electric drive system can be controlled using a sum of the first controlled variable and the second controlled variable.
  • the control device may be designed to control the electrical
  • the combination of the first and the second control variable can be provided in particular for controlling the power converter in the electric drive system.
  • a method for controlling an electric drive system may in particular comprise an electric power converter and an electric machine.
  • the method comprises the steps of
  • the method includes a step of driving the electric drive system using a combination of the first controlled variable and the second controlled variable.
  • Control of the power converter can be provided in the electric drive system.
  • the present invention is based on the finding that in the
  • the present invention provides to evaluate the electric motor currents in the control of the electrical machine and to take into account in the scheme.
  • Control units can be specifically adapted and optimized. In this way, a precise and efficient control of all parameters, so in addition to setpoint specifications such as speed, torque, etc., also a precise rules of the
  • the detection of the motor currents can be done by any suitable method.
  • the motor currents can be detected and provided by means of suitable current sensors in the supply lines of the electrical machine.
  • the current sensors can provide a corresponding, suitable analog or digital signal which corresponds to the respective currents.
  • Harmonic components in the electric drive system can be done separately for each detected phase current.
  • an average value or the like may be formed, which forms a basis for the control of the vibration behavior.
  • the first control device can in particular as a control device for
  • Control electrical currents for setting a predetermined setpoint such as a speed, torque or any other parameter may be provided.
  • the first control device here refers to the regulation of a fundamental wave for the electric current for driving the electric machine.
  • the first control device can calculate a controlled variable, based on which an electric power converter drives a connected electrical machine.
  • Controlled variable can, for example, parameters such as a clock frequency, a
  • Duty cycle for a pulse width modulation specifications for a room pointer of a space vector modulation or the like include.
  • the second control device also regulates the vibration behavior of the electric machine or the vibrations in the phase currents to the electric machine. This control is initially decoupled from the regulation of the "basic quantities", which are regulated by the first control device. In this way, it is possible that both the first control device and the second control device each targeted to different
  • Requirements can be adapted and optimized. This enables a particularly precise and efficient control to the respective requirements.
  • the second control device can also be set to control harmonic harmonics with respect to a fundamental frequency, the fundamental frequency being controlled by the control of the first
  • Control device is specified.
  • specific individual harmonics such as second, third, fifth, sixth or any other harmonic of a fundamental frequency, to be adjusted in a targeted manner to predetermined desired values by means of the second control device.
  • Noise and the running behavior of the electric machine can be adjusted.
  • the first control device comprises a first frequency filter.
  • the first frequency filter may be configured to filter first predetermined frequency components from the determined motor current.
  • the first controller may then determine the first controlled variable using the filtered motor current.
  • the first filter device can be any analog or digital filter device which filters predetermined frequency components from the one or more determined motor currents. In particular, higher-frequency frequency components which correspond to harmonics can be filtered out. In this way, the first control device can be tuned to control tasks, which are aligned to control setpoints such as speed, torque, etc.
  • the first frequency filter may be a low-pass filter.
  • the use of a low-pass filter since the first control device and the regulation of the fundamental frequency of the motor current is tuned, the use of a low-pass filter, the proportion of higher-frequency current components be eliminated, so that these higher frequency current components the
  • the second control device may comprise a second frequency filter.
  • the second frequency filter may be configured to filter second predetermined frequency components from the determined motor current.
  • the second controller may determine the second controlled variable using the motor current filtered by the second filter means.
  • the second filter device can in particular be specifically tuned to the second control device frequency components of the
  • the second frequency filter may comprise a high-pass filter or a band-pass filter.
  • a high-pass filter or a band-pass filter.
  • Bandpass filters can be selectively supplied to the second control device frequency components of the motor current, which are to be controlled by the second control device.
  • a frequency response of the first frequency filter and a frequency response of the second frequency filter are complementary to each other.
  • frequency ranges which pass through the second frequency filter can be masked out by the first frequency filter.
  • Analog frequency ranges can be hidden by the second frequency filter, which pass through the first frequency filter.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a block diagram of a
  • FIG. 2 shows a flowchart on which a method for controlling an electric drive system according to an embodiment is based.
  • Figure 1 shows a schematic representation of a block diagram of an electric drive system with a control device 1 according to a
  • the electric drive system includes in addition to the
  • Control device 1 an electric power converter 2, of a
  • Voltage source 4 in particular a DC voltage source, such as
  • Example a battery or the like is fed.
  • the inverter 2 converts the electrical power provided by the voltage source 4
  • the control device 1 in particular comprises two control devices 10 and 20.
  • the first control device 10 serves to determine a first controlled variable RI
  • the second control device 20 generates a second one Controlled variable R2.
  • the control device 1 combines the first controlled variable RI and the second controlled variable R2 to a common controlled variable R and supplies this controlled variable R to the power converter 2.
  • the combination of the two controlled variables RI and R2 can be carried out, for example, in a summing element 30 or another suitable device for combining the two controlled variables RI, R2.
  • the power converter 2 then generates from the input at
  • Power converter 2 voltage provided a single or multi-phase
  • the selected here number of three electrical phases of the electric machine 3 serves only as an example and is not a limitation of the present invention.
  • the first controller 10 receives a first setpoint input l_desl.
  • This first setpoint specification can include, for example, a specification for an electrical current to be set by the power converter 2, or else a setpoint specification for a torque to be set or a rotational speed of the electric machine to be set. In addition, however, in principle any other setpoint specifications are possible, in particular specifications which relate to a parameter of the electric machine 3.
  • the first control device 10 also receives a current signal I_M, which corresponds to one or more electrical currents of the electric machine 3.
  • the electrical currents in the phases of the electric machine 3 can be detected by means of suitable current sensors (not shown here). Accordingly, a measurement signal corresponding to these detected electrical currents can be provided in analog or digital form to the first control device 10.
  • any other sensor signal in particular any other current signal is possible.
  • the current signal l_M provided here can also have one or more harmonics in addition to the fundamental oscillation corresponding to the rotational speed of the electric machine 3.
  • These harmonics contained in the current signal I_M can, for example, by means of a first Filter device 11 are filtered in whole or in part.
  • a first Filter device 11 For example, it is possible for only the fundamental oscillation of the current signal I_M to pass through the filter 11, while all higher-frequency components of the current signal I_M are filtered out by the first filter 11.
  • the higher-frequency components or at least some of the higher-frequency components, for example components of predetermined harmonic harmonics also to pass all or part of the first filter 11.
  • the higher-frequency components which pass through the first filter 11 can also be taken into account in the calculation of the first controlled variable RI.
  • the first control device 10 thus generates the first controlled variable RI on the basis of the current signal l_M filtered by the first filter 11 and the first desired value l_desl.
  • the first controlled variable RI can be determined by means of a suitable regulator, for example a PI controller or the like.
  • the second control device 20 preferably serves to set or minimize higher-frequency
  • the second filter device 20 a Vibrations or vibration components in the electrical currents of the electric machine 3 or vibrations occurring in the electric machine 3.
  • the second filter device 20 a Vibrations or vibration components in the electrical currents of the electric machine 3 or vibrations occurring in the electric machine 3.
  • the second filter device 20 can also receive the detected or detected current signals I_M, filter them by means of the second filter 21 and determine a second controlled variable R2 on the basis of the filtered current signal I_M and the second setpoint input I_des2.
  • the second filter 21 may in particular be designed such that preferably the higher-frequency components of the current signal I_M to be controlled pass through the filter completely or at least approximately without attenuation.
