CN102033542B

CN102033542B - 监测汽车电气系统中功率电子器件控制器的方法和系统

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Publication number: CN102033542B
Application number: CN201010293291.XA
Authority: CN
Inventors: B·A·韦尔奇科; S·希蒂; A·拉夫塔里; J·J·朴; H·布尔
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2009-09-24
Filing date: 2010-09-21
Publication date: 2014-05-14
Anticipated expiration: 2030-09-21
Also published as: DE102010040433B4; US20110068727A1; DE102010040433A1; CN102033542A; US8278933B2

Abstract

本发明涉及监测汽车电气系统中功率电子器件控制器的方法和系统。具体地，提供了一种监测汽车电气系统的方法和系统，该汽车电气系统包括具有至少一个开关的变换器。第一和第二电压指令被接收，该第一和第二电压指令对应于参考坐标系的同步帧上的指令电压向量的相应的第一和第二分量。根据第一和第二电压指令，对用于操作该至少一个开关的多个占空比进行计算。根据所述多个占空比，对第一和第二实际电压进行计算。第一和第二实际电压对应于参考坐标系的同步帧上的实际电压向量的相应的第一和第二分量。根据指令电压向量的第一分量与实际电压向量的第一分量之间的差值以及指令电压向量的第二分量与实际电压向量的第二分量之间的差值来产生故障指示。

Description

监测汽车电气系统中功率电子器件控制器的方法和系统

技术领域

本发明总体上涉及一种汽车电气系统，更具体地，涉及监测汽车电气系统中功率电子器件控制系统的方法和系统。

背景技术

近年来，技术进步以及对款式不断变化的品味已在汽车设计中引起了实质性的变化。其中一个变化涉及汽车内电气和驱动系统的复杂性，所述汽车特别是代用燃料车辆，例如混合动力车辆、蓄电池电动车辆、以及燃料电池车辆。这些代用燃料车辆通常使用一个或多个电动机，其可与其它致动器相结合以驱动车轮。

这些车辆通常使用两个分离的电压源，例如蓄电池和燃料电池，以对驱动车轮的电动机供电。功率电子器件，例如直流-直流(DC/DC)转换器，通常用于管理和传输来自其中一个电压源的DC电力，并将其转换成更高或更低的电压。此外，由于替代性推进的汽车通常包括直流(DC)电源，因此也提供直流-交流(DC/AC)变换器(或称功率变换器)以将DC电力变换成交流(AC)电力，这通常是电机所要求的。

功率电子器件单元通常至少部分地使用一个或多个功率开关或晶体管来执行它们各自的功能，所述功率开关或晶体管由汽车控制系统控制。为确保电子驱动系统的操作完整性，多层监测系统可被使用，以确保电子驱动装置的输出(扭矩、速度等)是如所要求的那样，或可能在故障情况下如所传送的那样。

通常使用的第一层监测系统对所有传感器输入执行诊断。这些低级别的诊断可包括检查传感器是否能够通讯或检查传感器读数是否在预期或可允许的操作范围内。这样的传感器(例如，物理的替代物或虚拟的软件替代物)可包括电流传感器、电压传感器、位置传感器、温度传感器等。

通常，第二层对控制系统进行监测以确保其产生所期望的输出，例如由脉宽调制(PWM)系统生成的功率开关的占空比。检查占空比的传统方法是主要执行整个冗余计算。但是，这种计算需要可观的处理能力和存储器。

因此，期望提供一种用于对占空比进行第二层监测的方法和系统，所述占空比用于控制汽车电气系统中的功率电子器件。而且，本发明的其它期望特征和特点，结合附图、前述技术领域和背景技术在以下描述中将更加明显。

发明内容

提供了一种用于监测汽车电气系统的方法，所述汽车电气系统包括具有至少一个开关的变换器。第一和第二电压指令被接收，所述第一和第二电压指令对应于参考坐标系的同步帧上指令的当前向量的相应的第一和第二分量。根据第一和第二电压指令，对用于操作所述至少一个开关的多个占空比进行计算。根据所述多个占空比，对第一和第二实际电压进行计算。第一和第二实际电压对应于参考坐标系的同步帧上的实际电压向量的相应的第一和第二分量。根据指令电压向量的第一分量与实际电压向量的第一分量之间的差值以及指令电压向量的第二分量与实际电压向量的第二分量之间的差值来产生故障指示。

