Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einer N-phasigen elektrischen Maschine, mit einem ersten Teilbordnetz und mit einem zweiten Teilbordnetz, wobei die elektrische Maschine einen Rotor und ein Statorsystem umfasst, das erste Teilbordnetz einen Inverter umfasst, das Statorsystem dem Inverter zugeordnet ist, und die elektrische Maschine mit einem

Inverterregler nach dem Prinzip einer feldorientierten Regelung betreibbar ist.

Üblicherweise werden in einem Fahrzeug Komponenten, die elektrische Energieverbraucher darstellen, von einem Energiebordnetz mit einer Nennspannungslage von 14 Volt versorgt. Ein sekundärer 12 Volt-Energiespeicher, der im Bordnetz je nach Betriebssituation die Funktion einer Energiequelle oder die Funktion einer Energiesenke übernimmt, und ein 14 Volt- Generator werden darauf ausgelegt, eine elektrische Leistung von üblicherweise 1 ,5-3 kW im Fahrzeug bereitzustellen.

Falls in das Bordnetz des Fahrzeugs mehrere Verbraucher mit erhöhtem Leistungsbedarf integriert sind, kann das Bordnetz zwei oder mehrTeilbordnetze aufweisen. Dann transferiert ein Gleichstromsteller elektrische Leistung zwischen den beiden Teilbordnetzen. Die elektrische Maschine, die bei einem Fahrzeug mit elektrifiziertem Antriebsstrang auch motorisch betreibbar sein kann, weist neben jeweils zumindest einem Energiespeicher je Teilbordnetz die Funktion als elektrische Energiequelle oder -senke im Fahrzeug auf. Eine solche Bordnetz-Topologie ist beispielsweise in der Schrift DE 102 44 229 A1 dargestellt.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Fahrzeug mit einer N-phasigen elektrischen Maschine, mit einem ersten Teilbordnetz und mit einem zweiten Teilbordnetz, wobei die elektrische Maschine einen Rotor und ein Statorsystem umfasst, das erste Teilbordnetz einen Inverter umfasst, das Statorsystem dem Inverter zugeordnet ist, und die elektrische Maschine mit einem Inverterregler nach dem Prinzip einer feldorientierten Regelung betreibbar ist, zu beschreiben.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Fahrzeug gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte

Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Erfindungsgemäß ist der elektrischen Maschine eine Steuereinheit zugeordnet, durch die Steuervorrichtung ist der Inverter steuerbar und die Steuereinheit steuert den Inverter in Form eines phasenversetzten Ansteuerverfahrens. Dies bedeutet, dass das Statorsystem der elektrischen Maschine ist dem Inverter zugeordnet und die elektrische Maschine ist mit einem Stromregler nach dem Prinzip der feldorientierten Regelung betreibbar ist, wobei ein phasenversetztes Ansteuerverfahren verwendet wird, welches sowohl die Streuinduktivität als auch die Hauptinduktivität der Maschine zur Glättung des Sternpunktstroms nutzt.

Es handelt sich mit anderen Worten also um ein Fahrzeug mit einer N-phasigen elektrischen Maschine, mit einem ersten Teilbordnetz und mindestens einem zweiten Teilbordnetz, wobei die elektrische Maschine einen Rotor und ein Statorsystem umfasst, das erste Teilbordnetz einen Inverter zur Wandlung einer DC- in eine AC-Spannung umfasst. Dieses kann eine Brückenschaltung oder eine anderweitige Topologie wie z.B. ein Multi Level Umrichter sein. Am Eingang dieses Inverters befindet sich bei eingeprägter Spannung ein

Zwischenkreiskondensator zur Glättung der Eingangsspannung oder bei eingeprägtem Strom eine Zwischenkreisdrossel zur Glättung des Eingangsstroms. Nach einer bevorzugten Variante der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn das Statorsystem in einer Sternschaltung ausgeführt ist, der Sternpunkt mit dem zweiten Teilbordnetz direkt oder über einen Sternpunktschalter verbindbar ist, der Inverterregler einen Stromregler und einen Sternpunktregler umfasst, der Stromregler Phasenströme des Statorsystems regelt, und der Sternpunktregler einen Sternpunktstrom regelt.