  • the filter 21 may be set such that one or more predetermined harmonic harmonics of a fundamental of the current signal may pass through the second filter 21.
  • targeted the fundamental and / or predetermined harmonic harmonics are filtered by the second filter 21 from the current signal I_M.
  • the second control device 20 can by using the filtered by the second filter 21 current signal l_M and the second
  • the second control device 20 can be specifically adapted to a control of one or more harmonic harmonics.
  • the first filter 11 and the second filter 21 may be any suitable frequency filter.
  • both analog and digital filters are possible.
  • digital filtering for example, an analog current signal l_M can be digitized first and then digitally filtered.
  • the filter properties of the first filter 11 and the filter properties of the second filter 21 may be matched to one another.
  • the filter characteristics of the first filter 11 and the filter characteristics of the second filter 21 may be complementary to one another.
  • the second filter 21 can specifically filter out those frequency components which pass through the first filter 11.
  • any other targeted tuning of the first filter 11 and the second filter 21 to each other possible.
  • the first controlled variable RI and the second controlled variable R2 can be combined, for example, in a summing element 30 or any other suitable device, and a resulting common controlled variable R can be provided to the power converter 2.
  • Power converter 2 can then on the electric machine 3 a single- or multi-phase current corresponding to the received controlled variable R
  • the adjustment of the harmonics can be particularly targeted
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a flowchart, as it is based on a method for controlling an electric drive system according to the embodiments described above.
  • step S1 a single- or multi-phase electric motor current of the electric machine 3 can be detected.
  • step S2 a determination of a first controlled variable RI is carried out using the determined motor current I_M and a first setpoint input I_desl.
  • step S3 a determination of a second controlled variable R2 is carried out using the determined motor current I_M and a second setpoint input I_de2s for a harmonic behavior of the electric machine 3.
  • step S4 the power converter 2 of the electric drive system is controlled using a combination of the first setpoint input RI and the second setpoint setpoint R2.
  • the present invention relates to a control of an electric drive system for selectively influencing the
  • a first control circuit controls the fundamental of the electrical currents in the

Abstract

The present invention provides a means of controlling an electric drive system for the selective influencing of the oscillation behaviour, in particular for the selective control of harmonics. Two control circuits are provided for this purpose. A first control circuit controls the fundamental oscillation of the electric currents in the drive system, and a second control circuit controls the oscillation behaviour of the harmonics.

Description

Beschreibung  description
Titel title
Regelvorrichtung für ein elektrisches Antriebssystem, elektrisches  Regulating device for an electric drive system, electric
Antriebssystem und Verfahren zur Regelung eines elektrischen Antriebssystems Drive system and method for controlling an electric drive system
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Regelvorrichtung für ein elektrisches Antriebssystem und ein Verfahren zur Regelung eines elektrischen The present invention relates to a control device for an electric drive system and a method for controlling an electrical
Antriebssystems. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein elektrisches Antriebssystem mit einer Regelvorrichtung. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung die Regelung des Oberschwingungsverhaltens einer elektrischen Maschine in einem elektrischen Antriebssystem. Drive system. Furthermore, the present invention relates to an electric drive system with a control device. In particular, the present invention relates to the regulation of the harmonic behavior of an electric machine in an electric drive system.
Stand der Technik State of the art
Antriebssysteme mit elektrischen Maschinen finden in zahlreichen Drive systems with electric machines can be found in numerous
Anwendungsgebieten Einsatz. So umfassen beispielsweise ganz oder zumindest teilweise elektrisch angetriebene Fahrzeuge ein Antriebssystem, welches mittels elektrischer Energie gespeist wird. Hierbei kann beispielsweise von einer elektrischen Energiequelle, wie zum Beispiel einer Traktionsbatterie, einer Brennstoffzelle, etc., elektrische Energie mittels eines Stromrichters umgeformt und an einer elektrischen Maschine bereitgestellt werden. Während des Betriebs des elektrischen Antriebssystems können dabei last- und drehzahlabhängige Schwingungen auftreten. Diese Schwingungen werden von den Insassen eines Fahrzeugs sowie der Umgebung wahrgenommen. Darüber hinaus können diese Schwingungen auch Einfluss auf das Betriebsverhalten des elektrischen Application fields use. Thus, for example, completely or at least partially electrically driven vehicles comprise a drive system which is fed by means of electrical energy. In this case, for example, electrical energy can be converted by means of a power converter from an electrical energy source, such as a traction battery, a fuel cell, etc., and provided to an electric machine. During operation of the electric drive system while load and speed-dependent vibrations can occur. These vibrations are perceived by the occupants of a vehicle as well as the environment. In addition, these vibrations can also affect the performance of the electrical
Antriebssystems nehmen. Drive system take.
Die Druckschrift DE 10 2016 212 285 Al offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur feldorientierten Regelung einer elektrischen Maschine. Hierbei kann für eine feldorientierte Regelung mindestens eine harmonische Schwingung eines Phasen- oder Regelstroms berechnet werden. Anschließend erfolgt eine Filterung des Phasen- oder Regelstroms, wobei die berechnete harmonische Schwingung aus dem Phasen- oder Regelstrom gefiltert wird. Daraufhin kann eine elektrische Maschine mit einem derart gefilterten Phasen- oder Regelstrom betrieben werden. Document DE 10 2016 212 285 A1 discloses a method and a device for field-oriented regulation of an electrical machine. Here, for a field-oriented control, at least one harmonic oscillation of a phase or control current. Subsequently, the phase or control current is filtered, whereby the calculated harmonic oscillation is filtered out of the phase or control current. Then, an electric machine can be operated with such a filtered phase or control current.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Die vorliegende Erfindung schafft eine Regelvorrichtung für ein elektrisches Antriebssystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, ein elektrisches Antriebssystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7, sowie ein Verfahren zur Regelung eines elektrischen Antriebssystems mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8. The present invention provides a control device for an electric drive system with the features of claim 1, an electric drive system with the features of claim 7, and a method for controlling an electric drive system with the features of claim 8.
Demgemäß ist vorgesehen: Accordingly, it is provided:
Eine Regelvorrichtung für ein elektrisches Antriebssystem mit einer ersten Regeleinrichtung und einer zweiten Regeleinrichtung. Die erste Regeleinrichtung ist dazu ausgelegt, unter Verwendung eines ermittelten Motorstroms und einer ersten Sollwertvorgabe eine erste Regelgröße zu bestimmen. Bei der ersten Sollwertvorgabe kann es sich beispielsweise um eine Vorgabe für einen A control device for an electric drive system with a first control device and a second control device. The first control device is designed to determine a first controlled variable using a determined motor current and a first setpoint specification. The first setpoint specification may be, for example, a default for a
Motorstrom, ein einzustellendes Drehmoment oder ähnliches handeln. Die zweite Regeleinrichtung ist dazu ausgelegt, unter Verwendung des ermittelten Motor current, a torque to be adjusted or the like. The second control device is designed using the determined
Motorstroms und einer zweiten Sollwertvorgabe eine zweite Regelgröße zu berechnen. Bei der zweiten Sollwertvorgabe kann es sich insbesondere um eine Vorgabe für ein Oberschwingungsverhalten der elektrischen Maschine handeln. Insbesondere können Vorgaben für die Größen der Stromamplituden des Motorstroms vorgegeben werden. Die Regelvorrichtung ist ferner dazu ausgelegt, das elektrische Antriebssystem unter Verwendung einer Kombination der ersten Regelgröße und der zweiten Regelgröße anzusteuern. Insbesondere kann das elektrische Antriebssystem unter Verwendung einer Summe der ersten Regelgröße und der zweiten Regelgröße angesteuert werden. Motor current and a second setpoint specification to calculate a second controlled variable. The second setpoint specification may in particular be a specification for a harmonic behavior of the electrical machine. In particular, specifications for the magnitudes of the current amplitudes of the motor current can be specified. The control device is further configured to control the electric drive system using a combination of the first control variable and the second control variable. In particular, the electric drive system can be controlled using a sum of the first controlled variable and the second controlled variable.
