CN101388641B

CN101388641B - 运行旋转式电机的方法

Info

Publication number: CN101388641B
Application number: CN2008102129416A
Authority: CN
Inventors: J·克利; G·帕帕福蒂奥
Original assignee: ABB Research Ltd Switzerland
Current assignee: ABB Research Ltd Switzerland
Priority date: 2007-09-10
Filing date: 2008-09-10
Publication date: 2011-12-14
Anticipated expiration: 2028-09-10
Also published as: EP2034606B1; US8004227B2; JP2009072058A; US20090066276A1; HK1126900A1; KR20090026742A; RU2008136340A; KR101442843B1; JP5329158B2; RU2458453C2; EP2034606A1; CN101388641A

Abstract

运行旋转式电机的方法，该电机按相与具有直流电路的变换器线路连接，且变换器线路的相根据所选择的开关状态组合与直流电路相连接。为了使电机在开关状态组合具有相应所属的、处于预先给定的数值范围之外的转矩轨迹及定子磁通轨迹时能运行，在L个扫描时刻上从转矩违反值确定最大值并且从定子磁通违反值确定最大值并将其合计并将一种开关状态组合设置为所选择的开关状态组合，在该开关状态组合中最大值的总和最小。作为替代方案，在L个扫描时刻上从转矩违反值形成总和并从定子磁通违反值形成总和，然后形成总和的最大值并且将一种开关状态组合设置为所选择的开关状态组合，在该开关状态组合中最大值最小。

Description

运行旋转式电机的方法

技术领域

本发明涉及旋转式电机的运行方法的领域。本发明涉及一种按独立权利要求前序部分所述的用于运行旋转式电机的方法。

背景技术

今天，在许多应用领域中使用高功率电压变换器线路。一种这样的变换器线路通常连接三个电压水平并且经常用于运行尤其在同步电机及异步电机中的旋转式电机，所述旋转式电机通常具有三个定子绕组。在一种用于运行旋转式电机的通行的方法中，所述电机按相与这样的具有直流电路的、用于连接一般情况下m个电压水平的变换器线路相连接，其中m≥2。所述直流电路在用于连接典型地三个电压水平的变换器线路中由第一电容器和与所述第一电容器串联的第二电容器构成，此外所述直流电路在所述第一电容器上具有第一主接头、在所述第二电容器上具有第二主接头并且具有由所述两个串联的电容器构成的分接头。此外，所述用于连接三个电压水平的变换器线路具有通常错接的大功率半导体开关。图1为此示出了一种用于连接三个电压水平的通用的三相变换器线路的实施方式。在方法方面，所述变换器线路的相通常根据所选择的、由所述变换器线路的大功率半导体开关的开关状态构成的开关状态组合与所述直流电路相连接。在用于连接三个电压水平的变换器线路中，所述变换器线路的相根据所选出的由所述变换器线路的大功率半导体开关的开关状态构成的开关状态组合相应地与所述第一主接头、所述第二主接头或者所述分接头相连接。在图2所示的状态图中，示出了这些开关状态组合及其彼此间的过渡，其中“+”代表相应的相与所述第一主接头连接，“-”代表相应的相与所述第二主接头连接，并且“0”代表相应的相与所述分接头连接。

比如根据公知的“直接转矩调节(DTC-Direct Torque Control)”来选择相应的开关状态组合，在所述“直接转矩调节”中，将旋转式电机的转矩的当前实际值、旋转式电机的定子磁通的当前实际值以及在所述分接头上的电位的当前实际值首先分别与所属的预先给定的数值范围进行比较。所述相应预先给定的数值范围随时间变化或者可以随时间变化，并且通常通过上级的调节电路从所述旋转式电机的转矩的基准值、所述旋转式电机的定子磁通的基准值及在所述分接头上的电位的基准值中来确定。如果现在当前的实际值超过其所属的预先给定的数值范围，那就依赖于前面所选择的开关状态组合从表格中选出一种开关状态组合，使得关于该开关状态组合产生的当前值可能同样又处于所属的数值范围之内，其中对此没有保证。此外，在超过所属的数值范围时总是仅仅要么关于转矩的当前实际值和定子磁通的当前实际值要么关于电位的当前实际值来选出开关状态组合。在此没有一起考虑转矩的当前实际值、定子磁通的当前实际值及电位的当前实际值。

前面所说明的用于借助于公知的“直接转矩调节”来运行旋转式电机的方法的问题是，在前面所选择的开关状态组合和当前所选择的开关状态组合之间典型地存在多个在图2中作为在所述开关状态组合之间的线示出的过渡。所述开关状态组合和从一种开关状态组合到另一种开关状态组合的过渡通常固定地存放在表格中，其中典型地不是按图2的开关状态组合的所有组合方案都存放在所述表格中。此外，在所述“直接转矩调节”中，依赖于前面所选择的具有所属的过渡的开关状态组合仅仅选出一种开关状态组合，该开关状态组合存放在所述表格中并且又使关于所选择的开关状态组合产生的当前数值回到所属的数值范围之内。有待作为替代方案选择的、尤其具有可能更少的到前面所选择的开关状态组合的过渡的开关状态组合没有存放在所述表格中。不过多个在开关状态组合之间的过渡也产生所述变换器线路的大功率半导体开关的许多切换操作，由此提高所述大功率半导体开关的开关频率。不过这样高的开关频率在所述变换器线路的大功率半导体开关中产生热损失(较高的能量消耗)，所述大功率半导体开关通过所述热损失会更快老化、受损或者甚至毁坏。

