DE102011079995B4 - Verfahren zum Betrieb einer Antriebseinheit - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Kompensation von interharmonischen Drehmomentanregungen bei einem Stromzwischenkreisumrichter mit einem eingangs- oder netzseitigen Stromrichter (12) und einem ausgangs- oder maschinenseitigen Stromrichter (14) sowie einem elektrisch dazwischen befindlichen Zwischenkreis (16) mit einer Induktivität als Energiespeicher beim Betrieb einer Antriebseinheit (10),wobei eine mittlere Wirkleistung im Zwischenkreis (16) von einem Aussteuergrad des netz- oder maschinenseitigen Stromrichters (12, 14) abhängig ist,wobei der Aussteuergrad um einen vorgegebenen oder vorgebbaren mittleren Aussteuergrad variiert wird,wobei durch die Variation des Aussteuergrads dem Zwischenkreis (16) eine Wechselleistung eingeprägt wird,wobei die Variation des Aussteuergrads um den mittleren Aussteuergrad aufgrund von in einer Steuerungseinrichtung (22) der Antriebseinheit (10) in einer mehrdimensionalen Tabelle hinterlegten Daten erfolgt,wobei die Daten außerhalb einer Laufzeit der Antriebseinheit (10) ermittelt wurden undwobei sich ein Wert für die tatsächliche Variation zur Laufzeit der Antriebseinheit (10) anhand eines Zugriffs auf zumindest ein hinterlegtes Datum dem Netzsteuerwinkel und dem Maschinensteuerwinkel ergibt.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kompensation von interharmonischen Drehmomentanregungen bei einem Stromzwischenkreisumrichter beim Betrieb einer Antriebseinheit.
• Im Zwischenkreis einer Antriebseinheit treten neben der Gleichspannung (Zwischenkreisspannung) und dem Gleichstrom (Zwischenkreisstrom) auch Strom- und Spannungsoberschwingungen mit einem Vielfachen der Netzfrequenz oder der maschinenseitigen Frequenz auf. Solche Oberschwingungen treten üblicherweise im Bereich der sechsfachen Netz- oder Maschinenfrequenz und mit jeweils abnehmenden Amplituden im Bereich weiterer Vielfacher von sechs und der Netz- oder Maschinenfrequenz, also der zwölffachen, achtzehnfachen, usw. Netz- oder Maschinenfrequenz, auf. Dies ist durch die Ausführung der jeweiligen Stromrichter bedingt und ein sechspulsiger Stromrichter verursacht zum Beispiel Oberschwingungen im Bereich der sechsfachen, zwölffachen, usw. Netz- oder Maschinenfrequenz. Solche Oberschwingungen werden als Harmonische bezeichnet.
• Die Frequenzen der die jeweilige elektrische Leistung im Zwischenkreis (Zwischenkreisleistung) überlagernden Harmonischen ergeben sich durch Addition und Subtraktion aller auftretenden Kombinationen des Gleichanteils und der Oberschwingungsfrequenzen in der Zwischenkreisspannung und dem Zwischenkreisstrom $$\text{f}\_\text{k}=\text{n}*\text{f}\_\text{N}+/-\text{m}*\text{f}\_\text{M}|\text{n},\text{m}=\mathrm{0,}\mathrm{6,}\mathrm{12,}\mathrm{..}$$

  

  wobei f_N die netzseitige Frequenz oder Netzfrequenz und f_M die maschinenseitige Frequenz oder Maschinenfrequenz bezeichnet. Interharmonische sind dabei Oberschwingungen, die kein ganzzahliges Vielfaches einer netz- und/oder maschinenseitigen Grundschwingung f_N, f_M sind.
• Als besonders kritisch haben sich niederfrequente Interharmonische herausgestellt, weil diese zu Drehmomentanregungen (elektrisches Moment) in der jeweiligen Maschine, zum Beispiel Motor, Generator, führen und die mechanischen Eigenfrequenzen des mechanischen Teils des Antriebssystems oder nachfolgender Komponenten, etwa einer Welle, anregen können. Solche mechanischen Eigenfrequenzen liegen häufig im Bereich von zehn bis dreißig Hertz. Üblicherweise sind so genannte interharmonische Drehmomentanregungen (elektrisches Moment) relativ klein, nämlich häufig kleiner als ca. zwei Prozent. Dennoch können auch solche geringen Drehmomentanregungen aufgrund der vergleichsweise schwachen Dämpfung des jeweiligen mechanischen Systems, zum Beispiel einer Welle, zu relativ hohen Anregungen des mechanischen Systems, nämlich zum Beispiel zu relativ hohen Wellentorsionsmomenten, führen. Besonders kritisch sind bei 6/6-pulisgen und 12/12-pulsigen Anordnungen dabei Maschinenfrequenzen im Bereich der Netzfrequenz, wenn also (zumindest näherungsweise) f_M = f_N gilt, wenn die Frequenzen der auftretenden Drehmomentanregungen (elektrisches Moment) genau die Eigenfrequenz des mechanischen Teils des Antriebssystems anregen.
• Zur Behandlung dieses Problems sind unterschiedliche Ansätze bekannt geworden. Zum Einen sind in einem Drehzahlsollwertkanal sogenannte Ausblendfrequenzbänder vorgesehen. Stationär kann die Maschine dann nur ober- oder unterhalb eines Ausblendfrequenzbands betrieben werden. Dynamisch wird der Antrieb durch die von einem Ausblendfrequenzband umfassten Frequenzen hindurch gefahren. Aufgrund der dann nur vergleichsweise kurzen Anregung kann sich die mechanische Eigenschwingung nicht ausbilden. Die Ausblendung einzelner Frequenzbänder beeinflusst jedoch die Dynamik des Antriebs und wirkt sich in vielen Anwendungsfällen als störend für den jeweiligen Prozess aus. Zum Anderen wird in der EP 1 875 597 ein Verfahren vorgeschlagen, mit dem durch eine spezielle Regelung Schwingungen des Wellenmoments an der torsionskritischen Stelle räumlich ausgeregelt werden sollen. Hierzu wird mit Hilfe von Dehnungsmessstreifen das Wellenmoment an der kritischen Stelle gemessen und ein auf dieser Basis erhältlicher Messwert für die Regelung verwendet. Zur Realisierung einer solchen Regelung ist allerdings eine genaueste Kenntnis des Wellenstrangs und der zugehörigen Mechanik notwendig.
• Aus dem Fachartikel „Compensation of Fluctuatin DC Link Voltage for Tranction Inveter Drive“ von Z. Salam und C.j. Goodmann, erschienen in „Power Electronics and Variable Speed Drives“, 23-25 Sept. 1996, Conference Publication, ist eine Antriebseinheit mit netz- und motorseitigen Stromrichter und dazwischen befindlichem Zwischenkreis bekannt, dessen mittlere Wirkleistung durch eine Anpassung der Ansteuerung des maschinenseitigen Stromrichters mit einem Wechselanteil beaufschlagt wird.
• Eine Aufgabe der Erfindung besteht entsprechend darin, ein besonders günstiges Verfahren zum Betrieb eines Antriebssystems zur Kompensation von interharmonischen Drehmoment Anregungen bei einem Stromzwischenkreisumrichter und ein nach dem Verfahren arbeitendes Antriebssystem anzugeben.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dazu ist bei einem Verfahren zum Betrieb einer Antriebseinheit mit einem eingangs- oder netzseitigen Stromrichter und einem ausgangs- oder maschinenseitigen Stromrichter und einem elektrisch dazwischen befindlichen Zwischenkreis, wobei eine mittlere Wirkleistung im Zwischenkreis von einem Aussteuergrad des netz- oder maschinenseitigen Stromrichters abhängig ist, insbesondere vorgesehen, dass der Aussteuergrad um einen vorgegebenen oder vorgebbaren mittleren Aussteuergrad variiert wird und dass durch die Variation des Aussteuergrads dem Zwischenkreis eine Wechselleistung eingeprägt wird. Die Variation des Aussteuergrades erfolgt dabei im Rahmen einer Steuerung und nicht auf Basis einer Regelung, d.h. die wesentlichen Größen auf deren Grundlage die Variation des Aussteuergrades erfolgt, sind bekannt und müssen nicht zur Laufzeit ermittelt werden, während eine evtl. Regelung eines Aussteuergrades die in dieser Hinsicht relevanten Größen zur Laufzeit aus dem Prozess ermittelt.
• Die Modulation des Aussteuergrads um den mittleren Aussteuergrad erfolgt aufgrund von in einer Steuerungseinrichtung der Antriebseinheit hinterlegten, off-line ermittelten Daten, wobei sich ein Wert für die tatsächliche Variation zur Laufzeit der Antriebseinheit anhand eines Zugriffs auf zumindest ein hinterlegtes Datum ergibt.
• Dies geht von der Erkenntnis aus, dass normalerweise eine Kompensation der Interharmonischen in denjenigen Arbeitspunkten, in denen kritische Torsionseigenfrequenzen angeregt werden, ausreichend ist. Ausgehend davon ist eine Erkenntnis dieses Aspekts der Erfindung, dass die Modulationsamplituden und die Modulationsphasenwinkel im Voraus berechnet werden und in Tabellen oder ähnlich geeigneten Datenstrukturen zum Abruf vorgehalten werden. Abhängig von bestimmten Soll- oder Messwerten kann dann ein Zugriff auf die gespeicherten Werte und danach eine Einprägung der sich mit diesen ergebenden Interharmonischen erfolgen.
• Bezüglich der Vorrichtung wird die genannte Aufgabe erfindungsgemäß mit den Merkmalen des korrespondierenden Vorrichtungsanspruchs (Anspruchs 7) gelöst.
• Eine mittlere Wirkleistung im Zwischenkreis lässt sich mit $$\text{P}=\surd 3*\text{U}1*\surd 6/\mathrm{\pi }*\text{Id}*\text{cos}\left(\mathrm{\alpha }\right)$$

