DE102016206059A1

DE102016206059A1 - Verfahren und Steuergerät zum Betreiben einer Drehfeldmaschine bei einem Stillstand oder Anfahren eines Rotors der Drehfeldmaschine, sowie Fabrzeugantriebsstrang

Info

Publication number: DE102016206059A1
Application number: DE102016206059.7A
Authority: DE
Inventors: Markus Maier
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2016-04-12
Filing date: 2016-04-12
Publication date: 2017-10-12

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Steuergerät (6) zum Betreiben einer Drehfeldmaschine (1) mittels eines Wechselrichters (5) bei einem Stillstand oder Anfahren eines Rotors der Drehfeldmaschine (1), wobei ein Raumzeiger (204, 205, 301) für einen elektrischen Strom (iα, iβ; id, iq) oder eine elektrische Spannung zur Erzeugung eines magnetischen Statorfeldes schwingend bewegt wird, um den über den Wechselrichter (5) dabei fließenden elektrischen Strom (iu, iv, iw) über wechselnde Leistungshalbleiterschalter des Wechselrichters (5) zu führen. Hierbei ist die Schwingung des Raumzeigers (204, 205, 301) eine Rauschschwingung.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Drehfeldmaschine mittels eines Wechselrichters bei einem Stillstand oder Anfahren eines Rotors der Drehfeldmaschine. Sie betrifft auch ein Steuergerät zur Ansteuerung von Leistungshalbleiterschalter eines Wechselrichters für eine Drehfeldmaschine mit einem Bestimmungsmodul, um einen Soll-Strom- oder Spannungsraumzeiger für die Drehfeldmaschine zu ermitteln, und sie betrifft auch ein Fahrzeugantriebsstrang mit einem solchen Steuergerät.
Elektrische Maschinen sind, wenn sie als Traktionsantrieb in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges vorgesehen sind, meist als Drehfeldmaschinen ausgeführt, beispielsweise als Synchron- oder Asynchronmaschine. Die Ansteuerung erfolgt in der Regel mehrphasig über einen Wechselrichter, welcher insbesondere in einer B6-Brückenschaltung mit Leistungshalbleiterschalter ausgeführt sein kann. Durch Ansteuerung der Leistungshalbleiterschalter mit einem pulsweitenmodulierten Ansteuersignal (PWM) wird in dem Wechselrichter aus einer Gleichspannung ein Spannungs- und Stromverlauf zum Betrieb der Drehfeldmaschine erzeugt. Durch den Spannungs- und Stromverlauf wird am Stator der Drehfeldmaschine ein magnetisches Feld (Statorfeld) erzeugt, das am Rotor der Drehfeldmaschine ein gewisses Drehmoment bewirkt.
Um die PWM zu berechnen wird regelmäßig die Raumzeigertheorie angewandt. Durch sie lässt sich ein 3-phasiges System (uvw-Koordinatensystem für die Phasen der Drehfeldmaschine) durch ein orthogonales, statorfestes α-β-Koordinatensystem ersetzen, das zu einer Vereinfachung in der Beschreibung und dadurch der Regelung des Systems führt. Durch die Einführung des α-β-Koordinatensystems werden die physikalischen Größen von Strom und Spannung eine räumliche Ausrichtung zugesprochen, man spricht dann von Raumzeigern. Mit Hilfe der nun räumlichen Ausrichtung lassen sie die Phasengrößen, wie beispielsweise der Strom und die Spannung der jeweiligen Motorphase einfach durch Vektoraddition zu einer Größe zusammenfassen. Die nun berechnete Größe kann in dem α-β-Koordinatensystem dargestellt werden. Mit dieser Darstellungsweise lässt sich das Statorfeld der Drehfeldmaschine einfach regelt oder steuern. Man spricht bei diesem Regelungsverfahren auch von der feldorientierten Regelung (= FOR) bzw. feldorientierten Steuerung (= FOS).
Bei Verwendung einer Drehfeldmaschine als Traktionsantrieb eines Fahrzeugs kann es insbesondere beim Anfahren am Berg aus dem Stand oder beim Rückwärtsrollen dazu kommen, dass das Statorfeld stillsteht oder zumindest nahezu stillsteht. Dies hat zur Folge, dass über einzelne Leistungshalbleiterschalter des Wechselrichters quasi ein Gleichstrom fließt. Dadurch werden die Leistungshalbleiterschalter im Wechselrichter extrem ungleich thermisch belastet. Dies kann im Extremfall zur Zerstörung der betroffenen stromdurchflossenen Leistungshalbleiterschalter führen und somit zum Ausfall oder zu massiven Störungen des Wechselrichters.