在EP 1 670 135 A1中为此说明了一种用于运行旋转式电机的方法，通过该方法可以降低按相与所述旋转式电机相连接的、用于连接m个电压水平的变换器线路的大功率半导体开关的开关频率，其中m≥2。在方法方面，在步骤(a)中，所述变换器线路的相根据所选择的、由所述变换器线路的大功率半导体开关的开关状态构成的开关状态组合与所述直流电路相连接。在以下其它步骤中选择该开关状态组合：

(b)对于能够选择的N个扫描时刻来说从起始扫描时刻k开始：

确定在所述N个扫描时刻中的每个扫描时刻的所有的开关状态组合，其中N≥1，

(c)为在起始扫描时刻k的每个确定的开关状态组合形成开关状态序列，其中每个开关状态序列是N个扫描时刻的属于在起始扫描时刻k相应的开关状态组合的确定的开关状态组合的相互排列，

(d)为每个开关状态序列从用于所述起始扫描时刻k直到扫描时刻k+N的所述旋转式电机及所述变换器线路的所求得的状态数值组中计算所述旋转式电机的转矩轨迹及所述旋转式电机的定子磁通轨迹，

(e)选出开关状态序列，在该开关状态序列中，所属的转矩轨迹及定子磁通轨迹在第(k+N)个扫描时刻相应地处于预先给定的数值范围之内并且设置这个所选出的开关状态序列，

(f)重复步骤(a)到(d)，其中k＝k+1。

在按EP 1 670 135 A1的用于运行旋转式电机的方法中，仅仅选出并设置一种开关状态组合，在该开关状态组合中，所属的转矩轨迹和所属的定子磁通轨迹在第(k+N)个扫描时刻相应地处于预先给定的数值范围之内。但是每个所属的开关状态组合的转矩轨迹或者定子磁通轨迹可能在第k个或者在第(k+1)个扫描时刻就已处于预先给定的数值范围之外，其中按EP 1 670 135 A1的用于运行旋转式电机的方法无法操纵一种这样的状态。由此仅仅可以受限制地运行所述旋转式电机。

发明内容

因此本发明的任务是，说明一种用于运行旋转式电机的方法，该方法可以操纵具有相应所属的、处于预先给定的数值范围之外的转矩轨迹及定子磁通轨迹的开关状态组合。该任务通过权利要求1所述特征得到解决。在从属权利要求中，说明了本发明有利的改进方案。

在按本发明的用于运行旋转式电机的方法中，所述旋转式电机按相与具有直流电路的、用于连接m个电压水平的变换器线路相连接，其中m≥2。在方法方面，在步骤(a)中，所述变换器线路的相根据所选出的、由所述变换器线路的大功率半导体开关的开关状态构成的开关状态组合与所述直流电路相连接。在以下其它步骤中选出开关状态组合：

(b)对于能够选择的L个扫描时刻来说从起始扫描时刻k开始：

确定在所述L个扫描时刻中的每个扫描时刻的所有的开关状态组合，其中L≥1，

(c)为在起始扫描时刻k的每个确定的开关状态组合形成开关状态序列，其中每个开关状态序列是L个扫描时刻的属于在起始扫描时刻k相应的开关状态组合的确定的开关状态组合的相互排列，

(d)为每个开关状态序列从用于所述起始扫描时刻k直到扫描时刻k+L的所述旋转式电机及所述变换器线路的所求得的状态数值组中计算所述旋转式电机的转矩轨迹及所述旋转式电机的定子磁通轨迹，

按本发明，现在按以下其它步骤来选出开关状态组合：

(e)如果所述转矩轨迹在第k个扫描时刻超过预先给定的数值范围上限或者低于预先给定的数值范围下限，则为所述扫描时刻k直到扫描时刻k+L计算关于所述数值范围上限及数值范围下限的转矩违反值，

(f)如果所述定子磁通轨迹在第k个扫描时刻超过预先给定的数值范围上限或者低于预先给定的数值范围下限，则为所述扫描时刻k直到扫描时刻k+L计算关于所述数值范围上限及数值范围下限的定子磁通违反值，

(g)为每个开关状态序列并且为所述扫描时刻k直到扫描时刻k+L从所述转矩违反值及定子磁通违反值中确定最大值，

(h)为每个开关状态序列从所述最大值中形成总和，

(i)将在起始扫描时刻k的确定的开关状态组合设置为所选择的开关状态组合，在该开关状态组合中所述最大值的总和最小，

(j)重复步骤(a)到(i)，其中k＝k+1。

作为前面所述的步骤(g)到(i)的替代方案，也可以根据以下其它步骤来选择开关状态组合：

(g)为每个开关状态序列以及为所述扫描时刻k直至扫描时刻k+L从所述转矩违反值中形成总和并且从所述定子磁通违反值中形成总和，

(h)为每个开关状态序列从所述转矩违反值的总和及所述定子磁通违反值的总和中形成最大值，

(i)将在起始扫描时刻k的确定的开关状态组合设置为所选择的开关状态组合，在该开关状态组合中所述最大值最小。

借助于步骤(e)到(j)，始终有利地为相应所属的转矩轨迹或者定子磁通轨迹处于预先给定的数值范围之外这种情况选择最佳的开关状态组合。由此按本发明的方法能够操纵具有相应所属的、处于预先给定的数值范围之外的转矩轨迹及定子磁通轨迹的开关状态组合。因此，现在可以不受限制地运行所述旋转式电机。