  

  berechnen, wobei U1 die verkettete Netz- oder Maschinenspannung, Id den Zwischenkreisstrom und α den sogenannten Steuerwinkel des netz- bzw. maschinenseitigen Stromrichters bezeichnet.
• Der Wert cos(α) wird im allgemeinen als Aussteuergrad (ast) bezeichnet. Durch eine Modulation des Aussteuergrades kann eine Wechselleistung im Zwischenkreis eingeprägt werden: $$\text{ast}\left(\text{t}\right)=\text{ast}\_0+\text{ast}\_\text{k}*\text{cos}\left(2*\mathrm{\pi }*\text{fk}*\text{t}+\mathrm{\phi }\_\text{k}\right).$$

  
• Dabei bezeichnen ast_0 einen mittleren Aussteuergrad, ast_k eine Modulationsamplitude des Aussteuergrads, fk eine Modulationsfrequenz und φ_k einen Modulationsphasenwinkel.
• Die durch die Modulation verursachte Wirkpendelleistung beträgt: $$\begin{array}{l}\text{P}\_\text{k}\left(\text{t}\right)=\surd 3*\text{U}1*\surd 6/\mathrm{\pi }*\text{Id}*\text{ast}\_\text{k}*\\ \text{ cos}\left(2*\mathrm{\pi }*\text{fk}*\text{t}+\mathrm{\phi }\_\text{k}\right)\end{array}$$