Aus dem Stand der Technik, wie beispielsweise der DE 10 2013 212 054 A1 oder der DE 10 2010 061 897 A1 , ist es daher bekannt, den Wechselrichter so zu betreiben, dass das Statorfeld eine Frequenz ungleich Null hat bzw. dass der Raumzeiger zwischen zwei Grenzwerten bewegt wird. Dadurch wird der elektrische Strom auf die Leistungshalbleiterschalter des Wechselrichters verteilt. Die thermische Belastung einzelner Leistungshalbleiterschalter reduziert sich somit signifikant. Jedoch können durch die Schwingung des Raumzeigers die beteiligten Bauteile im System, also beispielsweise im Wechselrichter oder im nachgeschalteten Fahrzeugantriebsstrang, zu Geräuschbildung angeregt werden.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, den Stand der Technik in dieser Hinsicht zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Hautpansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind den Unteransprüchen entnehmbar.
Demnach wird ein Verfahren zum Betreiben einer Drehfeldmaschine mittels eines Wechselrichters bei einem Stillstand oder bei einem Anfahren eines Rotors der Drehfeldmaschine vorgeschlagen. Im Rahmen des Verfahrens wird ein Raumzeiger für einen elektrischen Strom oder eine elektrische Spannung zur Erzeugung eines magnetischen Statorfeldes schwingend bewegt, um den über den Wechselrichter dabei fließenden elektrischen Strom über wechselnde Leistungshalbleiterschalter des Wechselrichters zu führen. Dadurch sinkt die thermische Belastung der einzelnen Leistungshalbleiterschalter des Wechselrichters. Hierbei ist vorgesehen, dass die Schwingung des Raumzeigers eine Rauschschwingung ist. Dadurch sinkt die Schwingungsanregung der Bauteile des Systems. Das Geräuschniveau wird dadurch gesenkt.
Das vorgeschlagene Steuergerät dient zur Betätigung von Leistungshalbleiterschalter eines Wechselrichters zum Betreiben einer Drehfeldmaschine. Das Steuergerät verfügt über ein Bestimmungsmodul, ausgeführt um den Raumzeiger für den elektrischen Strom oder die elektrische Spannung zur Erzeugung des magnetischen Statorfeldes der Drehfeldmaschine zu ermitteln. Dies kann beispielsweise auf Grundlage eines dem Steuergerät vorgegeben Soll-Drehmoment, das die Drehfeldmaschine stellen soll, erfolgen. Somit dient der Raumzeiger dann also dazu, das Soll-Drehmoment durch die Drehfeldmaschine bereitzustellen. Das Steuergerät verfügt auch über ein Rauschmodul, ausgeführt um eine Rauschschwingung zu erzeugen. Zudem verfügt es über ein Modulationsmodul, ausgeführt um bei einem Stillstand oder Anfahren eines Rotors der Drehfeldmaschine dem Raumzeiger die Rauschschwingung aufzumodulieren. Das Steuergerät dient insbesondere zur Steuerung oder Regelung des Wechselrichters bzw. der Drehfeldmaschine. Das Steuergerät dient dann insbesondere zur feldorientierten Steuerung oder Regelung der Drehfeldmaschine.
Der vorgeschlagene Fahrzeugantriebsstrang verfügt über eine Drehfeldmaschine als Traktionsantrieb oder Stellantrieb und über einen Wechselrichter zum Betreiben der Drehfeldmaschine sowie über das oben erläuterte und vorgeschlagene Steuergerät zur Betätigung der Leistungshalbleiterschalter des Wechselrichters. Die Drehfeldmaschine dient als Traktionsantrieb, also zum Vortrieb des zugehörigen Fahrzeugs, d. h. zum Bereitstellen eines Antriebdrehmoments. Hierzu ist sie beispielsweise mit einem oder mehreren Fahrzeugrädern mechanisch gekoppelt. Die Drehfeldmaschine als Stellantrieb dient zur Aktuierung eines Bauteils des Fahrzeugantriebsstrangs, beispielsweise eines Schaltelements, wie einer Kupplung oder einer Bremse, oder eines anderen zu stellenden Bauteils im Antriebsstrang.
