DE102008009181B4 - Verringerung einer subharmonischen Schwingung bei einem Hochfrequenzbetrieb eines Umrichters - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Steuerung eines Wechselrichters (102) eines Elektromotors (104), wobei das Verfahren umfasst:Beschaffen von Stationärrahmenströmen, die einer Ausgabe des Wechselrichters (102) entsprechen;Extrahieren subharmonischer Stationärrahmen-Stromkomponenten aus den Stationärrahmenströmen;Ausführen einer Stationärrahmen-Stromregelung mit den subharmonischen Stationärrahmen-Stromkomponenten, die zu subharmonischen Stationärrahmen-Einstellungsspannungsbefehlen führt; undEinstellen von Stationärrahmen-Grundspannungsbefehlen mit den subharmonischen Stationärrahmen-Einstellspannungsbefehlen.

Description

• TECHNISCHES GEBIET
• Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffen allgemein Controller für Elektromotoren, und sie betreffen insbesondere Techniken und Technologien, die einen subharmonischen Stromfehler unterdrücken, der aus einem Hochfrequenzbetrieb eines mit einem Elektromotor gekoppelten Wechselrichters resultiert.
• HINTERGRUND
• Ein elektrischer Traktionsantrieb, wie er beispielsweise in einem Elektro- oder Hybridfahrzeug verwendet werden kann, erfordert die Verwendung einer hohen Spannung, um ein Drehmoment bei einem beschränkten Volumen und Gewicht so effizient wie möglich zu erzeugen. Für eine derartige Verwendung einer hohen Spannung kann ein elektrisches Antriebssystem einen Wechselrichter mit Pulsweitenmodulation (PWM) verwenden, der ausgestaltet ist, um einen mehrphasigen AC-Motor anzutreiben. Kraftfahrzeuganwendungen verwenden typischerweise einen dreiphasigen AC-Motor.
• Der Synchronrahmen-Stromregler (synchronous frame current regulator) ist aufgrund seiner Fähigkeit zur Stromsteuerung über einen weiten Frequenzbereich zum de-facto-Industriestandard zur Steuerung des Stroms von dreiphasigen Wechselrichter- und Wandlersystemen geworden. Da der Synchronrahmen-Stromregler die gemessenen Wechselrichterströme in den Synchronrahmen transformiert, wird ein niederfrequenter Stromfehler in die synchrone Grundfrequenz übertragen, welche gleich der Wechselrichterausgabefrequenz ist. Wenn daher die Ausgabefrequenz extrem hoch ist, ist der Synchronrahmen-Stromregler anfällig für eine niederfrequente Störung, z.B. eine Spannungsstörung aufgrund eines nicht idealen Schaltens der Leistungseinrichtungen, Beat-Phänomene zwischen der Schaltfrequenz und der Grundfrequenz, und Stromsensorfehler. Wenn beispielsweise die Ausgabefrequenz 1,0 kHz beträgt, wird der DC-Versatz im Strom in dem synchronen Referenzrahmen als ein Stromfehler mit 1,0 kHz interpretiert. Da diese Frequenz viel höher als die Bandbreite der Stromsteuerung ist, kann dieser Fehler von dem Synchronrahmen-Stromregler nicht einfach beseitigt werden. Als ein Ergebnis kann der Synchronrahmen-Stromregler den subharmonischen Strom aufgrund der niederfrequenten Störungen nicht unterdrücken.
• Bei einer Anwendung in einem Elektro- oder Hybridkraftfahrzeug können niederfrequente subharmonische Schwingungen in der Wechselrichterausgabe zu niederfrequenten Drehmomentkomponenten in dem AC-Motor und wiederum zu Motordrehzahlschwingungen und einem „Rütteln“ des Fahrzeugs führen. Derartige niederfrequente Schwingungen stellen darüber hinaus Verluste dar, die zu einem niedrigeren Motorwirkungsgrad führen.
• Dementsprechend ist es wünschenswert, über ein verbessertes Wechselrichtersteuerungssystem und eine verbesserte Wechselrichtersteuerungstechnik zu verfügen, welche subharmonische Komponenten bei hohen Betriebsfrequenzen verringert. Darüber hinaus werden andere wünschenswerte Merkmale und Eigenschaften von Ausführungen der vorliegenden Erfindung aus der nachstehenden genauen Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen und dem voranstehenden technischen Gebiet und Hintergrund offenbar werden.
• Aus der JP 2006-340486 A ist für die Versorgung eines Elektromotors eine Steuerung eines Elektromotors bekannt, die in den Phasenströmen unerwünschte Frequenzanteile unterhalb der Grundfrequenz unterdrückt.
• KURZZUSAMMENFASSUNG
• Die hierin beschriebenen Techniken und Technologien können in Verbindung mit einem Stromsteuerungsalgorithmus für einen Wechselrichter verwendet werden, der einen AC-Motor antreibt. Die hierin beschriebenen Ausführungsformen können verwendet werden, um den subharmonischen Stromfehler bei einem Hochfrequenzbetrieb eines Wechselrichters zu unterdrücken. Eine Ausführungsform einer Steuerungsarchitektur umfasst einen Stationärrahmen-Stromregler (stationary frame current regulator) zusätzlich zu einem Synchronrahmen-Stromregler. Der Synchronrahmen-Stromregler steuert die Grundfrequenz, während der Stationärrahmen-Stromregler die niederfrequenten Komponenten steuert. Durch eine parallele Kombination der zwei Stromregler kann der hochfrequente Grundstrom und der subharmonische Fehlerstrom effektiv gesteuert werden.
• Eine Ausführungsform verwendet ein Verfahren zum Steuern eines Wechselrichters eines Elektromotors. Das Verfahren umfasst: Beschaffen von Stationärrahmenströmen, die einer Ausgabe des Wechselrichters entsprechen; Extrahieren subharmonischer Stationärrahmen-Stromkomponenten aus den Stationärrahmenströmen; Ausführen einer Stationärrahmen-Stromregelung mit den subharmonischen Stationärrahmen-Stromkomponenten, die zu subharmonischen Stationärrahmen-Einstellspannungsbefehlen führt; und Einstellen von Stationärrahmen-Grundspannungsbefehlen mit den subharmonischen Stationärrahmen-Einstellspannungsbefehlen.
• Eine andere Ausführungsform umfasst eine Steuerungsarchitektur für einen Wechselrichter eines Elektromotors. Die Steuerungsarchitektur umfasst: ein Modul mit einem adaptiven Filter, das ausgestaltet ist, um subharmonische Stationärrahmen-Stromkomponenten aus Stationärrahmenströmen zu extrahieren, die einer Ausgabe des Wechselrichters entsprechen; einen mit dem Modul mit dem adaptiven Filter gekoppelter Stationärrahmen-Stromregler, wobei der Stationärrahmen-Stromregler ausgestaltet ist, um subharmonische Stationärrahmen-Einstellspannungsbefehle in Ansprechen auf die subharmonischen Stationärrahmen-Stromkomponenten zu erzeugen; eine mit dem Stationärrahmen-Stromregler gekoppelte Stromreglerarchitektur, wobei die Stromreglerarchitektur ausgestaltet ist, um Stationärrahmen-Grundspannungsbefehle in Ansprechen auf die Stationärrahmenströme zu erzeugen; und ein mit dem Stationärrahmen-Stromregler und der Stromreglerarchitektur gekoppeltes Ausgabeelement, wobei das Ausgabeelement ausgestaltet ist, um modifizierte Stationärrahmen-Spannungsbefehle aus den Stationärrahmen-Grundspannungsbefehlen und den subharmonischen Stationärrahmen-Einstellspannungsbefehlen zu erzeugen.
• Noch eine andere Ausführungsform verwendet ein Verfahren zur Steuerung eines Wechselrichters eines Elektromotors. Das Verfahren umfasst: Beschaffen von Stationärrahmenströmen, die einer Ausgabe des Wechselrichters entsprechen, wobei die Ausgabe eine Grundfrequenzkomponente und eine subharmonische Schwingungskomponente umfasst; Ausführen einer Stationärrahmen-Stromregelung in Ansprechen auf die Stationärrahmenströme, um die subharmonische Schwingungskomponente zu verringern; Ausführen einer Synchronrahmen-Stromregelung mit den Synchronrahmenströmen, die von den Stationärrahmenströmen abgeleitet sind; und Erzeugen von Spannungsbefehlen für den Wechselrichter, wobei die Spannungsbefehle von der Stationärrahmen-Stromregelung und der Synchronrahmen-Stromregelung beeinflusst werden.
• Diese Zusammenfassung ist bereitgestellt, um eine Auswahl von Konzepten in einer vereinfachten Form einzuführen, die nachstehend in der genauen Beschreibung weiter beschrieben sind. Diese Zusammenfassung ist nicht dazu gedacht, um Schlüsselmerkmale oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu kennzeichnen, noch dazu gedacht, um als eine Hilfe bei der Ermittlung des Schutzumfangs des beanspruchten Gegenstands verwendet zu werden.
• Figurenliste
• Die vorliegende Erfindung wird nachstehend in Verbindung mit den folgenden Zeichnungsfiguren beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen und
• 1 eine schematische Darstellung einer Steuerungsarchitektur für einen Wechselrichter eines Elektromotors ist;
• 2 eine schematische Darstellung eines Synchronrahmen-Stromreglers ist, der zur Verwendung mit der in 1 gezeigten Steuerungsarchitektur geeignet ist;
• 3 eine schematische Darstellung eines Stationärrahmen-Stromreglers ist, der zur Verwendung mit der in 1 gezeigten Steuerungsarchitektur geeignet ist;
