DE102010028056A1 - Verfahren, Systeme und vorrichtung zur Steuerung des Betriebs von zwei Wechselstrom (AC) -Maschinen - Google Patents

Verfahren, Systeme und vorrichtung zur Steuerung des Betriebs von zwei Wechselstrom (AC) -Maschinen Download PDF

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Abstract

Es wird ein System zum Steuern zweier AC-Maschinen bereitgestellt. Das System umfasst eine DC-Eingangsspannungsquelle, welche eine DC-Eingangsspannung bereitstellt, ein Spannungsverstärkungs-Befehlssteuermodul (VBCCM), ein mit den zwei AC-Maschinen gekoppeltes fünfphasiges PWM-Wechselrichtermodul, sowie einen mit dem Wechselrichtermodul und der DC-Eingangsspannungsquelle gekoppelten Verstärkungsumwandler. Der Verstärkungsumwandler ist eingerichtet, um das Wechselrichtermodul mit einer neuen DC-Eingangsspannung mit einem Wert zu versorgen, welcher größer oder gleich einem Wert der DC-Eingangsspannung ist. Das VBCCM erzeugt ein Verstärkungsbefehlsignal (BCS) auf der Basis von Modulationsindizes von den zwei AC-Maschinen. Das BCS steuert den Verstärkungsumwandler, so dass der Verstärkungsumwandler die neue DC-Eingangsspannung in Antwort auf das BCS erzeugt. Wenn die zwei AC-Maschinen eine zusätzliche Spannung benötigen, welche die DC-Eingangsspannung überschreitet, welche erforderlich ist, um eine kombinierte Ziel-mechanische Leistung zu erreichen, welche von den zwei AC-Maschinen gefordert wird, dann steuert das BCS den Verstärkungsumwandler, um die von dem Verstärkungsumwandler erzeugte neue DC-Eingangsspannung auf einen Wert größer als die DC-Eingangsgangsspannung zu treiben.

Description

  • Die Regierung der Vereinigten Staaten hat eine Lizenz für diese Erfindung bezahlt, und besitzt das Recht, unter bestimmten Umständen vom Patentinhaber zu verlangen, anderen zu angemessenen Bedingungen eine Lizenz zu erteilen, wie es durch die Vertragsbedingungen für Vertragsnummer DE-FC26-07NT43123, erteilt vom Energieministerium der Vereinigten Staaten, vorgesehen ist.
  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Hybrid- und Elektrofahrzeug-Energiesysteme, und insbesondere die Steuerung des Betriebs von zwei AC-Maschinen, welche Teil eines Hybrid- und Elektrofahrzeug-Energiesystems sind und welche durch ein einziges fünfphasiges PWM-Wechselrichtermodul gesteuert werden.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Hybrid- und Elektrofahrzeuge (HEV) umfassen typischerweise einen Wechselstrom (AC)-Elektromotor, welcher von einem Energieumwandler mit einer Gleichstrom (DC)-Energiequelle, wie zum Beispiel eine Speicherbatterie, angetrieben wird. Motorwicklungen des AC-Elektromotors können mit einem Energiewechselrichtermodul oder -modulen gekoppelt sein, welche eine schnelle Schaltfunktion ausführen, um die DC-Energie in AC-Energie umzuwandeln, was den AC-Elektromotor antreibt, welcher wiederum eine Welle des HEV-Antriebszugs antreibt. Herkömmliche HEV umfassen zwei dreiphasige pulsbreitenmodulierte (PWM)-Wechselrichtermodule und zwei dreiphasige AC-Maschinen (zum Beispiel AC-Motoren), wobei jede durch ein entsprechendes Modul der dreiphasigen PWM-Wechselrichermodule, welches damit gekoppelt ist, angetrieben wird.
  • Forscher haben kürzlich die Möglichkeit untersucht, die zwei dreiphasigen pulsbreitenmodulierten Wechselrichtermodule durch ein einziges fünfphasiges PWM-Wechselrichtermodul zu ersetzen, welches simultan beide der dreiphasigen AC-Maschinen antreibt. Zusätzlich haben Forscher außerdem die Möglichkeit untersucht, ein einziges fünfphasiges PWM-Wechselrichtermodul zu verwenden, welches eine erste fünfphasige AC-Maschine antreibt, welche mit einer zweiten fünfphasigen AC-Maschine gekoppelt ist. Ein Beispiel dieser Untersuchung ist in einer Veröffentlichung mit dem Titel „Features of two Multi-Motor Drive Schemes Supplied from Five-Phase/Five-Leg Voltage Source Inverters," von Dujić et al., 27. Mai 2008, beschrieben, was hiermit vollständig durch Bezugnahme eingefügt ist.
  • Während die Möglichkeit der Verwendung solcher Wechselrichter und Motor-Konfigurationen in HEVs untersucht wird, muss noch viel Arbeit geleistet werden, bevor diese Wechselrichter- und Motor-Konfigurationen tatsächlich verwendet werden können. Ein noch zu lösendes Problem besteht darin, wie die gewünschte mechanische Ausgabe-Energie jeder Maschine aufrechterhalten wird, während die Anforderungen hinsichtlich der Spannungsaufteilung erfüllt werden.
  • Dementsprechend ist es wünschenswert, Verfahren, Systeme und eine Vorrichtung bereitzustellen, um den Betrieb von zwei AC-Maschinen zu steuern, welche mittels eines einzelnen fünfphasigen PWM-Wechselrichtermoduls gesteuert werden, welches eine konstante Ausgangsenergie unter Einhaltung einer Spannung, das heißt im Bereich der Feldschwächung, zulässt. Es wäre außerdem wünschenswert, Verfahren, Systeme und eine Vorrichtung zur Erhöhung der Spannung bereitzustellen, welche verwendet wird, um die zwei AC-Maschinen anzutreiben. Weiterhin werden andere wünschenswerte Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und den angefügten Ansprüchen in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen und dem vorangegangenen technischen Gebiet und Hintergrund ersichtlich werden.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffen eine Vorrichtung zum Steuern eines Betriebs zweier AC-Maschinen, welche durch ein einzelnes fünfphasiges PWM-Wechselrichtermodul gesteuert werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird ein System zum Steuern zweier Wechselstrom (AC)-Maschinen bereitgestellt. Das System umfasst eine DC-Eingangsspannungsquelle, welche eine DC-Eingangsspannung bereitstellt, ein Spannungsverstärkungs-Befehlssteuermodul (VBCCM), ein fünfphasiges PWM-Wechselrichtermodul, welches mit den zwei AC-Maschinen gekoppelt ist, sowie einen Verstärkungsumwandler, welcher mit dem Wechselrichtermodul und der DC-Eingangsspannungsquelle gekoppelt ist. Der Verstärkungsumwandler ist eingerichtet, um das Wechselrichtermodul mit einer neuen DC-Eingangsspannung mit einem Wert zu versorgen, welcher größer oder gleich einem Wert der DC-Eingangsspannung ist. Das VBCCM erzeugt ein Verstärkungsbefehlsignal, welches den Verstärkungsumwandler steuert, so dass der Verstärkungsumwandler die neue DC-Eingangsspannung in Antwort auf das Verstärkungsbefehlsignal erzeugt. Wenn die zwei AC-Maschinen eine zusätzliche Spannung benötigen, welche die DC-Eingangsspannung überschreitet, welche benötigt wird, um eine kombinierte Ziel-mechanische Leistung zu erreichen, welche von den zwei AC-Maschinen gefordert ist, dann steuert das Verstärkungsbefehlsignal den Verstärkungsumwandler, um die von dem Verstärkungsumwandler erzeugte neue DC-Eingangsspannung auf einen Wert größer als die DC-Eingangsspannung zu treiben.
  • Beispielsweise kann in einer Ausführungsform das Spannungs-VBCCM ein Verstärkungsbefehlssignal mit einem Wert gleich Null bereitstellen, wenn die zwei AC-Maschinen eine Spannung benötigen, welche kleiner oder gleich der DC-Eingangsspannung ist, wobei in diesem Fall die neue DC-Eingangsspannung gleich der ursprünglichen DC-Eingangsspannung sein wird. Wenn jedoch die zwei AC-Maschinen eine zusätzliche Spannung benötigen, um ihre Ziel-mechanische Leistung zu erreichen, welche die DC-Eingangsspannung überschreitet, dann weist das Spannungsverstärkungsbefehlsignal einen Wert größer als Null auf und die neue DC-Eingangsspannung wird auf eine Spannung höher als die ursprüngliche DC-Eingangsspannung geregelt.
  • In einer Ausführungsform umfasst das System eine erste Steuerschleife, welche einen ersten Modulationsindex erzeugt, eine zweite Steuerschleife, welche einen zweiten Modulationsindex erzeugt. Das VBCCM empfängt ein Modulationsindex-Referenzsignal, den ersten Modulationsindex von der ersten Steuerschleife und den zweiten Modulationsindex von der zweiten Steuerschleife, und addiert den ersten Modulationsindex zu dem zweiten Modulationsindex, um eine Modulationsindex-Feedbacksignaleingabe zu erzeugen, und subtrahiert dann die Modulationsindex-Feedbacksignaleingabe von der Modulationsindex-Referenzsignaleingabe, um ein Modulationsindex-Fehlersignal zu erzeugen. Auf Basis des Modulationsindex-Fehlersignals wird das Verstärkungsbefehlsignal berechnet.
  • Beschreibung der Zeichnungen
  • Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit den folgenden Zeichnungsfiguren beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bedeuten, und
  • 1A–D Blockdiagramme einer Drehmomentsteuerungssystem 100-Architektur darstellen, welche in einem Motorantriebssystem eines Hybrid-/Elektro-Fahrzeugs (HEV) gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung implementiert ist;
  • 2A–C Blockdiagramme einer Drehmomentsteuersystem 200-Architektur darstellen, welche in einem Motorantriebssystem eines Hybrid-/Elektro-Fahrzeugs (HEV) gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung implementiert ist;
  • 3A–3D Blockdiagramme einer Drehmomentsteuersystem 300-Architektur darstellen, welche in einem Motorantriebssystem eines Hybrid-/Elektro-Fahrzeugs (HEV) gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung implementiert ist; und
  • 4A–4C Blockdiagramme einer Drehmomentsteuersystem 400-Architektur darstellen, welche in einem Motorantriebssystem eines Hybrid-/Elektro-Fahrzeugs (HEV) gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung implementiert ist.
  • Beschreibung einer beispielhaften Ausführungsform
  • Wie hierin verwendet, ist das Wort „beispielhaft” gleichbedeutend mit „als ein Beispiel oder eine Veranschaulichung dienend”. Die folgende detaillierte Beschreibung dient lediglich der Veranschaulichung und ist nicht dazu gedacht, die Ausführungsformen der Erfindung oder die Anwendung und Verwendungen dieser Ausführungsformen zu beschränken. Jede hierin als beispielhaft beschriebene Ausführung wird nicht notwendiger Weise als bevorzugt oder vorteilhafte gegenüber anderen Ausführungen angesehen. Alle in dieser detaillierten Beschreibung erläuterten Ausführungsformen sind beispielhafte Ausführungsformen, welche dem Fachmann dazu dienen sollen, die Erfindung herzustellen oder zu verwenden, wobei der durch die Ansprüche definierte Umfang der Erfindung nicht begrenzt werden soll. Weiterhin ist nicht beabsichtigt, an eine ausdrückliche oder implizite Theorie gebunden zu sein, die in dem vorangegangenen technischen Gebiet, Hintergrund, kurze Zusammenfassung oder in der folgenden detaillierten Beschreibung präsentiert wurden bzw. werden.
  • Bevor im Detail Ausführungsformen beschrieben werden, welche in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung sind, wird darauf hingewiesen, dass die Ausführungsformen in erster Linie aus Kombinationen von Verfahrensschritten und Vorrichtungskomponenten bestehen, welche eine Steuerung des Betriebs zweier AC-Maschinen betreffen, welche mittels eines einzelnen fünfphasigen PWM-Wechselrichtermoduls gesteuert werden. Es wird bevorzugt, dass Ausführungsformen der hierin beschriebenen Erfindung unter Verwendung von Hardware, Software oder einer Kombination davon implementiert werden können. Die hierin beschriebenen Steuerungsschaltkreise können verschiedene Komponenten, Module, Schaltkreise und andere Logikbauteile umfassen, welche unter Verwendung einer Kombination von analogen und/oder digitalen Schaltkreisen, diskreten oder integrierten analogen oder digitalen elektronischen Schaltkreisen oder Kombinationen davon eingesetzt werden können. Wie hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck „Modul” auf eine Vorrichtung, einen Schaltkreis, eine elektrische Komponente und/oder eine Software-basierte Komponente zum Ausführen eines Befehls. In einigen Ausführungen können die hierin beschriebenen Steuerschaltkreise unter Verwendung eines oder mehrerer anwendungsbezogener integrierter Schaltkreise (ASIC) eines oder mehrerer Mikroprozessoren, und/oder eines oder mehrerer auf einen Signalprozessor (DSP) basierten Schaltkreisen eingesetzt werden, wenn die Steuerlogik teilweise oder gänzlich in solchen Schaltkreisen implementiert wird. Es wird bevorzugt, dass Ausführungsformen der hierin beschriebenen Erfindung einen oder mehrere herkömmliche Prozessoren und spezifische abgespeicherte Programmbefehle umfassen können, welche den einen oder die mehreren Prozessoren steuern, um, in Verbindung mit bestimmten Nicht-Prozessor-Schaltkreisen, einige, die meisten, oder alle der Funktionen zum Steuern des Betriebs zweier AC-Maschinen, wie hierin beschrieben, zu implementieren. Als solche können diese Funktionen als Schritte eines Verfahrens zum Steuern des Betriebs von zwei AC-Maschinen interpretiert werden, welche mittels eines einzelnen fünfphasigen PWM-Wechselrichtermoduls gesteuert werden. Alternativ könnten einige oder alle Funktionen von einer Zustandsmaschine implementiert werden, welche keine gespeicherten Programminstruktionen aufweist, oder in einem oder mehreren anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreisen (ASIC), in welchen jede Funktion oder einige Kombinationen bestimmter Funktionen als Custom-Logik implementiert werden. Selbstverständlich könnte eine Kombination der beiden Lösungsversuche verwendet werden. Daher werden Verfahren und Mittel für diese Funktionen hierin beschrieben. Weiterhin wird davon ausgegangen, dass ein Fachmann auf leichte Art und Weise in der Lage sein wird, solche Software-Instruktionen und -Programme sowie ICs mit minimalem experimentellen Aufwand zu erzeugen, und zwar unter Anleitung der hierin offenbarten Konzepte und Prinzipien, trotz eines möglicherweise hohen Aufwands und vieler Designlösungen, welche beispielsweise durch zur Verfügung stehende Zeit, aktuelle Technologie sowie wirtschaftliche Überlegungen begründet sind.
  • Übersicht
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffen Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern des Betriebs zweier AC-Maschinen, welche durch ein einzelnes fünfphasiges PWM-Wechselrichtermodul gesteuert sind. Die offenbarten Verfahren und die Vorrichtung können in Betriebsumgebungen implementiert werden, wo es notwendig ist, den Betrieb von zwei AC-Maschinen zu steuern, welche durch ein einzelnes fünfphasiges PWM-Wechselrichtermodul in einem Hybrid-/Elektro-Fahrzeug (HEV) gesteuert werden. In den nun zu beschreibenden beispielhaften Ausführungsformen werden die Steuer-Techniken und -Technologien als an einem Hybrid-/Elektro-Fahrzeug (HEV) angewendet beschrieben. Jedoch wird der Fachmann es begrüßen, dass die gleiche oder ähnliche Techniken und Technologien im Zusammenhang mit anderen Systemen angewendet werden können, welche für die Steuerung des Betriebs zweier AC-Maschinen notwendig sind. Diesbezüglich kann jedes der hierin offenbarten Konzepte allgemein an „Fahrzeugen” angewendet werden, wobei der hierin verwendete Ausdruck „Fahrzeug” sich allgemein auf einen nicht-lebenden Transportmechanismus mit einem AC-Motor bezieht. Beispiele solcher Fahrzeuge umfassen Automobile wie zum Beispiel Busse, Autos, Lastwagen, Sports Utility Vehicles, Lieferwagen, Fahrzeuge, welche sich nicht auf Land bewegen, wie zum Beispiel mechanische Wasserfahrzeuge einschließlich Wasserkraft, Hovercraft, Segelkraft, Boote und Schiffe, mechanische Unterwasserfahrzeuge einschließlich U-Booten, mechanische Luftfahrzeuge einschließlich Flugzeuge und Raumschiffe, mechanische Schienenfahrzeuge wie zum Beispiel Züge, Trams und Spurwagen usw. Zusätzlich ist der Ausdruck „Fahrzeug” nicht durch irgendeine besondere Vortriebstechnologie, wie zum Beispiel mit Benzin- oder Diesel-Kraftstoff, begrenzt. Vielmehr umfassen Fahrzeuge außerdem Hybrid-Fahrzeuge, batteriegetriebene Elektrofahrzeuge, Wasserstoff-Fahrzeuge und Fahrzeuge, welche unter Verwendung verschiedener anderer alternativer Kraftstoffe betrieben werden.
