[发明专利]具有开关频率的移动的驱动方法和驱动设备

说明书

技术领域

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

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。

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R1和导线电感L1。将耦合电容C1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。

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R1至R3。此外，电池电感L3高至使得其相对于导线电感L1和L2对于高动态范围而言能够是可忽略的。

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C1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L1和L2的总和。电流i1流入电容C1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。

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1.5μH并且换流器电容C1和C2分别为600μF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。

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C1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。

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。

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。

换流器的PWM频率能够记作为

。

电动机频率用ω_MOTOR表示。

于是得出电动机的直流电流

因此，电动机产生两个谐波，如显示出上述余弦幅角。所述余弦幅角由电动机频率和换流器频率的正弦值的乘积得出。

驱动系统或驱动设备的电动机中的每个产生这样的电流i1和i2，如这也在图1和2中表明。这两个电流方向相关地相加，使得得到如下总电流：

。

最后，得到各两个在换流器的开关频率和附近的谐波：

下面的仿真示出时域中的在中间回路中出现的电流iL。频率如下选择：

即两个换流器的频率在此相同地选择，使得对于换流器存在共同的开关频率。电动机频率相差20Hz。

图4和5示出基于上述频率的仿真的电流信号iL。在此，图5以放大的比例示出图4中的0.04s和0.05s之间的部分。

在那里，于是也能够识别信号的精细结构并且尤其是换流器的开关频率。