用於運行電驅動裝置的供給支路、供給系統和方法與流程

2023-04-25 02:52:56

本發明涉及一種用於運行第一電動機的電供給支路，其中，該供給支路包括：-第一變頻器，用於取決於調整量為第一電動機供給電能；以及-連接網絡，通過該連接網絡將第一變頻器與直流電壓源相連接。另外涉及了一種帶有用於運行第一電動機的供給支路的供給系統，其中，該供給支路包括：-變頻器，用於取決於調整量為第一電動機供給電能；以及-連接網絡，通過該連接網絡將第一變頻器與直流電壓源相連接。再者本發明還涉及了一種運行電驅動裝置的方法。

背景技術：
在電動車輛中通常運行著兩個電動機，這兩個電動機通過各一個逆變器進行驅動。這兩個逆變器通過一個共用的連接網絡由一個共用的電壓源供電。在連接網絡中的電感和逆變器的輸入側的電容的共用作用下，並且更確切地說，尤其是在兩個逆變器處分別連接有一個處在運行狀態下的電動機的情況下，在連接網絡中將觀察到明顯傾向於產生不期望的高頻振動。迄今為止，均通過選擇電解電容器作為逆變器電容來抑制振動傾向。電解電容器較高的內阻減弱了振動。也公知的是，藉助鐵氧體環來減弱高頻。但電解電容器的內阻和鐵氧體環的減振作用卻導致電能被轉化成熱能，也就是說出現了不期望的電損耗和組件不期望的熱負載。

技術實現要素：
本發明的目的在於，在不增加電損耗的條件下實現有效的減振。根據本發明通過一種用於運行第一電動機的電供給支路來實現上述目的，該電供給支路包括以下裝置：-變頻器，用於取決於第一調整量為第一電動機供給電能；以及-連接網絡，通過該連接網絡將第一變頻器與直流電壓源相連接；其特徵在於，供給支路包括用於產生校正信息的振動抑制控制裝置和在考慮到第一電動機的運行參數以及考慮到第一校正信息的情況下產生調整量的第一校正模塊。對於電供給系統而言，以如下方式實現根據本發明的目的，即，該供給系統包括根據本發明的第一供給支路和根據本發明的第二供給支路。因此，對於用於運行電驅動裝置的方法而言，以如下方式實現根據本發明的目的，即，該方法包括以下步驟：-通過連接網絡將來自直流電壓源的電能供給給第一變頻器；-在考慮到通過連接網絡施加在第一變頻器上的電壓和/或考慮到通過連接網絡輸送給第一變頻器的電流的情況下產生第一校正信息；-在考慮到第一電動機的運行參數以及考慮到第一校正信息的情況下產生調整量；以及-根據第一調整量將來自第一變頻器的電能供給給連接在第一變頻器上的電動機。藉助在考慮了通過連接網絡傳輸送給變頻器的電壓和/或考慮了通過連接網絡輸送給變頻器的電流的情況下產生的校正信息以及在考慮了該校正信息的情況下產生用於變頻器的調整量，振動抑制控制裝置可以識別出振動的出現且抵抗振動的進一步形成。提出一個有益的進一步的構造方式：供給支路包括用於第一電動機的第一電動機控制裝置，該第一電動機控制裝置用於產生第一運行參數。由此可能的是，以公知的方式影響第一電動機的驅動行為。提出一個優選的改進方案，即第一運行參數包括空間矢量(Raumzeiger)。由此能夠繼續不進行任何變化地使用公知的、已被證明可行的電動機控制裝置。提出一個優選的改進方案，即第一調整量包括空間矢量。由此能夠以公知的和已被證明可行的方式影響第一變頻器的運行。提出一個優選的改進方案，即供給系統包括用於產生第一和第二供給支路的調整量所用的校正信息的共用的振動抑制控制裝置。由此能夠節省第二振動抑制控制裝置的硬體的製造費用支出。提出一個優選的改進方案，即該共用的振動抑制控制裝置用於，在考慮到通過連接網絡施加給第二供給支路的變頻器的電壓的情況下和/或根據通過連接網絡輸送給第二供給支路的變頻器的電流而產生第一供給支路的調整量所用的校正信息。由此可以使用於第一供給支路的振動抑制裝置與第二供給支路用的振動抑制裝置相互配合併且避免在兩個供給支路用的振動抑制控制裝置之間由於缺乏內部協調而產生振動。提出一個優選的改進方案，即共用的振動抑制控制裝置用於，在考慮了通過連接網絡施加給第一供給支路的變頻器的電壓的情況下和/或根據通過連接網絡輸送給第一供給支路的變頻器的電流而產生第二供給支路的調整量所用的校正信息。由此還可以使用於第一供給支路的振動抑制裝置與第二供給支路用的振動抑制裝置相互配合併且避免在兩個供給支路用的振動抑制控制裝置之間由於缺乏內部協調而產生振動。提出一個優選的改進方案，即供給支路或供給系統包括第一和/或第二電動機。