WO2021228584A1 - Vorrichtung und verfahren zur steuerung eines spannungswandlers, spannungswandler und elektrisches antriebssystem - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur steuerung eines spannungswandlers, spannungswandler und elektrisches antriebssystem Download PDF

Info

Publication number
WO2021228584A1
WO2021228584A1 PCT/EP2021/061407 EP2021061407W WO2021228584A1 WO 2021228584 A1 WO2021228584 A1 WO 2021228584A1 EP 2021061407 W EP2021061407 W EP 2021061407W WO 2021228584 A1 WO2021228584 A1 WO 2021228584A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
voltage
voltage converter
designed
ripple
converter
Prior art date
Application number
PCT/EP2021/061407
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Helge SPRENGER
Thomas ZELTWANGER
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Publication of WO2021228584A1 publication Critical patent/WO2021228584A1/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/14—Arrangements for reducing ripples from dc input or output
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • H02M7/53871—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • H02M7/53871—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current
    • H02M7/53873—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current with digital control
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/539—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters with automatic control of output wave form or frequency
    • H02M7/5395—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters with automatic control of output wave form or frequency by pulse-width modulation
    • 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
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • H02P27/08—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation
    • H02P27/085—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation wherein the PWM mode is adapted on the running conditions of the motor, e.g. the switching frequency

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft die Steuerung eines Spannungswandlers, wobei das Modulationsverfahren für die Ansteuerung des Spannungswandlers unter Berücksichtigung eines Spannungsrippels am Eingang des Spannungswandlers angepasst werden kann. Insbesondere kann sowohl die Wahl des Modulationsverfahrens als auch die Schaltfrequenz in Abhängigkeit von dem Spannungsrippel am Eingang des Spannungswandlers angepasst werden.