  
• Durch die Einprägung einer oder mehrerer niederfrequenter Interharmonischer in der Zwischenkreisleistung durch Modulation des Steuerwinkels oder des Aussteuergrads auf der Netz- oder Maschinenseite werden bestimmte auftretende niederfrequente interharmonische Drehmomentanregungen in der Maschine teilweise oder vollständig kompensiert. Dadurch werden die in einem Gesamtsystem aus elektrischem Antrieb und Maschine/Arbeitsmaschine (z.B. Verdichter) evtl. angeregten mechanischen Resonanzen vermieden oder gedämpft.
• Des Weiteren werden durch die Einprägung einer oder mehrerer niederfrequenter Interharmonischer in der Zwischenkreisleistung durch Modulation des Steuerwinkels oder des Aussteuergrads auf der Netz- oder Maschinenseite bestimmte vom netzseitigen Stromrichter verursachte Leistungsschwingungen im Netz teilweise oder vollständig kompensiert. Damit werden die in einem Versorgungsnetz angeregten Resonanzen vermieden oder gedämpft.
• Hierzu werden die für die zu kompensierende(n) Interharmonische(n) relevanten Zwischenkreisstromharmonischen und Zwischenkreisspannungsharmonischen aus den Steuerwinkeln des netz- und maschinenseitigen Stromrichters, den vorhandenen Impedanzen, der jeweiligen Stromrichtertopologie, den Netz- und Maschinenfrequenzen und dem Zwischenkreisstrom (Sollwert oder Istwert) berechnet und daraus die Modulationsamplitude ast_k und der Modulationsphasenwinkel φ_k des Netz- oder Maschinensteuerwinkels vorausberechnet.
• Der wesentliche Vorteil des Ansatzes gemäß der Erfindung und der Ausführungsformen besteht darin, dass durch die Variation des Aussteuergrads vermieden wird, dass sich dauerhaft oder zumindest für längere Zeitspannen Drehmomentanregungen ergeben, und dass für die Variation des Aussteuergrades zur Laufzeit keine umfangreichen Berechnungen oder komplizierten Messwertaufnahmen erforderlich sind. Indem solche Drehmomentanregungen allenfalls während kürzester Zeitabschnitte stattfinden, wird vermieden, dass sich aufgrund der Drehmomentanregungen merkliche mechanische Eigenschwingung ausbilden.
• Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Dabei verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmalskombinationen der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen. Des Weiteren ist im Hinblick auf eine Auslegung der Ansprüche bei einer näheren Konkretisierung eines Merkmals in einem nachgeordneten Anspruch davon auszugehen, dass eine derartige Beschränkung in den jeweils vorangehenden Ansprüchen nicht vorhanden ist.
• Bei einer Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass zur Vermeidung umfangreicher Berechnungen oder komplizierter Messwertaufnahmen zur Laufzeit die Variation des Aussteuergrads um den mittleren Aussteuergrad aufgrund einer in einer Steuerungseinrichtung der Antriebseinheit hinterlegten mathematischen Beziehung erfolgt, wobei sich ein Wert für die tatsächliche Variation zur Laufzeit der Antriebseinheit anhand der mathematischen Beziehung ergibt und wobei die mathematische Beziehung durch ein oder mehrere Koeffizienten bestimmt ist, die im Hinblick auf eine mögliche niederfrequente Drehmomentanregung einer von der Antriebseinheit angetriebenen oder antreibbaren Arbeitsmaschine bestimmt werden.
• Alternativ oder zusätzlich kommt auch in Betracht, die Modulation des Aussteuergrads genau so oder zumindest im Wesentlichen so vorzunehmen, dass die dadurch in den Zwischenkreis eingeprägte Wechselleistung eine etwaige interharmonische Motorpendelleistung oder Netzpendelleistung kompensiert. Für eine solche Kompensation kommt sowohl der netzseitige Stromrichter (Gleichrichter) wie auch der maschinenseitige Stromrichter (Wechselrichter) in Betracht.
• Sowohl bei Verwendung einer hinterlegten mathematischen Beziehung wie auch bei der Verwendung hinterlegter Daten ergibt sich eine Variation des Aussteuergrads um einen vorgegebenen oder vorgebbaren mittleren Aussteuergrad und aufgrund der Variation des Aussteuergrads die Einprägung einer Wechselleistung in den Zwischenkreis in Form einer oder mehrerer Interharmonischer. Beide Ansätze basieren auf Eigenschaften des Antriebssystems (Geräteeigenschaften) und erfordern Kenntnisse über das Antriebssystem. Kenntnisse über die (mechanischen) Eigenschaften des Antriebsstrangs sind dagegen nicht erforderlich.
• Die oben genannte Aufgabe wird auch mit einer Steuerungseinrichtung in einer oder für eine Antriebseinheit gelöst, die nach dem Verfahren wie hier und im Folgenden beschrieben arbeitet und dazu Mittel zur Durchführung des Verfahrens umfasst. Die Erfindung ist dabei bevorzugt in Software implementiert. Die Erfindung ist damit einerseits auch ein Computerprogramm mit durch einen Computer ausführbaren Programmcodeanweisungen und andererseits ein Speichermedium mit einem derartigen Computerprogramm sowie schließlich auch eine Steuerungseinrichtung oder eine Antriebseinheit, in dessen Speicher als Mittel zur Durchführung des Verfahrens und seiner Ausgestaltungen ein solches Computerprogramm geladen oder ladbar ist.
• Durch die Verhinderung einer Anregung kritischer mechanischer Eigenfrequenzen kann auf Ausblendbänder für einen Drehzahlsollwert verzichtet werden. Die Nachteile der Ausblendbänder werden somit vermieden. Auf der anderen Seite hat auch die Eingangs erwähnte Ausregelung der Interharmonischen in der Maschinenwirkleistung den Nachteil einer Abhängigkeit der Messung der Interharmonischen von nicht zu vernachlässigen Aliasingeffekten, Messwertauflösungseffekten und auch Sollwertänderungen. Auch diese Effekte können durch den hier vorgestellten Ansatz und dessen Ausführungsformen vermieden werden, weil sich erst gar nicht die Notwendigkeit für die Messung der dem Ansatz aus dem Stand der Technik zugrunde liegenden Werte ergibt.
• Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Einander entsprechende Gegenstände oder Elemente sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
• Figurenliste
• 1 ein Antriebssystem mit einem ein- und ausgangsseitigen Stromrichter,
• 2 die Zwischenkreisspannung und die Einspeiseströme ohne Kommutierung,
• 3 den Strompfad (links) und das Ersatzschaltbild (rechts) einer B6-Brücke während eines 60° Intervalls,
• 4 den Strompfad und das Ersatzschaltbild einer B6-Brücke während einer Kommutierung,
• 5 das Zeigerbild einer B6-Brücke in α-β-Koordinaten während der Kommutierung mit dem Übergang von einem Stromraumzeiger auf den nächsten und dem zugehörigen Spannungsraumzeiger,
• 6 die Zwischenkreisspannung und die Einspeiseströme mit Berücksichtigung der Kommutierung,
• 7 die Amplituden der 6-pulsigen Spannungsharmonischen abhängig vom Steuerwinkel und dem Überlappungswinkel,
• 8 die Amplituden der 12-pulsigen Spannungsharmonischen abhängig vom Steuerwinkel und dem Überlappungswinkel,
• 9 die Änderung der für die Zwischenkreisoberschwingungsströme wirksamen Kommutierungsinduktivität Lw.
• 10 ein Blockschaltbild zur Illustration eines Ablaufs zur Berechung der Aussteuergradmodulation.
• 1 zeigt schematisch vereinfacht ein Antriebssystem 10 mit einem netzseitigen Stromrichter (Netzstromrichter) 12, zum Beispiel einem sechspulsigen Netzstromrichter, einem maschinenseitigen Stromrichter (Maschinenstromrichter) 14, zum Beispiel entsprechend einem sechspulsigen Netzstromrichter, einem elektrisch dazwischen befindlichen Zwischenkreis 16 mit einer Zwischenkreisinduktivität 18 und einer ausgangsseitig angeschlossenen Maschine, zum Beispiel einem Motor 20. Eine Netzfrequenz ist mit fN und eine Maschinen- oder Motorfrequenz mit fM eingezeichnet. Andere Konfigurationen des Antriebssystems 10, zum Beispiel mit zwölfpulsigem Netzstromrichter, zwölfpulsigem Maschinenstromrichter, zwei getrennten Zwischenkreisen, wahlweise mit verkoppelten Zwischenkreisdrosseln, usw. sind ebenfalls denkbar.
• Zur Steuerung und oder Regelung des Antriebssystems 10 ist eine Steuerungseinheit 22 mit einer Verarbeitungseinheit 24 in Form von oder nach Art eines Mikroprozessors und einem Speicher 26 vorgesehen. In dem Speicher 26 sind ein Steuerungsprogramm 28 und Daten 30 für das Steuerungsprogramm abgelegt. Im Betrieb des Antriebssystems 10 führt die Verarbeitungseinheit 24 das Steuerungsprogramm 28 unter Berücksichtigung der Daten 30 aus und bewirkt dabei die gewünschte Funktionalität der Antriebseinheit 10 und mittelbar der Maschine 20.
• Zur Erläuterung der Online-Berechnung der Kompensation werden die Vorgänge in einer B6-Thyristor-Brücke als möglicher Ausführungsform eines Stromrichters betrachtet.
• Der Eingangsstromraumzeiger der B6-Brücke kann nur sechs diskrete Zustände annehmen (5). Seine Länge ist proportional zum Zwischenkreisstrom Id (= 2/√3 * Id). Die Projektion des aktiven Stromraumzeigers in die R-, S- und T-Achse ergeben die zeitlichen Stromverläufe in den Phasen R, S und T. Der Spannungsraumzeiger U1 beschreibt das Quellenspannungssystem des Netzes bzw. der Maschine. Die Länge des Zeigers entspricht dem Scheitelwert einer Phasenspannung. Der Spannungszaumzeiger dreht sich mit konstanter Winkelgeschwindigkeit ω. Die Projektion des Spannungsraumzeigers auf den gerade wirksamen Stromraumzeiger ist proportional zum Zeitverlauf der Zwischenkreisspannung Ud. Dazu zeigt 2 die Zwischenkreisspannung Ud und die Einspeiseströme ohne Kommutierung, wobei mit α der Steuerwinkel eingezeichnet ist.
• In einem 60°-Intervall ist stets ein definierter Strompfad wirksam. Daraus kann ein in 3 gezeigtes Ersatzschaltbild mit Quelle und Impedanz abgeleitet werden. Als Lk ist dort die Kommutierungsinduktivität bezeichnet. Sie setzt sich aus einer Netzinduktivität und einer Trafostreuinduktivität zusammen bzw. entspricht der Streuinduktivität der Maschine. Sie entspricht annähernd der subtransienten Streuinduktivität einer Synchronmaschine.
• Während der Kommutierung sind jeweils zwei Phasen kurzgeschlossen. Dadurch ändert sich die Quellenspannung und die wirksame Impedanz des Ersatzschaltbildes. 4 zeigt insoweit den Strompfad und das Ersatzschaltbild einer B6-Brücke während einer Kommutierung und 5 das zugehörige Zeigerbild in α-β-Koordinaten während der Kommutierung. Die radialen Pfeile in einem Abstand von jeweils 60° sind die Stromraumzeiger und hier ist der Übergang von einem Stromraumzeiger zum nächsten Stromraumzeiger gezeigt. U1 ist der Spannungsraumzeiger. 6 zeigt dazu die Einspeiseströme und den Verlauf der resultierenden Zwischenkreisspannung mit dem Steuerwinkel α und Überlappungswinkel u.
• Im vorliegenden Zeigerbild (5) kommutiert der Zwischenkreisstrom Id von der Phase R nach S. In der Phase T fließt der negative Zwischenkreisstrom -Id. Die Kommutierung erfolgt im Zeigerbild auf einer Linie zwischen den beiden aktiven Zeigern, wobei sich dies daraus ergibt, dass der Strom in der Phase T konstant bleibt. Allerdings erfolgt der Übergang nicht zeitlich gleichmäßig, da sich die Kommutierungsspannung während der Kommutierung ändert. Die Kommutierungsspannung ist in der dargestellten Situation U2 - U1 und bestimmt die Richtung der Kommutierung. Die Projektion des Spannungsraumzeigers auf die Achse zwischen R und S ergibt die Zwischenkreisspannung während des betrachteten Kommutierungsvorganges. Die Höhe der Zwischenkreisspannung während der Kommutierung kann maximal √6/2 * U_verk erreichen, gegenüber √2 * U_verk außerhalb der Kommutierung.
• Zur Berechnung der Spannungsharmonischen wird ein Überlappungswinkel u (vgl. auch 6) ermittelt, der sich wie folgt ergibt: $$\text{u}=\text{acos}\left(\text{cos}\left(\mathrm{\alpha }\right)-\text{id}*\mathrm{\pi }*\text{ukTR}/3\right)$$

