TRÄGERSIGNALVERSCHIEBUNG ZUM MINIMIEREN VON STROMRIPPEL IM GEMEINSAMEN GLEICHSPANNUNGSZWISCHENKREIS VON MEHREREN

WECHSELRICHTERN

Elektrische Antriebsmaschinen in der Kraftfahrzeugtechnik werden meist mit spannungsgespeisten Pulswechselrichtern angesteuert. Dadurch können Drehstrommaschinen verwendet werden, wobei die Gleichspannung, das heißt die Versorgungsspannung des Fahrzeugbordnetzes, von Pulswechselrichtern in ein (Drehstrom- ) Wechselssignal gewandelt wird. Dies erlaubt es, eine gewünschte effektive Spannungshöhe für jede Phase einzustellen bzw. ein Leistungssignal (etwa ein Sinussignal) zu definieren, wobei das pulsweitenmodulierte Signal zwischen zwei Pegeln (Plus- und Minuspol des Energiespeichers des Bordnetzes) um ^¬ schalten kann. Der Tastgrad gibt hierbei das Verhältnis des Ein-Zustands des entsprechenden Schalters des Pulswechsel ^¬ richters im Verhältnis zur Periodendauer an. Um einen im Wesentlichen sinusförmigen Phasenstrom bei Drehstrommaschinen einzustellen, sollte die Taktfrequenz wesentlich größer sein als die elektrische Frequenz (d.h. die Grundfrequenz des Drehstroms) des Elektromotors. Grund hierfür ist, dass das Pulswechselsignal ein Rechtecksignal ist, welches das Sinussignal eines Dreh ^¬ stromsignals annähernd nachbildet.

Ein Bestandteil von Pulswechselrichtern oder allgemein von Wechselrichtern ist ein Zwischenkreis, der gemäß der Schalt ^¬ frequenz des Wechselrichters Energie zur Ansteuerung der Antriebsmaschine bereitstellt. Der Zwischenkreis umfasst ins- besondere einen oder mehrere Energiespeicher in Form eines

Kondensators (und/oder einer Spule), wobei im Wesentlichen der gesamte Wechselanteil des pulsweitenmodulierten Signals aus dem Zwischenkreis bezogen wird. Durch die Ansteuerung ergibt sich je nach Modulationsgrad eine relativ große Belastung des Zwi- schenkreises. Zur besseren Verständlichkeit wird der Zwi ^¬ schenkreis bzw. dessen Energiespeicher (insbesondere der Kondensator oder die Kondensatoren) als „Zwischenkreiskon- densator" bezeichnet. Im Folgenden soll eine Möglichkeit aufgezeigt werden, mit der sich die Belastung des Zwischenkreiskondensators verringern lässt . Diese Aufgabe wird gelöst durch das Verfahren nach Anspruch 1. Weitere Möglichkeiten, Alternativen, Vorteile und Eigenschaften ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung und den Figuren. Offenbarung der Erfindung

Es wird vorgeschlagen, in einem Fahrzeugbordnetz zwei zueinander zeitlich versetzte Pulsmuster zur Ansteuerung zu verwenden. Aus den Pulsmustern werden Spannungssignale erzeugt, die zur An- Steuerung einer Last dienen können. Es wurde erkannt, dass die Belastung eines gemeinsamen Zwischenkreiskondensators, welcher die Erzeugung der Spannungssignale stützt, durch eine geeignete Gesamt-Verschiebung zwischen den Pulsmustern verringert werden kann. Der Begriff „Verschiebung" ist als zeitlicher Versatz zu betrachten.

Die Belastung kann auf diese Weise gegenüber einer Pulswei- ten-modulation mit gleicher Leistung, welche nur ein (1) Pulsmuster verwendet, verringert werden. Dadurch kann der Zwischenkreiskondensator für geringere Belastungen ausgelegt werden. Zum Einen kann dies Kosten sparen und zum Anderen kann dadurch der Bauraum verringert werden, der für den Zwischenkreiskondensator erforderlich ist. Zudem kann sich eine höhere Verlässlichkeit ergeben, da der Zwischenkreiskondensator we- niger belastet wird.

Es wird ein Verfahren zur Wechselrichtung einer Gleichspannung zur Erzeugung von mindestens zwei pulsweitenmodulierten Spannungssignalen in einem Fahrzeugbordnetz vorgeschlagen. Die pulsweitenmodulierten Spannungssignale sind jeweils mehrphasig, insbesondere dreiphasig, wobei auch eine höhere Anzahl an Phasen verwendet werden kann. Die pulsweitenmodulierten Spannungssignale weisen jeweils eine Spannung auf, die gemäß der Puls- muster zwischen zwei Werten wechselt. Einer dieser Werte ist Null, der andere Wert kann beispielsweise der Gleichspannung entsprechen, der der Wechselrichtung unterzogen wird, etwa dem Pluspotential der Eingangsspannung. Durch die Pulsweiten- modulation wird insbesondere ein (angenähertes) Sinussignal erzeugt, das beispielsweise einer elektrischen Maschine zu ^¬ geführt werden kann. Die Spannungssignale sind insbesondere Drehstromsignale, deren Grundfrequenz-Anteil (bezogen auf die Signalleistung) mindestens 30%, 50% oder 70% und vorzugsweise mindestens 80% oder 90% der gesamten Signalleistung und besonders bevorzugt mindestens 98% oder 99% ausmacht. Der Phasenversatz zwischen den einzelnen Phasen jedes der Spannungssignale ist vorzugsweise gleich, beispielsweise 120° bei einem dreiphasigen System.

Um die Leistung der Spannungssignale zu regeln, wird ein Soll-Modulationsgrad m vorgegeben. Dieser kann insbesondere von einer Steuerungseinheit vorgegeben sein, wobei die Span ^¬ nungssignale in einer nachgeordneten Wechselrichterschaltung, insbesondere in einer Inverterschaltung, umgesetzt werden. Mit den Pulsmustern werden (mehrere, insbesondere mindestens zwei) Brücken einer Inverterschaltung angesteuert. Jedes Pulsmuster steuert eine eigene Brücke (einer Inverterschaltung) an. Es wird für diesen Soll-Modulationsgrad m eine (zeitliche) Gesamt-Trägersignalverschiebung ermittelt. Hierbei kann der Begriff „Trägersignalverschiebung", auch als CSS („Carrier Signal Shift") bezeichnet werden. Die Gesamt-Verschiebung wird derart ermittelt, dass sich für den Soll-Modulationsgrad m eine minimale Strombelastung für den Zwischenkreiskondensator ergibt. Die Gesamt-Trägersignalverschiebung (bzw. die Gesamt-CSS ) ist der zeitliche Versatz zwischen dem ersten und dem zweiten Spannungssignal bzw. zwischen dem ersten und dem zweiten Pulsmuster. Das erste und das zweite Spannungssignal entsprechen innerhalb eines Zeigermodells der komplexen Wechselstrom ^¬ rechnung zusammen einem Soll-Zeiger, der ein (sinusförmiges) Drehstromsignal repräsentiert. Die Summe der Spannungssignale ergibt somit ein mehrphasiges, angenähertes Sinussignal; der Soll-Zeiger ergibt sich aus der Summe der beiden Zeiger, die die Spannungssignale wiedergeben. Als Verschiebung wird hier insbesondere eine Verzögerung bezeichnet. Die Verschiebung bezieht sich wie erwähnt auf die Dimension Zeit.

Jedem Spannungssignal (bzw. jedem Wicklungssystem, das mit dem betreffenden Spannungssignal versorgt wird) ist ein eigener Soll-Spannungszeiger zugeordnet. Das Pulsmuster wird aus den Spannungszeigern für jedes Wicklungssystem separat berechnet.

