WO2021074345A1 - Multi-batterie-motor - Google Patents

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WO2021074345A1
WO2021074345A1 PCT/EP2020/079130 EP2020079130W WO2021074345A1 WO 2021074345 A1 WO2021074345 A1 WO 2021074345A1 EP 2020079130 W EP2020079130 W EP 2020079130W WO 2021074345 A1 WO2021074345 A1 WO 2021074345A1
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WO
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energy supply
phase
supply system
designed
winding
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French (fr)
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Martin HEINTZE
Henning Schweden
Thomas Ahrens
Uwe Schäfer
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stoba e-Systems GmbH
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/16—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the circuit arrangement or by the kind of wiring
    • H02P25/22—Multiple windings; Windings for more than three phases
    • 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
    • H02P3/00—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters
    • H02P3/06—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter
    • H02P3/18—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter for stopping or slowing an ac motor
    • 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
    • H02P2209/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the waveform of the supplied voltage or current
    • H02P2209/05—Polyphase motors supplied from a single-phase power supply or a DC power supply
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    • H02P2209/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the waveform of the supplied voltage or current
    • H02P2209/11—Sinusoidal waveform

Definitions

  • the invention relates to an energy supply system for supplying an electrical machine, preferably an electric motor, with at least two groups of windings, which are each connected to an inverter circuit and are designed to supply the respective inverter circuit with a supply voltage via at least one energy supply device, with each group of windings at least three Has phases and the electrical machine has at least six phases, which are divided between the at least two groups of windings.
  • an electrical machine preferably an electric motor
  • the present invention relates to an electrical machine with more than six phases, these being divided into at least two groups with at least three phases per group.
  • the number of phases per winding group do not have to be identical to one another. This means that a first winding group can have a different number of phases than a second winding group, etc.
  • Each of these winding groups / winding groups belongs to an independent inverter circuit / inverter group.
  • the at least two groups of turns are formed independently of one another.
  • the outputs of the two groups of windings are independently connected to the motor.
  • each group of turns has at least three half bridges.
  • Each half bridge of a winding group corresponds to one phase of the motor. That is, the first half-bridge of the first group of windings outputs phase U, the second half-bridge of the first group of windings outputs phase V and the third half-bridge of the first group of windings outputs phase W.
  • each half bridge has a duty cycle depending on the phase.
  • the duty cycle also known as the degree of control, indicates the ratio of the pulse duration to the period duration for a periodic sequence of pulses.
  • the equivalent value of the electrical voltage can be changed by varying the duty cycle.
  • each group of windings has an intermediate circuit voltage which corresponds to the supply voltage. This has the advantage that each winding group sets the respective phase voltage on the motor from the intermediate circuit voltage with the supply voltage.
  • each of the at least two winding groups per phase defines a phase voltage that is applied to corresponding motor terminals of the motor.
  • Each inverter circuit sets the phase voltage Uu, Uv, Uw at the motor terminals from a respective voltage intermediate circuit with the (supply) voltage UG.
  • each phase voltage is defined by multiplying the supply voltage by the duty cycle of each half bridge. This results in the following formula for the phase voltages of a first group of windings:
  • the energy supply device is designed as a DC voltage supply, preferably as a rechargeable battery.
  • the energy supply device can feed each winding group with the intermediate circuit voltage by other direct voltage supplies, the direction of the energy flow being set via the current direction between the supply and the winding group.
  • each group of windings is designed with a control system that has an independent current regulator that is designed to control the phase currents.
  • the at least two current regulators have a superordinate power regulator which is designed to specify the setpoint currents for the at least two current regulators in order to regulate the individual phase currents of each winding group.
  • the regulation after the at least two current regulators each has a pulse width modulation device, a gate driver and a power stage through which the setpoint currents are converted into the phase currents in order to drive the electrical machine.
  • the respective power stage is designed in such a way as to return the values of the output phase currents from the respective power stage to the respective current regulator. It is preferred if the power regulator is provided and designed for regulating and setting the total torque, the rotational speed of the electrical machine and the power distribution between the winding groups.
  • each inverter circuit has an independent current control of the sinusoidal phase currents.
  • a higher-level control unit / power regulator specifies target currents for the current controls of the inverter circuits or the winding groups, whereby both the total torque and the rotational speed of the motor as well as the power distribution between the winding groups are set.
