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Title:
METHOD AND DEVICE FOR OPERATING POWER ELECTRONICS, POWER ELECTRONICS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2023/237248
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for operating power electronics (1), in particular an inverter or rectifier, which have at least one half-bridge (2) with two series-connected semiconductor switches (3, 4) and at least one intermediate circuit capacitor (6) connected in parallel with the series connection of the semiconductor switches (3, 4), wherein, in order to carry out a discharge process for electrically discharging the at least one intermediate circuit capacitor (6), the two semiconductor switches (3, 4) for generating a plurality of discharge pulses are controlled in such a way that they are simultaneously switched on for a predetermined period of time (ton) for each discharge pulse, characterised in that the semiconductor switches (3, 4) are controlled as a function of an electrical intermediate circuit voltage of the power electronics (1) applied to the intermediate circuit capacitor (6) in such a way that the pulse energy (E) of the discharge pulses of the discharge process is equal or almost equal.

Inventors:
SCHWEIKER DANIEL (DE)
KNORPP THOMAS (DE)
RAICHLE DANIEL (DE)
Application Number:
PCT/EP2023/059668
Publication Date:
December 14, 2023
Filing Date:
April 13, 2023
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
International Classes:
H02M1/32; H02M1/08
Foreign References:
JP2011259700A2011-12-22
DE102020003802A12021-01-21
US20210257903A12021-08-19
CN111371162A2020-07-03
DE102018221593A12020-06-18
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Claims:
Ansprüche

1. Verfahren zum Betreiben einer Leistungselektronik (1), insbesondere eines Wechselrichters oder Gleichrichters, die zumindest eine Halbbrücke (2) mit zwei in Reihe geschalteten Halbleiterschaltern (3,4) und zumindest einem zu der Reihenschaltung der Halbleiterschalter (3,4) parallel geschalteten Zwischenkreiskondensator (6) aufweist, wobei zur Durchführung eines Entladevorgangs zum elektrischen Entladen des zumindest einen Zwischenkreiskondensators (6) die beiden Halbleiterschalter (3,4) zur Erzeugung mehrerer Entladepulse derart angesteuert werden, dass sie für jeden Entladepuls für eine vorgegebene Zeitdauer (ton) gleichzeitig leitend geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterschalter (3,4) in Abhängigkeit von einer an dem Zwischenkreiskondensator (6) anliegenden elektrischen Zwischenkreisspannung der Leistungselektronik (1) derart angesteuert werden, dass die Pulsenergie (E) der Entladepulse des Entladevorgangs gleich oder nahezu gleich ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitdauer (ton) des jeweiligen Entladepulses des Entladevorgangs in Abhängigkeit von der Zwischenkreisspannung oder einem durch die Halbbrücke (2) bei jedem Entladepuls fließenden Sollstrom (lS0n) vorgegeben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitdauer oder der Sollstrom (lS0n) durch eine vorab hinterlegte Kennlinie in Abhängigkeit von der Zwischenkreisspannung (VDC) vorgegeben wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kennlinie durch Versuche und/oder Berechnungen vorab ermittelt und insbesondere in einem nicht-flüchtigen Speicher der Leistungselektronik (1) hinterlegt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollstrom (lS0n) in Abhängigkeit von einem tatsächlich durch die Halbbrücke (2) fließenden Iststrom (list) vorgegeben wird. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Zeitdauer (ton) in Abhängigkeit von einer Vorladedauer (tfjX) eines Gate- Treibers (7) des jeweiligen Halbleiterschalters (3) vorgegeben wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweils umgesetzte Pulsenergie (Eist) eines Entladepulses insbesondere mittels eines Dreiecksignals approximiert wird, und dass die vorgegebene Zeitdauer (ton) eines auf diesen Entladepuls folgenden Entladepulses in Abhängigkeit von der umgesetzten Pulsenergie (Eist) vorgegeben wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine tatsächlich erreichte Entladepulsbreite fet) erfasst, insbesondere gemessen, und zum Vorgeben der Zeitdauer (ton) berücksichtigt wird. Vorrichtung zum Betreiben einer Leistungselektronik (1), insbesondere Wechselrichter oder Gleichrichter, wobei die Leistungselektronik (1) zumindest eine Halbbrücke (2) mit zwei in Reihe geschalteten Halbleiterschaltern (3,4) und zumindest einem zu der Reihenschaltung der Halbleiterschalter (3,4) parallel geschalteten Zwischenkreiskondensator (6) aufweist, gekennzeichnet durch ein Steuergerät (9), das speziell dazu hergerichtet ist, das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 auszuführen. Leistungselektronik (1), insbesondere Wechselrichter oder Gleichrichter, die zumindest eine Halbbrücke (2) mit zwei in Reihe geschalteten Halbleiterschaltern (3,4) und zumindest einem Zwischenkreiskondensator (6) aufweist, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung nach Anspruch 9. Computerprogramm, umfassend Befehle, die bei Ausführung des Computerprogramms, insbesondere durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 9, ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 ausführt.

12. Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem ein Computerprogramm gemäß Anspruch 11 gespeichert ist. 13. Antriebsstrang, der eine Leistungselektronik nach Anspruch 10 und insbesondere eine elektrische Maschine und/oder einen elektrischen Energiespeicher zur Versorgung der elektrischen Maschine mit elektrischer Energie aufweist. 14. Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, mit einem Antriebsstrang nach

Anspruch 13.

Description:
Beschreibung

Titel

Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Leistungselektronik, Leistungselektronik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Leistungselektronik, insbesondere eines Wechselrichters oder Gleichrichters, die zumindest eine Halbbrücke mit zwei in Reihe geschalteten Halbleiterschaltern und zumindest einem zu der Reihenschaltung der Halbleiterschalter parallel geschalteten Zwischenkreiskondensator aufweist, wobei zur Durchführung eines Entladevorgangs zum elektrischen Entladen des zumindest einen Zwischenkreiskondensators die beiden Halbleiterschalter zur Erzeugung mehrerer Entladepulse derart angesteuert werden, dass sie für jeden Entladepuls für eine vorgegebene Zeitdauer gleichzeitig leitend sind.

Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Betreiben einer derartigen Leistungselektronik, die sich durch ein Steuergerät auszeichnet, das speziell dazu hergerichtet ist, das oben genannte Verfahren auszuführen.

Weiterhin betrifft die Erfindung eine Leistungselektronik, insbesondere wie sie obenstehend beschrieben wurde, die die oben genannte Vorrichtung aufweist.

Weiterhin betrifft die Erfindung ein Computerprogramm, ein maschinenlesbares Speichermedium, einen Antriebsstrang und ein Fahrzeug.

Stand der Technik

Verfahren und Vorrichtungen der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt. Zum Entladen des Zwischenkreiskondensators beziehungsweise des Zwischenkreises ist es bekannt, eine Halbbrücke in einen Kurzschluss zu schalten, bei welchem beide Halbleiterschalter, insbesondere der Halbleiterschalter zum positiven Hochspannungspotential und der Halbleiterschalter zum negativen Hochspannungspotential, gleichzeitig leitend geschaltet sind. Insbesondere ist es bekannt, einen sogenannten weichen Kurzschluss einzuschalten, bei welchem einer der Halbleiterschalter voll eingeschaltet wird und der andere der Halbleiterschalter mithilfe eines erhöhten Gate-Vorwiderstands langsam hinzu-eingeschaltet wird. Entsprechend der Gate- Spannung des anderen Halbleiterschalters stellt sich ein Halbbrücken-Querstrom ein, der die Kapazität des Zwischenkreises, insbesondere des Zwischenkreiskondensators, entlädt. Dieser Querstrom wird in kurzen Pulsen, sogenannten Entladungspulsen, umgesetzt, die bisher repetitiv mit fester Taktfrequenz umgesetzt werden. Eine dabei entstehende Verlustleistung fällt über den einen Halbleiterschalter ab, welcher langsam hinzusteuert und somit zu diesem Zeitpunkt des Entladungspulses die volle Zwischenkreisspannung trägt.