Zweckmäßig ist es, wenn das Fahrzeug Messmittel zur Messung einer Anzahl von zumindest N-1 Phasenströmen und dem Stern punktstrom oder das Fahrzeug Messmittel zur Messung einer Anzahl von zumindest N Phasenströmen oder das Fahrzeug ein Messmittel zur Messung eines Zwischen kreisstroms umfasst, wobei der gemessene Zwischenkreisstrom anhand von Spannungs-Nullzeigern zumindest eine indirekte Bestimmung der N Phasenströme der Maschine ermöglicht, und die Steuereinheit den Inverterregler umfasst. Nach einer bevorzugten Ausprägung glättet das phasenversetzte Ansteuerverfahren den Sternpunktstrom, wobei der Sternpunktstrom durch eine Streuinduktivität und durch eine Hauptinduktivität der Maschine geglättet wird, und es ist ein zeitlicher Versatz zwischen jeder Phase der elektrischen Maschine untereinander einstellbar.

Dabei erfolgt die phasenversetzte Ansteuerung der einzelnen Phasen durch ein jeweiliges Pulsmuster und die Pulsmuster sind vorteilhafterweise um einen Winkel von 360 N

verschoben.

Gemäß einer weiteren Variante der Erfindung dient der Phasenversatz des Ansteuerverfahrens der Glättung des Sternpunktstroms durch einen Minimierung von Stromrippeln des

Sternpunktstroms und der Phasenversatz wirkt bei der Regelung des Sternpunktstroms über eine Umdrehung der Maschine gemittelt drehmomentfrei im Rotor.

Dies bedeutet, dass über eine Umdrehung der Maschine gemittelt kein zusätzliches

Drehmoment im Rotor erzeugt wird. Besondere Vorteile entstehen, wenn der Phasenversatz des Ansteuerverfahrens für eine erhöhte Verstellfrequenz bei der Pulsmustererzeugung nutzbar ist, um zur Verbesserung des Wirkungsgrads eine Schaltfrequenz des Inverters zu reduzieren oder bei einer vorgegebenen Schaltfrequenz den von der Drehzahl der Maschine begrenzten Betriebsbereich einer pulsweitenmodulierten (PWM) Regelung in Richtung einer höheren Drehzahl der Maschine hin zu erweitern, und der Stempunktregler einen Stellwert für das Ansteuerverfahren bereitstellt.

Somit kann bei einer vorgegebenen Schaltfrequenz der von der Polwechselfrequenz der Maschine und damit von der Drehzahl der Maschine begrenzten PWM-Betriebsbereichs zu höheren Drehzahlen hin zu erweitert werden.

Eine weitere zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung wird erhalten, wenn die Messmittel N Ströme (l _u , l _v , l _w ) der elektrischen Maschine misst, und die Steuereinheit die gemessenen Ströme (l _u , l _v , l _w ) über eine erweiterte Clarke-Park-Transformation in einen feldorientierten Stromzeiger (l _d , l _q , l ₀ ) mit einer flussbildenden Komponente (l _d ), mit einer momentenbildenden Komponente (l _q ) und mit einer Stromnullkomponente (l ₀ ) transformiert, wobei der

Sternpunktstrom (l _S tem) das Dreifache der Stromnullkomponente ist. Zusätzlich ist es vorteilhaft, wenn der Inverterregler als eine Regelgröße die flussbildende Komponente hat, der Inverterregler als eine Regelgröße die momentenbildende Komponente hat, der Inverterregler als eine Regelgröße die Stromnullkomponente hat, der Inverterregler als eine Sollgröße eine erste Sollstromgröße (1 ) für die flussbildende Komponente hat, der Inverterregler als eine Sollgröße eine zweite Sollstromgröße (l ^* _q ) für die momentenbildende Komponente hat, der Inverterregler als eine Sollgröße einen Sternpunktsollstrom hat (l*stem), der Inverterregler als eine Stellgröße eine erste Statorstellspannung (U* _d ) ausgibt, der Inverterregler als eine Stellgröße eine zweite Statorstellspannung (U ^* _q ) ausgibt, und der Inverterregler als eine Stellgröße eine dritte Statorstellspannung (U ^* ₀ ) ausgibt.