提供了一种用于监测汽车电气驱动系统的方法，所述汽车电气驱动系统包括具有至少一个开关的变换器。第一和第二电压指令被接收。第一和第二电压指令对应于d-q坐标系上指令的当前向量的相应的d-分量和q-分量。根据第一和第二电压指令，对用于操作所述至少一个开关的多个占空比进行计算。根据所述多个占空比，对第一和第二实际电压进行计算。第一和第二实际电压对应于d-q坐标系上的实际电压向量的相应的d-分量和q-分量。根据指令电压向量的d-分量与实际电压向量的d-分量之间的差值以及指令电压向量的q-分量与实际电压向量的q-分量之间的差值来产生故障指示。

提供了一种汽车电气系统。该汽车电气系统包括电动机、与电动机联接的包括至少一个开关的变换器、与变换器联接的脉宽调制(PWM)调制器、以及处理系统，所述处理系统与电动机、变换器和PWM调制器可操作地通讯。处理系统被配置成：接收第一和第二电压指令，所述第一和第二电压指令对应于参考坐标系的同步帧上的指令电压向量的相应的第一和第二分量；根据第一和第二电压指令来计算用于操作所述至少一个开关的多个占空比；根据所述多个占空比来计算第一和第二实际电压，第一和第二实际电压对应于参考坐标系的同步帧上的实际电压向量的相应的第一和第二分量；以及根据指令电压向量的第一分量与实际电压向量的第一分量之间的差值以及指令电压向量的第二分量与实际电压向量的第二分量之间的差值来产生故障指示。

本发明还提供了以下技术方案：

方案1.一种用于监测汽车电气系统的方法，所述汽车电气系统包括具有至少一个开关的变换器，所述方法包括：

接收第一和第二电压指令，所述第一和第二电压指令对应于参考坐标系的同步帧上的指令电压向量的相应的第一和第二分量；

根据所述第一和第二电压指令，对用于操作所述至少一个开关的多个占空比进行计算；

根据所述多个占空比来计算第一和第二实际电压，所述第一和第二实际电压对应于参考坐标系的同步帧上的实际电压向量的相应的第一和第二分量；以及

根据所述指令电压向量的所述第一分量与所述实际电压向量的所述第一分量之间的差值以及所述指令电压向量的所述第二分量与所述实际电压向量的所述第二分量之间的差值来产生故障指示。

方案2.根据方案1所述的方法，其中，所述故障指示的产生还基于所述第一分量的差值的平方和所述第二分量的差值的平方。

方案3.根据方案2所述的方法，其中，所述故障指示的产生还基于所述第一分量的差值的平方与所述第二分量的差值的平方之和。

方案4.根据方案3所述的方法，其中，所述故障指示的产生还基于所述第一分量的差值的平方与所述第二分量的差值的平方之和的平方根。

方案5.根据方案4所述的方法，其中，所述故障指示的产生还包括：计算所述指令电压向量的调制指数和所述实际电压向量的调制指数。

方案6.根据方案5所述的方法，其中，所述故障指示的产生还基于所述指令电压向量的调制指数与所述实际电压向量的调制指数之间的差值的绝对值。

方案7.根据方案1所述的方法，其中，所述参考坐标系的同步帧为d-q坐标系，所述指令电压向量和所述实际电压向量的第一分量为d-分量，并且所述指令电压向量和所述实际电压向量的第二分量为q-分量。

方案8.根据方案7所述的方法，其中，所述故障指示的产生还基于性能指数，所述性能指数等于式中，d_d ^*为所述指令电压向量的d-分量，d_q ^*为所述指令电压向量的q-分量，d_d为所述实际电压向量的d-分量，d_q为所述实际电压向量的q-分量。