  
• α: Steuerwinkel
• id: Zwischenkreisstrom [pu]
• ukTr: Kurzschlussspannung des Transformators [pu]
• Der Gleichanteil der Zwischenkreisspannung ergibt sich als: $$\text{Ud}0=\text{Udi}*\text{cos}\left(\mathrm{\alpha }\right)-\text{id}*\mathrm{\pi }/6*\text{ukTr}$$

  

  mit: $$\text{Udi}=\surd 2*3/\mathrm{\pi }*\text{U}\_\text{verk}=\mathrm{1,35}*\text{U}\_\text{verk}$$

  
• Weiter ergeben sich z.B. die sechsten Harmonischen der Zwischenkreisspannung auf der Netzseite (normiert auf Udi) als $$UaN\mathrm{,6}=2\cdot \left({\displaystyle \underset{\alpha }{\overset{\alpha +u}{\int }}\text{cos }6x\cdot \frac{\sqrt{3}}{2}\cdot \text{cos }xdx}+{\displaystyle \underset{\alpha +u}{\overset{\alpha +\frac{\pi }{3}}{\int }}\text{cos }6x\cdot \text{cos }\left(x-\frac{\pi }{6}\right)dx}\right)$$

  

  $$UbN\mathrm{,6}=2\cdot \left({\displaystyle \underset{\alpha }{\overset{\alpha +u}{\int }}\text{sin }6x\cdot \frac{\sqrt{3}}{2}\cdot \text{cos }xdx}+{\displaystyle \underset{\alpha +u}{\overset{\alpha +\frac{\pi }{3}}{\int }}\text{sin }6x\cdot \text{cos }\left(x-\frac{\pi }{6}\right)dx}\right)$$

  

  und in komplexer Schreibweise als $$\underset{\_}{\text{UdN}\mathrm{,6}}=\text{UaN}\mathrm{,6}-\text{j UbN}\mathrm{,6}$$

  
• Im Folgenden werden komplexe Größen stets mit Unterstrich dargestellt, die konjugiert komplexen Größen werden zusätzlich mit einem Stern am Ende gekennzeichnet.
• Die hier berechneten Oberschwingungsspannungen werden in den Ersatzschaltbildern nach 3 und 4 in Udq eingeprägt. Die hier bestimmte Spannung ist nicht identisch mit der Spannung an den Zwischenkreisanschlüssen, z.B. des Netzstromrichters, gemessenen Spannung. Die Spannungen unterscheiden sich durch Spannungsabfälle an den Kommutierungsinduktivitäten. Die Darstellungen in 7 und 8 zeigen dazu die Amplituden der Spannungsharmonischen 6*f1 [pu] bzw. 12*f1 [pu] bezogen auf Udi = 1,35*Un abhängig vom Steuerwinkel und dem Überlappungswinkel u.
• Die Berechnung der Zwischenkreisstromharmonischen erfolgt generell nach $$\underset{\_}{\text{Id},\mathrm{\nu }}=\underset{\_}{\text{Ud},\mathrm{\nu }}/\underset{\_}{\text{Zd},\mathrm{\nu }}.$$