  • Beispielhafte Ausführungsformen
  • 1A–D stellen Blockdiagramme einer Drehmoment-Steuersystem 100-Architektur dar, welche in einem Motorantriebssystem eines Hybrid-/Elektro-Fahrzeugs (HEV) gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung implementiert sind. In dieser Ausführungsform kann das System 100 verwendet werden, um zwei dreiphasige AC-Maschinen 120 mittels eines fünfphasigen pulsbreitenmodulierten (PWM) Wechselrichtermoduls 110 zu steuern, welches mit zwei dreiphasigen AC-Maschinen 120 verbunden ist, so dass die zwei dreiphasigen AC-Maschinen 120 sich eine DC-Eingangsspannung (Vdc) 139 teilen, welche von dem fünfphasigen PWM-Wechselrichtermodul 110 bereitgestellt ist, und zwar durch Anpassen von Strombefehlen, welche die zwei dreiphasigen AC-Maschinen 120 steuern. Die AC-Maschinen sind als Permanentmagnet-Synchron-AC-Motoren dargestellt; jedoch wird bevorzugt, dass die dargestellte Ausführungsform lediglich ein nicht-beschränkendes Beispiel für die Arten von AC-Maschinen ist, an denen die offenbarten Ausführungsformen angewendet werden können, und dass die offenbarten Ausführungsformen für jede beliebige Art von AC-Maschine angewendet werden können. Hierbei betrifft der Ausdruck „AC-Maschine” allgemein „eine Vorrichtung oder Apparat, welcher elektrische Energie in mechanische Energie oder umgekehrt umwandelt”. AC-Maschinen können allgemein in synchrone AC-Maschinen und asynchrone AC-Maschinen eingeteilt werden. Synchrone AC-Maschinen können Permanentmagnet-Maschinen und Reluktanz-Maschinen umfassen. Permanentmagnet-Maschinen umfassen Oberflächen-montierte Permanentmagnet-Maschinen (SMPMM) und Innen-Permanentmagnet-Maschinen (IPMM). Asynchrone AC-Maschinen umfassen Induktionsmaschinen. Obwohl eine AC-Maschine ein AC-Motor sein kann (das heißt ein Apparat, welcher verwendet wird, um AC-elektrische Energie an seinem Eingang umzuwandeln, um mechanische Energie zu produzieren), ist eine AC-Maschine nicht auf einen AC-Motor beschränkt, sondern kann ebenso AC-Generatoren umfassen, welche verwendet werden, um mechanische Energie oder Leistung an ihren Antriebsaggregaten in elektrische AC-Energie oder Leistung an ihren Ausgängen umzuwandeln. Jede der Maschinen kann ein AC-Motor oder ein AC-Generator sein. Ein AC-Motor ist ein Elektromotor, welcher durch einen Wechselstrom (AC) angetrieben wird. Ein AC-Motor umfasst einen äußeren stationären Stator mit Spulen, welche mit Wechselstrom versorgt werden, um ein rotierendes Magnetfeld zu erzeugen, und einem inneren Rotor, welcher mit der Ausgangswelle verbunden ist, auf welche ein Drehmoment durch das rotierende Feld ausgeübt wird. In Abhängigkeit von der Art des verwendeten Rotors können AC-Motoren in synchron oder asynchron eingeteilt werden. Ein synchroner AC-Motor rotiert genau bei der Versorgungsfrequenz oder einem Teil der Versorgungsfrequenz. Das Magnetfeld auf dem Rotor wird entweder durch Strom erzeugt, welcher durch Schleifringe oder mittels eines Permanentmagneten zugeführt wird. In Ausführungsformen, wo die AC Maschine ein Permanentmagnet-Synchron-AC-Motor ist, sollen Innen-Permanentmagnetmotoren mit davon umfasst sein. Im Gegensatz dazu dreht sich ein asynchroner (oder Induktions)AC-Motor geringfügig langsamer als die Versorgungsfrequenz. Das Magnetfeld auf dem Rotor dieses Motors wird durch einen induzierten Strom erzeugt.
  • Wie in 1A dargestellt, umfasst das System 100 eine erste Steuerschleife 104, eine zweite Steuerschleife 105, ein Space Vector (SV)-PWM-Modul 108, das fünfphasige PWM-Wechselrichtermodul 110, eine erste dreiphasige AC-Maschine 120-A, welche mit dem fünfphasigen PWM-Wechselrichtermodul 110 gekoppelt ist, eine zweite dreiphasige AC-Maschine 120-B, welche mit dem fünfphasigen PWM-Wechselrichtermodul 110 gekoppelt ist, sowie ein Strombefehl-Anpassungsmodul 106, welches mit der ersten Steuerschleife 104 und der zweiten Steuerschleife 105 gekoppelt ist. In einer nicht-beschränkenden Ausführungsform können die dreiphasigen AC-Maschinen dreiphasige AC-betriebene Motoren sein.
  • Die Space Vector (SV)-Modulation ist mit der ersten Steuerschleife 104 und der zweiten Steuerschleife 105 gekoppelt, wobei sie für die Steuerung der Pulsbreitenmodulation (PWM) verwendet wird. Im Allgemeinen empfängt das SVPWM-Modul 108 Spannungsbefehlsignale 103 und erzeugt Schaltvektorsignale 109, welche sie für das fünfphasige PWM-Wechselrichtermodul 110 bereitstellt. Insbesondere empfängt das SVPWM-Modul 108 einen ersten sinusförmigen Spannungsbefehl (Va_1) 103-A1, einen zweiten sinusförmigen Spannungsbefehl (Vb_1) 103-A2, einen dritten sinusförmigen Spannungsbefehl (Vc_1) 103-A3, einen vierten sinusförmigen Spannungsbefehl (Va_2) 103-A4, einen fünften sinusförmigen Spannungsbefehl (Vb_2) 103-A5, einen sechsten sinusförmigen Spannungsbefehl (Vc_2) 103-A6, und verwendet diese Eingänge, um ein erstes Schaltvektorsignal (Sa) 109-A, ein zweites Schaltvektorsignal (Sb) 109-B, ein drittes Schaltvektorsignal (Sc) 109-C, ein viertes Schaltvektorsignal (Sd) 109-D, und ein fünftes Schaltvektorsignal (Se) 109-E zu erzeugen. Der in dem ersten SVPWM-Modul 108-A implementierte besondere SV-Modulationsalgorithmus kann jeder herkömmliche SV-Modulationsalgorithmus sein. Die Schaltvektoren können unter Verwendung von Modulationssignalen aus Gleichung (4) aus der Veröffentlichung von Dujic (Bezug siehe oben) erzeugt werden, wobei sie mit einem Trägersignal verglichen werden.
  • Das fünfphasige PWM-Wechselrichtermodul 110 ist mit dem Space Vector (SV)-PWM-Modul 108 gekoppelt und verwendet die Schaltvektorsignale 109, um sinusförmige Spannungssignale an Wechselrichterpolen 111–115 zu erzeugen. In der besonderen Ausführungsform empfängt das fünfphasige PWM-Wechselrichtermodul 110 das erste Schaltvektorsignal (Sa) 109-A, das zweite Schaltvektorsignal (Sb) 109-B, das dritte Schaltvektorsignal (Sc) 109-C, das vierte Schaltvektorsignal (Sd) 109-D, und das fünfte Schaltvektorsignal (Se) 109-E. Das fünfphasige PWM-Wechselrichtermodul 110 umfasst eine Mehrzahl von Wechselrichterpolen, einschließlich eines ersten Wechselrichterpols 111, welcher eine erste sinusförmige Spannung (Va_*) erzeugt, eines zweiten Wechselrichterpols 112, welcher eine zweite sinusförmige Spannung (Vb_*) erzeugt, eines dritten Wechselrichterpols 113, welcher eine dritte sinusförmige Spannung (Vc_*) erzeugt, eines vierten Wechselrichterpols 114, welcher eine vierte sinusförmige Spannung (Vd_*) erzeugt, und eines fünften Wechselrichterpols 115, welcher eine fünfte sinusförmige Spannung (Ve_*) erzeugt.
  • Die erste dreiphasige AC-Maschine 120-A ist mit dem fünfphasigen PWM-Wechselrichtermodul 110 mittels des ersten Wechselrichterpols 111, des zweiten Wechselrichterpols 112 und des dritten Wechselrichterpols 113 gekoppelt. Die erste dreiphasige AC-Maschine 120-A erzeugt mechanische Energie (Drehmoment X Geschwindigkeit) und eine erste Wellenpositionsausgabe (θ_r1) auf der Basis der ersten sinusförmigen Spannung (Va_*), der zweiten sinusförmigen Spannung (Vb_*) und der dritten sinusförmigen Spannung (Vc_*). In einer Ausführungsform kann die erste Wellenpositionsausgabe (θ_r1) mittels eines Positionssensors (nicht dargestellt) gemessen werden, welcher die Winkelposition des Rotors der ersten dreiphasigen AC-Maschine 120-A misst.
  • Die zweite dreiphasige AC-Maschine 120-B ist mit dem fünfphasigen PWM-Wechselrichtermodul 110 mittels des dritten Wechselrichterpols 113, des vierten Wechselrichterpols 114 und des fünften Wechselrichterpols 115 gekoppelt. Anders ausgedrückt, die zweite dreiphasige AC-Maschine 120-B und die erste dreiphasige AC-Maschine 120-A teilen sich den dritten Wechselrichterpol 113. Die zweite dreiphasige AC-Maschine 120-B erzeugt mechanische Energie (Drehmoment X Geschwindigkeit) und eine zweite Wellenpositionsausgabe (θ_r2) auf der Basis der dritten sinusförmigen Spannung (Vc_*), der vierten sinusförmigen Spannung (Vd_*) und der fünften sinusförmigen Spannung (Ve_*).
  • Wie weiter unten detaillierter beschrieben wird, empfängt das Strombefehl-Anpassungsmodul 106d-Achsen-Strombefehlsignale 156, und Modulationsindexsignale 177-A, 177-B, jeweils von der ersten Steuerschleife 104 und der zweiten Steuerschleife 105, und Drehmomentbefehlsignale 136A, B und Modulationsindex-Referenzsignal 101, wobei es angepasste d-Achsen- und angepasste q-Achsen-Strombefehlsignale 194, 196–198 auf der Basis dieser Signale erzeugt. Bevor der Betrieb des Strombefehl-Anpassungsmoduls 106 beschrieben wird, soll der Betrieb der ersten Steuerschleife 104 und der zweiten Steuerschleife 105 beschrieben werden.
  • Wie in 1B dargestellt, umfasst die erste Steuerschleife 104 ein erstes Stationär-zu-synchron-Umwandlungsmodul 130-A, ein erstes Drehmoment-zu-Strom-Abbildungsmodul 140-A, eine zweite Summierverzweigung 152-A, eine dritte Summierverzweigung 162-A, eine vierte Summierverzweigung 154-A, eine fünfte Summierverzweigung 164-A, ein erstes Stromsteuermodul 170-A, ein erstes Modulationsindex-Berechnungsmodul 175-A, und ein erstes Synchron-zu-stationär-Umwandlungsmodul 102-A. Es soll nun der Betrieb der ersten Steuerschleife 104 beschrieben werden.
  • Das erste Stationär-zu-synchron-Umwandlungsmodul 130-A empfängt einen ersten resultierenden Statorstrom (Ias_1) 122, einen zweiten resultierenden Statorstrom (Ibs_1) 123, und einen dritten resultierenden Statorstrom (Ics_1) 124, welche gemessene Phasenströme von Motor 120-A sind, als auch die erste Wellenpositionsausgabe (θ_r1) 121-A. Das erste Stationär-zu-synchron-Umwandlungsmodul 130-A kann diese Statorströme 122–124 zusammen mit der ersten Wellenpositionsausgabe (θ_r1) 121-A bearbeiten oder umwandeln, um ein erstes Feedback-d-Achsen-Stromsignal (Ids_e_1) 132-A und ein erstes Feedback-q-Achsen-Stromsignal (Iqs_e_1) 134-A zu erzeugen. Der Vorgang der stationär-zu-synchron-Umwandlung kann unter Verwendung von Clarke- und Park-Umwandlungen ausgeführt werden, welche im Stand der Technik wohl bekannt sind und aus Gründen der Kürze nicht im Detail beschrieben werden sollen. Eine Ausführung der Clarke- und Park-Umwandlungen ist beschrieben in "Clarke & Park Transforms an the TMS320C2xx", Application Report Literature Number: BPRA048, Texas Instruments, 2007, das hiermit vollständig durch Bezug mit einbezogen ist.
  • Das erste Drehmoment-zu-Strom-Abbildungsmodul 140-A empfängt ein erstes Drehmomentbefehlsignal (Te*_1) 136-A, welches von einem Nutzer des Systems 100 eingegeben worden ist, eine erste Geschwindigkeit (ω1) 138-A der Welle, welche auf der Basis der Ableitung der ersten Wellenpositionsausgabe (θ_r1) berechnet worden ist, sowie die DC-Eingangsspannung (VDC) 139 als Eingänge. Das erste Drehmoment-zu-Strom-Abbildungsmodul 140-A verwendet die Eingänge, um das erste Drehmomentbefehlsignal (Te*_1) 136-A auf ein erstes d-Achsen-Strombefehlsignal (Ids_e*_1) 142-A und ein erstes q-Achsen-Strombefehlsignal (Iqs_e*_1) 144-A abzubilden. Das Abbilden kann unter Verwendung von Motorparametern und der folgenden Gleichung berechnet werden. T = 3 / 2· P / 2[ke·Iqs – (Lq – Ld)·Iqs·Ids] für Iph < Imax und Vds = rs·Ids – ωeLqIqs, Vqs = rs·Iqs + ωe·(Ld·Ids + ke) für Vph ≤ K·Vmax, wobei
    Figure 00160001
    und
    Figure 00160002
    die berechneten Ids- und Iqs-Ströme sind, so dass Drehmoment pro Ampere maximiert ist.
  • Nach Empfang des ersten d-Achsen-Strombefehlsignal (Ids_e*_1) 142-A und einem angepassten d-Achsen-Strombefehlsignal (Ids_e*_Adj_1) 196 (von dem Strombefehl-Anpassungsmodul 106) addiert die zweite Summierverzweigung 152-A das erste d-Achsen-Strombefehlsignal (Ids_e*_1) 142-A zu einem angepassten d-Achsen-Strombefehlsignal (Ids_e*_Adj_1) 196, um ein erstes neues d-Achsen-Strombefehlsignal (Ids_New_e*_1) 156-A zu erzeugen. Nach Empfang des ersten neuen d-Achsen-Strombefehlsignal (IdsNew_e*_1) 156-A und einem ersten Feedback-d-Achsen-Stromsignal (Ids_e_1) 132-A von dem ersten Stationär-zu-synchron-Umwandlungsmodul 130-A, subtrahiert die dritte Summierverzweigung 162-A das erste Feedback-d-Achsen-Stromsignal (Ids_e_1) 132-A von dem ersten neuen d-Achsen-Strombefehlsignal (IdsNew_e*_1) 156-A, um ein erstes Fehler-d-Achsen-Stromsignal (Idserror_e_1) 166-A zu erzeugen.
  • In ähnlicher Weise addiert nach Empfang des ersten q-Achsen-Strombefehlsignals (Iqs_e*_1) 144-A und eines ersten angepassten q-Achsen-Strombefehlsignal (Iqs_e*_Adj_1) 197 (von dem Strombefehl-Anpassungsmodul 106) die vierte Summierverzweigung 154-A das erste q-Achsen-Strombefehlsignal (Iqs_e*_1) 144-A zu dem ersten angepassten q-Achsen-Strombefehlsignal (Iqs_e*_Adj_1) 197, um ein erstes neues q-Achsen-Strombefehlsignal (Iqs_New_e*_1) 158-A zu erzeugen. Die fünfte Summierverzweigung 164-A empfängt dann das erste neue q-Achsen-Strombefehlsignal (Iqs_New_e*_1) 158-A und ein erstes Feedback-q-Achsen-Stromsignal (Iqs_e_1) 134-A von dem ersten Stationär-zu-synchron-Umwandlungsmodul 130-A, und subtrahiert das erste Feedback-q-Achsen-Stromsignal (Iqs_e_1) 134-A von dem ersten neuen q-Achsen-Strombefehlsignal (IqsNew_e*_1) 158-A, um ein erstes Fehler-q-Achsen-Stromsignal (Iqserror_e_1) 168-A zu erzeugen.