方案9.根据方案8所述的方法，其中，所述故障指示的产生还基于等于

的指令调制指数、等于

的实际调制指数、以及所述指令调制指数与所述实际调制指数之间差值的绝对值。

方案10.根据方案9所述的方法，其中，还包括：确定所述指令调制指数和所述实际调制指数中的至少一个是否在调制指数阈值以上。

方案11.一种用于监测汽车电气驱动系统的方法，所述汽车电气驱动系统包括具有至少一个开关的变换器，所述方法包括：

接收第一和第二电压指令，所述第一和第二电压指令对应于d-q坐标系上的指令电压向量的相应的d-分量和q-分量；

根据所述多个占空比来计算第一和第二实际电压，所述第一和第二实际电压对应于所述d-q坐标系上的实际电压向量的相应的d-分量和q-分量；以及

根据所述指令电压向量的所述d-分量与所述实际电压向量的所述d-分量之间的差值以及所述指令电压向量的所述q-分量与所述实际电压向量的所述q-分量之间的差值来产生故障指示。

方案12.根据方案11所述的方法，其中，所述故障指示的产生还基于性能指数，所述性能指数等于

式中，d_d ^*为所述指令电压向量的d-分量，d_q ^*为所述指令电压向量的q-分量，d_d为所述实际电压向量的d-分量，以及d_q为所述实际电压向量的q-分量。

方案13.根据方案12所述的方法，其中，所述故障指示的产生还基于等于

的指令调制指数、等于

方案14.根据方案9所述的方法，其中，所述故障指示的产生还包括：确定所述指令调制指数和所述实际调制指数中的至少一个是否在调制指数阈值以上。

方案15.根据如上所述的方法，其中，所述故障指示的产生还包括：

如果所述指令调制指数和所述实际调制指数中的至少一个在调制指数阈值以上，则将所述性能指数与第一阈值比较；以及

如果所述指令调制指数和所述实际调制指数在调制指数阈值以下，则将所述性能指数与第二阈值比较。

方案16.一种汽车电气系统，所述系统包括：

电动机；

与所述电动机联接的变换器，所述变换器包括至少一个开关；

与所述变换器联接的脉宽调制PWM调制器；以及

处理系统，所述处理系统与所述电动机、所述变换器和所述PWM调制器可操作地通讯，所述处理系统被配置成：

接收第一和第二电压指令，所述第一和第二电压指令对应于

参考坐标系的同步帧上的指令电压向量的相应的第一和第二分量；

方案17.根据方案16所述的系统，其中，所述参考坐标系的同步帧为d-q坐标系，所述指令电压向量和所述实际电压向量的第一分量为d-分量，以及所述指令电压向量和所述实际电压向量的第二分量为q-分量。

方案18.根据方案17所述的系统，其中，所述故障指示的产生还基于性能指数，所述性能指数等于式中，d_d ^*为所述指令电压向量的d-分量，d_q ^*为所述指令电压向量的q-分量，d_d为所述实际电压向量的d-分量，以及d_q为所述实际电压向量的q-分量。

方案19.根据方案18所述的系统，其中，所述故障指示的产生还基于等于

的指令调制指数、等于

方案20.根据如上所述的系统，其中，所述故障指示的产生还包括：确定所述指令调制指数和所述实际调制指数中的至少一个是否在调制指数阈值以上。

附图说明

下面将结合以下附图来对本发明进行描述，在附图中，相同的附图标记表示相同的构件，以及

图1为根据本发明的一个实施例的示例性汽车的示意图；

图2为图1中汽车内的电压源变换器系统的框图；

图3为图1中汽车内的电压源、变换器和电动机的示意图；

图4为对用于控制图3中变换器的占空比进行计算的方法示例的流程图；以及

图5为根据本发明的一个实施例的用于监测占空比计算的方法的流程图。

具体实施方式

以下详细描述在本质上仅为示例性的，并不意图对本发明或本发明的应用和使用进行限制。而且，并不意图受到出现在前述技术领域、背景技术、和发明内容、或以下详细描述中的任何明确的或暗示的理论的约束。

以下描述涉及“连接”或“联接”在一起的元件或部件。如本文所用的，“连接”可指一个元件/部件与另一个元件/部件机械相连(或与其直接连通(或通讯))，而不一定是直接相连。同样，“联接”可指一个元件/部件与另一个元件/部件直接或间接相连(或者与其直接或间接连通(或通讯))，而不必机械相连。但是，应该理解，尽管两个构件可在以下一个实施例中被描述为“连接的”，但在可替代实施例中，类似构件可为“联接的”，反之亦然。因此，尽管这里所示的示意图对元件的示例布置进行了描述，但另外介入的元件、装置、部件或器件可出现于实际的实施例中。

