DE102010030487B4

DE102010030487B4 - Verfahren für das Detektieren eines anormalen Betriebs eines Wandler-Untermoduls

Info

Publication number: DE102010030487B4
Application number: DE102010030487.5A
Authority: DE
Inventors: Bon Ho Bae; Leah Dunbar
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2009-07-21
Filing date: 2010-06-24
Publication date: 2022-02-24
Anticipated expiration: 2030-06-25
Also published as: US7977963B2; US20110018578A1; DE102010030487A1; CN101963655A; CN101963655B

Abstract

Verfahren zum Bestimmen, ob ein erstes Wandler-Untermodul (115) eines Wandlermoduls (110) normal arbeitet, wobei das Verfahren die Schritte aufweist von:
Definieren einer Vielzahl von Sektoren (Apos, Aneg) eines ersten Strombefehlssignals (I_as*), die zu Phasenwinkelbereichen korrespondieren, basierend auf einem Phasenwinkel (θ_phase) des ersten Strombefehlssignals (I_as*), wobei die Vielzahl der Sektoren (Apos, Aneg) einen ersten positiven Sektor (Apos) beinhaltet, in welchem eine Amplitude des ersten Strombefehlssignals (I_as*) positive Werte besitzt und einen ersten negativen Sektor (Aneg) besitzt, in welchem die Amplitude des ersten Strombefehlssignals (I_as*) negative Werte besitzt;
Bestimmen (410, 425, 460), ob der Phasenwinkel (θ_phase) des ersten Strombefehlssignals (I_as*) innerhalb des ersten positiven Sektors (Apos) ist;
In Reaktion auf das Bestimmen (410, 425, 460), dass das erste Strombefehlssignal (I_as*) innerhalb des ersten positiven Sektors (Apos) ist, regelmäßiges Messen einer Amplitude eines ersten Stromsignals (I_as) und Bestimmen (475), ob der Amplitudenwert des ersten Stromsignals (I_as) kleiner als ein positiver Stromschwellenwert (505) ist; und nach jeder Messung und Bestimmung:
Inkrementieren (480) eines positiven Zählglieds (Ias_cnt_Pos), wenn der Amplitudenwert des ersten Stromsignals (I_as) kleiner als der positive Stromschwellenwert (505) ist, oder Zurücksetzen (470) des positiven Zählglieds (Ias_cnt_Pos), wenn der Amplitudenwert des ersten Stromsignals (I_as) größer als der positive Stromschwellenwert (505) ist, wobei das positive Zählglied (Ias_cnt_Pos) eine Anzahl von aufeinander folgenden Zeitpunkten zählt, an denen für die Amplitude des ersten Stromsignals (I_as) bestimmt wird, dass sie kleiner als der positive Stromschwellenwert (505) ist, wenn der Phasenwinkel (θ_phase) des ersten Strombefehlssignals (I_as*) innerhalb des ersten positiven Sektors (Apos) ist;
Bestimmen (485), ob ein gegenwärtiger Wert, welcher durch das positive Zählglied (Ias_cnt_Pos) erhalten wird, einen ersten maximalen Zählwert (MaxCnt) übersteigt;
Bestimmen (495), dass das erste Wandler-Untermodul (115) anormal arbeitet, wenn der gegenwärtige Wert, welcher durch das positive Zählglied (Ias_cnt_Pos) erhalten wird, den ersten maximalen Zählwert (MaxCnt) übersteigt; und
Bestimmen (490), dass das erste Wandler-Untermodul (115) normal arbeitet, wenn der gegenwärtige Wert, welcher durch das positive Zählglied (Ias_cnt_Pos) erhalten wird, kleiner ist, als der erste maximale Zählwert (MaxCnt).

Description

Technischer Bereich
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf hybride und elektrische Fahrzeugleistungssysteme und, spezieller ausgedrückt, bezieht sie sich auf ein Verfahren für das Detektieren eines anomalen Betriebs eines Dreiphasen-PWM-Wandlermoduls, welcher Teil eines hybriden und elektrischen Fahrzeugleistungssystems ist.
Hintergrund der Erfindung
Die Druckschrift DE 11 2004 002 512 T5 offenbart ein Verfahren zum Detektieren eines Fehlers in einem System, das einen Stromrichter und eine Last umfasst, insbesondere einen Antriebsmotor eines Eisenbahnzugfahrzeugs, wobei die Last mit dem Stromrichter über eine Leitung verbunden ist, insbesondere eine Wechselstromleitung mit drei Phasen.
Die Druckschrift EP 0848492 B1 betrifft eine Schaltvorrichtung eines Wechselrichters, um einen Strom zwischen ausgewählten Phasen bereitzustellen. Wenn die jeweilige Steigung der Stromwellenformen, die dann durch eine Stromdetektionsschaltungen detektiert werden, einer Referenzneigung entsprechen, kann darauf geschlossen werden, dass sowohl die Stromdetektionsschaltung der Schaltung, durch die der Strom dann fließt, als auch die Schaltvorrichtungen und Motorwicklungen normal sind.
US 6927988 B2 offenbart ein Verfahren zur Diagnose von Fehlern mittels einer Last. Hierzu werden IGBT derart gesteuert, dass vorbestimmte Ströme erwartet werden. Sofern sich nicht die erwartungsgemäßen Ströme einstellen, wird ein Fehler diagnostiziert.
US 2009 / 0 059 446 A1 betrifft eine AC-Motorsteuerung zur Detektion eines anormalen Zustands in einem Motorkabel.
Hybride und elektrische Fahrzeuge (HEVs) beinhalten typischer Weise einen Wechselstrom-(AC-)elektrischen Motor, welcher durch eine Gleichstrom-(DC-)Leistungsquelle, wie z. B. eine Speicherbatterie, getrieben wird. Die Motorwicklungen des AC-elektrischen Motors können an einen Leistungswandlermodul(e) gekoppelt werden, welches eine schnelle Schaltfunktion durchführt, um die DC-Leistung in AC-Leistung zu wandeln, welche den AC-elektrischen Motor antreibt, welcher umgekehrt eine Welle des HEV-Antriebs antreibt. Traditionell beinhalten HEVs zwei Dreiphasen-Pulsweiten-modulierte(PWM-)Wandlermodule und zwei Dreiphasen-Motoren, wobei jeder durch einen der Dreiphasen-PWM-Wandlermodule angetrieben wird, an welches es gekoppelt ist. Jedes Dreiphasen-PWM-Wandlermodul erzeugt Dreiphasenströme (I_as, I_bs, I_cs), welche einen der Dreiphasen-Motoren antreiben, an welche das spezielle Dreiphasen-PWM-Wandlermodul angeschlossen ist. Spezieller ausgedrückt, jedes Dreiphasen-PWM-Wandlermodul beinhaltet drei Wandler-Untermodule, wobei jedes der Wandler-Untermodule einen der Dreiphasenströme (I_as, I_bs, I_cs) erzeugt, welche zu einer Motorwicklung des AC-Motors geliefert werden, welcher durch das Dreiphasen-PWM-Wandlermodul angetrieben wird.