Offenbarung der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass der Zwischenkreis oder Zwischenkreiskondensator schneller als bisher entladen wird. Dazu ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Halbleiterschalter in Abhängigkeit von einer an dem Zwischenkreiskondensator anliegenden elektrischen Zwischenkreisspannung der Leistungselektronik derart angesteuert werden, dass die jeweilige Pulsenergie der Entladepulse des Entladevorgangs gleich oder nahezu gleich ist. Es ist also vorgesehen, dass innerhalb eines Entladevorgangs die Entladepulse zumindest innerhalb dieses Entladevorgangs jeweils die gleiche oder nahezu die gleiche Pulsenergie aufweisen. Jeder Entladepuls innerhalb des Entladevorgangs führt somit zu der gleichen oder nahezu der gleichen Pulsenergie. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass auch bei niedrigen Zwischenkreisspannungen die Pulsenergien das volle Potenzial der Leistungselektronik auszunutzen und damit die Entladung beschleunigen, und bei hohen Spannungen ein Überlasten der Leistungselektronik verhindern.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Zeitdauer des jeweiligen Entladepulses in Abhängigkeit von der aktuellen Zwischenkreisspannung vorgegeben. Die Pulsenergie des jeweiligen Entladepulses wird somit in Abhängigkeit von der aktuellen Zwischenkreisspannung eingestellt. Dadurch erhält der jeweilige Entladepuls die gleiche Entladeenergie wie der vorhergehende oder nachfolgende Entladepuls, oder nahezu die gleiche Energie.

Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Zeitdauer durch eine vorab hinterlegte Kennlinie in Abhängigkeit von der Zwischenkreisspannung vorgegeben wird. Die Kennlinie ist insbesondere in einem nicht-flüchtigen Speicher einer Steuereinheit oder eines Steuergeräts, beispielsweise der Leistungselektronik, hinterlegt. Die Kennlinie gibt die Zeitdauer für den jeweiligen Entladepuls in Abhängigkeit der aktuell anliegenden Zwischenkreisspannung vor. Dadurch ist ein sicheres Einstellen der Entladepulse mit optimierter Entladeenergie bis zum Entleeren der Zwischenkreisspannung gewährleistet.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Zeitdauer des jeweiligen Entladepulses in Abhängigkeit von einem durch die Halbbrücke bei jedem Entladepuls fließenden Sollstrom vorgegeben. Die Pulsenergie des jeweiligen Entladepulses wird somit in Abhängigkeit von dem Sollstrom sowie der aktuellen Zwischenkreisspannung eingestellt. Dadurch erhält der jeweilige Entladepuls die gleiche Entladeenergie wie der vorhergehende oder nachfolgende Entladepuls, oder nahezu die gleiche Energie.

Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass der Sollstrom durch eine vorab hinterlegte Kennlinie in Abhängigkeit von der Zwischenkreisspannung vorgegeben wird. Die Kennlinie ist insbesondere in einem nicht-flüchtigen Speicher einer Steuereinheit oder eines Steuergeräts, beispielsweise der Leistungselektronik, hinterlegt. Die Kennlinie gibt den Sollstrom für den jeweiligen Entladepuls in Abhängigkeit der aktuell anliegenden Zwischenkreisspannung vor. Dadurch ist ein sicheres Einstellen der Entladepulse mit optimaler Entladeenergie bis zum Entleeren der Zwischenkreisspannung gewährleistet.