而且，这里所描述的各种器件和部件可使用特定的数字描述词(例如第一、第二、第三等)以及位置和/或角度描述词(例如水平和竖直)来指代。但是，由于各种器件可在其它实施例中被重新布置，故这些描述词仅可用于与附图相关的描述目的，而不应该解释为具有限制性。还应该理解，图1～图5仅为说明性的，可不按比例绘制。

图1～图5示出了用于监测汽车电气系统的方法和/或系统。电气系统包括功率电子器件单元(例如，直流-交流(DC/AC)变换器或直流-直流(DC/DC)转换器)，该单元带有一个或多个功率开关或晶体管。第一和第二电压指令被接收，所述第一和第二电压指令分别与参考坐标系的同步帧上的指令电压向量的第一和第二分量相对应。根据第一和第二电压指令，对操作所述至少一个开关的多个占空比进行计算。根据所述多个占空比，对第一和第二实际电压进行计算。第一和第二实际电压分别与参考坐标系的同步帧上的实际电压向量的第一和第二分量相对应。根据指令电压向量的第一分量与实际电压向量的第一分量之间的差值以及指令电压向量的第二分量与实际电压向量的第二分量之间的差值来产生故障指示。

图1示出了根据本发明的一个实施例的车辆(或“汽车”)10。汽车10包括底盘12、车身14、四个车轮16、以及电子控制系统18。车身14被布置在底盘12上，并且基本上包围汽车10的其它器件。车身14和底盘12可共同构成车架。每个车轮16在车身14的相应角落附近旋转地联接到底盘12。

汽车10可为许多不同类型汽车中的任一种，例如，小轿车、货车、卡车、或运动型多功能车(SUV)，并且可为二轮驱动(2WD)(即，后轮驱动或前轮驱动)、四轮驱动(4WD)、或全轮驱动(AWD)。汽车10也可包含许多不同类型发动机中的任一种或为它们的组合，例如以汽油或柴油为燃料的燃烧发动机、“柔性燃料车辆”(FFV)发动机(即，使用汽油和乙醇的混合物)、以气体化合物(例如，氢气和/或天然气)为燃料的发动机、燃烧/电动机混合动力发动机(即，例如在混合动力电动车(HEV)内)、以及电动机。

在图1所示的示例性实施例中，汽车10为HEV，且还包括致动器组件20、蓄电池(或DC电源)22、功率转换器组件(例如，变换器或变换器组件)24、以及散热器26。致动器组件20包括燃烧发动机28和电动机/发电机(或称电机)30。

仍参考图1，燃烧发动机28和/或电动机30被集成，使得它们中的一个或两个都通过一个或多个驱动轴32与至少一些车轮16机械联接。在一个实施例中，汽车10为“串联HEV”，在所述串联HEV中，燃烧发动机28并不与传动装置直接联接，而是与发电机(未显示)联接，所述发电机用于为电动机30供电。在另一个实施例中，汽车10为“并联HEV”，在所述并联HEV中，燃烧发动机28与传动装置直接联接，例如，通过使电动机30的转子旋转地与燃烧发动机28的驱动轴联接而实现。

散热器26在其外部与车架连接，尽管未被详细示出，但在其内包括多个冷却通道并与发动机28和变换器24联接，所述冷却通道内包含冷却流体(即，冷却剂)，例如水和/或乙二醇(即，“防冻剂”)。

再参考图1，在所描述的实施例中，变换器24接收冷却剂，并且与电动机30共用冷却剂。但是，其它实施例可为变换器24和电动机30分开使用冷却剂。散热器26可类似地与变换器24和/或电动机30连接。

电子控制系统18可操作地与致动器组件20、高压蓄电池22和变换器24通讯。尽管没有详细示出，但电子控制系统18包括各种传感器和汽车控制模块、或电子控制单元(ECU)，例如变换器控制模块、电机控制器、和车辆控制器，以及至少一个处理器和/或存储器，所述存储器包括存储在其上(或存储在其它计算机可读介质内)的、用以实现如下所述的过程和方法的指令。