  • Das erste Stromsteuermodul 170-A empfängt das erste Fehler-d-Achsen-Stromsignal (Idserror_e_1) 166-A und das erste Fehler-q-Achsen-Stromsignal (Iqserror_e_1) 168-A und verwendet diese Signale, um ein erstes d-Achsen-Spannungsbefehlsignal (Vds_e*_1) 172-A und ein erstes q-Achsen-Spannungsbefehlsignal (Vqs_e*_1) 174-A zu erzeugen, welche verwendet werden, um den Strom zu steuern bzw. zu regulieren. Der Vorgang der Strom-zu-Spannung-Umwandlung kann als eine Proportional-Integral(PI)-Steuerung ausgeführt werden, welche im Stand der Technik wohl bekannt ist und aus Gründen der Kürze nicht im Detail beschrieben werden soll.
  • Das erste Modulationsindex-Berechnungsmodul 175-A empfängt das erste d-Achsen-Spannungsbefehlsignal (Vds_e*_1) 172-A und das erste q-Achsen-Spannungsbefehlsignal (Vqs_e*_1) 174-A, und verwendet diese Signale, um einen ersten Modulationsindex (Mod. Index 1) 177-A zu erzeugen. Wie hierin verwendet, kann „Modulation Index (MI)” mittels der Gleichung
    Figure 00180001
    definiert werden, wobei
    Figure 00180002
    und Vds und Vqs das erste d-Achsen-Spannungsbefehlsignal (Vds_e*_1) 172-A und das erste q-Achsen-Spannungsbefehlsignal (Vqs_e*_1) 174-A sind, welche von Stromsteuerung 170 ausgegeben werden. Der Bereich des Modulationsindex ist von 0 bis 1.
  • Das erste Synchron-zu-stationär-Umwandlungsmodul 102-A empfängt das erste d-Achsen-Spannungsbefehlsignal (Vds_e*_1) 172-A und das erste q-Achsen-Spannungsbefehlsignal (Vqs_e*_1) 174-A, und erzeugt, auf der Basis dieser Signale, einen ersten sinusförmigen Spannungsbefehl (Va_1) 103-A1, einen zweiten sinusförmigen Spannungsbefehl (Vb_1) 103-A2, und einen dritten sinusförmigen Spannungsbefehl (Vc_1) 103-A3. Der Vorgang der synchron-zu-stationär-Umwandlung wird unter Verwendung von inversen Clarke- und Park-Transformationen ausgeführt, welche im Stand der Technik wohl bekannt sind und aus Gründen der Kürze nicht im Detail beschrieben werden. Eine Ausführung der inversen Clarke- and Park-Transformationen ist in dem oben zitierten Dokument ”Clarke & Park Transforms an the TMS320C2xx” beschrieben.
  • Wie in 1C dargestellt ist, umfasst die zweite Steuerschleife 105 ähnliche Blöcke oder Module wie die erste Steuerschleife 104. Die zweite Steuerschleife 105 umfasst ein zweites Stationär-zu-synchron-Umwandlungsmodul 130-B, ein zweites Drehmoment-zu-Strom-Abbildungsmodul 140-B, eine sechste Summierverzweigung 152-B, eine siebte Summierverzweigung 162-B, eine achte Summierverzweigung 154-B, eine neunte Summierverzweigung 164-B, ein zweites Stromsteuermodul 170-B, ein zweites Modulationsindex-Berechnungsmodul 175-B, und ein zweites Synchron-zu-stationär-Umwandlungsmodul 102-B. Wie nun beschrieben wird, funktioniert die zweite Steuerschleife 105 in einer ähnlichen Art und Weise wie die erste Steuerschleife 104.
  • Das zweite Stationär-zu-synchron-Umwandlungsmodul 130-B empfängt den dritten resultierenden Statorstrom (Ias_2) 125, einen vierten resultierenden Statorstrom (Ibs_2) 126, einen fünften resultierenden Statorstrom (Ics_2) 127 und die zweite Wellenpositionsausgabe (θ_r2) 121-B, und erzeugt, basierend auf diesen Statorströmen 125, 126, 127 und der zweiten Wellenpositionsausgabe (θ_r2) 121-B, ein zweites Feedback-d-Achsen-Stromsignal (Ids_e_2) 132-B und ein zweites Feedback-q-Achsen-Stromsignal (Iqs_e_2) 134-B.
  • Das zweite Drehmoment-zu-Strom-Abbildungsmodul 140-B empfängt ein zweites Drehmomentbefehlsignal (Te*_2) 136-B, welches von einem Nutzer des Systems 100 eingegeben ist, eine zweite Geschwindigkeit (ω2) 138-B der Welle, und die DC-Eingangsspannung (Vdc) 139. Das zweite Drehmoment-zu-Strom-Abbildungsmodul 140-B bildet das zweite Drehmomentbefehlsignal (Te*_2) 136-B, die zweite Geschwindigkeit (ω2) 138-B der Welle, und die DC-Eingangsspannung (Vdc) 139 auf ein zweites d-Achsen-Strombefehlsignal (Ids_e*_2) 142-B und ein zweites q-Achsen-Strombefehlsignal (Iqs_e*_2) 144-B ab, wie es oben erläutert ist.
  • Die sechste Summierverzweigung 152-B empfängt das zweite d-Achsen-Strombefehlsignal (Ids_e*_2) 142-B und das zweite angepasste d-Achsen-Strombefehlsignal (Ids_e*_Adj_2) 194 (von dem Strombefehl-Anpassungsmodul 106), und addiert das zweite d-Achsen-Strombefehlsignal (Ids_e*_2) 142-B zu dem zweiten angepassten d-Achsen-Strombefehlsignal (Ids_e*_Adj_2) 194, um ein zweites neues d-Achsen-Strombefehlsignal (IdsNew_e*_2) 156-B zu erzeugen.
  • Die siebte Summierverzweigung 162-B empfängt das zweite neue d-Achsen-Strombefehlsignal (IdsNew_e*_2) 156-B und das zweite Feedback-d-Achsen-Stromsignal (Ids_e_2) 132-B, und subtrahiert das zweite Feedback-d-Achsen-Stromsignal (Ids_e_2) 132-B von dem zweiten neuen d-Achsen-Strombefehlsignal (IdsNew_e*_2) 156-B, um ein zweites Fehler-d-Achsen-Stromsignal (Idserror_e_1) 166-B zu erzeugen.
  • Die achte Summierverzweigung 154-B empfängt das zweite q-Achsen-Strombefehlsignal (Iqs_e*_2) 144-B und das zweite angepasste q-Achsen-Strombefehlsignal (Iqs_e*_Adj_2) 198 (von dem Strombefehl-Anpassungsmodul 106), und addiert das zweite q-Achsen-Strombefehlsignal (Iqs_e*_2) 144-B zu dem zweiten angepassten q-Achsen-Strombefehlsignal (Iqs_e*_Adj_2) 198, um ein zweites neues q-Achsen-Strombefehlsignal (IqsNew_e*_2) 158-B zu erzeugen.
  • Die neunte Summierverzweigung 164-B empfängt das zweite neue q-Achsen-Strombefehlsignal (IqsNew_e*_2) 158-B und das zweite Feedback-q-Achsen-Stromsignal (Iqs_e_2) 134-B, und subtrahiert das zweite Feedback-q-Achsen-Stromsignal (Iqs_e_2) 134-B von dem zweiten neuen q-Achsen-Strombefehlsignal (IqsNew_e*_2) 158-B, um ein zweites Fehler-q-Achsen-Stromsignal (Iqserror_e_2) 168-B zu erzeugen.
  • Das zweite Stromsteuermodul 170-B empfängt das zweite Fehler-d-Achsen-Stromsignal (Idserror_e_2) 166-B und das zweite Fehler-q-Achsen-Stromsignal (Iqserror_e_2) 168-B, und erzeugt ein zweites d-Achsen-Spannungsbefehlsignal (Vds_e*_2) 172-B und ein zweites q-Achsen-Spannungsbefehlsignal (Vqs_e*_2) 174-B. Das zweite Modulationsindex-Berechnungsmodul 175-B empfängt das zweite d-Achsen-Spannungsbefehlsignal (Vds_e*_2) 172-B und das zweite q-Achsen-Spannungsbefehlsignal (Vqs_e*_2) 174-B, und erzeugt einen zweiten Modulationsindex (Mod. Index 2) 177-B, wie oben beschrieben.
  • Das zweite Synchron-zu-stationär-Umwandlungsmodul 102-B empfängt das zweite d-Achsen-Spannungsbefehlsignal (Vds_e*_2) 172-B und das zweite q-Achsen-Spannungsbefehlsignal (Vqs_e*_2) 174-B, und erzeugt einen vierten sinusförmigen Spannungsbefehl (Va_2) 103-A4, einen fünften sinusförmigen Spannungsbefehl (Vb_2) 103-A5 und einen sechsten sinusförmigen Spannungsbefehl (Vc_2) 103-A6.
  • Die erste und die zweite Steuerschleife 104 und 105 teilen sich jeweils das SVPWM-Modul 108. Wie oben beschrieben, empfängt das SVPWM-Modul 108 die sinusförmigen Spannungsbefehle (Va_1) 103-A1, (Vb_1) 103-A2, (Vc_1) 103-A3 von dem ersten Synchron-zu-stationär-Umwandlungsmodul 102-A, und empfängt ebenso den sinusförmigen Spannungsbefehl (Va_2) 103-A4, (Vb_2) 103-A5, (Vc_2) 103-A6 von dem zweiten Synchron-zu-stationär-Umwandlungsmodul 102-B, und verwendet diese Signale, um Schaltvektorsignale (Sa) 109-A, (Sb) 109-B, (Sc) 109-C, (Sd) 109-D, und (Se) 109-E zu erzeugen.
  • Das fünfphasige PWM-Wechselrichtermodul 110 empfängt die DC-Eingangsspannung (Vdc) 139 und Schaltvektorsignale 109, und verwendet sie, um Wechselstrom (AC)-Wellenformen 111–115 zu erzeugen, welche die erste dreiphasige AC-Maschine 120-A bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten auf der Basis der DC-Eingangsspannung (Vdc) 139 antreiben. Obwohl nicht in 1 dargestellt, kann das System 100 ein Getriebe umfassen, welches gekoppelt ist mit und angetrieben wird von der Welle der ersten dreiphasigen AC-Maschine 120-A und der Welle der zweiten dreiphasigen AC-Maschine 120-B.
  • Es wird nun mit Bezug auf 1D der Betrieb des Strombefehl-Anpassungsmodul 106 beschrieben. Wie in 1D dargestellt ist, umfasst das Strombefehl-Anpassungsmodul 106 eine erste Summierverzweigung 180, eine Spannungssteuerung 185, ein Negativ-Begrenzermodul 190 und ein Stromanpassungs-Berechnungsmodul 195. Die erste Summierverzweigung 180 empfängt eine Modulationsindex-Referenzsignaleingabe 101 und eine Modulationsindex-Feedbacksignaleingabe 179, und subtrahiert die Modulationsindex-Feedbacksignaleingabe 179 von der Modulationsindex-Referenzsignaleingabe 101, um ein Modulationsindex-Fehlersignal 181 zu erzeugen. Die Spannungssteuerung 185 empfängt das Modulationsindex-Fehlersignal 181, und erzeugt auf der Basis des Modulationsindex-Fehlersignals 181 ein erstes Ausgabe-Befehlssignal 186. In einer Ausführungsform kann die Spannungssteuerung 185, welche das Modulationsindex-Fehlersignal 181 verarbeitet, eine Proportional-Integral-Steuerung (PI) sein. Das Negativ-Begrenzermodul 190 empfängt das erste Ausgabe-Befehlssignal 186 und begrenzt das erste Ausgabe-Befehlssignal 186 auf einen Wert zwischen einem negativen Wert und Null. Der resultierende begrenzte Wert des ersten Ausgabe-Befehlssignals 186 wird zu dem angepassten d-Achsen-Strombefehlsignal (Ids_e*_Adj_1) 196.
  • Das Stromanpassungs-Berechnungsmodul 195 empfängt ein erstes Drehmomentbefehlsignal (Te*_1) 136-A, ein zweites Drehmomentbefehlsignal (Te*_2) 136-B, ein erstes neues d-Achsen-Strombefehlsignal (IdsNew_e*_1) 166-A, und ein zweites neues d-Achsen-Strombefehlsignal (IdsNew_e*_2) 166-B. Wenn das Stromanpassungs-Berechnungsmodul 195 das angepasste d-Achsen-Strombefehlsignal (Ids_e*_Adj_1) 196 (d. h., wenn es von dem Negativ-Begrenzermodul 190 ausgegeben ist, empfängt, erzeugt das Stromanpassungs-Berechnungsmodul 195 ein zweites angepasstes d-Achsen-Strombefehlsignal (Ids_e*_Adj_2) 194 auf der Basis des ersten angepassten d-Achsen-Strombefehlsignals (Ids_e*_Adj_1) 196, ein erstes angepasstes q-Achsen-Strombefehlsignal (Iqs_e*_Adj_1) 197 und ein zweites angepasstes q-Achsen-Strombefehlsignal (Iqs_e*_Adj_2) 198, und auf der Basis des ersten angepassten d-Achsen-Strombefehlsignals (Ids_e*_Adj_1) 196, das zweite angepasste d-Achsen-Strombefehlsignal (Ids_e*_Adj_2) 194, das erste Drehmomentbefehlsignal (Te*_1) 136-A, das zweite Drehmomentbefehlsignal (Te*_2) 136-B, das erste neue d-Achsen-Strombefehlsignal (IdsNew_e*_1) 166-A, und das zweite neue d-Achsen-Strombefehlsignal (IdsNew_e*_2) 166-B.
  • In einer Ausführungsform kann das Stromanpassungs-Berechnungsmodul 195 ein erstes Stromanpassungs-Berechnungssubmodul 199-A, ein zweites Stromanpassungs-Berechnungssubmodul 199-B und einen Skalierungsblock (K) 199-C umfassen. Die Stromanpassungs-Berechnungssubmodule 199-A, 199-B berechnen eine Ableitung [dIg/dId] des q-Achsen-Stroms (Iq) bezüglich des d-Achsen-Stroms (Id). Die partielle Ableitung [dIg/dId] bei konstantem Drehmoment wird mit folgender Gleichung berechnet: T = 3 / 2· P / 2·[ke·Iqs – (Lq – Ld)·Iqs·Ids] für Iph ≤ Imax und Vph ≤ K·Vmax, wobei
    Figure 00240001
    ist. Die Ids- und Iqs-Ströme werden in der Weise berechnet, dass das Drehmoment pro Ampere mit Maschinenparametern maximiert und in einer Look-Up-Tabelle als Funktion des ersten Drehmomentbefehlsignals (Te*_1) 136-A und des ersten neuen d-Achsen-Strombefehlsignals (IdsNew_e*_1) 156-A gespeichert wird. In einer beispielhaften Ausführungsform empfängt das erste Stromanpassungs-Berechnungssubmodul 199-A das erste angepasste d-Achsen-Strombefehlsignal (Ids_e*_Adj_1) 196 und multipliziert es mit der partiellen Ableitung [dIg/dId], wobei diese Werte verwendet werden, um das erste angepasste q-Achsen-Strombefehlsignal (Iqs_e*_Adj_1) 197 zu erzeugen. Der Skalierblock (K) empfängt das erste angepasste d-Achsen-Strombefehlsignal (Ids_e*_Adj_1) 196 und multipliziert es mit einem K-Faktor, um das zweite angepasste d-Achsen-Strombefehlsignal (Ids_e*_Adj_2) 194 zu erhalten. Das zweite Stromanpassungs-Berechnungssubmodul 199-B kann das zweite angepasste d-Achsen-Strombefehlsignal (Ids_e*_Adj_2) 194, das zweite Drehmomentbefehlsignal (Te*_2) 136-B und das zweite neue d-Achsen-Strombefehlsignal (IdsNew_e*_2) 156-B empfangen, und diese Signale verwenden, um das zweite angepasste q-Achsen-Strombefehlsignal (Iqs_e*_Adj_2) 198 zu erzeugen. Das erste angepasste d-Achsen-Strombefehlsignal (Ids_e*_Adj_1) 196, das erste angepasste q-Achsen-Strombefehlsignal (Iqs_e*_Adj_1) 197, das zweite angepasste q-Achsen-Strombefehlsignal (Iqs_e*_Adj_2) 198 und das zweite angepasste d-Achsen-Strombefehlsignal (Ids_e*_Adj_2) 194 werden verwendet, um die ursprünglichen Strombefehlsignale (d. h., das erste d-Achsen-Strombefehlsignal (Ids_e*_1) 142-A, das erste q-Achsen-Strombefehlsignal (Iqs_e*_1) 144-A, das zweite d-Achsen-Strombefehlsignal (Ids_e*_1) 142-B und das zweite q-Achsen-Strombefehlsignal (Iqs_e*_2) 144-B) zu ändern, so dass die Maschinen 120-A, 120-B eine vorgegebene mechanische Energie mit geringerer Phasenspannung auszugeben (d. h., dass die beiden Maschinen zur Verfügung stehende Spannung gemeinsam genutzt wird, ohne Einschränkungen in der Ausgabeleistung).