Das erste und das zweite Pulsmuster werden aus winkelkorrigierten Spannungszeigern erzeugt. Die winkelkorrigierten Spannungszeiger sind hinsichtlich des geometrischen Versatzes (d.h. der geometrische Winkel zwischen Wicklungssystemen) korrigiert. Ferner sind die winkelkorrigierten Spannungszeiger hinsichtlich der Trägersignalverschiebung korrigiert.

Um die Gesamt-CSS anhand des Soll-Modulationsgrads zu bilden, kann eine vorgegebene Abbildung verwendet werden. Diese Ab- bildung ordnet verschiedenen Gesamt-CSS zu zugehörigen Strombelastungen zu. Die Abbildung ordnet die verschiedenen Gesamt-CSS insbesondere zu zugehörigen Strombelastungen für verschiedene Modulationsgrade zu. Die Abbildung kann somit dreidimensional sein. Ist der Modulationsgrad vorgegeben und entspricht dem Soll-Modulationsgrad m, so bildet die Abbildung (ausgehend von dem Soll-Modulationsgrad) verschiedene Ge ^¬ samt-CSS auf zugehörige Strombelastungen ab. Es kann die minimale Strombelastung (für den Soll-Modulationsgrad m, welcher vorgegeben ist) ermittelt werden, sowie der zugehörige Gesamt-CSS. Die Spannungssignale werden gemäß der ermittelten Gesamt-CSS erzeugt (für den die Strombelastung minimal ist und für den der Soll-Modulationsgrad m gilt) . Die erzeugten Pulsmuster werden dann abgegeben, insbesondere an Wechselrichterschaltungen. Die Abbildung kann grundsätzlich Wertepaaren, die jeweils ein Soll-Tastverhältnis und eine Gesamt-Verschiebung wiedergeben, zu einer Strombelastung zuordnen. Falls die Abbildung von vorneherein gemäß dem Soll-Modulations ^¬ grad m, welcher vorgegeben ist, parametrisiert ist, dann kann die Abbildung reduziert werden auf eine Abbildung bzw. Funktion, die verschiedenen Gesamt-CSS zu Strombelastungen zuordnet, unter der Maßgabe, dass der Modulationsgrad dem vorgegebenen

Soll-Modulationsgrad m entspricht.

Eine Möglichkeit der Umsetzung ist es, von einem vorgegebenen Grund-Modulationsgrad auszugehen und hierfür das Minimum der Strombelastung (und die zugehörige Trägersignalverschiebung bzw. CSS) zu ermitteln. Der Grund-Modulationsgrad kann von vorneherein vorgegeben sein, beispielsweise bei der Implementierung des Verfahrens in einer Steuereinheit. Ausgehend hiervon kann eine Differenz zwischen dem Grund-Modulationsgrad und dem (aktuellen, gegebenenfalls veränderlichen) Soll-Modulationsgrad gebildet werden. Eine Funktion ordnet unter ^¬ schiedlichen Differenzen zwischen Grund-Modulationsgrad und Soll-Modulationsgrad zu zugehörigen variablen Trägersignal ^¬ verschiebungen (d.h. zu zugehörigen variablen CSS-Werten) zu. Die variable Trägersignalverschiebung, die sich für den

Soll-Modulationsgrad ergibt, wird zu einer konstanten Trä ^¬ gersignalverschiebung (d.h. zu einem konstanten CSS-Wert) addiert. Die konstante Trägersignalverschiebung ist diejenige, bei der die Strombelastung ausgehend von dem Grund-Modulations- grad minimal ist. Die konstante Trägersignalverschiebung und die variable Trägersignalverschiebung addieren sich zusammen zu der Gesamt- Trägersignalverschiebung. Die Spannungssignale werden gemäß dieser Gesamt- Trägersignalverschiebung pulsweiten- moduliert. Die Möglichkeiten zur Berechnung der Gesamt- Trä- gersignalverschiebung werden im Weiteren näher erläutert.

Es werden (zumindest) ein erstes und ein zweites Pulsmuster als zwei (oder mehr als zwei) gleiche Pulsmuster erzeugt, die jeweils den Soll-Modulationsgrad aufweisen. Die Pulsmuster werden derart erzeugt, dass diese um die Gesamt-Tastsignalverschiebung zueinander versetzt sind. Dies kann beispielsweise durch zwei (oder mehr als zwei) gekoppelte Signalgeneratoren geschehen, oder durch einen Signalgenerator, dessen Ausgang gemäß der Gesamt- Trägersignalverschiebung versetzt wird und der zum Einen direkt und zum Anderen versetzt die Pulsweitenmodulation steuert. Es kann eine Brücke der Inverterschaltung direkt angesteuert und eine weitere Brücke kann gemäß der Gesamt-Trägersignalver- Schiebung verzögert angesteuert werden. Alternativ wird eine Brücke von einem Signalgenerator angesteuert und eine andere Brücke wird von einem anderen Signalgenerator angesteuert. Es kann ein Mikroprozessor vorgesehen sein, der mehrere (physikalische oder logische) Ausgänge bzw. Ausgangskanäle aufweist, wobei an den mehreren Ausgängen ein erstes Pulsmuster und

(mindestens) ein zweites, dazu (gemäß der Gesamt-Trägersignal- verschiebung) verschobenes Pulsmuster ausgegeben wird. Ein auf dem Mikroprozessor ablaufendes Computerprogramm steuert die Ausgänge wie erwähnt an.

Die Pulsmuster dienen insbesondere zur Ansteuerung von Wechselrichterschaltungen. Diese setzen die Pulsmuster um und erzeugen Spannungssignale. Diese Spannungssignale sind ein ^¬ gerichtet, an eine Last angelegt zu werden, insbesondere an eine elektrische Maschine. Die Spannungssignale weisen Pegel auf, die an die Nennspannung der elektrischen Maschine angepasst sind. Die Spannungssignale werden als Leistungssignale abgegeben, d.h. durch Aufprägen von Strömen, deren Höhe an einen Nennstrom der Last angepasst ist.

Es wird anhand der Pulsmuster ein erstes, pulsweitenmoduliertes Spannungssignal (mehrphasig) abgegeben bzw . erzeugt, und es wird ein zweites, pulsweitenmoduliertes Spannungssignal (mehrphasig) gemäß dem zweiten Pulsmuster abgegeben bzw. erzeugt. Eine Inverterschaltung mit mehreren Brücken setzt die Pulsmuster (als Ansteuersignale) in die Spannungssignale (als Leistungs-Aus- gangssignale) um.

Es werden bei der Umsetzung der Pulsmuster, d.h. bei der Abgabe der Spannungssignale mehrere Brücken (bzw. Brückenschaltungen) verwendet, die insbesondere einem Wechselrichter angehören. Die Brücken haben jeweils einen Gleichspannungsanschluss (d.h. einen positiven und einen negativen Anschluss) . Die Gleichspan- nungsanschlüsse der Brücken sind parallel geschaltet. Parallel hierzu ist der Zwischenkreiskondensator geschaltet. Dieser versorgt die Brücken mit Wechselstrom. Die Brücken weisen jeweils Arme in einer Anzahl auf, die der Anzahl der Phasen einer Brücke entspricht. Jeder Arm weist Schaltelemente auf, insbesondere zwei serielle (steuerbare) Schaltelemente (ein Schaltelement als Lowside-Schalter und ein Schaltelement als Highside-Schalter) . Bei einer sogenannten kontinuierlichen Pulsweitenmodulation werden innerhalb jeder Brücke alle Schalter geschaltet. Bei der sogenannten nicht-kontinuierlichen Pulsweitenmodulation werden innerhalb jeder Brücke alle Schalter bis auf die Schalter eines Arms geschaltet.