  • Each inverter circuit with the intermediate circuit voltage can be fed by a preferably rechargeable battery or some other direct voltage supply, the direction of the energy flow being able to be set via the direction of the current between the supply and the winding group.
  • control is designed to return values of the rotational speed of the electrical machine to a speed controller.
  • the speed controller readjusts the value of the rotational speed of the electrical machine and returns it to the power distributor, which is designed to readjust the setpoint currents as required.
  • the present invention also relates to an electric motor with an energy supply system according to one of the preceding aspects.
  • Fig. 1 an overview of the structure of the energy supply system consist of two inverter circuits,
  • FIG. 2 shows a circuit diagram of the energy supply system consisting of two groups of windings
  • FIG. 3 shows a representation of a regulation of the phase currents according to the circuit diagram of the energy supply system consisting of two groups of windings.
  • FIG. 1 shows an overview of the structure of an energy supply system 1 for supplying the electrical machine 2.
  • the energy supply system 1 according to FIG. 1 has two groups of windings 3. Each group of windings 3 has an inverter circuit 4 and an energy supply device 5.
  • each winding group 3 the inverter circuit 4 is connected downstream of the energy supply device 5.
  • An arrow with the reference symbol I above the respective winding group 3 shows the direction of the energy flow between the energy supply device 5 and the inverter circuit 4, the energy flow being bidirectional.
  • Both groups of windings 3 are connected with motor terminals 7 to the electrical machine 2 in order to drive the latter.
  • the electrical machine 2 in FIG. 1 has three motor terminals 7 for each winding group 3, which provide the electrical connection between the output of the inverter circuits 4 and the electrical machine 2 form to drive the electric machine 2.
  • Each motor terminal 7 is connected to a phase U, V or W.
  • each inverter circuit 4 is divided into three half bridges 6, each half bridge 6 consisting of two transistors / switches, preferably MOSFETs, connected in series. Each half bridge 6 defines its own phase.
  • the first half bridge 6 defines the phase U with the phase voltage Uu, i
  • the second half bridge 6 defines the phase V with the phase voltage Uv
  • the third half bridge 6 defines the phase W with the phase voltage Uw, i.
  • the first half bridge 6 defines the phase U with the phase voltage Uu, 2, the second half bridge 6 the phase V with the phase voltage Uv, 2 and the third half bridge 6 the phase W with the phase voltage Uw, 2.
  • the three phases U, V, W result in the current I ⁇ U, V, W ⁇ per winding group 3, which is connected to the electrical machine 2.
  • the electric machine 2 sets a shaft attached to it in rotation with a torque M and a circular LL / angular frequency / rotational speed w.
  • Fig. 3 is an illustration of a control 8 of the phase currents lu, Iv, Iw according to the circuit diagram from FIG. 2 of the energy supply system 1 consisting of two groups of windings 3.
  • Each group of windings 3 is designed with a control 8 which has an independent current regulator 9 which is designed to regulate the phase currents lu, Iv, Iw.
  • Each phase current lu, Iv, Iw is sinusoidal.
  • the two current regulators 9 have a superordinate power regulator 10.
  • the power regulator 10 specifies setpoint currents Is for the at least two current regulators 9 in order to regulate the individual phase currents Iu, Iv, Iw of each winding group 3.
  • the control 8 has in each case a pulse width modulation device 11, a gate driver 12 and a power stage 13, by means of which the setpoint currents Is are converted into the phase currents Iu, Iv, Iw in order to drive the electrical machine 2.
  • the pulse width modulation device 11 is designed so that a technical variable, such as the electrical voltage in the present invention, changes between two values.
  • the duty cycle of a square-wave pulse is modulated at a constant frequency, i.e. the duration of the pulses forming it.
  • the respective power stage 13 returns the values of the output phase currents lu, Iv, Iw from the respective winding group 3 to the respective current regulator 9.
  • the power regulator 9 is provided and designed for regulating and setting the total torque M, the rotational speed w of the electrical machine 2 and the power distribution between the winding groups 3.
  • the controller 8 returns the values of the rotational speed w of the electrical machine 2 to a speed controller 14.
  • the speed controller 14 readjusts the value of the rotational speed w of the electrical machine 2 and returns it to the power distributor 10, which is designed to readjust the setpoint currents Is.