  • 2A–2C stellen Blockdiagramme einer Drehmoment-Steuersystem 200-Architektur dar, welche in einem Motorantriebssystem eines Hybrid-/Elektro-Fahrzeugs (HEV) gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung implementiert ist.
  • Wie in 2A dargestellt ist, unterscheidet sich diese Ausführungsform von der in 1 dargestellten dahingehend, dass das System 200 zwei fünfphasige AC-Maschinen 220-A, 220-B anstelle von zwei dreiphasigen AC-Maschinen 120-A, 120-B umfasst. Die zwei fünfphasigen AC-Maschinen 220-A, 220-B sind miteinander gekoppelt, wobei das fünfphasige PWM-Wechselrichtermodul 110 mit einer der fünfphasigen AC-Maschinen 220-A verbunden ist, welche wiederum mit der anderen von den beiden fünfphasigen AC-Maschinen 220-B gekoppelt ist. Das System 200 umfasst eine erste Steuerschleife 204 und eine zweite Steuerschleife 205. Die erste Steuerschleife 204 und die zweite Steuerschleife 205 sind beide mit dem fünfphasigen PWM-Wechselrichtermodul 110 mittels des Synchron-zu-stationär-Block 203 und SVPWM-Block 209 gekoppelt.
  • Das fünfphasige PWM-Wechselrichtermodul 110 ist mit dem Space Vector (SV)-PWM-Modul 209 gekoppelt. Das fünfphasige PWM-Wechselrichtermodul 110 empfängt ein erstes Schaltvektorsignal (Sa) 109-A, ein zweites Schaltvektorsignal (Sb) 109-B, ein drittes Schaltvektorsignal (Sc) 109-C, ein viertes Schaltvektorsignal (Sd) 109-D, und ein fünftes Schaltvektorsignal (Se) 109-E. Das fünfphasige PWM Wechselrichtermodul 110 umfasst einen ersten Wechselrichtermodul 111, welcher eine erste sinusförmige Spannung (Va_*) ausgibt, einen zweiten Wechselrichterpol 112, welcher eine zweite sinusförmige Spannung (Vb_*) ausgibt, einen dritten Wechselrichterpol 113, welcher eine dritte sinusförmige Spannung (Vc_*) ausgibt, einen vierten Wechselrichterpol 114, welcher eine vierte sinusförmige Spannung (Vd_*) ausgibt, und einen fünften Wechselrichterpol 115, welcher eine fünfte sinusförmige Spannung (Ve_*) ausgibt.
  • Die erste fünfphasige AC-Maschine 220-A ist mit dem fünfphasigen PWM-Wechselrichtermodul 110 mittels des ersten Wechselrichterpols 111, des zweiten Wechselrichterpols 112, des dritten Wechselrichterpols 113, des vierten Wechselrichterpols 114 und des fünften Wechselrichterpols 115 gekoppelt. Die erste fünfphasige AC-Maschine 220-A erzeugt mechanische Ausgabe-Energie (Drehmoment X Geschwindigkeit) auf der Basis der ersten sinusförmigen Spannung (Va*), der zweiten sinusförmigen Spannung (Vb*), der dritten sinusförmigen Spannung (Vc*), der vierten sinusförmigen Spannung (Vd*) und der fünften sinusförmigen Spannung (Ve*). Zusätzlich kann eine erste Wellenpositionsausgabe (θ_r1) 121-A an der ersten fünfphasigen AC-Maschine 220-A gemessen werden. Die erste fünfphasige AC-Maschine 220-A umfasst außerdem einen ersten Ausgabelink (a1) 222, welcher eine erste Ausgabespannung ausgibt, einen zweiten Ausgabelink (b1) 224, welcher eine zweite Ausspannung ausgibt, einen dritten Ausgabelink (c1) 225, welcher eine dritte Ausgabespannung ausgibt, einen vierten Ausgabelink (d1) 226, welcher eine vierte Ausgabespannung ausgibt, und einen fünften Ausgabelink (e1) 227, welcher eine fünfte Ausgabespannung ausgibt. Jeder Ausgabelink (a1...e1) ist mit einer Motorwicklung der zweiten fünfphasigen AC-Maschine 220-B gekoppelt, so dass die zweite fünfphasige AC-Maschine 220-B mit der ersten fünfphasigen AC-Maschine 220-A über den ersten Ausgabelink (a1) 222, den zweiten Ausgabelink (b1) 224, den dritten Ausgabelink (c1) 225, den vierten Ausgabelink (d1) 226, sowie den fünften Ausgabelink (e1) 227 gekoppelt ist.
  • Die zweite fünfphasige AC-Maschine 220-B gibt ihre eigene mechanische Energie auf der Basis der Spannung bei Ausgabelinks 222...227 aus. Links (a2...e2) sind miteinander gekoppelt, um eine Sternverbindung in der zweiten fünfphasigen AC-Maschine 220-B zu bilden. Die Welle ist Teil jeder Maschine, wobei Aufgabe der Maschine ist, elektrische Energie in mechanische Energie oder umgekehrt umzuwandeln. Die zweite fünfphasige AC-Maschine 220-B gibt eine zweite Wellenpositionsausgabe (θ_r2) 121-B aus.
  • Wie in der ersten Ausführungsform mit Bezug auf 1B beschrieben, umfasst die erste Steuerschleife 204 ein erstes Drehmoment-zu-Strom-Abbildungsmodul 140-A, eine zweite Summierverzweigung 152-A, eine dritte Summierverzweigung 162-A, eine vierte Summierverzweigung 154-A, eine fünfte Summierverzweigung 164-A, ein erstes Stromsteuermodul 170-A, sowie ein erstes Modulationsindex-Berechnungsmodul 175-A, wie in 2B dargestellt ist. In ähnlicher Weise umfasst, wie in 2C dargestellt ist, die zwei Steuerschleife 205 ein zweites Drehmoment-zu-Strom-Abbildungsmodul 140-B, eine sechste Summierverzweigung 152-B, eine siebte Summierverzweigung 162-B, eine achte Summierverzweigung 154-B, eine neunte Summierverzweigung 164-B, ein zweites Stromsteuermodul 170-B, sowie ein zweites Modulationsindex-Berechnungsmodul 175-B. Jede dieser Verzweigungen und Module operiert wie mit Bezug auf 1 beschrieben und aus Gründen der Kürze soll die Beschreibung ihres Betriebs hier nicht nochmals beschrieben werden. Überdies operiert das Strombefehlanpassungsmodul 106 in der gleichen Weise wie in der ersten Ausführungsform (1A–D), wobei aus Gründen der Kürze die Betriebsweise des Strombefehlanpassungsmoduls 106 hier nicht nochmals wiederholt werden soll.
  • Die Ausführungsform der 2A unterscheidet sich von der in 1A dargestellten Ausführungsform außerdem dahingehend, dass die erste Steuerschleife 204 und die zweite Steuerschleife 205 des Systems 200 sich ein Stationär-zu-synchron-Umwandlungsmodul 231 sowie ein Synchron-zu-stationär-Umwandlungsmodul 203 teilen. Der Betrieb dieser Module wird nun beschrieben.
  • Das Stationär-zu-synchron-Umwandlungsmodul 231 ist mit dem fünfphasigen PWM-Wechselrichtermodul 110 derart gekoppelt, dass es einen ersten resultierenden Statorstrom (I_as) 122, einen zweiten resultierenden Statorstrom (I_bs) 123, einen dritten resultierenden Statorstrom (I_cs) 124, einen vierten resultierenden Statorstrom (I_ds) 126, einen fünften resultierenden Statorstrom (I_es) 127, eine erste Wellenpositionsausgabe (θ_r1) 121-A sowie eine zweite Wellenpositionsausgabe (θ_r2) aufnimmt. Das Stationär-zu-synchron-Umwandlungsmodul 231 ist ausgelegt, um diese Statorströme 122, 123, 124, 126, 127 umzuwandeln, um Strom Feedbacksignale 132-A, 132-B, 134-A, 134-B zu erzeugen. Insbesondere erzeugt das Stationär-zu-synchron-Umwandlungsmodul 231 ein erstes Feedback-d-Achsen-Stromsignal (Ids_e_1) 132-A, ein erstes Feedback-q-Achsen-Stromsignal (Iqs_e_1) 134-A, ein zweites Feedback-d-Achsen-Stromsignal (Ids_e_1) 132-B, und ein zweites Feedback-q-Achsen-Stromsignal (Iqs_e_1) 132-B, und zwar auf der Basis des ersten resultierenden Statorstroms (I_as) 122, des zweiten resultierenden Statorstroms (I_bs) 123, des dritten resultierenden Statorstroms (I_cs) 124, des vierten resultierenden Statorstroms (I_ds) 126, des fünften resultierenden Statorstroms (I_es) 127, der ersten Wellenpositionsausgabe (θ_r1) 121-A sowie der zweiten Wellenpositionsausgabe (θ_r2) unter Verwendung der untenstehenden Gleichungen (1) bis (3):
    Figure 00290001
    Figure 00300001
  • Das Synchron-zu-stationär-Umwandlungsmodul 203 empfängt das erste d-Achsen-Spannungsbefehlsignal (Vds_e*_1) 172-A, das erste q-Achsen-Spannungsbefehlsignal (Vqs_e*_1) 174-A, das zweite d-Achsen-Spannungsbefehlsignal (Vds_e*_1) 172-B, das zweite q-Achsen-Spannungsbefehlsignal (Vqs_e*_1) 174-B, die erste Wellenpositionsausgabe (θ_r1) 121-A sowie die zweite Wellenpositionsausgabe (θ_r2) 121-B. Unter Verwendung dieser Eingaben und Gleichungen (1), (2) und (4) oben, erzeugt das Synchron-zu-stationär-Umwandlungsmodul 203 einen ersten sinusförmigen Spannungsbefehl (Va) 103-A1, einen zweiten sinusförmigen Spannungsbefehl (Vb) 103-A2, einen dritten sinusförmigen Spannungsbefehl (Vc) 103-A3, einen vierten sinusförmigen Spannungsbefehl (Vd) 103-A4 sowie einen fünften sinusförmigen Spannungsbefehl (Ve) 103-A5.
  • Das Space Vector (SV)-PWM-Modul 209 ist mit dem Synchron-zu-stationär-Umwandlungsmodul 203 gekoppelt und empfängt den ersten sinusförmigen Spannungsbefehl (Va) 103-A1, den zweiten sinusförmigen Spannungsbefehl (Vb) 103-A2, den dritten sinusförmigen Spannungsbefehl (Vc) 103-A3, den vierten sinusförmigen Spannungsbefehl (Vd) 103-A4, sowie den fünften sinusförmigen Spannungsbefehl (Ve) 103-A5. Auf der Basis dieser Eingaben erzeugt das SVPWM-Modul 209 ein erstes Schaltvektorsignal (Sa) 109-A, ein zweites Schaltvektorsignal (Sb) 109-B, ein drittes Schaltvektorsignal (Sc) 109-C, ein viertes Schaltvektorsignal (Sd) 109-D, sowie ein fünftes Schaltvektorsignal (Se) 109-E.
  • 3A–3D stellen Blockdiagramme einer Drehmoment-Steuersystem 300-Architektur dar, welche in einem Motorantriebssystem eines Hybrid-/Elektro-Fahrzeugs (HEV) gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung implementiert ist.
  • Wie in 3A dargestellt ist, umfasst das System 300 eine erste Steuerschleife 304, eine zweite Steuerschleife 305, das fünfphasige PWM-Wechselrichtermodul 110, eine erste mit dem fünfphasigen PWM-Wechselrichtermodul 110 gekoppelte dreiphasige AC-Maschine 120-A, eine zweite mit dem fünfphasigen PWM-Wechselrichtermodul 110 gekoppelte dreiphasige AC-Maschine 120-B, sowie eine Spannungsverstärkungs-Befehlssteuerschleife 306, welche mit der ersten Steuerschleife 304 und der zweiten Steuerschleife 305 gekoppelt ist. Die dreiphasigen AC-Maschinen sind dreiphasige AC-betriebene Motoren.
  • Das fünfphasige PWM-Wechselrichtermodul 110 ist mit dem SVPWM-Modul 108 gekoppelt. Das SVPWM-Modul 108 ist mit der ersten Steuerschleife 304 und der zweiten Steuerschleife 305 derart gekoppelt, dass das SVPWM-Modul 108 Modulationsspannungsbefehle Va*...Ve* empfängt, welche mit einem Träger verglichen werden, um Schaltvektorsignale Sa...Se 109 zu erzeugen. Das fünfphasige PWM-Wechselrichtermodul 110 empfängt Schaltvektorsignale 109 und erzeugt sinusförmige Spannungssignale. In der besonderen Ausführungsform empfängt das fünfphasige PWM-Wechselrichtermodul 110 ein erstes Schaltvektorsignal (Sa) 109-A, ein zweites Schaltvektorsignal (Sb) 109-B, ein drittes Schaltvektorsignal (Sc) 109-C, ein viertes Schaltvektorsignal (Sd) 109-D, sowie ein fünftes Schaltvektorsignal (Se) 109-E. Das fünfphasige PWM-Wechselrichtermodul 110 umfasst eine Mehrzahl von Wechselrichterpolen einschließlich eines ersten Wechselrichterpols 111, welcher eine erste sinusförmige Spannung (Va_*) ausgibt, eines zweiten Wechselrichterpols 112, welcher eine zweite sinusförmige Spannung (Vb_*) ausgibt, eines dritten Wechselrichterpols 113, welcher eine dritte sinusförmige Spannung (Vc_*) ausgibt, eines vierten Wechselrichterpols 114, welcher eine vierte sinusförmige Spannung (Vd_*) ausgibt, sowie eines fünften Wechselrichterpols 115, welcher eine fünfte sinusförmige Spannung (Ve_*) ausgibt.
  • Die erste dreiphasige AC-Maschine 120-A ist mit dem fünfphasigen PWM-Wechselrichtermodul 110 mittels des ersten Wechselrichterpols 111, des zweiten Wechselrichterpols 112 und des dritten Wechselrichterpols 113 gekoppelt. Die erste dreiphasige AC-Maschine 120-A erzeugt mechanische Energie (Drehmoment X Geschwindigkeit) und eine Wellenpositionsausgabe (θ_r1) auf der Basis der ersten sinusförmigen Spannung (Va_*), der zweiten sinusförmigen Spannung (Vb_*) und der dritten sinusförmigen Spannung (Vc_*).
  • Die zweite dreiphasige AC-Maschine 120-B ist mit dem fünfphasigen PWM-Wechselrichtermodul 110 mittels des dritten Wechselrichterpols 113, des vierten Wechselrichterpols 114 und des fünften Wechselrichterpols 115 gekoppelt. In anderen Worten, die zweite dreiphasige AC-Maschine 120-B und die erste dreiphasige AC-Maschine 120-A teilen sich den dritten Wechselrichterpol 113. Die zweite dreiphasige AC-Maschine 120-B erzeugt mechanische Energie (Drehmoment X Geschwindigkeit) und eine zweite Wellenpositionsausgabe (θ_r2) auf der Basis der dritten sinusförmigen Spannung (Vc_*), der vierten sinusförmigen Spannung (Vd_*) und der fünften sinusförmigen Spannung (Ve_*).
  • Wie in der Ausführungsform mit Bezug auf 1A beschrieben, kann das fünfphasige PWM-Wechselrichtermodul 110 verwendet werden, um zwei dreiphasige AC-Maschinen 120 zu steuern. Jedoch unterscheidet sich diese Ausführungsform von der in 1A dargestellten, da das System 300 in 3A weiterhin einen Verstärkungsumwandler 340 umfasst, welcher mit dem fünfphasigen PWM-Wechselrichtermodul 110 gekoppelt ist, so dass eine DC-Eingangsspannung (VDC) 139 „verstärkt” werden kann oder auf eine verstärkte DC-Eingangsspannung (Vdc_high) 330 erhöht werden kann, wenn die zwei dreiphasigen AC-Maschinen 120 eine zusätzliche Spannung erfordern, welche die DC-Eingangsspannung (Vdc) 139 übersteigt. Die verstärkte DC-Eingangsspannung (Vdc_high) 330 kann dem fünfphasigen PWM-Wechselrichtermodul 110 bereitgestellt werden, wenn der Verstärkungsumwandler 340, welcher mit dem fünfphasigen PWM-Wechselrichtermodul 110 gekoppelt ist, ein Verstärkungsbefehlsignal (VBoost_command) 320 empfängt. Das fünfphasige PWM-Wechselrichtermodul 110 kann dann die verstärkte DC-Eingangsspannung (Vdc_high) 330 verwenden, um sinusförmige Spannungen (Va_*...Ve_*) bereitzustellen, welche für die zwei dreiphasigen AC-Maschinen 120 eine erhöhte Spannung bereitstellen. Wie weiter unten detaillierter erläutert werden wird, empfängt die Spannungsverstärkungsbefehl-Steuerschleife 306 einen ersten Modulationsindex (Mod. Index 1) 177-A und einen zweiten Modulationsindex (Mod. Index 2) 177-B von der ersten Steuerschleife 304 und der zweiten Steuerschleife 305 und erzeugt eine Modulationsindex-Feedbacksignal-Eingabe 179 auf der Basis des ersten Modulationsindexes (Mod. Index 1) 177-A und des zweiten Modulationsindexes (Mod. Index 2) 177-B.
