本發(fā)明涉及用于運(yùn)行電動(dòng)車(chē)輛的電路布置結(jié)構(gòu)，特別是系統(tǒng)的用于將感應(yīng)電力傳輸?shù)杰?chē)輛的車(chē)輛側(cè)電路布置結(jié)構(gòu)的一種方法和一種控制系統(tǒng)。另外，本發(fā)明涉及一種制造用于運(yùn)行車(chē)輛的電路布置結(jié)構(gòu)的控制系統(tǒng)的方法并且涉及車(chē)輛。

背景技術(shù)：

車(chē)輛，特別是電動(dòng)車(chē)輛，更特別地軌道限制的車(chē)輛和/或道路汽車(chē)可通過(guò)電能來(lái)運(yùn)行，所述電能通過(guò)感應(yīng)電力傳輸?shù)姆绞蕉粋鬏敗＿@種車(chē)輛可包括可以是車(chē)輛的牽引系統(tǒng)或車(chē)輛的牽引系統(tǒng)的一部分的電路布置結(jié)構(gòu)，所述電路布置結(jié)構(gòu)包括適于接收交變電磁場(chǎng)并且通過(guò)電磁感應(yīng)產(chǎn)生交變電流的接收設(shè)備。另外，這種車(chē)輛可包括適于將交流電轉(zhuǎn)換成直流電的整流器。直流電可用來(lái)對(duì)車(chē)輛用電池充電或用來(lái)運(yùn)行電機(jī)。在后一種情況下，可通過(guò)逆變器將直流電轉(zhuǎn)換成交流電。

感應(yīng)電力傳輸是使用兩組例如三相繞組執(zhí)行的。第一組安裝在地面(初級(jí)繞組)上，并可由路邊電力變換器(wpc：waysidepowerconverter)饋電。第二組繞組(次級(jí)繞組)安裝在車(chē)輛上。例如，第二組繞組可附接在車(chē)輛之下，在有軌電車(chē)的情況下是在其車(chē)廂中的一些之下。第二組繞組或總體上次級(jí)側(cè)通常被稱為拾取布置結(jié)構(gòu)或接收器。第一組繞組和第二組繞組形成高頻變壓器以將電能傳輸?shù)杰?chē)輛。這可在靜止?fàn)顟B(tài)(當(dāng)車(chē)輛沒(méi)有移動(dòng)時(shí))下和動(dòng)態(tài)(車(chē)輛移動(dòng)時(shí))下實(shí)現(xiàn)。

由于在初級(jí)繞組與次級(jí)繞組之間存在較大的間隙，因此該變壓器的工作特性與具有帶有可忽略或較小氣隙的封閉磁芯的常規(guī)變壓器的特性不同。該較大的氣隙導(dǎo)致較小的互感耦合和較大的漏電感。

漏電感通常作為每個(gè)次級(jí)繞組的串聯(lián)電感。為能夠傳遞高功率水平，需要使用足夠的電容，以便在例如20khz至200khz的工作頻率下補(bǔ)償電感器的電抗。關(guān)于高頻變壓器的次級(jí)側(cè)，電感(可包括主電感和互感和/或漏電感)和電容(可包括補(bǔ)償電容)的結(jié)合形成諧振電路。如果選擇電感和電容的阻抗值使得諧振電路的固有諧振頻率等于工作頻率，那么就會(huì)發(fā)生完美的阻抗消除。這種諧振電路稱為被調(diào)諧。

受溫度變化和/或老化影響，補(bǔ)償電容的公差可增加。特別地，具有導(dǎo)磁材料的結(jié)構(gòu)，在相關(guān)參數(shù)中容易漂移。這可導(dǎo)致諧振電路的失諧，其中，改變的諧振頻率不再相應(yīng)于工作頻率。這種失諧會(huì)使感應(yīng)電力傳輸系統(tǒng)的整體性能和電力傳輸能力偏離。此外，次級(jí)側(cè)的反射到變壓器的初級(jí)側(cè)的阻抗可變?yōu)殡娙菪缘?。這可導(dǎo)致關(guān)于wpc中電壓的超前電流，這是非常不希望的，因?yàn)槌半娏飨税雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)的軟開(kāi)關(guān)條件并顯著增加了它們的功率損耗。在這種運(yùn)行條件下，wpc可過(guò)渡加熱并關(guān)閉，這轉(zhuǎn)而中斷了所需的電力傳輸。

所述失諧還可由于初級(jí)繞組結(jié)構(gòu)相對(duì)于次級(jí)繞組結(jié)構(gòu)的位置偏差而發(fā)生，這是因?yàn)楦袘?yīng)電力傳輸系統(tǒng)的參數(shù)隨著變化的相對(duì)位置而變化。

us5,207,304b2公開(kāi)了一種用于電動(dòng)車(chē)輛的電力拾取系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括連接到第一和第二節(jié)點(diǎn)的拾取電感器；耦合到所述第一和第二節(jié)點(diǎn)的功率接收電路；多個(gè)調(diào)諧電容器；分支選擇裝置，所述分支選擇裝置用于選擇要耦合到所述第一和第二節(jié)點(diǎn)的所述多個(gè)調(diào)諧電容器中的一個(gè)，并且用于為每個(gè)所選擇的調(diào)諧電容器生成選擇的信號(hào)；和多個(gè)切換電路，每個(gè)切換電路選擇性地將相應(yīng)的調(diào)諧電容器耦合到所述第一和第二節(jié)點(diǎn)。每個(gè)切換電路包括固態(tài)開(kāi)關(guān)和耦合到所述分支選擇裝置和所述固態(tài)開(kāi)關(guān)的觸發(fā)電路。所述觸發(fā)電路感測(cè)所述固態(tài)開(kāi)關(guān)兩端的電壓，并且在接收到來(lái)自相應(yīng)于所述切換電路的所述分支選擇裝置的一個(gè)所述選擇信號(hào)之后，當(dāng)所述固態(tài)開(kāi)關(guān)兩端的感測(cè)電壓大約為零時(shí)觸發(fā)所述固態(tài)開(kāi)關(guān)的閉合。因此，可通過(guò)將調(diào)諧電容切換到或切換出控制電路來(lái)控制感應(yīng)耦合系統(tǒng)的輸出電流。

wo2014/067984a2公開(kāi)了一種電路布置結(jié)構(gòu)，特別是電動(dòng)車(chē)輛的用于將感應(yīng)電力傳輸?shù)杰?chē)輛的電路布置結(jié)構(gòu)，其中，電路布置結(jié)構(gòu)包括拾取布置結(jié)構(gòu)和至少一個(gè)可變補(bǔ)償布置結(jié)構(gòu)，其中，所述可變補(bǔ)償布置結(jié)構(gòu)包括電容性元件，所述可變補(bǔ)償布置結(jié)構(gòu)還包括第一開(kāi)關(guān)元件和第二開(kāi)關(guān)元件，其中，所述第一開(kāi)關(guān)元件和所述第二開(kāi)關(guān)元件串聯(lián)連接，第一和第二開(kāi)關(guān)元件的串聯(lián)連接與可變補(bǔ)償布置結(jié)構(gòu)的電容性元件并聯(lián)連接。