附图说明

本发明的这些任务以及其它任务、优点及特征可以从结合附图对本发明优选的实施方式所作的以下详细说明中清楚地看出。其中：

图1是用于连接三个电压水平的三相变换器线路的实施方式，

图2是具有所述变换器线路的相的开关状态组合的状态图，并且

图3是对于L＝3个扫描时刻所计算的转矩轨迹的示意曲线。

在附图中所使用的附图标记及其意义归纳在附图标记列表中。原则上，在附图中相同的零件用相同的附图标记来表示。所说明的实施方式示范性地代表发明主题并且没有限制作用。

具体实施方式

图1示出了一种用于连接三个电压水平的三相变换器线路2的实施方式，其中旋转式电机1按相与变换器线路2的直流电路3相连接。通常所述旋转式电机1可以与用于连接m个电压水平的变换器线路2相连接，其中m≥2。按照图1，所述直流电路3由第一电容器C₁和与所述第一电容器C₁串联的第二电容器C₂构成，其中C₁在数值方面基本上与C₂相同。根据按图1的用于连接三个电压水平的变换器线路的示范性的实施方式的直流电路3在所述第一电容器C₁上具有第一主接头V₊，在所述第二电容器C₂上具有第二主接头V_-并且具有由所述两个串联的电容器C₁、C₂构成的分接头NP。除此以外，按图1的变换器线路包括为每个相u、v、w设置的变换器子系统4，所述变换器子系统4则分别由第一接线组5、第二接线组6及第三接线组7构成，其中每个接线组5、6、7由两个串联的大功率半导体开关构成。此外，在每个变换器子系统4中，所述第一接线组5与所述第一主接头V₊相连接，并且所述第二接线组6与所述第二主接头V_-相连接。此外，所述第一接线组5与所述第二接线组6串联连接，其中所述第一接线组5与所述第二接线组6之间的连接点构成一个相接头。构造为端子接线组的第三接线组7与所述第一接线组5尤其与所述第一接线组5的两个串联的大功率半导体开关的连接点相连接。此外，所述第三接线组7与所述第二接线组6尤其与所述第二接线组6的两个串联的大功率半导体开关的连接点相连接。除此以外，所述第三接线组7尤其所述第三接线组7的两个串联的大功率半导体开关的连接点与所述分接头NP相连接。所述第一及第二接线组5、6的大功率半导体开关按照图1是可触发的双向的大功率半导体开关，其中所述第三接线组7的大功率半导体开关是单向的不可触发的大功率半导体开关。但是也可以设想，所述第三接线组7的大功率半导体开关是可触发的双向的大功率半导体开关。

所述变换器线路2通常是用于连接m个电压水平的变换器线路2，在方法方面，现在该变换器线路2的相u、v、w在第一步骤(a)中根据所选择的、由该变换器线路2的大功率半导体开关的开关状态构成的开关状态组合SK_a，k与所述直流电路3相连接。如开头早已提到的，在图2中示范性地示出了用于连接m＝3个电压水平的变换器线路2的开关状态组合的状态图，其中“+”代表相应的相u、v、w与所述第一主接头V₊连接，“-”代表相应的相u、v、w与所述第二主接头V_连接，并且“0”代表相应的相u、v、w与所述分接头NP连接，并且在所述开关状态组合SK之间的线代表在所述开关状态组合SK之间允许过渡。应该提到，比如用于连接m＝5个电压水平的变换器线路2的开关状态组合的状态图会以不同的方式示出。尤其本领域的技术人员肯定可以实现一种变换器线路，在该变换器线路中根据开关状态组合SK可以不受限制地切换该变换器线路的所有可能的能够切换的开关状态组合SK。