Weiterhin ist vorgesehen: Ein elektrisches Antriebssystem mit einer elektrischen Maschine, einem elektrischen Stromrichter, der dazu ausgelegt ist, die elektrische Maschine anzusteuern, und einer erfindungsgemäßen Regelvorrichtung. Insbesondere kann die Regelvorrichtung dazu ausgelegt sein, das elektrischen Furthermore, it is provided: An electric drive system with an electric machine, an electric power converter, which is designed to control the electric machine, and a control device according to the invention. In particular, the control device may be designed to control the electrical
Antriebssystems unter Verwendung der Kombination der ersten Regelgröße und der zweiten Regelgröße anzusteuern. Die Kombination der ersten und der zweiten Regelgröße kann insbesondere zur Ansteuerung des Stromrichters in dem elektrischen Antriebssystem bereitgestellt werden. Drive system using the combination of the first controlled variable and the second controlled variable to control. The combination of the first and the second control variable can be provided in particular for controlling the power converter in the electric drive system.
Schließlich ist vorgesehen: Finally, it is planned:
Ein Verfahren zur Regelung eines elektrischen Antriebssystems. Das elektrische Antriebssystem kann insbesondere einen elektrischen Stromrichter und eine elektrische Maschine umfassen. Das Verfahren umfasst die Schritte des A method for controlling an electric drive system. The electric drive system may in particular comprise an electric power converter and an electric machine. The method comprises the steps of
Erfassens eines elektrischen Motorstroms der elektrischen Maschine, des Bestimmens einer ersten Regelgröße unter Verwendung des elektrischen Motorstroms und einer ersten Sollwertvorgabe, und des Bestimmens einer zweiten Regelgröße unter Verwendung des ermittelten Motorstroms und einer zweiten Sollwertvorgabe. Die zweite Sollwertvorgabe kann insbesondere eine Vorgabe für ein Oberschwingungsverhalten der elektrischen Maschine umfassen. Schließlich umfasst das Verfahren einen Schritt zum Ansteuern des elektrischen Antriebssystems unter Verwendung einer Kombination der ersten Regelgröße und der zweiten Regelgröße. Insbesondere kann die Regelgröße zur Detecting an electric motor current of the electric machine, determining a first controlled variable using the electric motor current and a first setpoint specification, and determining a second controlled variable using the determined motor current and a second setpoint input. The second desired value specification may in particular include a specification for a harmonic behavior of the electrical machine. Finally, the method includes a step of driving the electric drive system using a combination of the first controlled variable and the second controlled variable. In particular, the controlled variable for
Ansteuerung des Stromrichters in dem elektrischen Antriebssystem bereitgestellt werden. Control of the power converter can be provided in the electric drive system.
Vorteile der Erfindung Advantages of the invention
Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei der The present invention is based on the finding that in the
Ansteuerung von elektrischen Maschinen in elektrischen Antriebssystemen last- und drehzahlabhängige Schwingungen auftreten können. Diese Schwingungen können in der Umgebung wahrgenommen werden. Darüber hinaus können diese Schwingungen auch das Betriebsverhalten der elektrischen Maschine Control of electrical machines in electric drive systems load- and speed-dependent vibrations can occur. These vibrations can be perceived in the environment. In addition, these vibrations can also affect the performance of the electrical machine
beeinflussen. Je nach Ausführung der elektrischen Maschine ist es daher wünschenswert, die auftretenden Schwingungen zu minimieren oder gezielt einzustellen. Eine konventionelle Steuerung des Schwingungsverhaltens führt dabei jedoch nur in begrenztem Maße zu einem Erfolg. influence. Depending on the design of the electrical machine, it is therefore desirable to minimize the vibrations occurring or targeted adjust. However, a conventional control of the vibration behavior leads only to a limited extent to a success.
Es ist daher eine Idee der vorliegenden Erfindung, dieser Erkenntnis Rechnung zu tragen und eine Regelung für ein elektrisches Antriebssystem vorzusehen, welches eine effiziente und präzise Regelung des Schwingungsverhaltens von elektrischen Maschinen in dem elektrischen Antriebssystem ermöglicht. Hierzu sieht die vorliegende Erfindung vor, bei der Ansteuerung der elektrischen Maschine die elektrischen Motorströme auszuwerten und bei der Regelung zu berücksichtigen. Insbesondere ist dabei erfindungsgemäß vorgesehen, die Regelung der elektrischen Maschine zur Anpassung des Schwingungsverhaltens zumindest teilweise von der konventionellen Regelung der elektrischen Maschine auf Grundlage von Sollwertvorgaben wie Drehzahl, Drehmoment, etc., zu entkoppeln. Durch die getrennte Regelung der konventionellen Sollwertvorgaben und der Regelung für das Schwingungsverhalten können die jeweiligen It is therefore an idea of the present invention to take this knowledge into account and to provide a control for an electric drive system which enables an efficient and precise control of the vibration behavior of electric machines in the electric drive system. For this purpose, the present invention provides to evaluate the electric motor currents in the control of the electrical machine and to take into account in the scheme. In particular, it is provided according to the invention to decouple the control of the electrical machine for adjusting the vibration behavior at least partially from the conventional control of the electric machine on the basis of setpoint specifications such as speed, torque, etc. Due to the separate control of the conventional setpoint specifications and the control of the vibration behavior, the respective
Regeleinheiten gezielt angepasst und optimiert werden. Auf diese Weise ist ein präzises und effizientes Regeln aller Parameter, also neben Sollwertvorgaben wie Drehzahl, Drehmoment, etc. auch ein präzises Regeln des Control units can be specifically adapted and optimized. In this way, a precise and efficient control of all parameters, so in addition to setpoint specifications such as speed, torque, etc., also a precise rules of the
Schwingungsverhaltens der elektrischen Maschine bzw. der Motorströme möglich. Vibration of the electrical machine or the motor currents possible.
Die Erfassung der Motorströme kann dabei mittels beliebiger geeigneter Verfahren erfolgen. Beispielsweise können die Motorströme mittels geeigneter Stromsensoren in den Zuleitungen der elektrischen Maschine erfasst und bereitgestellt werden. Die Stromsensoren können hierzu ein entsprechendes, geeignetes analoges oder digitales Signal bereitstellen, welches zu den jeweiligen Strömen korrespondiert. Insbesondere ist es beispielsweise möglich, bei einer mehrphasigen elektrischen Maschine für jeden Phasenanschluss der elektrischen Maschine eine separate Erfassung des jeweiligen Phasenstromes vorzusehen und für jede Phase ein entsprechendes Stromsignal bereitzustellen. The detection of the motor currents can be done by any suitable method. For example, the motor currents can be detected and provided by means of suitable current sensors in the supply lines of the electrical machine. For this purpose, the current sensors can provide a corresponding, suitable analog or digital signal which corresponds to the respective currents. In particular, it is possible, for example, to provide a separate detection of the respective phase current for each phase connection of the electric machine in the case of a polyphase electrical machine and to provide a corresponding current signal for each phase.