在出版物“r.arnold，用于快速模擬的相量域中的三相感應(yīng)電力傳輸系統(tǒng)的建模，ieee3^rd電動(dòng)汽車(chē)會(huì)議國(guó)際能源傳輸(etev：internationalenergytransferforelectricvehiclesconference)，紐倫堡，2013年10月29-30”中，公開(kāi)了電力傳輸?shù)奈锢砟Ｐ汀?/p>

us2011/0148215a1公開(kāi)了無(wú)線電力傳輸系統(tǒng)具有無(wú)線電力發(fā)射機(jī)和接收機(jī)。所述發(fā)射機(jī)具有在第一頻率諧振的發(fā)射諧振電路和生成在第二頻率的信號(hào)的信號(hào)發(fā)生器。發(fā)射機(jī)還具有測(cè)量在發(fā)射諧振電路處的反射功率的功率檢測(cè)器，以及生成用于調(diào)整第一和第二頻率的發(fā)射機(jī)調(diào)諧參數(shù)以減少反射功率的自動(dòng)調(diào)諧器。所述接收機(jī)具有基于接收機(jī)調(diào)諧參數(shù)的在第三頻率諧振的接收諧振電路。接收機(jī)調(diào)諧參數(shù)由測(cè)量在接收諧振電路處生成的功率的功率檢測(cè)器生成，以及由生成接收機(jī)調(diào)諧參數(shù)以增加負(fù)載功率的自動(dòng)調(diào)諧器生成。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種方法和一種控制系統(tǒng)，所述方法和控制系統(tǒng)用于運(yùn)行電路布置結(jié)構(gòu)，特別是電動(dòng)車(chē)輛的電路布置結(jié)構(gòu)，更特別地是系統(tǒng)的用于將感應(yīng)電力傳輸?shù)杰?chē)輛的車(chē)輛側(cè)電路布置結(jié)構(gòu)，通過(guò)所述方法和控制系統(tǒng)，即使在電路布置結(jié)構(gòu)的元件的電特性改變的情況下，也可優(yōu)化到車(chē)輛的感應(yīng)電力傳輸，其中，電路布置結(jié)構(gòu)可以很少的能量損失運(yùn)行，并且降低控制電路布置結(jié)構(gòu)的運(yùn)行的復(fù)雜性。本發(fā)明的另外的目的是提供一種制造用于運(yùn)行電路布置結(jié)構(gòu)的控制系統(tǒng)的方法并提供一種包括這種控制系統(tǒng)的車(chē)輛。

本發(fā)明的基本思想是通過(guò)使用優(yōu)化方法或途徑來(lái)主動(dòng)地變化車(chē)輛側(cè)電路布置結(jié)構(gòu)的電抗。通過(guò)適當(dāng)?shù)乜刂齐娍棺兓?，可以補(bǔ)償由于改變電特性，例如由于溫度變化和或發(fā)生位置偏差，即失諧，而導(dǎo)致的功率下降。另外，所提出的方法應(yīng)允許將系統(tǒng)性能保持在與完美調(diào)諧系統(tǒng)相同的水平，其中，減少由于失諧造成的能量損失和控制電路布置結(jié)構(gòu)的運(yùn)行的復(fù)雜性。

本發(fā)明可應(yīng)用于任何陸地車(chē)輛(包括但非優(yōu)選地，僅暫時(shí)在陸地上的任何車(chē)輛)，特別是諸如軌道車(chē)輛(例如有軌電車(chē))的軌道限制的車(chē)輛，而且可應(yīng)用于道路汽車(chē)，諸如個(gè)人(私人)乘用車(chē)或公共交通車(chē)輛(例如包括也是軌道限制的車(chē)輛的無(wú)軌電車(chē)的公共汽車(chē))。

提出了一種運(yùn)行電路布置結(jié)構(gòu)的方法。電路布置結(jié)構(gòu)可以是電動(dòng)車(chē)輛的用于將感應(yīng)電力傳輸至車(chē)輛的電路布置結(jié)構(gòu)。

電路布置結(jié)構(gòu)可形成電動(dòng)車(chē)輛的牽引系統(tǒng)，或者可以是電動(dòng)車(chē)輛的牽引系統(tǒng)的一部分。電路布置結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)具有至少一個(gè)場(chǎng)接收布置結(jié)構(gòu)的相線。場(chǎng)接收布置結(jié)構(gòu)表示用于接收磁場(chǎng)和用于生成電力交流輸出電壓的至少一個(gè)電元件的布置結(jié)構(gòu)。該電元件也可稱為源元件。場(chǎng)接收布置結(jié)構(gòu)可例如包括線圈。特別地，場(chǎng)接收布置結(jié)構(gòu)可包括變壓器的次級(jí)繞組結(jié)構(gòu)，其中，使用變壓器以將能量從路側(cè)初級(jí)繞組結(jié)構(gòu)(所述路側(cè)初級(jí)繞組結(jié)構(gòu)可安裝在為車(chē)輛提供行駛表面的地面中)傳輸?shù)杰?chē)輛。場(chǎng)接收布置結(jié)構(gòu)可安裝在車(chē)輛的底側(cè)，例如面向行駛表面的一側(cè)。場(chǎng)接收布置結(jié)構(gòu)可提供或者是所謂的拾取器的一部分。

場(chǎng)接收布置結(jié)構(gòu)和/或場(chǎng)接收布置結(jié)構(gòu)的元件包括阻抗或提供阻抗。所述阻抗可由電感、特別是漏電感提供，所述漏電感至少部分地由上述變壓器的初級(jí)側(cè)(初級(jí)繞組結(jié)構(gòu))與次級(jí)側(cè)(次級(jí)繞組結(jié)構(gòu))之間的氣隙提供。另外，阻抗可通過(guò)電阻，特別是電線(例如相線)的電阻，和接收布置結(jié)構(gòu)的繞組結(jié)構(gòu)來(lái)提供。相線可表示下述電線，通過(guò)所述電線，場(chǎng)接收布置結(jié)構(gòu)、例如繞組結(jié)構(gòu)可連接到另一電元件，特別是整流器。

另外，電路布置結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)具有可變或可調(diào)電抗的補(bǔ)償布置結(jié)構(gòu)。所述補(bǔ)償布置結(jié)構(gòu)可以是相線的一部分或者被布置在相線內(nèi)。換句話說(shuō)，場(chǎng)接收布置結(jié)構(gòu)可通過(guò)相線的至少一部分連接到補(bǔ)償布置結(jié)構(gòu)，其中，所述補(bǔ)償布置結(jié)構(gòu)可通過(guò)相線的剩余部分連接到另一電元件，特別是整流器。

使用補(bǔ)償布置結(jié)構(gòu)以調(diào)諧電路布置結(jié)構(gòu)。特別地，補(bǔ)償布置結(jié)構(gòu)提供可調(diào)電抗。因此，補(bǔ)償布置結(jié)構(gòu)提供可調(diào)阻抗。

通過(guò)變化或調(diào)整電抗可將電路布置結(jié)構(gòu)的諧振頻率適應(yīng)于上述變壓器的工作頻率，例如在20khz至200khz的范圍內(nèi)的工作頻率。因此，可補(bǔ)償電路布置結(jié)構(gòu)的電元件的改變的電特性。

補(bǔ)償布置結(jié)構(gòu)可包括或由至少一個(gè)電元件，特別是具有可變電容的電容性元件提供。此外，補(bǔ)償布置結(jié)構(gòu)可通過(guò)多個(gè)電元件的布置結(jié)構(gòu)來(lái)提供。

補(bǔ)償布置結(jié)構(gòu)也可由電感性元件，特別是具有可變電感的電感性元件提供或包括電感性元件，特別是具有可變電感的電感性元件。電感性元件可以是所謂的磁放大器的一部分，這例如描述于出版物“hsu等人，一種使用磁放大器的具有連續(xù)可變電感器控制的新型非接觸式電力拾取器，ieee電力系統(tǒng)技術(shù)國(guó)際會(huì)議icspst(internationalconferenceonpowersystemtechnology)，重慶，2006”。

此外，補(bǔ)償布置結(jié)構(gòu)可由主補(bǔ)償電容器和附加的二進(jìn)制加權(quán)電容器提供，這例如在出版物“kissin等人，檢測(cè)固定頻率lcl諧振電源的調(diào)諧點(diǎn)，ieee電力電子學(xué)報(bào)，tie，第24卷，第4期，2009年4月”中被公開(kāi)。