  • Bevor der Betrieb der Spannungsverstärkungsbefehl-Steuerschleife 306 erläutert werden soll, wird der Betrieb der ersten Steuerschleife 304 und der zweiten Steuerschleife 305 beschrieben. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der in 1B und 1C dargestellten, da die erste Steuerschleife 304 und die zweite Steuerschleife 305 des Systems 300 in gewisser Weise vereinfacht sind und weniger Summierverzweigungen benutzen, wie nun im Folgenden beschrieben werden wird.
  • Wie in 3B dargestellt, umfasst die erste Steuerschleife 305 ein erstes Stationär-zu-synchron-Umwandlungsmodul 130-A, ein erstes Drehmoment-zu-Strom-Abbildungsmodul 140-A, eine Summierverzweigung 152-A, eine Summierverzweigung 154-A, ein erstes Stromsteuermodul 170-A, ein erstes Modulationsindex-Berechnungsmodul 175-A sowie ein erstes Synchron-zu-stationär-Umwandlungsmodul 102-A. Die Betriebsweise der ersten Steuerschleife 304 wird nun beschrieben.
  • Das erste Stationär-zu-synchron-Umwandlungsmodul 130-A und das erste Drehmoment-zu-Strom-Abbildungsmodul 140-A operieren in der gleichen wie oben mit Bezug zu 1 beschriebenen Weise und aus Gründen der Kürze soll ihre jeweilige Betriebsweise nicht noch einmal beschrieben werden.
  • In dieser Ausführungsform subtrahiert bei Empfang des ersten d-Achsen-Strombefehlsignals (Ids_e*_1) 142-A und des ersten Feedback-d-Achsen-Stromsignals (Ids_e_1) 132-A, die Summierverzweigung 152-A das erste Feedback-d-Achsen-Stromsignal (Ids_e_1) 132-A von dem ersten d-Achsen-Strombefehlsignal (Ids_e*_1) 142-A, um ein erstes Fehler-d-Achsen-Stromsignal (Idserror_e_1) 166-A zu erzeugen. In ähnlicher Weise subtrahiert bei Empfang des ersten q-Achsen-Strombefehlsignal (Iqs_e*_1) 144-A und des ersten Feedback-q-Achsen-Stromsignals (Iqs_e_1) 134-A die Summierverzweigung 154-A das erste Feedback-q-Achsen-Stromsignal (Iqs_e_1) 134-A von dem ersten q-Achsen-Strombefehlsignal (Iqs_e*_1) 144-A, um ein erstes Fehler-q-Achsen-Stromsignal (Iqserror_e_1) 168-A zu erzeugen.
  • Das erste Stromsteuermodul 170-A empfängt das erste Fehler-d-Achsen-Stromsignal (Idserror_e_1) 166-A und das erste Fehler-q-Achsen-Stromsignal (Iqserror_e_1) 168-A und verwendet diese Signale, um ein erstes d-Achsen-Spannungsbefehlsignal (Vds_e*_1) 172-A und ein erstes q-Achsen-Spannungsbefehlsignal (Vqs_e*_1) 174-A zu erzeugen.
  • Das erste Modulationsindex-Berechnungsmodul 175-A sowie das erste Synchron-zu-stationär-Umwandlungsmodul 102-A operieren in der gleichen wie oben mit Bezug auf 1 beschriebenen Weise und aus Gründen der Kürze soll ihre entsprechende Betriebsweise hier nicht noch einmal beschrieben werden.
  • Wie in 3C dargestellt, umfasst die zweite Steuerschleife 305 ähnliche Blöcke oder Module wie die erste Steuerschleife 304. Die zweite Steuerschleife 305 umfasst ein zweites Stationär-zu-synchron-Umwandlungsmodul 130-B, ein zweites Drehmoment-zu-Strom-Abbildungsmodul 140-1, eine Summierverzweigung 152-B, eine Summierverzweigung 154-B, ein zweites Stromsteuermodul 170-B, ein zweites Modulationsindex-Berechnungsmodul 175-B, und ein zweites Synchron-zu-stationär-Umwandlungsmodul 102-B. Wie nun beschrieben wird, operiert die zweite Steuerschleife 305 in einer ähnlichen Weise wie die erste Steuerschleife 304.
  • Das zweite Stationär-zu-synchron-Umwandlungsmodul 130-B und das zweite Drehmoment-zu-Strom-Abbildungsmodul 140-B operieren in der gleichen oben mit Bezug auf 1 beschriebenen Weise und aus Gründen der Kürze soll ihre entsprechende Betriebsweise hier nicht noch einmal beschrieben werden.
  • Die Summierverzweigung 152-B empfängt das zweite d-Achsen-Strom-Befehlsignal (Ids_e*_2) 142-B und das zweite Feedback-d-Achsen-Stromsignal (Ids_e_1) 132-B, und subtrahiert das zweite Feedback-d-Achsen-Stromsignal (Ids_e_1) 132-B von dem zweiten d-Achsen-Strombefehlsignal (Ids_e*_2) 142-B, um ein zweites Fehler-d-Achsen-Stromsignal (Idserror_e_2) 166-B zu erzeugen.
  • Die Summierverzweigung 154-B empfängt das zweite q-Achsen-Strom-Befehlsignal (Iqs_e*_2) 144-B und das Feedback-q-Achsen-Stromsignal (Iqs_e_2) 134-B, und subtrahiert das zweite Feedback-q-Achsen-Stromsignal (Iqs_e_2) 134-B von dem zweiten q-Achsen-Strombefehlsignal (Iqs_e*_2) 144-B, um ein zweites Fehler-q-Achsen-Stromsignal (Iqserror_e_2) 168-B zu erzeugen.
  • Das zweite Stromsteuermodul 170-B empfängt das zweite Fehler-d-Achsen-Stromsignal (Idserror_e_2) 166-B und das zweite Fehler-q-Achsen-Stromsignal (Idserror_e_2) 168-B, und erzeugt ein zweites d-Achsen-Spannungsbefehlsignal (Vds_e*_1) 172-B und ein zweites q-Achsen-Spannungsbefehlsignal (Vqs_e*_1) 174-B.
  • Das zweite Modulationsindex-Berechnungsmodul 175-B und das zweite Synchron-zu-stationär-Umwandlungsmodul 102-B operieren in der gleichen oben mit Bezug auf 1 beschriebenen Weise und aus Gründen der Kürze soll ihre entsprechende Betriebsweise nicht noch einmal beschrieben werden.
  • Die Betriebsweise der Spannungsverstärkungsbefehl-Steuerschleife 306 soll nun mit Bezug auf 3D beschrieben werden. Wie in 3D dargestellt ist, umfasst die Spannungsverstärkungsbefehl-Steuerschleife 306 eine Summierverzweigung 180, eine Spannungssteuerung 312 sowie ein Negativ-Begrenzermodul 360. Die Spannungsverstärkungsbefehl-Steuerschleife 306 funktioniert nun wie folgt. Die Summierverzweigung 180 empfängt eine Modulationsindex-Referenzsignaleingabe 101 und eine Modulationsindex-Feedbacksignaleingabe 179, und subtrahiert die Modulationsindex-Referenzsignaleingabe 101 von der Modulationsindex-Feedbacksignaleingabe 179, um ein Modulationsindex-Fehlersignal 181 zu erzeugen. Die Spannungssteuerung 312 empfängt das Modulationsindex-Fehlersignal 181 und erzeugt ein erstes Ausgabe-Befehlsignal 186 auf der Basis des Modulationsindex-Fehlersignals 181 unter Verwendung einer Proportional-Integral (PI)-Steuerung. Das Positiv-Begrenzungsmodul 316 empfängt das erste Ausgabebefehlsignal 186 und lässt das erste Ausgabebefehlsignal 186 durch, wenn es in dem Bereich von Null bis zu einem positiven Wert ist. Die Ausgabe des Positiv-Begrenzermoduls 316 wird zu dem Spannungsverstärkungsbefehlsignal (V_Boost_Cmd) 320 auf der Basis des ersten Ausgabebefehlsignals 186.
  • Wenn das Spannungsverstärkungsbefehlsignal (V_Boost_Cmd) 320 durch die Spannungsbefehlsteuerung 310 erzeugt wird, wird es dem Verstärkungsumwandler 340 zugeführt. Wenn das Spannungsverstärkungsbefehlsignal (V_Boost_Cmd) 320, welches von dem Verstärkungsumwandler 340 empfangen wird, gleich Null ist, stellt der Verstärkungsumwandler die normale DC-Eingangsspannung (Vdc) 139 für das fünfphasige PWM-Wechselrichtermodul 110 bereit. Wenn die zwei dreiphasigen AC-Maschinen 120 eine zusätzliche Spannung benötigen, welche die DC-Eingangsspannung (Vdc) 139 überschreitet, welche erforderlich ist, um eine kombinierte Ziel-mechanische Energie zu erreichen, welche von den zwei dreiphasigen AC-Maschinen 120 benötigt wird, dann wird die Spannungsbefehlsteuerung 310 das Spannungsverstärkungsbefehlsignal (V_Boost_Cmd) 320 erzeugen, welches den Verstärkungsumwandler 340 steuert, so dass der Verstärkungsumwandler 340 die neue verstärkte DC-Eingangsspannung (Vdc_high) in Antwort auf das Spannungsverstärkungsbefehlsignal (V_Boost_Cmd) 320 erzeugt, welches einen höheren Wert als die normale DC-Eingangsspannung (Vdc) 139 aufweist. Wenn das von dem Verstärkungsumwandler 340 empfangene Spannungsverstärkungsbefehlsignal (V_Boost_Cmd) 320 größer ist als Null, dann erhöht oder „verstärkt” es die DC-Eingangsspannung (VDC) 139 und stellt eine verstärkte DC-Eingangsspannung (VDC_high) 330 für das fünfphasige PWM-Wechselrichtermodul 110 bereit. Das fünfphasige PWM-Wechselrichtermodul 110 kann dann die verstärkte DC-Eingangsspannung (Vdc_high) 330 verwenden, um sinusförmige Spannungen (Va_*...Ve_*) bereitzustellen, welche eine erhöhte Spannung für die zwei dreiphasigen AC-Maschinen 120 aufweisen.
  • Daher empfängt das fünfphasige PWM-Wechselrichtermodul 110 die Schaltvektorsignale 109 und die verstärkte DC-Eingangsspannung (Vdc_high) 330, welche gleich der normalen DC-Eingangsspannung (Vdc) 139 oder höher sein kann, und verwendet sie, um sinusförmige Spannungswellenformen auf den Links 111–115 zu erzeugen, welche die erste dreiphasige AC-Maschinen 120-A, 120-B bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten antreibt.
  • Obwohl in 3A nicht dargestellt, umfasst das System 300 außerdem ein Getriebe, welches gekoppelt ist mit und angetrieben wird von der ersten Welle der dreiphasigen AC-Maschine 120-A und der zweiten Welle der dreiphasigen AC-Maschine 120-B.
  • 4A–4C stellen Blockdiagramme einer Drehmomentsteuerungssystem 400-Architektur dar, welche in einem Motorantriebssystem eines Hybrid-/Elektro-Fahrzeugs (HEV) gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung implementiert ist.
  • Wie in 4A dargestellt ist, unterscheidet sich diese Ausführungsform von der in 3A dargestellten dahingehend, dass das System 400 zwei fünfphasige AC-Maschinen 220-A, 220-B anstelle von zwei dreiphasigen AC-Maschinen 120-A, 120-B umfasst. Die zwei fünfphasigen AC-Maschinen 220-A, 220-B sind miteinander gekoppelt, wobei das fünfphasige PWM-Wechselrichtermodul 110 mit einer der fünfphasigen AC-Maschinen 220-A verbunden, welche wiederum mit der anderen der fünfphasigen AC-Maschinen 220-B gekoppelt ist. Das System 400 umfasst eine erste Steuerschleife 304 und eine zweite Steuerschleife 305. Die erste Steuerschleife 304 und die zweite Steuerschleife 305 sind beide mit dem fünfphasigen PWM-Wechselrichtermodul 110 gekoppelt. Die Ausführungsform der 4A unterscheidet sich auch von der in 3A dargestellten Ausführungsform dahingehend, dass die erste Steuerschleife 304 und die zweite Steuerschleife 305 des Systems 400 sich ein Stationär-zu-synchron-Umwandlungsmodul 231 sowie ein Synchron-zu-stationär-Umwandlungsmodul 203 teilen. Die Betriebsweise dieser Module ist die gleiche wie oben mit Bezug auf 2A–2C beschriebene und aus Gründen der Kürze soll ihre entsprechende Betriebsweise hier nicht noch einmal beschrieben werden.
  • Das fünfphasige PWM-Wechselrichtermodul 110 ist mit dem Space Vector (SV)-PWM-Modul 209 gekoppelt. Das fünfphasige PWM-Wechselrichtermodul 110 empfängt ein erstes Schaltvektorsignal (Sa) 109-A, ein zweites Schaltvektorsignal (Sb) 109-B, ein drittes Schaltvektorsignal (Sc) 109-C, ein viertes Schaltvektorsignal (Sd) 109-D, und ein fünftes Schaltvektorsignal (Se) 109-E. Das fünfphasige PWM-Wechselrichtermodul 110 umfasst einen ersten Wechselrichterpol 111, welcher eine erste sinusförmige Spannung (Va_*) ausgibt, einen zweiten Wechselrichterpol 112, welcher eine zweite sinusförmige Spannung (Vb_*) ausgibt, einen dritten Wechselrichterpol 113, welcher eine dritte sinusförmige Spannung (Vc_*) ausgibt, einen vierten Wechselrichterpol 114, welcher eine vierte sinusförmige Spannung (Vd_*) ausgibt, sowie einen fünften Wechselrichterpol 115, welcher eine fünfte sinusförmige Spannung (Ve_*) ausgibt.
  • Die erste fünfphasige AC-Maschine 220-A ist mit dem fünfphasigen PWM-Wechselrichtermodul 110 mittels des ersten Wechselrichterpols 111, des zweiten Wechselrichterpols 112, des dritten Wechselrichterpols 113, des vierten Wechselrichterpols 114 und des fünften Wechselrichterpols 115 gekoppelt. Die erste fünfphasige AC-Maschine 220-A erzeugt eine mechanische Ausgabeenergie (Drehmoment X Geschwindigkeit) auf der Basis der ersten sinusförmigen Spannung (Va_*), der zweiten sinusförmigen Spannung (Vb_*), der dritten sinusförmigen Spannung (Vc_*), der vierten sinusförmigen Spannung (Vd_*) und der fünften sinusförmigen Spannung (Ve_*). Zusätzlich kann eine erste Wellenpositionsausgabe (θ_r1) 121-A an der ersten fünfphasigen AC-Maschine 220-A gemessen werden. Die erste fünfphasige AC-Maschine 220-A umfasst außerdem einen ersten Ausgabelink (a1) 222 , welcher eine erste Ausgabespannung ausgibt, einen zweiten Ausgabelink (b1) 224, welcher eine zweite Ausgabespannung ausgibt, einen dritten Ausgabelink (c1) 225, welcher eine dritte Ausgabespannung ausgibt, einen vierten Ausgabelink (d1) 226, welcher eine vierte Ausgabespannung ausgibt, sowie einen fünften Ausgabelink (e1) 227, welcher eine fünfte Ausgabespannung ausgibt. Jeder Ausgabelink (a1...e1) ist mit einer Motorwicklung der zweiten fünfphasigen AC-Maschine 220-b gekoppelt, so dass die zweite fünfphasige AC-Maschine 220-b mit der ersten fünfphasigen AC-Maschine 220-a mittels des ersten Ausgabelinks (a1) 222, des zweiten Ausgabelinks (b1) 224, des dritten Ausgabelinks (c1) 225, des vierten Ausgabelinks (d1) 226 sowie des fünften Ausgabelinks (e1) 227 gekoppelt ist.
  • Die zweite fünfphasige AC-Maschine 220-B gibt ihre eigene mechanische Ausgabeenergie auf der Basis der Spannung an Ausgabelinks 222...227 aus. Links (a2...e2) sind zusammengekoppelt, um eine Sternverbindung in Maschine 220-B zu bilden. Die zweite fünfphasige AC-Maschine 220-B gibt eine zweite Wellenpositionsausgabe (θ_r2) 121-B aus.