In einigen Situationen kann eine Verbindung zwischen dem Wandlermodul und einem entsprechenden Dreiphasen-AC-Motor ausfallen. Dies kann z.B. aufgrund einer Unterbrechung eines Drahtes zum/im Dreiphasen-AC-Motor geschehen.
Ein bestehendes diagnostisches Verfahren kann einen offenen Schaltungszustand detektieren, wobei das Dreiphasen-PWM-Wandlermodul nur involviert ist, wenn wenigstens einer der Dreiphasen-Ströme (I_as, I_bs, I_cs), welche durch einen der Wandler-Untermodule ausgegeben wird, null ist, wenn ein Strombefehl oberhalb eines Schwellwertes ist. Demnach funktioniert dieses diagnostische Verfahren nur, wenn einer (oder mehrere) der Wandler-Untermodule keinen Dreiphasenstrom erzeugt (d. h. sein Ausgangs-Dreiphasenstrom besitzt einen Wert von null).
Entsprechend ist es wünschenswert, andere diagnostische Verfahren, Systeme und Geräte für das Detektieren eines anomalen Betriebs eines Dreiphasen-PWM-Wandlermoduls zu liefern bzw. bereitzustellen. Außerdem werden andere wünschenswerte Merkmale und Charakteristika der vorliegenden Erfindung aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und den angehängten Ansprüchen offensichtlich, welche in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen und dem vorausgegangenen technischen Bereich und Hintergrund gegeben werden.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung offenbart ein Verfahren zum Bestimmen, ob ein erstes Wandler-Untermodul eines Wandlermoduls normal arbeitet, mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1.
In einer Ausführungsform wird ein Verfahren für das Bestimmen bereitgestellt, ob ein erstes Wandler-Untermodul eines Wandlermoduls normal arbeitet. Entsprechend mit diesem System und Verfahren ist eine Vielzahl von Sektoren eines ersten Strombefehlssignals basierend auf einem Phasenwinkel des ersten Strombefehlssignals definiert. Die Vielzahl der Sektoren beinhaltet einen ersten positiven Sektor, in welchem eine Amplitude des ersten Strombefehlssignals positive Werte besitzt, und einen ersten negativen Sektor, in welchem die Amplitude des ersten Strombefehlssignals negative Werte besitzt. In diesem System und Verfahren wird ein positives Zählglied unterhalten, welches die Anzahl von aufeinander folgenden Zeitpunkten zählt, bei denen für die Amplitude eines ersten Stromsignals bestimmt wird, dass sie kleiner als ein positiver Stromschwellwert ist, wenn der Phasenwinkel des ersten Strombefehlssignals innerhalb des ersten positiven Sektors ist. Die Amplitude des ersten Stromsignals wird regelmäßig gemessen, und nach jeder Messung wird bestimmt, ob ein vorliegender Wert, welcher durch das positive Zählglied erhalten wird, einen ersten maximalen Zählwert übersteigt. Wenn der vorliegende Wert, welcher durch das positive Zählglied erhalten wird, den ersten maximalen Zählwert übersteigt, wird bestimmt, dass das erste Wandler-Untermodul anormal arbeitet. In ähnlicher Weise wird auch ein negatives Zählglied betrieben, welches eine Anzahl von aufeinander folgenden Zeitpunkten zählt, bei welchem für die Amplitude eines ersten Stromsignals bestimmt wird, dass sie größer als ein negativer Stromschwellwert ist, wenn der Phasenwinkel des ersten Strombefehlssignals innerhalb des ersten negativen Sektors ist. Die Amplitude des ersten Stromsignals wird regelmäßig gemessen, und nach jeder Messung wird bestimmt, ob ein gegenwärtiger Wert, welcher durch das negative Zählglied erhalten wird, einen zweiten maximalen Zählwert übersteigt. Wenn der gegenwärtige Wert, welcher durch das negative Zählglied erhalten wird, den zweiten maximalen Zählwert übersteigt, wird bestimmt, dass das erste Wandler-Untermodul anomal arbeitet.
Figurenliste
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit den folgenden gezeichneten Figuren beschrieben, wobei ähnliche Ziffern ähnliche Elemente bezeichnen, und

1 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Dreiphasen-Motorantriebssystem-Architektur zeigt, welche in einem Hybrid-/elektrischen Fahrzeug (HEV) implementiert werden kann;
2 ein vereinfachtes Blockschaltbild ist, welches Teile des hybriden elektrischen Fahrzeug-(HEV-)Leistungssystems darstellt, entsprechend einer beispielhaften Implementierung der vorliegenden Erfindung;
3 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Dreiphasen-Motorantriebssystem-Architektur zeigt, welche in einem Hybrid-/elektrischen Fahrzeug (HEV) entsprechend einer beispielhaften Implementierung der vorliegenden Erfindung implementiert ist;
4 ein Flussdiagramm ist, welches ein Verfahren darstellt, welches an einem Strommessungs- und Fehlerdetektiermodul entsprechend einigen Ausführungsformen ausgeführt wird;
5 ein Graph eines Dreiphasen-Stator-Strombefehlssignals (I_as*) entsprechend einigen Ausführungsformen ist; und
6 ein Graph von Dreiphasen-Stator-Strombefehlssignalen (I_as*, I_bs*, I_cs*) entsprechend einigen Ausführungsformen ist.

Beschreibung einer beispielhaften Ausführungsform
Wie hier benutzt wird, bedeutet das Wort „beispielhaft“ „als ein Beispiel, ein Fall oder eine Erläuterung dienend“. Die folgende detaillierte Beschreibung ist von Natur aus nur beispielhaft, und es ist nicht beabsichtigt, die Erfindung oder die Anwendung und das Gebrauchen der Erfindung einzugrenzen. Jede Ausführungsform, welche hier als „beispielhaft“ beschrieben wird, ist nicht notwendigerweise als bevorzugt oder vorteilhaft gegenüber anderen Ausführungsformen auszulegen. Alle Ausführungsformen, welche in dieser detaillierten Beschreibung beschrieben werden, sind beispielhafte Ausführungsformen, welche geliefert werden, um Fachleute in die Lage zu versetzen, die Erfindung durchzuführen oder zu gebrauchen, und nicht den Umfang der Erfindung, welcher in den Ansprüchen definiert ist, einzugrenzen. Außerdem besteht keine Absicht, durch irgendeine ausgedrückte oder beinhaltete Theorie, die in dem vorhergegangenen technischen Bereich, dem Hintergrund, der kurzen Zusammenfassung oder der folgenden detaillierten Beschreibung ausgedrückt wurde, gebunden zu sein.
