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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern einer elektrischen Drehstrommaschine, insbesondere einer Synchronmaschine, wobei die elektrische Drehstrommaschine mittels eines Wechselrichters mehrphasig bestromt wird, wobei der Wechselrichter in einem ersten Drehzahlbereich der Drehstrommaschine in einem ersten Ansteuermodus angesteuert wird und in einem zweiten Drehzahlbereich in einem zweiten Ansteuerungsmodus angesteuert wird.
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Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Ansteuern einer elektrischen Drehstrommaschine, insbesondere einer Synchronmaschine, mit einem Wechselrichter, der eine Mehrzahl von Leistungshalbleiterschaltern aufweist, um die elektrische Maschine mehrphasig zu bestromen und mit einer Steuereinheit, die den Wechselrichter ansteuert.
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Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung einen Kraftfahrzeugantriebsstrang mit wenigstens einer elektrischen Drehstrommaschine zum Bereitstellen von Antriebsleistung und mit einer Vorrichtung zum Ansteuern der elektrischen Maschine der oben beschriebenen Art.
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Stand der Technik
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Auf dem technischen Gebiet der elektrischen Maschinen sind unterschiedliche Ansteuerungsverfahren bekannt. Dabei wird aktuell bevorzugt das Verfahren der Raumzeigermodulation für Drehstrommaschinen verwendet. Bei diesem Ansteuerverfahren wird ein kontinuierlich rotierender Raumzeiger durch aufeinanderfolgende Schaltung von sechs Grundspannungsraumzeigern gebildet. Um die kontinuierliche Rotation des Raumzeigers und somit eine sinusförmige Kommutierungsspannung zu erzielen, werden die Grundspannungsraumzeiger pulsweitenmoduliert geschaltet, so dass im Mittelwert eine sinusförmige Ansteuerspannung generiert wird.
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Zur Erhöhung der Spannungsausnutzung der Raumzeigermodulation wird üblicherweise die Übermodulation eingesetzt, bei der der Betrag des erzeugten resultierenden Raumzeigers schwankt und an den Winkelpositionen der sechs Grundspannungsraumzeiger dem Betrag dieser entspricht. Daraus resultiert ein entsprechend schwankendes Drehmoment der elektrischen Maschine. Ferner ist es bei dem Übermodulationsverfahren nachteilig, dass durch das nicht sinusförmige Ansteuerungssignal störende Oberwellen entstehen.
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Bei den bekannten Ansteuerungsverfahren werden die elektrischen Maschinen mittels Raumzeigermodulation und in besonderen Fällen mittels Übermodulation angesteuert. Dabei wird grundsätzlich vorausgesetzt, dass die Abtastfrequenz bzw. die Modulationsfrequenz sehr viel größer ist als die elektrische Frequenz des Ansteuersignals. Sofern die elektrische Frequenz durch eine Erhöhung der Drehzahl der Maschine erhöht wird und sich der Abtastfrequenz annähert, kann der Raumzeigermodulations- bzw. der Übermodulationsbetrieb wegen starker Verzerrung des Ansteuersignals nicht realisiert bzw. nicht effizient betrieben werden.
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Ferner ist aus der
EP 1 441 436 A2 ein Ansteuerverfahren bekannt, bei dem eine elektrische Maschine wahlweise mittels Pulsweitenmodulation oder Blockkommutierung angesteuert wird.
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Insgesamt ist es bei den bekannten Ansteuerungsverfahren nachteilig, dass bei hohen Drehzahlen und entsprechend hohen elektrischen Frequenzen, die im Bereich der Abtastfrequenz liegen, ein energieeffizientes Ansteuern nicht bzw. nur eingeschränkt möglich ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird daher ein Verfahren zum Ansteuern einer elektrischen Drehstrommaschine, insbesondere einer Synchronmaschine bereitgestellt, wobei die elektrische Drehstrommaschine mittels eines Wechselrichters mehrphasig bestromt wird, wobei der Wechselrichter in einem ersten Drehzahlbereich der Drehstrommaschine in einem ersten Ansteuerungsmodus angesteuert wird und in einem zweiten Drehzahlbereich in einem zweiten Ansteuerungsmodus angesteuert wird, wobei der Wechselrichter in dem ersten Ansteuerungsmodus mittels Raumzeigermodulation und in dem zweiten Ansteuerungsmodus mittels Blockkommutierung angesteuert wird, und wobei die Ansteuerungsmodi in Abhängigkeit einer Drehzahl der Drehstrommaschine entsprechend gewechselt werden.