  • Wie in der dritten Ausführungsform mit Bezug auf 3B beschrieben, umfasst die erste Steuerschleife 304 ein erstes Drehmoment-zu-Strom-Abbildungsmodul 140-A, eine Summierverzweigung 152-A, eine Summierverzweigung 154-A, ein erstes Stromsteuermodul 170-A, sowie ein erstes Modulationsindex-Berechnungsmodul 175-A, und zwar wie in 4B dargestellt ist. In ähnlicher Weise umfasst, wie in 4C dargestellt ist, die zweite Steuerschleife 305 ein zweites Drehmoment-zu-Strom-Abbildungsmodul 140-B, eine Summierverzweigung 152-B, eine Summierverzweigung 154-B, ein zweites Stromsteuermodul 170-B sowie ein zweites Modulationsindex-Berechnungsmodul 175-B. Jede dieser Verzweigungen und Module operiert wie mit Bezug auf 3B und 3C beschrieben und aus Gründen der Kürze soll die Beschreibung ihrer Betriebsweise hier nicht noch einmal ausgeführt werden. Überdies operiert die Spannungsverstärkungsbefehl-Steuerschleife 306 in der gleichen Weise wie in der dritten Ausführungsform (3D), und aus Gründen der Kürze soll die Betriebsweise der Spannungsverstärkungsbefehl-Steuerschleife 306 hier nicht noch einmal wiederholt werden.
  • Einige der Ausführungsformen und Implementierungen sind oben hinsichtlich funktionaler und/oder logischer Blockkomponenten und verschiedener Verfahrensschritte beschrieben worden. Es wird jedoch bevorzugt, dass solche Blockkomponenten durch eine beliebige Anzahl von Hardware-Software- und/oder Firmware-Komponenten ausgeführt werden können, welche eingerichtet sind, um die spezifizierten Funktionen auszuführen. Beispielsweise kann eine Ausführungsform eines Systems oder einer Komponente verschiedene integrierte Schaltkreiskomponenten verwenden, zum Beispiel Speicherelemente, digitale Signalverarbeitungselemente, Logikelemente, Look-Up-Tabellen, oder dergleichen, welche eine Vielzahl von Funktionen unter der Steuerung eines oder mehrerer Mikroprozessoren oder anderer Steuerungsvorrichtungen ausführen können. Zusätzlich wird der Fachmann verstehen, dass hierin beschriebene Ausführungsformen lediglich beispielhafte Implementierungen sind.
  • In diesem Dokument sollen in Beziehung stehende Ausdrücke wie zum Beispiel erster und zweiter und dergleichen lediglich verwendet werden, um eine Einheit oder einen Vorgang von einer anderen Einheit oder Vorgang zu unterscheiden, ohne notwendigerweise irgendeine tatsächliche Beziehung oder Reihenfolge zwischen solchen Einheiten oder Vorgängen zu bedürfen oder implizieren. Weiterhin implizieren, in Abhängigkeit vom Kontext, Wörter wie zum Beispiel „verbunden” oder „gekoppelt mit”, welche verwendet werden, um eine Beziehung zwischen verschiedenen Elementen zu beschreiben, nicht, dass eine direkte physische Verbindung zwischen diesen Elementen hergestellt werden muss. Zum Beispiel können zwei Elemente miteinander physisch, elektronisch, logisch oder in irgendeiner anderen Weise durch ein oder mehrere zusätzliche Elemente verbunden sein.
  • Während in der vorangegangenen detaillierten Beschreibung wenigstens eine beispielhafte Ausführungsform aufgezeigt wurde, wird darauf hingewiesen, dass eine große Anzahl von verschiedenen Ausführungsformen existiert. Es wird außerdem darauf hingewiesen, dass die hierin beschriebene Ausführungsform oder Ausführungsformen lediglich Beispiele sind, und nicht den Umfang, die Anwendbarkeit, oder die Ausführung des beanspruchten Erfindungsgegenstands in irgendeiner Weise beschränken sollen. Vielmehr soll durch die vorangegangene detaillierte Beschreibung dem Fachmann eine praktische Anleitung für die Implementierung einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung zur Verfügung gestellt werden, wobei verschiedene Änderungen in der Funktion und Anordnung der in einer beispielhaften Ausführungsform beschriebenen Elemente vorgenommen werden können, ohne dass der durch die beigefügten Ansprüche und ihrer rechtlichen Äquivalente definierte Schutzbereich verlassen wird.
  • Weitere Ausführungsformen
    • 1. System zur Steuerung zweier Wechselstrom (AC)-Maschinen, wobei das System umfasst: Ein fünfphasiges PWM-Wechselrichtermodul, welches mit den zwei AC-Maschinen gekoppelt ist und dazu eingerichtet ist, um sinusförmige Spannungen für die zwei AC-Maschinen zu erzeugen; eine DC-Eingangsspannungsquelle, welche eine DC-Eingangsspannung bereitstellt; einen Verstärkungsumwandler, welcher mit dem fünfphasigen PWM-Wechselrichtermodul und der DC-Eingangsspannungsquelle gekoppelt ist, und dazu eingerichtet ist, um das fünfphasige PWM-Wechselrichtermodul mit einer neuen DC-Eingangsspannung mit einem Wert zu versorgen, welcher größer oder gleich einem Wert der DC-Eingangsspannung ist; und ein Spannungsverstärkungs-Befehlssteuermodul, welches eingerichtet ist, um ein Verstärkungsbefehlsignal zu erzeugen, welches den Verstärkungsumwandler steuert, so dass der Verstärkungsumwandler die neue DC-Eingangsspannung in Antwort auf das Verstärkungsbefehlsignal erzeugt, wobei das Verstärkungsbefehlsignal die von dem Verstärkungsumwandler erzeugte neue DC-Eingangsspannung auf einen Wert größer als die DC-Eingangsspannung hochfährt, wenn die zwei AC-Maschinen eine zusätzliche Spannungen benötigen, welche die DC-Eingangsspannung überschreitet, welche erforderlich ist, um eine kombinierte Ziel-mechanische Leistung zu erreichen, welche von den zwei AC-Maschinen benötigt wird.
    • 2. System nach Ausführungsform 1, wobei das Spannungsverstärkungs-Befehlssteuermodul weiterhin eingerichtet ist, um: das Spannungsverstärkungsbefehlssignal mit einem positiven Wert an den Verstärkungsumwandler auszugeben, wenn die zwei AC-Maschinen eine zusätzliche Spannung benötigen, welche die DC-Eingangsspannung überschreitet, und das Spannungsverstärkungsbefehlssignal mit einem Null-Wert an den Verstärkungsumwandler auszugeben, wenn die von den zwei AC-Maschinen benötigte Spannung geringer oder gleich der DC-Eingangsspannung ist, und wobei das fünfphasige PWM-Wechselrichtermodul auf Basis der neuen DC-Eingangsspannung sinusförmige Spannungs-Wellenformen erzeugt, welche die zwei AC-Maschinen bei variierenden Geschwindigkeiten antreibt.
    • 3. System nach Ausführungsform 1, weiterhin umfassend: Eine erste Steuerschleife, welche eingerichtet ist, um ein erstes Drehmomentbefehlsignal, eine erste Geschwindigkeit (ω1) einer Welle sowie die neue DC-Eingangsspannung auf ein erstes d-Achsen-Strombefehlsignal und ein erstes q-Achsen-Strombefehlsignal abzubilden; eine zweite Steuerschleife, welche eingerichtet ist, um ein zweites Drehmomentbefehlsignal, eine zweite Geschwindigkeit (ω2) der Welle sowie die neue DC-Eingangsspannung auf ein zweites d-Achsenstrombefehlsignal und ein zweites q-Achsen-Strombefehlsignal abzubilden; wobei das Spannungsverstärkungsbefehlssteuermodul weiterhin eingerichtet ist, um ein Modulationsindex-Referenzsignal, einen ersten Modulationsindex von der ersten Steuerschleife und einen zweiten Modulationsindex von der zweiten Steuerschleife zu empfangen, und den ersten Modulationsindex zu dem zweiten Modulationsindex zu addieren, um eine Modulationsindex-Feedbacksignaleingabe zu erzeugen; und die Modulationsindex-Referenzsignaleingabe von der Modulationsindex-Feedbacksignaleingabe zu subtrahieren, um ein Modulationsindex-Fehlersignal zu erzeugen.
    • 4. System nach Ausführungsform 3, wobei das Spannungsverstärkungsbefehlssteuermodul eingerichtet ist, um in Verbindung mit der ersten Steuerschleife und der zweiten Steuerschleife zu wirken, und das System weiterhin umfasst: eine Spannungsbefehlsteuerung, umfassend: eine Spannungssteuerung, welche eingerichtet ist, um: das Modulationsindex-Fehlersignal zu empfangen; und ein erstes Ausgabe-Befehlssignal auf Basis des Modulationsindex-Fehlersignals zu erzeugen; ein Positiv-Begrenzermodul, welches eingerichtet ist, um: das erste Ausgabe-Befehlssignal zu empfangen, und das erste Ausgabe-Befehlssignal auf einen Wert zwischen Null und einem positiven Wert zu begrenzen, wobei das Positiv-Begrenzermodul das Verstärkungsbefehlssignal an den Verstärkungsumwandler ausgibt, wobei das Verstärkungsbefehlsignal den Verstärkungsumwandler derart steuert, dass der Verstärkungsumwandler das fünfphasige PWM-Wechselrichtermodul mit einer Spannung größer als die DC-Eingangsspannung versorgt, wenn die zwei AC-Maschinen eine zusätzliche Spannung benötigen, welche die DC-Eingangsspannung überschreitet, und wobei das Verstärkungsbefehlssignal einen Null-Wert an den Verstärkungsumwandler ausgibt, wenn das erste Ausgabe-Befehlssignal kleiner oder gleich Null ist, so dass der Verstärkungsumwandler das fünfphasige PWM-Wechselrichtermodul mit der DC-Eingabespannung versorgt, wenn die von den zwei AC-Maschinen benötigte Spannung kleiner oder gleich der DC-Eingangsspannung ist.
    • 5. System nach Ausführungsform 3, wobei die zwei AC-Maschinen umfassen: eine erste dreiphasige AC-Maschine und eine zweite dreiphasige AC-Maschine, und wobei die erste Steuerschleife umfasst: ein erstes Drehmoment-zu-Strom-Abbildungsmodul, welches eingerichtet ist, um: das erste Drehmomentbefehlsignal, die erste Geschwindigkeit (ω1) der Welle sowie die neue DC-Eingangsspannung zu empfangen, und das erste Drehmomentbefehlsignal, die erste Geschwindigkeit (ω1) der Welle sowie die neue DC-Eingangsspannung auf das erste d-Achsen-Strombefehlsignal und das erste q-Achsen-Strombefehlsignal abzubilden; ein erstes stationär-zu-synchron-Umwandlungsmodul, welches eingerichtet ist, um: einen ersten resultierenden Statorstrom, einen zweiten resultierenden Statorstrom, einen dritten resultierenden Statorstrom zu empfangen, welche gemessene Phasenströme von der ersten dreiphasigen AC-Maschine und der ersten Wellenpositionsausgabe (θ_R1) sind; und ein erstes Feedback-d-Achsen-Stromsignal und ein erstes Feedback-q-Achsen-Stromsignal auf Basis des ersten resultierenden Statorstroms, des zweiten resultierenden Statorstroms, des dritten resultierenden Statorstroms und der ersten Wellenpositionsausgabe (θ_R1) zu erzeugen; eine erste Summierverzweigung, welche eingerichtet ist, um: das erste d-Achsen-Strombefehlsignal und das erste Feedback-d-Achsen-Stromsignal zu empfangen; und das erste Feedback-d-Achsen-Stromsignal von dem ersten d-Achsen-Strombefehlsignal zu subtrahieren, um ein erstes Fehler-d-Achsen-Stromsignal zu erzeugen; und eine zweite Summierverzweigung, welche eingerichtet ist, um: das erste q-Achsen-Strombefehlsignal und ein erstes Feedback-q-Achsen-Stromsignal zu empfangen; und das erste Feedback-q-Achsen-Stromsignal von dem ersten q-Achsen-Strombefehlsignal zu subtrahieren, um ein erstes Fehler-q-Achsen-Stromsignal zu erzeugen.
    • 6. System nach Ausführungsform 5, wobei die erste Steuerschleife weiterhin umfasst: Ein erstes Stromsteuerungsmodul, welches eingerichtet ist, um: das erste Fehler-d-Achsen-Stromsignal und das erste Fehler-q-Achsen-Stromsignal zu empfangen; und ein erstes d-Achsen-Spannungsbefehlsignal und ein erstes q-Achsen-Spannungsbefehlsignal zu erzeugen; ein erstes Modulationsindex-Berechnungsmodul, welches eingerichtet ist, um: das erste d-Achsen-Spannungsbefehlsignal und das erste q-Achsen-Spannungsbefehlsignal zu empfangen; und den ersten Modulationsindex zu erzeugen; und ein erstes Synchron-zu-stationär-Umwandlungsmodul, welches eingerichtet ist, um: das erste d-Achsen-Spannungsbefehlsignal, das erste q-Achsen-Spannungsbefehlsignal und die erste Wellenpositionsausgabe (θ_r1) zu empfangen; und einen ersten sinusförmigen Spannungsbefehl, einen zweiten sinusförmigen Spannungsbefehl, einen dritten sinusförmigen Spannungsbefehl zu erzeugen.
    • 7. System nach Ausführungsform 6, wobei die zweite Steuerschleife weiterhin umfasst: ein zweites Drehmoment-zu-Strom-Abbildungsmodul, welches eingerichtet ist, um: ein zweites Drehmomentbefehlsignal, eine zweite Geschwindigkeit (ω2) der Welle, sowie die neue DC-Eingangsspannung zu empfangen; und das zweite Drehmomentbefehlsignal, die zweite Geschwindigkeit (ω2) der Welle, sowie die neue DC-Eingangsspannung auf ein zweites d-Achsen-Strombefehlsignal und ein zweites q-Achsen-Strombefehlsignal abzubilden; ein zweites Stationär-zu-synchron-Umwandlungsmodul, welches eingerichtet ist: einen vierten resultierenden Statorstrom, einen fünften resultierenden Statorstrom und einen sechsten resultierenden Statorstrom zu empfangen, welche gemessene Phasenströme von der zweiten dreiphasigen AC-Maschine sind, und eine zweite Wellenpositionsausgabe (θ_R2) zu empfangen; und ein zweites Feedback-d-Achsen-Stromsignal und ein zweites Feedback-q-Achsen-Stromsignal auf Basis des vierten resultierenden Statorstroms, des fünften resultierenden Statorstroms, des sechsten resultierenden Statorstroms, welche gemessene Phasenströme von der zweiten dreiphasigen AC-Maschine sind, und der zweiten Wellenpositionsausgabe (θ_R2) zu erzeugen; eine dritte Summierverzweigung, welche eingerichtet ist, um: das zweite d-Achsen-Strombefehlsignal und das zweite Feedback-d-Achsen-Stromsignal zu empfangen; und das zweite Feedback-d-Achsen-Stromsignal von dem zweiten d-Achsen-Strombefehlsignal zu subtrahieren, um ein zweites Fehler-d-Achsen-Stromsignal zu erzeugen; und eine vierte Summierverzweigung, welche eingerichtet ist, um: das zweite q-Achsen-Strombefehlsignal und das zweite Feedback-q-Achsen-Stromsignal zu empfangen; und das zweite Feedback-q-Achsen-Stromsignal von dem zweiten q-Achsen-Strombefehlsignal zu subtrahieren, um ein zweites Fehler-q-Achsen-Stromsignal zu erzeugen.
    • 8. System nach Ausführungsform 7, wobei die zweite Steuerschleife weiterhin umfasst: Ein zweites Stromsteuermodul, welches eingerichtet ist: das zweite Fehler-d-Achsen-Stromsignal und das zweite Fehler-q-Achsen-Stromsignal zu empfangen; und ein zweites d-Achsen-Spannungsbefehlsignal und ein zweites q-Achsen-Spannungsbefehlsignal zu erzeugen; ein zweites Modulationsindex-Berechnungsmodul, welches eingerichtet ist: das zweite d-Achsen-Spannungsbefehlsignal und das zweite q-Achsen-Spannungsbefehlsignal zu empfangen; und einen zweiten Modulationsindex zu erzeugen; und ein zweites Synchron-zu-stationär-Umwandlungsmodul, welches eingerichtet ist: das zweite d-Achsen-Spannungsbefehlsignal und das zweite q-Achsen-Spannungsbefehlsignal zu empfangen; und einen vierten sinusförmigen Spannungsbefehl, einen fünften sinusförmigen Spannungsbefehl und einen sechsten sinusförmigen Spannungsbefehl zu erzeugen.