Description

Beschreibung
Titel
Vorrichtung und Verfahren zur Steuerung eines Spannungswandlers,
Spannungswandler und elektrisches Antriebssystem
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung eines Spannungswandlers. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung einen Spannungswandler sowie ein elektrisches Antriebssystem mit einer solchen Vorrichtung.
Stand der Technik
Spannungswandler finden in zahlreichen technischen Anwendungsgebieten Einsatz. Ein Spannungswandler wandelt in der Regel eine Eingangsspannung in eine vorbestimmte Ausgangsspannung, wobei sich Eingangsspannung und Ausgangsspannung in Spannungsform und/oder Spannungshöhe unterscheiden können. Beispielsweise kann ein Spannungswandler in einem elektrischen Antriebssystem dazu verwendet werden, um eine Eingangsgleichspannung in eine ein- oder mehrphasige elektrische Wechselspannung zu konvertieren, welche an einer elektrischen Maschine bereitgestellt werden kann, um an dieser elektrischen Maschine vorbestimmte Betriebsparameter, wie zum Beispiel Drehmoment und/oder Drehzahl, einzustellen. Solche elektrischen Antriebssysteme finden sich zum Beispiel in einem ganz oder zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeug.
Spannungswandler umfassen in der Regel Halbleiterschaltelemente, welche gezielt angesteuert werden, um am Ausgang die gewünschte Ausgangsspannung bereitstellen zu können. Zur Ansteuerung der einzelnen Schaltelemente in dem Spannungswandler können dabei verschiedene Modulationsverfahren eingesetzt werden. Darüber hinaus erfolgt die Ansteuerung der Halbleiterschaltelemente in der Regel mit einer vorgegebenen Modulationsfrequenz.
Die Druckschrift DE 102011 076999 Al beschreibt ein Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Maschine in einem Kraftfahrzeug, wobei die elektrische Maschine in einem ersten Betriebsmodus gemäß einem Betrieb mittels Pulsbreitenmodulation betrieben wird und in einem zweiten Betriebsmodus gemäß einem Blockbetrieb betreibbar ist. Während des Umschaltens zwischen dem ersten und dem zweiten Betriebsmodus kann die elektrische Maschine in einem weiteren, dritten Betriebsmodus betrieben werden.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung schafft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung eines Spannungswandlers, sowie eine Spannungswandleranordnung und ein elektrisches Antriebssystem mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Demgemäß ist vorgesehen:
Eine Vorrichtung zur Steuerung eines Spannungswandlers mit einer Überwachungseinrichtung und einer Steuereinrichtung. Die Überwachungseinrichtung ist dazu ausgelegt, einen Spannungsrippel einer Eingangsspannung des Spannungswandlers zu ermitteln. Die Steuereinrichtung ist dazu ausgelegt, Steuersignale zur Ansteuerung des Spannungswandlers zu generieren. Insbesondere kann die Steuereinrichtung die Steuersignale gemäß eines vorbestimmten Modulationsverfahrens generieren. Die generierten Steuersignale können an dem Spannungswandler bereitgestellt werden. Ferner ist die Steuereinrichtung dazu ausgelegt, das Modulationsverfahren unter Verwendung des ermittelten Spannungsrippeis anzupassen.
Weiterhin ist vorgesehen: Eine Spannungswandleranordnung mit einem Spannungswandler und einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Steuerung des Spannungswandlers. Der Spannungswandler kann dabei insbesondere dazu ausgelegt sein, eine elektrische Eingangsspannung in eine vorbestimmte elektrische Ausgangsspannung zu konvertieren.
Ferner ist vorgesehen:
Ein elektrisches Antriebssystem mit einer elektrischen Maschine und einer erfindungsgemäßen Spannungswandleranordnung, wobei die Spannungswandleranordnung dazu ausgelegt ist, die elektrische Ausgangsspannung an der elektrischen Maschine bereitzustellen.
Schließlich ist vorgesehen:
Ein Verfahren zur Steuerung eines Spannungswandlers. Das Verfahren umfasst einen Schritt zum Betreiben des Spannungswandlers mit einem vorbestimmten Modulationsverfahren. Weiterhin umfasst das Verfahren einen Schritt zum Ermitteln eines Spannungsrippeis der Eingangsspannung des Spannungswandlers. Ferner umfasst das Verfahren einen Schritt zum Anpassen des Modulationsverfahrens unter Verwendung des ermittelten Spannungsrippeis.
Vorteile der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei dem Betrieb eines Spannungswandlers durch die Ansteuerung der Schaltelemente in dem Spannungswandler an der Eingangsseite des Spannungswandlers ein Spannungsrippel auftreten kann. Dieser Spannungsrippel kann unter Umständen zu einer Beeinträchtigung des Betriebsverhaltens weiterer Komponenten in der Umgebung des Spannungswandlers führen. Darüber hinaus besteht auch die Gefahr, dass Bauelemente, welche mit der Eingangsseite des Spannungswandlers elektrisch gekoppelt sind, beeinträchtigt werden und gegebenenfalls durch den Spannungsrippel vorzeitig altern können. Neben der Verwendung von sogenannten Zwischenkreiskondensatoren auf der Eingangsseite des Spannungswandlers kann der Spannungsrippel gegebenenfalls auch durch eine Erhöhung der Schaltfrequenz der Schaltelemente in dem Spannungswandler sowie die Wahl des eingesetzten Modulationsverfahrens beeinflusst werden. Derartige Maßnahmen, insbesondere eine Erhöhung der Schaltfrequenz, führen jedoch in der Regel zu höheren Schaltverlusten.
Es ist daher eine Idee der vorliegenden Erfindung, dieser Erkenntnis Rechnung zu tragen und eine Steuerung für einen Spannungswandler vorzusehen, welche eine effiziente Steuerung des Spannungswandlers ermöglicht, ohne dabei auf der Eingangsseite des Spannungswandlers einen übermäßigen Spannungsrippel zu verursachen. Hierzu ist es erfindungsgemäß vorgesehen, den jeweils aktuellen Spannungsrippel an der Eingangsseite des Spannungswandlers zu ermitteln und die Ansteuerung, insbesondere die Einstellung des Modulationsverfahrens für den Spannungswandler unter Verwendung des ermittelten Spannungsrippeis anzupassen.
In der Regel kann es sich beim Spannungswandler um einen Wechselrichter handeln, welcher aus einer Eingangsgleichspannung ein- oder mehrphasigen Wechselspannung erzeugt. Dabei kann auf der Eingangsseite ein Spannungsrippel entstehen. Dieser Spannungsregler kann zumindest teilweise durch einen geeigneten Zwischenkreiskondensators am Eingang des Wechselrichters geglättet werden. Hierbei können insbesondere bei größeren Spannungsrippel große Zwischenkreiskondensators erforderlich sein, welche ein entsprechend großes Bauvolumen und auch hohe Kosten erfordern.