Zweckmäßigerweise wird dies dadurch ergänzt, dass die N-phasige elektrische Maschine als eine 3-phasige elektrische Maschine ausgeführt ist, der Inverter sechs Inverterschalter (HS1, HS2, HS3, LS1 , LS2, LS3) umfasst, die sechs Inverterschalter in drei Halbbrücken für die drei Phasen des Statorsystems angeordnet sind, die erste Statorstellspannung, die zweite

Statorsstellspannung und die dritte Statorstellspannung durch eine erweiterte inverse Clarke- Park-Transformation in Phasenspannungen (U _a , U _b , U _c ) des Statorsystems transformierbar sind, und der Inverter in einem Schalttakt nach dem Prinzip der Pulsweitenmodulation die Phasenspannung für jede der Phasen schaltet.

Nach einer weiteren Variante der Erfindung transferiert bei geschlossenem Sternpunktschalter die elektrische Maschine bei einem Sternpunktstrom ( tem) mit einer Stromrichtung vom

Sternpunkt zum zweiten Teilbordnetz elektrische Leistung von dem ersten Teilbordnetz zu dem zweiten Teilbordnetz und wirkt als Tiefsetzsteller.

Bei direkter Verbindung oder geschlossenem Sternpunktschalter transferiert die elektrische Maschine bei einem Sternpunktstrom (Istern) mit einer Stromrichtung vom zweiten Teilbordnetz zum Sternpunkt elektrische Leistung von dem zweiten Teilbordnetz zu dem ersten Teilbordnetz transferiert und wirkt als Hochsetzsteller.

Ferner ist durch die Vorgabe des Sternpunktsollstroms und die Einstellung der

Sternpunktstellspannung ein Sternpunktstrom (l _S tem) einstellbar und es wirkt die elektrische Maschine bei geschlossenem Sternpunktschalter als bidirektionaler Leistungssteiler. Im Folgenden werden anhand der beigefügten Zeichnungen ein bevorzugte

Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Daraus ergeben sich weitere Details, bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung. Im Einzelnen zeigen 140 schematisch

Fig. 1 : Schematische Topologie einer elektrischen Maschine mit belastetem Sternpunkt

Fig. 2: Optimierung der Pulsmustergenerierung zur Reduzierung eines Stromrippeis des Sternpunktstroms

145 Fig. 3: Prinzip einer symmetrischen Pulsmustergenerierung mit einem Dreieckmodulator

Fig. 4: Phasenverschobene Pulsmustergenerierung durch Mehrfachverstellung des

Tastverhältnisses während einer Dreieckmodulation

Fig. 5: Phasenverschobenen Pulsmustergenerierung durch Phasenversatz zwischen

Modulatoren gleicher Art und einem konstanten Tastverhältnis

150 Fig. 6: Phasenverschobene Pulsmustergenerierung durch unterschiedliche Modulatorarten bei gleichem Tastverhältnis für die verschiedenen Phasen

Die Ausführungsform gemäß Fig. 1 zeigt exemplarisch eine N-phasige Maschine als eine dreiphasig ausgeführte elektrische Maschine mit einem Rotor und einer einem Statorsystem (1).

155 Die drei Phasen werden als (u, v, w) bezeichnet. Der elektrischen Maschine sind ein Inverter (2) und ein Zwischenkreiskondensator (3) zugeordnet. Die elektrische Maschine, der Inverter und der Zwischenkreiskondensator sind Bestandteile eines ersten Teilbordnetzes (BN1 ) eines Fahrzeugs. Dieses Teilbordnetz weist zudem zumindest einen ersten elektrischen

Energiespeicher (3 ¹ ) auf, der als elektrochemischer Energiespeicher ausgeführt sein kann. 60 Die Ansteuerung der elektrischen Maschine, die sowohl generatorisch als auch elektrisch

betreibbar ist, erfolgt über den Inverter nach dem einem Fachmann auf dem Gebiet bekannten Prinzip der feldorientierten Regelung (FOR). Hierzu ist der Inverter bevorzugt als ein