参考图2，其示出了根据本发明的示例性实施例的变换器控制系统(或电子驱动系统)34。电压源变换器系统34包括与脉宽调制(PWM)调制器38(或称脉宽调制器)和变换器24(在其输出处)可操作地通讯的控制器36。PWM调制器38与门驱动器39联接，所述门驱动器又具有与变换器24的输入相联接的输入。变换器24具有与电机30联接的第二输出。控制器36和PWM调制器38可以与图1中所示的电子控制系统18为一体的。

图3更加详细地示意性示出了图1和图2中的蓄电池22、变换器24(或功率转换器)、以及电机30。变换器24包括与电机30联接的三相电路。更具体地，变换器24包括开关网络，所述开关网络具有与蓄电池22(即，电压源(V_DC))联接的第一输入和与电机30联接的输出。尽管示出了单个电压源，但可使用具有两个串联电压源的分布式DC链路。

如本领域的技术人员将认识到的，在一个实施例中，电动机30包括定子组件40(包括导电线圈或绕组)和转子组件42(包括铁磁芯和/或磁体)，以及传动装置和冷却流体(未示出)。定子组件40包括多个(例如，3个)导电线圈或绕组44、46和48，它们每一个均与电动机30的三相中的一相关联，如通常所理解的那样。转子组件42包括多个磁体50，且可旋转地与定子组件40相联接，如通常所理解的那样。磁体50可包括多个电磁极(例如，16个极)，如通常所理解的那样。应该理解，以上提供的描述意在作为可用的一种电动机类型的示例。本领域的技术人员将意识到，以下描述的技术可用于任何类型的电动机。

开关网络包括三对(a、b和c)带有反向并联的二极管(即，与每个开关反向并联)的串联开关，其对应于电机30的每一相。每对串联开关包括：第一开关，或晶体管，(即，“高”开关)52、54和56，所述第一开关具有与电压源22的正电极相联接的第一接线端；以及第二开关(即，“低”开关)58、60和62，所述第二开关具有与电压源22的负电极相联接的第二接线端，以及与相应的第一开关52、54和56的第二接线端相联接的第一接线端。

如通常所理解的那样，每个开关52-62可为独立的半导体装置的形式，例如在形成于半导体(例如，硅)基底上的集成电路(例如，裸芯(die))内的绝缘栅双极型晶体管(IGBTs)。如图所示，二极管64以反向并联配置(即，“回扫(flyback)”或“续流”二极管)与每个开关52-62连接。这样，每个开关52-62和相应的二极管64可被理解为构成开关-二极管对或组，六个所述开关-二极管对或组被包括在所示的实施例中。

仍参考图3，变换器24和/或电机30包括多个电流传感器66，每个所述电流传感器被配置以检测流过电机30的相应一个绕组44、46和48(和/或流过相应开关52-62或二极管64)的电流。

在正常操作(即，驾驶)期间，参考图1，通过以交替方式使用燃烧发动机28和电动机30，和/或同时使用燃烧发动机28和电动机30来向车轮16提供动力，从而使汽车10工作。为给电动机30供电，DC电力由蓄电池22(在燃料电池汽车的情况下为燃料电池)被提供至变换器24，所述变换器在电力被传送至电动机30之前将DC电力转换成AC电力。如本领域的技术人员将认识到的那样，DC电力向AC电力的转换基本上通过在变换器24内以“开关频率”操作(即，重复地开关)晶体管而被执行，所述“开关频率”例如为，12千赫兹(kHz)。

参考图2，通常，控制器36产生用于控制变换器24的开关动作的脉宽调制(PWM)信号。然后，变换器24将PWM信号转换成用于操作电机30的调制的电压波形。图2中变换器控制系统34在正常或前进操作期间包括多个操作，所述操作包括但不限于：接收扭矩指令、根据当前速度和可用电压将扭矩指令转换成电流指令，以及对这个电流指令进行调节。电流调节器(未示出)的输出为产生所请求电流所需的输出电压。PWM调制器38和门驱动器39产生必需的门脉冲(或占空比)，所述门脉冲被传送至变换器24以控制电动机30达到所期望的速度和/或扭矩。其它的考虑因素可被前进控制路径采用，例如系统温度、限制、以及就工作状态和可用性而言的对整个系统控制的其它通讯或反馈。