Durch das dynamische Anpassen der Ansteuerung der Schaltelemente in dem Spannungswandler unter Berücksichtigung des aktuellen Spannungsrippeis ist es möglich, den Spannungswandler stets derart zu betreiben, dass Vorgaben bzw. Grenzwerte für einen maximalen Spannungsrippel am Eingang des Spannungswandlers stets erfüllt werden. Hierdurch können Störungen weiterer Komponenten und gegebenenfalls auch Beschädigungen, beispielsweise aufgrund vorzeitiger Alterung oder ähnliches vermieden werden. Die dynamische Anpassung der Ansteuerung für die Schaltelemente des Spannungswandlers ermöglicht es somit, den auftretenden Spannungsrippel auch bei relativ kleinen Zwischenkreiskondensatoren zu verringern oder herabzusetzen. Daher können die erforderlichen Zwischenkreiskondensatoren geringer dimensioniert werden, was zu einem kleineren erforderlichen Bauraumvolumen und geringeren Kosten führt.
Die dynamische Anpassung zur Ansteuerung der Schaltelemente in dem Spannungswandler ermöglicht es auch, die Betriebsparameter, insbesondere die Wahl des Modulationsverfahrens sowie die Schaltfrequenz derart einzustellen, dass ein möglichst effizienter Betrieb des Spannungswandlers realisiert werden kann. So können beispielsweise Modulationsverfahren und Schaltfrequenz derart eingestellt werden, dass unter Berücksichtigung eines maximal zulässigen Spannungsrippeis möglichst geringe Schaltverluste entstehen. Somit kann die Effizienz des Spannungswandlers gesteigert werden und die Verlustleistung sowie die damit verbundene thermische Energie, welche abgeführt werden muss, kann gesenkt werden.
Wie im Nachfolgenden noch näher erläutert wird, kann das Ermitteln des Spannungsrippeis am Eingang des Spannungswandlers entweder direkt oder indirekt auf Grundlage von gemessenen Betriebswerten des Spannungswandlers ermittelt werden. Beispielsweise kann der Spannungsrippel direkt mittels eines ausreichend schnell abtastenden Spannungssensors ermittelt werden. Alternativ können auch beliebige weitere geeignete Betriebsparameter des Spannungswandlers sensorisch erfasst werden, welche einen Rückschluss auf den Spannungsrippel am Eingang des Spannungswandlers ermöglichen. Insbesondere ist es beispielsweise möglich, ein analoges oder digitales Signal zu generieren, welches zu einem Spannungsrippel am Eingang des Spannungswandlers korrespondiert und dieses Signal auszuwerten, um auf den Spannungsrippel zu schließen. Darüber hinaus ist es auch möglich, den Spannungsrippel auf Grundlage eines mathematischen Modells zu simulieren.
Die Ansteuerung des Spannungswandlers kann unter Berücksichtigung des ermittelten Spannungsrippeis derart erfolgen, dass ein möglichst effizienter Betrieb des Spannungswandlers erfolgt, wobei der Spannungsrippel stets kleiner ist als ein vorgegebener maximaler Grenzwert. Das Festlegen des hierzu verwendeten Modulationsverfahrens sowie der weiteren Betriebsparameter des Modulationsverfahrens, wie beispielsweise Schaltfrequenz oder ähnliches, kann dabei beispielsweise auf Grundlage eines mathematischen Modells erfolgen. Ferner ist es auch möglich, die geeigneten Einstellungen zumindest teilweise zuvor festzulegen und in einem geeigneten Speicher der Steuereinrichtung abzuspeichern. Darüber hinaus kann die jeweils geeignete Wahl für das Modulationsverfahren bzw. die Parametrisierung des Modulationsverfahrens auf beliebige andere geeignete Weise erfolgen.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Überwachungseinrichtung dazu ausgelegt, ein zu dem Spannungsrippel korrespondierendes Eingangssignal zu empfangen. Ferner kann die Überwachungseinrichtung dazu ausgelegt sein, den Spannungsrippel am Eingang des Spannungswandlers unter Verwendung des empfangenen Eingangssignals zu ermitteln. Beispielsweise kann die elektrische Spannung am Eingangsanschluss des Spannungswandlers mit einer ausreichend hohen Abtastrate direkt gemessen werden. In diesem Fall kann aus dem so gemessenen Signal der Spannungsrippel am Eingang des Spannungswandlers bestimmt werden. Alternativ kann beispielsweise auch die elektrische Spannung am Eingang des Spannungswandlers mittels einer geeigneten Sensorvorrichtung überwacht werden und ein zu dem Spannungsrippel korrespondierendes analoges oder digitales Ausgangssignal bereitgestellt werden. In diesem Fall kann das so bereitgestellte Signal gegebenenfalls mit einer niedrigeren Abtastrate oder
Verarbeitungsgeschwindigkeit durch die Überwachungseinrichtung ausgewertet werden, um den Spannungsrippel am Eingang des Spannungswandlers zu ermitteln. Zusätzlich oder alternativ ist es auch möglich, ein oder mehrere weitere Betriebsparameter, wie elektrische Spannungen, Ströme, Sollwertvorgaben für den Betrieb des Spannungswandlers oder ähnliches zu erfassen, und auf Grundlage dieser erfassten Parameter den Spannungsrippel am Eingang des Spannungswandlers zu ermitteln.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Überwachungseinrichtung dazu ausgelegt, den Spannungsrippel unter Verwendung mindestens eines Betriebsparameters des Spannungswandlers zu berechnen. Bei dem Betriebsparameter kann es sich um einen beliebigen Parameter des Spannungswandlers, wie beispielsweise eine Sollwertvorgabe für die Ausgangsspannung des Spannungswandlers, einen Messwert der Eingangs- oder Ausgangsspannung bzw. Stroms oder ähnliches handeln. Für die Berechnung des Spannungsmittels kann beispielsweise das Betriebsverhalten des Spannungswandlers simuliert oder modelliert werden. Auf diese Weise können Rückschlüsse auf den zu erwartenden Spannungsrippel am Eingang des Spannungswandlers gezogen werden. Somit kann gegebenenfalls eine direkte Messung des Spannungsrippeis am Eingang des Spannungswandlers entfallen.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuereinrichtung dazu ausgelegt, in Abhängigkeit des ermittelten Spannungsrippeis zwischen mehreren vorgegebenen Modulationsverfahren zu wechseln. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung zwischen einer zeitsynchronen und einer winkelsynchronen Ansteuerung wechseln. Bei der zeitsynchronen Ansteuerung kann beispielsweise eine pulsbreitenmodulierte Ansteuerung mit einem festen Zeitraster erfolgen. Bei der winkelsynchronen Ansteuerung dagegen kann die Ansteuerung des Spannungswandlers auf Grundlage eines Phasenwinkels der Ausgangsspannung bzw. einer Rotorposition einer an den Spannungswandler angeschlossenen elektrischen Maschine erfolgen. Darüber hinaus sind bei den Winkel- und insbesondere den zeitsynchronen Ansteuerungsverfahren auch verschiedene spezielle Ausprägungen möglich. So können beispielsweise einzelne Pulse innerhalb eines vorgegebenen Rasters verschoben werden. Beispielsweise können zwei benachbarte Pulse zusammengefasst werden, so dass auf diese Weise weniger Schaltvorgänge erforderlich sind. Derartige Verfahren sind beispielsweise unter dem Begriff „flat top“ bekannt. Aber auch eine Ansteuerung auf Basis eines Raumzeigers (Space Vector Pulse Width Modulation - SVPWM) oder ähnliches sind möglich.