Brückenumrichter ausgestaltet, d.h. jeder Phase der elektrischen Maschine ist eine elektrische Halbbrücke des Inverters zugeordnet. Eine Halbbrücke besteht aus einer Reihenschaltung von

165 zwei Schaltern, wobei der dem höheren elektrischen Potential zugeordnete Schalter jeweils als High-Side-Schalter (HS1 , HS2, HS3) und die der dem niedrigeren elektrischen Potential zugeordnete Schalter jeweils als Low-Side-Schalter (LS1 , LS2, LS3) bezeichnet wird. Alternativ zu einem Brückenumrichter kann auch ein Multilevel-Umrichter eingesetzt werden. Ohne Beschränkung dieser Allgemeinheit wird weiterhin von einem Brückenumrichter ausgegangen.

Das Fahrzeug weist zudem ein zweites Teilbordnetz (BN2) auf, das etwa einen zweiten elektrischen Energiespeicher (4') mit einem optionalen Zwischenkreiskondensator (4) und elektrische Verbraucher (12) umfasst. Es kann das zweite Teilbordnetz verschiedene

Ausführungsformen zeigen. Diesen ist gemeinsam, dass das niedrigere Potential des zweiten Teilbordnetzes dem niedrigen Potential des ersten Teilbordnetzes entspricht. Es besteht insbesondere keine elektrische Verbindung zwischen dem höheren Potential des zweiten Teilbordnetzes mit dem höheren Potential des ersten Teilbordnetzes.

Es ist jedoch der Sternpunkt (1a) der elektrischen Maschine mit dem höheren Potential des zweiten Teilbordnetzes dauerhaft elektrisch verbunden oder über einen Schalter, der als Sternpunktschalter (5) bezeichnet wird, elektrisch verbindbar. Durch diese Topologie kann ein separater Gleichstromsteller dadurch entfallen, dass dessen Funktion durch die Kombination einer N-phasigen elektrischen Maschine mit mindestens einer Wicklung in Sternschaltung, einem Inverter, optional einem bidirektional sperrenden Schalter zwischen dem Sternpunkt der Maschine sowie dem höheren Potenzial des zweiten

Teilenergiebordnetzes, dessen Spannung vorteilhafterweise niedriger ist als die Spannung des ersten Teilenergiebordnetzes, sowie ein Ausgangskondensator zur Spannungsglättung übernommen werden. Voraussetzung zur Bestimmung des Sternpunktstromes ist, dass entweder alle Ströme in den N Phasen oder N-1 Phasen + Sternpunktstrom der Maschine oder der Summenstrom durch den Zwischenkreiskondensator gemessen werden kann. Letztere Möglichkeit hat jedoch die Einschränkung zur Folge, dass eine Messung nur möglich ist, wenn keine Spannungs-Nullvektoren gestellt werden, d.h. am Beispiel einer Brückenschaltung niemals gleichzeitig entweder alle oberen Schalter oder alle unteren Schalter gleichzeitig geschlossen werden.

Ein geeignetes Verfahren zur Regelung des Sternpunktstroms ist z.B. die feldorientierte Regelung mit Nutzung der Null-Komponente aus der erweiterten Clarke-Park-Transformation, die eine Bestimmung des d-/q- und 0-Stroms im feldorientierten Koordinatensystem

voraussetzt. Die Transformationsgleichung kann wie folgt angegeben werden: (Gleichung 1 )

Im Gegensatz zur normalen Clarke-Park-Transformation ist zu erkennen, dass sich der Sternpunktstrom hier nicht zu 0 aufhebt, sondern einen weiteren Freiheitsgrad im System darstellt. Für den elektrischen Winkel ß _el , der für die Drehung des rotorfesten

Koordinatensystems benötigt wird, gilt allgemein: el ^} mech ^■ Z _p + ßs ß _s stellt den schlupfabhängigen Zusatzanteil bei einer Asynchronmaschine dar, der je nach motorischen oder generatorischen Betrieb positiv oder negativ sein kann. Im Fall einer

Synchronmaschine wird dieser Parameter zu 0 gesetzt wird.