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Ferner wird daher erfindungsgemäß eine Vorrichtung zum Ansteuern einer Drehstrommaschine insbesondere einer Synchronmaschine bereitgestellt, mit einem Wechselrichter, der eine Mehrzahl von Leistungshalbleiterschaltern aufweist, um die Drehstrommaschine mehrphasig zu bestromen und mit einer Steuereinheit, die den Wechselrichter ansteuert, wobei die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, das oben beschriebene Verfahren auszuführen.
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Schließlich wird erfindungsgemäß ein Kraftfahrzeugantriebsstrang bereitgestellt mit einer Drehstrommaschine zum Bereitstellen von Antriebsleistung und mit einer Vorrichtung zum Ansteuern der Drehstrommaschine der oben beschriebenen Art.
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Vorteile der Erfindung
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Durch die vorliegende Erfindung kann ein Verfahren bereitgestellt werden, durch das eine Drehstrommaschine in unterschiedlichen Drehzahlbereichen optimal angesteuert wird und somit in unterschiedlichen Drehzahlbereichen effizient betrieben werden kann. Ferner kann die Drehstrommaschine dadurch auch in einem Drehzahlbereich optimal betrieben werden, in dem sich die elektrische Frequenz der Modulationsfrequenz der Raumzeigermodulation annähert. Durch das Umschalten bzw. das Wechseln der Ansteuerungsmodi kann die Drehstrommaschine im gesamten Betriebsbereich immer optimal angetrieben werden, insbesondere wenn die Drehstrommaschine bei einer hohen Drehzahl und einer damit verbundenen hohen elektrischen Frequenz betriegen wird.
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Der Wechselrichter wird in dem ersten Ansteuerungsmodus mittels Raumzeigermodulation angesteuert, um der Drehstrommaschine insbesondere eine im Wesentlichen sinusförmige Strangspannung bereitzustellen und die Drehstrommaschine dadurch entsprechend zu bestromen. Der Wechselrichter wird in dem zweiten Ansteuerungsmodus mittels Blockkommutierung angesteuert, um der Drehstrommaschine eine im Wesentlichen rechteckförmige Strangspannung bereitzustellen und die Drehstrommaschine entsprechend zu bestromen.
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Von besonderem Vorzug ist es, wenn die Ansteuerungsmodi direkt gewechselt werden. Mit anderen Worten wird bei einem Übergang zwischen den Ansteuerungsmodi die Drehstrommaschine nicht in einem anderen Ansteuerungsmodus, insbesondere nicht mittels Übermodulation, angesteuert.
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Dadurch ist die Ansteuerung der Drehstrommaschine besonders einfach und mit geringem Aufwand realisierbar.
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Es ist von besonderem Vorzug, wenn die Drehzahlen des ersten Drehzahlbereichs kleiner sind als die Drehzahlen des zweiten Drehzahlbereichs.
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Dadurch kann die Drehstrommaschine bei hohen Drehzahlen, bei denen sich die elektrische Frequenz der Raumzeigermodulationsfrequenz annähert besonders effektiv und optimal angesteuert werden.
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Es ist dabei von besonderem Vorzug, wenn die Ansteuerungsmodi in einem vordefinierten Drehzahlübergangsbereich zwischen dem ersten und dem zweiten Drehzahlbereich gewechselt werden.
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Dadurch können die Ansteuerungmodi kontinuierlich gewechselt werden, ohne dass das abgegebene Drehmoment sich sprungförmig ändert.
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Es ist dabei bevorzugt, wenn die Drehstrommaschine in dem Drehzahlübergangsbereich mittels einer Kombination der beiden Ansteuerungsmodi angesteuert wird.