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuereinrichtung dazu ausgelegt, eine Schaltfrequenz für die Ansteuerung des Spannungswandlers unter Verwendung des ermittelten Spannungsrippeis anzupassen. Unter dem Begriff „Schaltfrequenz“ ist dabei insbesondere die Frequenz zu verstehen, mit welcher ein Schaltelement des Spannungswandlers ein- bzw. ausgeschaltet wird. In der Regel entspricht die Schaltfrequenz dabei der Modulationsfrequenz, das heißt dem Zeitraster der einzelnen Spannungspulse. Werden jedoch beispielsweise benachbarte Spannungspulse zusammengefasst, um die Anzahl der Schaltgänge zu reduzieren, so kann sich die Schaltfrequenz im Vergleich zur Modulationsfrequenz beispielsweise auch halbieren.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuereinrichtung dazu ausgelegt, die Schaltfrequenz zu erhöhen, falls eine Amplitude, insbesondere der Betrag der Amplitude, des ermittelten Spannungsrippeis einen vorbestimmten ersten Grenzwert überschreitet. Zusätzlich oder alternativ kann die Steuereinrichtung die Schaltfrequenz verringern, falls die Amplitude des ermittelten Spannungsrippeis einen vorbestimmten zweiten Grenzwert unterschreitet. Der erste Grenzwert kann dabei beispielsweise dem zweiten Grenzwert entsprechen. Alternativ ist es auch möglich, dass der erste Grenzwert und der zweite Grenzwert verschieden sind. Auf diese Weise kann beispielsweise eine Hysterese für den Wechsel zwischen den Schaltfrequenzen vorgesehen sein. Darüber hinaus ist es auch grundsätzlich möglich, die Schaltfrequenz kontinuierlich oder zumindest in mehreren Schritten anzuheben und abzusenken. Insbesondere kann das Anpassen der Schaltfrequenz in Abhängigkeit des ermittelten Spannungsrippeis erfolgen. Auf diese Weise kann eine dynamische Anpassung zwischen dem Spannungsrippel und den elektrischen Verlusten im Spannungswandler erfolgen, wobei die Anpassung beispielsweise auf Grundlage eines mathematischen Modells oder einer vorabgelegten Korrespondenz zwischen Spannungsrippel und Schaltfrequenz spezifiziert werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Überwachungseinrichtung ein Filter. Das Filter kann dazu ausgelegt sein, vorbestimmte Frequenzanteile des ermittelten Spannungsrippeis zu filtern. Die Steuereinrichtung kann in diesem Fall dazu ausgelegt sein, das Modulationsverfahren unter Verwendung des gefilterten Spannungsrippeis anzupassen. Bei dem Filter kann es sich beispielsweise um ein Bandpassfilter handeln, welches Frequenzanteile innerhalb eines vorgegebenen Frequenzbandes zumindest annähernd ungedämpft passieren lässt, während die Frequenzanteile außerhalb des Frequenzbandes vollständig oder zumindest stark gedämpft werden. Selbstverständlich sind grundsätzlich auch Hochpass- oder Tiefpassfilter oder Filter mit mehreren Frequenzbändern möglich. Auf diese Weise kann die Anpassung des Modulationsverfahrens insbesondere auf vorbestimmte Frequenzbereiche des Spannungsrippeis angepasst werden. Beispielsweise können auf diese Weise niederfrequente Frequenzanteile berücksichtigt werden, welche besonders starken Einfluss auf die Lebensdauer eines Zwischenkreiskondensators oder gegebenenfalls auch weiterer Komponenten haben. Zusätzlich oder alternativ können auch höherfrequente Frequenzanteile besonders stark berücksichtigt werden, welche einen signifikanten Einfluss auf elektromagnetische Verträglichkeit oder ähnliches haben könnten.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuereinrichtung dazu ausgelegt, das Modulationsverfahren unter Verwendung mindestens eines weiteren Parameters anzupassen. Bei dem mindestens einen weiteren Parameter kann es sich beispielsweise um eine Temperatur, wie beispielsweise die Temperatur im Rotor einer angeschlossenen elektrischen Maschine, eine Temperatur innerhalb des Spannungswandlers oder einer beliebigen weiteren Komponente handeln. Gegebenenfalls kann auch eine zu erwartende Geräuschentwicklung, insbesondere eine Geräuschentwicklung eines elektrischen Antriebssystems mit einer an dem Spannungswandler angeschlossenen elektrischen Maschine berücksichtigt werden. Aber auch beliebige weitere Parameter, wie beispielsweise zu erwartende elektrische Verluste bzw. die Effizienz des Spannungswandlers, oder ähnliches sind möglich.
Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, soweit sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich den Ausführungsbeispielen beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird der Fachmann dabei auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu den jeweiligen Grundformen der Erfindung hinzufügen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Dabei zeigen: Figur 1: eine schematische Darstellung eines Blockschaubilds eines elektrischen Antriebssystems mit einer Vorrichtung zur Steuerung eines Spannungswandlers gemäß einer Ausführungsform;
Figur 2: eine schematische Darstellung des Verlaufs von Steuersignalen gemäß unterschiedlicher Modulationsverfahren;
Figur 3: eine schematische Darstellung des Spannungsrippeis für unterschiedliche Schaltfrequenzen; und
Figur 4: ein Ablaufdiagramm, wie es einem Verfahren zur Ansteuerung eines Spannungswandlers gemäß einer Ausführungsform zugrunde liegt.
Beschreibung von Ausführungsformen
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Blockschaubilds eines elektrischen Antriebssystems mit einer Vorrichtung 1 zur Steuerung eines Spannungswandlers 2. Der Spannungswandler 2 wird eingangsseitig von einer Spannungsquelle 4 gespeist. Am Ausgangsanschluss des Spannungswandlers 2 ist eine elektrische Maschine 3 angeschlossen. In dem hier dargestellten Beispiel wird der Spannungswandler 2 von einer Gleichspannungsquelle 4 gespeist, und bei der elektrischen Maschine 3 handelt es sich um eine elektrische Maschine, welche von einer dreiphasigen Wechselspannung gespeist wird. Es versteht sich jedoch, dass grundsätzlich auch elektrische Maschinen mit einer anderen Anzahl von elektrischen Phasen von einem entsprechenden Spannungswandler 2 gespeist werden können. Grundsätzlich ist es auch möglich, dass als Spannungsquelle 4 eine ein- oder mehrphasige Wechselspannungsquelle vorgesehen ist. Bei Bedarf kann die Wechselspannung dabei zunächst gleichgerichtet werden, bevor sie von dem Spannungswandler 2 gemäß den Anforderungen konvertiert wird. Eingangsseitig kann an dem Spannungswandler 2 ein Zwischenkreiskondensator 21 vorgesehen sein. Der Zwischenkreiskondensator 21 kann eine am Eingang anliegende Gleichspannung stabilisieren und gegebenenfalls Spannungsschwankungen oder Störungen ausgleichen oder zumindest dämpfen. In dem Spannungswandler 2 können beispielsweise eine oder mehrere Halbbrücken (hier nicht dargestellt) vorgesehen sein. Insbesondere kann für jede elektrische Phase auf der Ausgangsseite des Spannungswandlers 2 eine Halbbrücke vorgesehen sein. Jede Halbbrücke kann hierbei beispielsweise zwei Halbleiterschaltelemente umfassen.