Das vorgeschlagene Konzept sieht also vor, dass die Schwingung des Raumzeigers nicht immer gleich oszillierend ist, d. h. eine feste Frequenz aufweist, sondern in Form eines Rauschens erfolgt. Ein solches Rauschen verfügt über ein breites unspezifisches Frequenzspektrum und ggf. Amplitudenspektrum. Hierdurch kommt es nicht oder deutlich seltener zu einer Anregung von Bauteilen im System, wodurch die Geräuschbildung reduziert ist. Vorzugsweise ist die Schwingung auch so schnell, dass keine spürbaren Drehmomentschwingungen oder dergleichen bei der Drehfeldmaschine auftreten, d. h. die bewegbaren Massen (Rotor etc.) der Drehfeldmaschine die Schwingungen hinreichend stark unterdrücken.
Der Wechselrichter dient zur Umsetzung eines Gleichstroms von einer Gleichstromquelle, wie beispielsweise einer Batterie, in einen Wechselstrom bzw. quasi Wechselstrom an Phasen der Drehfeldmaschine (Motorbetrieb) und gegebenenfalls zurück (Generatorbetrieb). Hierzu verfügt er über die Leistungshalbleiterschalter, die beispielsweise von einer Treiberschaltung angesteuert werden. Im Wechselrichter sind die Leistungshalbleiterschalter beispielsweise als B6-Brückenschaltung ausgeführt. Durch eine pulsweitenmodulierte Betätigung (An-/Ausschalten) der Leistungshalbleiterschalter kann der Raumzeiger gestellt werden.
Das Stellen des Raumzeigers findet insbesondere dann statt, wenn eine Anforderung zur Erzeugung eines Drehmoments, also eines Antriebs- oder Bremsmoment, der Drehfeldmaschine vorliegt. Es wird im Rahmen des Verfahrens dann also insbesondere erkannt, dass ein Drehmoment gestellt werden soll, beispielsweise ein spezifisches Soll-Drehmoment. Der Raumzeiger dient dann also insbesondere, um das angeforderte Drehmoment bzw. Soll-Drehmoment durch die Drehfeldmaschine zu stellen. Es wird im Rahmen des Verfahrens dann insbesondere auch erkannt dass der Rotor gerade stillsteht oder anfährt, sich also zu drehen beginnt. Die Drehfrequenz des Rotors beträgt beim Anfahren insbesondere kleiner 5 Hz, kleiner 1 Hz oder gleich Null (= Stillstand).
Vorzugsweise ist die Schwingung des Raumzeigers als weißes Rauschen ausgeführt. Hierdurch kann eine Geräuschbildung besonders effektiv unterdrückt werden. Unter weißem Rauschen ist insbesondere ein Rauschen mit einem konstanten Leistungsdichtespektrum in einem bestimmten Frequenzbereich zu verstehen. Der Frequenzbereich ist dann also insbesondere vorgegeben. Er wird beispielsweise experimentell oder analytisch ermittelt.
Die Schwingung weist also vorzugsweise eine vorgegebene Schwingungsbreite auf. Somit wird ein Grenzbereich festgelegt, innerhalb dessen sich das Rauschen abspielt. Dies erfolgt insbesondere dadurch, dass man eine obere Grenzfrequenz, die das Rauschen nicht überschreiten darf und ein untere Grenzfrequenz, die das Rauschen nicht unterschreiten darf, vorgibt. Somit können störende Frequenzbereiche ausgeblendet werden. Bevorzugt wird die Schwingungsbreite in dem statorfesten α-β-Koordinatensystem oder in dem rotor- bzw. rotorflussfesten d-q-Koordinatensystem der Drehfeldmaschine vorgegeben. Hierdurch ist keine umständliche Umrechnung der Schwingungsbreite erforderlich, da der Raumzeiger bei Anwendung einer feldorientierten Regelung oder feldorientierten Steuerung, wie sie auch vorliegend bevorzugt eingesetzt wird, normalerweise bereits in dem α-β- bzw. d-q-Koordinatensystem vorgegeben wird.