除此以外，在接下来详细说明的其它步骤中选择前面所提到的开关状态组合SK_a，k。在步骤(b)中，从起始扫描时刻k开始，为能够选择的L个扫描时刻优选从相应前面确定的开关状态组合SK_k-1出发确定在L个扫描时刻中的每个扫描时刻的所有开关状态组合SK_k、...、SK_k+L，其中L≥1，并且其中优选前面确定的第一开关状态组合SK_k-1是前面选择的开关状态组合SK_a，k-1，也就是在扫描时刻k-1的开关状态组合SK_a，k-1。在步骤(c)中为在所述起始扫描时刻k每个确定的开关状态组合SK_k形成开关状态序列SSK，其中每个开关状态序列SSK是所述L个扫描时刻的属于在起始扫描时刻k相应的开关状态组合SK_k的确定的开关状态组合SK_k、...、SK_k+1的相互排列。直观地看来，这样的开关状态序列SSK示范性地代表一系列可能的开关状态组合SK_k、...、SK_k+L，所述开关状态组合SK_k、...、SK_k+L按照图2沿着所属的通往在起始扫描时刻k可能的开关状态组合SK_k中的一个开关状态组合的线来排列。在步骤(d)中，为每个开关状态序列SSK为所述起始扫描时刻k直到扫描时刻k+L从所述旋转式电机1及变换器线路2的所求得的状态数值组X_e，k、...、X_e，k+L中计算所述旋转式电机1的转矩轨迹M及所述旋转式电机1的定子磁通轨迹φ。每个前面所提到的求得的状态数值组X_e，k、...、X_e，k+L都比如包含有两个定子磁通数值φ_eS1，k、...、φ_eS1，k+L；φ_eS2，k、...、φ_eS2，k+L，两个转子磁通数值φ_eR1，k、...、φ_eR1，k+L；φ_eR2，k、...、φ_eR2，k+L和必要时的速度值V_e，k、...、V_e，k+L。为求得所述状态数值组X_e，k、...、X_e，k+L，比如通过测量或者估算首先求得在扫描时刻k的两个定子磁通数值φ_eS1，k；φ_eS2，k，在扫描时刻k的两个转子磁通数值φ_eR1，k；φ_eR2，k以及必要时在扫描时刻k的速度值V_e，k，其中这些数值形成在扫描时刻k的状态数值组X_e，k。然后根据对本领域的技术人员来说所熟知的计算模型从在扫描时刻k的状态数值组X_e，k中计算所述转矩轨迹M和定子磁通轨迹φ在扫描时刻k的轨迹值M_T，k；φ_T，k，所述计算模型描述了或者说在功能上反映了所述电机1及变换器线路2。然后根据所述计算模型依赖于在扫描时刻k的状态数值组X_e，k并且依赖于所属的开关状态序列SSK的在扫描时刻k的确定的开关状态组合SK_k通过计算来求得在扫描时刻k+1的状态数值组X_e，k+1，并且而后从中计算所述转矩轨迹M及定子磁通轨迹φ的在扫描时刻k+1的轨迹值M_T，k+1；φ_T，k+1。类似于所述状态数值组X_e，k+1的前面所示出的计算过程来计算扫描时刻k+2到k+L的状态数值组X_e，k+2、...、X_e，k+L，其中对于所述状态数值组X_e，k+2、...、X_e，k+L的每次计算过程分别考虑所属的开关状态序列SSK的在扫描时刻k+1到k+L-1的所属的前面所计算的状态数值组X_e，k+1、...、X_e，k+L-1以及所确定的开关状态组合SK_k+1、...、SK_k+L-1。同样类似于扫描时刻k和k+1的轨迹值M_T，k；φ_T，k；M_T，k+1；φ_T，k+1的前面所示出的计算过程，接下来从所述状态数值组X_e，k+2、...、X_e，k+L计算扫描时刻k+2到k+L的轨迹值M_T，k+2、...、M_T，k+L；φ_T，k+2、...、φ_T，k+L。通过所述轨迹值M_T，k、...、M_T，k+L；φ_T，k、...φ_T，k+L的前面所描述的计算过程，对每个开关状态序列SSK产生所述旋转式电机1的所述的转矩轨迹M以及所述旋转式电机1的定子磁通轨迹φ，其中在图3中示范性地示出L＝3个扫描时刻的所属的开关状态序列SSK的这样计算的转矩轨迹M的示意曲线并且在此所述转矩轨迹M的点相当于所属的求得的轨迹值M_T，k、...、M_T，k+L。应该提到，也可以按照前面所解释的处理方式首先求得扫描时刻k到k+L的所有的状态数值组X_e，k、...、X_e，k+L，并且而后从中求得扫描时刻k到k+L的相应的轨迹值M_T，k、...、M_T，k+L；φ_T，k、...、φ_T，k+L，用于根据前面的处理方式形成所述转矩轨迹M及定子磁通轨迹φ。

按本发明，在下一个步骤(e)中，如果所述转矩轨迹M在第k个扫描时刻超过预先给定的数值范围上限y_M，max或者低于预先给定的数值范围下限y_M，min，那就为所述扫描时刻k直到扫描时刻k+L计算关于所述数值范围上限及数值范围下限y_M，min、y_M，max的转矩违反值v_M，k、...、v_M，K+L。按照图3，预先给定的、具有所述数值范围上限及数值范围下限y_M，min、y_M，max的数值范围以两条用虚线示出的水平线来表示。应该提到，相应预先给定的数值范围随时间变化并且通常通过上级的调节电路从所述旋转式电机1的转矩的基准值及所述旋转式电机1的定子磁通的基准值中来确定，其中本领域的技术人员熟知这样的调节电路。此外，在步骤(f)中，如果所述定子磁通轨迹φ在第k个扫描时刻超过预先给定的数值范围上限y_S，max或者低于预先给定的数值范围下限y_S，min，那就为所述扫描时刻k直到扫描时刻k+L计算关于所述数值范围上限及数值范围下限y_S，min、y_S，max的定子磁通违反值v_S，k、...、v_S，K+L。然后在步骤(g)中为每个开关状态序列SSK并且为所述扫描时刻k直到扫描时刻k+L从所述转矩违反值v_M，k、...、v_M，K+L和定子磁通违反值v_S，k、...、v_S，K+L中确定最大值v_max。随后在步骤(h)中为每个开关状态序列SSK从最大值v_max中形成总和S_vmax。然后在下一个步骤(i)中将在起始扫描时刻k的确定的开关状态组合SK_k设置为所选择的开关状态组合SK_a，k，在该开关状态组合SK_a，k中所述最大值v_max的总和S_vmax最小。