Es können daher gemäß eines Pulsmodulationsverfahrens Schalt- elemente aller Arme mehrerer steuerbaren Brücken geschaltet werden (innerhalb einer Phase des betreffenden Arms) . Alternativ können (innerhalb einer Phase des betreffenden Arms) die Schaltelemente aller Arme mehrerer steuerbaren Brücken - bis auf Schaltelemente eines Arms der jeweiligen Brücke - gemäß einem Pulsmodulationsverfahren geschaltet werden. Das erste und das zweite Pulsmuster können als kontinuierlich oder nicht kontinuierlich pulsweitenmodulierte Gleichspannung erzeugt werden.

Gemäß einer Ausführungsform wird das erste Spannungssignal an ein erstes Wicklungssystem und das zweite Spannungssignal wird an ein zweites Wicklungssystem derselben elektrischen Maschine abgegeben, oder an eine elektrodynamische Anlage mit dem ersten und dem zweiten Wicklungssystem, wobei diese beiden kraft- bzw. drehmomentübertragend (direkt oder indirekt) miteinander verbunden sind. Die beiden Wicklungssysteme können in zwei separaten elektrischen Maschinen liegen, die mechanisch gekoppelt sein können. Die beiden Wicklungssysteme können direkt miteinander verbunden sein, etwa über eine Welle, oder können indirekt oder schaltbar miteinander verbunden sein, etwa über ein Getriebe oder über eine Kupplung. Ein relevanter Aspekt ist es, dass jedes Wicklungssystem definitionsgemäß eigenständig elektrische in mechanische Energie umwandeln kann. Die Wicklungssysteme sind jeweils mehrphasig. Die Wicklungs ^¬ systeme können geometrisch zueinander versetzt sein. Als „dieselbe elektrische Maschine" ist auch eine Anordnung von mehreren Statoren oder Rotoren zu verstehen, die die Wick- lungssysteme aufweisen, und die auf die gleiche Welle wirken oder mittels dieser verbunden sind. Im Rahmen des Abgebens der Spannungssignale werden Einzelwicklungen eines ersten und eines zweiten Wicklungssystems derselben elektrischen Maschine (bzw. derselben elektrodynamischen Anlage) mit dem Spannungssignal versorgt.

Die Spannungssignale können an Einzelwicklungen abgegeben werden. Somit umfasst das Verfahren das Versorgen von Einzelwicklungen. Insbesondere werden erste und zweite Wick- lungssysteme versorgt, die die Einzelwicklungen umfassen. Die Einzelwicklungen entsprechen den einzelnen Phasen der Wicklungssysteme. Die Einzelwicklungen jedes Wicklungssystems sind gleichmäßig über den gleichen Winkel verteilt. Die Einzel ^¬ wicklungen werden jeweils über einen eigenen, eineindeutig zugeordneten Arm der Brücke versorgt.

Die Berechnung der Gesamt-Trägersignalverschiebung zwischen den Spannungssignalen bzw. zwischen den Pulsmustern kann einen hohen Rechenaufwand erfordern, insbesondere wenn sich der Soll-Mo- dulationsgrad schnell ändert. Daher kann ein Teil der Ermittlung der Gesamt-Trägersignalverschiebung bereits bei der Implementierung oder der Entwicklung einer Umsetzung des Verfahrens (beispielsweise eines Steuergeräts oder eines Programmcodes innerhalb des Steuergeräts) durchgeführt werden.

Es kann vorgesehen sein, dass ein Minimum für eine Strombelastung eines Zwischenkreiskondensators innerhalb einer vorgegebenen Funktion ermittelt wird. Diese vorgegebene Funktion ordnet für einen vorgegebenen Grund-Modulationsgrad, beispielsweise 1, verschiedene Grund-Trägersignalverschiebungen zugehörige

Strombelastungen zu. Der Grund-Modulationsgrad kann ferner beliebige weitere Werte haben, beispielsweise auch 0, 0.5, 0.75 oder 0.25. Es wird anhand der vorgegebenen Funktion diejenige Trägersignalverschiebung ermittelt, die dem Minimum (der Strombelastung) entspricht. Hierbei wird vorausgesetzt , dass der Modulationsgrad dem Grund-Modulationsgrad entspricht. Insbesondere die vorgegebene Funktion ordnet CSS-Werte zuge ^¬ hörige Strombelastungen zu unter der Voraussetzung, dass der Modulationsgrad dem Grund-Modulationsgrad entspricht. Es wird diejenige Trägersignalverschiebung ermittelt, welche zur minimalen Strombelastung des Zwischenkreiskondensators führt. Dies wird anhand der vorgegeben Funktion durchgeführt, wobei diese Trägersignalverschiebung als konstante Verschiebung K ermittelt wird. Diese ist Teil der Gesamt-Trägersignalverschie- bung der Gesamt-Trägersignalverschiebung . Insbesondere ist die Gesamt-Trägersignalverschiebung die Summe aus der konstanten Trägersignalverschiebung und einer variablen Trägersignalverschiebung. Das in diesem Absatz beschriebene Ermitteln des Minimums und der zugehörigen Trägersignalverschiebung anhand der zugehörigen Funktion kann insbesondere auch vor Inbetriebnahme, bei Montage, bei der Auslieferung oder bei der Programmierung eines Steuergeräts bzw. eines Wechselrichters ausgeführt werden. Anstatt der Ermittlung des Minimums der Strombelastung und der Ermittlung der Trägersignalverschiebung kann auch die konstante Trägersignalverschiebung vorgegeben werden anhand der eingangs erwähnten Abbildung, die für einen Modulationsgrad entsprechend dem Grund-Modulationsgrad angewendet wird, wobei auch ferner die hier beschriebene Funktion verwendet werden kann oder auch andere, empirische Ergebnisse, die für den vorgegebene

Grund-Modulationsgrad gelten. Die Ermittlung der konstanten Trägersignalverschiebung kann als erster Schritt betrachtet werden, wobei in einem weiteren Schritt auf differentielle Weise der aktuelle (d.h. Soll- ) Modulations ^¬ grad bei der Berechnung der Gesamt- Trägersignalverschiebung berücksichtigt wird. Insbesondere kann in einem weiteren Schritt eine variable Trägersignalverschiebung ermittelt werden, die sich zu der konstanten Trägersignalverschiebung hinzu addiert, um so die Gesamt- Trägersignalverschiebung zu bilden. Dieser zweite Schritt wird vorzugsweise während des Betriebs durch- geführt, da sich während des Betriebs der Soll-Modulationsgrad ändern kann bzw. da während des Betriebs der Soll-Modulationsgrad vorgegeben wird. Der Modulationsgrad gibt das Verhältnis des Betrags des

Spannungssignals zu einer Zwischenkreisspannung bzw. zu einer Spannung an einer Gleichspannungsseite des Wechselrichters an. Insbesondere gibt der Modulationsgrad (m) das Verhältnis des Betrags eines ausgegebenen Spannungszeigers (des Spannungs- signals bzw. des Wicklungssystems) zur Zwischenkreisspannung an . Der Modulationsgrad kann wie folgt definiert werden:

mit

m: Modulationsgrad

sqrt(3): Faktor für dreiphasige Systeme

0_ph: Spitzenspannung einer Phase des Spannungssignals U_DC : Zwischenkreisspannung bzw. Spannung an der

Gleichspannungsseite des Wechselrichters

Das Verfahren kann somit ferner vorsehen, eine variable Trägersignalverschiebung zu ermitteln. Diese ist Teil der Gesamt- Trägersignalverschiebung . Zusammen mit der konstanten Trägersignalverschiebung K, die ebenso Teil der Gesamt- Träger- Signalverschiebung ist, bildet die Summe dieser Trägersig- nalverschiebungs-Werte die Gesamt-Trägersignalverschiebung . Es wird hierbei von einer Differenz zwischen Grund-Modulationsgrad und Soll-Modulationsgrad ausgegangen. Die Differenz bildet ab, wie stark der tatsächliche Modulationsgrad von dem im Vorhinein eingestellten Grund-Modulationsgrad abweicht. Gemäß dieser

