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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Stromversorgungssystems mit einer frequenzvariablen Drehstromquelle und einem aktiven Umrichter sowie ein entsprechendes Stromversorgungssystem gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche und Mittel zur Implementierung des vorgeschlagenen Verfahrens.
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Stand der Technik
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Zur Speisung von Gleichstromnetzen aus Drehstromquellen, insbesondere von Kraftfahrzeugbordnetzen durch Drehstromgeneratoren, können als Gleichrichter betriebene Umrichter unterschiedlicher Bauart eingesetzt werden. In Kraftfahrzeugbordnetzen werden in Entsprechung zu den hier üblicherweise verbauten drei-, vier- oder fünfphasigen Drehstromgeneratoren üblicherweise Umrichter in sechs-, acht- oder zehnpulsiger Ausführung verwendet. Die Erfindung eignet sich jedoch auch für Umrichter für andere Phasen- bzw. Pulszahlen.
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Ist nachfolgend vereinfacht von einem Generator die Rede, kann es sich hierbei auch um eine generatorisch und motorisch betreibbare elektrische Maschine handeln, beispielsweise um einen sogenannten Startergenerator. Unter einem Umrichter wird nachfolgend eine Brückenschaltung bekannter Art verstanden, die bei einem generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine als Gleichrichter arbeitet. Vereinfacht wird nachfolgend auch von einem Gleichrichter gesprochen. Eine Anordnung aus einer zumindest generatorisch betreibbaren elektrischen Maschine und einem entsprechenden, als Gleichrichter arbeitenden aktiven Umrichter wird nachfolgend auch als Stromversorgungssystem bezeichnet.
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Entsprechende aktive Umrichter weisen Wechselspannungsanschlüsse auf, die mit der jeweiligen Drehstromquelle, beispielsweise einer generatorisch betriebenen elektrischen Maschine, verbunden sind, und in denen mittels der Drehstromquelle Wechselspannungen induziert werden. Ferner sind in einem entsprechenden Umrichter Gleichspannungsanschlüsse vorgesehen, an denen beispielsweise in einem Kraftfahrzeugbordnetz Potentiale einer Gleichspannung anliegen. Jede der Wechselspannungen ist in dem Umrichter jeweils über Schaltelemente an den ersten und zweiten Gleichspannungsanschluss angebunden.
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Wie grundsätzlich bekannt, können die Schaltelemente eines aktiven Umrichters in unterschiedlicher Weise angesteuert werden, wie nachfolgend noch im Detail erläutert. Entsprechende Ansteuermodi können die sogenannte Blockansteuerung und die sogenannte aktive Gleichrichtung umfassen.
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Während es grundsätzlich bekannt ist, unterschiedliche Ansteuermodi beim Betrieb eines entsprechenden Umrichters einzusetzen, besteht weiterhin der Bedarf nach Möglichkeiten, zwischen entsprechenden Ansteuermodi umzuschalten.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund schlägt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Stromversorgungssystems mit einer frequenzvariablen Drehstromquelle und einem aktiven Umrichter sowie ein entsprechendes Stromversorgungssystem mit den Merkmalen der jeweiligen unabhängigen Patentansprüche vor. Bevorzugte Ausgestaltungen sind jeweils Gegenstand der abhängigen Patentansprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
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Vorteile der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung geht von einem grundsätzlich bekannten Verfahren zum Betreiben eines Stromversorgungssystems mit einer frequenzvariablen Drehstromquelle und einem aktiven Umrichter aus.