附圖說明藉助附圖來詳細闡述本發明，其中：圖1示出了用於兩個電動機的一個供給支路的示意性框圖，圖2示出了能夠振動的四端網絡的示意性的等效電路圖，該四端網絡由逆變器的逆變器電容和連接網絡形成在兩個逆變器之間，圖3示出了在不使用根據本發明的振動抑制系統的情況下流經供給系統的第一逆變器的直流電壓連接導線的電流的時間圖表，圖4示出了在使用根據本發明的振動抑制系統的情況下流經供給系統的第一逆變器的直流電壓連接導線的電流的時間圖表，圖5示出了在不使用根據本發明的振動抑制系統的情況下流經供給系統的第一逆變器的直流電壓連接導線的交流電部分的電流的頻譜，圖6示出了在使用根據本發明的振動抑制系統的情況下流經供給系統的第一逆變器的直流電壓連接導線的交流電部分的電流的頻譜，圖7示意性地示出了根據本發明的用於運行電驅動裝置的方法的流程圖。具體實施方式下面詳細描述的實施例展示出了本發明的多個優選實施方式。圖1示出了具有兩個供給支路11，12的供給系統10。第一供給支路11包括用於驅動第一三相交流電機31的第一逆變器21。第一逆變器21在直流側通過連接網絡40連接在電池50(直流電源)上。可選地或額外地可以為了發電機運行而設有第一三相交流電動機31，在其中出現從電動機31朝向電池50的能量流。還可以為了以三個以上的相位進行的運行而設有第一逆變器21和第一電動機31。在第一逆變器21中在支流側24上存在一個逆變器電容C1。逆變器電容C1典型地具有在例如600μF範圍內的電容。電容C1優選地是具有低內阻的薄膜電容器。連接網絡40包括至少一個導線41，該導線帶有寄生的導線電感L1和寄生的歐姆導線電阻R1。寄生的導線電感L1典型地具有在例如在1.5μH的範圍內的電感值。供給系統10包括第二供給支路12，該第二供給支路可以具有與第一供給支路11相同的結構。在此大部分通過共用的連接導線43在電池50和逆變器21，22之間實現直流電輸送。共用的連接導線43可以完全地或大部分地由處在電池50內部的布線構成。由於該連接導線43是共用的而無法確定測針(Abgriff)46的電勢。共用的連接導線43的寄生電感L3典型地按比例明顯大於逆變器21，22的連接導線41，42的寄生電感L1，L2。由此交流電部分典型地集中在逆變器21，22的連接導線41，42上。並且這對於粗略地觀察振動行為而言已足夠了，僅僅需要觀察交叉流(Querstrom)iL，並且在等效電路圖60(見圖2)中在概念上將連接導線41，42的寄生電感L1，L2總結為總電感L＝L1+L2。當取消了用於觀察交流電的用於電池50的測針46的話，那麼可以將連接網絡40與兩個逆變器電容C1，C2共同視作為以Pi電路60的構造形式出現的能夠振動的四端網絡(見圖2)。當在兩個逆變器21，22中的每個逆變器處均運行各一個電動機31，32時，在圖3的時間範圍內以及在圖4的頻率範圍內清楚地看出在連接網絡40中形成哪些明顯的電振動62。在實例中，包括逆變器電容C1，C2(也就是等效電路60)的連接網絡40的諧振頻率為5.3KHz且脈寬調製的頻率為8kHz。該頻率接近連接網絡40的自身頻率導致激發連接網絡40。這種電振動62是不期望的。由於電振動62，導線41，42中的電流i1，i2較高且在導線41，42和逆變器電容C1，C2中出現額外的歐姆損耗，這些會導致電能被額外地轉換成熱能。由於額外的交流電和額外的熱產生，電組件41，42，C1，C2承受更大負荷。由此為了使它們不會過快地老化和更容易失效，必須將組件41，42，C1，C2的尺寸構造得更大，由此就增加了製造費用和供給系統10的質量。為了減弱振動62，圖1中所示的供給系統10包括振動抑制系統70。振動抑制系統70包括振動抑制控制裝置73，第一校正模塊71以及第一電流傳感器81和第一電壓傳感器91。為了實現有效地抑制高頻振動，優選的是，振動抑制控制系統73執行特別迅速的信號處理。為了滿足採樣定理，振動抑制控制裝置73應每秒至少以脈寬調製所具有的頻率的雙倍進行完整的處理循環過程。在8KHz的脈寬調製過程中存在至少16000次完整的處理循環過程。第一電流傳感器81和第一電壓傳感器91布置在第一逆變器21的連接導線41上。藉助第一電壓傳感器91和第一電流傳感器81，振動抑制控制裝置73測定了第一逆變器21的連接導線41上的振動狀態62的相位和振幅63。