具有开关频率的移动的驱动方法和驱动设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于通过如下方式驱动具有至少两个电动机的车辆的方法：通过 各一个换流器用各一个具有相应的电动机频率的控制信号来控制电动机中的每个，并且用 电流源的电流经由中间回路给换流器供电，所述中间回路具有共振频率。换流器具有共同 的开关频率，并且在中间回路中出现在那里流动的电流的频谱分量，所述频谱分量具有电 动机频率的在开关频率附近的谐波。此外，本发明涉及一种用于车辆的相应的驱动设备。
【背景技术】
[0002] 存在电运行的车辆，在所述车辆的驱动系中设有两个电动机，所述电动机彼此分 开地控制。因此，电动机速度进而还有电动机频率不必是相同的。
[0003] 如本发明所基于的驱动设备在图1中描述。驱动系在此示例地具有两个电动机1 和2。这两个电动机在此被构造为三相电动机。两个逆变器或换流器3和4用于控制电动 机1和2。换流器3和4经由中间回路5由电池6或其他的电流源馈电。根据图1中示出 的等效电路图，到换流器3的馈电线具有电阻Rl和导线电感L1。将耦合电容Cl连接在换 流器3上游，所述耦合电容属于中间回路5。到换流器4的馈电线具有欧姆电阻R2和导线 电感L2。将耦合电容C2连接在第二换流器4上游。
[0004] 中间回路5由具有电池电感L3和内电阻R3的电池6馈电。然而对于进一步的考 虑，忽略欧姆电阻Rl至R3。此外，电池电感L3高至使得其相对于导线电感Ll和L2对于高 动态范围而言能够是可忽略的。
[0005] 根据上述简化，得到中间回路5的简化的电路图，所述简化的电路图在图2中示 出。该电路图示出电容Cl和电感L的串联电路，其中电容C2与该串联电路并联。电感L 对应于导线电感Ll和L2的总和。电流il流入电容Cl和电感L之间的节点中，所述电流 离开第一换流器3 (参见图1)。此外，电流i2流入电感L和电容C2之间的节点中，所述电 流i2离开第二换流器4。电流iL流经电感L。
[0006] 图2的系统具有共振频率，这能够从图3的系统响应中得出。当导线电感为1. 5 μΗ 并且换流器电容Cl和C2分别为600 μ F时，所述共振频率例如为5. 3kHz。实际上，系统中 的共振通过欧姆电阻被衰减。
[0007] 在所观察的情况下，换流器3和4为电动机1和2产生脉宽调制（PWM)的控制信 号。PWM频率例如为8kHz。因为所述频率位于中间回路的共振频率附近，所以换流器3和 4的PWM信号的一些频谱分量也位于共振频率附近。所述信号分量根据图3的系统响应被 放大。所述不期望的放大使中间回路电容或输入电容Cl和C2负荷。所述电容因此应该相 应地进行设计。此外，由于不期望的放大或共振过高形成显著的功率损失。
[0008] 在图1的系统中，在运行期间基本上出现三个具有其谐波的振动。一方面，这例如 是8kHz的频率，换流器以所述频率运行。另一方面，电动机例如以120Hz的平均电速度运 行。由于换流器和电动机中的不理想的现象，由此在中间回路中得到谐波，所述谐波对应于 电动机频率的六倍频率进而在所选择的实例中为720Hz。此外，通过如下方式实现第三振 动，即这两个电动机例如具有20Hz的速度差。
[0009] 为了更好地理解在中间回路中流动的电流iL的频谱，如下分析基于动态模型。其 中，仅表现出高的频率。换流器在8kHz的固定脉冲频率下工作。由于换流器/电动机系统 中的非线性，8kHz的频率用作为电流信号的调制载体。
[0010] 换流器的PWM频率能够记作为
【主权项】
1. 用于通过如下方式驱动具有至少两个电动机（1，2)的车辆的方法： -通过各一个换流器（3,4)用各一个控制信号来控制所述电动机中的每个，所述控制 信号具有相应的电动机频率， -用电流源（6 )的电流经由中间回路（5 )给所述换流器供电，所述中间回路具有共振频 率，其中 -所述换流器（3,4)分别具有开关频率，和 -在所述中间回路（5)中出现在那里流动的电流的频谱分量，所述频谱分量具有在相 应的开关频率附近的由所述电动机频率所导致的谐波（-5.，-3.，-1.，+1.，+3.，+5.)， 其特征在于， -每个换流器（3,4)的开关频率被调节或控制，使得在相应的开关频率附近的所述谐 波中的至少一个总是具有至少一个距共振频率（fMS)可预设的间距（Af，Af'）。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中通过可预设的所述间距（A f，A f'）在所述共振频 率附近的两侧得到以下范围（9,10)，所述范围不被所述至少一个谐波占据。
3. 根据权利要求1或2所述的方法，其中所述至少一个谐波是第一谐波（-1.，+1.)，所 述第一谐波通过所述电动机频率产生。
4. 根据权利要求3所述的方法，其中所述换流器（3,4)的开关频率被调节或控制，使得 在所述开关频率附近的全部第一谐波（-1.，+1.)总是分别具有距所述共振频率可预设的间 距。
5. 根据权利要求4所述的方法，其中除所述第一谐波（-1.，+1.)之外，全部第三谐波 (-3.，+3.)也分别具有距所述共振频率的可预设的间距。
6. 根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中所述换流器（3,4)的开关频率仅当在 所述开关频率附近的所述电动机频率的第一和第三谐波不遵守分别可预设的间距时才改 变。
7. 根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中所述可预设的间距（A f，A f'）根据 相应的频谱分量的幅度来选择。
8. 根据权利要求7所述的方法，其中针对第一谐波的所述可预设的间距（A f，A f'） 大于针对第三谐波的。
9. 根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中所述电动机（1，2)的控制信号是脉宽 调制的信号。
10. 用于车辆的驱动设备，其具有 _用于用各一个控制信号来分别控制电动机（1，2)的至少两个换流器（3,4)，所述控制 信号具有相应的电动机频率，和 -中间回路（5 )，经由所述中间回路能够由电流源（6 )给至少两个所述换流器（3，4 )供 电并且所述中间回路具有共振频率（)，其中 -至少两个所述换流器（3,4)分别具有开关频率，和 -在所述中间回路（5)中在运行时出现，在那里流动的电流的频谱分量，所述频谱分量 具有在相应的开关频率附近的由所述电动机频率所导致的谐波（-5.，-3.，-1.，+1.，+3.， +5.)， 其特征在于， -所述换流器（3,4)的开关频率被调节或控制，使得在相应的开关频率附近的所述谐 波中的至少一个总是具有至少一个距共振频率可预设的间距（Af，Af'）。
【专利摘要】如果经由换流器从中间回路给多个电动机馈电，那么中间回路中的电流具有多个谐波（-5.，-3.，-1.，+1.，+3.，+5.）。为了避免中间回路的耦合电容过载，移动换流器的开关频率，使得谐波不处于共振范围（7）中。
【IPC分类】H02P5-74, H02M1-12, B60L3-00
【公开号】CN104755310
【申请号】CN201380056101
【发明人】G.巴赫迈尔, D.贝尔格曼, G.派斯, C.巴赫曼, M.齐里亚克斯, M.格尔利希, A.波佩斯库
【申请人】西门子公司
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2013年8月21日
【公告号】DE102012215152A1, EP2872353A2, US20150224880, WO2014033026A2, WO2014033026A3