  
• Die wirksame Zwischenkreisimpedanz Zd,v setzt sich bei einem Stromzwischenkreisumrichter wie folgt zusammen: $$\underset{\_}{\text{Zd},\mathrm{\nu }}=6\left(\text{fN}*\text{LkN}+\text{fM}*\text{LkM}\right)+\text{j}*\mathrm{\omega \nu }*\left(2*\text{LkN}+\text{Ld}+2*\text{LkM}\right),$$

  

  LkN: Kommutierungsindktivität des Netzes
  Ld: Zwischenkreisinduktivität
  LkM: Kommutierungsindktivität des Motors wobei die Terme 2*LkN bzw. 2*LkM nicht ganz korrekt sind, denn während der Kommutierung ist der Wert 1,5*LkN bzw. 1,5*LkM. Die Berechnungen beziehen sich auf den Netzstromrichter, können aber entsprechend auch auf den Maschinenstromrichter übertragen werden.
• 9 zeigt die Änderung der für die Zwischenkreisoberschwingungsströme wirksamen Kommutierungsinduktivität Lw(t). Die Harmonischen Lw,v ergeben sich aus der Fourieranalyse des Zeitverlaufs von Lw(t). Ein Oberschwingungsstrom mit fµ verursacht an der wirksamen Kommutierungsinduktivität einen Spannungsabfall von $$\underset{\_}{\text{Ud}\mathrm{0,}\mathrm{\mu }}=\text{j}*2*\mathrm{\pi }*\text{f}\mathrm{\mu }*\text{Lw}\mathrm{,0}*\underset{\_}{\text{Id},\mathrm{\mu }}$$

  

  $$\underset{\_}{\text{Ud}\mathrm{\nu },\mathrm{\mu }}=\raisebox{1ex}{$1$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$2$}\right.\text{*j}*2*\mathrm{\pi }*\text{f}\mathrm{\mu }*\underset{\_}{\text{Lw},\mathrm{\nu }}*\underset{\_}{\text{Id},\mathrm{\mu }}$$

  

  mit $$\text{Lw}\mathrm{,0}=2*\text{Lk}-0.5*\text{Lk}*3*\text{u}/\mathrm{\pi }$$

  

  mit $$\underset{\_}{\text{Lw},\mathrm{\nu }}=-0.5*\text{Lk}*12/\mathrm{\pi }*\text{sin}\left(\mathrm{\nu }*\text{u}/2\right)$$

  
• Die auftretenden Frequenzen dieses Spannungsabfalls sind fµ und fv +/- fµ. Damit treten beispielsweise über der wirksamen Kommutierungsinduktivität des Netzstromrichters auch interharmonischen Spannungsabfälle auf, die von den Oberschwingungsströmen Id,µ des Maschinenstromrichters verursacht sind. Das Gleiche gilt für die Spannungsabfälle über der wirksamen Kommutierungsinduktivität des Maschinenstromrichters, die von den Oberschwingungsströmen des Netzstromrichters verursacht sind. Diese Spannungsabfälle erzeugen wiederum interharmonische Zwischenkreisströme mit fv +/- fµ.
• Die Berechnung der interharmonischen Zwischenkreisströme und der daraus resultierenden Drehstromleistung erfolgt generell nach (dabei sind die interharmonischen Spannungsabfälle im Netz- und Maschinenstromrichter zu berücksichtigen) $$\underset{\_}{\text{Id},\mathrm{\nu \mu }}=\left(\underset{\_}{\text{UNd},\mathrm{\nu \mu }}+\underset{\_}{\text{UMd},\mathrm{\nu \mu }}\right)/\underset{\_}{\text{Zd},\mathrm{\nu \mu }}$$

  
• Die wirksame Zwischenkreisimpedanz Zd,νµ setzt sich dabei bei einem Stromzwischenkreisumrichter wie folgt zusammen $$\begin{array}{l}\underset{\_}{\text{Zd},\mathrm{\nu \mu }}=6\left(\text{fN}*\text{LkN}+\text{fM}*\text{LkM}\right)+\\ \text{ j}*\left(\mathrm{\omega \nu +/-\omega \mu }\right)*\left(2*\text{LkN}+\text{Ld}+2*\text{LkM}\right),\end{array}$$

  

  wobei auch hier wieder die Annahme von 2*LkN bzw. 2*LkM nicht ganz korrekt ist, denn während der Kommutierung ist der Wert 1,5*LkN bzw. 1,5*LkM (vgl. 9).
• Die Harmonischen in der Netzleistung bei ideal geglättetem Zwischenkreisstrom berechnen sich aus der Leistung in den Ersatzquellen. Dies gilt streng genommen nur außerhalb der Kommutierung, da die Ersatzschaltung gegenüber der realen Schaltung während der Kommutierung nicht Leistungsinvariant ist. Unter Vernachlässigung dieses Kommutierungseinflusses gilt: $$\underset{\_}{\text{PN}3\text{ph},\mathrm{\mu }}=\underset{\_}{\text{Pdq},\mathrm{\mu }}=\underset{\_}{\text{UdN},\mathrm{\mu }}*\text{Id}$$

  

  mit $$\text{f}\mathrm{\mu }=\mathrm{\mu }*\text{fN},\mathrm{\mu }=\mathrm{0,}-\mathrm{6,}+\mathrm{6,}-\mathrm{12,}+\mathrm{12,}\dots$$

  
• Diese Harmonischen in der Drehstromleistung resultieren aus den Spannungsoberschwingungen des eigenen Stromrichters. Enthält der Zwischenkreisstrom jedoch Oberschwingungen Idv, die vom Maschinenstromrichter verursacht sind, mit: $$\text{f}\mathrm{\nu }=\mathrm{\nu }*\text{fM}$$

  

  mit $$\mathrm{\nu }=\mathrm{6,}\mathrm{12,}\dots$$

  

  berechnen sich die Interharmonischen der Netzleistung aus: $$\underset{\_}{\text{PN}3\text{ph},\mathrm{\mu \nu }\mathrm{,1}}=\underset{\_}{\text{Pdq},\mathrm{\mu \nu }}=\raisebox{1ex}{$1$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$2$}\right.*\underset{\_}{\text{UdN},\mathrm{\mu }}*\underset{\_}{\text{Id}\mathrm{\nu }*}$$

  

  mit $$\text{f}\mathrm{\mu \nu }=\mathrm{\nu }*\text{fM}+/-\mathrm{\mu }*\text{fN},\mathrm{\nu },\mathrm{\mu }=\mathrm{6,}\mathrm{12,}\dots$$

  
• Ein weiterer Anteil interharmonischer Netzpendelleistung resultiert aus dem Interharmonischen Zwischenkreisstrom Id,νµ und der Zwischenkreisgleichspannung Ud0: $$\underset{\_}{\text{PN}3\text{ph},\mathrm{\mu \nu }\mathrm{,2}}=\text{Ud}0*\underset{\_}{\text{Id},\mathrm{\nu \mu }*}$$