Vorzugsweise entspricht die Schwingung im zeitlichen Mittel einem geforderten Soll-Raumzeiger für den Strom oder die Spannung zur Erzeugung des magnetischen Statorfeldes. Der Soll-Raumzeiger kann dabei beispielsweise dem geforderten Soll-Drehmoment entsprechen, d. h. zum Bereitstellen des geforderten Soll-Drehmoment durch die Drehfeldmaschine dienen. Die Schwingungsbreite der Schwingung ist darüber hinaus vorzugsweise eine Funktion der Startorgrundfrequenz der Drehfeldmaschine. Sie ist dann also von der Startorgrundfrequenz abhängig, d. h. aus der Startorgrundfrequenz wird die jeweilige Schwingungsbreite ermittelt, beispielsweise errechnet. Als Startorgrundfrequenz ist hier insbesondere die Stator-Strom-Grundfrequenz zu verstehen. Diese kann beispielsweise aus der feldorientierten Regelung entnommen werden oder über eine Messeinrichtung, wie beisplelswelse einer Phasen-Regel-Schleife (PLL = phase locked loop), gemessen werden.
Vorzugsweise ist einem geforderten Soll-Raumzeiger für den elektrischen Strom oder die elektrische Spannung zur Erzeugung des magnetischen Statorfeldes, insbesondere zum Bereitstellen des geforderten Soll-Drehmoments, ein Rauschsignal aufmoduliert. Dadurch wird die erwähnte Rauschschwingung des Raumzeigers gebildet. Der eigentliche Raumzeiger setzt sich also aus dem Soll-Raumzeiger (zum Stellen des Soll-Drehmoments) und dem aufmodulierten Rauschsignal zusammen. Beispielsweise ist das Rauschsignal additiv oder subtraktiv aufmoduliert.
Im Folgenden wir die Erfindung von Figuren näher erläutert, aus welchen weitere bevorzugte Ausführungsformen und Merkmale der Erfindung entnehmbar sind. Die Figuren zeigen jeweils in schematischer Darstellung:
1 ein elektrisches Antriebssystem mit einer Drehfeldmaschine,
2 einen Raumzeiger in einem uvw- und α-β-Koordinatensystem,
3 einen schwingenden Raumzeiger in einem α-β-Koordinatensystem.
1 zeigt eine typische Struktur eines als feldorientierte Regelung (FOR) bzw. feldorientierte Steuerung (FOS) ausgeführten Antriebssystems mit einer Drehfeldmaschine 1, beispielsweise eine Synchron- oder Asynchronmaschine Dem Antriebssystem wird ein vorgegebenes Soll-Drehmoment T zugeführt. Dieses Drehmoment T soll durch die Drehfeldmaschine 1 ausgegeben werden, d. h. die Drehfeldmaschine 1 soll dieses Soll-Drehmoment T an ihrer Abtriebswelle abgeben, beispielsweise um ein Fahrzeug oder eine Maschine mit diesem Soll-Drehmoment T anzutreiben. Das Soll-Drehmoment T kann beispielsweise von einem Bediener des Antriebssystems, wie beispielsweise einem Fahrzeugfahrer oder einem Maschinenbediener, vorgegeben werden. Es kann auch von einer übergeordneten Steuerung oder Regelung angefordert werden.
Es ist ein Ermittlungsmodul 2 vorgesehen, welches aus dem Soll-Drehmoment T einen dazu korrespondierenden d-Strom und q-Strom i_d, i_g ermittelt. Sofern eine Regelung (FOR) vorliegt, können hierzu Ist-Werte des d-Strom und q-Strom i * / d, i * / q hinzugerechnet werden. Sofern eine Steuerung (FOS) vorliegt, entfällt das Hinzurechnen der Ist-Werte i * / d, i * / q . Der d-Strom und q-Strom i * / d, i * / q bzw. i_d, i_q liegt in einem rotorflussfesten bzw. rotorfesten d-q-Koordinatensystem der Drehfeldmaschine 1 vor. Der d-Strom und q-Strom i * / d, i * / q bzw. i_d, i_q bilden die vektoriellen Anteile eines Stromraumzeigers in einem d-q-Koordinatensystem. Das d-q-Koordinatensystem dreht sich also bezüglich des Stators der Drehfeldmaschine 1, wenn das Statorfeld bzw. der Rotor der Drehfeldmaschine 1 gedreht wird. Es steht bezüglich des Rotors der Drehfeldmaschine 1 bzw. des magnetischen Rotorflusses fest.