Besonders bevorzugt wird die Kennlinie durch vorherige Versuche und/oder Berechnungen ermittelt und dann, wie obenstehend beschrieben, gespeichert. Auch kann die Kennlinie in Form einer Look-Up-Tabelle realisiert werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist bevorzugt vorgesehen, dass der Iststrom durch eine Rückkopplung erfasst wird. Dadurch ist es möglich, den eingestellten Strom gegen den Sollstrom zu vergleichen und einzuregeln. Als Stellgröße wird hierzu wiederum die Zeitdauer des Entladepulses herangezogen. Wurde der Sollstrom gemäß der vorigen vorteilhaften Ausführung über eine Kennlinie programmiert, ist es dadurch möglich, die Pulsenergie deutlich präziser einzustellen.

Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die jeweilige Pulsbreite beziehungsweise Zeitdauer in Abhängigkeit von einer Vorladedauer eines Gate- Treibers des jeweiligen Halbleiterschalters bestimmt wird. Jedem Halbleiterschalter ist in der Regel ein Gerätetreiber zugeordnet, durch welchen der jeweilige Halbleiterschalter leitend oder nicht-leitend geschaltet wird. Weil das leitend-Schalten selbst eine gewisse Zeitdauer benötigt, bis die Schwellspannung des Halbleiterschalters überschritten wird und der Halbleiterschalter anfängt Strom aufzunehmen (hier wird von der sogenannten Vorladedauer gesprochen), wird diese Vorladedauer bei der Bestimmung der Pulsbreite mitberücksichtigt, um die tatsächlich gestellte Pulsbreite beziehungsweise Strompulsbreite näherungsweise zu ermitteln. Insbesondere wird dazu auf die theoretische Pulsbreite, die zum Erreichen der Entladeenergie gefordert ist, ein insbesondere festgelegter oder fixer Zeitbetrag, der der Vorladedauer entspricht, hinzuaddiert. Hierdurch ist gewährleistet, dass die Gesamtpulsbreite sowohl die gewollte Pulsbreite als auch die Vorladedauer umfasst, sodass die gewünschte Entladeenergie sicher gewährleistet wird. Die Pulsbreite entspricht dann der Gesamtpulsbreite abzüglich der Vorladedauer.

Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die jeweils umgesetzte Pulsenergie eines Entladepulses insbesondere unter der Annahme eines Dreieckstromsignals approximiert wird, und dass die eingestellte Pulsbreite eines auf diesen Entladepuls folgenden Ladepulses in Abhängigkeit von der umgesetzten Pulsenergie vorgegeben wird. Die Zeitdauer beziehungsweise Pulsbreite eines Entladepulses wird somit in Abhängigkeit von der mit einem zuvor, insbesondere mit dem direkt zuvor erfolgten Entladepuls umgesetzten Pulsenergie eingestellt beziehungsweise vorgegeben, um ein optimales Ergebnis hinsichtlich Genauigkeit der Pulsenergie über Variation der Halbleiterparameter zu erzielen. Zur bevorzugten Appromixierung mittels des Dreiecksignals wird insbesondere folgende Formel verwendet:

Dabei entspricht E p der Pulsenergie eines Entladepulses, r dem gemessenen oder approximierten Strom-Peakwert, VDC der aktuellen Zwischenkreisspannung und t der Pulsbreite.

Vorzugsweise wird eine tatsächlich erreichte Ladepulsbreite beziehungsweise eine Ist-Zeitdauer erfasst, insbesondere mittels einer dazu geeigneten Sensorik, besonders bevorzugt gemessen, und zum Vorgeben der Zeitdauer für den oder einen folgenden Entladepuls berücksichtigt. Somit wird in Abhängigkeit von der tatsächlich erfolgten Pulsbreite eines Entladepulses die Zeitdauer für den oder einen folgenden Entladepuls eingestellt, um die gleiche oder nahezu gleiche Pulsenergie zu gewährleisten.