• 4 eine schematische Darstellung eines Moduls mit einem adaptiven Filter ist, das zur Verwendung mit der in 1 gezeigten Steuerungsarchitektur geeignet ist;
• 5 ein Graph ist, der den Frequenzgang eines Filters mit gleitendem Durchschnitt veranschaulicht;
• 6 ein Diagramm ist, welches das Fenster eines Filters mit gleitendem Durchschnitt bei Zuständen mit niedriger Drehzahl veranschaulicht;
• 7 ein Diagramm ist, welches das Fenster eines Filters mit gleitendem Durchschnitt bei Zuständen mit hoher Drehzahl veranschaulicht;
• 8 Graphen umfasst, die mehrphasige Ströme mit subharmonischen Schwingungen darstellen;
• 9 Graphen umfasst, die Stationärrahmenströme und entsprechende subharmonische Stromkomponenten darstellen;
• 10 Graphen umfasst, die mehrphasige Ströme und entsprechende subharmonische Stromkomponenten ohne Korrektur darstellen;
• 11 Graphen umfasst, die mehrphasige Ströme und entsprechende subharmonische Stromkomponenten mit Korrektur darstellen; und
• 12 ein Flussdiagramm ist, das einen Wechselrichterstromsteuerungsprozess gemäß einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.
• GENAUE BESCHREIBUNG
• Die folgende genaue Beschreibung ist rein beispielhafter Natur und ist nicht dazu gedacht, irgendeine Ausführungsform der Erfindung oder die Anwendung und Verwendungen derartiger Ausführungsformen zu begrenzen. Darüber hinaus ist es nicht beabsichtigt, durch irgendeine explizite oder implizite Theorie gebunden zu sein, die in dem voranstehenden technischen Gebiet, dem Hintergrund, der Kurzzusammenfassung oder der folgenden genauen Beschreibung dargestellt ist.
• Ausführungsformen der Erfindung können hierin mit Hilfe von funktionalen und/oder logischen Blockkomponenten und verschiedenen Verarbeitungsschritten beschrieben sein. Es ist festzustellen, dass derartige Blockkomponenten durch irgendeine Anzahl an Hardware-, Software- und/oder Firmwarekomponenten realisiert sein können, welche ausgestaltet sind, um die beschriebenen Funktionen auszuführen. Beispielsweise kann eine Ausführungsform der Erfindung verschiedene integrierte Schaltungskomponenten verwenden, z.B. Speicherelemente, digitale Signalverarbeitungselemente, Logikelemente, Nachschlagetabellen oder dergleichen, welche eine Vielzahl von Funktionen unter der Steuerung eines oder mehrerer Mikroprozessoren oder anderer Steuerungseinrichtungen ausführen können. Zusätzliche werden Fachleute erkennen, dass Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit einer beliebigen Anzahl von Elektromotoranwendungen ausgeführt sein können und dass das hierin beschriebene System nur eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung ist.
• Der Kürze halber kann es sein, dass herkömmliche Techniken mit Bezug auf AC-Motoren, AC-Motorsteuerungsschemata und andere funktionale Aspekte der Systeme (und der einzelnen Betriebskomponenten der Systeme) hierin nicht im Detail beschrieben sind. Darüber hinaus sind die Verbindungslinien, die in den verschiedenen hierin enthaltenen Figuren gezeigt sind, zur Darstellung beispielhafter funktionaler Beziehungen und/oder physikalischer Kopplungen zwischen den verschiedenen Elementen gedacht. Es wird angemerkt, dass viele alternative oder zusätzliche funktionale Beziehungen oder physikalische Verbindungen bei einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden sein können.
• Die folgende Beschreibung kann sich auf Elemente oder Knoten oder Merkmale beziehen, die miteinander „verbunden“ oder „gekoppelt“ sind. In diesem Kontext bedeutet „verbunden“, sofern nicht ausdrücklich anderweitig angegeben, dass ein Element/Knoten/Merkmal mit einem anderen Element/Knoten/Merkmal direkt verbunden ist (oder direkt damit kommuniziert) und zwar nicht notwendigerweise mechanisch. Gleichermaßen bedeutet „gekoppelt“, sofern nicht ausdrücklich anderweitig angegeben, dass ein Element/Knoten/Merkmal mit einem anderen Element/Knoten/Merkmal direkt oder indirekt verbunden ist (oder direkt oder indirekt damit kommuniziert), und zwar nicht notwendigerweise mechanisch. Daher können, obwohl die in 1 gezeigte schematische Darstellung eine beispielhafte Anordnung von Elementen zeigt, zusätzliche dazwischen kommende Elemente, Einrichtungen, Merkmale oder Komponenten bei einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden sein.
• 1 ist eine schematische Darstellung einer Steuerungsarchitektur 100, die zur Verwendung mit einem Wechselrichter eines Elektromotors geeignet ist. Bei diesem Beispiel ist der Wechselrichter ein Wechselrichter 102 mit Pulsweitenmodulation (PWM), welcher geeignet ausgestaltet sein kann, um einen mehrphasigen AC-Motor 104 anzutreiben. Die Steuerungsarchitektur 100 ist geeignet ausgestaltet, um die Erzeugung von Befehlen (z.B. Spannungsbefehlen) für den PWM-Wechselrichter 102 zu steuern. In der Praxis kann die Steuerungsarchitektur 100 in einem Elektromotorcontroller verwendet sein, der mit dem AC-Motor 104 gekoppelt ist. Die Steuerungsarchitektur 100 umfasst im Allgemeinen ohne eine Beschränkung: ein Modul 106 mit einem adaptiven Filter; einen Stationärrahmen-Stromregler 108, der mit dem Modul 106 mit einem adaptiven Filter gekoppelt ist; eine mit dem Stationärrahmen-Stromregler 108 gekoppelte Stromreglerarchitektur 109; und ein Ausgabeelement 110, das mit dem Stationärrahmen-Stromregler 108 gekoppelt ist. Bei dieser Ausführungsform ist das Ausgabeelement 110 auch mit der Stromreglerarchitektur 109 gekoppelt. Die Steuerungsarchitektur 100 kann auch einen mit dem PWM-Wechselrichter 102 gekoppelten Transformationsprozessor 112 und einen zwischen das Ausgabeelement 110 und den PWM-Wechselrichter 102 gekoppelten Transformationsprozessor 114 umfassen.
• Bei dieser Ausführungsform umfasst die Stromreglerarchitektur 109 ohne eine Beschränkung: einen inversen Rotationstransformationsprozessor 116, der mit dem Transformationsprozessor 112 gekoppelt ist; einen mit dem inversen Rotationstransformationsprozessor 116 gekoppelten Synchronrahmen-Stromregler 118; und einen zwischen den Synchronrahmen-Stromregler 118 und das Ausgabeelement 110 gekoppelten Rotationstransformationsprozessor 120. Bei diesem Beispiel ist das Ausgabeelement 110 mit Summiererelementen 122/124 realisiert.
• In diesem Kontext ist die Bedeutung von Tiefstellung und Hochstellung wie folgt:
• Tiefstellung a, b und c: Größe in der Phase a, b und c.
• Tiefstellung d und q: Größe in dem d-q-Rahmen.
• Tiefstellung s: Größe von Statorwicklungen.
• Hochstellung s: Größe in dem Stationärrahmen.
• Hochstellung r: Größe in dem rotierenden (synchronen) Rahmen.
• Hochstellung *: Größe, welche befohlen ist.
• Im Betrieb treibt der PWM-Wechselrichter 102 den AC-Motor 104 über eine geeignet ausgestaltete Verbindungsanordnung 126 an, welche eine beliebige Anzahl von Verbindungsleitungen umfassen kann. Die Anzahl der durch die Verbindungsanordnung 126 dargestellten Verbindungen ist durch die Anzahl von Phasen definiert, die in dem AC-Motor 104 verwendet werden. Beispielsweise wird ein dreiphasiger AC-Motor 104 drei Verbindungsleitungen aufweisen, wie in 1 gezeigt ist. Die Verbindungsanordnung 126 kann Stromsensoren (in 1 als ausgefüllte Punkte dargestellt) umfassen oder mit diesen gekoppelt sein. Die Anzahl der Stromsensoren ist ebenso durch die Anzahl der Phasen definiert, die in dem AC-Motor 104 verwendet werden. Die Ausgaben der Stromsensoren sind mit dem Transformationsprozessor 112 unter Verwendung jeweiliger Verbindungsleitungen gekoppelt; die Anzahl dieser Verbindungsleitungen ist ebenfalls durch die Anzahl der Phasen definiert, die in dem AC-Motor 104 verwendet werden, in diesem Beispiel drei.
• Die drei Phasenströme (ias, ibs und i_cs), die von den Stromsensoren gemessen werden, tragen typischerweise sinusförmige Stromwellenformen, wenn sie in einem Referenzrahmen betrachtet werden, der mit dem Stator des AC-Motors 104 synchron ist, d.h. dem Stationärrahmen. Der Transformationsprozessor 112 ist ausgestaltet, um die mehrphasigen Ströme in entsprechende Stationärrahmenströme umzuformen $\left({\text{i}}_{\text{ds}}^{\text{s}}{\text{ und i}}_{\text{qs}}^{\text{s}}\right).$

  

  Im Transformationsprozessor 112 werden die dreiphasigen Ströme in synchrone d-q-Rahmen unter Verwendung von Gleichung (1) wie folgt transformiert: $$\left[\begin{array}{c}{i}_{ds}^s\\ i_{qs}^s\end{array}\right]=T\left(0\right)\left[\begin{array}{c}{i}_{as}\\ i_{bs}\\ i_{cs}\end{array}\right]=\frac{2}{3}\left[\begin{array}{ccc}1& -\frac{1}{2}& -\frac{1}{2}\\ 0& \frac{\sqrt{3}}{2}& -\frac{\sqrt{3}}{2}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{i}_{as}\\ i_{bs}\\ i_{cs}\end{array}\right]$$

  
• Die Stationärrahmenströme ${\text{i}}_{\text{ds}}^{\text{s}}{\text{ und i}}_{\text{qs}}^{\text{s}}$