然而，補(bǔ)償布置結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)不限于上述示例。技術(shù)人員知道具有可變或可調(diào)電抗的補(bǔ)償布置結(jié)構(gòu)的任何替代實(shí)施例。

根據(jù)本發(fā)明，評(píng)估至少一個(gè)與電流有關(guān)的成本函數(shù)。所述與電流有關(guān)的成本函數(shù)可表示包括或等于至少下述一項(xiàng)的函數(shù)，所述項(xiàng)代表至少一個(gè)相電流的至少一個(gè)特性，或所述項(xiàng)與相電流或其特性、例如相電流的幅度有關(guān)或等于相電流或其特性、例如相電流的幅度。相電流可例如被估計(jì)或例如通過(guò)電流傳感器被測(cè)量。下文將更詳細(xì)地描述示例性成本函數(shù)。

成本函數(shù)可表示在所選擇的時(shí)間點(diǎn)提供成本函數(shù)值的數(shù)學(xué)函數(shù)。另外，變化電抗使得成本函數(shù)，特別是成本函數(shù)值被優(yōu)化，例如使得成本函數(shù)值被最小化或最大化。

優(yōu)選地，選擇成本函數(shù)，使得在最大化成本函數(shù)值的情況下，在相線中提供最大相電流，特別是具有最大幅度的相電流或具有最大均方根(rms：rootmeansquare)值的相電流。

因此，成本函數(shù)是優(yōu)化問(wèn)題的一部分，其中，電抗提供了優(yōu)化問(wèn)題的可調(diào)整參數(shù)，所述可調(diào)整參數(shù)也可稱為優(yōu)化參數(shù)。

因此，通過(guò)利用與電流有關(guān)的成本函數(shù)求解優(yōu)化方法來(lái)確定最佳電抗來(lái)執(zhí)行控制電路布置結(jié)構(gòu)的運(yùn)行。

這有利地允許快速和精確地確定電抗，這進(jìn)而優(yōu)化有功功率的傳輸，同時(shí)最小化無(wú)功功率的傳輸。

另外，電路布置結(jié)構(gòu)包括三個(gè)相線，其中，每個(gè)相線均包括至少一個(gè)場(chǎng)接收布置結(jié)構(gòu)和至少一個(gè)具有可變電抗的補(bǔ)償布置結(jié)構(gòu)。場(chǎng)接收布置結(jié)構(gòu)和補(bǔ)償布置結(jié)構(gòu)可根據(jù)前述實(shí)施例中之一進(jìn)行設(shè)計(jì)。

另外，評(píng)估至少一個(gè)與電流有關(guān)的成本函數(shù)，其中，與電流有關(guān)的成本函數(shù)是每相包括至少一個(gè)項(xiàng)的函數(shù)。各項(xiàng)中的每個(gè)可代表相應(yīng)相電流的至少一個(gè)特性，或其中，各項(xiàng)中的每個(gè)與相應(yīng)的相電流或其特性、例如相應(yīng)相電流的幅度有關(guān)或等于相應(yīng)的相電流或其特性、例如相應(yīng)相電流的幅度。相電流可例如被估計(jì)或例如通過(guò)電流傳感器被測(cè)量。

另外，變化補(bǔ)償布置結(jié)構(gòu)中的每個(gè)的電抗，使得優(yōu)化、例如最小化或最大化成本函數(shù)。

優(yōu)選地，選擇成本函數(shù)，使得在最大化成本函數(shù)值的情況下，提供最大相電流，例如最大幅度或最大rms值。替代地，可提供相電流的最大和，特別是各相電流的幅度之和。

因此，成本函數(shù)是優(yōu)化問(wèn)題的一部分，其中，電抗提供優(yōu)化問(wèn)題的可調(diào)整參數(shù)，所述可調(diào)整參數(shù)也可稱為優(yōu)化參數(shù)。替代地，可變化每相線的至少一個(gè)參考輸入，優(yōu)選每相線的一個(gè)單個(gè)參考輸入，使得優(yōu)化成本函數(shù)。在這種情況下，參考輸入值提供優(yōu)化參數(shù)。

在三相線的情況下，優(yōu)化問(wèn)題可被認(rèn)為是多維的，特別是三維的優(yōu)化問(wèn)題。優(yōu)化參數(shù)可同時(shí)變化。在這種情況下，可使用多維優(yōu)化方法來(lái)確定最優(yōu)優(yōu)化參數(shù)。

替代地，可依次變化優(yōu)化參數(shù)。在這種情況下，一個(gè)選定的優(yōu)化參數(shù)，特別是每個(gè)相線一個(gè)單個(gè)優(yōu)化參數(shù)可變化預(yù)定次數(shù)或直到確定優(yōu)化的成本函數(shù)值。剩余的優(yōu)化參數(shù)可保持不變。在選擇的優(yōu)化參數(shù)的變化之后，剩余優(yōu)化參數(shù)中的一個(gè)可變化預(yù)定次數(shù)，或直到確定優(yōu)化的成本函數(shù)值。剩余成本函數(shù)值可保持不變。這可重復(fù)，直到優(yōu)化參數(shù)的組中的每個(gè)優(yōu)化參數(shù)已被改變或被考慮。

這有利地允許三相系統(tǒng)的有效運(yùn)行，其中，感應(yīng)電力傳輸被優(yōu)化。

在另一個(gè)實(shí)施例中，變化補(bǔ)償布置結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)參考輸入，特別是就一個(gè)參考輸入，使得成本函數(shù)被優(yōu)化、例如最小化或最大化。換言之，可通過(guò)變化至少一個(gè)參考輸入，特別是通過(guò)變化確切地一個(gè)參考輸入來(lái)變化電抗。

參考輸入與補(bǔ)償布置結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)有關(guān)。根據(jù)參考輸入，將提供預(yù)定的電抗或通過(guò)補(bǔ)償布置結(jié)構(gòu)設(shè)置預(yù)定的電抗。參考輸入可例如是電壓、電流或任何其他種類的參數(shù)。如果參考輸入變化，則補(bǔ)償布置結(jié)構(gòu)的電抗變化。如下文將解釋的，參考輸入也可以是相電流的相角或相角延遲。

因此，通過(guò)優(yōu)化方法確定最佳參考輸入，這有利地允許簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)所提出的方法。

在另一個(gè)實(shí)施例中，與電流有關(guān)的成本函數(shù)與至少一個(gè)相電流的幅度有關(guān)。可能的是，成本函數(shù)或特定于相的項(xiàng)等于相電流的幅度或與相電流的幅度成比例。這可意味著例如在相電流的一個(gè)周期期間，特別是在電路布置結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定狀態(tài)下，成本函數(shù)等于交流相電流的最大絕對(duì)值。

已經(jīng)在測(cè)量和模擬中觀察到，在相電流的最大絕對(duì)值的情況下，只有有功功率從初級(jí)側(cè)傳輸?shù)酱渭?jí)側(cè)。這意味著傳輸了最大有功功率，同時(shí)由于氣隙而產(chǎn)生的無(wú)功功率被最小化。直觀地說(shuō)，電路布置結(jié)構(gòu)，例如在等效電路中，如果從次級(jí)側(cè)轉(zhuǎn)換到初級(jí)側(cè)，可被建模為唯一的實(shí)值電路布置結(jié)構(gòu)。

所提出的成本函數(shù)有利地允許對(duì)電抗進(jìn)行快速和精確的調(diào)整，這進(jìn)而優(yōu)化有功功率的傳輸，同時(shí)最小化無(wú)功功率的傳輸。

在替代的實(shí)施例中，電路布置結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)用于整流由場(chǎng)接收布置結(jié)構(gòu)生成的交流輸出電壓的整流器。