Abweichung, ausgedrückt durch die Differenz, wird die variable Trägersignalverschiebung ermittelt, die zur konstanten Trägersignalverschiebung hinzu addiert werden kann. Hier wird von einer weiteren Funktion ausgegangen, die auf differentielle Weise unterschiedlichen Modulationsgraden jeweils eine zugehörige Trägersignalverschiebung zuordnet. Diese weitere Funktion ordnet unterschiedlichen Differenzen zwischen Grund-Modulationsgrad und Soll-Modulationsgrad m zugehörige variable Trägersignalverschiebungen zu. Die Funktion bildet somit die Differenz auf die variablen Trägersignalverschiebungen ab. Insbesondere bildet diese weitere (bzw. differentielle) Funktion die Differenzen (das heißt die Abweichungen zum Grund-Mo- dulationsgrad) auf variable Trägersignalverschiebungen bzw. Trägersignalverschiebungswerte ab, für welche (addiert zu der konstanten Trägersignalverschiebung) die Strombelastung minimal ist. Diese weitere Funktion wird während des Betriebs verwendet, d.h. mit aktuellen Soll-Modulationsgrad, im Gegensatz zur erstgenannten Funktion, die im Vorneherein (etwa bei der Implementierung) ausgeführt bzw. genutzt wird.

Die weitere Funktion bildet vorzugsweise nicht allgemein Mo ^¬ dulationsgrad bzw. Differenzen hiervon auf Trägersignalver- schiebungswerte ab, sondern bildet diese ab unter der Vo ^¬ raussetzung, dass die Strombelastung minimal ist. Die weitere Funktion kann insbesondere eine Näherungsfunktion sein, beispielsweise eine lineare Funktion oder eine Funktion, die zumindest abschnittsweise Modulationsgraden (bzw. Differenzen zwischen Grund- und Soll-Modulationsgrad) gemäß einer linearen Funktion Trägersignalverschiebungen zuordnet. Insbesondere kann die Funktion in einem ersten Intervall von Modulationsgraden bzw. von Differenzen von Modulationsgraden diese Modulationsgrade oder -Differenzen zu konstanten Trägersignalverschiebungen (CSS) bzw. zu variablen Trägersignalverschiebungen zuordnen und kann einem zweiten Intervall von Modulationsgraden bzw. Modulationsgraddifferenzen gemäß einer linearen Abbildung die Modulationsgrade bzw. -Differenzen zu verschiedenen Trägersignalverschiebungen zuordnen, für die die Strombelastung minimal ist. Ein Intervall wie das erste Intervall kann mehrfach vorkommen, insbesondere vor und nach dem Intervall, in dem eine lineare Funktion herrscht.

Die Funktion kann definiert werden durch Intervallgrenzen, zwischen denen ein konstanter Verschiebungswert herrscht, wobei dieser auch Teil der Definition ist, und weitere Intervall ^¬ grenzen, zwischen denen eine lineare Abhängigkeit herrscht, wobei die lineare Abhängigkeit definiert wird durch eine Verschiebungskonstante (entsprechend einer konstanten Trä ^¬ gersignalverschiebung) und einer Steigung, die die Änderung der Verschiebung abhängig vom Modulationsgrad wiedergibt (bei minimierter Strombelastung) .

Das ersten und das zweite Wicklungssystem (und falls vorhanden: auch ein oder mehrere weitere Wicklungssysteme) können als Stern ^¬ oder Dreieckschaltung vorliegen und so mit dem Spannungssignal versorgt werden. Insbesondere werden die Wicklungssysteme als voneinander getrennte Systeme in Stern- oder Dreieckschaltung versorgt. Die mit den Spannungssignalen versorgten Wicklungssysteme weisen vorzugsweise alle die gleiche Konfiguration (d.h. in Stern- oder in Dreieckschaltung) auf. Das erste und das zweite Wicklungssystem (und falls vorhanden: auch ein oder mehrere weitere Wicklungssysteme) können jeweils einen Sternpunkt aufweisen. Die Sternpunkte der Wicklungssysteme sind insbesondere nicht miteinander verbunden. Die Wicklungssysteme können unabhängig voneinander versorgt werden. Das heißt, dass das erste und das zweite Wicklungssystem als voneinander getrennte Systeme versorgt werden.

Die Wicklungssysteme bzw. deren Einzelwicklungen können wie erwähnt über eine erste Brücke und eine zweite Brücke (oder über mindestens eine weitere Brücke) versorgt werden. Insbesondere wird das erste Wicklungssystem durch Schalten einer ersten Brücke versorgt, die steuerbare Schaltelemente aufweist. Das zweite Wicklungssystem wird versorgt durch Schalten einer zweiten Brücke, die ebenfalls steuerbare Schaltelemente aufweist. Die erste und die zweite Brücke werden vorzugsweise von der gleichen Spannungsquelle versorgt. Zu dieser Spannungsquelle ist der Zwischenkreiskondensator parallel geschaltet. Mit anderen Worten weist die erste und die zweite Brücke (und ggf. weitere Brücken) jeweils einen Gleichspannungseingang auf, wobei die Spannungseingänge der beiden Brücken parallel geschaltet sind und ferner ein Zwischenkreiskondensator parallel zu diesen Spannungseingängen geschaltet ist. Etwas allgemeiner formuliert kann das erste Spannungssignal abgegeben werden, indem die erste Brücke geschaltet wird, und das zweite Spannungssignal kann abgegeben werden, indem die zweite Brücke geschaltet wird. Hierbei können die Spannungssignale an eine Last abgegeben werden, oder insbesondere (wie vorangehend erwähnt) an Wick ^¬ lungssysteme, insbesondere von elektrischen Maschinen, bei ^¬ spielsweise Drehstrommaschinen.

Die erste und die zweite Brücke können jeweils als B6C-Brücke ausgebildet sein. Eine B6C-Brücke umfasst einen Gleichspan ^¬ nungseingang sowie für jede Phase einen Arm, in dem sich zwei in Reihe geschaltete Schaltelemente befinden. Der Verbindungspunkt zwischen den Schaltelementen jedes Arms bildet einen Phasen- anschluss. Da für jede Phase ein Arm vorgesehen ist, bestehen pro Arm ein Verbindungspunkt und somit ein Phasenanschluss . Vor ^¬ zugsweise wird als Brücke eine B6C-Brücke verwendet, die sechs Schaltelemente aufweist. Diese sind in drei Armen verteilt wobei jeder Arm zwei seriell geschaltete Schaltelemente (ein

High-Side-Schalter und ein Low-Side-Schalter) aufweist, und der Verbindungspunkt zwischen den Schaltelementen einen Phasenanschluss darstellt.