  

  dienen als parallele Eingaben an den inversen Rotationstransformationsprozessor 116 und an das Modul 106 mit einem adaptiven Filter. Der inverse Rotationstransformationsprozessor 116 ist geeignet ausgestaltet, um ${\text{i}}_{\text{ds}}^{\text{s}}{\text{ und i}}_{\text{qs}}^{\text{s}}$

  

  in entsprechende Synchronrahmenströme $\left({\text{i}}_{\text{ds}}^{\text{r}}{\text{ und i}}_{\text{qs}}^{\text{r}}\right)$

  

  zu transformieren. Die stationären d-q-Ströme werden von dem inversen Rotationstransformationsprozessor 116 in den synchronen d-q-Rahmen unter Verwendung von Gleichung (2) wie folgt transformiert: $$\left[\begin{array}{c}{i}_{ds}^r\\ i_{qs}^r\end{array}\right]=R{\left({\theta }_r\right)}^{-1}\left[\begin{array}{c}{i}_{ds}^s\\ i_{qs}^s\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}\text{cos}\left({\theta }_r\right)& \text{sin}\left({\theta }_r\right)\\ -\text{sin}\left({\theta }_r\right)& \text{cos}\left({\theta }_r\right)\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{i}_{ds}^s\\ i_{qs}^s\end{array}\right]$$

  
• In der Gleichung (2) ist der Rotorwinkel θ_r die elektrische Rotorposition, die aus der mechanischen Rotorposition und der Motorpolzahl des AC-Motors 104 berechnet ist. Der Rotorwinkel θ_r wird von einem geeignet ausgestalteten (nicht gezeigten) Sensor gemessen. Auf diese Weise ist der von dem inversen Rotationstransformationsprozessor 116 erzeugte d-q-Rahmen synchron zu der Rotation der elektrischen Rotorposition θ_r.
• Die Ausgaben des inversen Rotationstransformationsprozessors 116 sind die gemessenen d-q-Ströme ${\text{i}}_{\text{ds}}^{\text{r}}{\text{ und i}}_{\text{qs}}^{\text{r}},$

  

  wie in 1 dargestellt ist. Diese gemessenen d-q-Ströme sind mit dem Synchronrahmen-Stromregler 118 gekoppelt. Die Signale sind auf den d-q-Referenzrahmen bezogen, da die Signale durch den Synchronrahmen-Stromregler 118 verarbeitet werden, und die verarbeiteten Signale werden in dem Rotationstransformationsprozessor 120 in einen Statorreferenzrahmen zurückgewandelt.
• 2 ist eine schematische Darstellung eines Synchronrahmen-Stromreglers 200, der zur Verwendung mit der Steuerungsarchitektur 100 (z.B. als Synchronrahmen-Stromregler 118) geeignet ist. Der gemessene d-Achsenstrom $\left({\text{i}}_{\text{ds}}^{\text{r}}\right)$

  

  ist mit einem Proportional-Integral (PI) Regler 202 für die d-Achse gekoppelt, und der gemessene q-Achsenstrom $\left({\text{i}}_{\text{qs}}^{\text{r}}\right)$

  

  ist mit einem PI-Regler 204 für die q-Achse gekoppelt. Zusätzlich sind befohlene d-q-Ströme $\left({\text{i}}_{\text{ds}}^{\text{r}}{\text{ und i}}_{\text{qs}}^{\text{r}}\right)$

  

  über jeweilige Verbindungsleitungen von einem Controller auf höherer Ebene (z.B. einem Drehmoment- oder Drehzahlcontroller) mit den jeweiligen d-Achsen- und q-Achsen-PI-Reglern 202/204 gekoppelt. Die Verbindungsleitungen 128/130 sind in 1 gezeigt.
• Vorwärtskopplungsspannungen $\left({\text{V}}_{\text{ds}\_\text{FF}}^{\text{r}}{\text{ und V}}_{\text{qs}\_\text{FF}}^{\text{r}}\right)$

  

  werden den jeweiligen d-Achsen- und q-Achsen-PI-Reglern 202/204 über jeweilige Verbindungsleitungen (Bezugszeichen 132 und 134 in 1) geliefert. Diese Vorwärtskopplungsspannungen werden typischerweise von dem Stromcontroller, dem Drehzahlcontroller oder dem Drehmomentcontroller auf der Grundlage der Motordrehzahl, der Motorparameter und der von dem AC-Motor 104 aufgenommenen Ströme geliefert. Der Synchronrahmen-Stromregler 200 ist geeignet ausgestaltet, um Synchronrahmen-Grundspannungsbefehle $\left({\text{V}}_{\text{ds}}^{\text{r}*}{\text{ und V}}_{\text{qs}}^{\text{r}*}\right)$

  

  in Ansprechen auf die Synchronrahmenströme ${\text{i}}_{\text{ds}}^{\text{r}}$

  

  und ${\text{i}}_{\text{qs}}^{\text{r}},$

  

  die befohlenen d-q-Ströme ${\text{i}}_{\text{ds}}^{\text{r}*}{\text{ und i}}_{\text{qs}}^{\text{r}*}$

  

  und die Vorwärtskopplungsspannungen ${\text{V}}_{\text{ds}\_\text{FF}}^{\text{r}}{\text{ und V}}_{\text{qs}\_\text{FF}}^{\text{r}}$

  

  zu erzeugen. In der Praxis erzeugt der Synchronrahmen-Stromregler 200 ${\text{V}}_{\text{ds}}^{\text{r}*}{\text{ und V}}_{\text{qs}}^{\text{r}*},$

  

  so dass der Stromfehler des Systems minimiert wird.
• Der d-Achsen-PI-Regler 202 und der q-Achsen-PI-Regler 204 arbeiten auf ähnliche Weise und die folgende Beschreibung des d-Achsen-PI-Reglers 202 trifft auch auf den q-Achsen-PI-Regler 204 zu. Bei dieser Ausführungsform umfasst der d-Achsen-PI-Regler 202 zwei Summiererelemente 206/208, zwei Verstärkungselemente 210/212 mit jeweiligen Multiplikationskonstanten und einen Integrierer 214. Das Summiererelement 206 bildet den d-Achsenstromfehler $\left({\text{i}}_{\text{ds}\_\text{err}}^{\text{r}}\right)$

  

  als eine Differenz zwischen dem befohlenen d-Achsenstrom $\left({\text{i}}_{\text{ds}}^{\text{r}*}\right)$

  

  und dem gemessenen d-Achsenstrom $\left({\text{i}}_{\text{ds}}^{\text{r}}\right).$

  

  Der d-Achsenstromfehler $\left({\text{i}}_{\text{ds}\_\text{err}}^{\text{r}}\right)$

  

  aus der von dem Summiererelement 206 ausgegebenen Differenz wird bei den Verstärkungselement 210 mit einer proportionalen Verstärkungskonstante (K_pd) multipliziert und der multiplizierte Wert dient als einer von drei Werten, die bei dem Summiererelement 208 summiert werden.
• Der d-Achsenstromfehler $\left({\text{i}}_{\text{ds}\_\text{err}}^{\text{r}}\right)$

  

  aus der von dem Summiererelement 206 ausgegebenen Differenz wird bei Verstärkungselement 212 auch mit einer Integrationsverstärkungskonstante (K_id) multipliziert, der multiplizierte Wert wird durch den Integrierer 214 integriert und der von dem Integrierer 214 ausgegebene integrierte Wert dient als ein weiterer der drei Werte, die bei dem Summiererelement 208 summiert werden. Die Ausgabe des Stromreglerabschnitts (d.h. der von dem Integrierer 214 ausgegebene integrierte Wert und die Ausgabe des Verstärkungselements 210) werden bei dem Summiererelement 208 zu der Vorwärtskopplungsspannung $\left({\text{V}}_{\text{ds}\_\text{FF}}^{\text{r}}\right)$

  

  addiert, um den Spannungsbefehl $\left({\text{V}}_{\text{ds}}^{\text{r}*}\right)$

  

  zu erzeugen. Der von dem Summiererelement 208 ausgegebene Spannungsbefehl $\left({\text{V}}_{\text{ds}}^{\text{r}*}\right)$

  

  bewirkt eine Minimierung des Stromfehlers $\left({\text{i}}_{\text{ds}\_\text{err}}^{\text{r}}\right);$

  

  wie in 1 dargestellt ist, kann dieser Spannungsbefehl zu dem Rotationstransformationsprozessor 120 geleitet werden. Wie voranstehend erwähnt ist, erzeugt der Synchronrahmen-Stromregler 200 den q-Achsenspannungsbefehl ${\text{V}}_{\text{qs}}^{\text{r}*}$

  

  auf ähnliche Weise.
• Es ist festzustellen, dass die hierin beschriebenen Techniken und Technologien auf eine äquivalente Weise in einer Steuerungsarchitektur implementiert werden können, die einen anderen Typ eines Synchronrahmen-Stromreglers umfasst. Beispielsweise können die voranstehend beschriebenen Techniken zur Unterdrückung einer subharmonischen Schwingung in dem Kontext einer Steuerungsarchitektur verwendet werden, die einen Stromregler mit einem komplexen Vektor anstelle der in 2 gezeigten Anordnung verwendet, welcher eine Steuerung mit einer Kreuzkopplung-Entkopplung verwendet.
• Wieder auf 1 Bezug nehmend werden die Grundspannungsbefehle ${\text{V}}_{\text{ds}}^{\text{r}*}$

  

  und ${\text{V}}_{\text{qs}}^{\text{r}*},$

  

  welche auf dem Synchronreferenzrahmen basieren, in den Rotationstransformationsprozessor 120 eingespeist, welcher geeignet ausgestaltet ist, um ${\text{V}}_{\text{ds}}^{\text{r}*}$