Bevorzugt wird zum Erzeugen eines Entladevorgangs einer der Halbleiterschalter dauerhaft leitend geschaltet und der andere der Halbleiterschalter repetitiv beziehungsweise pulsend angesteuert. Insbesondere wird der Halbleiterschalter zum positiven Hochspannungspotential dauerhaft und der Halbleiterschalter zum negativen Hochspannungspotential gepulst angesteuert, oder umgekehrt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 9 zeichnet sich dadurch aus, dass das Steuergerät speziell dazu hergerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen. Es ergeben sich hierdurch die bereits genannten Vorteile.

Die erfindungsgemäße Leistungselektronik mit den Merkmalen des Anspruchs 10 zeichnet sich dadurch aus, dass die Vorrichtung erfindungsgemäß ausgebildet ist. Es ergeben sich hierdurch die bereits genannten Vorteile.

Das erfindungsgemäße Computerprogramm mit den Merkmalen des Anspruchs 11 zeichnet sich dadurch aus, dass es bei seiner Ausführung das erfindungsgemäße Verfahren durchführt. Es ergeben sich dadurch die bereits genannten Vorteile.

Das erfindungsgemäße Speichermedium mit den Merkmalen des Anspruchs 12 zeichnet sich durch das erfindungsgemäße Computerprogramm aus, das auf einem Computer, beispielsweise auf einer Recheneinheit eines Steuergeräts, ausführbar ist.

Der erfindungsgemäße Antriebsstrang mit den Merkmalen des Anspruchs 13 weist eine Leistungselektronik auf, wie sie vorstehend beschrieben wurde, sowie insbesondere eine elektrische Maschine und/oder einen elektrischen Energiespeicher zur Versorgung der elektrischen Maschine mit elektrischer Energie. Durch die Leistungselektronik wird der Antriebsstrang gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben. Es ergeben sich somit die oben genannten Vorteile.

Das erfindungsgemäße Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, mit den Merkmalen des Anspruchs 14 zeichnet sich durch den erfindungsgemäßen Antriebsstrang aus.

Weitere Vorteile und bevorzugte Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich insbesondere aus dem zuvor Beschriebenen sowie aus den Ansprüchen. Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Dazu zeigen

Figur 1 eine Halbbrücke einer Leistungselektronik in einer vereinfachten Darstellung,

Figur 2A ein Diagramm zur Erläuterung eines vorteilhaften Verfahrens zum Betreiben der Leistungselektronik und

Figur 2B ein Diagramm zur Erläuterung des zeitlichen Ablaufs eines Entladepulses, Figur 3A ein Verfahren, bei welchem eine Energievorsteuerung in Abhängigkeit vom elektrischen Strom erfolgt,

Figur 3B ein Ausführungsbeispiel einer Energieregelung, für welche eine umgesetzte Pulsenergie berechnet und

Figur 3C eine Energieregelung, bei welcher eine Entladepulsbreite gemessen wird.

Figur 1 zeigt in einer vereinfachten Darstellung eine Leistungselektronik 1, die beispielsweise als Inverter für eine elektrische Maschine eines Elektrofahrzeugs ausgebildet ist. Die Leistungselektronik 1 weist eine Halbbrücke 2 auf, die einen ersten Halbleiterschalter 3 und einen zweiten Halbleiterschalter 4 aufweist, die in Reihe zueinander geschaltet sind. Der erste Halbleiterschalter 3 ist dabei beispielsweise mit einem positiven Potential der Versorgungsspannung (+), insbesondere Hochspannung, elektrisch verbunden und der zweite Halbleiterschalter 4 mit einem Masseanschluss oder mit einem negativen Potential der Versorgungsspannung (-), insbesondere Hochspannung. Zwischen den beiden Halbleiterschaltern 3, 4 ist die Phase 5 der elektrischen Maschine, beispielsweise U, V oder W, angeschlossen. Durch Ansteuern der Halbleiterschalter 3, 4 ist die Phase 5 der elektrischen Maschine mit einem Betriebsstrom gezielt beaufschlagbar. Parallel zu der Reihenschaltung der Halbleiterschalter 3, 4 ist außerdem ein Zwischenkreiskondensator 6 geschaltet, über den die Versorgungsspannung VDC abfällt.