Der Begriff „Brücke" ist eine Kurzfassung für Brückenschaltung, insbesondere für eine Schaltung, bei der Schaltelemente in Brückenschaltung geschaltet sind. Als Brückenschaltung kommt insbesondere eine Vollbrückenschaltung in Betracht. Die

Vollbrückenschaltung ist insbesondere als B6C-Brücke ausge ^¬ bildet. Die Vollbrückenschaltung weist pro Phase einen Querzweig auf, der zwei in Serie geschaltete Halbleiterschalter aufweist. Phasen einer Last bzw. die Wicklungen (der Wicklungssysteme) werden jeweils an einen Verbindungspunkt angeschlossen, über den die genannten zwei Halbleiterschalter miteinander seriell verbunden sind. Die zwei Halbleiterschalter können als

High-Side-Schalter und als Low-Side-Schalter bezeichnet werden. Bei einer Phasenzahl von drei ergeben sich drei Querzweige, die jeweils zwei Schalter aufweisen. Dies wird als B6C Brücke bezeichnet (die Ziffer 6 benennt die Anzahl der Schalter) . Bei einer Phasenzahl von n ergeben sich n Querzweige mit jeweils zwei Schaltern, so dass insgesamt 2 * n Schalter verwendet werden. Es kommen auch H-Brückenschaltungen in Betracht, um die Voll- brückenschaltung auszubilden. Als Low-Side-Schalter werden (von außen steuerbare) Schaltelemente bezeichnet, die direkt mit einem negativen oder Masse-Versorgungspotential verbunden sind. Als High-Side-Schalter werden (von außen steuerbare) Schaltelemente bezeichnet, die direkt mit einem positiven Versor ^¬ gungspotential verbunden sind. Die Schaltelemente sind ins ^¬ besondere von außen steuerbar, vorzugsweise in Form von elektronischen Schaltelementen. Die Schaltelemente können Halbleiter-Schaltelemente sein, insbesondere Transistoren wie Bipolartransistoren oder Feldeffekttransistoren, beispielsweise IGBTs oder MOSFETs. Das Verfahren sieht insbesondere vor, eine elektrische Maschine zu versorgen, beispielsweise indem die Spannungssignale (das heißt zumindest das erste und das zweite Spannungssignal) an die elektrische Maschine abgegeben wird. Wie erwähnt kann die elektrische Maschine eine Drehstrommaschine sein, insbesondere eine Synchron- oder Asynchronmaschine. Die elektrische Maschine weist mindestens zwei Wicklungssysteme auf, die in ihrer Winkellage zueinander versetzt sein können, oder auch nicht zueinander (geometrisch) versetzt sind. Vorzugsweise findet sich eine Phase eines Wicklungssystems in der Mitte zwischen zwei Phasen des zweiten Wicklungssystems. Mit anderen Worten sind die Phasen der Wicklungssysteme in Umfangsrichtung gleich verteilt. Die Wicklungssysteme wirken auf die gleiche Welle. Die Wick ^¬ lungssysteme können auf demselben Blechpaket angeordnet sein. Ferner können die Wicklungssysteme auf unterschiedlichen Blechpaketen angeordnet, sofern die Wicklungssysteme auf die gleiche Welle wirken. Die Wicklungssysteme können auf unter ^¬ schiedliche Stellen der gleichen Welle einwirken. Als elektrische Maschine wird daher auch eine Vorrichtung verstanden, die mehrere Statoren (für die verschiedenen Wicklungssysteme und/oder mehrere Rotoren aufweist, die jedoch auf dieselbe Welle wirken. Die Wicklungssysteme können daher unterschiedliche Einwirkungsstellen aufweisen, die sich insbesondere axial zueinander versetzt sind, sofern diese auf die gleiche Welle oder auf den gleichen Rotor wirken.

Die elektrische Maschine wird versorgt, indem das erste

Spannungssignal an das erste Wicklungssystem abgegeben wird, und das zweite Spannungssignal an das zweite Wicklungssystem. Es können auch mehr als zwei Wicklungssysteme vorgesehen sein, wobei vorzugsweise alle Wicklungssysteme zueinander (in Drehrichtung) versetzt sind und die Phasen aller Wicklungssystem gleich verteilt sind (in Umfangsrichtung gesehen) . Es kann auch vorgesehen sein, dass die Wicklungssysteme nicht zueinander versetzt sind. In diesem Fall erhält jedes Wicklungssystem ein zugehöriges Spannungssignal, wobei die Spannungssignale ver ^¬ schiedene Wicklungssysteme zueinander Trägersignal-verschoben sind (d.h. es liegt eine zeitliche Verschiebung zwischen den einzelnen Spannungssignalen vor) , insbesondere derart, dass sich ein Minimum der Belastung des Zwischenkondensators ergibt.

Die benötigte bzw. bereitgestellte Scheinleistung der

elektrischen Maschine kann in Wirk- und Blindleistung unterteilt werden. Der Zwischenkreiskondensator stellt die Blindleistung zur Verfügung, die zu einer Strombelastung führt. Die Strombelastung führt über den ohmschen Widerstand im Zwischenkreis bzw. im Bauteil (etwa im Zwischenkreiskondensator) zu einer thermischen Belastung.

Die Trägersignalverschiebung (CSS) kann positiv sein im Sinne eines Verzögerns oder kann negativ sein im Sinne eines Ver- frühens . Ferner kann das erste Pulsmuster gegenüber dem zweiten Pulsmuster verschoben werden, das zweite Pulsmuster gegenüber dem ersten Pulsmuster verschoben sein, oder es können beide Pulsmuster gegenüber einem zeitlichen Taktreferenzpunkt verschoben sein. Im letztgenannten Fall ergibt sich die Gesamt- Trägersignalverschiebung aus der Summe der (Teil-) Träger- Signalverschiebung des ersten und des zweiten Pulsmusters.

Die Abbildung ergibt sich durch Berechnung des (normierten) Wechselstromanteils beider Spannungssignale bzw. Pulsmuster bei unterschiedlichen Modulationsgraden und unterschiedlichen Trägersignalverschiebungen. Zur Berechnung der Abbildung für einen bestimmten Modulationsgrad (bzw. zur Berechnung der Funktion) wird der betreffende Wechselstromanteil für ver- schiedene Trägersignalverschiebungen berechnet. Um die allgemeinere Abbildung zu erhalten, wird diese Berechnung für unterschiedliche Modulationsgrade durchgeführt. Die sich er ^¬ gebende Kurvenschar gibt die Abbildung für unterschiedliche Trägersignalverschiebungen V und unterschiedliche Modulati- onsgrade m an. Alternativ können die Daten anhand eines

(virtuellen) Modells empirisch ermittelt werden oder anhand eines (realen) Modells gemessen werden.

Die Figuren 1 und 2a - 3b dienen zur Erläuterung des hier beschrieben Verfahrens, während die Figuren 4a und b eine

Schaltung darstellen, die sich zur Umsetzung des Verfahrens eignet .

In der Figur 1 sind ein erstes mehrphasiges Spannungssignal SIGl und ein zweites mehrphasiges Spannungssignal SIG2 dargestellt, die zueinander zeitlich um die Trägersignalverschiebung V verschoben sind. Der Pegel ist auf der y-Achse dargestellt und die x-Achse entspricht der Zeitachse t. Die Pegel (d.h. die Spitzen-Spitzen-Spannung oder die effektive Spannung) der Spannungssignale sind gleich, die Verschiebung von SIG2 ge ^¬ genüber SIGl dient lediglich der besseren Darstellung. Jedes der Spannungssignale SIGl und SIG2 umfasst mehrere Phasen. Die Phasen des ersten Spannungssignal SIGl sind die Phasen Ul, VI und Wl, während die Phasen des zweiten Spannungssignals SIG2 die Phasen U2, V2 und W2 sind. Es handelt sich jeweils um dreiphasige Spannungssignale, etwa um zwei jeweils dreiphasige Wick ^¬ lungssysteme einer elektrischen Maschine anzusteuern.

Die rein beispielhafte konstante Verschiebung K (welche nur ein Teil der Gesamt- Trägersignalverschiebung zwischen SIGl und SIG2 ist) in Figur 1 zwischen zwei Referenzzeitpunkten von SIGl und SIG2 (durch senkrechte Striche dargestellt) beträgt 36% der gesamten Periodendauer T der Spannungssignale. Dies entspricht der konstanten (zeitlichen) Trägersignalverschiebung K. Ferner sind zwei variable Trägersignalverschiebungen Dl und D2 dargestellt. Dies dient zur Erläuterung, dass die variable Trä ^¬ gersignalverschiebung einteilig sein kann, oder aus zwei Teilen bestehen kann, wie im dargestellten Teil Dl und D2. Die Trägersignalverschiebungen Dl und D2 addieren sich.