  

  und ${\text{V}}_{\text{qs}}^{\text{r}*}$

  

  in Stationärrahmen-Grundspannungsbefehle $\left({\text{V}}_{\text{ds}}^{\text{s}*}{\text{ und V}}_{\text{qs}}^{\text{s}*}\right)$

  

  zu transformieren. Bei dieser Ausführungsform verwendet der Rotationstransformationsprozessor 120 die Transformation, welche in Gleichung (3) wie folgt offenbart ist: $$\left[\begin{array}{c}{V}_{ds}^{s*}\\ V_{qs}^{s*}\end{array}\right]=R\left({\theta }_r\right)\left[\begin{array}{c}{V}_{ds}^{r*}\\ V_{qs}^{r*}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}\text{cos}\left({\theta }_r\right)& -\text{sin}\left({\theta }_r\right)\\ \text{sin}\left({\theta }_r\right)& \text{cos}\left({\theta }_r\right)\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{V}_{ds}^{r*}\\ V_{qs}^{r*}\end{array}\right]$$

  
• Im Kontext dieses Beispiels ist die Stromreglerarchitektur 109 daher ausgestaltet, um die Stationärrahmen-Grundspannungsbefehle ${\text{V}}_{\text{ds}}^{\text{s}*}$

  

  und ${\text{V}}_{\text{qs}}^{\text{s}*}$

  

  in Ansprechen auf die Stationärrahmenströme ${\text{i}}_{\text{ds}}^{\text{s}}$

  

  und ${\text{i}}_{\text{qs}}^{\text{s}}$

  

  zu erzeugen.
• Hier dient ${\text{V}}_{\text{ds}}^{\text{s}*}$

  

  als eine Eingabe an das Summiererelement 122, und ${\text{V}}_{\text{qs}}^{\text{s}*}$

  

  dient als eine Eingabe an das Summiererelement 124. Der Stationärrahmen-Stromregler 108 liefert eine zweite Eingabe an das Summiererelement 122 und eine zweite Eingabe an das Summiererelement 124 (nachstehend genauer beschrieben). Kurz gesagt erzeugt der Stationärrahmen-Stromregler 108 subharmonische Stationärrahmen-Einstellspannungsbefehle ${\text{V}}_{\text{ds}\_\text{sub}}^{\text{s}*}{\text{ und V}}_{\text{qs}\_\text{sub}}^{\text{s}*}$

  

  als Ausgaben. In der Praxis kombiniert das Summiererelement 122 ${\text{V}}_{\text{ds}}^{\text{s}*}{\text{ und V}}_{\text{ds}\_\text{sub}}^{\text{s}*}$

  

  zu einer d-Achsenausgabe, und das Summiererelement 124 kombiniert ${\text{V}}_{\text{qs}}^{\text{s}*}{\text{ und V}}_{\text{qs}\_\text{sub}}^{\text{s}*}$

  

  zu einer q-Achsenausgabe.
• Die d-Achsen- und q-Achsenausgaben von den Summiererelementen 122/124 dienen als Eingaben an den Transformationsprozessor 114. Diese Ausgaben stellen modifizierte Stationärrahmen-Spannungsbefehle dar, welche aus den Stationärrahmen-Grundspannungsbefehlen ${\text{V}}_{\text{ds}}^{\text{s}*}$

  

  und ${\text{V}}_{\text{qs}}^{\text{s}*}$

  

  und aus den subharmonischen Stationärrahmen-Einstellspannungsbefehlen ${\text{V}}_{\text{ds}\_\text{sub}}^{\text{s}*}{\text{ und V}}_{\text{qs}\_\text{sub}}^{\text{s}*}$

  

  erzeugt werden. Der Transformationsprozessor 114 wandelt die Stationärrahmendarstellung der modifizierten Spannungsbefehle in eine mehrphasige sinusförmige Notation (z.B. eine dreiphasige Notation) für den PWM-Wechselrichter 102 um. Bei dieser Ausführungsform erzeugt der Transformationsprozessor 114 die mehrphasige sinusförmige Notation unter Verwendung von Gleichung (4) wie folgt: $$\left[\begin{array}{c}{V}_{as}^{*}\\ V_{bs}^{*}\\ V_{cs}^{*}\end{array}\right]=T{\left(0\right)}^{-1}\left[\begin{array}{c}{V}_{ds\_md}^{s*}\\ V_{qs\_md}^{s*}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ -\frac{1}{2}& +\frac{\sqrt{3}}{2}\\ -\frac{1}{2}& -\frac{\sqrt{3}}{2}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{V}_{ds\_md}^{s*}\\ V_{qs\_md}^{s*}\end{array}\right]$$

  
• In Gleichung (4) stellen ${\text{V}}_{\text{ds}\_\text{md}}^{\text{s}*}{\text{ und V}}_{\text{ds}\_\text{md}}^{\text{s}*}$

  

  die modifizierten Stationärrahmen-Spannungsbefehle dar, die als Eingaben an den Transformationsprozessor 114 dienen. Die Ausgaben des Transformationsprozessors 114 werden von dem PWM-Wechselrichter 102 synthetisiert, welcher wiederum den AC-Motor 104 antreibt.
• Ein herkömmlicher Synchronrahmen-Stromregler ist in der Lage, einen dreiphasigen Strom über einen weiten Frequenzbereich zu regeln, ohne einer Phasenverzögerung zu unterliegen. Wenn die Synchronfrequenz jedoch extrem hoch ist, kann ein herkömmlicher Synchronrahmen-Stromregler einen niederfrequenten Stromfehler nicht effektiv regeln. Wenn beispielsweise die Synchronfrequenz 1,0 kHz beträgt, wird der DC-Stromversatz durch die Transformation in Gleichung (2) in einen Strom mit 1,0 kHz transformiert. Da bei Fahrzeuganwendungen in der Praxis die Bandbreite der Stromsteuerung normalerweise viel niedriger als 1,0 kHz ist, bleibt dieser Fehler in Steuerungssystemen erhalten, die herkömmliche Synchronrahmen-Stromregler verwenden. Die Steuerungsarchitektur 100 verwendet das Modul 106 mit einem adaptiven Filter und den Stationärrahmen-Stromregler 108, um auf diese Unzulänglichkeit einzugehen.
• Wie voranstehend erwähnt ist, empfängt das Modul 106 mit einem adaptiven Filter die Stationärrahmenströme ${\text{i}}_{\text{ds}}^{\text{s}}{\text{ und i}}_{\text{qs}}^{\text{s}}$

  

  parallel zu dem inversen Rotationstransformationsprozessor 116. Wie in 1 gezeigt ist, kann das Modul 106 mit einem adaptiven Filter auch den Rotorwinkel θ_r des AC-Motors 104 als eine Eingabe empfangen (äquivalent kann eine beliebige gemessene Größe verwendet werden, die eine Drehzahl des AC-Motors 104 anzeigt). Das Modul 106 mit einem adaptiven Filter ist geeignet ausgestaltet, um subharmonische Stationärrahmen-Stromkomponenten $({\text{i}}_{\text{ds}\_\text{sub}}^{\text{s}}$

  

  und ${\text{i}}_{\text{qs}\_\text{sub}}^{\text{s}})$

  

  aus den Stationärrahmenströmen ${\text{i}}_{\text{ds}}^{\text{s}}{\text{ und i}}_{\text{qs}}^{\text{s}}$

  

  zu extrahieren. Wie nachstehend in Verbindung mit 4 genauer beschrieben ist, kann das Modul 106 mit einem adaptiven Filter ein Filter mit einem gleitenden Durchschnitt mit einstellbarer Fenstergröße umfassen, wobei die Fenstergröße in Ansprechen auf den Rotorwinkel θ_r dynamisch eingestellt wird. Darüber hinaus ist das Filter mit dem gleitenden Durchschnitt geeignet ausgestaltet, um ${\text{i}}_{\text{ds}}^{\text{s}}{\text{ und i}}_{\text{qs}}^{\text{s}}$

  

  zu filtern, um ${\text{i}}_{\text{ds}\_\text{sub}}^{\text{s}}{\text{ und i}}_{\text{qs}\_\text{sub}}^{\text{s}}$

  

  zu erhalten, wobei die Filteroperation von der berechneten Fenstergröße beeinflusst wird.
• Das Modul 106 mit dem adaptiven Filter abstrahiert die subharmonische Komponente aus ${\text{i}}_{\text{ds}}^{\text{s}}{\text{ und i}}_{\text{qs}}^{\text{s}}.$

  

  Während die Stromreglerarchitektur 109 ${\text{i}}_{\text{ds}}^{\text{s}}$

  

  und ${\text{i}}_{\text{qs}}^{\text{s}}$

  

  in den Synchronreferenzrahmen transformiert, arbeitet der Stationärrahmen-Stromregler 108 auf der Grundlage des Stationärreferenzrahmens. Der Stationärrahmen-Stromregler 108 bewirkt die Erzeugung von ${\text{V}}_{\text{ds}\_\text{sub}}^{\text{s}*}{\text{ und V}}_{\text{qs}\_\text{sub}}^{\text{s}*}$

  

  in Ansprechen auf ${\text{i}}_{\text{ds}\_\text{sub}}^{\text{s}}{\text{ und i}}_{\text{qs}\_\text{sub}}^{\text{s}}.$

  
• 3 ist eine schematische Darstellung eines Stationärrahmen-Stromreglers 300, der zur Verwendung mit der Steuerungsarchitektur 100 geeignet ist (z.B. als Stationärrahmen-Stromregler 108). Die extrahierte subharmonische Stationärrahmen-Stromkomponente ${\text{i}}_{\text{ds}\_\text{sub}}^{\text{s}}$

  

  ist mit einem d-Achsen-PI-Regler 302 gekoppelt, und ${\text{i}}_{\text{qs}\_\text{sub}}^{\text{s}}$