Landscapes

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

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Energieversorgungssystem (1) zum Versorgen einer elektrischen Maschine (2) mit zumindest zwei Windungsgruppen (3), welche jeweils mit einer Inverterschaltung (4) verbunden sind und dazu ausgebildet sind, die jeweilige Inverterschaltung (4) über zumindest eine Energieversorgungseinrichtung (5) mit einer Versorgungsspannung (UG) zu versorgen, wobei jede Windungsgruppe (3) zumindest drei Phasen (U, V, W) aufweist und die elektrische Maschine (2) zumindest sechs Phasen (U, V, W) aufweist, welche auf die zumindest zwei Windungsgruppen (3) aufgeteilt sind, wobei der Stromfluss (I) zwischen der jeweiligen Windungsgruppe (3) und der Energieversorgungseinrichtung (5) bidirektional ausgebildet ist. Ferner betrifft die vorliegenden Erfindung einen Elektromotor.

Description

Multi-Batterie-Motor
Die Erfindung betrifft ein Energieversorgungssystem zum Versorgen einer elektrischen Maschine, vorzugsweise eines Elektromotors, mit zumindest zwei Windungsgruppen, welche jeweils mit einer Inverterschaltung verbunden sind und dazu ausgebildet sind, die jeweilige Inverterschaltung über zumindest eine Energieversorgungseinrichtung mit einer Versorgungsspannung zu versorgen, wobei jede Windungsgruppe zumindest drei Phasen aufweist und die elektrische Maschine zumindest sechs Phasen aufweist, welche auf die zumindest zwei Windungsgruppen aufgeteilt sind.
Allerdings gibt es zahlreiche Nachteile. Aus dem Stand der Technik ist aus der US 7,786,643 B2 eine elektrische Maschine mit einem Stator und einem Rotor bekannt, wobei der Stator Statornuten aufweist, in denen sich eine Statorwicklung mit redundanten und mindestens dreiphasigen Wicklungssystem befindet, wobei die elektrische Maschine eine Vielzahl von Polen mit einer Polzahl von mindestens vier, eine Anzahl von Statornuten aufweist, die dem Produkt einer Phasenzahl entspricht und eine Anzahl an Wicklungssystemen, die der Polzahl entspricht. Jeweils eine der Polzahl entsprechende Anzahl von gleichphasigen Wicklungssystemen werden zu einer Gruppe von Phasenwicklungsabschnitten zusammengenommen.
Nachteilig bei der vorstehend beschriebenen Offenbarung ist, dass kein Energieaustausch zwischen den Gruppen von gleichphasigen Wicklungssystemen stattfindet.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Nachteile aus dem Stand der Technik abzustellen oder wenigstens zu mildern. Dabei steht eine Entwicklung eines alternativen Konzepts eines Energieversorgungssystems im Vordergrund, welches es ermöglicht, Leistung, Speicherinhalt und Effizienz zu optimieren.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Energiefluss/Stromfluss zwischen der jeweiligen Windungsgruppe und der Energieversorgungseinrichtung bidirektional ausgebildet ist. In anderen Worten bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine elektrische Maschine mit mehr als sechs Phasen, wobei diese in mindestens zwei Gruppen mit mindestens drei Phasen pro Gruppe aufgeteilt sind. Die Anzahl der Phasen pro Windungsgruppe müssen nicht identisch zueinander sein. Das bedeutet, eine erste Windungsgruppe kann eine andere Anzahl von Phasen aufweisen als eine zweite Windungsgruppe, usw. Jede dieser Windungsgruppen/Wicklungsgruppen gehört zu einer unabhängigen Inverterschaltung/Invertergruppe.
Dies hat den Vorteil, dass das so gestaltete Konzept genutzt wird, um die elektrische Maschine/den Motor aus verschiedenen, vollkommen unabhängigen Energiequellen oder Energiespeichern zu betreiben und zusätzlich Energie zwischen den verschiedenen Energiespeichern auszutauschen. Durch mögliche Asymmetrien können sowohl die Energiespeicher als auch die Inverter- und Windungsgruppen hinsichtlich ihrer Eigenschaft wie Leistung, Speicherinhalt und Effizienz optimiert aufgebaut werden.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
So ist es von Vorteil, wenn die zumindest zwei Windungsgruppen unabhängig voneinander ausgebildet sind. In anderen Worten sind die Ausgänge der zwei Windungsgruppen unabhängig voneinander mit dem Motor verbunden.