作为上面提到的步骤(g)到(i)的替代方案，也可以按照以下另外的步骤来选出开关状态组合SK_a，k：

(g)对于每个开关状态序列SSK且对于扫描时刻k直到扫描时刻k+L来说，从所述转矩违反值v_M，k、...、v_M，K+L中形成总和S_M，v并且从所述定子磁通违反值v_S，k、...、v_S，K+L中形成总和S_S，v，

(h)对于每个开关状态序列SSK来说从所述转矩违反值v_M，k、...、v_M，K+L的总和S_M，v以及所述定子磁通违反值v_S，k、...、v_S，K+L的总和S_S，v中形成最大值v_Max，

(i)将在起始扫描时刻k的确定的开关状态组合SK_k设置为所选出的开关状态组合SK_a，k，在该开关状态组合SK_a，k中所述最大值v_max最小。

最后，在步骤(j)中重复步骤(a)到(i)，其中k＝k+1，也就是说按照前面所述的按步骤(a)到(i)的流程来为k＝k+1选出开关状态组合SK_a，k。L对于所述步骤(a)到(j)中的每个步骤来说是恒定的。

借助于所述步骤(e)到(j)始终有利地为所述相应所属的转矩轨迹M或者定子磁通轨迹φ处于预先给定的数值范围之外的情况选择最佳的开关状态组合SK_a，k。由此按本发明的方法能够操纵具有相应所属的、处于预先给定的数值范围之外的转矩轨迹M及定子磁通轨迹φ的开关状态组合。由此能够有利地不受限制地运行所述旋转式电机1。

应该提到，所述步骤(a)到(j)可以作为软件来实现并且这些步骤而后比如可以加载到尤其具有数字信号处理器的计算机系统上并且在其上面运行。

如早已提到的，在图1中示出了用于连接m＝3个电压水平的变换器线路2，其中而后直流电路3具有m-2个分接头NP，也就是一个唯一的分接头NP。对于用于连接m≥3个电压水平的变换器线路2的一般情况来说，所述变换器线路2而后在所述直流电路3上具有m-2个分接头NP。关于按本发明的方法的步骤(d)，这意味着，对于每个开关状态序列SSK来说，由转旋式电机1及变换器线路2的从起始扫描时刻k直到扫描时刻k+L的所求得的状态数值组X_e，k、...、X_e，k+N中附加地计算用于在所述m-2个分接头NP上的电位的m-2个电位轨迹U_NP。类似于所述旋转式电机1的相应的转矩轨迹M及所述旋转式电机1的定子磁通轨迹φ的已解释的计算过程，按所提到的方式来计算所述m-2个电位轨迹U_NP。此外，对于m≥3来说，关于步骤(e)，如果所述m-2个电位轨迹U_NP在第k个扫描时刻超过预先给定的数值范围上限y_NP，max或者低于预先给定的数值范围下限y_NP，min，那就为每个电位轨迹U_NP计算所述扫描时刻k直到扫描时刻k+L的关于所述数值范围上限及数值范围下限y_NP，min、y_NP，max的电位违反值v_NP，k、...、v_NP，K+L，并且而后关于步骤(g)为每个开关状态序列SSK并且为所述扫描时刻k直到扫描时刻k+L附加地从所述电位违反值v_NP，k、...、v_NP，K+L中确定最大值v_max。

显而易见，对于m≥3来说保持步骤(a)到(c)以及(h)到(j)。应该提到，对于m≥3来说，步骤(d)、(e)和(g)同样可以作为软件来实现并且而后比如加载到尤其具有数字信号处理器的计算机系统上并且在其上面运行。

作为替代方案，对于m≥3来说，关于步骤(g)为每个开关状态序列SSK并且为所述扫描时刻k直到扫描时刻k+L附加地从所述电位违反值v_NP，k、...、v_NP，K+L中形成总和S_NP，V，并且关于步骤(h)而后为每个开关状态序列SSK附加地从所述电位违反值v_NP，k、...、v_NP，K+L的总和S_NP，v中形成最大值v_max。

显而易见，在这种作为替代方案的情况下对于m≥3来说保持步骤(a)到(c)、(i)和(j)，并且而后步骤(g)和(h)同样可以作为软件来实现并且而后比如加载到尤其具有数字信号处理器的计算机系统上并且在其上面运行。

下面进一步对所述转矩违反值v_M，k、...、v_M，K+L、定子磁通违反值v_S，k、...、v_S，K+L以及电位违反值v_NP，k、...、v_NP，K+L的计算进行详细解释。如果所述转矩轨迹M在第k个扫描时刻超过预先给定的数值范围上限y_M，max，那就根据以下公式为所述扫描时刻k直到扫描时刻k+L计算关于所述数值范围上限及数值范围下限y_M，min、y_M，max的转矩违反值v_M，k、...v_M,K+L:

v_{M, k}, . ., v_{M, k + L} = \frac{M_{T, k}, . ., M_{T, k + L} - y_{M, \max}}{y_{M, \max} - y_{M, \min}}