  

  ist mit einem q-Achsen-PI-Regler 304 gekoppelt. Zusätzlich sind subharmonische d-q-Strombefehle $({\text{i}}_{\text{ds}\_\text{sub}}^{\text{s}*}$

  

  und ${\text{i}}_{\text{qs}\_\text{sub}}^{\text{s}*})$

  

  mit den jeweiligen d-Achsen- und q-Achsen-PI-Reglern 302/304 gekoppelt. Da ein subharmonischer Stromgehalt für die dreiphasige Motorsteuerung nicht gewünscht ist, werden bei dieser Ausführungsform die subharmonischen Strombefehle auf Null gesetzt.
• Der Stationärrahmen-Stromregler 300 ist geeignet ausgestaltet, um die subharmonischen Stationärrahmen-Einstellspannungsbefehle ${\text{V}}_{\text{ds}\_\text{sub}}^{\text{s}*}$

  

  und ${\text{V}}_{\text{qs}\_\text{sub}}^{\text{s}*}$

  

  in Ansprechen auf die extrahierten subharmonischen Stationärrahmen-Stromkomponenten ${\text{i}}_{\text{ds}\_\text{sub}}^{\text{s}}{\text{ und i}}_{\text{qs}\_\text{sub}}^{\text{s}}$

  

  und in Ansprechen auf die Nulleingaben für die befohlenen d-q-Ströme ${\text{i}}_{\text{ds}\_\text{sub}}^{\text{s}*}{\text{ und i}}_{\text{qs}\_\text{sub}}^{\text{s}*}$

  

  zu erzeugen. In der Praxis ist der Stationärrahmen-Stromregler 300 ausgestaltet, um die subharmonischen Stationärrahmen-Einstellspannungsbefehle ${\text{V}}_{\text{ds}\_\text{sub}}^{\text{s}*}$

  

  und ${\text{V}}_{\text{qs}\_\text{sub}}^{\text{s}*}$

  

  auf eine Weise zu erzeugen, die versucht, die subharmonischen Stationärrahmen-Stromkomponenten ${\text{i}}_{\text{ds}\_\text{sub}}^{\text{s}}{\text{ und i}}_{\text{qs}\_\text{sub}}^{\text{s}}$

  

  zu minimieren.
• Der d-Achsen-PI-Regler 302 und der q-Achsen-PI-Regler 304 arbeiten auf ähnliche Weise und die folgende Beschreibung des d-Achsen-PI-Reglers 302 trifft auch auf den q-Achsen-PI-Regler 304 zu. Bei dieser Ausführungsform umfasst der d-Achsen-PI-Regler 302 zwei Summiererelemente 306/308, zwei Verstärkungselemente 310/312 mit jeweiligen Multiplikationskonstanten und einen Integrierer 314. Das Summiererelement 306 bildet den subharmonischen d-Achsenstromfehler als eine Differenz zwischen ${\text{i}}_{\text{ds}\_\text{sub}}^{\text{s}*}{\text{ und i}}_{\text{qs}\_\text{sub}}^{\text{s}*}.$

  

  Bei diesem Beispiel, in dem ${\text{i}}_{\text{ds}\_\text{sub}}^{\text{s}*}=\mathrm{0,}$

  

  = 0, ist der subharmonische d-Achsenstromfehler $-{\text{i}}_{\text{ds}\_\text{sub}}^{\text{s}*}.$

  

  Die Differenzausgabe des Summiererelements 306 wird bei dem Verstärkungselement 310 mit einer proportionalen Verstärkungskonstante (K_pds) multipliziert, und der multiplizierte Wert dient als einer von zwei Werten, die bei dem Summiererelement 308 summiert werden.
• Die Differenzausgabe des Summiererelements 306 wird bei dem Verstärkungselement 312 auch mit einer Integrationsverstärkungskonstante (K_ids) multipliziert, der multiplizierte Wert wird von dem Integrierer 314 integriert, und der von dem Integrierer 314 ausgegebene integrierte Wert dient als der zweite Wert, der bei dem Summiererelement 308 summiert wird. Die Ausgabe des Summiererelements 308 stellt den subharmonischen Einstellspannungsbefehl ${\text{V}}_{\text{ds}\_\text{sub}}^{\text{s}*}$

  

  dar. Dieser Spannungsbefehl ${\text{V}}_{\text{ds}\_\text{sub}}^{\text{s}*}$

  

  bewirkt ein Minimieren des subharmonischen d-Achsenstromfehlers; wie in 1 dargestellt ist, kann dieser Spannungsbefehl zu dem Ausgabeelement 110 geleitet werden. Der Stationärrahmen-Stromregler 300 erzeugt den subharmonischen q-Achseneinstellspannungsbefeh1 ${\text{V}}_{\text{qs}\_\text{sub}}^{\text{s}*}$

  

  auf ähnliche Weise und leitet diesen Spannungsbefehl zu dem Ausgabeelement 110. Wie voranstehend beschrieben ist, addiert das Ausgabeelement 110 ${\text{V}}_{\text{ds}\_\text{sub}}^{\text{s}*}{\text{ und V}}_{\text{ds}}^{\text{s}*},$

  

  um eine kombinierte d-Achsenausgabespannung zu bilden, und addiert ${\text{V}}_{\text{qs}\_\text{sub}}^{\text{s}*}{\text{ und V}}_{\text{qs}}^{\text{s}*},$

  

  um eine kombinierte q-Achsenausgabespannung zu bilden.
• 4 ist eine schematische Darstellung eines Moduls 400 mit einem adaptiven Filter, das zur Verwendung mit der Steuerungsarchitektur 100 geeignet ist (z.B. als Modul 106 mit einem adaptiven Filter). Es ist festzustellen, dass bei einer Ausführungsform des Moduls 106 mit einem adaptiven Filter andere Ausgestaltungen verwendet werden können. Allgemein umfasst das Modul 400 mit einem adaptiven Filter ohne eine Beschränkung: einen Drehzahlbeobachter 402; einen Absolutwertgenerator 404; Teiler 406/408; einen Begrenzer 410; und ein adaptives Filter 412 mit einem gleitenden Durchschnitt. Diese Komponenten können miteinander gekoppelt sein und/oder ausgestaltet sein, um in der in 4 dargestellten Weise zusammenzuwirken.
• Filter mit einem gleitenden Durchschnitt werden gewöhnlich bei Anwendungen in der digitalen Signalverarbeitung aufgrund ihrer Fähigkeit verwendet, ein Zufallsrauschen zu verringern. Bei dieser Ausführungsform ist das adaptive Filter 412 mit einem gleitenden Durchschnitt geeignet ausgestaltet, um die Stationärrahmenströme ${\text{i}}_{\text{ds}}^{\text{s}}{\text{ und i}}_{\text{qs}}^{\text{s}}$

  

  zu filtern, um die subharmonischen Stationärrahmen-Stromkomponenten ${\text{i}}_{\text{ds}\_\text{sub}}^{\text{s}}{\text{ und i}}_{\text{qs}\_\text{sub}}^{\text{s}}$

  

  zu erhalten. Wie der Name impliziert, arbeitet das adaptive Filter 412 mit einem gleitenden Durchschnitt, indem es eine Anzahl von Punkten aus den Eingabesignalen mittelt, um Punkte in den Ausgabesignalen zu erzeugen. In dieser Hinsicht funktioniert das adaptive Filter 412 mit einem gleitenden Durchschnitt gemäß Gleichung (5) wie folgt: $$y\left[i\right]=\frac{1}{M}{\displaystyle \sum _{j=0}^{M-1}x\left[i+j\right]}$$

  
• In Gleichung (5) ist x[] das Eingabesignal, y[] das Ausgabesignal und M die Anzahl von Punkten in dem Durchschnitt. Bei einem Filter mit einem gleitenden Durchschnitt mit sieben Punkten ist beispielsweise ein Punkt Zehn in dem Ausgabesignal gegeben durch: $$y\left[10\right]=\frac{x\left[10\right]+x\left[9\right]+x\left[8\right]+x\left[7\right]÷x\left[6\right]+x\left[5\right]+x\left[4\right]}{7}$$

  
• Der Frequenzgang des Filters mit dem gleitenden Durchschnitt, das durch die Gleichung (5) dargestellt ist, kann angegeben werden als: $$G\left[ƒ\right]=\frac{\text{sin}\left(\begin{array}{cccc}\pi & ƒ& T_s& M\end{array}\right)}{M\text{ sin}\left(\begin{array}{ccc}\pi & ƒ& T_s\end{array}\right)}$$

  
• In der Gleichung (7) ist f die Frequenz des Eingabesignals in Hertz, Ts ist die Abtastperiode in Sekunden, und M ist die Anzahl von Punkten in dem Durchschnitt.
• 5 ist ein Graph, der den Frequenzgang veranschaulicht, der in der Gleichung (7) ausgedrückt ist. Der Gesamtfrequenzgang dieses Filters mit einem gleitenden Durchschnitt ist aufgrund seines langsamen Roll-Off-Faktors und seiner schlechten Sperrbanddämpfung für ein Tiefpassfilter schlecht. Obwohl der Frequenzgang eines Filters mit gleitendem Durchschnitt in seinem Frequenzbereich insgesamt schlecht sein kann, weist es bei gewissen Frequenzen eine sehr hohe (theoretisch unendliche) Dämpfung auf, wie durch die Einkerbungen in dem Graph von 5 dargestellt ist. Diese Einkerbungsfrequenzen weisen Perioden auf, welche die gleichen wie die Fenstergröße des Filters (T_s × M) und seiner n-ten Oberwellen sind, wie folgt: $$ƒ=\frac{n}{T_{s}M}$$