图4示出了用于产生占空比的PWM方法(和/或系统)100的示例，所述方法可被图2所示的系统34实现。如图所示，方法100可采用多个PWM控制算法，所述算法根据例如损耗优化(低或高)、控制谐波、控制声频特性、控制失真、或控制采样特性来进行选择。

如图所示，PWM方法100从接收d-q同步参考帧内作为d_d ^*和d_q ^*的电压指令开始。出于说明的目的，电压指令是与实际电压对照的占空比的形式。如通常所理解的那样，电压与占空比之间的不同只是在何处对DC链路电压进行考虑的问题(即，占空比可被认为是归一化的电压指令)。应该理解，电压指令已被电流调节模块限制为可实现的(即，在与重叠在PWM电压空间六边形上的六步操作相对应的单位圆内，如通常所理解的那样)。在步骤102中，如果系统在过调制区域内操作，则电压指令被重新整形，如本领域内通常所理解的那样。如果系统不在过调制区域内，则电压指令不变。在步骤104中，操作扇区(sector)(例如，I-VI)根据同步帧指令和转子42(图3)的当前或命令的角位置被确定。在步骤106中，PWM算法被选择和应用。通常，多个PWM算法均可用于PWM系统，且被选择的算法通常基于一些二次判据。例如，不连续的PWM(DPWM)方法可被选择以最小化损耗，或连续的PWM(CPWM)方法可被选择以最小化谐波失真。而且，在DPWM或CPWM的子类别内通常还有许多选择。

一旦被选择的PWM方法计算被执行，则PWM系统100可在步骤108中选择非线性补偿方法。考虑到任何现有的硬件限制(所述硬件限制会造成变换器24的传送输出电压偏离指令的输出电压)，选择的非线性补偿方法可以基于所选择的PWM方法。在步骤110中，死区时间补偿方法可被执行，以便对固有的变换器死区时间加以考虑，如通常所理解的那样。在步骤112中，PWM系统100可在多种脉冲序列中进行选择，例如中心活动向量(Center Active Vector)、中心零向量、或者正或负逻辑，如本领域的技术人员将认识到的那样。最后，在步骤114中，PWM方法可应用限制函数，以确保传送至变换器24的占空比是可实现的，并且将占空比指令(d_a、d_b、d_c)输送至变换器24的相应相支路。

理想上，第二层监测利用分开的存储器和数据存储区域来独立地处理所有输入和执行所有计算。然后，两个计算被比较，并且如果相同，则计算可被认为是正确的，或是可靠的。但是，这种程序实质上使所需要的计算能力和存储器加倍，这可能不总是可行的。因此，第二层可以以比正常的前进控制路径低的速率来运行。当与系统的物理特性比较，发现被监测的子系统被快速执行时，使用多速率策略是特别有效的。例如，当电机的扭矩响应在20-50毫秒(ms)量级时，则每50-100微秒(μs)执行PWM功能能够允许在显著的系统输出(例如，扭矩)变化之前进行故障检测。这样，为对PWM系统执行二次监测，创建复制路径(即使是以较低的速率)涉及协调大量数据和计算，如图4所示。

根据本发明的一个方面，简化的计算策略被提供，所述简化的计算策略仍允许根据PWM系统的输入和输出进行可靠计算的确定。

图5示出了根据本发明的一个实施例的用于对PWM性能进行第二层监测的方法(或系统)200。在步骤202中，方法200通过对来自监测器内使用的主要计算路径的所有输入进行采样开始。这里没有涉及为确保所有输入与同一时间帧相对应所需的细节，但是要求并假设所有这些输入均与同一时间步长和/或时间步长的适当部分(例如，开始、结束等)相关联。

在步骤204中，三相占空比(d_a、d_b、d_c)被转换为两相量(d_α和d_β)。这个转换为：

[\begin{matrix} d_{a} \\ d_{b} \end{matrix}] = k [\begin{matrix} 1 & - \frac{1}{2} & - \frac{1}{2} \\ 0 & \frac{\sqrt{3}}{2} & - \frac{\sqrt{3}}{2} \end{matrix}] [\begin{matrix} d_{a} \\ d_{b} \\ d_{c} \end{matrix}] - - - (1)