Die Regelung des Schwingungsverhaltens, insbesondere der The regulation of the vibration behavior, in particular the
Oberschwingungsanteile in dem elektrischen Antriebssystem kann hierbei für jeden erfassten Phasenstrom separat erfolgen. Alternativ ist es auch möglich, eine gemeinsame Regelung für alle erfassten Phasenströme vorzusehen. Beispielsweise kann ein Mittelwert oder ähnliches gebildet werden, der eine Grundlage für die Regelung des Schwingungsverhaltens bildet. Harmonic components in the electric drive system can be done separately for each detected phase current. Alternatively, it is also possible to provide a common control for all detected phase currents. For example, an average value or the like may be formed, which forms a basis for the control of the vibration behavior.
Die erste Regeleinrichtung kann insbesondere als Regeleinrichtung zur The first control device can in particular as a control device for
Regelung elektrische Ströme für ein Einstellen eines vorgegebenen Sollwerts, wie beispielsweise einer Drehzahl, eines Drehmoments oder eines beliebigen anderen Parameters vorgesehen sein. Insbesondere bezieht sich die erste Regeleinrichtung hierbei auf die Regelung einer Grundwelle für den elektrischen Strom zur Ansteuerung der elektrischen Maschine. Beispielsweise kann die erste Regeleinrichtung eine Regelgröße berechnen, auf deren Basis ein elektrischer Stromrichter eine angeschlossene elektrische Maschine ansteuert. Die Control electrical currents for setting a predetermined setpoint, such as a speed, torque or any other parameter may be provided. In particular, the first control device here refers to the regulation of a fundamental wave for the electric current for driving the electric machine. For example, the first control device can calculate a controlled variable, based on which an electric power converter drives a connected electrical machine. The
Regelgröße kann beispielsweise Parameter wie eine Taktfrequenz, ein Controlled variable can, for example, parameters such as a clock frequency, a
Tastverhältnis für eine Pulsbreitenmodulation, Vorgaben für einen Raumzeiger einer Raumzeigermodulation oder ähnliches umfassen. Duty cycle for a pulse width modulation, specifications for a room pointer of a space vector modulation or the like include.
Die zweite Regeleinrichtung regelt darüber hinaus das Schwingungsverhalten der elektrischen Maschine oder der Schwingungen in den Phasenströmen zu der elektrischen Maschine. Diese Regelung ist dabei zunächst von der Regelung der „Grundgrößen“ entkoppelt, welche von der ersten Regeleinrichtung geregelt werden. Auf diese Weise ist es möglich, dass sowohl die erste Regeleinrichtung als auch die zweite Regeleinrichtung jeweils gezielt auf unterschiedliche The second control device also regulates the vibration behavior of the electric machine or the vibrations in the phase currents to the electric machine. This control is initially decoupled from the regulation of the "basic quantities", which are regulated by the first control device. In this way, it is possible that both the first control device and the second control device each targeted to different
Anforderungen angepasst und optimiert werden können. Dies ermöglicht eine besonders präzise und effiziente Regelung an die jeweiligen Anforderungen. Requirements can be adapted and optimized. This enables a particularly precise and efficient control to the respective requirements.
Insbesondere kann die zweite Regeleinrichtung auch die Regelung von harmonischen Oberschwingungen in Bezug auf eine Grundfrequenz eingestellt werden, wobei die Grundfrequenz durch die Regelung der ersten In particular, the second control device can also be set to control harmonic harmonics with respect to a fundamental frequency, the fundamental frequency being controlled by the control of the first
Regeleinrichtung vorgegeben ist. Insbesondere ist es möglich, dass gezielt einzelne Oberschwingungen, wie beispielsweise zweite, dritte, fünfte, sechste oder eine beliebige andere harmonische Oberschwingung einer Grundfrequenz mittels der zweiten Regeleinrichtung auf vorgegebene Sollwerte eingeregelt werden. Control device is specified. In particular, it is possible for specific individual harmonics, such as second, third, fifth, sixth or any other harmonic of a fundamental frequency, to be adjusted in a targeted manner to predetermined desired values by means of the second control device.
So kann es beispielsweise insbesondere beim Einsatz einer Asynchronmaschine als elektrische Maschine angebracht sein, gezielt einzelne Oberschwingungen oder eine Gruppe von Oberschwingungen auf einen möglichst geringen Wert, insbesondere auf einen Wert von in etwa Null einzuregeln. Auf diese Weise können eventuell entstehende Geräusche minimiert werden. Für andere Thus, for example, it may be appropriate in particular when using an asynchronous machine as an electric machine, specifically individual harmonics or to control a group of harmonics to as low a value as possible, in particular to a value of approximately zero. In this way any resulting noise can be minimized. For others
Anwendungsfälle, wie beispielsweise den Einsatz einer Synchronmaschine, können einzelne harmonische Oberschwingungen oder gegebenenfalls Gruppen von Oberschwingungen gezielt auf vorbestimmte Werte eingeregelt werden. Durch das Einstellen der Stromanteile für einzelne harmonische Applications, such as the use of a synchronous machine, individual harmonic harmonics or optionally groups of harmonics can be adjusted specifically to predetermined values. By adjusting the power components for single harmonic
Oberschwingungen in den elektrischen Strömen einer elektrischen Maschine, insbesondere einer Synchronmaschine, kann hierdurch ebenso eine Harmonics in the electrical currents of an electrical machine, in particular a synchronous machine, can thereby also a
Geräuschentwicklung sowie das Laufverhalten der elektrischen Maschine angepasst werden. Noise and the running behavior of the electric machine can be adjusted.
Auf diese Weise ist es möglich, gezielt ein gewünschtes Geräuschbild des elektrischen Antriebssystems zu generieren. Somit kann einerseits die In this way it is possible to selectively generate a desired noise pattern of the electric drive system. Thus, on the one hand the
Geräuschentwicklung des elektrischen Antriebssystems herabgesetzt werden, andererseits ist es jedoch auch möglich, gegebenenfalls zur Steigerung der Aufmerksamkeit einer Person, gezielt die Geräuschentwicklung zu beeinflussen und gegebenenfalls sogar zu erhöhen. However, it is also possible, if necessary, to increase the attention of a person to specifically influence the noise and possibly even increase it.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die erste Regeleinrichtung ein erstes Frequenzfilter. Das erste Frequenzfilter kann dazu ausgelegt sein, erste vorbestimmte Frequenzanteile aus dem ermittelten Motorstrom zu filtern. Die erste Regeleinrichtung kann hierauf die erste Regelgröße unter Verwendung des gefilterten Motorstroms bestimmen. Bei der ersten Filtereinrichtung kann es sich um eine beliebige analoge oder digitale Filtereinrichtung handeln, welche aus dem oder den ermittelten Motorströmen jeweils vorbestimmte Frequenzanteile filtert. Insbesondere können höherfrequente Frequenzanteile, welche zu Oberschwingungen korrespondieren, herausgefiltert werden. Auf diese Weise kann die erste Regeleinrichtung auf Regelaufgaben abgestimmt werden, welche zur Regelung von Sollwerten wie Drehzahl, Drehmoment, etc. ausgerichtet sind. According to one embodiment, the first control device comprises a first frequency filter. The first frequency filter may be configured to filter first predetermined frequency components from the determined motor current. The first controller may then determine the first controlled variable using the filtered motor current. The first filter device can be any analog or digital filter device which filters predetermined frequency components from the one or more determined motor currents. In particular, higher-frequency frequency components which correspond to harmonics can be filtered out. In this way, the first control device can be tuned to control tasks, which are aligned to control setpoints such as speed, torque, etc.