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Dadurch kann ein Überschwingen bzw. eine Instabilität des Regelkreises verhindert werden.
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Es ist von besonderem Vorzug, wenn in dem Drehzahlübergangsbereich der Wechselrichter mittels eines Übergangsansteuersignals angesteuert wird, dessen Tastverhältnis in Abhängigkeit der Drehzahl variiert wird.
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Dadurch kann mit technisch insbesondere regelungstechnisch einfachen Mitteln und effektiv ein kontinuierlicher Übergang von dem ersten Ansteuerungsmodus auf den zweiten Ansteuerungsmodus realisiert werden.
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Es ist dabei bevorzugt, wenn das Tastverhältnis des Übergangssteuersignals durch eine Kombination von Tastverhältnissen entsprechend der beiden Ansteuerungsmodi gebildet wird.
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Dadurch kann der Übergang zwischen den beiden Modi besonders einfach durchgeführt werden und es kann ein stetiger Übergang des Drehmoments erzielt werden.
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Es ist dabei ferner bevorzugt, wenn die Tastverhältnisse der beiden Ansteuerungsmodi in Abhängigkeit der Drehzahl gewichtet werden.
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Dadurch kann der Übergang besonders genau und präzise durchgeführt werden.
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Es ist dabei weiterhin von Vorzug, wenn die Tastverhältnisse der beiden Ansteuerungsmodi in Abhängigkeit von der Drehzahl linear gewichtet werden.
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Dadurch kann eine technisch einfach realisierbare Regelung in dem Übergangsdrehzahlbereich bereitgestellt werden.
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Es ist ferner bevorzugt, wenn die Tastverhältnisse der beiden Ansteuerungsmodi gegenläufig gewichtet werden.
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Dadurch kann ein kontinuierlicher und stetiger Übergang zwischen den Ansteuerungsmodi realisiert werden.
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Es ist weiterhin bevorzugt, wenn die Drehstrommaschine in dem Drehzahlübergangsbereich mittels einer gepulsten pulsweitenmodulierten Blockkommutierungsspannung angesteuert wird, wobei eine Einschaltdauer bzw. das Tastverhältnis der Einzelpulse innerhalb einer elektrischen Periode variiert wird.
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Dadurch kann die Drehstrommaschine in dem Übergangsbereich effektiv betrieben werden, wobei das abgegebene Drehmoment einen stetigen Verlauf aufweist und entsprechend Drehmomentschwankungen vermieden werden.
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Es versteht sich, dass die Merkmale, Eigenschaften, Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens auch entsprechend auf die erfindungsgemäße Vorrichtung zutreffen bzw. anwendbar sind.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt in schematischer Form einen Wechselrichter zum Ansteuern einer elektrischen Drehstrommaschine;
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2 zeigt ein komplexes Zeigerdiagramm zur Erläuterung des Raumzeigermodulationsverfahrens zum Ansteuern eines Wechselrichters einer Drehstrommaschine;
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3 zeigt in schematischer Form den zeitlichen Verlauf von drei unterschiedlichen Ansteuerspannungen;
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4 zeigt in schematischer Form einen Übergang zwischen der Raumzeigermodulation und dem Blockbetrieb in Abhängigkeit der Drehzahl;
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5 zeigt die Ansteuersignale der beiden Ansteuerungsmodi und eine Kombination der Ansteuersignale;
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6a–d zeigen den zeitlichen Verlauf der Tastverhältnisse der drei Ansteuerungsmodi im Zeitbereich einer elektrischen Periode und die resultierende Phasenspannung im Zeitbereich einer elektrischen Periode der Drehstrommaschine.
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Ausführungsformen der Erfindung
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In 1 ist ein Wechselrichter zum Ansteuern einer elektrischen Maschine schematisch dargestellt und allgemein mit 10 bezeichnet.