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In dem aktiven Umrichter sind Wechselspannungsanschlüsse, in denen mittels der Drehstromquelle Wechselspannungen induziert werden, sowie ein erster Gleichspannungsanschluss und ein zweiter Gleichspannungsanschluss vorgesehen. Die Gleichspannungsanschlüsse sind im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens an Potentiale einer Gleichspannung angeschlossen, beispielsweise an den positiven und den negativen Batteriepol einer Kraftfahrzeugbatterie, wobei an den ersten Gleichspannungsanschluss im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ein höheres Potential und an dem zweiten Gleichspannungsanschluss ein niedrigeres Potential einer entsprechenden Gleichspannung angelegt wird. In einem Kraftfahrzeugbordnetz kann der erste Gleichspannungsanschluss beispielsweise auf dem positiven Potential einer Kraftfahrzeugbatterie, beispielsweise 14 V, und der zweite Gleichspannungsanschluss auf Masse liegen. Zwischen den Gleichspannungsanschlüssen fällt damit die Batteriespannung von beispielsweise 14 V ab.
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Jeder Wechselspannungsanschluss ist in dem im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendeten aktiven Umrichter über ein erstes Schaltelement und ein parallel zu diesem angeordnetes, in Richtung des Wechselspannungsanschluss sperrendes Diodenelement an dem ersten Gleichspannungsanschluss und über ein zweites Schaltelement und ein parallel zu diesem angeordnetes, in Richtung des zweiten Gleichspannungsanschlusses sperrendes Diodenelement an den zweiten Gleichspannungsanschluss angebunden. Die jeweils ersten und zweiten Schaltelemente mit ihren zugehörigen Diodenelementen sind, wie grundsätzlich bekannt, in sogenannten Halbbrücken des Umrichters angeordnet.
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Ist hier und im Folgenden von ”Schaltelementen” und ”Diodenelementen” die Rede, kann es sich hierbei auch um funktionelle Einheiten eines gemeinsamen elektronischen Bauteils, beispielsweise eines Metalloxid-Feldeffekttransistors, handeln. In derartigen Feldeffekttransistoren ist, wie grundsätzlich bekannt, parallel zu dem über einen Steueranschluss (Gate) geschalteten Strompfad zwischen dem Hauptanschlüssen (Drain und Source) eine ”intrinsische” Diode (auch als Bodydiode oder antiparallele Diode bezeichnet) angeordnet. Näheres ist unter Bezugnahme auf die beigefügte 1 erläutert.
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Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann ein entsprechender aktiver Umrichter zumindest in einem Blockbetrieb und in einer sogenannten aktiven Gleichrichtung betrieben werden. Der Blockbetrieb wird hier auch als ”erster”, die aktive Gleichrichtung auch als ”zweiter” Ansteuermodus bezeichnet.
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Der Blockbetrieb ist grundsätzlich bekannt. Er umfasst grundsätzlich, die Schaltelemente jedes Wechselspannungsanschlusses abwechselnd und jeweils für vorgegebene Einschaltzeiträume, die hier als ”erste” Einschaltzeiträume bezeichnet werden, durch Ansteuern ihres jeweiligen Steueranschlusses leitend zu schalten. Die Leitendschaltung erfolgt innerhalb eines Zeitraums, der einer Periodendauer einer in dem jeweils zugeordneten Wechselspannungsanschluss induzierten Wechselspannung entspricht, jeweils einmal für das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement. Die Ansteuerdauer bei der Blockansteuerung kann unterschiedliche Zeiträume umfassen.
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Weil eine Periodendauer einer in einem entsprechenden Wechselspannungsanschluss induzierten Wechselspannung dann, wenn als Drehstromquelle eine elektrische Maschine verwendet wird, in der Regel einer Umdrehung von 360° eines Rotors dieser elektrischen Maschine entspricht, spricht man von einer 180°-Ansteuerung, wenn das erste und das zweite Schaltelement jeweils für etwa die Hälfte der Periodendauer der in dem Wechselspannungsanschluss induzierten Wechselspannung angesteuert wird.