整流器可串聯(lián)連接到場(chǎng)接收布置結(jié)構(gòu)與補(bǔ)償布置結(jié)構(gòu)的串聯(lián)連接。通過(guò)整流器，ac(交流電)相電流可整流成dc(直流電)電流的整流相電流。

與電流有關(guān)的成本函數(shù)與整流相電流有關(guān)?？衫缁谀Ｐ偷赜?jì)算或例如通過(guò)電流傳感器測(cè)量整流相電流。

特別地，與電流有關(guān)的成本函數(shù)可等于或者與整流相電流成比例，特別是等于或者與整流相電流的幅度或幅度的絕對(duì)值成比例。

替代地，與電流有關(guān)的成本函數(shù)與整流器的輸出功率有關(guān)。輸出功率可以是在整流器的dc端子處提供的功率。整流器的輸出功率可例如被計(jì)算為整流器的dc輸出電壓與整流器的dc輸出電流的乘積，其中，dc輸出電流等于或與整流相電流有關(guān)?？衫缁谀Ｐ偷赜?jì)算輸出電壓，或例如通過(guò)電壓傳感器測(cè)量輸出電壓。

替代地，可將整流器的輸出功率計(jì)算為dc輸出電流的平方與負(fù)載電阻的乘積，其中，負(fù)載電阻代表電網(wǎng)的連接到整流器的dc輸出側(cè)的電阻或阻抗。負(fù)載電阻可例如基于電網(wǎng)的電模型來(lái)確定。

輸出功率和整流相電流都與相電流有關(guān)。因此，所提出的成本函數(shù)有利地允許對(duì)電抗進(jìn)行快速和精確的調(diào)整，這轉(zhuǎn)而優(yōu)化了有功功率的傳輸，同時(shí)最小化無(wú)功功率的傳輸。在根據(jù)整流相電流的平方計(jì)算輸出功率的情況下，成本函數(shù)對(duì)于相電流的變化更為敏感，即相電流的變化將導(dǎo)致成本函數(shù)的大變化。這允許更快和更可靠的優(yōu)化。

在另一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)一維優(yōu)化方法或途徑確定最佳電抗。在這種情況下，變化僅一個(gè)優(yōu)化參數(shù)、例如上述電抗或上述單個(gè)參考輸入，以便確定最佳成本函數(shù)值。

如果成本函數(shù)與至少兩個(gè)可調(diào)整的優(yōu)化參數(shù)、例如至少兩個(gè)電抗或至少兩個(gè)輸入?yún)⒖驾斎胗嘘P(guān)，那么可以一次變化或調(diào)整僅一個(gè)選定的優(yōu)化參數(shù)，并保持剩余的優(yōu)化參數(shù)不變。這將在下文更加詳細(xì)地解釋。在已經(jīng)確定所選擇的優(yōu)化參數(shù)的優(yōu)化成本函數(shù)的最優(yōu)值之后，所選擇的優(yōu)化參數(shù)可保持不變，而變化剩余的優(yōu)化參數(shù)或剩余的優(yōu)化參數(shù)中的一個(gè)以優(yōu)化成本函數(shù)值?？芍貜?fù)此直至所有優(yōu)化參數(shù)已經(jīng)變化或至少被考慮。

這有利地允許快速且容易地實(shí)現(xiàn)確定最佳優(yōu)化參數(shù)。

在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，一維優(yōu)化方法是爬山優(yōu)化方法。所述爬山優(yōu)化方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的。它是一個(gè)迭代算法，它以對(duì)問(wèn)題的任意解決方案開(kāi)始，例如以所選擇的優(yōu)化參數(shù)的任意值開(kāi)始。然后，所選擇的優(yōu)化參數(shù)逐漸改變。如果該改變產(chǎn)生更好的解決方案，例如更高的成本函數(shù)值，那么就對(duì)新的優(yōu)化參數(shù)進(jìn)行另外的逐漸的改變。重復(fù)此直到不可找到進(jìn)一步的改進(jìn)。

由于爬山方法是一種非常簡(jiǎn)單的方法，因此這有利地得到易于實(shí)施的方法。

在另一個(gè)實(shí)施例中，與電流有關(guān)的成本函數(shù)例如在相應(yīng)的相電流的一個(gè)周期期間，與所有相電流的幅度之和有關(guān)，特別是與相電流幅度的最大絕對(duì)值之和有關(guān)。特別地，成本函數(shù)可等于或與所有相電流之和成比例。

在三相系統(tǒng)的測(cè)量和仿真中已經(jīng)觀察到，在相電流的所有最大絕對(duì)值的最大化總和的情況下，僅有功功率從初級(jí)側(cè)傳輸?shù)酱渭?jí)側(cè)。這相應(yīng)地意味著傳輸了最大有功功率，同時(shí)由于氣隙而產(chǎn)生的無(wú)功功率被最小化。直觀地說(shuō)，電路布置結(jié)構(gòu)，例如在等效電路中，如果從次級(jí)側(cè)轉(zhuǎn)換到初級(jí)側(cè)，可被建模為唯一的實(shí)值電路布置結(jié)構(gòu)。

電路布置結(jié)構(gòu)可包括用于整流所有相電流的三相整流器。整流器提供整流輸出電流和整流輸出電壓。在這種情況下，與電流有關(guān)的成本函數(shù)還可與整流相電流有關(guān)，其中，所述整流相電流與所有三相電流之和有關(guān)。

如前所述，與電流有關(guān)的成本函數(shù)可等于或與整流相電流成比例，特別是等于或與整流相電流的幅度或幅度的絕對(duì)值成比例。替代地，與電流有關(guān)的成本函數(shù)與整流器的輸出功率有關(guān)。

還如前所述，所提出的成本函數(shù)有利地允許對(duì)電抗進(jìn)行快速和精確的調(diào)整，這轉(zhuǎn)而優(yōu)化有功功率的傳輸，同時(shí)無(wú)功功率的傳輸被最小化。在根據(jù)整流相電流的平方計(jì)算輸出功率的情況下，成本函數(shù)對(duì)于相電流的變化更敏感，即相電流的變化將導(dǎo)致成本函數(shù)的大變化。這允許更快和更可靠的優(yōu)化。

在另一個(gè)實(shí)施例中，相線的電抗依次變化。這在上文已經(jīng)解釋過(guò)。這意味著只有一個(gè)電抗、例如一個(gè)相線的電抗變化，而剩余的電抗、例如剩余相線的剩余電抗保持不變。可重復(fù)此直到每個(gè)電抗已經(jīng)變化或被考慮至少一次。電抗可例如通過(guò)變化先前描述的輸入?yún)⒖贾祦?lái)變化。

在另一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)相線的電抗變化預(yù)定的次數(shù)。例如，可以將電抗變化10次。這意味著電抗被改變10次。這有利地在所需的計(jì)算時(shí)間與期望確定最佳電抗之間提供良好的權(quán)衡。

替代地，可變化一個(gè)相線的電抗，直到找到成本函數(shù)的最佳值。如果成本函數(shù)值的變化小于預(yù)定的閾值，則當(dāng)然也可以終止電抗的變化。

在另一個(gè)實(shí)施例中，相線的電抗在先前的電抗的變化之后的預(yù)定時(shí)間段之后變化。這可意味著僅當(dāng)從先前的電抗的變化結(jié)束以來(lái)已經(jīng)過(guò)去預(yù)定的時(shí)間段，電抗才會(huì)變化。

預(yù)定時(shí)間段可選擇為比電路布置結(jié)構(gòu)的最大時(shí)間常數(shù)長(zhǎng)，其中，時(shí)間常數(shù)產(chǎn)生于電路的內(nèi)部動(dòng)力學(xué)。這可意味著可選擇時(shí)間段，使得電路布置結(jié)構(gòu)在先前變化之后已經(jīng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。時(shí)間段可例如被選擇為長(zhǎng)于3ms或5ms。因此，僅當(dāng)電路布置結(jié)構(gòu)已經(jīng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)并且暫態(tài)特性(可導(dǎo)致非最佳結(jié)果和/或?qū)е聝?yōu)化需要更長(zhǎng)時(shí)間)不影響優(yōu)化問(wèn)題時(shí)，電抗才會(huì)變化。