  
• Diese beiden Anteile müssen phasenrichtig addiert werden.
• Die Interharmonischen in der Motorleistung können entsprechend berechnet werden.
• Nach dem Ansatz gemäß der Erfindung ist nun vorgesehen, dass eine oder mehrere Interharmonische der Netz- bzw. Motorpendelleistung durch entsprechende Modulation des Aussteuergrades eines der beiden Stromrichter kompensiert wird. Durch die Kompensation einer oder mehrerer Interharmonischen der Motorpendelleistung werden stets auch die entsprechenden Interharmonischen im Luftspaltmoment des Motors kompensiert.
• Zur Modulation des Aussteuergrades (ast) gibt es grundsätzlich zwei Möglichkeiten, nämlich eine Kompensation durch den netz- oder maschinenseitigen Stromrichter. Im Einzelnen:
• 1.) Die interharmonische Motorpendelleistung wird mit dem netzseitigen Stromrichter kompensiert.
• 2.) Die interharmonische Motorpendelleistung wird mit dem maschinenseitigen Stromrichter kompensiert.
• 3.) Die interharmonische Netzpendelleistung wird mit dem netzseitigen Stromrichter kompensiert.
• 4.) Die interharmonische Netzpendelleistung wird mit dem maschinenseitigen Stromrichter kompensiert.
• Im Fall 1 wird ein Zwischenkreisstrom eingeprägt, der die interharmonischen Motorleistungspendellungen (PM3Ph,νµ,1 + PM3Ph,νµ,2) kompensiert. $$\underset{\_}{\text{Id}\_\text{k},\mathrm{\nu \mu }}=\underset{\_}{-\left(\text{PM}3\text{Ph},\mathrm{\nu \mu }\mathrm{,1}+\text{PM}3\text{Ph},\mathrm{\nu \mu }\mathrm{,2}\right)*}/\text{Ud}0$$

  
• Die dazu notwendige einzuprägende Zwischenkreisspannung im Netzstromrichter ist $$\underset{\_}{\text{UN}\_\text{k},\mathrm{\nu \mu }}=\underset{\_}{\text{Id}\_\text{k},\mathrm{\nu \mu }}*\underset{\_}{\text{Zd},\mathrm{\nu \mu }}$$

  

  mit $$\begin{array}{l}\underset{\_}{\text{Zd},\mathrm{\nu \mu }}=6\left(\text{fN}*\text{LkN}+\text{fM}*\text{LkM}\right)+\\ \text{ j}*\left(\mathrm{\omega \nu }-\mathrm{\omega \mu }\right)*\left(2*\text{LkN}+\text{Ld}+2*\text{LkM}\right),\end{array}$$

  
• Im Fall 4 wird ein Zwischenkreisstrom eingeprägt, der die interharmonischen Netzleistungspendellungen (PN3Ph,νµ,1 + PN3Ph,νµ,2) kompensiert. $$\begin{array}{l}\underset{\_}{\text{Id}\_\text{k},\mathrm{\nu \mu }}=-\left(\underset{\_}{\text{PN}3\text{Ph},\mathrm{\nu \mu }\mathrm{,1}*}+\underset{\_}{\text{PN}3\text{Ph},\mathrm{\nu \mu }\mathrm{,2}*}\right)/\text{Ud}0\\ \underset{\_}{\text{UM}\_\text{k},\mathrm{\nu \mu }}=\underset{\_}{\text{Id}\_\text{k},\mathrm{\nu \mu }}*\underset{\_}{\text{Zd},\mathrm{\nu \mu }}\end{array}$$

  
• Mit $$\begin{array}{l}\underset{\_}{\text{Zd},\mathrm{\nu \mu }}=6\left(\text{fN}*\text{LkN}+\text{fM}*\text{LkM}\right)+\\ \text{ j}*\left(\mathrm{\omega \nu }-\mathrm{\omega \mu }\right)*\left(2*\text{LkN}+\text{Ld}+2*\text{LkM}\right),\end{array}$$

  
• Im Fall 2 wird zusätzlich durch die Modulation im Motorstromrichter eine Schwingung der treibenden Zwischenkreisspannung erzeugt $$\underset{\_}{\text{Id}\_\text{k},\mathrm{\nu \mu }}*\text{Ud}0+\text{Id}0*\underset{\_}{\text{UM}\_\text{k},\mathrm{\nu \mu }}=-\left(\underset{\_}{\text{PM}3\text{Ph},\mathrm{\nu \mu }\mathrm{,1}}+\underset{\_}{\text{PM}3\text{Ph},\mathrm{\nu \mu }\mathrm{,2}}\right)$$

  

  $$\begin{array}{l}\underset{\_}{\text{UM}\_\text{k},\mathrm{\nu \mu }}/\underset{\_}{\text{Zd},\mathrm{\nu \mu }}*\text{Ud}0+\text{Id}0*\underset{\_}{\text{UM}\_\text{k},\mathrm{\nu \mu }}=-(\underset{\_}{\text{PM}3\text{Ph},\mathrm{\nu \mu }\mathrm{,1}}+\\ \underset{\_}{\text{PM}3\text{Ph},\mathrm{\nu \mu }\mathrm{,2}})\end{array}$$

  

  $$\underset{\_}{\text{UM}\_\text{k},\mathrm{\nu \mu }}=-\left(\underset{\_}{\text{PM}3\text{Ph},\mathrm{\nu \mu }\mathrm{,1}}+\underset{\_}{\text{PM}3\text{Ph},\mathrm{\nu \mu }\mathrm{,2}}\right)/\left(\text{Ud}0/\underset{\_}{\text{Zd},\mathrm{\nu \mu }}+\text{Id}0\right)$$

  
• Desgleichen gilt für Fall 3 entsprechend: $$\underset{\_}{\text{UN}\_\text{k},\mathrm{\nu \mu }}=-\left(\underset{\_}{\text{PN}3\text{Ph},\mathrm{\nu \mu }\mathrm{,1}}+\underset{\_}{\text{PN}3\text{Ph},\mathrm{\nu \mu }\mathrm{,2}}\right)/\left(\text{Ud}0/\underset{\_}{\text{Zd},\mathrm{\nu \mu }}+\text{Id}0\right)$$

  
• Aus UN k,νµ, bzw. UM k,νµ wird dann der zusätzliche Modulationsgrad und Zusatzsteuerwinkel berechnet. Die Zwischenkreisspannung z.B. auf der Netzseite, berechnet sich aus: $$\begin{array}{l}\text{UdN},\text{q}\left(\text{t}\right)=\surd 2*3/\mathrm{\pi }*\text{UN}\_\text{verk}*(\text{AST}\_0\\ +\text{AST}\_\text{k}*\text{cos}\left(2*\mathrm{\pi }*\text{fk}*\text{t}+\mathrm{\phi }\_\text{k}\right))\end{array}$$