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Der Wechselrichter 10 ist mit einer Gleichspannungsquelle 12 verbunden und dient dazu, eine elektrische Drehstrommaschine 14 dreiphasig zu bestromen. Der Wechselrichter 10 weist drei Halbbrücken 16, 18, 20 auf, die parallel zu der Gleichspannungsquelle 12 geschaltet sind und jeweils zwei Schalter S aufweisen. Zwischen den Schaltern S ist jeweils ein Halbbrückenabgriff 22 gebildet, die jeweils mit einem Phasenleiter der elektrischen Maschine 14 verbunden sind.
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Durch wechselndes Öffnen und Schließen der Schalter S wird zwischen den Phasenleitern jeweils eine Ansteuerspannung UU, UV, UW angelegt, so dass sich entsprechend jeweils ein Phasenstrom IU, IV, IW einstellt, der die elektrische Maschine 14 antreibt.
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Der Wechselrichter 10 ist vorzugsweise mittels Halbleiterschaltern S ausgebildet, wobei üblicherweise parallel zu den Halberleiterschaltern S jeweils eine hier nicht dargestellte Freilaufdiode geschaltet ist.
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Die Schalter S des Wechselrichters 10 werden mittels einer schematisch dargestellten Steuereinheit 23 wechselnd geöffnet und geschlossen, um die Phasenspannungen UU, UV, UW mit einem bestimmten Verlauf bereitzustellen und die elektrische Maschine 14 mit den Phasenströmen IU, IV, IW zu bestromen.
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In 2 ist ein komplexes Zeigerdiagramm zur Erläuterung der Raumzeigermodulation zum Ansteuern der elektrischen Maschine 14 dargestellt und allgemein mit 30 bezeichnet.
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In dem Zeigerdiagramm 30 sind zwei Spannungszeiger UA, UB mit einem Ansteuerungswinkel a1 der elektrischen Maschine 14 dargestellt. In dem Zeigerdiagramm 30 sind ferner sechs Grundspannungszeiger U1, U2, U3, U4, U5, U6 dargestellt, die sich ergeben, wenn bestimmte Schalter S des Wechselrichters 10 geschlossen werden und die elektrische Maschine 14 entsprechend angesteuert wird. So ergibt sich zum Beispiel der Grundspannungszeiger U1 wenn die Schalter SU1, SV0 und SW0 geschlossen sind und die übrigen Schalter S des Wechselrichters offen sind. In 2 wird dies mit [100] dargestellt. Dies ist eine Kennzeichnung dafür, dass von den Schaltern SU1, SV1 und SW1 nur der erste Schalter SU1 geschlossen wird. Für den effizienten Betrieb der elektrischen Maschine und zur Vermeidung eines Kurzschlusses ergibt sich daraus zwangsläufig die Schalterstellung für die Schalter SU0, SV0 und SW0. SV0 und SW0 sind geschlossen. Entsprechend ergibt sich der Grundspannungszeiger U2 [110] wenn die Schalter SU1, SV1 und SW0 geschlossen sind und die übrigen Schalter S des Wechselrichters offen sind. Um den Spannungszeiger UA einzustellen, der in diesem Beispiel den Ansteuerwinkel a1 zwischen den Grundspannungszeigern U1 und U2 aufweist, wird dieser durch abwechselndes Ansteuern des Wechselrichters 10 entsprechend dem Grundspannungszeiger U1 und dem Grundspannungszeiger U2 realisiert. Die beiden Grundspannungszeiger U1, U2 werden abwechselnd eingestellt mit einer vordefinierten Schaltfrequenz, so dass sich bei gleicher Häufigkeit und gleicher Einschaltdauer der Grundspannungszeiger U1, U2 genau der Spannungszeiger UA ergibt. Sofern ein Spannungszeiger mit einem größeren Ansteuerwinkel a eingestellt werden muss, wird entsprechend die Einschaltdauer des Grundspannungszeigers U2 verlängert und die Einschaltdauer des Grundspannungszeigers U1 verkürzt.
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Somit lässt sich durch getaktetes Ansteuern der Schalter S des Wechselrichters 10 der Spannungsraumzeiger UA mit einem beliebigen Ansteuerwinkel a realisieren.