Bevor im Detail Ausführungsformen beschrieben werden, welche in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung sind, sollte beachtet werden, dass die Ausführungsformen in erster Linie in den Kombinationen der Verfahrenschritte und Gerätekomponenten vorhanden sind, welche sich auf das Detektieren eines fehlerhaften Betriebs eines Schalters in einem Dreiphasen-PWM-Wandlermodul beziehen, welcher Teil eines hybriden und elektrischen Fahrzeugleistungssystems ist. Es wird gewürdigt werden, dass Ausführungsformen der Erfindung, welche hier beschrieben werden, durch Benutzen von Hardware, Software oder einer Kombination davon implementiert werden können. Die Steuerschaltungen, welche hier beschrieben werden, können verschiedene Bauteile, Module, Schaltungen und andere Logik aufweisen, welche durch Benutzen einer Kombination von analogen und/oder digitalen Schaltungen, von diskreten oder integrierten analogen oder digitalen elektronischern Schaltungen oder Kombinationen davon implementiert werden können. Wie es hier benutzt wird, bezieht sich der Term „Modul“ auf eine Einrichtung, eine Schaltung, ein elektrisches Bauteil und/oder eine auf Software basierende Komponente, um eine Aufgabe durchzuführen. In einigen Implementierungen können die Steuerschaltungen, welche hier beschrieben sind, durch Benutzen einer oder mehrerer anwendungsspezifischer integrierter Schaltungen (ASICs), eines oder mehrerer Mikroprozessoren und/oder von Schaltungen, welche auf einem oder mehreren Digitalsignalprozessoren (DSP) basieren, implementiert werden, wenn ein Teil oder die gesamte Steuerlogik in derartigen Schaltungen implementiert wird. Es wird gewürdigt werden, dass Ausführungsformen der Erfindungen, welche hier beschrieben werden, aus einem oder mehreren herkömmlichen Prozessoren und einzigartigen gespeicherten Programminstruktionen, welche einen oder mehrere Prozessoren steuern, bestehen können, um in Verbindung mit bestimmten Nicht-Prozessor-Schaltungen einige, die meisten oder alle der Funktionen zu implementieren, um den fehlerhaften Betrieb eines Schalters in einem Dreiphasen-PWM-Wandlermodul zu implementieren, welcher Teil eines hybriden und elektrischen Fahrzeugleistungssystems ist, wie es hier beschrieben wird. Demnach können diese Funktionen als Schritte eines Verfahrens interpretiert werden, um den fehlerhaften Betrieb eines Schalters in einem Dreiphasen-PWM-Wandlermodul zu detektieren, welcher Teil eines hybriden und elektrischen Fahrzeugleistungssystems ist. Alternativ können einige oder alle Funktionen durch eine Zustandsmaschine, welche keine gespeicherten Programminstruktionen besitzt, oder in einer oder mehreren anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen (ASICs) implementiert werden, in welcher jede Funktion oder einige Kombinationen von bestimmten Funktionen als kundenspezifische Logik implementiert werden. Natürlich kann eine Kombination der zwei Vorgehensweisen benutzt werden. Demnach wurden hierin Verfahren und Mittel für diese Funktionen beschrieben. Ferner wird erwartet, dass ein Fachmann trotz möglicher signifikanter Anstrengung und motiviert durch viele Gestaltungsmöglichkeiten, z. B. verfügbarer Zeit, aktueller Technologie und wirtschaftlicher Betrachtungen, wenn er durch die hierin veröffentlichten Konzepte und Prinzipien geleitet wird, schließlich in der Lage sein wird, derartige Software-Instruktionen und Programme und ICs mit minimalem Experimentieren zu erzeugen.
Überblick
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf Verfahren und Geräte, um einen fehlerhaften Betrieb eines Schalters in einem Dreiphasen-PWM-Wandlermodul zu detektieren, welcher Teil eines hybriden und elektrischen Fahrzeugleistungssystems ist. Die veröffentlichten Verfahren und Geräte können in Betriebsumgebungen implementiert werden, wo es notwendig ist, den fehlerhaften Betrieb eines Schalters in einem Dreiphasen-PWM-Wandlermodul zu detektieren, welcher Teil eines hybriden und elektrischen Fahrzeugleistungssystems ist. In den beispielhaften Implementierungen, welche nun beschrieben werden, werden die Steuertechnik und Technologie beschrieben, wie sie in einem hybriden/elektrischen Fahrzeug (HEV) angewendet ist. Jedoch wird von Fachleuten geschätzt werden, dass die gleiche oder ähnliche Technik und Technologien im Kontext mit anderen Systemen angewendet werden, bei welchen es notwendig ist, einen fehlerhaften Betrieb eines Schalters in einem Dreiphasen-PWM-Wandlermodul zu detektieren. In dieser Hinsicht können jegliche Konzepte, welche hier veröffentlicht sind, im Allgemeinen an „Fahrzeugen“ angewendet werden, und wie er hier benutzt wird, bezieht sich der Term „Fahrzeug“ auf einen nicht lebenden Transportmechanismus, welcher einen AC-Motor besitzt. Beispiele derartiger Fahrzeuge beinhalten Automobile, wie z. B. Omnibusse, Automobile, Lastwagen, Fahrzeuge für Sportanwendung, Vans, Fahrzeuge, welche nicht auf dem Land fahren, wie z. B. mechanische Wasserfahrzeuge, wobei Wasserkraft, Hovercraft, Segelkraft, Boote und Schiffe beinhaltet sind, mechanische Unterwasserfahrzeuge, inklusive Tauchboote, mechanische Luftfahrzeuge, wobei Luftfahrt und Raumfahrt beinhaltet ist, mechanische Schienenfahrzeuge, wie beispielsweise Züge, Trambahnen und Förderwagen, etc. Zusätzlich ist der Term „Fahrzeug“nicht durch eine spezielle Antriebstechnologie begrenzt, wie z. B. Benzin- oder Dieselkraftstoff. Vielmehr beinhalten Fahrzeuge auch Hybridfahrzeuge, batterie-elektrische Fahrzeuge, Wasserstofffahrzeuge und Fahrzeuge, welche mit dem Benutzen verschiedener anderer alternativer Brennstoffe betrieben werden.
Beispielhafte Implementierungen
1 stellt ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Architektur eines Dreiphasen-Motorantriebssystems 100 dar, welches in einem hybriden/elektrischen Fahrzeug (HEV) implementiert sein kann. In dieser Ausführungsform kann das System 100 benutzt werden, um einen Dreiphasen-AC-Motor 120 über ein Dreiphasen-Pulsweiten-modulierten(PWM-)Wandlermodul 110 zu steuern, welches an dem Dreiphasen-AC-Motor 120 angeschlossen ist, indem Strombefehle justiert bzw. eingestellt werden, welche den Dreiphasen-AC-Motor 120 steuern.