Der in Gleichung 1 bestimmte Istwert des Stroms / ₀ kann nun mittels eines Reglers auf einen definierten Sollwert geregelt werden. Als gängige Reglerarten können sowohl stetige Regler mit wahlweise Proportional- und/oder Integral- und/oder Differentialanteil sowie Zustandsregler oder auch unstetige Regler mit z.B. Zwei- oder Dreipunktverhalten oder Fuzzyregler zum Einsatz kommen. Aufgrund der Einfachheit und gängiger Praxis wird im Folgenden von einem Pl-Regler ausgegangen, der im Stand der Technik in der Regel in digitaler Form in einer Steuereinheit implementiert ist.

Als Stellwert gibt der Sternpunktregler eine Statorstellspannung U _Q aus, die einer erweiterten, inversen Clarke-Park-Transformation zugeführt wird. Diese lässt sich wie folgt angeben:

Die dadurch erzeugten Stellspannungen U , Uy und können nun innerhalb der

Steuereinheit einem PWM-Modulator zugeführt werden, der daraus Pulsmustersignale zur Ansteuerung des Inverters erzeugt. Ohne weitere Maßnahmen beim Ansteuerverfahren würde, wie in Fig. 3 aufgezeigt, ein symmetrisches Pulsmuster erzeugt und damit der Inverter derart betrieben, dass der Sternpunktstrom zeitsynchron auf jede N Phasen der Maschine aufgeteilt wird. Dadurch wird zwar verhindert, dass ein Hauptfluss in der Maschine entsteht, der zu einem Drehmoment im Rotor führen kann, jedoch wirkt dadurch auch nicht die Hauptinduktivität der Maschine, so dass zur Glättung des Sternpunktstroms lediglich die Streuinduktivität genutzt 235 werden kann.

Folgende Herleitung verdeutlicht dies:

Abgeleitet von den allgemeinen Spannungsgleichungen einer E-Maschine im statorfesten

240 UVW-System lässt sich der verkettete, magnetische Fluss allgemein durch einen mit der Streuinduktivität La.uvw ^und einen mit der Hauptinduktivität L _m wirksamen Anteil beschreiben

^u w ~ ^a,uvw " & ' luvw L _m " M · I _uvw

245

unter Verwendung des Einheitsvektors E sowie der Matrix M, die die geometrische Anordnung der Phasen zueinander darstellt.

1 0 0 ^' cos(0°) cos(120°) cos(240°) ^"

E = 0 1 0 , M = cos(240°) cos(0°) cos(120°)

.0 0 1. cos(120°) cos(240°) cos(0°)

250

Mithilfe der erweiterten Clarke-Park-Transformation lässt sich die Flussgleichung im rotorfesten d/q/O-Koordinatensystem in allgmeiner Form wie folgt angeben

255

Für Maschinen, die eine ausgeprägte Schenkligkeit in der d- und q-Achse besitzen, können in Gleichung 3a auch die entsprechenden Induktivitäten L _d und L _q eingesetzt werden. (Gleichung 3b)

Es wird ersichtlich, dass die Komponenten der Hauptinduktivität L _m nicht auf den Nullstrom J ₀ wirken, sondern für die Stromglättung nur die Streuinduktivität L _{a uvw} wirksam ist.

Da nach dem allgemeinen Stand der Technik bei einer elektrischen Maschine angestrebt wird, die Streuinduktivität zugunsten einer guten magnetischen Kopplung zwischen Stator uns Rotor 265 so klein wie möglich zu halten, kann dies in Folge zu einem sehr hohen Stromrippel im

Sternpunktstrom führen.