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Ist hier davon die Rede, dass Einschaltzeiträume ”etwa” die Hälfte der Periodendauer einer entsprechenden induzierten Wechselspannung betragen, sei hierunter verstanden, dass entsprechende Schaltelemente für nahezu diesen Zeitraum eingeschaltet werden. Es ist bekannt, dass eine Ansteuerung des ersten und des zweiten Schaltelements nicht unmittelbar aufeinanderfolgend erfolgen kann, da anderenfalls die Gefahr bestünde, dass eine leitende Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Gleichspannungsanschluss über die (noch bzw. schon) angesteuerten Schaltelemente herbeigeführt würde (sogenannte ”heiße Pfade”). Insbesondere betragen die ersten Einschaltzeiträume dann ”etwa” die Hälfte der Periodendauer, wenn sie 45, 49 oder 49,5% der Periodendauer umfassen.
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Grundsätzlich können in einem entsprechenden Blockbetrieb auch andere Ansteuerdauern eingesetzt werden. So kann beispielsweise bei dreiphasigen elektrischen Maschinen eine 120°- und eine 180°-Blockansteuerung, bei fünfphasigen elektrischen Maschinen eine 72°-, eine 108°-, eine 144°- und eine 180°-Blockansteuerung eingesetzt werden. Entsprechende Ansteuerdauern können auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden, allerdings nicht im Rahmen des ”ersten” Ansteuermodus.
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Der Blockbetrieb umfasst ferner typischerweise das Einstellen eines Phasenversatzes zwischen der Ansteuerung der jeweiligen Schaltelemente und der in dem jeweiligen Wechselspannungsanschluss induzierten Wechselspannung. Die Blockansteuerung umfasst damit eine Reihe von Freiheitsgraden zur Regelung der Ausgangsspannung eines entsprechenden Stromversorgungssystems. So kann neben der Phasenspannung und der Anregungsspannung in der Rotorwicklung einer entsprechenden elektrischen Maschine auch durch den Phasenversatz auf die jeweiligen Parameter Einfluss genommen werden. Ein entsprechender Phasenversatz in der Ansteuerung bewirkt, dass sich auch ein Phasenversatz zwischen der in dem jeweiligen Wechselspannungsanschluss induzierten Wechselspannung und einem sich durch die Ansteuerung einstellenden Stromverlauf durch die jeweiligen Wechselspannungsanschlüsse ergibt.
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Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ferner die bereits erwähnte aktive Gleichrichtung durchgeführt. Grundsätzlich ist bekannt, dass in den zuvor erläuterten Gleichrichtern, bei denen die erwähnten Diodenelemente vorgesehen sind, eine Gleichrichtung auch vollkommen ohne eine Ansteuerung der zugehörigen Schaltelemente erfolgen kann, was auch als ”passive” Gleichrichtung bezeichnet wird. Ein beispielsweise Feldeffekttransistoren aufweisender Umrichter kann daher auch ohne Ansteuerung als Gleichrichter betrieben werden, er arbeitet dann wie ein herkömmlicher Diodengleichrichter. In solchen Fällen fließt immer dann ein Strom von einem Wechselspannungsanschluss zu dem ersten Gleichspannungsanschluss, beispielsweise dem positiven Batteriepol, wenn ein in dem Wechselspannungsanschluss induziertes Potential das Potential des ersten Gleichspannungsanschlusses zuzüglich zu einer Diodenspannung des entsprechenden Diodenelements übersteigt. Entsprechend fließt ein Strom von dem zweiten Gleichspannungsanschluss, beispielsweise dem negativen Batteriepol, über das Diodenelement zu dem Wechselspannungsanschluss, wenn das in diesem induzierte Potential geringer als das an dem Gleichspannungsanschluss anliegende Potential abzüglich der Diodenspannung ist.
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Wenngleich damit eine passive Gleichrichtung möglich ist, ist diese nicht bevorzugt, weil es in solchen Fällen zu ausgesprochen hohen Verlustleistungen über die Diodenelemente kommt. Eine ”aktive” Gleichrichtung sieht daher vor, die ersten Schaltelemente und die zweiten Schaltelemente immer und nur dann leitend zu schalten, wenn auch ohne das Leitendschalten ein Strom über das jeweils parallel angeordnete Diodenelement des entsprechenden Schaltelements fließen würde. Das Schaltelement wird also gewissermaßen zugeschaltet, um die Verlustleistung über das Diodenelement zu reduzieren. So ist die Verbindung zwischen Drain und Source bei angesteuertem aktivem Schaltelement, beispielsweise eines Feldeffekttransistors, deutlich geringer als der Widerstand über das entsprechende Diodenelement, beispielsweise die Bodydiode.