Jedem Halbleiterschalter 3, 4 ist ein sogenannter Gate-Treiber 7 vorgeschaltet, der den jeweiligen Halbleiterschalter 3, 4 leitend oder nicht-leitend schaltet. Vorliegend ist nur für den Halbleiterschalter 3 der Gate-Treiber 7 gezeigt.

Um den Zwischenkreiskondensator 6 zu entladen, wird einer der Halbleiterschalter, bisher der Halbleiterschalter 4, also der LowSide- Halbleiterschalter, voll eingeschaltet und ein anderer der Halbleiterschalter, also der Halbleiterschalter 3 beziehungsweise der HighSide-Halbleiterschalter, durch den Gate-Treiber 7 pulsierend beziehungsweise repetitiv jeweils für eine vorgegebene Zeitdauer betrieben, um einen weichen Kurzschluss zu realisieren. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird der LowSide-Halbleiterschalter gepulst und der HighSide-Halbleiterschalter dauerhaft eingeschaltet, um einen Entladevorgang durchzuführen. Durch einen erhöhten Gate-Vorwiderstand 8 wird dabei erreicht, dass der Halbleiterschalter 3 nur langsam hinzugeschaltet wird. Entsprechend der Gate-Spannung stellt sich ein Halbbrücken-Querstrom ein, der die Kapazität des Zwischenkreiskondensator 6 beziehungsweise des gesamten Zwischenkreises entlädt. Dieser Querstrom wird in kurzen Pulsen durch die Ansteuerung des Halbleiterschalters 3 umgesetzt, wie in Figur 1 durch ein entsprechendes Symbol angezeigt. Dabei erfolgen die Pulse in fester Taktfrequenz. Die dabei entstehende Verlustleistung fällt über den ersten Halbleiterschalter 3 ab, welcher zum Pulszeitpunkt die volle Zwischenkreisspannung trägt und insbesondere im Linearmodus betrieben wird. Die von Zwischenkreiskondensator 6 entnommene Energie wird in dem Halbleiterschalter 3 in Wärme umgewandelt und vorzugsweise durch ein Kühlsystem der Leistungselektronik 1 abgeführt. Hierbei ergibt sich das Problem, dass bei einer Konstant-Stromregelung bei Erreichen niedrigerer Spannungen des Zwischenkreises die Pulsenergie nicht mehr das volle Potenzial der Leistungselektronik 1 ausnutzt und bei hohen Spannungen dazu neigt, das Leistungsmodul 1 zu überlasten.

Figur 2B zeigt den Zeitlichen Verlauf des Gatespannungssignals, sowie des Stroms I eines Entladepulses.

Es wird vorschlagen, durch das im Folgenden beschriebene Verfahren, den Strom I eines Entladepulses mittels eines Dreiecksignals gemäß folgender Gleichung zu r zu approximieren:

Dabei steht E_p für die Pulsenergie, für den Strom-Peakwert, V_DC für die Zwischenkreisspannung und t für die Zeitdauer des erfolgten Entladepulses. Es zeigt sich, dass bei konstantem Peakstrom und Pulsbreite mit abnehmender Zwischenkreisspannung V_DC die Pulsenergie E p linear abnimmt. Über den DIBL-Effekt muss ein geringfügig breiterer Ladungspuls gestellt werden, um denselben Strom zu erreichen, jedoch hat dies keine sonderlich große Auswirkung auf das Verfahren.