Die einzelnen Halbleiterschaltelemente können gemäß einem vorgegebenen Schaltschema angesteuert, das heißt geöffnet und geschlossen werden. Hierzu kann an den Steueranschlüssen der Halbleiterschalter jeweils ein geeignetes Steuersignal bereitgestellt werden. Diese Steuersignale können beispielsweise von der Vorrichtung 1 zur Steuerung des Spannungswandlers 2 bereitgestellt werden.
Üblicherweise werden die einzelnen Schaltelemente des Spannungswandlers 2 periodisch geöffnet und geschlossen. Hierzu kann entweder eine winkelsynchrone oder zeitsynchrone Taktung verwendet werden. Bei einer winkelsynchronen Taktung kann die Periodendauer entsprechend der Phasengeschwindigkeit bzw. der Drehfrequenz einer angeschlossenen elektrischen Maschine 3 angepasst werden. Bei einer zeitsynchronen Taktung dagegen ist die Periodendauer unabhängig von der Phasengeschwindigkeit bzw. Drehfrequenz der elektrischen Maschine 3. In Regel erfolgt in jeder Periode des jeweiligen Zeitrasters ein Öffnen und ein Schließen des jeweiligen Schaltelements des Spannungswandlers 2. Durch Variation des Tastverhältnisses kann die effektive Spannungshöhe am Ausgang des Spannungswandlers 2 eingestellt werden. Eine solche Variation des Tastverhältnisses ist auch unter dem Begriff „Pulsbreitenmodulation“ (Englisch: Pulse Width Modulation - PWM) bekannt.
Die Vorrichtung 1 zur Steuerung des Spannungswandlers 2 kann somit auf Grundlage eines vorgegebenen Sollwertes S die Schaltelemente des Spannungswandlers 2 gemäß einem geeigneten Tastverhältnis ansteuern. Gegebenenfalls können für die Berechnung eines geeigneten Tastverhältnisses auch noch weitere Parameter, beispielsweise ein Messwert der aktuellen Ausgangsspannung oder ähnliches berücksichtigt werden. Während des Betriebs des Spannungswandlers 2 treten an der Eingangsseite des Spannungswandlers 2 sogenannte Spannungsrippel auf. Bei diesen Spannungsrippein handelt es sich um nieder- und/oder höherfrequente Störspannungsanteile, welche die Eingangsspannung überlagern. Frequenz und Amplitude dieser Spannungsrippel hängen unter anderem von der Modulationsfrequenz und dem Modulationsverfahren ab, mit welchem die Vorrichtung 1 zur Steuerung des Spannungswandlers 2 die Schaltelemente des Spannungswandlers 2 aktuell ansteuert.
Die Vorrichtung 1 zur Steuerung des Spannungswandlers 2 umfasst eine Überwachungseinrichtung 11, welche den Spannungsrippel der Eingangsspannung des Spannungswandlers 2 ermittelt. Das Ermitteln des Spannungsrippeis kann dabei unter Verwendung von sensorisch erfassten Messwerten erfolgen. Zusätzlich oder alternativ ist es auch möglich, den Spannungsrippel auf Grundlage einer Simulation oder auf Basis eines mathematischen Modells zu berechnen. Verschiedene Varianten zur Ermittlung des Spannungsrippeis werden nachfolgend noch näher erläutert.
Auf Grundlage des durch die Überwachungseinrichtung 11 ermittelten Spannungsrippeis kann die Steuereinrichtung 12 der Vorrichtung 1 zur Steuerung des Spannungswandlers 2 das Modulationsverfahren zur Erzeugung der Steuersignale für den Spannungswandler 2 anpassen. Insbesondere kann das Modulationsverfahren derart angepasst werden, dass einerseits der Spannungsrippel am Eingang des Spannungswandlers 2 vorgegebene Rahmenbedingungen, wie beispielsweise einen maximalen Grenzwert oder ähnliches erfüllt und darüber hinaus der Spannungswandler 2 möglichst effizient, das heißt mit möglichst geringen Verlusten betrieben werden kann. Einzelheiten hierzu werden nachfolgend ebenfalls näher erläutert.
Zur Ermittlung des Spannungsrippeis kann beispielsweise die Eingangsspannung am Eingangsanschluss des Spannungswandlers 2 erfasst werden. Für eine digitale Verarbeitung ist hierzu eine ausreichend hohe Abtastrate erforderlich, um auch höherfrequente Spannungsrippel mit einer entsprechenden Genauigkeit erfassen zu können. Insbesondere für höherfrequente Spannungsrippel im Bereich von mehreren Kilohertz oder gegebenenfalls im Bereich von Megahertz muss eine ausreichend hohe Abtastrate gemäß dem Nyquist- Kriterium erfüllt sein.
Alternativ kann auch durch eine geeignete Vorrichtung die Eingangsspannung des Spannungswandlers 2 überwacht werden und ein zu dem Spannungsrippel korrespondierendes analoges oder digitales Signal an der Überwachungseinrichtung 11 bereitgestellt werden. In diesem Fall kann die Überwachungseinrichtung 11 die Verarbeitung mit einer entsprechend geringeren Verarbeitungsgeschwindigkeit ausführen. Grundsätzlich ist es auch möglich, beliebige andere geeignete Messwerte am Eingang des Spannungswandlers 2, am Ausgang des Spannungswandlers 2 oder innerhalb des Spannungswandlers 2 zu erfassen und aus diesen erfassten Messwerten auf ein mögliches Spannungsrippel am Eingang spannungsverlustfrei zu schließen.
Zusätzlich oder alternativ ist es auch möglich, den Betrieb des Spannungswandlers 2 zu modellieren und den Spannungsrippel am Eingang des Spannungswandlers 2 mittels einer geeigneten Simulation zu berechnen. Hierzu können beispielsweise bekannte Steuergrößen wie zum Beispiel eine Sollwertvorgabe für den Spannungswandler 2, oder beliebige andere Parameter in den Simulationsprozess einfließen.
Der so messtechnisch und/oder auf Grundlage von Simulation ermittelte Spannungsrippel kann von der Überwachungseinrichtung 11 an der Steuereinrichtung 12 bereitgestellt werden. Die Steuereinrichtung 12 kann den ermittelten Spannungsrippel mit einem oder gegebenenfalls auch mehreren Grenzwerten vergleichen und bei Bedarf die Ansteuerung der Schaltelemente, insbesondere das Modulationsverfahren für die Ansteuerung der Schaltelemente in dem Spannungswandler 2 anpassen.
Beispielsweise kann zwischen einer winkelsynchronen und einer zeitsynchronen Modulation gewechselt werden.