如果相反所述转矩轨迹M在第k个扫描时刻低于预先给定的数值范围下限y_M，min，那就根据以下公式为所述扫描时刻k直到扫描时刻k+L计算关于所述数值范围上限及数值范围下限y_M，min、y_M，max的转矩违反值v_M，k、...、v_M，K+L：

v_{M, k}, . ., v_{M, k + L} = \frac{y_{M, \min} - M_{T, k}, . . ., M_{T, k + L}}{y_{M, \max} - y_{M, \min}}

M_T，k、...、M_T，k+L在此是扫描时刻k直到扫描时刻k+L的转矩轨迹M的轨迹值。

如果所述定子磁通轨迹φ在第k个扫描时刻超过预先给定的数值范围上限y_S，max，那就根据以下公式为所述扫描时刻k直到扫描时刻k+L计算关于所述数值范围上限及数值范围下限y_S，min、y_S，max的定子磁通违反值v_S，k、...、v_S，K+L：

v_{S, k}, . ., v_{S, k + L} = \frac{φ_{T, k}, . ., φ_{T, k + L} - y_{S, \max}}{y_{S, \max} - y_{S, \min}}

如果相反所述定子磁通轨迹φ在第k个扫描时刻低于预先给定的数值范围下限y_S，min，那就根据以下公式为所述扫描时刻k直到扫描时刻k+L计算关于所述数值范围上限及数值范围下限y_S，min、y_S，max的定子磁通违反值v_S，k、...、v_S，K+L：

v_{S, k}, . ., v_{S, k + L} = \frac{y_{S, \min} - φ_{T, k}, . . ., φ_{T, k + L}}{y_{S, \max} - y_{S, \min}}

φ_T，k、...、φ_T，k+L在此是扫描时刻k直到扫描时刻k+L的定子磁通轨迹φ的轨迹值。

如果所述m-2个电位轨迹U_NP在第k个扫描时刻超过预先给定的数值范围上限y_NP，max，那就根据以下公式为所述扫描时刻k直到扫描时刻k+L计算关于所述数值范围上限及数值范围下限y_NP，min、y_NP，max的电位违反值v_NP，k、...、v_NP，K+L：

v_{NP, k}, . ., v_{NP, k + L} = \frac{U_{T, k}, . ., U_{T, k + L} - y_{NP, \max}}{y_{NP, \max} - y_{NP, \min}}

如果相反所述m-2个电位轨迹U_NP在第k个扫描时刻低于预先给定的数值范围下限y_NP，min，那就根据以下公式为扫描时刻k直到扫描时刻k+L计算关于所述数值范围上限及数值范围下限y_NP，min、y_NP，max的电位违反值v_NP，k、...、v_NP，K+L：

v_{NP, k}, . ., v_{NP, k + L} = \frac{y_{NP, \min} - U_{T, k}, . . ., U_{T, k + L}}{y_{NP, \max} - y_{NP, \min}}

其中U_T，k、...、U_T，k+L是扫描时刻k直到扫描时刻k+L的m-2个电位轨迹U_NP的轨迹值。

为完整起见应该提到，如果一般情况下相应的轨迹在第k个扫描时刻处于由所属的数值范围上限及数值范围下限构成的区带内，则将在扫描时刻k直到扫描时刻k+L的所属的违反值设置为零。

附图标记列表：

1 旋转式电机

2 用于连接三个电压水平的变换器线路

3 直流电路

4 变换器子系统

5 第一接线组

6 第二接线组

7 第三接线组

Claims

1.用于运行旋转式电机(1)的方法，其中该旋转式电机按相与具有直流电路(3)的、用于连接m个电压水平的变换器线路(2)相连接，其中m≥2，

该方法具有以下步骤：

(a)将所述变换器线路(2)的相(u、v、w)根据所选择的、由该变换器线路(2)的大功率半导体开关的开关状态构成的开关状态组合(SK_a，k)与所述直流电路(3)相连接，其中在以下其它步骤中选出开关状态组合(SK_a，k)：

(b)对于能够选择的L个扫描时刻来说从起始扫描时刻k开始：

确定在所述L个扫描时刻中的每个扫描时刻的所有的开关状态组合(SK_k、...、SK_k+L)，其中L≥1，

(c)为在起始扫描时刻k的每个确定的开关状态组合(SK_k)形成开关状态序列(SSK)，其中每个开关状态序列(SSK)是L个扫描时刻的属于在起始扫描时刻k相应的开关状态组合(SK_k)的确定的开关状态组合(SK_k、...、SK_k+L)的相互排列，

(d)为每个开关状态序列(SSK)从用于所述起始扫描时刻k直到扫描时刻k+L的所述旋转式电机(1)及所述变换器线路(2)的所求得的状态数值组(X_e，k、...、X_e，k+L)中计算所述旋转式电机(1)的转矩轨迹(M)及所述旋转式电机(1)的定子磁通轨迹(φ)，