Die dargestellte variable Trägersignalverschiebung Dl beträgt +5% der gesamten Periodendauer T. Die dargestellte variable Trägersignalverschiebung D2 beträgt -6% der gesamten Periodendauer T. Die variable Trägersignalverschiebung Dl bezieht sich auf eine zeitliche (variable) Verschiebung des ersten Signals SIG1 gegenüber einem Referenzzeitpunkt t=0, der als Beginn der dargestellten Periode betrachtet werden kann. Die Trägersignalverschiebung Dl ist positiv und entspricht somit einer Verzögerung. Die variable Trägersignalverschiebung D2 bezieht sich auf eine zeitliche (variable) Verschiebung des zweiten Signals SIG2. Die Trägersignalverschiebung D2 ist negativ und entspricht somit einem zeitlichen Vorziehen bzw. einer Verfrühung.

Die Gesamt-Trägersignalverschiebung (CSS) V ergibt sich aus der Summe der konstanten Verschiebung K und den variablen

(Teil-) Verschiebungen Dl und D2, wobei die betreffenden Vor- zeichen zu berücksichtigen sind: V = K - Dl + D2 und ergibt sich im dargestellten Beispiel zu 36% - 5% + (-6%) = 25%. Die beiden variablen (Teil-) Trägersignalverschiebungen (CSS) können unabhängig voneinander eingestellt werden. Bei konstanter Schaltfrequenz der beiden Wicklungssysteme kann die maximale Gesamt-Trägersignalverschiebung erreicht werden, wenn die Teil-Trägersignalverschiebung (der einzelnen Spannungssignale) maximiert sind, also wenn beispielsweise beide Pulsmuster (in der Zeitachse) nach außen an den Rand geschoben werden. Dies ist jedoch eine Grenzbetrachtung: Meist wird der maximal mögliche Gesamt-CSS jedoch nicht benötigt und aus Gründen wie beispielsweise des AbtastZeitpunktes des Phasenstroms kann es sinnvoll sein, die Teil-Trägersignalverschiebung unter- schiedlich zu gewichten. Es kann daher eine Gewichtung der Teil-Trägersignalverschiebungen (d.h. die Trägersignalverschiebungen der Spannungssignale) vorgenommen werden. Die Gewichtung kann derart ausgestaltet sein, dass sich ein ge- wünschter AbtastZeitpunkt ergibt, etwa ein Abtastzeitpunkt, der mit einem minimalen Oberwellenanteil des Phasenstroms verknüpft ist oder der mit einer minimalen Belastung des Zwischenkreises verknüpft ist.

Die Gesamt-Trägersignalverschiebung V entspricht dem zeitlichen Abstand zwischen dem Schwerpunkt der Pulse des Signals SIGl und dem Schwerpunkt der Pulse des Signals SIG2. Als Schwerpunkt des Pulsmusters wird dessen Symmetrieachse bezeichnet (siehe strichpunktierte Linie) . Diese Zeitpunkte sind mit der dickeren der beiden strichpunktierten Linien dargestellt. Die Schwerpunkte der Signale, wie sie bei einer Gesamt-Trägersignalver- schiebung von V = K auftreten würde (d.h. ohne die variable Verschiebung D bzw. Dl und D2) sind mit der dünneren der beiden strichpunktierten Linien dargestellt. Die dickeren strichpunktierten Linien zeigen somit die Gesamt- Trägersignalverschiebung (incl. variabler Verschiebung), die dünneren strichpunktierten Linien zeigen die (Grund- ) Trägersignalverschiebungen ohne variabler Verschiebung und die Differenz der beiden zeigt die variable Verschiebung bzw. Verschiebungen Dl, D2.

Die konstante Trägersignalverschiebung K entspricht vorzugs ^¬ weise dem Minimum der Strombelastung bei einem Modulationsgrad m=l . Die Figur 1 geht jedoch nicht von einem Soll-Modulationsgrad m=l sondern beispielsweise von m=0,5 aus. Diese Differenz zwischen dem Grund-Modulationsgrad m=l, bei dem das Minimum der Strombelastung bei einer Trägersignalverschiebung (CSS) von 36% (=K) vorliegen, und dem tatsächlichen Soll-Modulationsgrad von beispielsweise m=0,5 spiegelt sich wieder in der variablen Trägersignalverschiebung, d.h. in der Summe von Dl und D2. Die variable Verschiebung Dl, D2 gibt wieder, ob und wie stark sich diejenige Gesamt- Trägersignalverschiebung, die dem Minimum der Strombelastung bei Soll-Tastverhältnis (hier m=0,5) zugeordnet ist, von der Gesamt-Trägersignalverschiebung unterscheidet, die dem Minimum der Strombelastung bei Grund-Tastverhältnis (hier m=l) zugeordnet ist. Die variable Trägersignalverschiebung kann als Korrektur der konstanten Trägersignalverschiebung be- trachtet werden, die sich dadurch ergibt, dass der Soll-Mo ^¬ dulationsgrad sich vom Grund-Modulationsgrad unterscheidet, dass sich die Lage des Minimums mit Abweichung vom Grund-Mo ^¬ dulationsgrad verschiebt. Die Figuren 2a - 3b dienen zur näheren Erläuterung insbesondere dieses Sachverhalts.

Es sei bemerkt, dass sich das Bezugszeichen V ausschließlich auf die Gesamt- Trägersignalverschiebung (CSS) bezieht, während die Bezeichnungen Ul, U2, VI, V2, Wl, W2 Bezeichnungen verschiedener Phasensignale sind. Alle Phasenbezeichnungen umfassen an der letzten Stelle eine Ziffer, während das Bezugszeichen der Gesamt- Trägersignalverschiebung (Bezugszeichen V) keine Ziffer um- fasst .

Die Signale SIG1 und SIG2 entsprechen einer kontinuierlichen Pulsweitenmodulation, bei der alle Phasen Ul-Wl und U2-W2 innerhalb der Periodendauer eine Pegeländerung aufweisen. Eine nicht-kontinuierliche Pulsweitenmodulation würde eine Phase in einem Wicklungssystem aufweisen, die innerhalb der Periodendauer keine Pegeländerung aufweist, d.h. eine Phase wird innerhalb der Periode nicht geschaltet. Das nicht-Schalten einer Phase wechselt sich innerhalb einer elektrischen Periode gleichmäßig zwischen den einzelnen Phasen eines Wicklungssystems ab. Bei den Abbildungen 2a -3b wurden beide Wicklungssysteme jeweils mit dem gleichen PWM-Verfahren angesteuert. Es wäre auch möglich unterschiedliche PWM-Verfahren für die unterschiedlichen Wicklungssysteme zu verwenden. Das Pulsmuster für das erste

Spannungssignal kann sich somit von dem Pulsmuster unterscheiden, das für das zweite Spannungssignal vorgesehen ist. Die Figur 2a stellt die Abbildung bzw. den Zusammenhang zwischen einem Gesamt- Trägersignalverschiebung V, einem Modulationsgrad m und den sich ergebenden Strombelastungen B für den Zwi- schenkreiskondensator bei konstanter Phasenverschiebung dar. Die Figur 2a bezieht sich hierbei auf die Strombelastung eines Zwischenkreiskondensators , der mehrere pulsweitenmodulierte Signale an Lasten abgibt. Es ist ersichtlich, dass die Belastung sowohl von dem Gesamt-Trägersignalverschiebung V als auch von dem Modulationsgrad m abhängt. Der Modulationsgrad m entspricht der Höhe der Phasenspannung U_ph im Verhältnis zur Zwischenkreis- spannung U_DC gemäß der Formel m = sqrt ( 3 ) *Ü_ph/U_DC . Die Abbildung ergibt sich aus der Berechnung der Strombelastung bzw. aus der Berechnung des Wechselstromanteils abhängig vom Mo- dulationsgrad m und Gesamt-CSS V bei kontinuierlicher Puls ^¬ weitenmodulation .