Sollen bei der dynamischen Anpassung des Betriebsmodus in Abhängigkeit des zu erwartenden Spannungsrippeis nur bestimmte Frequenzen oder Frequenzbereiche für den Spannungsrippel in Betracht gezogen werden, so kann in der Überwachungseinrichtung 11 beispielsweise ein Filter 110 vorgesehen sein, welches die gewünschten Frequenzen oder Frequenzbereiche zumindest annähernd ungedämpft passieren lässt. Frequenzen bzw. Frequenzbereiche, welche für die dynamische Anpassung nicht in Betracht gezogen werden sollen können dagegen eliminiert oder zumindest stark gedämpft werden. Hierzu können beispielsweise Bandpassfilter, aber auch Tiefpass und/oder Hochpassfilter vorgesehen sein.
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Timing-Verhaltens für zwei unterschiedliche Modulationsverfahren. In der oberen Zeile ist eine konventionelle PWM-Ansteuerung dargestellt, wobei jeweils zu Beginn einer PWM-Periode ein Einschaltvorgang erfolgt. Bei einer Variante des Modulationsverfahrens kann beispielsweise jeweils zu Beginn einer Periode ein erster Schaltvorgang, zum Beispiel ein Einschaltvorgang erfolgen, und nach einer vorbestimmten Zeitspanne, welche dem Tastverhältnis der PWM- Modulation entspricht, kann ein weiterer Schaltvorgang, beispielsweise ein Ausschaltvorgang, erfolgen. Somit erfolgen in jeder PWM-Periode zwei Schaltvorgänge.
Zur Reduktion der Schaltvorgänge ist es beispielsweise möglich, die Einschaltzeit jeder zweiten Periode zu verschieben, so dass beispielsweise jeweils bei einer ersten Periode die Einschaltzeit am Ende der Periode stattfindet, und bei der darauffolgenden Periode die Einschaltzeit jeweils zu Beginn der Periode stattfindet. Dieses Schaltverhalten ist in der darunterliegenden Zeile in Figur 2 dargestellt. Auf diese Weise muss beim Übergang zwischen zwei Perioden kein Schaltvorgang erfolgen, so dass die Anzahl der Schaltvorgänge halbiert werden kann. Dies entspricht effektiv einer Halbierung der Schaltfrequenz. Eine solche Reduktion der Schaltvorgänge führt zu einer geringeren Verlustleistung, ist jedoch in der Regel mit einem höheren Spannungsrippel verbunden. Entsprechend kann unter Berücksichtigung des aktuellen Spannungsrippeis eine zuvor beschriebene Flat-Top-Modulation aktiviert oder deaktiviert werden.
Darüber hinaus können selbstverständlich auch beliebige andere geeignete Modulationsverfahren gewählt werden, die unter Berücksichtigung des Spannungsrippels jeweils die größtmögliche Effizienz bzw. die geringste Verlustleistung ermöglichen.
Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung der zu erwartenden Spannungsrippel am Eingang des Spannungswandlers 2 in Abhängigkeit der Schaltfrequenz. Auf der linken Seite sind im oberen Diagramm die Ansteuersignale für ein Halbleiterschaltelement des Spannungswandlers 2 dargestellt. Im unteren Diagramm ist der damit korrespondierende Spannungsrippel dargestellt. Rechts daneben ist im oberen Diagramm eine Ansteuerung mit einer höheren Schaltfrequenz dargestellt. Wie im korrespondierenden unteren Diagramm zu erkennen ist, verringert sich mit Erhöhung der Schaltfrequenz der Spannungsrippel am Eingang des Spannungswandlers 2.
Entsprechend kann die Steuervorrichtung 12 beispielsweise die Schaltfrequenz für das Ansteuern der Schaltelemente in dem Spannungswandler 2 in Abhängigkeit von dem Spannungsrippel am Eingang des Spannungswandlers 2 anpassen. Die Variation der Schaltfrequenz kann beispielsweise kontinuierlich oder in mehreren Schritten in Abhängigkeit von dem Spannungsrippel am Eingang des Spannungswandlers 2 erfolgen. Beispielsweise kann die Schaltfrequenz für das Ansteuern der Schaltelemente in dem Spannungswandler 2 erhöht werden, wenn der Betrag der Amplitude des Spannungsrippels am Eingang des Spannungswandlers 2 einen Grenzwert überschreitet. Analog kann die Schaltfrequenz für das Ansteuern der Schaltelemente in dem Spannungswandler 2 verringert werden, wenn der Spannungsrippel am Eingang des Spannungswandlers 2 einen vorgegebenen weiteren Grenzwert unterschreitet. Insbesondere kann zwischen dem Grenzwert für das Erhöhen der Schaltfrequenz und dem weiteren Grenzwert für das Absenken der Schaltfrequenz eine Hysterese vorgesehen sein.
Die zuvor beschriebene Anpassung des Modulationsverfahrens für die Ansteuerung der Schaltelemente in dem Spannungswandler 2 kann neben dem Spannungsrippel am Eingang des Spannungswandlers 2 auch noch beliebige weitere Rahmenbedingungen mit berücksichtigen. Beispielsweise können auch noch Temperaturwerte, wie zum Beispiel Temperaturen der Schaltelemente in dem Spannungswandler 2 oder eines Kühlmediums für den Spannungswandler 2 und/oder eine Rotortemperatur der elektrischen Maschine 3 mit berücksichtigt werden. Da, wie zuvor bereits beschrieben, mit steigender Schaltfrequenz der Schaltelemente in dem Spannungswandler 2 auch die elektrischen Verluste ansteigen, können entsprechend durch Verringerung der Schaltfrequenz bzw. geeignete Wahl des Modulationsverfahrens diese Verluste reduziert werden und somit einem weiteren Temperaturanstieg entgegengewirkt werden. Entsprechend kann die Wahl des Modulationsverfahrens sowie die gewählte Schaltfrequenz auch zu gegebenenfalls unerwünschten Geräuschentwicklungen führen, die ebenfalls bei der Wahl des Modulationsverfahrens sowie der Schaltfrequenz mit zu berücksichtigen sind. Darüber hinaus können selbstverständlich auch beliebige andere Parameter und Rahmenbedingungen mit in die Wahl des Modulationsverfahrens sowie der Schaltfrequenz einbezogen werden.
Figur 4 zeigt ein Ablaufdiagramm, wie es einem Verfahren zur Steuerung eines Spannungswandlers 2 gemäß einer Ausführungsform zugrunde liegt.
In Schritt S1 wird der Spannungswandler 2 mit einem vorbestimmten Modulationsverfahren betrieben. In Schritt S2 erfolgt das Ermitteln eines Spannungsrippeis der Eingangsspannung an dem Spannungswandler 2. Anschließend kann in Schritt S3 das Modulationsverfahren unter Verwendung des ermittelten Spannungsrippeis angepasst werden.
Darüber hinaus kann das Verfahren selbstverständlich auch beliebige weitere Verfahrensschritte umfassen, wie sie zuvor im Zusammenhang mit der Vorrichtung 1 zur Steuerung des Spannungswandlers 2 und dem entsprechenden elektrischen Antriebssystem beschrieben sind.
Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung die Steuerung eines Spannungswandlers, wobei das Modulationsverfahren für die Ansteuerung des Spannungswandlers unter Berücksichtigung eines Spannungsrippeis am Eingang des Spannungswandlers angepasst werden kann. Insbesondere kann sowohl die Wahl des Modulationsverfahrens als auch die Schaltfrequenz in Abhängigkeit von dem Spannungsrippel am Eingang des Spannungswandlers angepasst werden.