在另一個(gè)實(shí)施例中，補(bǔ)償布置結(jié)構(gòu)包括電容性元件，其中，補(bǔ)償布置結(jié)構(gòu)還包括第一開(kāi)關(guān)元件和第二開(kāi)關(guān)元件，其中，第一開(kāi)關(guān)元件和第二開(kāi)關(guān)元件串聯(lián)連接，其中，第一和第二開(kāi)關(guān)元件的串聯(lián)連接與可變補(bǔ)償布置結(jié)構(gòu)的電容性元件并聯(lián)連接。

這樣的電路布置結(jié)構(gòu)已經(jīng)在wo2014/067984a2中進(jìn)行了描述，在此作為參考完全并入本文。

另外，可變補(bǔ)償布置結(jié)構(gòu)可與場(chǎng)接收布置結(jié)構(gòu)串聯(lián)連接。

另外，電路布置結(jié)構(gòu)可包括至少一個(gè)靜態(tài)補(bǔ)償元件，其中，場(chǎng)接收布置結(jié)構(gòu)，靜態(tài)補(bǔ)償元件和可變補(bǔ)償布置結(jié)構(gòu)串聯(lián)連接。

另外，第一開(kāi)關(guān)元件和/或第二開(kāi)關(guān)元件可以是半導(dǎo)體元件。

另外，第一開(kāi)關(guān)元件可具有導(dǎo)通方向，并且第二開(kāi)關(guān)元件可具有導(dǎo)通方向，其中，第一和第二開(kāi)關(guān)元件連接，使得第一開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通方向與第二開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通方向相反。

另外，第一二極管可與第一開(kāi)關(guān)元件反并聯(lián)連接，第二二極管可與第二開(kāi)關(guān)元件反并聯(lián)連接。

另外，電路布置結(jié)構(gòu)可包括至少一個(gè)用于感測(cè)電路布置結(jié)構(gòu)的相電流的電流感測(cè)裝置，其中，第一和第二開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)時(shí)間可根據(jù)相電流進(jìn)行控制。

另外，電路布置結(jié)構(gòu)可包括至少一個(gè)用于感測(cè)可變補(bǔ)償布置結(jié)構(gòu)的電容性元件兩端的電壓的電壓感測(cè)裝置，其中，第一和第二開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)時(shí)間可根據(jù)電壓進(jìn)行控制。

另外，電路布置結(jié)構(gòu)可包括適于控制第一和第二開(kāi)關(guān)元件的運(yùn)行模式的控制單元。

另外，電路布置結(jié)構(gòu)可包括三個(gè)相，其中，相中的每個(gè)包括至少一個(gè)可變補(bǔ)償布置結(jié)構(gòu)。

在另一實(shí)施例中，參考輸入是電流相角延遲，其中，電流相角延遲限定開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)時(shí)間，或者其中，所述開(kāi)關(guān)時(shí)間可根據(jù)相角延遲來(lái)確定。這也已經(jīng)在wo2014/067984a2中進(jìn)行了描述。電流相角延遲可以是相對(duì)于相電流在其過(guò)零點(diǎn)處的參考相角的相角，其中，相電流在下一個(gè)過(guò)零點(diǎn)具有參考相角。

在相電流的一個(gè)周期內(nèi)，在所述周期期間電流相角從0°變化到360°，如果在第一過(guò)零點(diǎn)的相角與相電流的實(shí)際相角之間的差等于所期望的電流相角延遲，那么在第一過(guò)零點(diǎn)之前第二開(kāi)關(guān)元件可以從導(dǎo)通狀態(tài)變?yōu)榉菍?dǎo)通狀態(tài)。第一開(kāi)關(guān)元件可在第一過(guò)零點(diǎn)處從非導(dǎo)通狀態(tài)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)。如果第二過(guò)零點(diǎn)處的相角與相電流的實(shí)際相角之間的差等于期望的電流相角延遲，那么在第一過(guò)零點(diǎn)之后，第一開(kāi)關(guān)元件可從導(dǎo)通狀態(tài)變?yōu)榉菍?dǎo)通狀態(tài)。第二開(kāi)關(guān)元件可在第二過(guò)零點(diǎn)處從非導(dǎo)通狀態(tài)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)。

相角延遲可例如從0°到90°的間隔中選擇。

這有利地允許通過(guò)所提出的優(yōu)化方法非常有效地控制電抗。

還提出的是一種控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)用于運(yùn)行電路布置結(jié)構(gòu)，特別是電動(dòng)車(chē)輛的用于將感應(yīng)電力傳輸?shù)杰?chē)輛的電路布置結(jié)構(gòu)。

參考前文描述的實(shí)施例，電路布置結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)具有至少一個(gè)場(chǎng)接收布置結(jié)構(gòu)的相線和至少一個(gè)具有可變電抗的補(bǔ)償布置結(jié)構(gòu)。

控制系統(tǒng)包括至少一個(gè)控制單元和至少一個(gè)用于根據(jù)相電流確定至少一個(gè)參數(shù)的裝置、例如電流傳感器。

根據(jù)本發(fā)明，至少一個(gè)與電流有關(guān)的成本函數(shù)是可評(píng)估的，其中，電抗是可變的，使得成本函數(shù)被優(yōu)化。所述至少一個(gè)與電流有關(guān)的成本函數(shù)可由控制單元進(jìn)行評(píng)估。另外，電抗可通過(guò)控制單元，特別是通過(guò)變化補(bǔ)償布置結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)參考輸入來(lái)進(jìn)行變化。

可設(shè)計(jì)所提出的控制系統(tǒng)使得可由控制系統(tǒng)執(zhí)行根據(jù)本公開(kāi)中描述的實(shí)施例中之一的方法。

還描述的是一種制造用于運(yùn)行電路布置結(jié)構(gòu)，特別是電動(dòng)車(chē)輛的用于將感應(yīng)電力傳輸?shù)杰?chē)輛的電路布置結(jié)構(gòu)的控制系統(tǒng)的方法。

電路布置結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)具有至少一個(gè)場(chǎng)接收布置結(jié)構(gòu)的相線和至少一個(gè)具有可變電抗的補(bǔ)償布置結(jié)構(gòu)。

還提供了至少一個(gè)控制單元和至少一個(gè)用于根據(jù)相電流確定至少一個(gè)參數(shù)的裝置、例如電流傳感器。與相電流有關(guān)的參數(shù)可以是相電流。如前所述，該參數(shù)也可以是整流器的輸出功率或在整流器的dc端子處的整流相電流。

根據(jù)本發(fā)明，提供了控制單元和至少一個(gè)用于根據(jù)相電流確定至少一個(gè)參數(shù)的裝置，使得至少一個(gè)與電流有關(guān)的成本函數(shù)是可評(píng)估的，其中，電抗是可變的，使得成本函數(shù)最大化。

所提出的方法有利地允許制造根據(jù)前述實(shí)施例的控制系統(tǒng)。

還描述的是包括根據(jù)前述實(shí)施例的控制系統(tǒng)的車(chē)輛，特別是電動(dòng)車(chē)輛。所述車(chē)輛可包括先前描述的電路布置結(jié)構(gòu)。

附圖說(shuō)明

將參考附圖描述本發(fā)明。附圖示出：

圖1控制系統(tǒng)的示意性電路圖，

圖2根據(jù)本發(fā)明的方法的示意性流程圖，

圖3可變補(bǔ)償布置結(jié)構(gòu)的示意圖，

圖4相電流、相電壓和開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)時(shí)間的示例性時(shí)間過(guò)程，和