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Sofern der Spannungszeiger UB mit einem geringeren Betrag als der Spannungszeiger UA eingestellt werden soll, wird entsprechend ein Nullspannungszeiger U0, U7 eingestellt, bei dem die Schalter S auf einer der beiden Seiten des Wechselrichters 10 geöffnet sind. Entsprechend kann der Spannungszeiger UB durch eine Kombination der Grundspannungszeiger U1 und U2 und einem der Nullspannungszeiger U0, U7 realisiert werden.
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In 2 ist in dem Zeigerdiagramm 30 ein Einheitskreis 32 dargestellt, der der Länge des Spannungszeigers UA entspricht. Sofern der Spannungsraumzeiger UA gleichförmig rotierend eingestellt wird, wird eine sinusförmige Ansteuerspannung UU, UV, UW ausgegeben und die elektrische Maschine 14 entsprechend angesteuert.
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In 2 ist ein Sechseck 34 dargestellt, das von den sechs Grundspannungszeigern U1 bis U6 aufgespannt ist. In einer besonderen Ausführungsform des Raumzeigermodulationsverfahrens wird der Wechselrichter 10 derart angesteuert, dass ein Betrag des Spannungsraumzeigers UA variiert und zwar entsprechend dem Sechseck 34. Dadurch entsteht eine Ansteuerspannung UU, UV, UW, deren Flanken sinusförmig ausgebildet sind und dessen mittlerer Abschnitt blockförmig ausgebildet ist wie es im weiteren näher erläutert wird. Diese Ausführungsform der Raumzeigermodulation wird auch als Übermodulation bezeichnet. Nachteilig bei der Übermodulation ist es, dass in der elektrischen Maschine 14 Oberwellen entstehen, die ein oszillierendes bzw. instabiles Verhalten hervorrufen können.
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In 3 sind drei unterschiedliche Verläufe der Ansteuerspannung UU, UV, UW für drei unterschiedliche Ansteuerungsmodi über eine elektrische Periode dargestellt. In 3 ist eine sinusförmige Ansteuerspannung 36 über eine elektrische Periode dargestellt, die einer Ansteuerspannung mittels Raumzeigermodulation entspricht. Sofern der Wechselrichter 10 zunehmend in der Übermodulation betrieben wird, bewegen sich Flanken 38 der Sinuskurve 36 nach außen, wie es durch einen Pfeil 40 angedeutet ist. Dadurch entsteht ein Übermodulationsansteuerungssignal, wie es bei 42 gezeigt ist. Das Übermodulationsansteuerungssignal 42 weist sinusförmige Flanken 38 und einen blockförmigen Mittelabschnitt 44 auf.
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In 3 ist ferner ein Ansteuerungsspannungssignal 45 dargestellt, das einer Ansteuerung mittels Blockkommutierung entspricht. Dabei wird in einer ersten Halbwelle der elektrischen Periode eine positive Spannung zwischen den Phasenleitern der elektrischen Maschine 14 angelegt und in einer zweiten Halbwelle der elektrischen Periode eine negative Gleichspannung an die Phasenleiter angelegt.
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Die Ansteuerung mittel Blockkommutierung eignet sich besonders gut für hohe Drehzahlen, bei denen die elektrische Periode nahe einer Ansteuerungsfrequenz des Raumzeigermodulationsverfahrens ist, die Spannungsausnutzung im Blockkommutierungsbetrieb optimal ist und die maximal erreichbare Leistung erzielt werden kann.
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In 4 ist eine Kombination von zwei Ansteuerverfahren und ein entsprechender Übergangsbereich in Abhängigkeit einer Drehzahl n der Drehstrommaschine 40 dargestellt. In einem ersten Drehzahlbereich 46 unterhalb einer ersten Drehzahl n1 wird die elektrische Maschine 14 mittels der Raumzeigermodulation angesteuert. In einem zweiten Drehzahlbereich 48 oberhalb einer zweiten Drehzahl n2 wird die elektrische Maschine 14 mittels Blockkommutierung angesteuert. In einem Drehzahlübergangsbereich 50 zwischen der ersten Drehzahl n1 und der zweiten Drehzahl n2 wird die elektrische Maschine 14 in einem Kombinationsbetrieb angesteuert, der durch eine Kombination der Raumzeigermodulation und der Blockkommutierung gebildet ist.