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Für die aktive Gleichrichtung zur Ansteuerung verwendete Zeiträume werden typischerweise vorbestimmt, so dass das erfindungsgemäße Verfahren umfasst, in dem zweiten Ansteuermodus die ersten Schaltelemente und die zweiten Schaltelemente nur während vorbestimmter zweiter Einschaltzeiträume leitend zu schalten, während derer ohne das Leitendschalten ein Strom über das jeweils parallel angeordnete Diodenelement fließen würde.
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Wie bereits erläutert, ist in herkömmlichen Verfahren jedoch kein Übergang zwischen dem erwähnten ersten Ansteuermodus, d. h. dem Blockbetrieb, und dem zweiten Ansteuermodus, d. h. der aktiven Gleichrichtung, möglich. Es kommt daher zu unerwünschten Inhomogenitäten im Betrieb und Verzögerungen.
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Die vorliegende Erfindung schlägt daher einen Übergangsbetrieb von dem ersten Ansteuermodus (Blockbetrieb) zu dem zweiten Ansteuermodus (aktive Gleichrichtung) vor, wobei zunächst noch in dem ersten Ansteuermodus der erläuterte Phasenversatz zwischen der Ansteuerung des ersten bzw. zweiten Schaltelements und der in dem jeweiligen Wechselspannungsanschluss induzierten Wechselspannung auf einen vorgegebenen Wert eingestellt wird.
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Anschließend werden im Rahmen des Übergangsbetriebs des erfindungsgemäßen Verfahrens die ersten Schaltelemente und die zweiten Schaltelemente für einen Erfassungszeitraum, der beispielsweise der Dauer einer Umdrehung eines Rotors der elektrischen Maschine und/oder einer Periodendauer einer in einem entsprechenden Wechselspannungsanschluss induzierten Wechselspannung entspricht, nicht mehr leitend geschaltet. Es ist auch möglich, dass der Erfassungszeitraum länger ist als diese Umdrehungsdauer und/oder Periodendauer. Es ist auch möglich, dass der Erfassungszeitraum länger ist als eine Mehrzahl, insbesondere zwei, unmittelbar aufeinanderfolgender Umdrehungsdauern und/oder Periodendauern. Es erfolgt also eine ”passive” Gleichrichtung, in der sich ein Stromfluss über die Diodenelemente der entsprechenden Schaltelemente ergibt. In dem Erfassungszeitraum werden nun die für die Ansteuerung im Rahmen der aktiven Gleichrichtung erforderlichen Einschaltzeiträume auf Grundlage einer Erfassung, wann ein derartiger Strom über die jeweils parallel zu den Schaltelementen angeordneten Diodenelemente fließt, vorbestimmt. Der Übergangsbetrieb ist beendet, wenn die Bestimmung erfolgt ist und anschließend der zweite Ansteuermodus eingeleitet wurde, wobei in dem zweiten Ansteuermodus die zuvor, d. h. in dem Erfassungszeitraum, vorbestimmten zweiten Einschaltzeiträume verwendet werden.