Die Ströme i_d, i_q werden einem Regelungs- bzw. Steuerungsmodul 3 für die feldorientierte Regelung bzw. Steuerung der Drehfeldmaschine 1 zugeführt. Dieser ermittelt daraus die entkoppelten Ströme i_α, i_β in einem statorfesten α-β-Koordinatensystem und führt sie einem PWM-Generator 4 zu (PWM = Pulsweitenmodulation, pulsweitenmoduliert). Dieser erzeugt aus den Strömen i_α, i_β die PWM-Signale PWM1, PWM2, PWM3 zur pulsweitenmodulierten Ansteuerung von Leistungshalbleitern eines Wechselrichters 5. Der α-Strom i_α und der β-Strom i_β bilden die vektoriellen Anteile eines Stromraumzeigers in dem α-β-Koordinatensystem. Das α-β-Koordinatensystem steht also fest bezüglich des Stators der Drehfeldmaschine 1.
Entsprechend der Ströme i_α, i_β bzw. i_d, i_q wird dadurch der Wechselrichter 5 durch die die PWM-Signale PWM1, PWM2, PWM3 betätigt. Im Detail werden die Leistungshalbleiterschalter in dem Wechselrichter 5 betätigt (an- und abgeschaltet), damit sich die geforderten Ströme i_d, i_q bzw. i_α, i_β einstellen. Der Wechselrichter 5 ist eingangsseitig mit einer Gleichstromquelle, wie beispielsweise einer Batterie oder einem Gleichstromgenerator, gekoppelt und bezieht bei einem Motorbetrieb hieraus elektrische Energie zum Betreiben der Drehfeldmaschine 1. Ausgangsseitig ist der Wechselrichter 5 mit den Phasen U, V, W der Drehfeldmaschine 1 gekoppelt und führt hierüber die Phasenströme i_u, i_v, i_w, die sich aus den PWM-Signalen PWM1, PWM2, PWM3 ergeben. Bei einem Generatorbetrieb ist auch elektrische Energie von der Drehfeldmaschine 1 über den Wechselrichter 5 zur Gleichstromquelle zurückführbar.
Die Module 2, 3, 4 können insbesondere in einem Steuergerät 6 (gestrichelter Rahmen) räumlich gemeinsam untergebracht sein, beispielsweise in Form einer integrierten Schaltung. Das Steuergerät 6 kann beispielsweise von dem Wechselrichter 5 räumlich getrennt sein. Das Steuergerät 6 kann auch auf dem Wechselrichter 5 aufgesetzt sein, d. h. daran angeordnet oder darin integriert sein. So können sich das Steuergerät 6 und der Wechselrichter 5 einfach einen gemeinsamen Kühlkreislauf teilen. Das Steuergerät 6 dient also zur Betätigung der Leistungshalbleiterschalter des Wechselrichters 5.
Probleme können sich, wie eingangs erläutert, dann ergeben, wenn einerseits die Drehfeldmaschine 1 ein Soll-Drehmoment zur Verfügung stellen soll und andererseits der Rotor oder das durch die Phasenströme i_u, i_v, i_w erzeugte Statorfeld bzw. ein zugehöriger Strom- oder Spannungsraumzeiger stillsteht oder zumindest nahezu stillsteht. Dies hat dann zur Folge, dass die Phasenströme i_u, i_v, i_w quasi Gleichströme sind und somit über einzelne Leistungshalbleiterschalter des Wechselrichters 5 fließen. Hierdurch werden diese Leistungshalbleiterschalter im Wechselrichter 5 extrem ungleich thermisch belastet.
Gelöst wird dieses Problem vorliegend dadurch, dass der Raumzeiger, der sich aus den Strömen i_u, i_v, i_w bzw. i_α, i_β bzw. i_d, i_q ergibt (letztlich handelt es sich immer um denselben Raumzeiger in unterschiedlichen Koordinatensystemen der Drehfeldmaschine 1, wie in 2 beispielhaft gezeigt), schwingend bewegt wird. Dadurch werden die Phasenströme i_u, i_v, i_w über wechselnde Leistungshalbleiterschalter des Wechselrichters 5 geführt. Um Anregungen durch diese Schwingung zu vermeiden, ist dabei die Schwingung des Raumzeigers als eine Rauschschwingung ausgeführt, bevorzugt als weißes Rauschen.