    • 9. System nach Ausführungsform 1, wobei das System weiterhin umfasst: Ein Space Vector(SV)-PWM-Modul, welches mit der ersten Steuerschleife und der zweiten Steuerschleife gekoppelt, und dazu eingerichtet ist, um den ersten sinusförmigen Spannungsbefehl, den zweiten sinusförmigen Spannungsbefehl, den dritten sinusförmigen Spannungsbefehl, den vierten sinusförmigen Spannungsbefehl, den fünften sinusförmigen Spannungsbefehl, und den sechsten sinusförmigen Spannungsbefehl zu empfangen; und ein erstes Schaltvektorsignal, ein zweites Schaltvektorsignal, ein drittes Schaltvektorsignal, ein viertes Schaltvektorsignal, und ein fünftes Schaltvektorsignal zu erzeugen; wobei das fünfphasige PWM-Wechselrichtermodul mit dem SVPWM-Modul gekoppelt ist, und dazu eingerichtet ist, um das erste Schaltvektorsignal, das zweite Schaltvektorsignal, das dritte Schaltvektorsignal, das vierte Schaltvektorsignal, und das fünfte Schaltvektorsignal zu empfangen, und weiterhin umfasst: einen ersten Wechselrichterpol, welcher eine erste sinusförmige Spannung ausgibt, einen zweiten Wechselrichterpol, welcher eine zweite sinusförmige Spannung ausgibt, einen dritten Wechselrichterpol, welcher eine dritte sinusförmige Spannung ausgibt, einen vierten Wechselrichterpol, welcher eine vierte sinusförmige Spannung ausgibt, und einen fünften Wechselrichterpol, welcher eine fünfte sinusförmige Spannung ausgibt; wobei die erste dreiphasige AC-Maschine mit dem fünfphasigen PWM-Wechselrichtermodul mittels des ersten Wechselrichterpols, des zweiten Wechselrichterpols und des dritten Wechselrichterpols gekoppelt ist und dazu eingerichtet ist, um eine erste mechanische Energie auf der Basis der ersten sinusförmigen Spannung, der zweiten sinusförmigen Spannung und der dritten sinusförmigen Spannung und des ersten Wellenpositionsausgangs (θ_r1) zu erzeugen; wobei die zweite dreiphasige AC-Maschine mit dem fünfphasigen PWM-Wechselrichtermodul mittels des dritten Wechselrichterpols, des vierten Wechselrichterpols und des fünften Wechselrichterpols gekoppelt ist, und dazu eingerichtet ist, um eine zweite mechanische Energie auf der Basis der dritten sinusförmigen Spannung, der vierten sinusförmigen Spannung und der fünften sinusförmigen Spannung und des zweiten Wellenpositionsausgangs (θ_r2) zu erzeugen; und eine erste Welle, welche gekoppelt ist mit und angetrieben wird von dem ersten mechanische Energie-Ausgang von der ersten dreiphasigen AC-Maschine, und eine zweite Welle, welche gekoppelt ist mit und angetrieben wird von dem zweiten mechanische Energie-Ausgang von der zweiten dreiphasigen AC-Maschine.
    • 10. System nach Ausführungsform 3, weiterhin umfassend: Ein Stationär-zu-synchron-Umwandlungsmodul, welches dazu eingerichtet ist, um: einen ersten resultierenden Statorstrom, einen zweiten resultierenden Statorstrom, einen dritten resultierenden Statorstrom, einen vierten resultierenden Statorstrom, einen fünften resultierenden Statorstrom, einen ersten Wellenpositionsausgang, und einen zweiten Wellenpositionsausgang zu empfangen, und dazu eingerichtet ist, um ein erstes Feedback-d-Achsen-Stromsignal, ein erstes Feedback-q-Achsen-Stromsignal, ein zweites Feedback-d-Achsen-Stromsignal und ein zweites Feedback-q-Achsen-Stromsignal zu erzeugen; und ein Synchron-zu-stationär-Umwandlungsmodul, welches dazu eingerichtet ist, um: ein erstes d-Achsen-Spannungssignal, ein zweites q-Achsen-Spannungssignal, ein zweites d-Achsen-Spannungssignal und ein zweites q-Achsen-Spannungsbefehlsignal, den ersten Wellenpositionsausgang, und den zweiten Wellenpositionsausgang zu empfangen; und einen ersten sinusförmigen Spannungsbefehl, einen zweiten sinusförmigen Spannungsbefehl, einen dritten sinusförmigen Spannungsbefehl, einen vierten sinusförmigen Spannungsbefehl, und einen fünften sinusförmigen Spannungsbefehl zu erzeugen.
    • 11. System nach Ausführungsform 10, wobei die zwei AC-Maschinen umfassen: eine erste fünfphasige AC-Maschine, welche mit einer zweiten fünfphasigen AC-Maschine gekoppelt ist, und wobei die erste Steuerschleife umfasst: Ein erstes Drehmoment-zu-Strom-Abbildungsmodul, welches dazu eingerichtet ist, um: das erste Drehmomentbefehlsignal, die erste Geschwindigkeit (ω1) der Welle, und die DC-Eingangsspannung zu empfangen, und das erste Drehmomentbefehlsignal, die erste Geschwindigkeit (ω1) der Welle, und die neue DC-Eingangsspannung auf das erste d-Achsen-Strombefehlsignal und das erste q-Achsen-Strombefehlsignal abzubilden; eine erste Summierverzweigung, welche dazu eingerichtet ist, um: das erste d-Achsen-Strombefehlsignal und das erste Feedback-d-Achsen-Stromsignal zu empfangen; und das erste Feedback-d-Achsen-Stromsignal von dem ersten d-Achsen-Strombefehlsignal zu subtrahieren, um ein erstes Fehler-d-Achsen-Stromsignal zu erzeugen; und eine zweite Summierverzweigung, welche dazu eingerichtet ist, um: das erste q-Achsen-Strombefehlsignal und das erste Feedback-q-Achsen-Stromsignal zu empfangen; und das erste Feedback-q-Achsen-Stromsignal von dem ersten q-Achsen-Strombefehlsignal zu subtrahieren, um ein erstes Fehler-q-Achsen-Stromsignal zu, erzeugen.
    • 12. System nach Ausführungsform 11, wobei die erste Steuerschleife weiterhin umfasst: Ein erstes Stromsteuerungsmodul, welches dazu eingerichtet ist, um: das erste Fehler-d-Achsen-Stromsignal und das erste Fehler-q-Achsen-Stromsignal zu empfangen; und ein erstes d-Achsen-Spannungsbefehlsignal und ein erstes q-Achsen-Spannungsbefehlsignal zu erzeugen; und ein erstes Modulationsindex-Berechnungsmodul, welches dazu eingerichtet ist, um: das erste d-Achsen-Spannungssignal und das erste q-Achsen-Spannungsbefehlsignal zu empfangen; und den ersten Modulationsindex zu erzeugen.
    • 13. System nach Ausführungsform 12, wobei die zweite Steuerschleife weiterhin umfasst: Ein zweites Drehmoment-zu-Strom-Abbildungsmodul, welches eingerichtet ist, um: ein zweites Drehmomentbefehlsignal, eine zweite Geschwindigkeit (ω2) der Welle, sowie die neue DC-Eingabespannung zu empfangen; und das zweite Drehmomentbefehlsignal, die zweite Geschwindigkeit (ω2) der Welle sowie die neue DC-Eingabespannung auf ein zweites d-Achsen-Strombefehlsignal und ein zweites q-Achsen-Strombefehlsignal abzubilden; eine dritte Summierverzweigung, welche eingerichtet ist, um: das zweite d-Achsen-Strombefehlsignal und das zweite Feedback-d-Achsen-Strombefehlsignal zu empfangen; und das zweite Feedback-d-Achsen-Stromsignal von dem zweiten d-Achsen-Strombefehlsignal zu subtrahieren, um ein zweites Fehler-d-Achsen-Stromsignal zu erzeugen; und eine vierte Summierverzweigung, welche eingerichtet ist, um: das zweite q-Achsen-Strombefehlsignal und das zweite Feedback-q-Achsen-Stromsignal zu empfangen; und das zweite Feedback-q-Achsen-Stromsignal von dem zweiten q-Achsen-Strombefehlsignal zu subtrahieren, um ein zweites Fehler-q-Achsen-Strombefehlsignal zu erzeugen.
    • 14. System nach Ausführungsform 13, wobei die zweite Steuerschleife weiterhin umfasst: Ein zweites Stromsteuermodul, welches eingerichtet ist, um: das zweite Fehler-d-Achsen-Stromsignal und das zweite Fehler-q-Achsen-Stromsignal zu empfangen; und ein zweites d-Achsen-Spannungsbefehlsignal und ein zweites q-Achsen-Spannungsbefehlsignal zu erzeugen; und ein zweites Modulationsindex-Berechnungsmodul, welches eingerichtet ist, um: das zweite d-Achsen-Spannungsbefehlsignal und das zweite q-Achsen-Spannunsbefehlsignal zu empfangen; und einen zweiten Modulationsindex zu erzeugen.
    • 15. System nach Ausführungsform 14, wobei das System weiterhin umfasst: Ein Space Vector (SV)-PWM-Modul, welches mit der ersten Steuerschleife, der zweiten Steuerschleife mittels des Synchron-zu-stationär-Umwandlungsmodul gekoppelt ist, sowie mit dem fünfphasigen PWM-Wechselrichtermodul gekoppelt ist, wobei das SVPWM-Modul eingerichtet ist, um den ersten sinusförmigen Spannungsbefehl, den zweiten sinusförmigen Spannungsbefehl, den dritten sinusförmigen Spannungsbefehl, den vierten sinusförmigen Spannungsbefehl, sowie den fünften sinusförmigen Spannungsbefehl zu empfangen; und ein erstes Schaltvektorsignal, ein zweites Schaltvektorsignal, ein drittes Schaltvektorsignal, ein viertes Schaltvektorsignal sowie ein fünftes Schaltvektorsignal zu erzeugen; wobei das fünfphasige PWM-Wechselrichtermodul mit dem SVPWM-Modul gekoppelt ist und eingerichtet ist, um das erste Schaltvektorsignal, das zweite Schaltvektorsignal, das dritte Schaltvektorsignal, das vierte Schaltvektorsignal sowie das fünfte Schaltvektorsignal zu empfangen, wobei das fünfphasige PWM-Wechselrichtermodul umfasst: einen ersten Wechselrichterpol, welcher eine erste sinusförmige Phasenspannung ausgibt, einen zweiten Wechselrichterpol, welcher eine zweite sinusförmige Phasenspannung ausgibt, einen dritten Wechselrichterpol, welcher eine dritte sinusförmige Phasenspannung ausgibt, einen vierten Wechselrichterpol, welcher eine vierte sinusförmige Phasenspannung ausgibt, sowie einen fünften Wechselrichterpol, welcher eine fünfte sinusförmige Phasenspannung ausgibt; und eine erste Welle, welche gekoppelt ist mit und angetrieben wird von mechanischer Ausgabeenergie von der ersten fünfphasigen AC-Maschine, wobei die zweite fünfphasige AC-Maschine mit der ersten fünfphasigen AC-Maschine in Reihe gekoppelt ist, und eingerichtet ist, um mechanische Energie auf der Basis der ersten bis fünften Maschinenspannung zu erzeugen; und eine zweite Welle, welche gekoppelt ist mit und angetrieben wird von mechanischer Ausgabeenergie von der zweiten fünfphasigen AC-Maschine.
    • 16. System, umfassend: Zwei Wechselstrom(AC)-Maschinen, welche eine kombinierte Ziel-mechanische Leistung benötigen, welche während eines Betriebs variiert; ein fünfphasiges PWM-Wechselrichtermodul, welches mit den zwei AC-Maschinen gekoppelt ist und dazu eingerichtet ist, um sinusförmige Spannungs-Wellenformen für die zwei AC-Maschinen bei variierenden Geschwindigkeiten zu erzeugen; eine DC-Eingangsspannungsquelle, welche eine DC-Eingangsspannung bereitstellt; einen Verstärkungsumwandler, welcher mit dem fünfphasigen PWM-Wechselrichtermodul und der DC-Eingangsspannungsquelle gekoppelt ist, und dazu eingerichtet ist, um das fünfphasige PWM-Wechselrichtermodul mit einer neuen DC-Eingangsspannung zu versorgen, welche einen Wert größer oder gleich einem Wert der DC-Eingangsspannung aufweist, wobei das fünfphasige PWM-Wechselrichtermodul die sinusförmigen Spannungs-Wellenformen erzeugt, welche die zwei AC-Maschinen auf der Basis der neuen DC-Eingangsspannung antreibt; und ein Spannungsverstärkungs-Befehlssteuermodul, welches eingerichtet ist, um ein Verstärkungsbefehlsignal zu erzeugen, welches den Verstärkungsumwandler steuert.
    • 17. System nach Ausführungsform 16, wobei das von dem Spannungsverstärkungs-Befehlssteuermodul erzeugte Spannungsverstärkungssignal den Verstärkungsumwandler steuert, so dass der Verstärkungsumwandler die neue DC-Eingangsspannung in Antwort auf das Verstärkungsbefehlsignal erzeugt.
    • 18. System nach Ausführungsform 17, wobei das Verstärkungsbefehlsignal die von dem Verstärkungsumwandler erzeugte neue DC-Eingangsspannung auf einen Wert größer als die DC-Eingangsspannung treibt, wenn die zwei AC-Maschinen eine zusätzliche Spannung benötigen, welche die DC-Eingangsspannung überschreitet, welche erforderlich ist, um die kombinierte Ziel-mechanische Leistung zu erreichen, welche von den zwei AC-Maschinen gefordert wird.
    • 19. System nach Ausführungsform 18, wobei das Spannungsverstärkungs-Befehlssteuermodul weiterhin eingerichtet ist, um: Das Spannungsverstärkungsbefehlssignal mit einem positiven Wert an den Verstärkungsumwandler auszugeben, wenn die zwei AC-Maschinen eine zusätzliche Spannung benötigen, welche die DC-Eingangsspannung überschreitet, und das Spannungsverstärkungsbefehlsignal an den Verstärkungsumwandler mit einem Null-Wert auszugeben, wenn die von den zwei AC-Maschinen geforderte Spannung kleiner oder gleich der DC-Eingangsspannung ist.
    • 20. System nach Ausführungsform 16, weiterhin umfassend: Eine erste Steuerschleife; und eine zweite Steuerschleife, wobei das Spannungsverstärkungs-Befehlssteuermodul eingerichtet ist, um in Verbindung mit der ersten Steuerschleife und der zweiten Steuerschleife zu wirken, und wobei das Spannungsverstärkungs-Befehlssteuermodul weiterhin eingerichtet ist, um ein Modulationsindex-Referenzsignal, einen ersten Modulationsindex von der ersten Steuerschleife und einen zweiten Modulationsindex von der zweiten Steuerschleife zu empfangen, und den ersten Modulationsindex zu dem zweiten Modulationsindex zu addieren, um eine Modulationsindex-Feedbacksignaleingabe zu erzeugen; und die Modulationsindex-Referenzsignaleingabe von der Modulationsindex-Feedbacksignaleingabe zu subtrahieren, um ein Modulationsindex-Fehlersignal zu erzeugen, wobei das Spannungsverstärkungs-Befehlssteuermodul weiterhin umfasst: eine Spannungsbefehlsteuerung, umfassend: eine Spannungssteuerung, welche eingerichtet ist, um: das Modulationsindex-Fehlersignal zu empfangen; und eine erstes Ausgabe-Befehlssignal auf der Basis des Modulationsindex-Fehlersignals zu erzeugen; und ein Positiv-Begrenzermodul, welches eingerichtet ist, um: das erste Ausgabebefehlsignal zu empfangen, und das erste Ausgabebefehlssignal auf einen Wert zwischen Null und einen positiven Wert zu begrenzen, wobei das Positiv-Begrenzermodul das Verstärkungsspannungssignal an den Verstärkungsumwandler ausgibt, wobei das Verstärkungsbefehlssignal den Verstärkungsumwandler steuert, so dass der Verstärkungsumwandler das fünfphasige PWM-Wechselrichtermodul mit einer Spannung größer als die DC-Eingabespannung versorgt, wenn die zwei AC-Maschinen eine zusätzliche Spannung benötigen, welche die DC-Eingabespannung überschreitet, und wobei das Verstärkungsbefehlssignal einen Null-Wert an den Verstärkungsumwandler ausgibt, wenn das erste Ausgabebefehlsignal kleiner oder gleich Null ist, so dass der Verstärkungsumwandler das fünfphasige PWM-Wechselrichtermodul mit der DC-Eingangsspannung versorgt, wenn die von den zwei AC-Maschinen benötigte Spannung kleiner oder gleich der DC-Eingangsspannung ist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • „Features of two Multi-Motor Drive Schemes Supplied from Five-Phase/Five-Leg Voltage Source Inverters,” von Dujić et al., 27. Mai 2008 [0004]
    • ”Clarke & Park Transforms an the TMS320C2xx”, Application Report Literature Number: BPRA048, Texas Instruments, 2007 [0027]

Claims (10)

  1. System zur Steuerung zweier Wechselstrom (AC)-Maschinen, wobei das System umfasst: Ein fünfphasiges PWM-Wechselrichtermodul, welches mit den zwei AC-Maschinen gekoppelt ist und dazu eingerichtet ist, um sinusförmige Spannungen für die zwei AC-Maschinen zu erzeugen; eine DC-Eingangsspannungsquelle, welche eine DC-Eingangsspannung bereitstellt; einen Verstärkungsumwandler, welcher mit dem fünfphasigen PWM-Wechselrichtermodul und der DC-Eingangsspannungsquelle gekoppelt ist, und dazu eingerichtet ist, um das fünfphasige PWM-Wechselrichtermodul mit einer neuen DC-Eingangsspannung mit einem Wert zu versorgen, welcher größer oder gleich einem Wert der DC-Eingangsspannung ist; und ein Spannungsverstärkungs-Befehlssteuermodul, welches eingerichtet ist, um ein Verstärkungsbefehlsignal zu erzeugen, welches den Verstärkungsumwandler steuert, so dass der Verstärkungsumwandler die neue DC-Eingangsspannung in Antwort auf das Verstärkungsbefehlsignal erzeugt, wobei das Verstärkungsbefehlsignal die von dem Verstärkungsumwandler erzeugte neue DC-Eingangsspannung auf einen Wert größer als die DC-Eingangsspannung hochfährt, wenn die zwei AC-Maschinen eine zusätzliche Spannungen benötigen, welche die DC-Eingangsspannung überschreitet, welche erforderlich ist, um eine kombinierte Ziel-mechanische Leistung zu erreichen, welche von den zwei AC-Maschinen benötigt wird.