從振動狀態62的相位和振幅63中，振動抑制控制裝置73計算出了用於逆變器21的調整量95的校正信息93。第一校正模塊71產生出用於控制電池50和第一逆變器21之間的能量流強度的第一調整量95。在此，第一調整量95的低頻部分優選地主要由第一調整量原信號97來確定，第一校正模塊71從第一電動機控制裝置33獲得該調整量原信號。第一電動機控制裝置33從第一電動機31以及在可能的情況下從外部輸入的第一基準變量35中獲得對其所必須的運行參數。並且第一調整量95的高頻部分優選地主要由第一校正信息93來確定，第一校正模塊71從振動抑制控制裝置73中獲得該校正信息。第一調整量95的高頻部分(校正信息93)可以是空間矢量，該空間矢量通過矢量加法加在低頻的調整原量97(同樣可以是空間矢量)上。第一調整量原信號97，第一調整量95和/或第一校正信息93優選地分別包括一個空間矢量值。第一調整量95優選地藉助第一逆變器控制裝置23來引起第一逆變器21的脈寬調製。當設有第二供給支路12時，振動抑制控制系統70額外地包括第二校正模塊72以及第二電壓傳感器92，該第二電壓傳感器被布置在第二逆變器22的連接導線42上。藉助第二電壓傳感器92和第一電流傳感器81(和/或可選的第二電流傳感器82)振動抑制控制系統70測定第二逆變器12的連接導線42上的振動狀態62的相位和振幅63。從振動狀態62的相位和振幅63中，振動抑制控制裝置73計算出了用於第二逆變器22的調整量96的第二校正信息94。第二校正模塊72產生出用於控制在電池50和第二逆變器22之間的能量流強度的第二調整量96。在此，第二調整量96的低頻部分優選地主要由第二調整量原信號98來確定，第二校正模塊72從第二電動機控制裝置34獲得該調整量原信號。第二電動機控制裝置34從第二電動機32以及在可能的情況下從外部輸入的第二指令變量36中獲得對其所必須的運行參數。並且第二調整量96的高頻部分優選地主要由第二校正信息94來確定，第二校正模塊72從振動抑制控制裝置73中獲得該校正信息。第二調整量原信號98，第二調整量96和/或第二校正信息94優選地分別包括一個空間矢量值。第二調整量96優選地藉助第二逆變器控制裝置24來引起第二逆變器22的脈寬調製。圖5的時間區域和圖6的頻率區域中示出了在隨振動抑制系統70進行運行的情況下，當供給系統10在如圖3和圖4中的其他相同的條件下運行時仍具有多高的電振動。在所示的實施例中，藉助振動抑制系統70將振動振幅63降低了大約因數3至4。該模擬是在利用在使用了用於工業電子組件的SimpowerSystem-Bibliothek的情況下進行的。提出了一個進一步的構造方式：藉助狀態空間調整(Zustandsraumregelung)來產生校正信息93，94。提出一個實施變體：電流形成輸入矢量U＝(i1,i2)。電壓v1,v2和差動電流iL能夠形成狀態矢量X＝(v1,iL,v2)或輸出矢量Y。狀態矢量X和輸出矢量Y可以是相等的(Y＝X)。可以得出以下狀態矩陣A：(0,-1/C1,0；1/L,0,-1/L；0,1/C2,0)。可以得出以下輸入數組B：(1/C1,0；0,0；0,1/C2)。可以得出以下輸出數組：(1,0,0；0,1,0；0,0,1)。另外，可以符合：dX/dt＝A*X+B*U並且Y＝C*X。可以藉助LQR算法來計算校正信息93，94。校正信息93，94可以是由-K*Y計算出來的校正電流值，其中，K是放大矩陣或帶有各自的系統特徵的放大系統。可以在振動抑制控制裝置73和/或校正模塊71，72中使用放大矩陣K。優選地，振動抑制系統70並不影響藉助電動機控制裝置31，32的傳統的逆變器21，22控制(或調節)。為了實現上述特性，在振動抑制控制裝置73和/或在用於形成校正信息93，94的校正模塊71中為每個供給支路11，12均設置一個高通濾波器(在圖中未示出)。由於電動機控制裝置31，32在1000Hz以下的頻率下工作，所以該高通濾波器的極限頻率處在大約1000Hz上。藉助所提出的供給支路、所提出的供給系統和所提出的用於運行電驅動的方法能夠減小當兩個沒有被動的減震措施的逆變器、例如鐵氧體或電阻在共用的電池上運行時所產生的振動。由此避免了使用鐵氧體或電阻的費用支出和質量缺陷。振動抑制系統具有模塊化結構，從而能夠構想出可改裝的備選方案。