Wie in 1 dargestellt wird, besteht das System 100 aus: dem Dreiphasen-PWM-Wandlermodul 110 , einem Dreiphasen-AC-Motor 120, welcher an das Dreiphasen-PWM-Wandlermodul 110 gekoppelt ist, einem Regulierglied 170 für den synchronen Rahmenstrom (welcher Summieranschlüsse und ein Stromsteuermodul beinhalten kann, welche nicht dargestellt sind), welcher die Strombefehle 142 , 144 von einem Drehmoment-zu-Strom-Anpassmodul (nicht dargestellt) erhält, einem Synchron-zu-stationär-Wandlermodul 102 und dem Dreiphasen-PWM-Wandlermodul 108 und einem Stationär-zu-synchron-Wandlermodul, welches aktuelle Ströme 132 , 134 für das Regulierglied 170 für den synchronen Rahmenstrom liefert. Obwohl nicht dargestellt, kann das System andere gut bekannte Module und Steuerschleifen beinhalten, abhängig von der speziellen Implementierung. Der Betrieb des Systems 100 wird nun beschrieben.
Das Stationär-zu-synchron-Wandlermodul 130 empfängt einen ersten resultierenden Statorstrom (I_as) 122, einen zweiten resultierenden Statorstrom (I_bs) 123 und einen dritten resultierenden Statorstrom (I_cs) 124, welche durch das Dreiphasen-PWM-Wandlermodul 108 von dem Dreiphasen-AC-Motor 120 erzeugt werden. Das Stationär-zu-synchron-Wandlermodul 130 kann diese Statorströme 122-124 zusammen mit einem synchronen Rahmenwinkel θe benutzen, um ein Rückkopplungs-d-Achse-Stromsignal (Ids_e) 132 und ein Rückkopplungs-q-Achse-Stromsignal (Iqs_e) 134 zu erzeugen. Der synchrone Rahmenwinkel (θe) kann unterschiedlich berechnet werden, abhängig von dem speziellen Typ des AC-Motors. Beispielsweise kann in einem Permanentmagnet-Motor der synchrone Rahmenwinkel (θe) basierend auf der Rotorposition θm und dem Motor-Pole-Paar berechnet werden. Bei einem Induktionsmotor kann der synchrone Rahmenwinkel (θe) 121 basierend auf der Rotorposition θm, dem Motor-Pole-Paar und der Schlupffrequenz berechnet werden. Der Vorgang der Stationär-zu-synchron-Wandlung ist entsprechend dem Stand der Technik gut als dq-Transformation oder Park-Transformation bekannt und wird in Gleichung (1) wie folgt dargestellt: $[\begin{matrix} i_{d s}^{e} \\ i_{q s}^{e} \end{matrix}] = T (θ_{e}) [\begin{matrix} i_{a s} \\ i_{b s} \\ i_{c s} \end{matrix}] = \frac{2}{3} [\begin{matrix} cos (θ_{e}) & cos (θ_{e} - \frac{2}{3} π) & cos (θ_{e} + \frac{2}{3} π) \\ sin (θ_{e}) & sin (θ_{e} - \frac{2}{3} π) & sin (θ_{e} + \frac{2}{3} π) \end{matrix}] [\begin{matrix} i_{a s} \\ i_{b s} \\ i_{c s} \end{matrix}]$
Wie von Fachleuten gewürdigt werden wird, empfängt ein Drehmoment-zu-Strom-Abbildungsmodul (nicht dargestellt) ein Drehmoment-Befehlssignal (Te*) von einem Steuerglied auf höherer Ebene, wie z. B. einem Geschwindigkeitssteuerglied, eine Geschwindigkeit (ω1) der Welle, welche durch den Motor angetrieben wird, und eine DC-Eingangsspannung (Vdc) als Eingangssignale und bildet das Drehmoment-Befehlssignal (Te*) auf ein d-Achse-Strombefehlssignal (Ids_e*) 142 und auf ein q-Achse-Strombefehlssignal (Iqs_e*) 144 ab. Das Regulierglied 170 empfängt das d-Achse-Strombefehlssignal (Ids_e*) 142, das q-Achse-Strombefehlssignal (Iqs_e*) 144, das Rückkopplungs-d-Achse-Stromsignal (Ids_e) 132 und das Rückkopplungs-q-Achse-Stromsignal (Iqs_e*) 134 und benutzt diese Signale, um ein d-Achse-Spannungsbefehlssignal (Vds_e*) 172 und ein q-Achse-Spannungsbefehlssignal (Vqs_e*) 174 zu erzeugen. Der Vorgang der Strom-zu-Spannungs-Wandlung ist dem Stand der Technik nach gut bekannt und wird der Kürze wegen nicht im Detail beschrieben.
Das Synchron-zu-stationär-Wandlermodul 102 empfängt das d-Achse-Spannungsbefehlssignal (Vds_e*) 172, und das q-Achse-Spannungsbefehlssignal (Vqs_e*) 174, und basierend auf diesen Signalen erzeugt es einen Dreiphasen-Sinus-Spannungsbefehl (Vas_*) 103-1, einen zweiten Dreiphasen-Sinus-Spannungsbefehl (Vbs_*) 103-2 und einen dritten Dreiphasen-Sinus-Spannungsbefehl (Vcs_*) 103-3, wobei unten stehende Gleichung (2) benutzt wird. $[\begin{matrix} v_{a s}^{*} \\ v_{b s}^{*} \\ v_{c s}^{*} \end{matrix}] = T {(θ_{e})}^{- 1} [\begin{matrix} v_{d s}^{e *} \\ v_{q s}^{e *} \end{matrix}] = [\begin{matrix} cos (θ_{e}) & - sin (θ_{e}) \\ cos (θ_{e} - \frac{2}{3} π) & - sin (θ_{e} - \frac{2}{3} π) \\ cos (θ_{e} + \frac{2}{3} π) & - sin (θ_{e} + \frac{2}{3} π) \end{matrix}] [\begin{matrix} v_{d s}^{e *} \\ v_{q s}^{e *} \end{matrix}]$
Das Dreiphasen-PWM-Wandlermodul 108 empfängt den ersten Dreiphasen-Sinus-Spannungsbefehl (Vas_*) 103-1, den zweiten Dreiphasen-Sinus-Spannungsbefehl (Vbs_*) 103-2 und den dritten Dreiphasen-Sinus-Spannungsbefehl (Vds_*) 103-3 von dem Synchron-zu-stationär-Wandlermodul 102 und erzeugt ein erstes Schaltbetriebssignal (Da) 109-1, ein zweites Schaltbetriebssignal (Db) 109-2 und ein drittes Schaltbetriebssignal (Dc) 109-3. Wie von Fachleuten gewürdigt werden wird, kann eine Modulation für das Steuern der Pulsweitenmodulation (PWM) benutzt werden. Der spezielle PWM-Algorithmus, welcher in dem Dreiphasen-PWM-Wandlermodul 108 implementiert ist, kann jeder bekannte PWM-Algorithmus sein, welcher PWM-Algorithmen beinhaltet.