Folgendes Beispiel verdeutlicht dies:

270 Der Nullstrom / ₀ , der aus der erweiterten Clarke-Park-Transformation hervorgeht, verteilt sich im Wesentlichen gleichmäßig zu je 1/N auf die N Phasen der elektrischen Maschine

_ 1 1 1

— 2 ^' + 2 ^' ^ 3 ^' ^ ^{w +}

Am Beispiel einer 3-phasigen Maschine ergibt sich für den Nullstrom

1

/(, = - ^■ [/„ ^■ sin(<ut + 0°) + ^■ sin(cot + 120°) + ! _w ^■ sin(o>t + 240°)]

275

Da sich die Summe der 3 um jeweils 120° versetzten Sinusströme zu Null ergibt und auch das Ziel gleicher Amplituden in allen Phasen besteht, kann der Sternpunktstrom vereinfacht als tern ⁼ 3 ^■ / ₀

beschrieben werden.

280 Soll nun z.B. ein Energietransfer vom Teilenergiebordnetz 1 zum Teilenergiebordnetz 2

stattfinden, so lässt sich der Stromrippel für einen dem Fachmann bekannten Tiefsetzsteller in allgemeiner Form wie folgt angeben: υ _β -υ _α

A/ _5tern = 3 - A/ ₀ = 3 - ^ - D - t _s υ _α

Das Tastverhältnis D ist für den Tiefsetzsteller definiert als— , die Periodendauer t _s entspricht u _e

dem Umkehrwert der Schaltfrequenz f _s . Hat beispielsweise das Teilenergiebordnetz 1 eine aktuelle Spannung von U _e = 48V, das Teilenergiebordnetz 2 eine aktuelle Spannung von U _a = 2V, die Streuinduktivität der elektrischen Maschine eine Größenordnung von 20μΗ und wird der Inverter mit einer Schaltperiodendauer von t _s - 62,5MS betrieben, ergibt sich im

Stern punktstrom ein Stromrippel von

48F - 12V 12V

Für den Fall, dass in umgekehrter Weise ein Energietransfer vom Teilenergiebordnetz 2 in das Teilenergiebordnetz 1 erfolgen soll, wird das System als für den Fachmann bekannten

Hochsetzsteller betrieben. Der Stromrippel beim Hochsetzsteller lässt sich allgemein wie folgt angeben

Das Tastverhältnis ist beim Hochsetzsteller definiert als

Da die gleiche Induktivität wie im Tiefsetzstellerbetrieb wirkt, ergibt sich für den Stempunktstrom unter Annahme gleicher Randbedingungen wie beim Tiefsetzstellerbetrieb ebnfalls ein

Stromrippel von te 4,4.4

^STER Ein Stromrippel in dieser Größenordnung führt dazu, dass ohne zusätzlich angebrachte, externe Glättungsinduktivität der Ausgangskondensator (12) sehr groß dimensioniert werden muss.

Die von den Reglern erzeugten Stellspannungen in feldorientierter Form U _d ^* , q und U _Q werden entweder direkt mittels einer inversen Clark-Parke-Transformation nach Gleichung 2 in statorfeste Stellspannungen U^, U _v und transformiert und einem PWM-Modulator zugeführt oder mittels einer inversen Clarke-Transformation

zunächst in statorflussorientierte Komponenten U„, UßUnd U _Q transformiert, aus denen über eine dem Fachmann bekannten Raumzeigermodulation für jede Phase der elektrischen

Maschine entsprechende Tastverhältnisse für den PWM-Modulator erzeugt werden können.

Das Pulsmuster zur Ansteuerung des Inverters wird nun in der Art modifiziert, dass nicht nur die Streuinduktivität, sondern auch die Hauptinduktivität der elektrischen Maschine zur Glättung des Sternpunktstroms genutzt wird.