圖5爬山法的示意性流程圖。

具體實(shí)施方式

圖1示出控制系統(tǒng)的示意性電路圖，所述控制系統(tǒng)用于運(yùn)行系統(tǒng)的用于將感應(yīng)電力傳輸?shù)杰?chē)輛的車(chē)輛側(cè)電路布置結(jié)構(gòu)1。

電路布置結(jié)構(gòu)1包括場(chǎng)接收布置結(jié)構(gòu)2、靜態(tài)補(bǔ)償元件c1、c2、c3和可變補(bǔ)償布置結(jié)構(gòu)cv1、cv2、cv3。電路布置結(jié)構(gòu)1包括三個(gè)相。示出的是場(chǎng)接收布置結(jié)構(gòu)2包括第一組源元件s1_1、s1_2、s1_3，第二組源元件s2_1、s2_2、s2_3，電感l(wèi)1、l2、l3和相電阻r1、r2、r3。

在每相中，第一組源元件s1_1、s1_2、s1_3的相應(yīng)的源元件s1_1、s1_2、s1_3，第二組源元件s2_1、s2_2、s2_3的相應(yīng)的源元件s2_1、s2_2、s2_3，相應(yīng)的漏電感l(wèi)1、l2、l3和相應(yīng)的相電阻r1、r2、r3分別串聯(lián)連接。

第一組源元件s1_1、s1_2、s1_3的源元件s1_1、s1_2、s1_3代表由相應(yīng)相的場(chǎng)接收元件(例如繞組結(jié)構(gòu)或線圈)中的電力傳輸場(chǎng)感應(yīng)的電壓的電壓源。

第二組源元件s2_1、s2_2、s2_3的源元件s2_1、s2_2、s2_3代表由交變電磁場(chǎng)感應(yīng)的電壓的電壓源，所述交變電磁場(chǎng)由剩余相線的接收元件在接收電力傳輸場(chǎng)期間生成。電感l(wèi)1、l2、l3代表各相線的自感。電阻r1、r2、r3代表各相線的電阻。

場(chǎng)接收布置結(jié)構(gòu)2在感應(yīng)電力傳輸期間生成交流相電流i1、i2、i3。

每相還包括一個(gè)靜態(tài)補(bǔ)償元件c1、c2、c3，其分別由具有預(yù)定電容的電容器提供。這些靜態(tài)補(bǔ)償元件c1、c2、c3用于調(diào)諧電路布置結(jié)構(gòu)1，使得分別由電感l(wèi)1、l2、l3，相電阻r1、r2、r3和靜態(tài)補(bǔ)償元件c1、c2、c3的串聯(lián)連接所述提供的諧振頻率各自相應(yīng)于感應(yīng)電力傳輸?shù)墓ぷ黝l率，所述工作頻率可例如為20khz或等于20khz至200khz的間隔內(nèi)的選定頻率。

每相還包括一個(gè)補(bǔ)償布置結(jié)構(gòu)cv1、cv2、cv3。補(bǔ)償布置結(jié)構(gòu)cv的示例性設(shè)計(jì)在圖3中被更加詳細(xì)地示出。

在各相中，場(chǎng)接收布置結(jié)構(gòu)2的相應(yīng)元件分別串聯(lián)連接到相應(yīng)的靜態(tài)補(bǔ)償元件c1、c2、c3和相應(yīng)的可變補(bǔ)償布置結(jié)構(gòu)cv1、cv2、cv3。

還示出了整流器3，其中，整流器3的ac端子連接到電路布置結(jié)構(gòu)1的輸出端子t1、t2、t3。整流器3可例如被設(shè)計(jì)為二極管整流器。包括中間電路電容器cd與負(fù)載電阻器rl的并聯(lián)連接的電網(wǎng)連接到整流器3的dc端子。

還示出了中間電路電容器cd和負(fù)載電阻器rl，所述負(fù)載電阻器rl代表連接到整流器3的dc端子的電網(wǎng)的電阻。

還表示出的是為dc電流的整流相電流id，和為dc電壓的整流電壓ud。

還示出了控制單元6，用于測(cè)量整流電壓ud的電壓傳感器7和用于測(cè)量整流相電流id的電流傳感器8。

在時(shí)間點(diǎn)k，控制單元6評(píng)估與電流有關(guān)的成本函數(shù)

j(k)＝ud(k)×id(k)公式1。

時(shí)間變量k表示k×ts的簡(jiǎn)寫(xiě)，其中，ts表示預(yù)定的采樣時(shí)間。

替代地，與電流有關(guān)的成本函數(shù)可由下式給出：

j(k)＝|i1(k)|+|i2(k)|+|i3(k)|＝||is(k)||公式2，

其中，|i1(k)|表示在時(shí)間點(diǎn)k的相應(yīng)相電流i1的幅度，并且||is(k)||表示is(k)的范數(shù)。還可以將電流is表示為列向量，其中，列向量的條目是復(fù)值的相電流i1、i2、i3。在這種情況下，||is(k)||可表示列向量的1-范數(shù)。

相電流i1、i2、i3可由電流傳感器(未示出)測(cè)量。幅度可表示在相電流i1，i2，i3的一個(gè)周期期間實(shí)際時(shí)間點(diǎn)k周?chē)姆逯祷蜃畲蠼^對(duì)值。

替代地，與電流有關(guān)的成本函數(shù)可由下式給出

j(k)＝|id(k)|²×rl＝(1/pi×||is(k)||)²×rl公式3。

替代地，與電流有關(guān)的成本函數(shù)可由下式給出

j(k)＝id(k)公式4。

另外表示出的是相角延遲α1、α2、α3，其中，相角延遲α1、α2、α3限定第一和第二開(kāi)關(guān)元件s1、s2的開(kāi)關(guān)時(shí)間(見(jiàn)圖3)。這些相角延遲α1、α2、α3分別為每個(gè)相線中的補(bǔ)償布置結(jié)構(gòu)cv1、cv2、cv3提供參考輸入。通過(guò)變化相角延遲α1、α2、α3，相應(yīng)補(bǔ)償布置結(jié)構(gòu)cv1、cv2、cv3的電抗可發(fā)生變化。

控制單元6可改變相角延遲α1、α2、α3，并將相角延遲α1、α2、α3提供給用于控制開(kāi)關(guān)元件s1、s2的開(kāi)關(guān)操作的另一控制單元。替代地，控制單元也可基于相角延遲α1、α2、α3來(lái)控制開(kāi)關(guān)元件s1、s2的開(kāi)關(guān)操作。

然而，相角延遲α1、α2、α3僅是示例性參考輸入。技術(shù)人員知道可能的補(bǔ)償布置結(jié)構(gòu)的任何替代的參考輸入，通過(guò)所述參考輸入可變化所述布置結(jié)構(gòu)的電抗。

對(duì)于每相，電路布置結(jié)構(gòu)1的整體或得到的阻抗由相應(yīng)的電感l(wèi)1、l2、l3，相應(yīng)的相電阻r1、r2、r3，相應(yīng)的靜態(tài)補(bǔ)償元件c1、c2、c3和相應(yīng)的可變補(bǔ)償布置結(jié)構(gòu)cv1、cv2、cv3的串聯(lián)連接給出。由于可變補(bǔ)償布置結(jié)構(gòu)cv1、cv2、cv3的電容可變化，從而可變補(bǔ)償布置結(jié)構(gòu)cv1、cv2、cv3的電抗可變化，因此電路布置結(jié)構(gòu)1的每相的所得到的或總的阻抗也可變化。這轉(zhuǎn)而允許補(bǔ)償電感l(wèi)1、l2、l3的，相電阻r1、r2、r3的和/或靜態(tài)補(bǔ)償元件c1、c2、c3的阻抗的變化。通過(guò)調(diào)諧電路布置結(jié)構(gòu)1的每相的阻抗，可優(yōu)化使用所提出的電路布置結(jié)構(gòu)1的在上述感應(yīng)電力傳輸期間的能量傳遞。