Mit einer spannungsabhängigen Anpassung des Stroms, und damit auch einhergehend der Pulsbreite, wird in vorteilhafter Weise eine konstante Pulsenergie für die Entladungspulse eines Entladungsvorgangs eingestellt werden, wodurch die Entladegeschwindigkeit des Zwischenkreises auch im Bereich niedrigerer elektrischer Spannungen des Zwischenkreises deutlich zunimmt, wie beispielhaft in Figur 2A gezeigt. Die Spannungskurve sinkt durch das vorteilhafte Verfahren exponentiell schneller ab.

Figur 2A zeigt zur Erläuterung eines vorteilhaften Verfahrens zum Entladen des Zwischenkreises ein Diagramm, das Strom I und Spannung U über die Zeit t zeigt. Dabei ist die bisherige Spannungskurve VDo sowie durch das im Folgenden beschriebene Verfahren erzeugte vorteilhafte Spannungskurve mit exponentiellem Abfall mit VDi gezeigt. Ebenso zeigt das Diagramm einen konstanten Entladestrom Io sowie einen durch das vorteilhafte Verfahren angepassten Ladestrom ii, der zwischen einem maximalen Ladestrom i ma x und einem minimalen Ladestrom i m in stufenförmig verläuft.

Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel des vorteilhaften Verfahrens erfolgt eine Vorsteuerung der Pulsenergie, indem der Ladestrom ii in Abhängigkeit von der aktuell anliegenden Zwischenkreisspannung VDi nachgeführt wird. Dazu wird insbesondere eine Kennlinie in einem nicht-flüchtigen Speicher eines Steuergeräts 9, das die Leistungselektronik 1 ansteuert und insbesondere Teil der Leistungselektronik 1 ist, hinterlegt. Die Kennlinie ist derart gewählt, dass sie den Sollstrom oder Sollstrombereich (i m in - imax) vorgibt und somit, mit höherem Peak-Strom zu kleinerer Zwischenkreisspannung VDC die Pulsenergie E der Entladepulse gleich oder annäherungsweise gleich gehalten wird. Es wird somit der Strom derart nachgeführt, dass stets die gleiche Pulsenergie mit jedem Entladepuls dem Zwischenkreis entnommen wird. Weil die Energie in dem Zwischenkreiskondensator 6 mit abnehmender Spannung VDC quadratisch abfällt, entsteht eine exponentiell Entladecharakteristik der Halbbrücke 2, wie durch Kurve VDi gezeigt. Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel wird die umgesetzte Pulsenergie E gemäß der oben genannten Annäherungsformel auf einen Sollwert eingeregelt. Dazu wird die Pulsbreite des jeweiligen Entladepulses, also die vorgegebene Zeitdauer als Stellgröße verwendet und damit einhergehend die Stromhöhe des jeweiligen Entladepulses variiert. Dabei wird insbesondere in dem Steuergerät 9, insbesondere in einer Recheneinheit des Steuergeräts 9, ein aktueller Spannungswert der Zwischenkreisspannung VDC, der aktuelle Strom-Peak l pea k und die aktuelle Pulsbreite t ermittelt. Für die Pulsbreite t wird die Ansteuerzeit des ausgegebenen Entladungspulses abzüglich eines festen Zeitbetrags tfj X , welcher die verstrichene Zeit zum Vorladen des Gates des angesteuerten Halbleiterschalters 3 ohne Stromfluss durch den Halbleiterschalter 3 entspricht, vorgegeben. Es wird somit die Vorladedauer tfj X berücksichtigt, um die tatsächliche Pulsbreite zu ermitteln: t = t on - tfj X

Weil unterschiedliche Chargen von Halbleitern 3, 4 abweichende Transfercharakteristiken aufweisen können, werden mit der vorteilhaften Berücksichtigung der Pulsbreite diese Abweichungen kompensiert, indem auf die konstante beziehungsweise gleiche Pulsenergie E geregelt wird. Dadurch erhalten alle Geräte trotz abweichender Transfercharakteristiken einzelner Halbleiterschalter annähernd die gleiche Entladezeit.