Das Dreiphasen-PWM-Wandlermodul 110 empfängt eine DC-Eingangsspannung (Vdc) (z. B. von einer DC-Leistungsquelle, wie z. B. einer Batterie oder Batterien oder einer anderen Brennstoffzelle) über einen Hochspannungs-DC-Bus) und Schaltbetriebssignale 109 und benutzt diese, um Wechselstrom-(AC-)Wellenformen (Dreiphasen-Sinus-Spannungssignale) zu erzeugen, welche den Dreiphasen-AC-Motor 120 bei sich verändernden Geschwindigkeiten basierend auf der DC-Eingangsspannung (Vdc) antreiben. In der speziellen Ausführungsform empfängt das Dreiphasen-PWM-Wandlermodul 110 ein erstes Schaltbetriebssignal (Da) 109-1, ein zweites Schaltbetriebssignal (Db) 109-2 und ein drittes Schaltbetriebssignal (Dc) 109-3. Das Dreiphasen-PWM-Wandlermodul 110 beinhaltet eine Vielzahl von Wandlerpolen, welche beinhalten: einen ersten Wandlerpol 111, welcher eine Dreiphasen-Sinus-Spannung (Vas) erzeugt, einen zweiten Wandlerpol 112, welcher eine zweite Dreiphasen-Sinus-Spannung (Vbs) erzeugt, und einen dritten Wandlerpol 113, welcher eine dritte Dreiphasen-Sinus-Spannung (Vcs) erzeugt. Das Dreiphasen-PWM-Wandlermodul 110 und Betriebsdetails werden umfassender nachfolgend mit Bezug auf 2 beschrieben.
Der Dreiphasen-AC-Motor 120 ist an das Dreiphasen-PWM-Wandlermodul 110 über den ersten Wandlerpol 111, den zweiten Wandlerpol 112 und den dritten Wandlerpol 113 gekoppelt. Der Dreiphasen-AC-Motor 120 erzeugt Wechselstrom-(AC-)Wellenformen, basierend auf der Dreiphasen-Sinus-Spannung (Vas), der zweiten Dreiphasen-Sinus-Spannung (Vbs) und der dritten Dreiphasen-Sinus-Spannung (Vcs). Die AC-Wellenformen treiben den Dreiphasen-AC-Motor 120 bei sich verändernden Geschwindigkeiten. Wie er hier benutzt wird, bezieht sich der Term AC-Motor auf einen elektrischen Motor, welcher durch einen Wechselstrom (AC) betrieben wird. Ein AC-Motor beinhaltet einen äußeren stationären Stator, welcher Spulen besitzt, welche mit Wechselstrom versorgt werden, um ein rotierendes magnetisches Feld zu erzeugen, und einen inneren Rotor, welcher an der Ausgangswelle befestigt ist, auf welche ein Drehmoment durch das drehende Feld ausgeübt wird. Abhängig von dem Typ des benutzten Rotors können AC-Motoren als synchron oder asynchron klassifiziert werden. Ein synchroner AC-Motor dreht sich exakt nach der gelieferten Frequenz oder einem Untervielfachen der gelieferten Frequenz. Das magnetische Feld auf dem Rotor wird entweder durch Strom, welcher über die Schleifringe geliefert wird oder durch einen Permanentmagneten erzeugt . Bei Implementierungen, wo die AC-Maschine ein synchroner Permanentmagnet-AC-Motor ist, soll dies so verstanden werden, dass diese Motoren mit innerem Permanentmagnet umfasst. Im Gegensatz dazu dreht sich ein asynchroner (oder Induktions-)AC-Motor geringfügig langsamer oder schneller als die gelieferte Frequenz. Das magnetische Feld auf dem Rotor dieses Motors wird durch einen induzierten Strom geschaffen. Der Dreiphasen-AC-Motor 120 kann ein Dreiphasen-AC-angetriebener „gewickelter“ Motor, wie z. B. ein Synchronmotor mit Permanentmagnet mit einem Stator, welcher in bestimmte Pole gewickelt ist, ein Dreiphasen-Induktionsmotor oder ein geschalteter Reluktanzmotor bzw. Motor mit magnetischem Widerstand sein. Obwohl nicht gezeigt, ist der Motor 120 an eine Antriebswelle eines HEV gekoppelt.
2 ist ein vereinfachtes Blockschaltbild, welches Teile des hybriden elektrischen Fahrzeug-(HEV-)Leistungssystems 100 entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In der speziellen Implementierung, welche in 2 dargestellt wird, kann der Dreiphasen-AC-Motor 120 als ein Stern-angeschlossener (oder Y-angeschlossener) elektrischer Dreiphasenmotor 120 bezeichnet werden, und das Dreiphasen-PWM-Wandlermodul 110 kann als ein Vollwelle-Brückenwandler 110 bezeichnet werden.
Wie in 2 dargestellt wird, besitzt der Dreiphasen-AC-Motor 120 drei Motorwicklungen 120A, 120B, 120C, und das Dreiphasen-PWM-Wandlermodul 110 beinhaltet einen Kondensator 180 und drei Wandler-Untermodule 115, 117, 119. In dieser Ausführungsform ist das Wandler-Untermodul 115 an die Motorwicklung 120A gekoppelt, das Wandler-Untermodul 117 ist an die Motorwicklung 120B gekoppelt und das Wandler-Untermodul 119 ist an die Motorwicklung 120C gekoppelt. Der Dreiphasen-AC-Motor 120 beinhaltet drei Motorwicklungen A, B, C (120A, 120B, 120C), welche zusammen an einen neutralen Punkt gekoppelt sind. Der Strom in die Motorwicklung A 120A fließt aus Motorwicklungen B 120B und C 120C, der Strom in die Motorwicklung B 120B fließt aus den Motorwicklungen A 120A und C 120C und der Strom in die Motorwicklung C 120C fließt aus den Motorwicklungen A 120A und B 120B.