Es ist bevorzugt, wenn jede Windungsgruppe zumindest drei Halbbrücken aufweist. Hierbei entspricht jeder Halbbrücke einer Windungsgruppe jeweils einer Phase des Motors. Das heißt, die erste Halbbrücke der ersten Windungsgruppe gibt die Phase U aus, die zweite Halbbrüche der ersten Windungsgruppe die Phase V und die dritte Halbbrücke der ersten Windungsgruppe die Phase W. Dementsprechend verhält es sich mit Halbbrücken der zweiten Windungsgruppe. Es hat sich bewährt, wenn die Anzahl der Halbbrücken jeder Windungsgruppe der Anzahl an Phasen jeder Inverterschaltung entspricht. Dies hat den Vorteil, dass jeder Halbbrücke eine Phase zugeordnet ist.
So ist es von Vorteil, wenn jede Halbbrücke abhängig von der Phase einen Tastgrad aufweist. Der Tastgrad, auch Ansteuerungsgrad genannt, gibt für eine periodische Folge von Impulsen das Verhältnis der Impulsdauer zur Periodendauer an. Durch eine Variation des Tastgrades lässt sich der Gleichwert der elektrischen Spannung ändern.
Es hat sich bewährt, wenn jede Windungsgruppe eine Zwischenkreisspannung aufweist, welche der Versorgungsspannung entspricht. Dies hat den Vorteil, dass jede Windungsgruppe aus der Zwischenkreisspannung mit der Versorgungsspannung die jeweilige Phasenspannung an dem Motor einstellt.
Es ist bevorzugt, wenn jede der zumindest zwei Windungsgruppen je Phase eine Phasenspannung definiert, die an entsprechenden Motorklemmen des Motors anliegt. Jede Inverterschaltung stellt aus einem jeweiligen Spannungszwischenkreis mit der (Versorgungs-) Spannung UG die Phasenspannung Uu, Uv, Uw an den Motorklemmen ein.
So ist es von Vorteil, wenn jede Phasenspannung durch die Multiplikation der Versorgungsspannung mit dem Tastgrad einer jeden Halbbrücke definiert ist. Somit ergeben sich für die Phasenspannungen einer ersten Windungsgruppe folgende Formel:
Uu.i — du,i * UG 1
Uy ,1 — dy, i * UG i Uw ,i = dw, i * UG !
Für die Phasenspannungen einer zweiten Windungsgruppe ergeben sich entsprechend folgende Formeln: Uu, 2 — du, 2 UG, 2
Uv ,2 — dy, 2 U Q 2
Uw, 2 dw,2 UG 2
Es hat sich bewährt, wenn die Anzahl der Phasen je Windungsgruppe identisch oder unterschiedlich zueinander sind.
Es ist bevorzugt, wenn die Energieversorgungsvorrichtung als Gleichspannungsversorgung, vorzugsweise als eine wiederaufladbare Batterie ausgebildet ist. Alternativ kann die Energieversorgungsvorrichtung jede Windungsgruppe durch sonstige Gleichspannungsversorgungen mit der Zwischenkreisspannung speisen, wobei die Richtung des Energieflusses über die Stromrichtung zwischen der Versorgung und der Windungsgruppe eingestellt wird.
So ist es von Vorteil, wenn jede Windungsgruppe mit einer Regelung ausgebildet ist, die einen unabhängigen Stromregler aufweist, welcher dazu ausgebildet ist, die Phasenströme zu regeln.
Es hat sich bewährt, wenn jeder Phasenstrom sinusförmig ist.
Es ist bevorzugt, wenn die zumindest zwei Stromregler einen übergeordneten Leistungsregler aufweisen, der dazu ausgebildet ist, die Sollströme für die zumindest zwei Stromregler vorzugeben, um die einzelnen Phasenströme jeder Windungsgruppe zu regeln.
So ist es von Vorteil, wenn die Regelung nach den zumindest zwei Stromreglern jeweils eine Pulsweitenmodulationsvorrichtung, einen Gate-Treiber und eine Leistungsstufe aufweist, durch welche die Sollströme in die Phasenströme umwandelt, um die elektrische Maschine anzutreiben.