2 zeigt beispielhaft einen Strom- oder Spannungsraumzeiger 204, 205 zur Erzeugung eines magnetischen Statorfeldes in der Drehfeldmaschine 1 und damit eines Drehmoments durch die Drehfeldmaschine 1. Der Raumzeiger liegt zum einen in einem uvw-Koordinatensystem vor (linke Seite von 2), dann weist er das Bezugszeichen 204 auf, und in einem α-β-Koordinatensystem (rechte Seite von 2), dann weist er das Bezugszeichen 205 auf.
Im uvw-Koordinatensystem fließt je einer der Ströme i_u, i_v, i_w durch die jeweilige Phase U, V, W, der Drehfeldmaschine 1. Sie spannen gemeinsam den Raumzeiger 204 in dem uvw-Koordinatensystem auf, d. h. durch Vektoraddition der Ströme i_u, i_v, i_w, i_w ergibt sich hieraus der Raumzeiger 204.
Der Raumzeiger 204 kann einfach aus dem uvw-Koordinatensystem in das α-β-Koordinatensystem übertragen werden, wo er das Bezugszeichen 205 aufweist. Entsprechend kann er auch einfach aus dem α-β-Koordinatensystem in das uvw-Koordinatensystem übertragen werden. Im α-β-Koordinatensystem wird der Raumzeiger 205 durch die Ströme i_α, i_β aufgespannt, d. h. durch Vektoraddition der Ströme i_α, i_β ergibt sich hieraus der Raumzeiger 205. Daher können durch das in 1 gezeigte System bzw. Steuergerät 6 einfach aus den Strömen i_α, i_β die erforderlichen Phasenströme i_u, i_v, i_w ermittelt werden.
In 3 ist ein Strom-/Spannungsraumzeiger 301 im α-β-Koordinatensystem dargestellt. Dieser wird dazu genutzt, damit die Drehfeldmaschine 1 ein gefordertes Soll-Drehmoment bereitstellt. Der Raumzeiger 301 kann daher auch als Soll-Raumzeiger (für das Soll-Drehmoment) bezeichnet werden. Die Ermittlung des Raumzeigers 301 erfolgt bevorzugt in einem Bestimmungsmodul des in 1 gezeigten Steuergeräts 6. Der Raumzeiger 301 würde zur Bereitstellung des Soll-Drehmoments feststehen, d. h. sich nicht drehen. Dies liegt beispielsweise daran, dass sich der Rotor der Drehfeldmaschine 1 noch nicht dreht, insbesondere weil er blockiert ist oder weil er sich gerade erst zu drehen beginnt (Drehfeldmaschine fährt an). Dann würden sich, wie oben erläutert, quasi Gleichströme in einzelnen Leistungshalbleiterschalter des Wechselrichters 5 ergeben.
Es ist daher vorgesehen, dass der tatsächlich gestellte Raumzeiger schwingend bewegt wird, also um den eigentlich gewünschten Soll-Raumzeiger 301 herum hin- und herbewegt wird. Die Schwingung ist als Rauschen ausgeführt und weist eine vorgegebene Schwingungsbreite 302 auf. Diese wird insbesondere in dem statorfesten α-β-Koordinatensystem der Drehfeldmaschine 1 vorgegeben. Im zeitlichen Mittel entspricht die Schwingung, d. h. der tatsächlich gestellte Raumzeiger, dem geforderten Soll-Raumzeiger 301. Die Schwingungsbreite 302 ist eine Funktion der Startorgrundfrequenz der Drehfeldmaschine 1, d. h. sie wird hieraus ermittelt.
Die Schwingung wird dadurch erreicht, dass dem eigentlich gewünschten Soll-Raumzeiger 301 eine Rauschschwingung überlagert wird, also aufmoduliert wird. Die Rauschschwingung wird insbesondere in einem Rauschmodul des Steuergeräts 6 anhand der Schwingungsbreite 302 erzeugt. Anschließend wird diese in einem Modulationsmodul des Steuergeräts 6 dem Soll-Raumzeiger 301 aufmoduliert.