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Umgekehrt kann ein Übergangsbetrieb von dem zweiten Ansteuermodus, d. h. der aktiven Gleichrichtung, in den ersten Ansteuermodus, d. h. den Blockbetrieb, umfassen, zunächst die jeweiligen Einschaltzeiträume bzw. Beginn und/oder Ende derartiger Einschaltzeiträume mit einer Phasenlage der in den jeweiligen Wechselspannungsanschlüssen induzierten Wechselspannungen, bzw. einer Rotorlage einer verwendeten elektrischen Maschine, zu vergleichen und hieraus geeignete Schaltzeitpunkte für den ersten Ansteuermodus zu bestimmen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere für frequenzvariable Drehstromquellen eingesetzt werden, wenn eine Grenzfrequenz der in den Wechselspannungsanschlüssen induzierten Wechselspannungen überschritten wird. Dies bedeutet, dass im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens beispielsweise beim Überschreiten dieser Grenzdrehzahl von dem ersten Ansteuermodus über den erfindungsgemäß vorgesehenen Übergangsbetrieb zu dem zweiten Ansteuermodus übergegangen werden kann. Ferner sind im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens vorteilhafterweise weitere Ansteuermodi möglich, beispielsweise ein dritter Ansteuermodus, in dem die ersten Schaltelemente und die zweiten Schaltelemente pulsweitenmoduliert angesteuert werden. Der dritte Ansteuermodus kann beispielsweise bei vergleichsweise geringer Drehzahl eines Rotors einer als frequenzvariabler Drehstromquelle eingesetzten elektrischen Maschine verwendet werden. Bei höherer Drehzahl wird in den ersten Ansteuermodus und bei nochmals höherer Drehzahl von dem ersten Ansteuermodus über den Übergangsbetrieb in den zweiten Ansteuermodus gewechselt.
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Das Einstellen des Phasenversatzes in dem Übergangsbetrieb (noch in dem ersten Ansteuermodus) erfolgt vorzugsweise derart, dass die in dem jeweiligen Phasenanschluss induzierte Wechselspannung und ein durch den jeweiligen Phasenanschluss fließender Strom phasengleich sind, wenn der Strom in einem Erzeugerpfeilsystem betrachtet wird. Wird der Strom hingegen in einem Verbraucherpfeilsystem betrachtet, sind Spannung und Strom gegenphasig.
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Das erfindungsgemäß ebenfalls vorgesehene Stromversorgungssystem weist eine Drehstromquelle und einen aktiven Umrichter auf. Es zeichnet sich durch Mittel aus, die zur Durchführung eines zuvor erläuterten Verfahrens eingerichtet sind. Auf die obigen Erläuterungen wird daher ausdrücklich verwiesen. Entsprechendes gilt auch für die erfindungsgemäß vorgesehene Recheneinheit und das erfindungsgemäß vorgesehene Computerprogramm.
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Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z. B. eine Steuereinheit eines entsprechenden Stromversorgungssystems, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.
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Auch die Implementierung des Verfahrens in Form von Software ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten verursacht, insbesondere wenn ein ausführendes Steuergerät noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere Disketten, Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, CD-ROMs, DVDs u. a. m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt ein Stromversorgungssystem, das gemäß einer Ausführungsform der Erfindung betrieben werden kann, in schematischer Darstellung.
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2 zeigt einen Spannungsverlauf in einem Stromversorgungssystem in Form eines Diagramms.
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3 zeigt einen Spannungsverlauf in einem Stromversorgungssystem in Form eines Diagramms.
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4 zeigt einen Spannungsverlauf in einem Stromversorgungssystem in Form eines Diagramms.
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5 zeigt einen Spannungsverlauf in einem Stromversorgungssystem in Form eines Diagramms.
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6 zeigt einen Spannungsverlauf in einem Stromversorgungssystem in Form eines Diagramms.
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Ausführungsform(en) der Erfindung
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In den Figuren sind einander entsprechende Elemente, Verläufe usw. mit identischen Bezugszeichen angegeben und werden der Übersichtlichkeit halber nicht wiederholt erläutert.
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In 1 ist ein Stromversorgungssystem, das gemäß einer Ausführungsform der Erfindung betrieben werden kann, schematisch veranschaulicht und insgesamt mit 100 bezeichnet. Das Stromversorgungssystem 100 umfasst einen aktiven Umrichter 10, der über Phasenanschlüsse U–Y an eine frequenzvariable Drehstromquelle 20, beispielsweise eine generatorisch betriebene elektrische Maschine, angebunden ist. Die frequenzvariable Drehstromquelle 20 induziert in den Wechselspannungsanschlüssen U–Y jeweils Wechselspannungen, die in dem Umrichter 10, wenn dieser als Gleichrichter betrieben wird, in eine Gleichspannung gewandelt werden.