Es hat sich bewährt, wenn die jeweilige Leistungsstufe derart ausgebildet ist, um die Werte der ausgegebenen Phasenströme von der jeweiligen Leistungsstufe an den jeweiligen Stromregler zurückzugeben. Es ist bevorzugt, wenn die Leistungsregler zur Regelung und Einstellung des Gesamtmoments, der Drehgeschwindigkeit der elektrischen Maschine und der Leistungsverteilung zwischen den Windungsgruppen vorgesehen und ausgebildet ist.
In anderen Worten bedeutet das, dass jede Inverterschaltung eine unabhängige Stromregelung der sinusförmigen Phasenströme besitzt. Eine übergeordnete Steuerungseinheit/ein Leistungsregler gibt Sollströme für die Stromregelungen der Inverterschaltungen bzw. der Windungsgruppen vor, wodurch sowohl das Gesamtmoment und die Drehgeschwindigkeit des Motors sowie die Leistungsverteilung zwischen den Windungsgruppen eingestellt wird. Jede Inverterschaltung mit der Zwischenkreisspannung kann sowohl durch eine, vorzugsweise wiederaufladbare Batterie oder eine sonstige Gleichspannungsversorgung gespeist werden, wobei die Richtung des Energieflusses über die Stromrichtung zwischen Versorgung und Windungsgruppe eingestellt werden kann.
So ist es von Vorteil, wenn die Regelung dazu ausgebildet ist, Werte der Drehgeschwindigkeit der elektrischen Maschine an einen Drehzahlregler zurückzugeben.
Es hat sich bewährt, wenn der Drehzahlregler den Wert der Drehgeschwindigkeit der elektrischen Maschine nachregelt und an den Leistungsverteiler zurückgibt, welcher dazu ausgebildet ist, die Sollströme nach Bedarf nachzuregeln.
Es ist bevorzugt, wenn der Stromfluss zwischen der jeweiligen Inverterschaltung und der Energieversorgungseinrichtung einstellbar ist.
So ist es von Vorteil, wenn die Energieversorgungseinrichtung bei einer Bremsung des Motors aufgeladen wird.
Es hat sich bewährt, wenn Energie zwischen den Energieversorgungseinrichtungen der einzelnen Windungsgruppen austauschbar ist. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung einen Elektromotor mit einem Energieversorgungssystem gemäß einem der vorhergehenden Aspekte.
Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe nachfolgender Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Übersicht des Aufbaus des Energieversorgungssystems bestehen aus zwei Inverterschaltungen,
Fig. 2 einen Schaltplan des Energieversorgungssystems bestehend aus zwei Windungsgruppen, und
Fig. 3 eine Darstellung einer Regelung der Phasenströme gemäß dem Schaltplan des Energieversorgungssystems bestehend aus zwei Windungsgruppen.
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
In Fig. 1 ist eine Übersicht des Aufbaus eines Energieversorgungssystems 1 zum Versorgen der elektrischen Maschine 2 gezeigt. Das Energieversorgungssystem 1 gemäß Fig. 1 hat zwei Windungsgruppen 3. Jede Windungsgruppe 3 hat jeweils eine Inverterschaltung 4 und eine Energieversorgungseinrichtung 5.
In jeder Windungsgruppe 3 ist die Inverterschaltung 4 der Energieversorgungseinrichtung 5 nachgeschaltet. Ein Pfeil mit dem Bezugszeichen I über der jeweiligen Windungsgruppe 3 zeigt die Richtung des Energieflusses zwischen der Energieversorgungseinrichtung 5 und der Inverterschaltung 4, wobei der Energiefluss bidirektional ausgebildet ist.
Beide Windungsgruppen 3 sind mit Motorklemmen 7 mit der elektrischen Maschine 2 verbunden, um diese anzutreiben. Demnach hat die elektrische Maschine 2 in Fig. 1 je Windungsgruppe 3 drei Motorklemmen 7, welche die elektrische Verbindung zwischen dem Ausgang der Inverterschaltungen 4 und der elektrischen Maschine 2 bilden, um die elektrische Maschine 2 anzutreiben. Jede Motorklemme 7 wird jeweils an eine Phase U, V oder W angeschlossen.