Die Figur 2b zeigt eine Näherung des Verlaufs des Minimums der Strombelastung (wie in Figur 2a dargestellt) abhängig von dem Modulationsgrad m. Die Strombelastung B der Figur 2a ist in Ampere angegeben und bezieht sich auf einen Phasenstrom von 80 A. Die Phasenverschiebung zwischen Phasenstrom und Phasenspannung in den Figuren 2a und b beträgt 40°. Die beiden Wicklungssysteme waren hierbei geometrisch nicht verschoben. Bei einem Drei- phasensystem mit identischer Leistung wie im dargestellten Fall, also einem Phasenstrom von 160 A (= 2*80A bei Doppelstern-Konfiguration, bei dem jedes Wicklungssystem einen eigenen

Sternpunkt aufweist) beträgt wäre die Zwischenkreisbelastung äquivalent zur Belastung wie in Fig. 2a bei einer Gesamt-Träger- Signalverschiebung V = 0%.

Die Figur 2b ist eine Näherung der Funktion der Gesamt- Trägersignalverschiebung V, für die die Strombelastung minimal ist, abhängig von verschiedenen Modulationsgraden. Die Näherung basiert auf aneinander anschließenden konstanten und linearen Abschnitten. Die Näherung in Figur 2b ist eine (abschnittsweise) lineare Näherung, es sind grundsätzlich auch andere Näherungen oder Funktionen möglich. Bezugnehmend auf die Figur 1 kann zunächst von einem Grund-Mo ^¬ dulationsgrad von 1 ausgegangen werden. Dieser Wert liegt wie in Figur 2b dargestellt außerhalb von erreichbaren Werten (wegen Totzeiten und minimalen Pulsdauern beim realen Inverter) , so dass die variable Trägersignalverschiebung D nicht null ist. Dennoch kann ein Grund-Modulationsgrad m von 1 Grundlage einer Berechnung sein. Es wird ermittelt, wie sehr sich der Grund-Modulationsgrad m von einem Soll-Modulationsgrad unterscheidet, beispielsweise von einem Soll-Modulationsgrad von m=0.5. Dies wird durch eine Differenz von Modulationsgraden (Grund-Modulationsgrad m = 1 abzüglich Soll-Modulationsgrad von m = 0.5) ausgedrückt. Um die Abhängigkeit der Trägersignalverschiebung V mit minimaler Strombelastung von dem Modulationsgrad zu berücksichtigen, wird zur konstanten Trägersignalverschiebung von 36%, die bei dem Grund-Modulationsgrad m=l eine (negative) variable Träger ^¬ signalverschiebung D addiert. In Figur 1 ist diese zweiteilig, wobei die Summe jedoch 11% ausmacht. Dies entspricht der Differenz der Verschiebung (mit minimaler Strombelastung) bei Grund-Modulationsgrad (m=l --> V = 36%) und der Verschiebung bei Soll-Modulationsgrad (m=0.5 --> V = 25%), d.h. der Differenz zwischen 36% und 25%. Es kann eine Funktion f vorgesehen sein, die die Differenz (Diff) zwischen Grund- und Soll-Modulations ^¬ grad einer variablen Verschiebung D zuordnet. Diese ergibt sich bei der Betrachtung der Veränderung von V ausgehend vom

Grund-Modulationsgrad mit zunehmendem Abstand des Soll-Mo ^¬ dulationsgrades vom Grund-Modulationsgrad. Mit anderen Worten ergibt sich die variable Verschiebung D abhängig vom

Soll-Modulationsgrad zu:

D(m_Soll) = V(m_Grund) - V(m_Soll).

m_Soll: Soll-Modulationsgrad

m_Grund: Grund-Modulationsgrad. Die Gesamt-Trägersignalverschiebung V ist:

V = K + f (Diff)

mit: konstante Verschiebung K=V (m_Grund) und f: Diff -> D

In der Figur 2b ist f eine fallende Funktion und betrifft ins- besondere Werte von D kleiner gleich null.

Die vereinfachte Abbildung von Modulationsgraden m auf V (mit minmaler Strombelastung) kann wiedergegeben werden durch eine erstes Intervall m = 0 bis ml, in dem V = Vmin konstant ist, ein zweites Intervall m = ml bis m2, in dem V (insbesondere linear) mit zunehmendem m ansteigt, und ein drittes Intervall m größer gleich m2, in dem V = Vmax konstant ist . In Figur 2b ist ml = 0.66, m2 = 0,92, Vmin = 25% und Vmax = 36%. Bezugnehmend auf Figur 1 wird zunächst von m = 1 als Grund-Modulationsgrad ausgegangen, d.h. von einer Trägersignalverschiebung V (m = 1) = 36%. Dies entspricht (in Figur 1) dem Wert K, d.h. der konstanten Verschiebung. Da der Soll-Modulationsgrad jedoch beispielsweise 0.5 beträgt, wird zur konstanten Trägersignalverschiebung (CSS) von 36% eine (negative) variable Trägersignalverschiebung von -11% hinzuaddiert, um der Differenz zwischen Grund- und Soll-Mo ^¬ dulationsgrad Rechnung zu tragen. Es ergibt sich eine Ver ^¬ schiebung von 25% bei einem Soll-Modulationsgrad von 0.5. Die variable Verschiebung von 11% ergibt sich anhand der Funktion, die Differenzen zwischen Grund- und Soll-Modulationsgrad va ^¬ riablen Trägersignalverschiebung D zuordnet. In der Figur 2b ist D konstant gleich Da für Differenzen Diff = 0...diffl, verringert sich linear mit zunehmender Differenz für Differenzen Diff = diffl bis diff2 und ist konstant gleich Db für Differenzen Diff größer gleich diff2. Die variable Verschiebung Da ist in Figur 2b 0%, die variable Verschiebung Db ist -11%. In Figur 2b ist ferner Diffl gleich (1 - 0,92) und Diff2 ist (1 - 0,66). Die 1 steht hierbei für den Grund-Modulationsgrad.

Die Figur 3a stellt den gleichen Zusammenhang wie die Figur 2a dar, mit dem Unterschied, dass sich die Figur 3a auf eine nicht-kontinuierliche Pulsweitenmodulation bezieht. Ansonsten sind die Grundbedingungen gleich. Es ist zu erkennen, dass die Minima der Gesamt-Trägersignalverschiebungen V in anderer Weise von m abhängen, als in Figur 2a dargestellt ist.

Die Figur 3b zeigt eine Näherung des Verlaufs der Gesamt-Träger- signalverschiebung V (mit minimaler Strombelastung) abhängig vom Modulationsgrad m. In der Figur 2b wird eine ansteigende Funktion dargestellt, im Gegensatz zu fallenden Funktion der Figur 3b. Die vereinfachte Abbildung von Modulationsgrad m auf V (mit minimaler Strombelastung) der Figur 3b kann wiedergegeben werden durch eine erstes Intervall m = 0 bis ml, in dem V = Vmax konstant ist, ein zweites Intervall m = ml bis m2, in dem V (insbesondere linear) mit zunehmendem m abfällt, und einem dritten Intervall m größer gleich m2, in dem V = Vmin konstant ist . In Figur 3b ist ml = 0.66, m2 = 0.92, Vmax = 50% und Vmin = 36%. Auch hier kann man bei der Berechnung von V ausgehend von einem Soll-Modulationsgrad zunächst von dem V ausgehen, dass dem Grund-Modulationsgrad 1 entspricht, d.h. von der konstanten Trägersignalverschiebung K=36%. Liegt der Soll-Modulationsgrad tatsächlich bei 0.8, dann kann eine Funktion f verwendet werden, die der Differenz (hier: 0.2) zwischen Grund-Modulationsgrad (hier: 1) und Soll-Mo ^¬ dulationsgrad (hier: 0.8) eine variable Trägersignalver ^¬ schiebung D (hier: +6%) zuordnet. Die Gesamt-Trägersignal- verschiebung V, für die die Strombelastung minimal ist, beträgt dann V = K + D, d.h. 42% = 36% + 6%. Die Funktion f kann bis zu einer ersten Differenz diff1 konstant sein (insbesondere null) , zwischen der ersten und einer zweiten, größeren Differenz diff2 linear ansteigen, und ab der Differenz diff2 konstant sein, insbesondere mit einem Wert größer als die Konstante, die bei Differenzen kleiner als diffl gilt.