  

  mit $$\text{fk}=\text{f}\mathrm{\nu }-\text{f}\mathrm{\mu },$$

  
• Die Amplitude des Anteils aufgrund der Aussteuergradmodulation berechnet sich: $$\text{UdN}\_\text{k},\mathrm{\nu \mu }=\surd 2*3/\mathrm{\pi }*\text{UN}\_\text{verk}*\text{AST}\_\text{k}$$

  
• Aus obiger Gleichung wird dann die Amplitude AST_k der Aussteuergradmodulation berechnet.
• Das Gleiche gilt für die Maschinenseite entsprechend.
• 10 zeigt abschließend und als Zusammenfassung der zuvor erläuterten Rechenschritte einen Ablauf zur Berechung der Aussteuergradmodulation. Das Ablaufdiagramm bezieht sich beispielhaft auf den Fall 1, wo die interharmonische Motorpendelleistung mit dem netzseitigen Stromrichter kompensiert wird. Allgemein sind in der Darstellung Werte, die nach Betrag und Phase aufgeteilt sind durch Betragsstriche (||) bzw. das Symbol φ dargestellt. Allgemeine Eingangswerte sind eine Kommutierungsinduktivität auf der Maschinenseite 100 und eine Kommutierungsinduktivität auf der Netzseite 102, der Zwischenkreisstrom Id 104 und zwar entweder dessen Ist- oder Sollwert, ein Maschinensteuerwinkel 106 und ein Netzsteuerwinkel 108, wobei in der Regel der Netzsteuerwinkel 108 Ergebnis einer Regelung ist, sowie eine wirksame Zwischenkreisimpedanz 110. Damit erfolgt (erster Funktionsblock 112) eine Berechnung der Harmonischen der Zwischenkreisspannung UdM auf der Maschinenseite und (zweiter Funktionsblock 114) eine Berechnung der Harmonischen der Zwischenkreisspannung UdN auf der Netzseite. Die jeweiligen Ergebnisse fließen mit Betrag und Phase und der wirksamen Zwischenkreisimpedanz 110 in eine Berechnung der Harmonischen im Zwischenkreisstrom verursacht durch den Maschinenstromrichter (dritter Funktionsblock 116) und korrespondierend in eine Berechnung der Harmonischen im Zwischenkreisstrom verursacht durch den Netzstromrichter (vierter Funktionsblock 118) ein. Die dortigen Ergebnisse fließen nach Betrag und Phase zusammen mit dem Netzsteuerwinkel 108 einerseits und dem Maschinensteuerwinkel 106 andererseits in eine Berechnung des Kommutierungsspannungsabfalls auf der Netzseite aufgrund der vom Maschinenstromrichter verursachten Stromoberschwingungen (fünfter Funktionsblock 120) bzw. eine Berechnung des Kommutierungsspannungsabfalls auf der Maschinenseite aufgrund der vom Netzstromrichter verursachten Stromoberschwingungen (sechster Funktionsblock 122) ein. Diese Ergebnisse werden - jeweils nach Betrag und Phase - zusammen mit der wirksamen Zwischenkreisimpedanz 110 für die Berechnung der Interharmonischen im Zwischenkreisstrom verwendet (siebenter Funktionsblock 124). Damit kann die Berechnung des ersten Anteils der Interharmonischen der Motorleistung erfolgen (achter Funktionsblock 126), wobei dafür noch ein Gleichanteil der Zwischenkreisspannung 128 berücksichtigt wird. Die Berechnung eines zweiten Anteils der Interharmonischen der Motorleistung (neunter Funktionsblock 130) erfolgt auf der Basis der Harmonischen der Zwischenkreisspannung auf der Maschinenseite sowie der Harmonischen im Zwischenkreisstrom verursacht durch den Netzstromrichter. Die Ergebnisse werden nach Betrag und Phase addiert (zehnter Funktionsblock 132) und sodann mit dem Quotienten 134 aus der wirksamen Zwischenkreisimpedanz 110 und dem Gleichanteil der Zwischenkreisspannung 128 multipliziert (elfter Funktionsblock 136). Das Ergebnis ist Betrag und Phase einer zu modulierenden Zwischenkreisspannungsschwingung im Netzstromrichter, die in eine Aussteuergradmodulation nach Betrag und Phase 138 umgerechnet wird, also die Modulationsfrequenz fk und der Modulationsphasenwinkel φ_k für die Eingangs eingeführte Beziehung zur Modulation des Aussteuergrades: $$\text{ast}\left(\text{t}\right)=\text{ast}\_0+\text{ast}\_\text{k}*\text{cos}\left(2*\mathrm{\pi }*\text{fk}*\text{t}+\mathrm{\phi }\_\text{k}\right).$$