Fig. 2 zeigt einen Schaltplan des Energieversorgungssystems 1, wiederum mit zwei Windungsgruppen 3, welche aus jeweils einer Inverterschaltung 4 und einer Energiespeichereinrichtung 5 besteht. Jede Inverterschaltung 4 ist in jeweils drei Halbbrücken 6 aufgeteilt, wobei jede Halbbrücke 6 aus zwei in Reihe geschalteten Transistoren/Schaltern, vorzugsweise MOSFETs, besteht. Jede Halbbrücke 6 definiert eine eigene Phase.
So definiert in der ersten Inverterschaltung 4 die erste Halbbrücke 6 die Phase U mit der Phasenspannung Uu,i, die zweite Halbbrücke 6 die Phase V mit der Phasenspannung Uv,i und die dritte Halbbrücke 6 die Phase W mit der Phasenspannung Uw,i. Bei der zweiten Inverterschaltung 4 definiert die erste Halbbrücke 6 die Phase U mit der Phasenspannung Uu,2, die zweite Halbbrücke 6 die Phase V mit der Phasenspannung Uv, 2 und die dritte Halbbrücke 6 die Phase W mit der Phasenspannung Uw, 2.
Die drei Phasen U, V, W ergeben den Strom l{U, V, W} je Windungsgruppe 3, welcher mit der elektrischen Maschine 2 verbunden ist. Die elektrische Maschine 2 versetzt eine daran befestigte Welle mit einem Drehmoment M und einer Kreis- LL/inkelfrequenz/Drehgeschwindigkeit w in Rotation.
Fig. 3 ist eine Darstellung einer Regelung 8 der Phasenströme lu, Iv, Iw gemäß dem Schaltplan aus Fig. 2 des Energieversorgungssystems 1 bestehend aus zwei Windungsgruppen 3. Jede Windungsgruppe 3 ist mit einer Regelung 8 ausgebildet, die einen unabhängigen Stromregler 9 aufweist, welcher dazu ausgebildet ist, die Phasenströme lu, Iv, Iw zu regeln. Jeder Phasenstrom lu, Iv, Iw ist sinusförmig.
Die zwei Stromregler 9 haben einen übergeordneten Leistungsregler 10. Der Leistungsregler 10 gibt Sollströme ls für die zumindest zwei Stromregler 9 vor, um die einzelnen Phasenströme lu, Iv, Iw jeder Windungsgruppe 3 zu regeln. Die Regelung 8 hat nach den zwei Stromreglern 9 jeweils eine Pulsweitenmodulationsvorrichtung 11 , einen Gate-Treiber 12 und eine Leistungsstufe 13, durch welche die Sollströme ls in die Phasenströme lu, Iv, Iw umgewandelt werden, um die elektrische Maschine 2 anzutreiben. Hierbei ist die Pulsweitenmodulationsvorrichtung 11 dafür ausgebildet ist, dass eine technische Größe, wie in der vorliegenden Erfindung die elektrische Spannung, zwischen zwei Werten wechselt. Dabei wird bei konstanter Frequenz der Tastgrad eines Rechteckpulses moduliert, also die Dauer der ihn bildenden Impulse.
Die jeweilige Leistungsstufe 13 gibt die Werte der ausgegebenen Phasenströme lu, Iv, Iw von der jeweiligen Windungsgruppe 3 an den jeweiligen Stromregler 9 zurück.
Der Leistungsregler 9 ist zur Regelung und Einstellung des Gesamtmoments M, der Drehgeschwindigkeit w der elektrischen Maschine 2 und der Leistungsverteilung zwischen den Windungsgruppen 3 vorgesehen und ausgebildet ist. Die Regelung 8 gibt die Werte der Drehgeschwindigkeit w der elektrischen Maschine 2 an einen Drehzahlregler 14 zurück.
Der Drehzahlregler 14 regelt den Wert der Drehgeschwindigkeit w der elektrischen Maschine 2 nach und gibt diesen an den Leistungsverteiler 10 zurückgibt, welcher dazu ausgebildet ist, die Sollströme ls nachzuregeln.