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In 4 sind zwei Wichtungsfaktoren 52, 54 für die Raumzeigermodulation und für die Blockkommutierung für die drei Drehzahlbereiche 46, 48, 50 dargestellt. Die Ansteuersignale, die der Raumzeigermodulation bzw. der Blockkommutierung entsprechen, werden in den Drehzahlbereichen 46, 48, 50 entsprechend der in 4 dargestellten Wichtungsfaktoren 52, 54 faktorisiert bzw. gewichtet, um einen Wechsel der Ansteuerungsverfahren und einen entsprechenden Übergang in dem Drehzahlübergangsbereich 50 zu realisieren. Entsprechend ist der Wichtungsfaktor 52 der Raumzeigermodulation im ersten Drehzahlbereich 46 100% und der Wichtungsfaktor 54 der Blockkommutierung 0%. Umgekehrt ist der Wichtungsraktor 54 der Blockkommutierung im zweiten Drehzahlbereich 48 100% und der Wichtungsfaktor 52 der Raumzeigermodulation 0%. In dem Drehzahlübergangsbereich 50 wird mit steigender Drehzahl n der elektrischen Maschine 14 der Wichtungsfaktor 52 linear von 100% auf 0% gesenkt und gleichzeitig der Wichtungsfaktor 54 der Blockkommutierung von 0% auf 100% linear gesteigert. Dadurch kann ein linearer kontinuierlicher Übergang von der Raumzeigermodulation in dem Blockkommutierungsbetrieb realisiert werden. Der Zusammenhang zwischen den Wichtungsfaktoren 52, 54 ist entsprechend gr = 1 – gb, wobei gr der Wichtungsfaktor 52 der Raumzeigermodulation und gb der Wichtungsfaktor 54 der Blockkommutierung ist.
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Die Wichtungsfaktoren 52, 54 werden vorzugsweise als Faktor einer Einschaltzeit t1 der Raumzeigermodulation und einer Einschaltzeit t2 der Blockkommutierung verwendet, um eine resultierende Kombinationseinschaltzeit t3 zu berechnen. Entsprechend kann ein Tastverhältnis t1/T, t2/T, t3/T bestimmt werden, wobei T die Periode des pulsweitenmodulierten Signals bildet.
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Die Berechnung der resultierenden Kombinationseinschaltzeit t3 erfolgt nach der Formel: t3 = t1·(1 – g) + (T – t2)·g, mit g = gb = (n – n1)/(n2 – n1), wobei n die Drehzahl der elektrischen Maschine 14, g ein einheitlicher Wichtungsfaktor, der dem Wichtungsfaktor 54 gb für die Blockkommutierung entspricht, und T eine Periodendauer der Pulsweitenmodulationsperiode ist.
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In 5 sind drei Steuersignale 56, 58, 60 und die entsprechende Einschaltzeit t1, t2, t3 für die Raumzeigermodulation, den Blockbetrieb und die Kombination der beiden Ansteuerverfahren innerhalb einer Pulsweitenmodulationsperiode T schematisch dargestellt.
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Das Ansteuersignal der Raumzeigermodulation 56 weist einen Puls in der Mitte einer Pulsweitenmodulationsperiode T der Breite t1 auf. Das Ansteuersignal 56 weist dementsprechend eine Einschaltzeit innerhalb dieser Pulsweitenmodulationsperiode T der Dauer t1 und ein Tastverhältnis t1/T auf. Entsprechend des grundsätzlichen Verfahrens der Raumzeigermodulation variiert die Einschaltdauer t1 von einer zur nächsten der Pulsweitenmodulationsperioden T.