  
• In Gleichung (8) ist n eine positive Ganzzahl (n = 1, 2, 3, ...). Unter Verwendung dieser Frequenz wird der Frequenzgang von Gleichung (7) Null, wie in dem folgenden Ausdruck gezeigt ist: $$G\left[ƒ\right]=\frac{\text{sin}\left(\begin{array}{cccc}\pi & nƒ& T_s& M\end{array}\right)}{M\text{ sin}\left(\begin{array}{ccc}\pi & ƒ& T_s\end{array}\right)}=\frac{\text{sin}\left(\begin{array}{cc}\pi & n\end{array}\right)}{M\text{ sin}\left(\pi /M\right)}=0$$

  
• 5 zeigt auch, dass der Frequenzgang | G(f) | bei gewissen Frequenzen Null ist, nämlich $\frac{1}{{\text{T}}_{\text{s}}\text{M}},\frac{2}{{\text{T}}_{\text{s}}\text{M}},\frac{3}{{\text{T}}_{\text{s}}\text{M}},\frac{4}{{\text{T}}_{\text{s}}\text{M}}.$

  

  Wenn daher die Fenstergröße des adaptiven Filters 412 mit einem gleitenden Durchschnitt gemäß der Periode der Synchronfrequenz eingestellt wird, können die Grundkomponente und die Oberwellenkomponenten des Phasenstroms entfernt werden. Diese Filteroperation führt zu der Extraktion der subharmonischen Komponenten in dem Phasenstrom. Die Grundperiode des Phasenstroms ist die Umkehrfunktion der Synchronfrequenz. Auf diese Weise wird die Fenstergröße (TSM) des adaptiven Filters 412 mit einem gleitenden Durchschnitt durch die Synchronfrequenz eingestellt, welche der Ausgabefrequenz entspricht.
• 6 ist ein Diagramm, welches das Fenster eines Filters mit einem gleitenden Durchschnitt bei Zuständen mit einer niedrigen Drehzahl veranschaulicht, und 7 ist ein Diagramm, welches das Fenster eines Filters mit einem gleitenden Durchschnitt bei Zuständen mit einer hohen Drehzahl veranschaulicht. Jedes Diagramm zeigt ein periodisches Signal und das Fenster des Filters mit einem gleitenden Durchschnitt. Die Breite des Fensters wird auf die Periode der Grundkomponente (T) eingestellt, welche bei diesem Beispiel der Rotationsperiode des Rotors entspricht. Wenn die Drehzahl ansteigt, nimmt die Fenstergröße ab. Dieser Trend wird beim Vergleich der 6 und 7 offenbar.
• Die Arbeitsweise des Moduls 400 mit einem adaptiven Filter wird mit Bezug auf 4 beschrieben. Diese Ausführungsform verwendet einen Sensor, der geeignet ausgestaltet ist, um eine gemessene Größe zu beschaffen, die eine Drehzahl des Elektromotors anzeigt. Beispielsweise kann eine Ausführungsform des Moduls 400 mit einem adaptiven Filter den Rotorwinkel θ_r des Motors unter Verwendung eines Positionssensors, beispielsweise eines Resolvers und eines Codierers, empfangen. Der Drehzahlbeobachter 402 ist ausgestaltet, um die Drehzahl aus dem Rotorwinkel zu berechnen. Alternativ kann das Modul 400 mit einem adaptiven Filter ausgestaltet sein, um die Drehzahl direkt zu erhalten. Wenn ein Codierer von dem Motorsteuerungssystem verwendet wird, kann die Drehzahl auch aus der Periode der Impulsleitung von dem Codierer und/oder der Anzahl von Impulsen während der Drehzahlmessperiode berechnet werden. Aus der Motordrehzahl kann die Synchronfrequenz (ω_r) unter Berücksichtigung der Polzahl berechnet werden. Darüber hinaus kann die Periode (T) unter Verwendung des Absolutwertgenerators 404 und des Teilers 406 wie folgt berechnet werden: $$T=\frac{2\pi }{\left|{\omega }_r\right|}$$

  
• Bei einer Ausführungsform des Moduls 400 mit einem adaptiven Filter führt ein digitaler Controller die Steuerung gemäß einer zugewiesenen digitalen Abtastperiode (Ts) aus. Die Fenstergröße (M), welche der Periode (T) entspricht, wird berechnet, indem zuerst die Periode (T) durch die digitale Abtastperiode (Ts) unter Verwendung des Teilers 408 geteilt wird. Der Begrenzer 410 kann verwendet werden, um M zwischen einem Maximalwert und einem Minimalwert zu halten. Auf diese Weise stellt das Modul mit einem adaptiven Filter die Fenstergröße in Ansprechen auf den Rotorwinkel (oder irgendeine geeignete gemessene Größe, welche die Motordrehzahl anzeigt) dynamisch ein. Schließlich erhält das adaptive Filter 412 mit einem gleitenden Durchschnitt den subharmonischen Strom aus seinen Eingabestromkomponenten durch ein Filtern der Eingabestromkomponenten auf eine Weise, die von der berechneten Fenstergröße beeinflusst wird. Insbesondere entspricht die Periode T der Grundfrequenz des Elektromotors, und die Fenstergröße wird gemäß der berechneten Periode eingestellt. Bei diesem Beispiel erhält das Filter 412 mit einem gleitenden Durchschnitt die subharmonische stationäre d-Achsenstromkomponente ${\text{i}}_{\text{ds}\_\text{sub}}^{\text{s}}$

  

  aus dem stationären d-Achsenstrom ${\text{i}}_{\text{ds}}^{\text{s}}$

  

  wie folgt: $$i_{ds\_sub}^s\left[i\right]=\frac{1}{M}{\displaystyle \sum _{j=0}^{M-1}{i}_{ds}^s\left[i+j\right]}$$

  
• Die subharmonische stationäre q-Achsenstromkomponente ${\text{i}}_{\text{qs}\_\text{sub}}^{\text{s}}$

  

  wird aus dem stationären q-Achsenstrom ${\text{i}}_{\text{qs}}^{\text{s}}$

  

  auf eine äquivalente Weise erhalten.
• 8 umfasst Graphen, die mehrphasige Ströme mit subharmonischen Schwingungen darstellen. Der Graph 502 stellt den Wechselrichterstrom ias dar, der Graph 504 stellt den Wechselrichterstrom i_bs dar, und der Graph 506 stellt den Wechselrichterstrom ics dar. Die allgemein sinusförmige Kennlinie in diesen Graphen entspricht der Grundfrequenz. Insbesondere enthält jeder dieser Graphen auch eine niederfrequente Schwingungskomponente. Diese niederfrequente Schwingung entspricht dem ungewünschten subharmonischen Strom.
• 9 umfasst Graphen, die Stationärrahmenströme und entsprechende subharmonische Stromkomponenten darstellen. Der Graph 508 enthält d-Achsensignale, und der Graph 510 enthält die entsprechenden q-Achsensignale. Die durchgezogen dargestellten Signale in 9 stellen die Eingaben an das Modul 106 mit einem adaptiven Filter (siehe 1) dar, und die gestrichelten Signale in 9 stellen die Ausgaben des Moduls 106 mit einem adaptiven Filter dar. Die gestrichelten Signale entsprechen dem abstrahierten subharmonischen Strom, der sich ergibt, wenn der Grundfrequenzstrom (und darauf bezogene Stromkomponenten mit Oberwellenfrequenzen) ausgefiltert sind.
• 10 umfasst Graphen, die mehrphasige Ströme und entsprechende subharmonische Stromkomponenten (ohne Korrektur) darstellen, und 11 umfasst Graphen, die mehrphasige Ströme und entsprechende subharmonische Stromkomponenten (mit Korrektur) darstellen. Die Graphen in 11 stellen experimentelle Ergebnisse einer Ausführungsform einer Steuerungsarchitektur dar, wie sie hierin beschrieben ist.
• Der Graph 512 in 10 zeigt die drei Phasenstromwellenformen (ias, ibs, ics), die bei 6.445 U/min gemessen wurden. Diese Wellenformen umfassen die subharmonischen Ströme, die durch die Beat-Frequenz zwischen dem PWM-Schalten und der Grundfrequenz verursacht werden. Der Graph 514 in 10 zeigt die subharmonischen d-q-Ströme $\left({\text{i}}_{\text{ds}\_\text{sub}}^{\text{s}}{\text{ und i}}_{\text{qs}\_\text{sub}}^{\text{s}}\right),$

  

  die durch das adaptive Filter abstrahiert wurden, ebenfalls gemessen bei 6.455 U/min. Der Graph 514 zeigt, dass die subharmonischen Ströme durch das adaptive Filter effektiv abstrahiert werden. Diese Graphen wurden durch eine herkömmliche Steuerungsarchitektur erzeugt, welche nur einen Standard-Synchronrahmen-Stromregler aufweist.
• Der Graph 516 in 11 zeigt die drei Phasenströme (i_as, i_bs, i_cs) und der Graph 518 in 11 zeigt die entsprechenden subharmonischen d-q-Ströme $\left({\text{i}}_{\text{ds}\_\text{sub}}^{\text{s}}{\text{ und i}}_{\text{qs}\_\text{sub}}^{\text{s}}\right)$