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Die Wechselspannungsanschlüsse U–Y sind hierzu in dem Umrichter 10 jeweils über erste Schaltelemente, hier mit UH–YH bezeichnet, an einen ersten Gleichspannungsanschluss B+, beispielsweise einen positiven Batteriepol, angebunden. Zu den ersten Schaltelementen UH–YH ist jeweils eine Diode D parallel geschaltet, die einen Stromfluss zwischen den jeweiligen Wechselspannungsanschlüssen U–Y und dem ersten Gleichspannungsanschluss B+ ermöglicht und in Gegenrichtung sperrt. Die ersten Schaltelemente UH–YH mit den zugehörigen Dioden D können beispielsweise insgesamt jeweils als Feldeffekttransistoren ausgebildet sein, wobei die Diode D jeweils die Bodydiode eines entsprechenden Feldeffekttransistors darstellt.
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Die Wechselspannungsanschlüsse U–Y sind ferner über zweite Schaltelemente, hier mit UL–YL bezeichnet, und mit entsprechenden Dioden D an einen zweiten Gleichspannungsanschluss B–, beispielsweise einem negativen Batteriepol, der auch auf Masse liegen kann, angebunden. Die entsprechenden Dioden D ermöglichen hier einen Stromfluss zwischen dem zweiten Gleichspannungsanschluss B– und dem jeweiligen Wechselspannungsanschluss U–Y und sperren den Stromfluss in Gegenrichtung.
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Der Umrichter 10 umfasst ferner im dargestellten Beispiel Messwiderstände R (Shunts), mittels derer jeweils ein Stromfluss in einer entsprechenden Leitung bzw. hier über die Dioden D der zweiten Schaltelemente UL–YL detektiert werden kann. Die Schaltelemente UH–VH und UL–YL werden, wie insoweit bekannt, jeweils auf Grundlage bekannter Ansteuermodi, beispielsweise durch eine oder mehrere nicht veranschaulichte Steuereinheiten, angesteuert.
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Entsprechende Ansteuermodi können beispielsweise eine Pulsweitenmodulationsansteuerung, wie sie in 2 veranschaulicht ist, eine Blockansteuerung, wie sie in 3 veranschaulicht ist, eine passive Gleichrichtung, wie sie in 4 veranschaulicht ist, und eine aktive Gleichrichtung, wie sie in 5 veranschaulicht ist, umfassen. In sämtlichen der genannten Figuren sowie in der 6, die eine Ansteuerung gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zeigt, sind dabei jeweils Spannungsverläufe in einem der Wechselspannungsanschlüsse U–Y in V auf der Ordinate gegenüber einer Zeit, beispielsweise in ms, auf der Abszisse aufgetragen. In sämtlichen Fällen ist mit UB+ ein an dem ersten Gleichspannungsanschluss B+ anliegendes Potential. Zu Zeiträumen, zu denen die Spannungsverläufe auf diesem an dem ersten Gleichspannungsanschluss B+ anliegenden Potential liegen, werden jeweils die ersten Schaltelemente UH–VH, zu den Zeiträumen, zu denen die Spannungsverläufe hier auf einem Potential von 0 V (das hier dem Potential des zweiten Gleichspannungsanschluss bzw. Masse entspricht) liegen, die zweiten Schaltelemente. Entsprechende Ansteuerpausen können vorgesehen sein. Es ist jeweils ein Spannungsverlauf eines der Phasenanschlüsse U–Y gezeigt, also nicht die durch die Drehstromquelle 20 induzierte Spannung sondern die Spannung der Phasenanschlüsse U–Y aufgrund der Ansteuerung.