Gemäß einer Ausführungsform kann es sich bei dem ersten Frequenzfilter um ein Tiefpassfilter handeln. Insbesondere da die erste Regeleinrichtung auch die Regelung der Grundfrequenz des Motorstroms abgestimmt ist, kann durch den Einsatz eines Tiefpassfilters der Anteil von höherfrequenten Stromanteilen eliminiert werden, so dass diese höherfrequenten Stromanteile die According to one embodiment, the first frequency filter may be a low-pass filter. In particular, since the first control device and the regulation of the fundamental frequency of the motor current is tuned, the use of a low-pass filter, the proportion of higher-frequency current components be eliminated, so that these higher frequency current components the
Grundregelung der ersten Regeleinrichtung nicht beeinträchtigen. Basic regulation of the first control device.
Gemäß einer Ausführungsform kann die zweite Regeleinrichtung ein zweites Frequenzfilter umfassen. Das zweite Frequenzfilter kann dazu ausgelegt sein, zweite vorbestimmte Frequenzanteile aus dem ermittelten Motorstrom zu filtern.According to one embodiment, the second control device may comprise a second frequency filter. The second frequency filter may be configured to filter second predetermined frequency components from the determined motor current.
In diesem Fall kann die zweite Regeleinrichtung die zweite Regelgröße unter Verwendung des durch die zweite Filtereinrichtung gefilterten Motorstroms bestimmen. Die zweite Filtereinrichtung kann insbesondere gezielt darauf abgestimmt werden, der zweiten Regeleinrichtung Frequenzanteile des In this case, the second controller may determine the second controlled variable using the motor current filtered by the second filter means. The second filter device can in particular be specifically tuned to the second control device frequency components of the
Motorstroms bereitzustellen, welche für das Einstellen der Oberschwingungen in den Motorströmen mittels der zweiten Regeleinrichtung erforderlich sind. Auf diese Weise können sowohl die Grundschwingung als auch gegebenenfalls unerwünschte höherfrequente Störanteile in dem Motorstrom ausgeblendet werden, um die zweite Regeleinrichtung gezielt auf ihre Regelaufgabe anzupassen. Motor current required for adjusting the harmonics in the motor currents by means of the second control device. In this way, both the fundamental and possibly unwanted higher-frequency interference components in the motor current can be hidden in order to adapt the second control device specifically to its control task.
Gemäß einer Ausführungsform kann das zweite Frequenzfilter ein Hochpassfilter oder ein Bandpassfilter umfassen. Durch ein derartiges Hochpass- oder According to one embodiment, the second frequency filter may comprise a high-pass filter or a band-pass filter. By such a high-pass or
Bandpassfilter können gezielt der zweiten Regeleinrichtung Frequenzanteile des Motorstroms zugeführt werden, welche durch die zweite Regeleinrichtung geregelt werden sollen. Bandpass filters can be selectively supplied to the second control device frequency components of the motor current, which are to be controlled by the second control device.
Gemäß einer Ausführungsform sind ein Frequenzgang des ersten Frequenzfilters und ein Frequenzgang des zweiten Frequenzfilters zueinander komplementär. Insbesondere können durch das erste Frequenzfilter Frequenzbereiche ausgeblendet werden, welche das zweite Frequenzfilter passieren. Analog können durch das zweite Frequenzfilter Frequenzbereiche ausgeblendet werden, welche das erste Frequenzfilter passieren. Auf diese Weise ist es möglich, dass die erste Regeleinrichtung und die zweite Regeleinrichtung jeweils According to one embodiment, a frequency response of the first frequency filter and a frequency response of the second frequency filter are complementary to each other. In particular, frequency ranges which pass through the second frequency filter can be masked out by the first frequency filter. Analog frequency ranges can be hidden by the second frequency filter, which pass through the first frequency filter. In this way it is possible that the first control device and the second control device respectively
unterschiedliche Frequenzanteile des erfassten Motorstroms berücksichtigen und sich somit gegenseitig nicht oder nur in sehr geringem Maße beeinflussen. consider different frequency components of the detected motor current and thus do not influence each other or only to a very limited extent.
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 The above refinements and developments can be combined with one another, if appropriate. Further refinements, developments and implementations of the invention also include not explicitly mentioned combinations of before or hereinafter with respect to
Ausführungsbeispielen beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird der Fachmann dabei auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Embodiments described features of the invention. In particular, the person skilled in the art will also consider individual aspects as improvements or
Ergänzungen zu den jeweiligen Grundformen der Erfindung hinzufügen. Add supplements to the respective basic forms of the invention.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Dabei zeigen: Further features and advantages of the present invention will be explained below with reference to the figures. Showing:
Fig. 1: eine schematische Darstellung eines Blockschaltbilds eines Fig. 1 is a schematic representation of a block diagram of a
elektrischen Antriebssystems mit einer Regelvorrichtung gemäß einer Ausführungsform; und  electric drive system with a control device according to an embodiment; and
Fig. 2: ein Ablaufdiagramm, wie es einem Verfahren zur Regelung eines elektrischen Antriebssystems gemäß einer Ausführungsform zugrunde liegt. 2 shows a flowchart on which a method for controlling an electric drive system according to an embodiment is based.
Ausführungsformen der Erfindung Embodiments of the invention
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Blockschaltbilds eines elektrischen Antriebssystems mit einer Regelvorrichtung 1 gemäß einer Figure 1 shows a schematic representation of a block diagram of an electric drive system with a control device 1 according to a
Ausführungsform. Das elektrische Antriebssystem umfasst neben der Embodiment. The electric drive system includes in addition to the
Regelvorrichtung 1 einen elektrischen Stromrichter 2, der von einer Control device 1, an electric power converter 2, of a
Spannungsquelle 4, insbesondere einer Gleichspannungsquelle, wie zum Voltage source 4, in particular a DC voltage source, such as
Beispiel eine Batterie oder ähnlichem gespeist wird. Der Wechselrichter 2 wandelt dabei die von der Spannungsquelle 4 bereitgestellte elektrische Example, a battery or the like is fed. In this case, the inverter 2 converts the electrical power provided by the voltage source 4
Spannung basierend auf einer Regelgröße R von der Regelvorrichtung 1 in eine ein- oder mehrphasige elektrische Spannung zur Ansteuerung einer elektrischen Maschine 3 um. Voltage based on a controlled variable R of the control device 1 in a single- or multi-phase voltage for driving an electric machine 3 to.