特別地，可補(bǔ)償由于在感應(yīng)電力傳輸上的溫度變化和/或初級(jí)繞組結(jié)構(gòu)與次級(jí)繞組結(jié)構(gòu)之間的位置偏移而導(dǎo)致的電路布置結(jié)構(gòu)的參數(shù)的變化的影響。

圖2示出根據(jù)本發(fā)明的方法的示意性流程圖。示出的是提供時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)鐘單元9。時(shí)鐘信號(hào)由分割單元10歸一化，使得計(jì)數(shù)器單元11在先前的增量之后經(jīng)過(guò)預(yù)定時(shí)間段之后增加計(jì)數(shù)器變量。

計(jì)數(shù)器變量提供給開(kāi)關(guān)單元12，其中，開(kāi)關(guān)單元12將輸入信號(hào)路徑isp連接到第一輸出信號(hào)路徑osp1，第二輸出信號(hào)路徑osp2或第三輸出信號(hào)路徑osp3。

在輸入信號(hào)路徑isp內(nèi)，計(jì)算延遲變化δα(k)。

如果輸入信號(hào)路徑isp連接到第一輸出信號(hào)路徑osp1，那么通過(guò)將目前的相角延遲α1(k-1)與延遲變化δα(k)相加來(lái)為第一相線中的補(bǔ)償布置結(jié)構(gòu)cv1的開(kāi)關(guān)元件s1、s2計(jì)算出變化的相角延遲α1(k)。所得到的值通過(guò)保持元件13保持恒定。

如果輸入信號(hào)路徑isp連接到第二輸出信號(hào)路徑osp2，那么通過(guò)將目前的相角延遲α2(k-1)與延遲變化δα(k)相加來(lái)為第二相線中的補(bǔ)償布置結(jié)構(gòu)cv2的開(kāi)關(guān)元件s1、s2計(jì)算出變化的相角延遲α2(k)。所得到的值通過(guò)保持元件14保持恒定。

如果輸入信號(hào)路徑isp連接到第三輸出信號(hào)路徑osp3，那么通過(guò)將目前的相角延遲α3(k-1)與延遲變化δα(k)相加來(lái)為第三相線中的補(bǔ)償布置結(jié)構(gòu)cv3的開(kāi)關(guān)元件s1、s2計(jì)算出變化的相角延遲α3(k)。所得到的值通過(guò)保持元件15保持恒定。

切換單元12在輸出信號(hào)路徑osp1、osp2、osp3之間順序地切換，其中，如果計(jì)數(shù)器變量等于預(yù)定的數(shù)量、例如等于10，則執(zhí)行切換操作。如果執(zhí)行切換操作，那么計(jì)數(shù)器值被重置為零。

將實(shí)際成本函數(shù)值，特別是整流相電流id(k)提供給輸入信號(hào)路徑isp?？勺鳛榭刂茊卧?的一部分或由控制單元6(參見(jiàn)圖1)提供的評(píng)估單元16然后通過(guò)爬山優(yōu)化方法來(lái)計(jì)算延遲變化δα(k)。例如，可能的是，評(píng)估單元6評(píng)估在實(shí)際時(shí)間點(diǎn)k的整流相電流id(k)是否高于在先前時(shí)間點(diǎn)k-1的相電流id(k-1)。如果實(shí)際相電流id(k)較高，那么可將加權(quán)因子wf確定為+1，可將延遲變化δα(k)確定為

δα(k)＝wf×δα(k-1)公式5

如果實(shí)際相電流id(k)較低，則可將加權(quán)因子wf確定為-1。這意味著如果在先前時(shí)間點(diǎn)的延遲變化δα(k-1)為正，并且成本函數(shù)的實(shí)際值、例如相電流的實(shí)際值已經(jīng)增加，那么在實(shí)際時(shí)間點(diǎn)的延遲變化δα(k)將再次增加。相應(yīng)地，如果先前時(shí)間點(diǎn)的延遲變化δα(k-1)為負(fù)并且成本函數(shù)的實(shí)際值已經(jīng)增加，那么在實(shí)際時(shí)間點(diǎn)的延遲變化δα(k)將被再次降低。相應(yīng)地，如果在先前時(shí)間點(diǎn)的延遲變化δα(k-1)為負(fù)并且成本函數(shù)的實(shí)際值已經(jīng)降低，那么實(shí)際時(shí)間點(diǎn)的延遲變化δα(k)將被增加。相應(yīng)地，如果在前一時(shí)間點(diǎn)的延遲變化δα(k-1)為負(fù)并且成本函數(shù)的實(shí)際值已經(jīng)增加，那么在實(shí)際時(shí)間點(diǎn)的延遲變化δα(k)將被降低。

圖3示出可變補(bǔ)償布置結(jié)構(gòu)cv的示意圖?？勺冄a(bǔ)償布置結(jié)構(gòu)cv包括電容性元件cx、第一開(kāi)關(guān)元件s1和第二開(kāi)關(guān)元件s2。另外，可變補(bǔ)償布置結(jié)構(gòu)cv包括第一二極管d1和第二二極管d2。第一二極管d1與第一開(kāi)關(guān)元件s1反并聯(lián)連接。相應(yīng)地，第二二極管d2與第二開(kāi)關(guān)元件s2反并聯(lián)連接。開(kāi)關(guān)元件s1、s2可以是半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)。第一和第二開(kāi)關(guān)元件s1、s2的串聯(lián)連接與可變補(bǔ)償布置結(jié)構(gòu)cv的電容性元件cx并聯(lián)連接。示出的是，第一開(kāi)關(guān)元件s1的由箭頭4表示的導(dǎo)通方向與第二開(kāi)關(guān)元件s2的由箭頭5表示的導(dǎo)通方向相反。通過(guò)控制開(kāi)關(guān)元件s1、s2的開(kāi)關(guān)操作，特別是開(kāi)關(guān)時(shí)間，可變化可變補(bǔ)償布置結(jié)構(gòu)cv的電抗，例如調(diào)諧到所期望的電抗。這在wo2014/067984a2中進(jìn)行了描述。

圖4中示出第一和第二開(kāi)關(guān)元件s1、s2(參見(jiàn)圖3)的開(kāi)關(guān)信號(hào)ss1、ss2的示例性時(shí)間過(guò)程，示出相電流ip，可變補(bǔ)償布置結(jié)構(gòu)cv(參見(jiàn)圖3)的電容性元件cx兩端的電壓ucx，流過(guò)電容性元件cx的電流icx和相電壓up。開(kāi)關(guān)信號(hào)ss1、ss2可以是高電平信號(hào)h或低電平信號(hào)l。如果施加高電平信號(hào)h，那么開(kāi)關(guān)元件s1、s2在第二運(yùn)行模式(閉合狀態(tài))下運(yùn)行，如果施加低電平信號(hào)l，那么開(kāi)關(guān)元件s1、s2在第一運(yùn)行模式(斷開(kāi)狀態(tài))下運(yùn)行。開(kāi)關(guān)信號(hào)ss1、ss2可以是提供第一和第二開(kāi)關(guān)元件s1、s2的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的柵極信號(hào)。在初始時(shí)間點(diǎn)t0，將高電平信號(hào)h施加到第二開(kāi)關(guān)元件s2。同時(shí)，將低電平信號(hào)l施加到第一開(kāi)關(guān)元件s1。在該初始時(shí)間點(diǎn)t0，相電流ip為負(fù)。參考圖3，相電流ip流過(guò)第二開(kāi)關(guān)元件s2和第一二極管d1。電容性元件cx兩端的電壓ucx為零。在第一開(kāi)關(guān)時(shí)刻t1，第二開(kāi)關(guān)元件s2的開(kāi)關(guān)信號(hào)ss2轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖叫盘?hào)l。因此，第二開(kāi)關(guān)元件的運(yùn)行模式從第二運(yùn)行模式(閉合狀態(tài))變?yōu)榈谝贿\(yùn)行模式(斷開(kāi)狀態(tài))?，F(xiàn)在，開(kāi)關(guān)布置結(jié)構(gòu)，即第一與第二開(kāi)關(guān)元件s1、s2的串聯(lián)連接阻塞相電流ip，所述相電流ip因此對(duì)電容性元件cx充電。因此，電壓ucx的絕對(duì)值增加。