Der Stern-angeschlossene Dreiphasen-Motor 120 beinhaltet einen Rotor 121, und drei Statorwicklungen 102A, 120B und 120C, welche in einer Y-Konfiguraton zwischen den Motoranschlüssen A, B und C angeschlossen sind. Phasenströme (d. h. der erste resultierende Statorstrom (I_as) 122, der zweite resultierende Statorstrom (I_bs) 123 und der dritte resultierende Statorstrom (I_cs) 124 fließen durch jeweilige Statorwicklungen 120A, 120B und 120C. Die Phase-zu-neutral-Spannungen über jede der Statorwicklungen 120A-120C werden jeweils als Van, V_bn, V_cn bezeichnet, wobei die Rück-EMF-Spannungen, welche in jeder der Statorwicklungen 120A-120C jeweils erzeugt werden, als die Spannungen E_a, E_b und E_c gezeigt werden, welche durch ideale Spannungsquellen erzeugt werden, welche jeweils in Reihe geschaltet mit den Statorwicklungen 120A-120C gezeigt werden. Wie gut bekannt ist, sind diese Rück-EMF-Spannungen E_a, E_b und E_c, Spannungen, welche in den jeweiligen Statorwicklungen 120A-120C durch die Drehung des Rotors mit dem Fluss erzeugt werden. Im Falle eines Permanentmagnetmotors wird der Fluss durch den Permanentmagnet aufgebaut. Im Falle eines Induktionsmotors wird der Rotor bzw. Anker durch den Magnetisierungsstrom im Rotor aufgebaut. Obwohl nicht gezeigt, ist der Motor 120 an eine Antriebswelle gekoppelt. Der Motor 120 wird auch mit einem Rotorpositionssensor 181 ausgestattet gezeigt, welcher ein Ausgangsrotor-Positionssignal θm 121 liefert, welches die mechanische Drehwinkelposition des Rotors relativ zu den Statorwicklungen 120A-120C darstellt. Der Positionssensor 181 kann ein Hall-Effekt-Sensor, ein Drehmelder oder jeder andere Typ von Positionscodierer sein, welcher entsprechend dem Stand der Technik bekannt ist.
Der Vollwelle-Brückenwandler 110 beinhaltet einen Kondensator 180, ein erstes Wandler-Untermodul 115, welches einen Zweifachschalter 182/183, 184/185 aufweist, ein zweites Wandler-Untermodul 117, welches einen Zweifachschalter 186/187, 188/189 aufweist, und ein drittes Wandler-Untermodul 119, welches einen Zweifachschalter 190/191, 192/193 aufweist. Demnach besitzt der Vollwelle-Brückenwandler 110 sechs Festkörper-Schalteinrichtungen 182, 184, 186, 188, 190, 192 und sechs Dioden 183, 185, 187, 189, 191, 193, um in geeigneter Weise die Verbundspannung (V_IN) zu schalten und eine Dreiphasen-Energieversorgung der Statorwicklungen 120A, 120B, 120C des Dreiphasen-AC-Motors 120 zu liefern.
Obwohl nicht dargestellt, kann ein Regelkreismotor-Steuerglied Motorbefehlssignale und Motorbetriebssignale von dem Motor 120 empfangen und Steuersignale für das Steuern des Schaltens der Festkörper-Schalteinrichtungen 182, 184, 186, 188, 190, 192 innerhalb der Wandler-Untermodule 115, 117, 119 liefern. Durch das Liefern geeigneter Steuersignale an die einzelnen Wandler-Untermodule 115, 117, 119 steuert das Regelkreis-Motor-Steuerglied das Schalten der Festkörper-Schalteinrichtungen 182, 184, 186, 188, 190, 192 innerhalb der Wandler-Untermodule 115, 117, 119 und steuert dadurch die Ausgangssignale der Wandler-Untermodule 115, 117, 119, welche für die Motorwicklungen 120A, 120B, 120C jeweils geliefert werden. Der erste resultierende Statorstrom (I_as) 122, der zweite resultierende Statorstrom (I_bs) 123 und der dritte resultierende Statorstrom (I_cs) 124, welche durch die Unterwandlermodule 115, 117, 119 des Dreiphasen-PWM-Wandlermoduls 110 erzeugt werden, werden an die Motorwicklungen 120A, 120B, 120C geliefert. Die Spannungen wie V_an, V_bn, V_cn, E_a, E_b und E_c und die Spannung am Knoten N schwanken mit der Zeit, abhängig von dem offenen/geschlossenen Zustand der Schalter 182, 184, 186, 188, 190, 192 in den Wandler-Untermodulen 115, 117, 119 des Wandlermoduls 110.
In einigen Fällen kann die Verbindung zwischen dem Dreiphasen-PWM-Wandlermodul 110 und dem Dreiphasen-AC-Motor 120 „offen“ sein. Derartige Situationen einer offenen Schaltung können aufgrund eines Problems mit einem Verbindungsglied oder Kabel zwischen einem Pol 111-113 des Dreiphasen-PWM-Wandlermoduls 110 und einer Wicklung 120A-C des Motors, eines Schadens in einer der Motorstatorwicklungen (120A ... 120C) etc. auftreten. Derartige Situationen einer offenen Schaltung verursachen die nicht richtige Stromsteuerung des Dreiphasen-AC-Motors 120. Ein bestehendes diagnostisches Verfahren einer offenen Schaltung kann benutzt werden, um derartige Situationen einer offenen Schaltung zu bestimmen oder zu detektieren. Spezieller ausgedrückt, es kann das bestehende diagnostische Verfahren einer offenen Schaltung benutzt werden, um zu detektieren, ob einer der Dreiphasen-Statorströme (I_as, I_bs, I_cs) 122-124 null oder ein sehr kleiner Strom ist, wenn ein befohlener Strom (Icmd) höher als ein bestimmter Wert ist.
Obwohl das bestehende diagnostische Verfahren gut für das Detektieren von Situationen einer offenen Schaltung (z. B. einer Kabelunterbrechung oder eines Problems in der Motorwicklung) ist, kann dieses Verfahren nicht benutzt werden, um andere Arten von Problemen zu detektieren, welche zu einer nicht richtigen Stromsteuerung des Dreiphasen-AC-Motors 120 führen, wie ein anomaler Betrieb eines oder mehrerer der Schalter in dem Dreiphasen-PWM-Wandlermodul 110. Beispielsweise kann das bestehende diagnostische Verfahren nicht einen partiellen Phasenfehler detektieren, welcher auftritt, wenn ein Schalter (IGBT) in einem der Wandler-Untermodule 115, 117, 119 ausfällt (so dass nur einer der zwei Schalter aktuell schaltet) oder wenn eine Gate-Treiberschaltung (nicht dargestellt), welche Gate-(Ga...GF-)Treibersignale erzeugt, falsch funktioniert. In diesen Situationen wird etwas Dreiphasen-Statorstrom fließen, und deshalb kann das bestehende diagnostische Verfahren der offenen Schaltung diese Arten von Problemen nicht detektieren.
Zur weiteren Erläuterung, wie oben erwähnt, beinhaltet ein Dreiphasen-PWM-Wandlermodul typischerweise drei Wandler-Untermodule, und jedes Wandler-Untermodul beinhaltet eine Zweifach-Schalteinrichtung. Jede Zweifach-Schalteinrichtung beinhaltet zwei Schalter (z. B. einen Transistor oder Thyristor), welche idealerweise in einer alternierenden Weise arbeiten. In einige Fällen kann einer der Schalter (z.B. IGBT) nicht richtig schalten (z.B. wenn einer der zwei Schalter ausfällt). In diesem Fall kann noch ein Dreiphasenstrom (I_as, I_bs, I_cs) 122-124 von dem Wandler-Untermodul fließen. Das spezielle Wandler-Untermodul wird einen Dreiphasenstrom erzeugen, welcher nur positiv oder nur negativ ist, und die Amplitude des speziellen Dreiphasenstroms wird größer als null sein, obwohl einer der Schalter in diesem Wandler-Untermodul ausgefallen ist oder nicht richtig arbeitet. Mit anderen Worten, wenn nur einer der Schalter nicht schaltet, wird noch ein gewisser Strom von dieser Phase des speziellen Wandler-Untermodul vorhanden sein. Da die Dreiphasenströme noch weiterhin größer als null sein werden, können die bestehenden diagnostischen Verfahren, um einen anomalen Betrieb eines Dreiphasen-PWM-Wandlermoduls zu detektieren, in einem derartigen Szenario fehlschlagen, und die Fehlfunktion wird nicht detektiert.
Entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein diagnostisches Verfahren geliefert, um „anomalen Betrieb“ eines Dreiphasen-PWM-Wandlermoduls zu detektieren, wie sie beispielsweise in einem Motorantriebssystem oder in einem AC/DC-Boost- bzw. Verstärkerwandler, welcher strukturell identisch ist, benutzt werden. Das diagnostische Verfahren kann benutzt werden, um einen anomalen Betrieb eines Dreiphasen-PWM-Wandlermoduls zu detektieren, aufgrund von beispielsweise: (1) einer Fehlfunktion des Leistungs-Elektroniksystems (z. B. wenn einer oder mehrere Schalteinrichtungen des Dreiphasen-PWM-Wandlermoduls aufgrund eines Problems in der Leistungs-Elektronikschaltung ausgeschaltet ist bzw. sind), (2) einer physikalischen Unterbrechung, bei welcher das Dreiphasen-PWM-Wandlermodul involviert ist (z. B. wenn eine physikalische Unterbrechung zwischen einem Draht/Leitung/Kabel vorhanden ist, welcher einen Pol des Dreiphasen-PWM-Wandlermoduls mit einer Motorwicklung des Motors verbindet), (3) einem Problem mit einem Wandler-Anschlussglied, (4) einem Schaden an einer Motor-Statorwicklung oder (5) einem Problem mit einer Verbindung zu einem Netz einer Wandleranwendung, etc.
3 stellt ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Architektur eines Dreiphasen-Motorantriebssystems 300 dar, welche in einem hybriden/elektrischen Fahrzeug (HEV) entsprechend einer beispielhaften Implementierung der vorliegenden Erfindung implementiert ist. Das System 300 beinhaltet viele der gleichen Blöcke wie in 1, und der Kürze wegen werden diese Blöcke nicht wieder beschrieben. Zusätzlich beinhaltet das System ein Strommess- und Fehlerdetektiermodul 301 und ein Ausgangssignalmodul 306, welches beispielsweise ein Display und/oder einen Lautsprecher beinhalten kann, welcher für das Anzeigen eines detektierten Fehlers benutzt wird.
Das Strommess- und Fehlerdetektiermodul 301 weist ein Strommessmodul 302 auf, welches die Dreiphasen-Statorströme (I_as, I_bs, I_cs) 122-124 misst, welche durch die Wandler-Untermodule 115, 117, 119 erzeugt werden. Das Strommess- und Fehler-Detektiermodul 301 beinhaltet auch ein Fehler-Detektiermodul 304, welches Strommessungen von dem Strommessmodul 302 empfängt und sie verarbeitet, um zu bestimmen, ob die Schalter in jeder der Wandler-Untermodule 115, 117, 119 des Wandlermoduls 110 korrekt arbeiten. Spezieller ausgedrückt, das Fehlerdetektiermodul 304 kann einen physikalischen Zustand einer offenen Schaltung detektieren, welche ein Dreiphasen-PWM-Wandlermodul 110 beinhaltet. Dieser Zustand einer offenen Schaltung kann detektiert werden, wenn: irgendeiner der Dreiphasenströme (I_as...I_cs) 122-124 null oder unterhalb eines bestimmten Pegels ist, wenn die Amplitude des Strombefehls (welcher an dem Regulierglied 170 eingegeben ist) oberhalb eines Schwellwerts ist. In einer Implementierung wird die Amplitude des Strombefehls unter Benutzung der Gleichung (1) wie folgt berechnet: $\sqrt{{(i_{d s}^{e *})}^{2} + {(i_{q s}^{e *})}^{2}}$
Das Fehlerdetektiermodul 304 kann auch einen anomalen Betrieb des Dreiphasen-PWM-Wandlermoduls 110 detektieren, wenn einer oder mehrere der sechs (6) Schalter 182, 184, 186, 188, 190, 192 in dem Dreiphasen-PWM-Wandlermodul 110 aus ist oder nicht richtig arbeitet. Dies kann als eine „Fehlfunktion des“ oder „anomaler Betrieb des“ Dreiphasen-PWM-Wandlermoduls 110 charakterisiert werden. Ein anomaler Betrieb des Dreiphasen-PWM-Wandlermoduls 110 wird detektiert, wenn irgendein spezieller der Dreiphasen-Statorströme (I_as, I_bs, I_cs) 122-124 nur positiv oder nur negativ ist und die Amplitude eines Strombefehls (welcher an das Regulierglied 170 eingegeben wird) oberhalb eines Schwellwerts ist. Der Betrieb des Strommess- und Fehler-Detektiermoduls 301 wird nun im größeren Detail mit Bezug auf 4 erklärt.
4 ist ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren 400 zeigt, welches an einem Strommess- und Fehlerdetektiermodul 301 entsprechend einigen Ausführungsformen durchgeführt wird. Vor dem Beschreiben des Verfahrens 400 wird eine detaillierte Erklärung verschiedener Sektoren, welche entsprechend dem Verfahren 400 definiert sind, mit Bezug auf 5 und 6 gegeben.
5 ist ein Graph eines Strombefehlssignals (I_as*) entsprechend einigen Ausführungsformen.
Wie in 5 dargestellt wird, ist das Strombefehlssignal (I_as*) ein Sinus, welcher positive Werte 520-A, 520-B besitzt, wenn der Phasenwinkel (θ_phase) zwischen -90° und 90° ist und wenn der Phasenwinkel (θ_phase) zwischen 270° und 90° ist und negative Werte 530 besitzt, wenn der Phasenwinkel (θ_phase) zwischen 90° und 270° ist. Das Strombefehlssignal (I_as*) besitzt eine positive Spitzenamplitude (A) bei 0° (oder 360°) und eine negative Spitzenamplitude(-A) bei 180°. Entsprechend dieser Ausführungsform werden ein positiver Sektor (Apos) 510 und ein negativer Sektor (Aneg) 515 des Strombefehlssignals (I_as*) definiert. Der positive Sektor (Apos) 510 des Strombefehlssignals (I_as*) ist definiert als Werte des Strombefehlssignals (I_as*) innerhalb ±30° der positiven Spitzenamplitude (d. h. θ_phase-Werte zwischen -30° und +30° und zwischen 330° und 390° und so weiter), und der negative Sektor (Aneg) 515 des Strombefehlssignals (I_as*) ist definiert, wenn die Werte des Strombefehlssignals (I_as*) innerhalb ±30° der negativen Spitzenamplitude sind (d. h. θ_pnase-Werte zwischen 150° und 210° und so weiter).