其特征在于以下其它步骤：

(e)如果所述转矩轨迹(M)在第k个扫描时刻超过预先给定的数值范围上限(y_M，max)或者低于预先给定的数值范围下限(y_M，min)，则为所述扫描时刻k直到扫描时刻k+L计算关于所述数值范围上限及数值范围下限(y_M，min、y_M，max)的转矩违反值(v_M，k、...、v_M，k+L)，

(f)如果所述定子磁通轨迹(φ)在第k个扫描时刻超过预先给定的数值范围上限(y_S，max)或者低于预先给定的数值范围下限(y_S，min)，则为所述扫描时刻k直到扫描时刻k+L计算关于所述数值范围上限及数值范围下限(y_S，min、y_S，max)的定子磁通违反值(v_S，k、...、v_S，k+L)，

(g)为每个开关状态序列(SSK)并且为所述扫描时刻k直到扫描时刻k+L从所述转矩违反值(v_M，k、...、v_M，k+L)及定子磁通违反值(v_S，k、...、v_S，k+L)中确定最大值(v_max)，

(h)为每个开关状态序列(SSK)从所述最大值(v_max)中形成总和(S_vmax)，

(i)将在起始扫描时刻k的确定的开关状态组合(SK_k)设置为所选出的开关状态组合(SK_a，k)，在该开关状态组合(SK_a，k)中所述最大值(v_max)的总和(S_vmax)最小，

(j)重复步骤(a)到(i)，其中k＝k+1。

2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，对于m≥3来说，所述用于连接m个电压水平的变换器线路(2)在所述直流电路(3)上具有m-2个分接头(NP)并且关于

步骤(d)，为每个开关状态序列(SSK)为所述扫描时刻k直到扫描时刻k+L附加地从所述旋转式电机(1)及变换器线路(2)的所求得的状态数值组(X_e，k、...、X_e，k+N)中计算在所述m-2个分接头(NP)上的电位的m-2个电位轨迹(U_NP)，关于

步骤(e)，如果所述m-2个电位轨迹(U_NP)在第k个扫描时刻超过预先给定的数值范围上限(y_NP，max)或者低于预先给定的数值范围下限(y_NP，min)，那就为所述扫描时刻k直到扫描时刻k+L为每个电位轨迹(U_NP)计算关于所述数值范围上限及数值范围下限(y_NP，min、y_NP，max)的电位违反值(v_NP，k、...、v_NP，K+L)，并且关于

步骤(g)，为每个开关状态序列(SSK)且为所述扫描时刻k直到扫描时刻k+L附加地从所述电位违反值(v_NP，k、...、v_NP，K+L)中确定最大值(v_max)。

3.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，如果所述转矩轨迹(M)在第k个扫描时刻超过所述预先给定的数值范围上限(y_M，max)，那就根据以下公式为所述扫描时刻k直到扫描时刻k+L计算关于所述数值范围上限及数值范围下限(y_M，min、y_M，max)的转矩违反值(v_M，k、...、v_M，K+L)：

v_{M, k}, . . ., v_{M, k + L} = \frac{M_{T, k}, . . ., M_{T, k + L} - y_{M, \max}}{y_{M, \max} - y_{M, \min}}

并且

如果所述转矩轨迹(M)在第k个扫描时刻低于预先给定的数值范围下限(y_M，min)，那就根据以下公式为所述扫描时刻k直到扫描时刻k+L计算关于所述数值范围上限及数值范围下限(y_M，min、y_M，max)的转矩违反值(v_M，k、...、v_M，K+L)：

v_{M, k}, . . ., v_{M, k + L} = \frac{y_{M, \min} {- M}_{T, k}, . . ., M_{T, k + L}}{y_{M, \max} - y_{M, \min}}

其中M_T，k、...、M_T，k+L是扫描时刻k直到扫描时刻k+L的转矩轨迹(M)的轨迹值。

4.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，如果所述定子磁通轨迹(φ)在第k个扫描时刻超过预先给定的数值范围上限(y_S，max)，那就根据以下公式为所述扫描时刻k直到扫描时刻k+L计算关于所述数值范围上限及数值范围下限(y_S，min、y_S，max)的定子磁通违反值(v_S，k、...、v_S，K+L)：

v_{S, k}, . . ., v_{S, k + L} = \frac{φ_{T, k}, . . ., φ_{T, k + L} - y_{S, \max}}{y_{S, \max} - y_{S, \min}}

并且

如果所述定子磁通轨迹(φ)在第k个扫描时刻低于预先给定的数值范围下限(y_S，min)，那就根据以下公式为扫描时刻k直到扫描时刻k+L计算关于所述数值范围上限及数值范围下限(y_S，min、y_S，max)的定子磁通违反值(v_S，k、...、v_S，K+L)：

v_{S, k}, . . ., v_{S, k + L} = \frac{y_{S, \min} {- φ}_{T, k}, . . ., φ_{T, k + L}}{y_{S, \max} - y_{S, \min}}

其中φ_T，k、...、φ_T，k+L是所述扫描时刻k直到扫描时刻k+L的定子磁通轨迹(φ)的轨迹值。

5.按权利要求2所述的方法，其特征在于，如果所述m-2个电位轨迹(U_NP)在第k个扫描时刻超过所述预先给定的数值范围上限(y_NP，max)，就根据以下公式为所述扫描时刻k直到扫描时刻k+L计算关于所述数值范围上限及数值范围下限(y_NP，min、y_NP，max)的电位违反值(v_NP，k、...、v_NP，K+L)：

v_{NP, k}, . . ., v_{NP, k + L} = \frac{U_{T, k}, . . ., U_{T, k + L} - y_{NP, \max}}{y_{NP, \max} - y_{NP, \min}}