Claims

Ansprüche
1. Vorrichtung (1) zur Steuerung eines Spannungswandlers (2), mit: einer Überwachungseinrichtung (11), die dazu ausgelegt ist, einen Spannungsrippel einer Eingangsspannung des Spanungswandlers (2) zu ermitteln; und einer Steuereinrichtung (12), die dazu ausgelegt ist, Steuersignale zur Ansteuerung des Spannungswandlers (2) gemäß einem vorbestimmten Modulationsverfahren zu generieren und an dem Spannungswandler (2) bereitzustellen, wobei die Steuereinrichtung (12) dazu ausgelegt ist, das Modulationsverfahren unter Verwendung des ermittelten Spannungsrippeis anzupassen.
2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die Überwachungseinrichtung (11) dazu ausgelegt ist, ein zu dem Spannungsrippel korrespondierendes Eingangssignal zu empfangen und den Spannungsrippel unter Verwendung des empfangenen Eingangssignals zu ermitteln.
3. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Überwachungseinrichtung (11) dazu ausgelegt ist, den Spannungsrippel unter Verwendung mindestens eines Betriebsparameters des Spannungswandlers (2) zu berechnen.
4. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Steuereinrichtung (12) dazu ausgelegt ist, in Abhängigkeit des ermittelten Spannungsrippeis zwischen mehreren vorgegebenen Modulationsverfahren zu wechseln.
5. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Steuereinrichtung (12) dazu ausgelegt ist, eine Schaltfrequenz für die Ansteuerung des Spannungswandlers (2) unter Verwendung des ermittelten Spannungsrippeis anzupassen.
6. Vorrichtung (1) nach Anspruch 5, wobei die Steuereinrichtung (12) dazu ausgelegt ist, die Schaltfrequenz zu erhöhen, falls eine Amplitude des ermittelten Spannungsrippeis einen vorbestimmten ersten Grenzwert überschreitet und/oder die Schaltfrequenz zu verringern, falls eine Amplitude des ermittelten Spannungsrippeis einen vorbestimmten ersten Grenzwert unterschreitet.
7. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Überwachungseinrichtung (11) ein Filter (110) umfasst, das dazu ausgelegt ist, vorbestimmte Frequenzanteile des ermittelten Spannungsrippeis zu filtern, und wobei die Steuereinrichtung (12) dazu ausgelegt ist, das Modulationsverfahren unter Verwendung des gefilterten Spannungsrippeis anzupassen.
8. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Steuereinrichtung (12) dazu ausgelegt ist, das Modulationsverfahren unter Verwendung mindestens eines weiteren Parameters anzupassen.
9. Spannungswandleranordnung, mit: einem Spannungswandler (2), der dazu ausgelegt ist, eine elektrische Eingangsspannung in eine vorbestimmte elektrischen Ausgangsspannung zu konvertieren, und einer Vorrichtung (1) zur Steuerung des Spannungswandlers (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
10. Elektrisches Antriebssystem, mit: einer elektrischen Maschine (3), und einer Spannungswandleranordnung nach Anspruch 9. wobei die Spannungswandleranordnung dazu ausgelegt ist, die elektrische
Ausgangsspannung an der elektrischen Maschine (3) bereitzustellen.
11. Verfahren zu Steuerung eines Spannungswandlers (2), mit den Schritten: Betreiben (S1) des Spannungswandlers (2) mit einem vorbestimmten
Modulationsverfahren;
Ermitteln (S2) eines Spannungsrippeis einer Eingangsspannung des Spanungswandlers (2); und
Anpassen (S3) des Modulationsverfahrens unter Verwendung des ermittelten Spannungsrippeis.
PCT/EP2021/061407 2020-05-12 2021-04-30 Vorrichtung und verfahren zur steuerung eines spannungswandlers, spannungswandler und elektrisches antriebssystem WO2021228584A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020205921.7 2020-05-12
DE102020205921.7A DE102020205921A1 (de) 2020-05-12 2020-05-12 Vorrichtung und Verfahren zur Steuerung eines Spannungswandlers, Spannungswandler und elektrisches Antriebssystem