在第二開(kāi)關(guān)時(shí)刻t2，第一開(kāi)關(guān)元件s1的第一開(kāi)關(guān)信號(hào)ss1變?yōu)楦唠娖叫盘?hào)h。第二開(kāi)關(guān)時(shí)刻t2相應(yīng)于相電流ip的過(guò)零時(shí)刻。圖4中的時(shí)間軸關(guān)于相電壓up的相角示出相角ωt，并且第二開(kāi)關(guān)時(shí)刻t2相應(yīng)于-π/2的相角。第一開(kāi)關(guān)時(shí)刻t1與第二開(kāi)關(guān)時(shí)刻t2之間的時(shí)間差以相角延遲α表示?？蛇x擇相角延遲α，使得在電容性元件cx的充電期間實(shí)現(xiàn)電壓ucx的預(yù)定的最大絕對(duì)值。在第二開(kāi)關(guān)時(shí)刻t2之后，電容性元件cx放電，并且電壓ucx的絕對(duì)值降低，其中，由放電產(chǎn)生的電流icx提供相電流ip。

在第三時(shí)間點(diǎn)t3，電容性元件cx完全放電，相電流ip改變其電流路徑并流過(guò)第一開(kāi)關(guān)元件s1和第二二極管d2。在第三開(kāi)關(guān)時(shí)刻t4，第一開(kāi)關(guān)信號(hào)ss1從高電平信號(hào)h轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖叫盘?hào)l。因此，流過(guò)開(kāi)關(guān)元件s1、s2的串聯(lián)連接的電流被阻止，相電流因此相應(yīng)于為電容性元件cx充電的電流icx。在第四開(kāi)關(guān)時(shí)刻t5，第二開(kāi)關(guān)元件s2的第二開(kāi)關(guān)信號(hào)ss2從低電平信號(hào)l轉(zhuǎn)換為高電平信號(hào)h。再次，電容性元件cx放電，其中，由放電產(chǎn)生的電流icx提供相電流ip。第三與第四開(kāi)關(guān)時(shí)刻t4、t5之間的時(shí)間差可由相角延遲α來(lái)表示。在第六時(shí)間點(diǎn)t6，電容性元件cx完全放電，相電流ip改變其電流路徑，且現(xiàn)在流過(guò)第二開(kāi)關(guān)元件s2和第一二極管d1。

可使用控制單元6(參見(jiàn)圖1)來(lái)使開(kāi)關(guān)時(shí)刻t1、t2、t4、t5與流過(guò)電路布置結(jié)構(gòu)1(參見(jiàn)圖1)的相電流ip同步。控制單元可例如生成可等于圖3所示的開(kāi)關(guān)信號(hào)ss1、ss2的門(mén)脈沖或門(mén)信號(hào)。在可變補(bǔ)償布置結(jié)構(gòu)cv1、cv2、cv3、cv(參見(jiàn)圖1或圖3)的非主動(dòng)操作中，開(kāi)關(guān)元件s1、s2將閉合，開(kāi)關(guān)元件s1、s2的串聯(lián)連接作為關(guān)于電容性元件cx的相電流ip的旁路。在正常操作中，開(kāi)關(guān)元件s1、s2將周期性地以與相電流ip的過(guò)零時(shí)刻t2、t5的一定前沿相延遲(相應(yīng)于相角延遲α)斷開(kāi)和閉合。與相延遲時(shí)間成比例的相角延遲α可以是控制變量，用于控制所得到的電容并因此控制由可變補(bǔ)償布置結(jié)構(gòu)cv提供的電抗。在斷開(kāi)開(kāi)關(guān)元件s1、s2之后，例如在開(kāi)關(guān)時(shí)刻t1、t4，相電流ip從開(kāi)關(guān)元件s1、s2的串聯(lián)連接轉(zhuǎn)換到電容性元件cx。電容性元件cx兩端的電壓ucx開(kāi)始增加，直到分別為電流過(guò)零時(shí)刻t2、t5。在過(guò)零時(shí)刻t2、t5之后，電容cx兩端的電壓ucx降低，直到其再次達(dá)到零。在此時(shí)刻，相電流ip從電容性元件cx轉(zhuǎn)返到開(kāi)關(guān)元件s1、s2的串聯(lián)連接。例如在第一和第三開(kāi)關(guān)時(shí)刻t1、t4的開(kāi)關(guān)斷開(kāi)由控制邏輯觸發(fā)。例如在第二和第四開(kāi)關(guān)時(shí)刻t2、t5的開(kāi)關(guān)閉合，由于放置在由第一和第二開(kāi)關(guān)元件s1、s2的串聯(lián)連接提供的雙向開(kāi)關(guān)布置結(jié)構(gòu)內(nèi)的二極管d1、d2而自主地發(fā)生。

圖5示出爬山法的示意性流程圖，以便為各相中之一確定最佳相角延遲α(k)。使用最佳相角延遲α(k)以便運(yùn)行可變補(bǔ)償布置結(jié)構(gòu)cv1、cv2、cv3、cv(參見(jiàn)圖1或圖3)中的一個(gè)。

在迭代過(guò)程的一個(gè)循環(huán)的第一步驟st1中，測(cè)量整流相電流id(k)。另外，保存整流相電流id(k)。整流相電流id(k)在時(shí)間點(diǎn)k提供成本函數(shù)值。在第二步驟st2中，將目前的循環(huán)的整流相電流id(k)與在迭代過(guò)程的先前循環(huán)的第一步驟st1所測(cè)量的整流相電流id(k-1)進(jìn)行比較。如果大于或等于上一個(gè)循環(huán)的整流相電流id(k-1)，那么搜尋方向保持不變。如果其較小，那么在第三步驟st3中改變搜尋方向，特別是反向。

在第四步驟st4中，評(píng)估當(dāng)前搜尋方向。如果搜尋方向指向上，例如如果搜尋方向?yàn)檎敲丛诘谖宀襟Est5中將目前的循環(huán)的相角延遲α(k)確定為α(k)＝α(k-1)+δα(k)。替代地，如果搜尋方向指向下，例如如果搜尋方向?yàn)樨?fù)，那么在第五步驟st5中將目前的循環(huán)的相角延遲α(k)確定為α(k)＝α(k-1)-δα(k)。

目前的循環(huán)的延遲變化δα(k)的絕對(duì)值對(duì)于迭代過(guò)程的所有循環(huán)都可以是不變的。

在第六步驟st6中，相角延遲α(k)的值被評(píng)估，并將其與上限和下限進(jìn)行比較。如果相角延遲α(k)大于上限，那么可將其限制到所述上限。如果相角延遲α(k)小于下限，那么可將其限制到所述下限。

最后，可將計(jì)算出的相角延遲α(k)提供給相應(yīng)的可變補(bǔ)償布置結(jié)構(gòu)cv1、cv2、cv3、cv或用于控制相應(yīng)的可變補(bǔ)償布置結(jié)構(gòu)cv1、cv2、cv3、cv的運(yùn)行的控制單元。