Figuren 3A bis 3C zeigen Regelkreise zur Erläuterung und Zusammenfassung der obenstehend beschriebenen Verfahren.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel von Figur 3A wird der tatsächlich gestellte Iststrom st in Abhängigkeit vom Sollstrom l S0 n eingeregelt. Zunächst wird die aktuelle Zwischenkreisspannung VDC gemessen und der zugehörige Sollstrom Isoii = f (VDC) in Form eines Regelfenster von l m in und l m ax, wie zuvor beschrieben, bestimmt. In Abhängigkeit von der Regeldifferenz s t - Isoii wird die neue Soll- Pulsbreite beziehungsweise die Zeitdauer t on angepasst, zumindest sofern der Iststrom das Regelfenster zwischen dem Minimalstrom l m in und dem Maximalstrom l ma x verlässt. Dann wird die Zeitdauer t on bevorzugt de- oder inkrementiert. Anschließend wird der Entladepuls durch das Steuergerät durch Ansteuern, insbesondere des Halbleiterschalters 3, gestellt. Der fließende Entladestrom st wird gemessen (l me ss) und dem Regelkreis für den Folgepuls beziehungsweise den folgenden Entladepuls zurückgeführt. Insbesondere durch einen Vergleicher 10 des Steuergeräts 9 wird der Sollstrom mit dem Iststrom verglichen und die Pulsdauer t on für den folgenden Entladepuls bestimmt.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel von Figur 3B wird die Soll-Pulsenergie Esoii der Energieregelung zugrunde gelegt, wobei die tatsächliche Zeitdauer beziehungsweise die tatsächliche Pulsbreite tist berücksichtigt wird. In diesem Fall wird in Abhängigkeit von der Pulsenergie für den Folgepuls die Zeitdauer t on bestimmt beziehungsweise vorgegeben und durch den Steller beziehungsweise das Steuergerät 9 und insbesondere den Halbleiterschalter 3 gestellt. Der fließende Iststrom der Halbleiterbrücke 2 st wird wie im vorhergehenden Ausführungsbeispiel gemessen. Zusätzlich wird außerdem die tatsächliche Pulsbreite beziehungsweise die tatsächliche Zeitdauer des Entladepulses tist berechnet. Insbesondere wird dazu die tatsächlich gestellte Pulsbreite mittels der oben beschriebenen Gleichung aus tatsächlich gesamten gestellten Pulsbreite t on und der Vorladedauer tfj X berechnet. In Abhängigkeit von dem Iststrom und der tatsächlichen Zeitdauer tist wird die zuletzt gestellte Pulsenergie Eist insbesondere in Abhängigkeit von der Zwischenkreisspannung VDC durch das Steuergerät 9 berechnet und der Regelung zurückgeführt. In Abhängigkeit der erfassten beziehungsweise berechneten Pulsenergie Eist wird nun die Zeitdauer für den nächsten Entladepuls t on unter Berücksichtigung der Minimalenergie E m in und der Maximalenergie E ma x bestimmt. Hier wird vorzugsweise die Pulsbreite auf ein Energieregelfenster eingestellt. Liegt der berechnete Energiewert nicht zwischen der Mindestenergie E m in und der Maximalenergie E ma x, wird bevorzugt die Pulsdauer t on in- oder dekrementiert.

Figur 3C zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, das sich von dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel dadurch unterscheidet, dass die tatsächliche Pulsdauer tist nicht berechnet, sondern gemessen t me ss wird. Dazu wird beispielsweise eine Sensoreinrichtung 11 eingesetzt, die die Pulsdauer tist_mess des gestellten Entladepulses überwacht beziehungsweise misst und der Berechnung der umgesetzten Pulsenergie Eist zugrunde liegt. Dadurch ist eine noch präzisere Einregelung auf die Pulsenergie möglich und auftretende unbekannte Einflüsse durch Halbleitereigenschaften beziehungsweise unbekannte Halbleiterparameter können ausgeglichen werden.