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021228584A1 true WO2021228584A1 (de) 2021-11-18

Family

ID=75769607

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2021/061407 WO2021228584A1 (de) 2020-05-12 2021-04-30 Vorrichtung und verfahren zur steuerung eines spannungswandlers, spannungswandler und elektrisches antriebssystem

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102020205921A1 (de)
WO (1) WO2021228584A1 (de)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6313602B1 (en) * 1999-04-30 2001-11-06 Texas Instruments Incorporated Modified space vector pulse width modulation technique to reduce DC bus ripple effect in voltage source inverters
DE102011076999A1 (de) 2011-05-26 2012-11-29 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Maschine in einem Kraftfahrzeug
DE102017214207A1 (de) * 2017-08-15 2019-02-21 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Ansteuerung eines pulsbreitenmodulierten Stromrichters, Steuervorrichtung für einen pulsbreitenmodulierten Stromrichter, Stromrichteranordnung und elektrisches Antriebssystem

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6313602B1 (en) * 1999-04-30 2001-11-06 Texas Instruments Incorporated Modified space vector pulse width modulation technique to reduce DC bus ripple effect in voltage source inverters
DE102011076999A1 (de) 2011-05-26 2012-11-29 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Maschine in einem Kraftfahrzeug
DE102017214207A1 (de) * 2017-08-15 2019-02-21 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Ansteuerung eines pulsbreitenmodulierten Stromrichters, Steuervorrichtung für einen pulsbreitenmodulierten Stromrichter, Stromrichteranordnung und elektrisches Antriebssystem

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HAMMAMI MANEL ET AL: "Capacitors Voltage Switching Ripple in Three-Phase Three-Level Neutral Point Clamped Inverters with Self-Balancing Carrier-Based Modulation", ENERGIES, 22 November 2018 (2018-11-22), XP055822709, Retrieved from the Internet <URL:https://www.mdpi.com/1996-1073/11/12/3244> [retrieved on 20210708], DOI: 10.3390/en11123244 *

Also Published As

Publication number Publication date
DE102020205921A1 (de) 2021-11-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2482442B1 (de) Verfahren und Steuersystem zum Ansteuern eines bürstenlosen Elektromotors
EP2449667B1 (de) Umrichter und verfahren zum betreiben einer anlage mit umrichter
EP3545617B1 (de) Schutzvorrichtung für ein elektrisches antriebssystem, elektrisches antriebssystem und verfahren zum betrieb eines elektrischen antriebssystems
DE112016004878T5 (de) Wechselrichtervorrichtung
EP1966879A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur ansteuerung eines elektromotors
WO2017016747A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum betreiben eines elektrischen systems
WO2021228584A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur steuerung eines spannungswandlers, spannungswandler und elektrisches antriebssystem
DE102017203691A1 (de) Regelvorrichtung für eine elektrische Maschine, elektrisches Antriebssystem und Verfahren zur Regelung einer elektrischen Maschine
DE102016215175A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Maschine und elektrische Maschine
WO2019034507A1 (de) Verfahren zur ansteuerung eines pulsbreitenmodulierten stromrichters, steuervorrichtung für einen pulsbreitenmodulierten stromrichter, stromrichteranordnung und elektrisches antriebssystem
EP2182626A1 (de) Verfahren zum Betrieb eines Stromrichters und nach dem Verfahren arbeitender Stromrichter
EP3490130B1 (de) Verfahren zur steuerung einer an einem elektrischen lüfter anliegenden spannung
EP3619804B1 (de) Verfahren zur ansteuerung eines stromrichters, steuervorrichtung für einen stromrichter und stromrichter
EP2545640A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum betreiben eines asynchronmotors mit gesteigerter effizienz
WO2017050534A1 (de) Verfahren und steuervorrichtung zum betrieb eines elektrischen antriebsstrangs
EP2383879A2 (de) Verfahren und Synchronisationseinrichtung zur Synchronisierung von mindestens zwei RWA- und Lüftungsklappenantrieben
DE102016211858A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Ansteuerung eines Wechselrichters
EP3619801B1 (de) Verfahren zur ansteuerung eines stromrichters, steuervorrichtung für einen stromrichter und stromrichter
EP3619803B1 (de) Verfahren zur ansteuerung eines stromrichters, steuervorrichtung für einen stromrichter und stromrichter
DE102019120436A1 (de) Steuereinrichtung, Wechselrichter, Anordnung mit einem Wechselrichter und einer elektrischen Maschine, Verfahren zum Betreiben eines Wechselrichters sowie Computerprogramm
WO2021228583A1 (de) Steuervorrichtung und steuerverfahren für ein elektrisches antriebssystem und elektrisches antriebssystem
DE19530029C2 (de) Verfahren zur Verringerung von Netzoberwellen bei der Ansteuerung von elektrischen Maschinen
EP4358390A1 (de) Betreiben von schaltelementen eines wechselrichters
WO2020151968A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur ansteuerung einer elektrischen maschine und elektrisches antriebssystem
EP4352870A1 (de) Stromrichter mit dynamischer trägerfrequenzvariation

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21722856

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 21722856

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1