  

  bei den gleichen Bedingungen. Diese Graphen wurden jedoch von einer Ausführungsform der Steuerungsarchitektur 100 erzeugt, nämlich einer Steuerungsarchitektur, die sowohl einen Synchronrahmen-Stromregler als auch einen Stationärrahmen-Stromregler aufweist. Die Graphen in 11 zeigen deutlich, dass die subharmonischen Ströme effektiv entfernt wurden.
• 12 ist ein Flussdiagramm, das einen Wechselrichterstromsteuerungsprozess 600 veranschaulicht, welcher von einer Ausführungsform einer Steuerungsarchitektur, wie sie hierin beschrieben ist, ausgeführt werden kann. Die verschiedenen Aufgaben, die in Verbindung mit dem Prozess 600 ausgeführt werden, können durch eine Software, eine Hardware, eine Firmware oder eine beliebige Kombination davon ausgeführt werden. Zu Veranschaulichungszwecken kann sich die folgende Beschreibung von Prozess 600 auf Elemente beziehen, die voranstehend in Verbindung mit den 1 - 4 erwähnt wurden. Bei Ausführungsformen der Erfindung können Abschnitte des Prozesses 600 von verschiedenen Elementen des beschriebenen Systems ausgeführt werden, z.B. den verschiedenen Komponenten, Modulen und Merkmalen der Steuerungsarchitektur 100. Es ist festzustellen, dass der Prozess 600 eine beliebige Anzahl von zusätzlichen oder alternativen Aufgaben umfassen kann, dass die in 12 gezeigten Aufgaben nicht in der veranschaulichten Reihenfolge ausgeführt werden müssen, und dass der Prozess 600 in einer umfassenderen Prozedur oder einem Prozess umfasst sein kann, der eine zusätzliche Funktionalität aufweist, die hierin nicht im Detail beschrieben ist.
• Der Steuerungsprozess 600 kann in einer fortlaufenden Weise ausgeführt werden. In dieser Hinsicht kann der Prozess 600 mehrphasige Ströme messen (Aufgabe 602), die von einem Wechselrichter erzeugt werden, wobei die mehrphasigen Ströme einen AC-Motor antreiben. Der Prozess 600 transformiert dann die mehrphasigen Ströme in Stationärrahmenströme (Aufgabe 604). In dieser Hinsicht erhält der Prozess 600 Stationärrahmenströme, die der Ausgabe des Wechselrichters entsprechen. Wieder kann die Wechselrichterausgabe eine Grundfrequenzkomponente und eine subharmonische Schwingungskomponente umfassen. Die Stationärrahmenströme ${\text{i}}_{\text{ds}}^{\text{s}}{\text{ und i}}_{\text{qs}}^{\text{s}}$

  

  werden auf eine parallele Weise wie voranstehend beschrieben verarbeitet. Im Allgemeinen entspricht ein Verarbeitungszweig der Synchronrahmen-Stromregelung und ein anderer Verarbeitungszweig entspricht der Stationärrahmen-Stromregelung.
• In Verbindung mit einer Synchronrahmen-Stromregelung kann der Steuerungsprozess 600 eine inverse Rotationstransformation ausführen (Aufgabe 606), um die Stationärrahmenströme in entsprechende Synchronrahmenströme zu transformieren. Die Synchronrahmenströme ${\text{i}}_{\text{ds}}^{\text{r}}{\text{ und i}}_{\text{qs}}^{\text{r}}$

  

  werden als Eingaben an den Synchronrahmen-Stromregler verwendet. Entsprechend führt der Prozess 600 eine Synchronrahmen-Stromregelung (Aufgabe 608) mit ${\text{i}}_{\text{ds}}^{\text{r}}{\text{ und i}}_{\text{qs}}^{\text{r}}$

  

  aus, um entsprechende Synchronrahmen-Grundspannungsbefehle zu erzeugen. Zusätzlich führt der Prozess 600 eine Rotationstransformation (Aufgabe 610) mit den Synchronrahmen-Grundspannungsbefehlen ${\text{V}}_{\text{ds}}^{\text{r}*}{\text{ und V}}_{\text{qs}}^{\text{r}*}$

  

  aus, um ${\text{V}}_{\text{ds}}^{\text{r}*}{\text{ und V}}_{\text{qs}}^{\text{r}*}$

  

  in entsprechende Stationärrahmen-Grundspannungsbefehle $\left({\text{V}}_{\text{ds}}^{\text{r}*}{\text{ und V}}_{\text{qs}}^{\text{r}*}\right)$

  

  zu transformieren.
• In Verbindung mit der Stationärrahmen-Stromregelung kann der Steuerungsprozess 600 dynamische Einstellungen an einem Modul mit einem adaptiven Filter in der voranstehend beschriebenen Weise ausführen. Beispielsweise kann der Prozess 600 eine Fenstergröße für ein Filter mit einem gleitenden Durchschnitt in Ansprechen auf eine gemessene Größe, welche die Drehzahl des AC-Motors anzeigt, dynamisch berechnen (Aufgabe 612). Der Prozess 600 kann dann die Stationärrahmenströme ${\text{i}}_{\text{ds}}^{\text{s}}$

  

  und ${\text{i}}_{\text{qs}}^{\text{s}}$

  

  filtern (Aufgabe 614), um die subharmonischen Stationärrahmen-Stromkomponenten zu erhalten, wobei das Filtern von der berechneten Fenstergröße beeinflusst wird. Wie voranstehend beschrieben ist, wird die Fenstergröße vorzugsweise durch ein Ermitteln der Periode berechnet, die der Grundfrequenz des AC-Motors entspricht, und durch ein Setzen der Fenstergröße gemäß dieser Periode. Insbesondere wird die Fenstergröße so gewählt, dass sie mit der Periode übereinstimmt. Die Filteroperation entfernt die Grundfrequenz des Elektromotors aus den Stationärrahmenströmen. Bei dieser Ausführungsform entfernt die Filteroperation auch eine oder mehrere Oberwellen der Grundfrequenz.
• Die extrahierten subharmonischen Stationärrahmen-Stromkomponenten ${\text{i}}_{\text{ds}\_\text{sub}}^{\text{s}}{\text{ und i}}_{\text{qs}\_\text{sub}}^{\text{s}}$

  

  werden als Eingaben an den Stationärrahmen-Stromregler verwendet. Der Prozess 600 führt eine Stationärrahmen-Stromregelung mit ${\text{i}}_{\text{ds}\_\text{sub}}^{\text{s}}{\text{ und i}}_{\text{qs}\_\text{sub}}^{\text{s}}$

  

  aus (Aufgabe 616), um die subharmonischen Stationärrahmen-Einstellspannungsbefehle $\left({\text{V}}_{\text{ds}\_\text{sub}}^{\text{s}*}{\text{ und V}}_{\text{qs}\_\text{sub}}^{\text{s}*}\right)$

  

  zu erzeugen. Die Stationärrahmen-Stromregelung verringert die subharmonischen Schwingungskomponenten, die in den mehrphasigen Strömen enthalten sind, und strebt danach, die subharmonischen Stationärrahmen-Stromkomponenten ${\text{i}}_{\text{ds}\_\text{sub}}^{\text{s}}{\text{ und i}}_{\text{qs}\_\text{sub}}^{\text{s}}$

  

  zu minimieren.
• Die Aufgabe 610 führt zu den Stationärrahmen-Grundspannungsbefehlen ${\text{V}}_{\text{ds}}^{\text{s}*}{\text{ und V}}_{\text{qs}}^{\text{s}*},$

  

  während die Aufgabe 616 zu den subharmonischen Stationärrahmen-Einstellspannungsbefehlen ${\text{V}}_{\text{ds}\_\text{sub}}^{\text{s}*}{\text{ und V}}_{\text{qs}\_\text{sub}}^{\text{s}*}$

  

  führt. Der Steuerungsprozess 600 verarbeitet diese Befehle und erzeugt modifizierte Stationärrahmen-Spannungsbefehle (Aufgabe 618) für den Wechselrichter. Bei diesem Beispiel stellt die Aufgabe 618 die Stationärrahmen-Grundspannungsbefehle mit den subharmonischen Stationärrahmen-Einstellspannungsbefehlen ein. Mit Bezug auf 1 kann das Ausgabeelement 110 die Aufgabe 618 ausführen, indem es die jeweiligen Spannungsbefehle kombiniert/addiert. Die modifizierten Stationärrahmen-Spannungsbefehle werden dann in eine mehrphasige sinusförmige Notation für den Wechselrichter umgewandelt (Aufgabe 620). Die mehrphasigen Spannungsbefehle $\left({\text{V}}_{\text{as}}^{*},{\text{V}}_{\text{bs}}^{*},{\text{V}}_{\text{cs}}^{*}\right)$

  

  werden verwendet, um den Betrieb des Wechselrichters zu steuern (Aufgabe 622), welcher wiederum den AC-Motor antreibt (Aufgabe 624). Der Prozess 600 ist als eine Endlosschleife dargestellt, weil die Steuerungsarchitektur als ein Rückkopplungssystem wirkt, das sich an Änderungen bei den Wechselrichterströmen anpasst.
• Obwohl mindestens eine beispielhafte Ausführungsform in der voranstehenden genauen Beschreibung dargestellt wurde, ist festzustellen, dass eine riesige Anzahl an Variationen existiert. Es ist auch festzustellen, dass die beispielhafte Ausführungsform oder beispielhafte Ausführungsformen nur Beispiele sind und nicht dazu gedacht sind, den Schutzumfang, die Anwendbarkeit oder die Ausgestaltung der Erfindung auf irgendeine Weise zu beschränken. Stattdessen wird die voranstehende genaue Beschreibung Fachleute mit einer brauchbaren Anleitung zur Implementierung der beispielhaften Ausführungsform oder beispielhafter Ausführungsformen versorgen. Es ist zu verstehen, dass bei der Funktion und der Anordnung von Elementen verschiedene Änderungen durchgeführt werden können, ohne von dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, wie er in den beigefügten Ansprüchen und deren juristischen Entsprechungen offengelegt ist.