Die Regelvorrichtung 1 umfasst insbesondere zwei Regeleinrichtungen 10 und 20. Die erste Regeleinrichtung 10 dient hierbei der Bestimmung einer ersten Regelgröße RI, und die zweite Regeleinrichtung 20 erzeugt eine zweite Regelgröße R2. Die Regelvorrichtung 1 kombiniert die erste Regelgröße RI und die zweite Regelgröße R2 zu einer gemeinsamen Regelgröße R und führt diese Regelgröße R dem Stromrichter 2 zu. Die Kombination der beiden Regelgrößen RI und R2 kann beispielsweise in einem Summierglied 30 oder einer anderen geeigneten Einrichtung zur Kombination der beiden Regelgrößen RI, R2 erfolgen. Der Stromrichter 2 erzeugt daraufhin aus der am Eingang des The control device 1 in particular comprises two control devices 10 and 20. The first control device 10 serves to determine a first controlled variable RI, and the second control device 20 generates a second one Controlled variable R2. The control device 1 combines the first controlled variable RI and the second controlled variable R2 to a common controlled variable R and supplies this controlled variable R to the power converter 2. The combination of the two controlled variables RI and R2 can be carried out, for example, in a summing element 30 or another suitable device for combining the two controlled variables RI, R2. The power converter 2 then generates from the input at
Stromrichters 2 bereitgestellten Spannung eine ein- oder mehrphasige Power converter 2 voltage provided a single or multi-phase
Ausgangsspannung bzw. einen ein- oder mehrphasigen Ausgangsstrom zur Ansteuerung der elektrischen Maschine 3. Die hier gewählte Anzahl von drei elektrischen Phasen der elektrischen Maschine 3 dient dabei lediglich als Beispiel und stellt keine Einschränkung der vorliegenden Erfindung dar. Output voltage or a single- or multi-phase output current for controlling the electric machine 3. The selected here number of three electrical phases of the electric machine 3 serves only as an example and is not a limitation of the present invention.
Im Nachfolgenden wird die Regelung, sowie die Erzeugung der ersten und zweiten Regelgröße RI, R2 näher beschrieben. Die erste Regeleinrichtung 10 empfängt eine erste Sollwertvorgabe l_desl. Diese erste Sollwertvorgabe kann beispielsweise eine Vorgabe für einen durch den Stromrichter 2 einzustellenden elektrischen Strom, oder aber auch eine Sollwertvorgabe für ein einzustellendes Drehmoment oder eine einzustellende Drehzahl der elektrischen Maschine umfassen. Darüber hinaus sind jedoch auch grundsätzlich beliebige andere Sollwertvorgaben möglich, insbesondere Vorgaben, welche sich auf einen Parameter der elektrischen Maschine 3 beziehen. Darüber hinaus empfängt die erste Regeleinrichtung 10 auch ein Stromsignal l_M, welches zu einem oder mehreren elektrischen Strömen der elektrischen Maschine 3 korrespondiert. Beispielsweise können die elektrischen Ströme in den Phasen der elektrischen Maschine 3 mittels geeigneter Stromsensoren (hier nicht dargestellt) erfasst werden. Entsprechend kann ein zu diesen erfassten elektrischen Strömen korrespondierendes Messsignal in analoger oder digitaler Form an der ersten Regeleinrichtung 10 bereitgestellt werden. Darüber hinaus ist jedoch auch grundsätzlich ein beliebiges anderes Sensorsignal, insbesondere ein beliebiges anderes Stromsignal möglich. The regulation as well as the generation of the first and second controlled variable RI, R2 will be described in more detail below. The first controller 10 receives a first setpoint input l_desl. This first setpoint specification can include, for example, a specification for an electrical current to be set by the power converter 2, or else a setpoint specification for a torque to be set or a rotational speed of the electric machine to be set. In addition, however, in principle any other setpoint specifications are possible, in particular specifications which relate to a parameter of the electric machine 3. In addition, the first control device 10 also receives a current signal I_M, which corresponds to one or more electrical currents of the electric machine 3. For example, the electrical currents in the phases of the electric machine 3 can be detected by means of suitable current sensors (not shown here). Accordingly, a measurement signal corresponding to these detected electrical currents can be provided in analog or digital form to the first control device 10. In addition, however, basically any other sensor signal, in particular any other current signal is possible.
Das bereitgestellte Stromsignal l_M kann hierbei neben der zur Drehzahl der elektrischen Maschine 3 korrespondierenden Grundschwingung auch eine oder mehrere Oberschwingungen aufweisen. Diese in dem Stromsignal l_M enthaltenen Oberschwingungen können beispielsweise mittels einer ersten Filtereinrichtung 11 ganz oder teilweise gefiltert werden. Beispielsweise ist es möglich, dass lediglich die Grundschwingung des Stromsignals l_M das Filter 11 passiert, während sämtliche höherfrequenten Anteile des Stromsignals l_M durch das erste Filter 11 herausgefiltert werden. Grundsätzlich ist es auch möglich, dass die höherfrequenten Anteile oder zumindest einige der höherfrequenten Anteile, beispielsweise Anteile vorgegebener harmonischer Oberschwingungen ebenfalls das erste Filter 11 ganz oder teilweise passieren. In diesem Falle können die höherfrequenten Anteile, welche das erste Filter 11 passieren, ebenfalls bei der Berechnung der ersten Regelgröße RI mit berücksichtigt werden. The current signal l_M provided here can also have one or more harmonics in addition to the fundamental oscillation corresponding to the rotational speed of the electric machine 3. These harmonics contained in the current signal I_M can, for example, by means of a first Filter device 11 are filtered in whole or in part. For example, it is possible for only the fundamental oscillation of the current signal I_M to pass through the filter 11, while all higher-frequency components of the current signal I_M are filtered out by the first filter 11. In principle, it is also possible for the higher-frequency components or at least some of the higher-frequency components, for example components of predetermined harmonic harmonics, also to pass all or part of the first filter 11. In this case, the higher-frequency components which pass through the first filter 11 can also be taken into account in the calculation of the first controlled variable RI.
Die erste Regeleinrichtung 10 generiert somit auf Grundlage des durch das erste Filter 11 gefilterten Stromsignals l_M und dem ersten Sollwert l_desl die erste Regelgröße RI. Beispielsweise kann die erste Regelgröße RI mittels eines geeigneten Reglers, beispielsweise eines PI-Reglers oder ähnlichem ermittelt werden. The first control device 10 thus generates the first controlled variable RI on the basis of the current signal l_M filtered by the first filter 11 and the first desired value l_desl. For example, the first controlled variable RI can be determined by means of a suitable regulator, for example a PI controller or the like.
Darüber hinaus wird mittels der zweiten Regeleinrichtung 20 eine zweite In addition, by means of the second control device 20, a second
Regelgröße R2 ermittelt. Die zweite Regeleinrichtung 20 dient hierbei vorzugsweise dem Einstellen oder dem Minimieren von höherfrequenten Controlled variable R2 determined. The second control device 20 preferably serves to set or minimize higher-frequency
Schwingungen bzw. Schwingungsanteilen in den elektrischen Strömen der elektrischen Maschine 3 oder auftretenden Schwingungen in der elektrischen Maschine 3. Hierzu kann auch der zweiten Filtereinrichtung 20 eine Vibrations or vibration components in the electrical currents of the electric machine 3 or vibrations occurring in the electric machine 3. For this purpose, the second filter device 20 a
entsprechende Sollwertvorgabe I_des2 bereitgestellt werden. Ferner kann auch die zweite Filtereinrichtung 20 das erfasste oder die erfassten Stromsignale l_M empfangen, mittels des zweiten Filters 21 filtern und auf Grundlage des gefilterten Stromsignals l_M und der zweiten Sollwertvorgabe I_des2 eine zweite Regelgröße R2 bestimmen. corresponding setpoint input I_des2 be provided. Furthermore, the second filter device 20 can also receive the detected or detected current signals I_M, filter them by means of the second filter 21 and determine a second controlled variable R2 on the basis of the filtered current signal I_M and the second setpoint input I_des2.