并且

如果所述m-2个电位轨迹(U_NP)在第k个扫描时刻低于预先给定的数值范围下限(y_NP，min)，那就根据以下公式为所述扫描时刻k直到扫描时刻k+L计算关于所述数值范围上限及数值范围下限(y_NP，min、y_NP，max)的电位违反值(v_NP，k、...、v_NP，K+L)：

v_{NP, k}, . . ., v_{NP, k + L} = \frac{y_{NP, \min} {- U}_{T, k}, . . ., U_{T, k + L}}{y_{NP, \max} - y_{NP, \min}}

其中U_T，k、...、U_T，k+L是所述扫描时刻k直到扫描时刻k+L的m-2个电位轨迹(U_NP)的轨迹值。

6.用于运行旋转式电机(1)的方法，其中该旋转式电机按相与具有直流电路(3)的、用于连接m个电压水平的变换器线路(2)相连接，其中m≥2，

该方法具有以下步骤：

(b)对于能够选择的L个扫描时刻来说从起始扫描时刻k开始：

其特征在于以下其它步骤：

(g)为每个开关状态序列(SSK)并且为所述扫描时刻k直到扫描时刻k+L从所述转矩违反值(v_M，k、...、v_M，k+L)中形成总和(S_M，v)并且从所述定子磁通违反值(v_S，k、...、v_S，k+L)中形成总和(S_S，v)，

(h)为每个开关状态序列(SSK)从所述转矩违反值(v_M，k、...、v_M，k+L)的总和(S_M，v)及所述定子磁通违反值(v_S，k、...、v_S，k+L)的总和(S_S，v)中形成最大值(v_max)，

(i)将在起始扫描时刻k的确定的开关状态组合(SK_k)设置为所选择的开关状态组合(SK_a，k)，在该开关状态组合(SK_a，k)中所述最大值(v_max)最小，

(j)重复步骤(a)到(i)，其中k＝k+1。

7.按权利要求6所述的方法，其特征在于，对于m≥3来说，所述用于连接m个电压水平的变换器线路(2)在直流电路(3)上具有m-2个分接头(NP)并且关于

步骤(g)，为每个开关状态序列(SSK)且为所述扫描时刻k直到扫描时刻k+L附加地从所述电位违反值(v_NP，k、...、v_NP，K+L)中形成总和(S_NP，V)，并且关于

步骤(h)，为每个开关状态序列(SSK)附加地从所述电位违反值(v_NP，k、...、v_NP，K+L)的总和(S_NP，V)中形成最大值(v_max)。

8.按权利要求6或7所述的方法，其特征在于，如果所述转矩轨迹(M)在第k个扫描时刻超过所述预先给定的数值范围上限(y_M，max)，那就根据以下公式为所述扫描时刻k直到扫描时刻k+L计算关于所述数值范围上限及数值范围下限(y_M，min、y_M，max)的转矩违反值(v_M，k、...、v_M，K+L)：

v_{M, k}, . . ., v_{M, k + L} = \frac{M_{T, k}, . . ., M_{T, k + L} - y_{M, \max}}{y_{M, \max} - y_{M, \min}}

并且

v_{M, k}, . . ., v_{M, k + L} = \frac{y_{M, \min} {- M}_{T, k}, . . ., M_{T, k + L}}{y_{M, \max} - y_{M, \min}}

9.按权利要求6或7所述的方法，其特征在于，如果所述定子磁通轨迹(φ)在第k个扫描时刻超过预先给定的数值范围上限(y_S，max)，那就根据以下公式为所述扫描时刻k直到扫描时刻k+L计算关于所述数值范围上限及数值范围下限(y_S，min、y_S，max)的定子磁通违反值(v_S，k、...、v_S，K+L)：

v_{S, k}, . . ., v_{S, k + L} = \frac{φ_{T, k}, . . ., φ_{T, k + L} - y_{S, \max}}{y_{S, \max} - y_{S, \min}}

并且

v_{S, k}, . . ., v_{S, k + L} = \frac{y_{S, \min} {- φ}_{T, k}, . . ., φ_{T, k + L}}{y_{S, \max} - y_{S, \min}}

10.按权利要求7所述的方法，其特征在于，如果所述m-2个电位轨迹(U_NP)在第k个扫描时刻超过所述预先给定的数值范围上限(y_NP，max)，就根据以下公式为所述扫描时刻k直到扫描时刻k+L计算关于所述数值范围上限及数值范围下限(y_NP，min、y_NP，max)的电位违反值(v_NP，k、...、v_NP，K+L)：

v_{NP, k}, . . ., v_{NP, k + L} = \frac{U_{T, k}, . . ., U_{T, k + L} - y_{NP, \max}}{y_{NP, \max} - y_{NP, \min}}

并且

v_{NP, k}, . . ., v_{NP, k + L} = \frac{y_{NP, \min} {- U}_{T, k}, . . ., U_{T, k + L}}{y_{NP, \max} - y_{NP, \min}}