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In 5 ist ferner das Ansteuersignal für die Blockkommutierung 58 innerhalb dieser Pulsweitenmodulationsperiode T dargestellt. Dabei ändert sich das entsprechende Ansteuerungssignal 58 einmal vom Wert 0 auf den Wert 1 und zwar nach einer Zeitdauer t2 innerhalb dieser Pulsweitenmodulationsperiode T. Das Ansteuersignal für die Blockkommutierung 58 bleibt für mehrere folgende Pulsweitenmodulationsperioden T konstant und wird auf null abgesenkt, wenn der entsprechende Blockansteuerungspuls innerhalb dieser elektrischen Periode beendet wird. Das Tastverhältnis ist t2/T.
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Das Kombinationsansteuerungssignal 60 weist einen einzelnen Puls innerhalb der Pulsweitenmodulationsperiode T auf, der in der Mitte der Periode angeordnet ist und eine Pulsdauer t3 aufweist. Das Tastverhältnis ist entsprechend t3/T.
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Die Einschaltzeit t2 im Blockbetrieb ist demnach innerhalb einer elektrischen Periode konstant, wohingegen die Einschaltzeit t1 der Raumzeigermodulation von einer zur nächsten Periode T variiert. Folglich variiert auch die Pulsdauer t3 des Kombinationsansteuerungssignals 60 innerhalb einer elektrischen Periode.
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In den 6a bis c ist die normierte Einschaltzeitdauer bzw. das Tastverhältnis über etwa eine elektrische Periode der elektrischen Maschine 14 für die Raumzeigermodulation, die Blockkommutierung und den Kombinationsbetrieb auf 1 normiert dargestellt. Entsprechend ist in einem markierten Anfangsbereich 62 eines Ansteuerungsblocks 64 innerhalb der dargestellten elektrischen Periode in 6a das Tastverhältnis t1/T, in 6b das Tastverhältnis t2/T und in 6c das Tastverhältnis t3/T dargestellt. Die Einschaltzeitdauer t1 nimmt bei der Raumzeigermodulation innerhalb einer elektrischen Periode zu, wie es in 6a dargestellt ist, bis das Tastverhältnis nahezu 1 ist. Entsprechend nimmt zum Ende 66 des Ansteuerungsblocks 64 das Tastverhältnis stufenweise ab.
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In 6b weist der Ansteuerungsblock 64 lediglich eine Stufe zum Anfang 62 und eine Stufe zum Ende 66 auf, da das Ansteuersignal 58 lediglich innerhalb einer speziellen Pulsweitenmodulationsperiode T auf 1 gewechselt wird und innerhalb einer weiteren Pulsweitenmodulationsperiode T von 1 auf 0 abgesenkt wird.
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Der Verlauf der Einschaltzeitdauer für den Kombinationsbetrieb in 6c basiert entsprechend auf einer Kombination der beiden Einschaltzeitdiagramme aus 6a und 6b.
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In 6d ist der Verlauf einer Ansteuerspannung über etwa eine elektrische Periode dargestellt, die einer der Ansteuerspannungen UU, UV, UW aus 1 entspricht. Dabei wechselt die Ansteuerspannung UU, UV, UW entsprechend zwischen einem negativen Wert –UDC/2 und einem positiven Wert +UDC/2. Entsprechend der resultierenden Einschaltzeit t3 ist die Ansteuerspannung zu Beginn des Ansteuerblocks 64 mit einer geringen Einschaltzeit bzw. einem geringen Tastverhältnis gepulst, wobei die Einschaltzeit t3 im Verlauf des Kommutierungsblocks 64 zunimmt und in einem mittleren Abschnitt 68 gleich 1 ist, so dass die Ansteuerspannung UU, UV, UW konstant auf dem positiven Wert +UDC/2 eingestellt ist. Entsprechend nimmt die Einschaltzeit t3 am Anfang 62 des Ansteuerungsblocks 64 kontinuierlich zu und zum Ende 66 des Ansteuerungsblocks 64 kontinuierlich ab.
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Im Ergebnis kann so in dem Drehzahlübergangsbereich 50 die elektrische Maschine 14 in einer Kombination der Raumzeigermodulation und der Blockkommutierung angesteuert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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