  
• Als hinterlegte mathematische Beziehung gemäß der Eingangs verwendeten Terminologie wird dabei die oben nochmals dargestellte Modulation des Aussteuergrades und im Weiteren die in 10 zusammengefassten Rechenschritte gemäß den vorangehenden Ausführungen.
• Zu bemerken ist, dass abgesehen von den Ergebnissen des fünften und sechsten Funktionsblocks 120, 122, deren Berechnungen auf der Annahme einer zu vernachlässigenden Kommutierung basieren, alle anderen Berechnungen recht genau durchgeführt werden können.
• Die alternative Ausführungsform des Ansatzes gemäß der Erfindung, die auf einer Offline-Vorausberechnung der Kompensation basiert, profitiert von der Erkenntnis, dass die Kompensation nur bei kritischen Maschinenfrequenzen , die sich aus dem Campbell-Diagramm des Antriebes ergeben, erfolgen muss. Ausgehend davon wird vorgeschlagen, die notwendigen Modulationsamplituden und Phasenwinkel, also Werte für die Modulationsfrequenz fk und den Modulationsphasenwinkel φ_k für die eingangs eingeführte Beziehung zur Modulation des Aussteuergrades, in zumindest einer Tabelle oder einer sonst geeigneten Datenstruktur abzulegen. Die Werte können dabei auch mittels einer Simulation ermittelt werden, weil eine solche Simulation die analytisch aufwendig zu berechnenden Kommutierungseffekte sehr gut nachbildet. Aufgrund der Offline-Vorausberechnung ergeben sich zur Laufzeit nur eine verschwindend geringe Rechenzeitbelastung.
• Die betrachteten Arbeitspunkte ergeben sich jeweils aus dem Campell-Diagramm. Dabei ergeben sich folgende zeitliche und betriebsbedingte Abhängigkeiten der Modulationsamplitude und -phase von:
• - Netzspannung
• - Netzkurzschlussleistung
• - Netzfrequenz
• - Maschinenfluss
• - Motorfrequenz
• - Maschinenstrom
• - Steuerwinkel des Maschinenstromrichters
• - Steuerwinkel des Netzstromrichters
• Von diesen Abhängigkeiten sind einige als im jeweiligen Betriebspunkt als konstant anzunehmen. Dazu gehört die Kurzschlussleistung, die Netzfrequenz, da sie nur eine geringe Toleranz besitzt, und die Maschinenfrequenz, da die Kompensation nur in einem engen Frequenzbereich wirksam ist. Die beschrieben Größen sind nicht alle unabhängig von einander, z.B. ergibt sich die Netzspannung aus allen anderen Größen. Wegen der Unabhängigkeit der restlichen Größen voneinander muss es sich um eine n-dimensionale Tabelle handeln. Die Anzahl der Tabellenelemente hängt von der möglichen Variationsbreite der einzelnen Größen ab.
• Dann wird mit allen nicht konstanten, unabhängigen Größen, also insbesondere dem Netzsteuerwinkel und dem Maschinensteuerwinkel, eine mehrdimensionale Tabelle gebildet. Im betrieb erfolgt die Variation des Aussteuergrads um den mittleren Aussteuergrad aufgrund der in dieser Tabelle hinterlegten Daten. Die Daten wurden außerhalb einer Laufszeit der Antriebseinheit 10 ermittelt und ein Wert für die tatsächliche Variation ergibt sich zur Laufzeit der Antriebseinheit 10 anhand eines Zugriffs auf zumindest ein in dieser Tabelle hinterlegtes Datum. Zwischenwerte können in an sich bekannter Art und Weise durch Interpolation ermittelt werden.
• Zur Laufzeit des Antriebssystems 10 ohne Weiteres ein schneller Zugriff auf die Tabelle(n) anhand der jeweiligen Daten und auf deren Basis ein Auslesen der in der Tabelle an den durch die Daten spezifizierten Positionen gespeicherten Modulationsamplituden und Phasenwinkel möglich ist.
• Beide vorgeschlagenen Ansätze beziehen sich dabei jeweils auf einen maschinen- und motorspezifischen Spannungszeiger und deren Phase, so dass die Differenz dieser Zeiger das Referenzsystem bildet, auf das sich die Modulation bezieht.
• Die oder jede Tabelle oder eine Implementierung des in 10 dargestellten Berechnungsschemas wird in einem Speicher 26 (1) der Steuerungseinrichtung 22 (1) abgelegt und zwar die Tabelle im Wesentlichen als Daten 30 für das Steuerungsprogramm 28 und das Berechnungsschema im Wesentlichen als Softwareimplementation der davon umfassten Berechnungsschritte, also als Teil des Steuerungsprogramms 28. Die Verarbeitungseinheit 24, der Speicher 26, sowie das Steuerungsprogramm 28 und/oder die Daten 30 sind dabei Mittel zur Durchführung des Verfahrens.
• Zusammenfassend lässt sich ein zentraler Aspekt der hier vorgelegten Beschreibung kurz wie folgt zusammenfassen: Es wird ein Verfahren zum Betrieb einer Antriebseinheit 10 mit einem eingangs- oder netzseitigen Stromrichter 12 und einem ausgangs- oder maschinenseitigen Stromrichter 14 und einem elektrisch dazwischen befindlichen Zwischenkreis 16 angegeben, wobei eine mittlere Wirkleistung im Zwischenkreis 16 von einem Aussteuergrad des netz- oder maschinenseitigen Stromrichters 12, 14 abhängig ist, bei dem der Aussteuergrad um einen vorgegebenen oder vorgebbaren mittleren Aussteuergrad variiert wird und bei dem durch die Variation des Aussteuergrads dem Zwischenkreis 16 eine Wechselleistung eingeprägt wird, so dass sich mit der eingeprägten Wechselleistung eine Kompensation unterwünschter Interharmonischer ergibt.

Claims (6)

1. Verfahren zur Kompensation von interharmonischen Drehmomentanregungen bei einem Stromzwischenkreisumrichter mit einem eingangs- oder netzseitigen Stromrichter (12) und einem ausgangs- oder maschinenseitigen Stromrichter (14) sowie einem elektrisch dazwischen befindlichen Zwischenkreis (16) mit einer Induktivität als Energiespeicher beim Betrieb einer Antriebseinheit (10), wobei eine mittlere Wirkleistung im Zwischenkreis (16) von einem Aussteuergrad des netz- oder maschinenseitigen Stromrichters (12, 14) abhängig ist, wobei der Aussteuergrad um einen vorgegebenen oder vorgebbaren mittleren Aussteuergrad variiert wird, wobei durch die Variation des Aussteuergrads dem Zwischenkreis (16) eine Wechselleistung eingeprägt wird, wobei die Variation des Aussteuergrads um den mittleren Aussteuergrad aufgrund von in einer Steuerungseinrichtung (22) der Antriebseinheit (10) in einer mehrdimensionalen Tabelle hinterlegten Daten erfolgt, wobei die Daten außerhalb einer Laufzeit der Antriebseinheit (10) ermittelt wurden und wobei sich ein Wert für die tatsächliche Variation zur Laufzeit der Antriebseinheit (10) anhand eines Zugriffs auf zumindest ein hinterlegtes Datum dem Netzsteuerwinkel und dem Maschinensteuerwinkel ergibt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Variation des Aussteuergrads um den mittleren Aussteuergrad aufgrund einer in einer Steuerungseinrichtung (22) der Antriebseinheit (10) hinterlegten mathematischen Beziehung erfolgt, wobei sich ein Wert für die tatsächliche Variation zur Laufzeit der Antriebseinheit (10) anhand der mathematischen Beziehung ergibt und wobei die mathematische Beziehung durch ein oder mehrere Koeffizienten bestimmt ist, die im Hinblick auf eine mögliche niederfrequente Drehmomentanregung einer von der Antriebseinheit (10) angetriebenen oder antreibbaren Maschine (20) bestimmt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die mathematische Beziehung eine periodisch alternierende Variation des Aussteuergrads um den mittleren Aussteuergrad bewirkt.
4. Computerprogramm mit Programmcode-Mitteln, um alle Schritte von jedem beliebigen der Ansprüche 1 bis 3 durchzuführen, wenn das Programm auf einer Steuerungseinrichtung (22) für eine Antriebseinheit (10) ausgeführt wird.
5. Digitales Speichermedium mit elektronisch auslesbaren Steuersignalen, die so mit einer Steuerungseinrichtung (22) für eine Antriebseinheit (10) zusammenwirken können, dass ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 ausgeführt wird.
6. Antriebseinheit (10) mit einem eingangs- oder netzseitigen Stromrichter (12) und einem ausgangs- oder maschinenseitigen Stromrichter (14) und einem elektrisch dazwischen befindlichen Zwischenkreis (16), wobei eine mittlere Wirkleistung im Zwischenkreis (16) von einem Aussteuergrad des netz- oder maschinenseitigen Stromrichters (12, 14) abhängig ist, und mit einer Steuerungseinrichtung (22) mit einem Speicher (26) in den ein Computerprogramm nach Anspruch 4 geladen ist.

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