Das zweite Filter 21 kann dabei insbesondere derart ausgestaltet sein, dass vorzugsweise die zu regelnden höherfrequenten Anteile des Stromsignals l_M das Filter ganz oder zumindest annähernd ungedämpft passieren. Insbesondere kann das Filter 21 derart eingestellt sein, dass eine oder mehrere vorgegebene harmonische Oberschwingungen einer Grundschwingung des Stromsignals das zweite Filter 21 passieren können. Darüber hinaus kann beispielsweise gezielt die Grundschwingung und/oder vorgegebene harmonische Oberschwingungen mittels dem zweiten Filter 21 aus dem Stromsignal l_M gefiltert werden. Auf diese Weise kann die zweite Regeleinrichtung 20 unter Verwendung des durch das zweite Filter 21 gefilterten Stromsignals l_M und der zweiten In this case, the second filter 21 may in particular be designed such that preferably the higher-frequency components of the current signal I_M to be controlled pass through the filter completely or at least approximately without attenuation. In particular, the filter 21 may be set such that one or more predetermined harmonic harmonics of a fundamental of the current signal may pass through the second filter 21. In addition, for example, targeted the fundamental and / or predetermined harmonic harmonics are filtered by the second filter 21 from the current signal I_M. In this way, the second control device 20 can by using the filtered by the second filter 21 current signal l_M and the second
Sollwertvorgabe I_des2 die zweite Regelgröße R2 bestimmen. Somit kann die zweite Regeleinrichtung 20 gezielt auf eine Regelung einer oder mehrerer harmonischer Oberschwingungen angepasst sein. Setpoint input I_des2 determine the second controlled variable R2. Thus, the second control device 20 can be specifically adapted to a control of one or more harmonic harmonics.
Bei dem ersten Filter 11 sowie dem zweiten Filter 21 kann es sich dabei um ein beliebiges geeignetes Frequenzfilter handeln. Insbesondere sind sowohl analoge als auch digitale Filter möglich. Für eine digitale Filterung kann hierbei beispielsweise auch ein analog bereitgestelltes Stromsignal l_M zunächst digitalisiert und anschließend digital gefiltert werden. The first filter 11 and the second filter 21 may be any suitable frequency filter. In particular, both analog and digital filters are possible. For digital filtering, for example, an analog current signal l_M can be digitized first and then digitally filtered.
Beispielsweise ist es auch möglich, dass die Filtereigenschaften des ersten Filters 11 und die Filtereigenschaften des zweiten Filters 21 aufeinander abgestimmt sind. So können beispielsweise die Filtereigenschaften des ersten Filters 11 und die Filtereigenschaften des zweiten Filters 21 komplementär zueinander sein. Beispielsweise kann das zweite Filter 21 gezielt diejenigen Frequenzanteile herausfiltern, welche das erste Filter 11 passieren. Darüber hinaus ist selbstverständlich auch jede beliebige andere gezielte Abstimmung des ersten Filters 11 und des zweiten Filters 21 aufeinander möglich. For example, it is also possible for the filter properties of the first filter 11 and the filter properties of the second filter 21 to be matched to one another. For example, the filter characteristics of the first filter 11 and the filter characteristics of the second filter 21 may be complementary to one another. For example, the second filter 21 can specifically filter out those frequency components which pass through the first filter 11. In addition, of course, any other targeted tuning of the first filter 11 and the second filter 21 to each other possible.
Die erste Regelgröße RI und die zweite Regelgröße R2 können beispielsweise in einem Summierglied 30 oder einer beliebigen anderen geeigneten Vorrichtung miteinander kombiniert werden und eine daraus resultierende gemeinsame Regelgröße R kann an dem Stromrichter 2 bereitgestellt werden. Der The first controlled variable RI and the second controlled variable R2 can be combined, for example, in a summing element 30 or any other suitable device, and a resulting common controlled variable R can be provided to the power converter 2. Of the
Stromrichter 2 kann daraufhin an der elektrischen Maschine 3 einen ein- oder mehrphasigen Strom entsprechend der empfangenen Regelgröße R Power converter 2 can then on the electric machine 3 a single- or multi-phase current corresponding to the received controlled variable R
bereitstellen. provide.
Die Einstellung der Oberschwingungen kann insbesondere zur gezielten The adjustment of the harmonics can be particularly targeted
Unterdrückung bis hin zur möglichst vollständigen Elimination einzelner oder aller Oberschwingungen eingestellt werden. Insbesondere durch die Verringerung bzw. Elimination der Oberschwingungen kann das Laufverhalten der elektrischen Maschine 3 sowie die damit verbundene Geräuschentwicklung optimiert werden. Darüber hinaus können auch gezielt Oberschwingungen eingestellt werden, um Einfluss auf die Geräuschentwicklung der elektrischen Maschine 3 und somit des gesamten Antriebssystems zu nehmen. Beispielsweise können als akustischer Hinweis für ein spezielles Betriebsverhalten, beispielsweise eine Suppression to the fullest possible elimination of individual or all harmonics are set. In particular, by reducing or eliminating the harmonics, the running behavior of the electrical Machine 3 and the associated noise can be optimized. In addition, it is also possible to set specific harmonics in order to influence the noise development of the electric machine 3 and thus of the entire drive system. For example, as an acoustic indication of a specific operating behavior, for example a
Gefahrensituation oder ähnliches, gezielt Oberschwingungen zur Erzeugung von Geräuschen hervorgerufen werden. Hazardous situation or similar, specific harmonics are generated to generate noise.
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms, wie es einem Verfahren zur Regelung eines elektrischen Antriebssystems gemäß den zuvor beschriebenen Ausführungen zugrunde liegt. In Schritt S1 kann ein ein- oder mehrphasiger elektrischer Motorstrom der elektrischen Maschine 3 erfasst werden. In Schritt S2 erfolgt eine Bestimmung einer ersten Regelgröße RI unter Verwendung des ermittelten Motorstroms l_M und einer ersten Sollwertvorgabe l_desl. In Schritt S3 erfolgt eine Bestimmung einer zweiten Regelgröße R2 unter Verwendung des ermittelten Motorstroms l_M und einer zweiten Sollwertvorgabe I_de2s für ein Oberschwingungsverhalten der elektrischen Maschine 3. Figure 2 shows a schematic representation of a flowchart, as it is based on a method for controlling an electric drive system according to the embodiments described above. In step S1, a single- or multi-phase electric motor current of the electric machine 3 can be detected. In step S2, a determination of a first controlled variable RI is carried out using the determined motor current I_M and a first setpoint input I_desl. In step S3, a determination of a second controlled variable R2 is carried out using the determined motor current I_M and a second setpoint input I_de2s for a harmonic behavior of the electric machine 3.
Schließlich erfolgt in Schritt S4 ein Ansteuern des Stromrichters 2 des elektrischen Antriebssystems unter Verwendung einer Kombination der ersten Sollwertvorgabe RI und der zweiten Sollwertvorgabe R2. Finally, in step S4, the power converter 2 of the electric drive system is controlled using a combination of the first setpoint input RI and the second setpoint setpoint R2.
Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung eine Steuerung eines elektrischen Antriebssystems zur gezielten Beeinflussung des In summary, the present invention relates to a control of an electric drive system for selectively influencing the
Schwingungsverhaltens, insbesondere zur gezielten Steuerung von Vibration behavior, in particular for the targeted control of
Oberschwingungen. Hierzu sind zwei Regelkreise vorgesehen. Ein erster Regelkreis regelt die Grundschwingung der elektrischen Ströme in dem Harmonics. For this purpose, two control loops are provided. A first control circuit controls the fundamental of the electrical currents in the
Antriebssystem, und ein zweiter Regelkreis regelt das Schwingungsverhalten der harmonischen Oberschwingungen. Drive system, and a second control circuit controls the vibration behavior of the harmonic harmonics.