Bezugszeichenliste Energieversorgungssystem Maschine Windungsgruppe Inverterschaltung Energieversorgungseinrichtung Halbbrücke Motorklemme Regelung Stromregler Leistungsregler Pulsweitenmodulationsvorrichtung Gate-Treiber Leistungsstufe Drehzahlregler

Claims

Ansprüche
1. Energieversorgungssystem (1) zum Versorgen einer elektrischen Maschine (2) mit zumindest zwei Windungsgruppen (3), welche jeweils mit einer Inverterschaltung (4) verbunden sind und dazu ausgebildet sind, die jeweilige Inverterschaltung (4) über zumindest eine Energieversorgungseinrichtung (5) mit einer Versorgungsspannung (UG) ZU versorgen, wobei jede Windungsgruppe (3) zumindest drei Phasen (U, V, W) aufweist und die elektrische Maschine (2) zumindest sechs Phasen (U, V, W) aufweist, welche auf die zumindest zwei Windungsgruppen (3) aufgeteilt sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromfluss (I) zwischen der jeweiligen Windungsgruppe (3) und der Energieversorgungseinrichtung (5) bidirektional ausgebildet ist.
2. Energieversorgungssystem (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei Windungsgruppen (3) unabhängig voneinander ausgebildet sind und/oder jede Windungsgruppe (3) zumindest drei Halbbrücken (6) aufweist und/oder jede Windungsgruppe (3) eine Zwischenkreisspannung aufweist, welche der Versorgungsspannung (UG) entspricht.
3. Energieversorgungssystem (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Halbbrücken (6) jeder Windungsgruppe
(3) der Anzahl an Phasen (U, V, W) jeder Inverterschaltung (4) entspricht und/oder jede der zumindest zwei Windungsgruppen (3) je Phase (U, V, W) eine Phasenspannung (Uu, Uv, Uw) definiert, die an entsprechenden Motorklemmen (7) des Motors (2) anliegt.
4. Energieversorgungssystem (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Phasenspannung (Uu, Uv, Uw) durch die Multiplikation der Versorgungsspannung (UG) mit einem Tastgrad einer jeden Halbbrücke (6) definiert ist.
5. Energieversorgungssystem (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Phasen (U, V, W) je Inverterschaltung
(4) identisch oder unterschiedlich zueinander sind und/oder die Energieversorgungseinrichtung (5) als Gleichspannungsversorgung, vorzugsweise als eine wiederaufladbare Batterie ausgebildet ist.
6. Energieversorgungssystem (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Windungsgruppe (3) mit einer Regelung (8) ausgebildet ist, die einen unabhängigen Stromregler (9) aufweist, welcher dazu ausgebildet ist, die Phasenströme (lu, Iv, Iw) zu regeln und/oder jeder Phasenstrom (lu, Iv, Iw) sinusförmig ist.
7. Energieversorgungssystem (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei Stromregler (9) einen übergeordneten Leistungsregler (10) aufweisen, der dazu ausgebildet ist, die Sollströme (ls) für die zumindest zwei Stromregler (9) vorzugeben, um die einzelnen Phasenströme (lu, Iv, Iw) jeder Windungsgruppe (3) zu regeln und/oder die Regelung (8) nach den zumindest zwei Stromreglern (9) jeweils eine Pulsweitenmodulationsvorrichtung (11), einen Gate-Treiber (12) und eine Leistungsstufe (13) aufweist, durch welche die Sollströme (ls) in die Phasenströme (lu, Iv, Iw) umwandelt, um die elektrische Maschine (2) anzutreiben.
8. Energieversorgungssystem (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Leistungsstufe (13) derart ausgebildet ist, um die Werte der ausgegebenen Phasenströme (lu, Iv, Iw) von der jeweiligen Leistungsstufe (13) an den jeweiligen Stromregler (9) zurückzugeben und/oder der Leistungsregler (10) zur Regelung und Einstellung des Gesamtmoments (M), der Drehgeschwindigkeit (w) der elektrischen Maschine (2) und der Leistungsverteilung zwischen den Inverterschaltungen (4) vorgesehen und ausgebildet ist.
9. Energieversorgungssystem (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieversorgungseinrichtung (5) bei einer Bremsung des Motors (2) aufgeladen wird und/oder Energie zwischen den Energieversorgungseinrichtungen (5) der einzelnen Windungsgruppen (3) austauschbar ist.
10. Elektromotor (2) mit einem Energieversorgungssystem (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
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