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In 2 ist, wie bereits erwähnt, eine Pulsweitenmodulationsansteuerung veranschaulicht, die umfasst, die ersten und zweiten Schaltelemente UH–VH und UL–UL jeweils alternierend in einem Taktmuster anzusteuern, das mit einer Frequenz einer in den jeweiligen Wechselspannungsanschlüssen U–Y induzierten Phasenspannung geändert wird. Aus einer entsprechenden Taktung ergeben sich Phasenströme, die entsprechend gesteuert werden können.
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In 3 ist eine Blockansteuerung veranschaulicht, die umfasst, die ersten und zweiten Schaltelemente UL–YL bzw. UH–YH jeweils für vorgegebene Zeiträume, beispielsweise auf Grundlage einer Rotorlage einer elektrischen Maschine, die als frequenzvariable Drehstromquelle 20 verwendet wird, einzuschalten. Die Schaltelemente UL–YL bzw. UH–YH werden dabei jeweils einmal während einer Periodendauer eingeschaltet. Wie erwähnt, kann eine Blockansteuerung beispielsweise für etwa 180°, d. h. die Hälfte der Periodendauer, erfolgen.
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In 4 sind Spannungssignale der Phasenspannungen veranschaulicht, die sich aus einer passiven Gleichrichtung ergeben, d. h. wenn entsprechende Schaltelemente UH–YH bzw. UL–YL nicht angesteuert bzw. leitend geschaltet werden und sich eine Gleichrichtung damit lediglich durch die jeweiligen Dioden D ergibt. Es handelt sich um die erläuterte ”passive” Gleichrichtung.
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Werden zu Zeiträumen, in denen ein entsprechender Strom über die jeweiligen Dioden fließt, die entsprechenden Schaltelemente UH–YH bzw. UL–YL jeweils zugeschaltet, ergibt sich ein Spannungsverlauf, wie er in 5 veranschaulicht ist. Zu den hier mit 501 bzw. 502 veranschaulichten Zeiträumen ergibt sich aufgrund des reduzierten Widerstands infolge der aktiven Ansteuerung der entsprechenden Schaltelemente gegenüber einem Stromfluss über die jeweilige Diode eine Reduzierung in der jeweiligen Spannung.
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Wie in 6 veranschaulicht, die eine Ansteuerung gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zeigt, kann ein Übergang zwischen entsprechenden Ansteuermodi vorgesehen sein. Im dargestellten Beispiel erfolgt hierbei bis zu einem Zeitpunkt t1 eine Ansteuerung mittels Pulsweitenmodulation, ab dem Zeitpunkt t1 bis zu einem Zeitpunkt t2 eine Blockansteuerung, ab diesem Zeitpunkt t2 bis zu einem Zeitpunkt t3 eine passive Gleichrichtung und ab dem Zeitpunkt t3 eine aktive Gleichrichtung.
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Wie erläutert sieht ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung insbesondere einen Übergang zwischen einem Blockbetrieb, dem mehrfach erwähnten ”ersten Ansteuermodus” und einer aktiven Gleichrichtung, dem mehrfach erwähnten ”zweiten Ansteuermodus” vor. Hierzu wird im Blockbetrieb ein vorgegebener Phasenversatz eingestellt, anschließend die Ansteuerung der Schaltelemente beendet, so dass die in der aktiven Gleichrichtung jeweils zu verwendenden Ansteuerzeiträumen ”eingelernt” werden können, und anschließend ein Übergang in die aktive Gleichrichtung durchgeführt, in der diese Ansteuerzeiträume verwendet werden. Wie in der 6 in Form eines Pfeils 601 veranschaulicht, erfolgt ein derartiger Übergang vorzugsweise bei einer Erhöhung einer Rotordrehzahl einer als frequenzvariable Drehzahlquelle verwendeten elektrischen Maschine bzw. allgemein einer Frequenzerhöhung einer entsprechenden frequenzvariablen Drehstromquelle.