In der Figur 4a ist eine Inverterschaltung 10 mit einer ersten Brücke 12 und einer zweiten Brücke 14 dargestellt. Die Brücken sind jeweils B6C-Brücken, die steuerbare Schaltelemente S _H u ^_ S _L z umfassen. Die Bezeichnung der Schaltelemente zeigt mit der letzten Stelle die Zugehörigkeit zu einer der Phasen U-Z, mit der zweiten Stelle die Zugehörigkeit zu einem Teil des Astes, wobei H für High-Side und L für Low-Side steht. Das S an erster Stelle steht für „Schaltelement". Es ist ersichtlich, dass die Gleich- spannungseingänge der beiden Brücken 12 und 14 parallel zu ^¬ einander geschaltet sind, wobei ein Kondensator C ebenso parallel dazu geschaltet ist.

Dem Inverter 10 ist eine elektrische Maschine mit einem ersten Wicklungssystem U, V, W und einem zweiten Wicklungssystem X, Y, Z nachgeschaltet. An dieses fließen die Ströme i _PU bis i _PZ . Die elektrische Maschine 20 umfasst somit sechs Phasen U - Z, wobei diese in zwei Wicklungssysteme gruppiert sind, nämlich in ein erstes Wicklungssystem U, V, W und ein zweites Wicklungssystem X, Y, Z. Die erste Brückenschaltung 12 versorgt das erste Wicklungssystem U, V, W und die zweite Brücke 14 versorgt das zweite Wicklungssystem X, Y, Z. Es ist ersichtlich, dass die Wicklungssysteme der elektrischen Maschine 20 jeweils einen Sternpunkt ST1, ST2 aufweisen. Die Sternpunkte ST1, ST2 verschiedener Wicklungssysteme UVW, XYZ der elektrischen Maschine 20 sind nicht miteinander verbunden. In der abgebildeten Maschine sind die beiden Wicklungssysteme geometrisch um 180° versetzt.

Die Brückenschaltungen 12 und 14 sind jeweils als B6C-Brücke ausgestaltet. Der Inverter und somit die Brücken 12 und 14, einschließlich des Zwischenkreiskondensators C, werden von einer Spannungsquelle 30 versorgt. Die Spannungsquelle 30 ist Teil einer Batterie, die ferner einen Innenleitwert, eine als RC-Glied dargestellte Abklingkonstante und eine Induktivität (zusam- mengefasst mit dem Bezugszeichen F) aufweist. Die (ideale) Spannungsquelle 30 und die mit F bezeichneten Elemente stellen eine reale Batterie dar. In der Figur 4a ist dargestellt, dass von dem Zwischenkreiskondensator C ein Strom i _c weg fließt, der sich zusammen mit dem von der Batterie 30 kommenden Strom zu dem Strom i _d ergibt. Dieser Strom i _d teilt sich auf die beiden Brücken 12 und 14 auf. Der Inverter 10 ist mit den beiden getrennten Brücken 12 und 14 als Doppelinverter ausgestaltet.

Die Figur 4b zeigt eine vergleichbare Schaltung mit einem Inverter 110, der zwei Brückenschaltungen 112, 114 umfasst. Die Wicklungssysteme 140, 142 sind elektrisch getrennt und werden von unterschiedlichen Brückenschaltungen versorgt, welche wiederum gemeinsam mit Gleichspannung versorgt werden. Die Wicklungssysteme 140, 142 sind jeweils Sternsysteme, wobei das Wick ^¬ lungssystem 140 (dreiphasig) von der Brücke 112 gespeist wird (ebenso dreiphasig) , während das Wicklungssystem 142 von der zweiten Brücke 114 (ebenso dreiphasig wie das Wicklungssystem 142) gespeist wird. Die Gleichspannungseingänge der Brücken 112, 114 werden von einer Batterie 130, F ^x gespeist. Bezugszeichen 130 bezeichnet eine ideale Spannungsquelle, während die mit F ^x dargestellten Elemente einen Innenleitwert, eine Abkling ^¬ konstante und eine Induktivität als inhärente Elemente einer realen Batterie darstellen. Dies entspricht der Darstellung der Figur 4a, wobei sich die Elemente 30 und 130 einerseits und die Elemente F, F ^x andererseits entsprechen. Parallel zu den Gleichspannungseingängen der Brücken 112, 114 ist ein Zwi- schenkreiskondensator C ^x angeschlossen. Die Brücken 112, 114 umfassen jeweils drei Arme, welche wiederum jeweils zwei Schalter umfassen, nämlich einen Low-Side und einen High-Side-Schalter . Die Schalter sind mit S gekennzeichnet, wobei deren Index angibt (erste Stelle) , ob es sich um einen High Side- oder Low Side-Schalter handelt. Die zweite Stelle der Bezeichnung der Schalter gibt an, welches Phase der Schalter betrifft. Die letzte Stelle der Bezeichnung der Schalter gibt an, welches der beiden Wicklungssysteme angesteuert wird, wobei eine 1 für das erste Wicklungssystem 140 und eine 2 für das zweite Wicklungssystem 142 steht.

Die Wicklungssysteme 140, 142 der Figur 4b sind Einzelwicklungen. Dies gilt auch für die Gruppen UVW und XYZ der elektrischen Maschine 20, wobei diese derselben elektrischen Maschine zu ^¬ gehören. Das zweite Wicklungssystem 142 (siehe Figur 4b) ist gegenüber dem ersten Wicklungssystem 140 um 0° verschoben. Die Wicklungssysteme sind in Figur 4b insbesondere separater elektrischer Maschinen, die mechanisch gekoppelt sein können. Im Fall einer formschlüssigen mechanischen Kopplung (oder einer anderen Kopplung, die keine Übersetzung oder Trennung zulässt) der beiden Wicklungssysteme wäre der geometrische Versatz konstant. Im Falle einer kraftübertragenden Kopplung mit einem Getriebe und/oder einer Kupplung ergibt sich kein konstanter geometrischer Versatz. In Figur 4a sind die Wicklungsgruppen um 180° verschoben. Beim üblichen Doppelsternmotor, bei dem sich beide Wicklungssysteme auf einen gemeinsamen Stator befinden, sind die Wicklungssysteme meist um 30° oder 180° versetzt oder sind nicht zueinander im Winkel versetzt, entsprechend einem Versatz von 0°.

Die Schaltelemente der Brücken sind insbesondere Halbleiter- Schalter, beispielsweise Transistoren, insbesondere MOSFETS oder IGBTS. Die Batterie ist insbesondere ein Bordnetzakku ^¬ mulator, etwa auf Lithium-Basis. Die Batterie kann eine

Nennspannung von 12 Volt, 24 Volt und vorzugsweise 36 Volt, 48 Volt oder auch 60 - 800 Volt, insbesondere von 350 - 410 Volt, aufweisen.