方程1中的比例因子k为常数，所述常数取决于所用两相变换的规则。例如，该变换可为功率不变、幅值不变，或应用一些其它归一化量。然后，在步骤206中来自PWM系统的静态两帧占空比被转换至同步帧量(d_d和d_q)或者说实际电压：

[\begin{matrix} d_{d} \\ d_{q} \end{matrix}] = [\begin{matrix} \sin q & \cos q \\ \cos q & - \sin q \end{matrix}] [\begin{matrix} d_{a} \\ d_{b} \end{matrix}] - - - (2)

式中，θ为所指令电压的相位角。PWM系统的调制指数在步骤208中被计算为

M_{i} = \sqrt{{d_{d}}^{2} + {d_{q}}^{2}} - - - (3)

电压指令(d_d ^*和d_q ^*)的调制指数在步骤210中被计算为

M_{i}^{*} = \sqrt{{d_{d}}^{* 2} + {d_{q}}^{* 2}} - - - (4)

性能指数(PerfIndex)在步骤212中被计算为

PerfIndex = \sqrt{{({d_{d}}^{*} - d_{d})}^{2} + {({d_{q}}^{*} - d_{q})}^{2}} - - - (5)

如本领域的技术人员将认识到的那样，电压指令(d_d ^*和d_q ^*)和实际电压(d_d和d_q)可对应于参考(d-q)坐标系的同步帧上的相应电压向量(指令的和实际的电压向量)的d-分量和q-分量。因此，公式(5)中执行的计算可对应于确定指令电压向量与实际电压向量之间的“距离”或“差值”(即，d-轴分量与q-轴分量之间的累加的差的平方根等于两向量之间的差值)

在可替代实施例中，用于公式(3)和(4)的调制指数的平方和/或(5)的平方可被计算，并随后用于二次PWM监测过程(或程序)。在步骤214中，该过程确定M_i或M_i ^*是否大于预定的阈值，所述阈值指示PWM系统可被认为工作在过调制区域内。在步骤216中，系统将调制指数的差值的绝对值计算为

M_{i} Diff = | M_{i} - M_{i}^{*} | - - - (6)

在步骤214中，如果该过程确定系统工作在过调制区域内，则该过程继续至步骤218，在步骤218中，将性能指数与预定阈值(PerfIndexThreshOvermod)相比较。如果该阈值被超过，则该过程继续至步骤220，在步骤220中，性能指数故障已被确定以激活。如果未超过，则未检测到故障状态，且该过程继续至步骤222。如果在步骤214中系统工作在过调制内，则在步骤224中将调制指数差值与预定阈值(ModIndexThreshOvermod)相比较。如果阈值被超过，则该过程继续至步骤226，在步骤226中，调制指数故障被激活。如果未超过，则故障状态未激活，且该过程继续至步骤222。

如果在步骤214中该过程确定系统未在过调制内，则在步骤228和230中将调制指数差值和性能指数与各自的预定阈值(ModIndexThreshNormal和PerfIndexThreshNormal)相比较。如果任何一个超过各自阈值，则该过程在步骤220和/或226中记录相应的故障被激活。如果阈值未被超过，则该过程继续至步骤222。如果故障在步骤220和/或226中被确定为已激活，则该过程继续至步骤232，在步骤232中，故障被传送至监管系统控制器。在一个实施例中，系统运行至步骤234，并停止控制系统。

其它实施例允许监管系统控制器为二次监测器提供其它指令，例如，以继续其监测功能，同时监管系统控制器对由二次PWM监测器检测到的故障进行检修。如果如步骤222所指示的那样未检测到故障，则该过程通过返回至步骤202来继续执行其监测功能。

一个优点是，提供了用于对PWM系统执行第二层监测的简化方法(和/或系统)。因此，减少了为执行监测所需要的处理能力和存储器，这可减小制造成本，以及/或允许资源用于其它目的。

虽然至少一个示例性实施例已在前面详细的描述中被提出，但应该意识到，存在大量的变型。也应该意识到，示例性实施例仅为示例，并非意图以任何方式限制本发明的范围、可用性或构造。相反，前面详细的描述将为本领域的技术人员提供用于实现示例性实施例的便捷路线图。应该理解，在不偏离如所附的权利要求及其法律等同物中所陈述的本发明的范围的情况下，可在元件的功能和布置上进行各种改变。