In den hierzu gehörenden Fig. 2 bis 6 ist jeweils ein Pulsmuster an der Hochachse gegen die Zeit t an der Querachse gezeigt. Das Pulsmuster ergibt sich aus dem Wert des

Tastverhältnisses der jeweiligen Phase (ebenfalls an der Hochachse) in Relation zu einem jeweiligen Modulatorsignal (an der Hochachse gestrichelt). Nimmt das Modulatorsignal den Wert des Tastverhältnisses oder ein lokales Maximum an, kommt es im Wesentlichen zum

Schalten des Pulses in der jeweiligen Phase, woraus ein Phasenversatz der Pulsmuster z.B. bei bei für jede Phase unterschiedlichen Modulatorarten resultiert (siehe Fig. 6). In den Fig. 3 bis 6 ist das Pulsmuster über einen Zeitraum von zwei Periodendauern t _s dargestellt. Die Modifikation des Pulsmusters kann entweder dadurch geschehen, dass die bei einer elektrischen Maschine übliche und dem Fachmann bekannte Center Aligned Pulsmustererzeugung verwendet wird, jedoch das Tastverhältnis, welches vom Inverterregler erzeugt wird, während einer Modulationsperiode mehrfach verstellt wird. Vorteilhaft hierbei ist, dass der Modulator für alle Phasen gleich bleiben kann. Die Verstellfrequenz kann während einer Modulationsperiode z.B. um Faktor 2 erhöht werden, indem das Tastverhältnis für jede Phase, welches der Inverterregler ausgibt, derart modifiziert wird, dass sich 2 verschiedene Werte ergeben, sich jedoch im Mittel über eine Modulationsperiode der gleiche Wert ergibt, wie wenn nur einmal pro Modulationsperiode das Tastverhältnis eingestellt wird. Die kann z.B. dadurch geschehen, dass die Stromregelung mit doppelter Frequenz ausgeführt wird, wobei dadurch auch alle Clarke-Park-Transformationen doppelt schnell ausgeführt werden müssen. Desweiteren können die Nullzeiger der Raumzeigermodulation innerhalb einer

Modulationsperiode anderweitig verteilt werden.

Eine weitere Möglichkeit ist, ein bereits zuvor berechnetes Muster im Speicher der Steuereinheit abzulegen und bei Bedarf aufzurufen. Fig. 4 zeigt die entsprechende Ausführungsform.

Darüber hinaus kann das Tastverhältnis auch über alle Phasen konstant gehalten und unterschiedliche Modulatorarten wie Dreieck oder Sägezahn, jeweils in steigender oder fallender Form kombiniert verwendet werden (siehe Fig. 5) Die beiden letztgenannten

Ausführungsformen sind dem Fachmann als Edge Aligned Verfahren bekannt.

Eine letzte und vorteilhafteste Möglichkeit zur Erzeugung eines phasenverschobenen

Pulsmusters ist die Nutzung gleicher Modulatorarten, wie z.B. der Dreieckmodulator und Einstellung eines definierten zeitlichen Versatzes zwischen den einzelnen Phasen (siehe Fig. 6). Dies stellt die einfachste Art der Implementierung dar und bietet die meisten Freiheitsgrade, da zum einen der Phasenversatz zwischen den einzelnen Modulatoren während des Betriebs bedarfsgerecht eingestellt werden kann, zum anderen eine einfache Anpassung an die

Phasenzahl der elektrischen Maschine möglich ist, indem der Phasenversatz z.B. auf

360°

Phasenversatz =

N Phasen eingestellt wird. Fig. 2 zeigt am Beispiel einer dreiphasigen Maschine, wie der Stromrippel im Sternpunktstrom durch eine Verschiebung des Pulsmusters der Phasen U und W bei unverändertem Pulsmuster der Phase V signifikant um mehr als 50% reduziert wird. Bezugszeichenliste

1 N-phasige Maschine in Sternschaltung

1a Sternpunkt

2 Inverter, z.B. Brückenschaltung oder Multi-Level Umrichter

3 Zwischenkreiskondensator für Teilenergiebordnetz 1 , dem Inverter zugeordnet 3 ^' Energiespeicher im Teilenergiebordnetz 1

4 Energiespeicher im Teilenergiebordnetz 2

4" Zwischenkreiskondensator für Teilenergiebordnetz 1

5 Schalter zur Verbindung des Sternpunkts mit dem höheren Potenzial des Teilenergiebordnetzes 2 (optional)

6 Steuervorrichtung (SV)

1 1 Verbraucher im Teilenergiebordnetz 1

12 Verbraucher im Teilenergiebordnetz 2