Claims (20)

1. Verfahren zur Steuerung eines Wechselrichters (102) eines Elektromotors (104), wobei das Verfahren umfasst: Beschaffen von Stationärrahmenströmen, die einer Ausgabe des Wechselrichters (102) entsprechen; Extrahieren subharmonischer Stationärrahmen-Stromkomponenten aus den Stationärrahmenströmen; Ausführen einer Stationärrahmen-Stromregelung mit den subharmonischen Stationärrahmen-Stromkomponenten, die zu subharmonischen Stationärrahmen-Einstellungsspannungsbefehlen führt; und Einstellen von Stationärrahmen-Grundspannungsbefehlen mit den subharmonischen Stationärrahmen-Einstellspannungsbefehlen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei: die Stationärrahmenströme einen stationären d-Achsenstrom ${\text{i}}_{\text{ds}}^{\text{s}}$

   

   und einen stationären q-Achsenstrom ${\text{i}}_{\text{qs}}^{\text{s}}$

   

   umfassen; die subharmonischen Stationärrahmen-Stromkomponenten einen subharmonischen stationären d-Achsenstrom ${\text{i}}_{\text{ds}\_\text{sub}}^{\text{s}}$

   

   und einen subharmonischen stationären q-Achsenstrom ${\text{i}}_{\text{qs}\_\text{sub}}^{\text{s}}$

   

   umfassen; die subharmonischen Stationärrahmen-Einstellspannungsbefehle einen subharmonischen stationären d-Achseneinstellspannungsbefehl ${\text{V}}_{\text{ds}\_\text{sub}}^{\text{s}*}$

   

   und einen subharmonischen stationären q-Achseneinstellspannungsbefehl ${\text{V}}_{\text{qs}\_\text{sub}}^{\text{s}*}$

   

   umfassen; und die Stationärrahmen-Grundspannungsbefehle einen stationären d-Achsengrundspannungsbefehl ${\text{V}}_{\text{ds}}^{\text{s}*}$

   

   und einen stationären q-Achsengrundspannungsbefehl ${\text{V}}_{\text{qs}}^{\text{s}*}$

   

   umfassen.
3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Einstellschritt ein Kombinieren der Stationärrahmen-Grundspannungsbefehle mit den subharmonischen Stationärrahmen-Einstellspannungsbefehlen umfasst.
4. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst: Transformieren der Stationärrahmenströme in entsprechende Synchronrahmenströme (606); Ausführen einer Synchronrahmen-Stromregelung (608) mit den Synchronrahmenströmen, die zu Synchronrahmen-Grundspannungsbefehlen führt; und Transformieren der Synchronrahmen-Grundspannungsbefehle (610) in die Stationärrahmen-Grundspannungsbefehle.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei: die Synchronrahmenströme einen synchronen d-Achsenstrom ${\text{i}}_{\text{ds}}^{\text{r}}$

   

   und einen synchronen q-Achsenstrom ${\text{i}}_{\text{qs}}^{\text{r}}$

   

   umfassen; und die Synchronrahmen-Grundspannungsbefehle einen synchronen d-Achsengrundspannungsbefehl ${\text{V}}_{\text{ds}}^{\text{r}*}$

   

   und einen synchronen q-Achsengrundspannungsbefehl ${\text{V}}_{\text{qs}}^{\text{r}*}$

   

   umfassen.
6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Einstellschritt zu modifizierten Stationärrahmen-Spannungsbefehlen führt (618); und das Verfahren ferner ein Umwandeln der modifizierten Stationärrahmen-Spannungsbefehle in eine mehrphasige sinusförmige Notation (620) für den Wechselrichter umfasst.
7. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst: Messen mehrphasiger Ströme (602), die von dem Wechselrichter erzeugt werden; und Transformieren der mehrphasigen Ströme (604) in die Stationärrahmenströme.
8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Extraktionsschritt umfasst: dynamisches Berechnen einer Fenstergröße (612) für ein Filter mit einem gleitenden Durchschnitt in Ansprechen auf eine gemessene Größe, die eine Drehzahl des Elektromotors (104) anzeigt; und Filtern der Stationärrahmenströme (614) mit dem Filter mit einem gleitenden Durchschnitt, um die subharmonischen Stationärrahmen-Stromkomponenten zu erhalten, wobei das Filtern von der Fenstergröße beeinflusst wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei das dynamische Berechnen der Fenstergröße umfasst: Ermitteln einer Periode, die einer Grundfrequenz des Elektromotors (104) entspricht; und Setzen der Fenstergröße gemäß der Periode.
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Filterschritt die Grundfrequenz des Elektromotors (104) aus den Stationärrahmenströmen entfernt.
11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Filterschritt mindestens eine Oberwelle der Grundfrequenz des Elektromotors (104) aus den Stationärrahmenströmen entfernt.
12. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ausführen der Stationärrahmen-Stromregelung die subharmonischen Stationärrahmen-Einstellspannungsbefehle auf eine Weise erzeugt, die versucht, die subharmonischen Stationärrahmen-Stromkomponenten zu minimieren.
13. Steuerungsarchitektur für einen Wechselrichter eines Elektromotors (104), wobei die Steuerungsarchitektur umfasst: ein Modul (106) mit einem adaptiven Filter, das ausgestaltet ist, um subharmonische Stationärrahmen-Stromkomponenten aus Stationärrahmenströmen zu extrahieren, die einer Ausgabe des Wechselrichters (102) entsprechen; einen mit dem Modul (106) mit einem adaptiven Filter gekoppelten Stationärrahmen-Stromregler (108), wobei der Stationärrahmen-Stromregler (108) ausgestaltet ist, um subharmonische Stationärrahmen-Einstellspannungsbefehle in Ansprechen auf subharmonische Stationärrahmen-Stromkomponenten zu erzeugen; eine mit dem Stationärrahmen-Stromregler (108) gekoppelte Stromreglerarchitektur (109), wobei die Stromreglerarchitektur (109) ausgestaltet ist, um Stationärrahmen-Grundspannungsbefehle in Ansprechen auf die Stationärrahmenströme zu erzeugen; und ein mit dem Stationärrahmen-Stromregler (108) und der Stromreglerarchitektur (109) gekoppeltes Ausgabeelement (110), wobei das Ausgabeelement (110) ausgestaltet ist, um modifizierte Stationärrahmen-Spannungsbefehle aus den Stationärrahmen-Grundspannungsbefehlen und den subharmonischen Stationärrahmen-Einstellspannungsbefehlen zu erzeugen.
14. Steuerungsarchitektur nach Anspruch 13, wobei das Ausgabeelement (110) ausgestaltet ist, um die Stationärrahmen-Grundspannungsbefehle und die subharmonischen Stationärrahmen-Einstellspannungsbefehle zu den modifizierten Stationärrahmen-Spannungsbefehlen zu kombinieren.
15. Steuerungsarchitektur nach Anspruch 13, wobei: das Modul (106) mit einem adaptiven Filter ein Filter mit einem gleitenden Durchschnitt mit einer einstellbaren Fenstergröße umfasst; das Modul (106) mit einem adaptiven Filter ausgestaltet ist, um die Fenstergröße in Ansprechen auf eine gemessene Größe dynamisch einzustellen, welche eine Drehzahl des Elektromotors (104) anzeigt; und das Filter mit dem gleitenden Durchschnitt ausgestaltet ist, um die Stationärrahmenströme zu filtern, um die subharmonischen Stationärrahmen-Stromkomponenten zu erhalten, wobei das Filtern von der Fenstergröße beeinflusst ist.
16. Steuerungsarchitektur nach Anspruch 15, wobei das Modul (106) mit einem adaptiven Filter ausgestaltet ist, um: eine Periode zu ermitteln, die einer Grundfrequenz des Elektromotors (104) entspricht; und die Fenstergröße gemäß der Periode einzustellen.
17. Steuerungsarchitektur nach Anspruch 13, wobei der Stationärrahmen-Stromregler (108) ausgestaltet ist, um die subharmonischen Stationärrahmen-Einstellspannungsbefehle auf eine Weise zu erzeugen, die versucht, die subharmonischen Stationärrahmen-Stromkomponenten zu minimieren.
18. Steuerungsarchitektur nach Anspruch 13, wobei die Stromreglerarchitektur (109) umfasst: einen inversen Rotationstransformationsprozessor (116), der ausgestaltet ist, um die Stationärrahmenströme in Synchronrahmenströme zu transformieren; einen Synchronrahmen-Stromregler (118), der mit dem inversen Rotationstransformationsprozessor (116) gekoppelt ist, wobei der Synchronrahmen-Stromregler (118) ausgestaltet ist, um Synchronrahmen-Grundspannungsbefehle in Ansprechen auf die Synchronrahmenströme zu erzeugen; und einen Rotationstransformationsprozessor (120), der mit dem Synchronrahmen-Stromregler (118) gekoppelt ist, wobei der Rotationstransformationsprozessor (120) ausgestaltet ist, um die Synchronrahmen-Grundspannungsbefehle in die Stationärrahmen-Grundspannungsbefehle zu transformieren.
19. Verfahren zur Steuerung eines Wechselrichters (102) eines Elektromotors (104), wobei das Verfahren umfasst: Beschaffen von Stationärrahmenströmen, die einer Ausgabe des Wechselrichters (102) entsprechen, wobei die Ausgabe eine Grundfrequenzkomponente und eine subharmonische Schwingungskomponente umfasst; Ausführen einer Stationärrahmen-Stromregelung in Ansprechen auf die Stationärrahmenströme, um die subharmonische Schwingungskomponente zu verringern; Ausführen einer Synchronrahmen-Stromregelung mit Synchronrahmenströmen, die von den Stationärrahmenströmen abgeleitet sind; und Erzeugen von Spannungsbefehlen für den Wechselrichter, wobei die Spannungsbefehle von der Stationärrahmen-Stromregelung und der Synchronrahmen-Stromregelung beeinflusst werden.
20. Verfahren nach Anspruch 19, das ferner ein Filtern der Stationärrahmenströme mit einem Modul (106) mit einem adaptiven Filter umfasst, um subharmonische Stationärrahmen-Stromkomponenten zu erhalten, die der subharmonischen Schwingungskomponente entsprechen, wobei die Stationärrahmen-Stromregelung mit den subharmonischen Stationärrahmen-Stromkomponenten ausgeführt wird.

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