  2. System nach Anspruch 1, wobei das Spannungsverstärkungs-Befehlssteuermodul weiterhin eingerichtet ist, um: das Spannungsverstärkungsbefehlssignal mit einem positiven Wert an den Verstärkungsumwandler auszugeben, wenn die zwei AC-Maschinen eine zusätzliche Spannung benötigen, welche die DC-Eingangsspannung überschreitet, und das Spannungsverstärkungsbefehlssignal mit einem Null-Wert an den Verstärkungsumwandler auszugeben, wenn die von den zwei AC-Maschinen benötigte Spannung geringer oder gleich der DC-Eingangsspannung ist, und wobei das fünfphasige PWM-Wechselrichtermodul auf Basis der neuen DC-Eingangsspannung sinusförmige Spannungs-Wellenformen erzeugt, welche die zwei AC-Maschinen bei variierenden Geschwindigkeiten antreibt.
  3. System nach Anspruch 1 oder 2, weiterhin umfassend: Eine erste Steuerschleife, welche eingerichtet ist, um ein erstes Drehmomentbefehlsignal, eine erste Geschwindigkeit (ω1) einer Welle sowie die neue DC-Eingangsspannung auf ein erstes d-Achsen-Strombefehlsignal und ein erstes q-Achsen-Strombefehlsignal abzubilden; eine zweite Steuerschleife, welche eingerichtet ist, um ein zweites Drehmomentbefehlsignal, eine zweite Geschwindigkeit (ω2) der Welle sowie die neue DC-Eingangsspannung auf ein zweites d-Achsenstrombefehlsignal und ein zweites q-Achsen-Strombefehlsignal abzubilden; wobei das Spannungsverstärkungsbefehlssteuermodul weiterhin eingerichtet ist, um ein Modulationsindex-Referenzsignal, einen ersten Modulationsindex von der ersten Steuerschleife und einen zweiten Modulationsindex von der zweiten Steuerschleife zu empfangen, und den ersten Modulationsindex zu dem zweiten Modulationsindex zu addieren, um eine Modulationsindex-Feedbacksignaleingabe zu erzeugen; und die Modulationsindex-Referenzsignaleingabe von der Modulationsindex-Feedbacksignaleingabe zu subtrahieren, um ein Modulationsindex-Fehlersignal zu erzeugen.
  4. System nach Anspruch 3, wobei das Spannungsverstärkungsbefehlssteuermodul eingerichtet ist, um in Verbindung mit der ersten Steuerschleife und der zweiten Steuerschleife zu wirken, und das System weiterhin umfasst: eine Spannungsbefehlsteuerung, umfassend: eine Spannungssteuerung, welche eingerichtet ist, um: das Modulationsindex-Fehlersignal zu empfangen; und ein erstes Ausgabe-Befehlssignal auf Basis des Modulationsindex-Fehlersignals zu erzeugen; ein Positiv-Begrenzermodul, welches eingerichtet ist, um: das erste Ausgabe-Befehlssignal zu empfangen, und das erste Ausgabe-Befehlssignal auf einen Wert zwischen Null und einem positiven Wert zu begrenzen, wobei das Positiv-Begrenzermodul das Verstärkungsbefehlssignal an den Verstärkungsumwandler ausgibt, wobei das Verstärkungsbefehlsignal den Verstärkungsumwandler derart steuert, dass der Verstärkungsumwandler das fünfphasige PWM-Wechselrichtermodul mit einer Spannung größer als die DC-Eingangsspannung versorgt, wenn die zwei AC-Maschinen eine zusätzliche Spannung benötigen, welche die DC-Eingangsspannung überschreitet, und wobei das Verstärkungsbefehlssignal einen Null-Wert an den Verstärkungsumwandler ausgibt, wenn das erste Ausgabe-Befehlssignal kleiner oder gleich Null ist, so dass der Verstärkungsumwandler das fünfphasige PWM-Wechselrichtermodul mit der DC-Eingabespannung versorgt, wenn die von den zwei AC-Maschinen benötigte Spannung kleiner oder gleich der DC-Eingangsspannung ist.
  5. System nach Anspruch 3 oder 4, wobei die zwei AC-Maschinen umfassen: eine erste dreiphasige AC-Maschine und eine zweite dreiphasige AC-Maschine, und wobei die erste Steuerschleife umfasst: ein erstes Drehmoment-zu-Strom-Abbildungsmodul, welches eingerichtet ist, um: das erste Drehmomentbefehlsignal, die erste Geschwindigkeit (Ω1) der Welle sowie die neue DC-Eingangsspannung zu empfangen, und das erste Drehmomentbefehlsignal, die erste Geschwindigkeit (Ω1) der Welle sowie die neue DC-Eingangsspannung auf das erste d-Achsen-Strombefehlsignal und das erste q-Achsen-Strombefehlsignal abzubilden; ein erstes stationär-zu-synchron-Umwandlungsmodul, welches eingerichtet ist, um: einen ersten resultierenden Statorstrom, einen zweiten resultierenden Statorstrom, einen dritten resultierenden Statorstrom zu empfangen, welche gemessene Phasenströme von der ersten dreiphasigen AC-Maschine und der ersten Wellenpositionsausgabe (θ_R1) sind; und ein erstes Feedback-d-Achsen-Stromsignal und ein erstes Feedback-q-Achsen-Stromsignal auf Basis des ersten resultierenden Statorstroms, des zweiten resultierenden Statorstroms, des dritten resultierenden Statorstroms und der ersten Wellenpositionsausgabe (θ_R1) zu erzeugen; eine erste Summierverzweigung, welche eingerichtet ist, um: das erste d-Achsen-Strombefehlsignal und das erste Feedback-d-Achsen-Stromsignal zu empfangen; und das erste Feedback-d-Achsen-Stromsignal von dem ersten d-Achsen-Strombefehlsignal zu subtrahieren, um ein erstes Fehler-d-Achsen-Stromsignal zu erzeugen; und eine zweite Summierverzweigung, welche eingerichtet ist, um: das erste q-Achsen-Strombefehlsignal und ein erstes Feedback-q-Achsen-Stromsignal zu empfangen; und das erste Feedback-q-Achsen-Stromsignal von dem ersten q-Achsen-Strombefehlsignal zu subtrahieren, um ein erstes Fehler-q-Achsen-Stromsignal zu erzeugen.
  6. System nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das System weiterhin umfasst: Ein Space Vector(SV)-PWM-Modul, welches mit der ersten Steuerschleife und der zweiten Steuerschleife gekoppelt, und dazu eingerichtet ist, um den ersten sinusförmigen Spannungsbefehl, den zweiten sinusförmigen Spannungsbefehl, den dritten sinusförmigen Spannungsbefehl, den vierten sinusförmigen Spannungsbefehl, den fünften sinusförmigen Spannungsbefehl, und den sechsten sinusförmigen Spannungsbefehl zu empfangen; und ein erstes Schaltvektorsignal, ein zweites Schaltvektorsignal, ein drittes Schaltvektorsignal, ein viertes Schaltvektorsignal, und ein fünftes Schaltvektorsignal zu erzeugen; wobei das fünfphasige PWM-Wechselrichtermodul mit dem SVPWM-Modul gekoppelt ist, und dazu eingerichtet ist, um das erste Schaltvektorsignal, das zweite Schaltvektorsignal, das dritte Schaltvektorsignal, das vierte Schaltvektorsignal, und das fünfte Schaltvektorsignal zu empfangen, und weiterhin umfasst: einen ersten Wechselrichterpol, welcher eine erste sinusförmige Spannung ausgibt, einen zweiten Wechselrichterpol, welcher eine zweite sinusförmige Spannung ausgibt, einen dritten Wechselrichterpol, welcher eine dritte sinusförmige Spannung ausgibt, einen vierten Wechselrichterpol, welcher eine vierte sinusförmige Spannung ausgibt, und einen fünften Wechselrichterpol, welcher eine fünfte sinusförmige Spannung ausgibt; wobei die erste dreiphasige AC-Maschine mit dem fünfphasigen PWM-Wechselrichtermodul mittels des ersten Wechselrichterpols, des zweiten Wechselrichterpols und des dritten Wechselrichterpols gekoppelt ist und dazu eingerichtet ist, um eine erste mechanische Energie auf der Basis der ersten sinusförmigen Spannung, der zweiten sinusförmigen Spannung und der dritten sinusförmigen Spannung und des ersten Wellenpositionsausgangs (θ_r1) zu erzeugen; wobei die zweite dreiphasige AC-Maschine mit dem fünfphasigen PWM-Wechselrichtermodul mittels des dritten Wechselrichterpols, des vierten Wechselrichterpols und des fünften Wechselrichterpols gekoppelt ist, und dazu eingerichtet ist, um eine zweite mechanische Energie auf der Basis der dritten sinusförmigen Spannung, der vierten sinusförmigen Spannung und der fünften sinusförmigen Spannung und des zweiten Wellenpositionsausgangs (θ_r2) zu erzeugen; und eine erste Welle, welche gekoppelt ist mit und angetrieben wird von dem ersten mechanische Energie-Ausgang von der ersten dreiphasigen AC-Maschine, und eine zweite Welle, welche gekoppelt ist mit und angetrieben wird von dem zweiten mechanische Energie-Ausgang von der zweiten dreiphasigen AC-Maschine.
  7. System nach einem der vorangegangenen Ansprüche, weiterhin umfassend: Ein Stationär-zu-synchron-Umwandlungsmodul, welches dazu eingerichtet ist, um: einen ersten resultierenden Statorstrom, einen zweiten resultierenden Statorstrom, einen dritten resultierenden Statorstrom, einen vierten resultierenden Statorstrom, einen fünften resultierenden Statorstrom, einen ersten Wellenpositionsausgang, und einen zweiten Wellenpositionsausgang zu empfangen, und dazu eingerichtet ist, um das erste Feedback-d-Achsen-Stromsignal, das erste Feedback-q-Achsen-Stromsignal, ein zweites Feedback-d-Achsen-Stromsignal und ein zweites Feedback-q-Achsen-Stromsignal zu erzeugen; und ein Synchron-zu-stationär-Umwandlungsmodul, welches dazu eingerichtet ist, um: ein erstes d-Achsen-Spannungssignal, ein zweites q-Achsen-Spannungssignal, ein zweites d-Achsen-Spannungssignal und ein zweites q-Achsen-Spannungsbefehlsignal, den ersten Wellenpositionsausgang, und den zweiten Wellenpositionsausgang zu empfangen; und einen ersten sinusförmigen Spannungsbefehl, einen zweiten sinusförmigen Spannungsbefehl, einen dritten sinusförmigen Spannungsbefehl, einen vierten sinusförmigen Spannungsbefehl, und einen fünften sinusförmigen Spannungsbefehl zu erzeugen.
  8. System, umfassend: Zwei Wechselstrom(AC)-Maschinen, welche eine kombinierte Ziel-mechanische Leistung benötigen, welche während eines Betriebs variiert; ein fünfphasiges PWM-Wechselrichtermodul, welches mit den zwei AC-Maschinen gekoppelt ist und dazu eingerichtet ist, um sinusförmige Spannungs-Wellenformen für die zwei AC-Maschinen bei variierenden Geschwindigkeiten zu erzeugen; eine DC-Eingangsspannungsquelle, welche eine DC-Eingangsspannung bereitstellt; einen Verstärkungsumwandler, welcher mit dem fünfphasigen PWM-Wechselrichtermodul und der DC-Eingangsspannungsquelle gekoppelt ist, und dazu eingerichtet ist, um das fünfphasige PWM-Wechselrichtermodul mit einer neuen DC-Eingangsspannung zu versorgen, welche einen Wert größer oder gleich einem Wert der DC-Eingangsspannung aufweist, wobei das fünfphasige PWM-Wechselrichtermodul die sinusförmigen Spannungs-Wellenformen erzeugt, welche die zwei AC-Maschinen auf der Basis der neuen DC-Eingangsspannung antreibt; und ein Spannungsverstärkungs-Befehlssteuermodul, welches eingerichtet ist, um ein Verstärkungsbefehlsignal zu erzeugen, welches den Verstärkungsumwandler steuert.
  9. System nach Anspruch 8, wobei das von dem Spannungsverstärkungs-Befehlssteuermodul erzeugte Spannungsverstärkungssignal den Verstärkungsumwandler steuert, so dass der Verstärkungsumwandler die neue DC-Eingangsspannung in Antwort auf das Verstärkungsbefehlsignal erzeugt.
  10. System nach Anspruch 8 oder 9, weiterhin umfassend: Eine erste Steuerschleife; und eine zweite Steuerschleife, wobei das Spannungsverstärkungs-Befehlssteuermodul eingerichtet ist, um in Verbindung mit der ersten Steuerschleife und der zweiten Steuerschleife zu wirken, und wobei das Spannungsverstärkungs-Befehlssteuermodul weiterhin eingerichtet ist, um ein Modulationsindex-Referenzsignal, einen ersten Modulationsindex von der ersten Steuerschleife und einen zweiten Modulationsindex von der zweiten Steuerschleife zu empfangen, und den ersten Modulationsindex zu dem zweiten Modulationsindex zu addieren, um eine Modulationsindex-Feedbacksignaleingabe zu erzeugen; und die Modulationsindex-Referenzsignaleingabe von der Modulationsindex-Feedbacksignaleingabe zu subtrahieren, um ein Modulationsindex-Fehlersignal zu erzeugen, wobei das Spannungsverstärkungs-Befehlssteuermodul weiterhin umfasst: eine Spannungsbefehlsteuerung, umfassend: eine Spannungssteuerung, welche eingerichtet ist, um: das Modulationsindex-Fehlersignal zu empfangen; und eine erstes Ausgabe-Befehlssignal auf der Basis des Modulationsindex-Fehlersignals zu erzeugen; und ein Positiv-Begrenzermodul, welches eingerichtet ist, um: das erste Ausgabebefehlsignal zu empfangen, und das erste Ausgabebefehlssignal auf einen Wert zwischen Null und einen positiven Wert zu begrenzen, wobei das Positiv-Begrenzermodul das Verstärkungsspannungssignal an den Verstärkungsumwandler ausgibt, wobei das Verstärkungsbefehlssignal den Verstärkungsumwandler steuert, so dass der Verstärkungsumwandler das fünfphasige PWM-Wechselrichtermodul mit einer Spannung größer als die DC-Eingabespannung versorgt, wenn die zwei AC-Maschinen eine zusätzliche Spannung benötigen, welche die DC-Eingabespannung überschreitet, und wobei das Verstärkungsbefehlssignal einen Null-Wert an den Verstärkungsumwandler ausgibt, wenn das erste Ausgabebefehlsignal kleiner oder gleich Null ist, so dass der Verstärkungsumwandler das fünfphasige PWM-Wechselrichtermodul mit der DC-Eingangsspannung versorgt, wenn die von den zwei AC-Maschinen benötigte Spannung kleiner oder gleich der DC-Eingangsspannung ist.
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