Bezugszeichenliste

1: Drehfeldmaschine
2: Ermittlungsmodul
3: Regelungsmodul, Steuerungsmodul
4: PWM-Generator
5: Wechselrichter
6: Steuergerät
204: Strom- oder Spannungsraumzeiger in einem uvw-Koordinatensystem
205, 301: Strom- oder Spannungsraumzeiger in einem α-β-Koordinatensystem
302: Schwingungsbreite
i: elektrischer Strom
i_d, i * / d: Stromanteil in d-Richtung eines d-q-Koordinatensystems (= d-Strom)
i_q, i * / q: Stromanteil in q-Richtung eines d-q-Koordinatensystems (= q-Strom)
i_α: Stromanteil in α-Richtung eines α-β-Koordinatensystems (= α-Strom)
i_β: Stromanteil in β-Richtung eines α-β-Koordinatensystems (= β-Strom)
i_u: Stromanteil in u-Richtung eines uvw-Koordinatensystems (= u-Strom)
i_v: Stromanteil in v-Richtung eines uvw-Koordinatensystems (= v-Strom)
i_w: Stromanteil in w-Richtung eines uvw-Koordinatensystems (= w-Strom)
PWM1: PWM-Signal
PWM2: PWM-Signal
PWM3: PWM-Signal
U, V, W: Phase

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013212054 A1 [0005]
DE 102010061897 A1 [0005]

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Drehfeldmaschine (1) mittels eines Wechselrichters (5) bei einem Stillstand oder Anfahren eines Rotors der Drehfeldmaschine (1), wobei ein Raumzeiger (204, 205, 301) für einen elektrischen Strom (i_α, i_β; i_d, i_q) oder eine elektrische Spannung zur Erzeugung eines magnetischen Statorfeldes schwingend bewegt wird, um den über den Wechselrichter (5) dabei fließenden elektrischen Strom (i_u, i_v, i_w) über wechselnde Leistungshalbleiterschalter des Wechselrichters (5) zu führen, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingung des Raumzeigers (204, 205, 301) eine Rauschschwingung ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Schwingung als weißes Rauschen ausgeführt ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Schwingung eine vorgegebene Schwingungsbreite (302) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Schwingungsbreite (302) in einem statorfesten α-β-Koordinatensystem oder in einem rotor- oder rotorflussfesten d-q-Koordinatensystem der Drehfeldmaschine (1) vorgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Schwingung im zeitlichen Mittel eine geforderte Soll-Raumzeiger (204, 205, 301) für den elektrischen Strom (i_α, i_β; i_d, i_q) oder die elektrische Spannung zur Erzeugung des magnetischen Statorfeldes ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Schwingungsbreite (302) der Schwingung eine Funktion der Startorgrundfrequenz der Drehfeldmaschine (1) ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei einem geforderten Soll-Raumzeiger (204, 205, 301) für den elektrischen Strom (i_α, i_β; i_d, i_q) oder die elektrische Spannung zur Erzeugung des magnetischen Statorfeldes ein Rauschsignal aufmoduliert wird und dadurch die Rauschschwingung des Raumzeigers (204, 205, 301) gebildet wird.
Steuergerät (6) zur Betätigung von Leistungshalbleiterschalter eines Wechselrichters (5) für eine Drehfeldmaschine (1), mit einem Bestimmungsmodul, um einen Raumzeiger (204, 205, 301) für den elektrischen Strom (i_α, i_β; i_d, i_q) oder die elektrische Spannung zur Erzeugung des magnetischen Statorfeldes der Drehfeldmaschine (1) zu ermitteln, gekennzeichnet durch, ein Rauschmodul, um eine Rauschschwingung zu erzeugen, und ein Modulationsmodul, um bei einem Stillstand oder Anfahren eines Rotors der Drehfeldmaschine (1) dem Raumzeiger (204, 205, 301) die Rauschschwingung aufzumodulieren.
Fahrzeugantriebsstrang mit einer Drehfeldmaschine (1) als Traktionsantrieb oder Stellantrieb und mit einem Wechselrichter (5) zum Betreiben der Drehfeldmaschine (1) sowie mit einem Steuergerät (6) zur Betätigung von Leistungshalbleiterschalter des Wechselrichters (5), dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (6) gemäß Anspruch 8 ausgeführt ist.