Claims

Ansprüche  claims
1. Regelvorrichtung (1) für ein elektrisches Antriebssystem mit einem 1. Control device (1) for an electric drive system with a
elektrischen Stromrichter (2) und einer elektrischen Maschine (3), mit: einer ersten Regeleinrichtung (10), die dazu ausgelegt ist, unter Verwendung eines ermittelten Motorstromes (l_M) und einer ersten Sollwertvorgabe (l_desl) für einen Betriebsparameter der elektrischen Maschine (3), eine erste Regelgröße (Sl) zu bestimmen; einer zweiten Regeleinrichtung (20), die dazu ausgelegt ist, unter Verwendung des ermittelten Motorstroms (l_M) und einer zweiten Sollwertvorgabe (I_des2) für ein Oberschwingungsverhalten der elektrischen Maschine (3), eine zweite Regelgröße (R2) zu berichten, wobei die Regelvorrichtung (1) das elektrische Antriebssystem unter Verwendung einer Kombination (R) der ersten Regelgröße (RI) und der zweiten Regelgröße (S2) ansteuert.  electric power converter (2) and an electric machine (3), comprising: a first control device (10) which is designed to use an ascertained motor current (l_M) and a first desired value input (l_desl) for an operating parameter of the electrical machine (3 ) to determine a first controlled variable (SI); a second control device (20) which is designed to report a second controlled variable (R2) using the determined motor current (I_M) and a second setpoint input (I_des2) for a harmonic behavior of the electric machine (3), the control device ( 1) drives the electric drive system using a combination (R) of the first controlled variable (RI) and the second controlled variable (S2).
2. Regelvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die erste Regeleinrichtung2. Control device (1) according to claim 1, wherein the first control device
(10) ein erstes Frequenzfilter (11) umfasst, das dazu ausgelegt ist, erste vorbestimmte Frequenzanteile aus dem ermittelten Motorstrom (l_M) zu filtern, und wobei die erste Regeleinrichtung (10) dazu ausgelegt ist, die erste Regelgröße (RI) unter Verwendung des gefiltert Motorstroms zu bestimmen. (10) comprises a first frequency filter (11) adapted to filter first predetermined frequency components from the detected motor current (I_M), and wherein the first controller (10) is adapted to use the first controlled variable (RI) using the filtered to determine motor current.
3. Regelvorrichtung (1) nach Anspruch 2, wobei das erste Frequenzfilter3. Control device (1) according to claim 2, wherein the first frequency filter
(11) einen Tiefpassfilter umfasst. (11) comprises a low-pass filter.
4. Regelvorrichtung (1) nach Anspruch 2 oder 3, wobei die zweite 4. Control device (1) according to claim 2 or 3, wherein the second
Regeleinrichtung (20) ein zweites Frequenzfilter (21) umfasst, das dazu ausgelegt ist, zweite vorbestimmte Frequenzanteile aus dem ermittelten Motorstrom (l_M) zu filtern, und wobei die zweite Regeleinrichtung (20) dazu ausgelegt ist, die zweite Regelgröße (S2) unter Verwendung des gefiltert Motorstroms zu bestimmen. Control device (20) comprises a second frequency filter (21), the is configured to filter second predetermined frequency components from the determined motor current (I_M), and wherein the second control device (20) is adapted to determine the second controlled variable (S2) using the filtered motor current.
5. Regelvorrichtung (1) nach Anspruch 4, wobei das zweite Frequenzfilter (20) ein Hochpassfilter umfasst. 5. Control device (1) according to claim 4, wherein the second frequency filter (20) comprises a high-pass filter.
6. Regelvorrichtung (1) nach Anspruch 4 oder 5, wobei ein Frequenzgang des ersten Frequenzfilters (11) komplementäre zu einem Frequenzgang des zweiten Frequenzfilters (21) ist. 6. Control device (1) according to claim 4 or 5, wherein a frequency response of the first frequency filter (11) is complementary to a frequency response of the second frequency filter (21).
7. Elektrisches Antriebssystem mit: einer elektrischen Maschine (3); einem elektrischen Stromrichter (2), der dazu ausgelegt ist, die elektrische Maschine (3) anzusteuern; und einer Regelvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Regelvorrichtung (1) dazu ausgelegt ist, den elektrischen Stromrichter (2) unter Verwendung der Kombination (R) der erste Regelgröße (RI) und der zweiten Regelgröße (R2) anzusteuern. An electric drive system comprising: an electric machine (3); an electric power converter (2) adapted to drive the electric machine (3); and a control device (1) according to any one of claims 1 to 6, wherein the control device (1) is adapted to the electric power converter (2) using the combination (R) of the first controlled variable (RI) and the second controlled variable (R2) head for.
8. Verfahren zur Regelung eines elektrischen Antriebssystems mit einem elektrischen Stromrichter (2) und einer elektrischen Maschine (3), wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: 8. A method for controlling an electric drive system comprising an electric power converter (2) and an electrical machine (3), the method comprising the following steps:
Erfassen (Sl) eines elektrischen Motorstroms (l_M) der elektrischen Maschine (3); Detecting (Sl) an electric motor current (I_M) of the electric machine (3);
Bestimmen (S2) einer ersten Regelgröße (RI) unter Verwendung des ermittelten Motorstroms (l_M) und einer ersten Sollwertvorgabe (l_desl) für eine Betriebsgröße der elektrischen Maschine (3); Bestimmen (S3) einer zweiten Regelgröße (S2) unter Verwendung des ermittelten Motorstroms (l_M) und einer zweiten Sollwertvorgabe (I_des2) für ein Oberschwingungsverhalten der elektrischen Maschine (3); und Ansteuern (S4) des elektrischen Antriebssystems unter Verwendung einerDetermining (S2) a first controlled variable (RI) using the determined motor current (I_M) and a first setpoint input (I_desl) for an operating variable of the electrical machine (3); Determining (S3) a second controlled variable (S2) using the determined motor current (I_M) and a second setpoint input (I_des2) for a harmonic behavior of the electrical machine (3); and driving (S4) the electric drive system using a
Kombination (R) der ersten Regelgröße (RI) und der zweiten Regelgröße (S2). Combination (R) of the first controlled variable (RI) and the second controlled variable (S2).
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1467478A2 (en) * 2003-04-07 2004-10-13 Nissan Motor Co., Ltd. Motor control apparatus and motor control method
US20060038531A1 (en) * 2004-04-15 2006-02-23 Denso Corporation Motor control apparatus
US20060132082A1 (en) * 2004-12-20 2006-06-22 Hyung-Bin Ihm Method and system for controlling permanent magnet synchronous motor
WO2011128695A2 (en) * 2010-04-16 2011-10-20 Trw Limited Motor control with voltage harmonic shaping
DE102016212285A1 (en) 2016-07-06 2017-05-11 Continental Automotive Gmbh Method and device for field-oriented control of an electrical machine in block operation

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1467478A2 (en) * 2003-04-07 2004-10-13 Nissan Motor Co., Ltd. Motor control apparatus and motor control method
US20060038531A1 (en) * 2004-04-15 2006-02-23 Denso Corporation Motor control apparatus
US20060132082A1 (en) * 2004-12-20 2006-06-22 Hyung-Bin Ihm Method and system for controlling permanent magnet synchronous motor
WO2011128695A2 (en) * 2010-04-16 2011-10-20 Trw Limited Motor control with voltage harmonic shaping
DE102016212285A1 (en) 2016-07-06 2017-05-11 Continental Automotive Gmbh Method and device for field-oriented control of an electrical machine in block operation

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