6 ist ein Graph der Dreiphasen-Stator-Strombefehlssignale (I_as*, I_bs*, I_cs*) entsprechend einigen Ausführungsformen. Die Strombefehlssignale (I_as*...I_cs*) sind nicht in 3 dargestellt, da sie mit Software berechnet sind, welche auf dem d-Achse-Strombefehlssignal (Ids_e*) 142, dem q-Achse-Strombefehlssignal (Iqs_e*) 144 und dem synchronen Rahmenwinkel (θ_e) basieren, wobei die Gleichungen (4) und (5) wie folgt benutzt werden: $[\begin{matrix} i_{a s}^{*} \\ i_{b s}^{*} \\ i_{c s}^{*} \end{matrix}] = T {(0_{e})}^{- 1} [\begin{matrix} i_{d s}^{e *} \\ i_{q s}^{e *} \end{matrix}] = [\begin{matrix} cos (θ_{e}) & - sin (θ_{e}) \\ cos (θ_{e} - \frac{2}{3} π) & - sin (θ_{e} - \frac{2}{3} π) \\ cos (θ_{e} + \frac{2}{3} π) & - sin (θ_{e} + \frac{2}{3} π) \end{matrix}] [\begin{matrix} i_{d s}^{e *} \\ i_{q s}^{e *} \end{matrix}]$
$θ_{p h a s e} = θ_{e} + a tan 2 (i_{q s}^{e *}, i_{d s}^{e *})$
Das Strombefehlssignal (I_as*) ist ein Sinus, welcher positive Werte besitzt, wenn der Phasenwinkel (θ_phase) zwischen -90° und 90° ist und wenn der Phasenwinkel (θ_phase) zwischen 270° und 90° ist, und welcher negative Werte besitzt, wenn der Phasenwinkel (θ_phase) zwischen 90° und 270° ist. Das Strombefehlssignal (I_bs*) ist ein Sinus, welcher positive Werte besitzt, wenn der Phasenwinkel (θ_phase) zwischen 30° und 210° ist, und welcher negative Werte besitzt, wenn der Phasenwinkel (θ_phase) zwischen 210° und 30° ist. Das Strombefehlssignal (I_cs*) ist ein Sinus, welcher positive Werte besitzt, wenn der Phasenwinkel (θ_phase) zwischen 150° und 330° ist, und welcher negative Werte besitzt, wenn der Phasenwinkel (θ_phase) zwischen 330° und 150° ist. Das Dreiphasen-Strombefehlssignal (I_as* ... I_cs*) besitzt jeweils eine positive Spitzenamplitude (A) und eine negative Spitzenamplitude(-A). Das Strombefehlssignal (I_bs*) ist um 120° bezüglich des Strombefehlssignals (I_as*) in der Phase verschoben, und das Strombefehlssignal (I_cs*) ist bezüglich des Strombefehlssignals (I_as*) um 240° in der Phase verschoben.
Positive und negative Sektoren können für jeden der Strombefehle wie folgt definiert werden: Ein positiver Sektor (Apos) 610 des Strombefehlssignals (I_as*) ist definiert als Werte des Strombefehlssignals (I_as*) innerhalb ±30° der positiven Spitzenamplitude bei 0°, und ein negativer Sektor (Aneg) 615 des Strombefehlssignals (I_as*) ist definiert als Werte des Strombefehlssignals (I_as*) innerhalb von ±30° der negativen Spitzenamplitude bei 180°; ein positiver Sektor (Bpos) 630 des Strombefehlssignals (I_bs*) definiert, wenn Werte des Strombefehlssignals (I_bs*) innerhalb von ±30° der positiven Spitzenamplitude bei 120° sind, und ein negativer Sektor (Bneg) 635 des Strombefehlssignals (I_bs*) ist definiert als Werte des Strombefehlssignals (I_bs*) innerhalb von ±30° der negativen Spitzenamplitude bei 300°; und ein positiver Sektor (Cpos) 625 des Strombefehlssignals (I_cs*) ist definiert, wenn die Werte des Strombefehlssignals (I_cs*) innerhalb von ±30° der positiven Spitzenamplitude bei 240° sind, und ein negativer Sektor (Cneg) 620 des Strombefehlssignals (I_cs*) ist definiert, wenn die Werte des Strombefehlssignals (I_cs*) innerhalb von ±30° der negativen Spitzenamplitude bei 60° sind. Die Sektoren sind definiert, indem die Strombefehlssignale (I_as* ... I_cs*) anstatt der realen tatsächlichen Dreiphasen-Statorströme (I_as ... I_cs) 122-124 des Motors benutzt werden, da die letzteren ein großes Maß an Störung und Rauschen besitzen können, was dazu führen kann, dass die Sektoren sich zu häufig ändern. Außerdem können die Phasenwinkel (θ_phase) der Strombefehlssignale-(I_as* ... I_cs*-) Sektoren über eine einfache und schnelle Berechnung bestimmt werden, wie sie oben in Gleichung (5) beschrieben ist. Die Sektoren können dann durch die Beziehung zwischen dem Phasenwinkel und dem Sektor ausgewählt werden, wie dies in 6 gezeigt wird, was detaillierter nachfolgend beschrieben wird.
Das Verfahren 400 wird nachfolgend mit Bezug auf die Verarbeitung beschrieben, welche durch Benutzen eines einzelnen Dreiphasen-Statorstrom-Befehlssignals (I_as*) (nicht in 3 dargestellt) und eines einzelnen Dreiphasen-Statorstroms (I_as) 122 durchgeführt wird, wie dies nun mit Bezug auf 5 erklärt wird. Jedoch wird geschätzt werden, dass das Verfahren 400 simultan an jeder anderen Anzahl von Dreiphasen-Statorströmen (I_as ... I_cs) und ihren entsprechenden Strombefehlen (I_as* ... I_cs*) angewendet werden kann. Das Verfahren 400 wird nun mit Bezug auf 5 und 6 beschrieben.
Das Verfahren 400 startet im Schritt 405, wo das Strommess- und Fehlerdetektormodul 301 eine Größe des Strombefehls berechnet. Die Größe des Strombefehls ist gleich zu der Quadratwurzelsumme des d-Achse-Strombefehlssignals (Ids_e*) 142 und des q-Achse-Strombefehlssignals (Iqs_*) 144. Die Quadratwurzelsumme des Strombefehlssignals 142, 144 wird durch Summieren der quadrierten Werte des d-Achse-Strombefehlssignals (Ids_e*) 142 und des q-Achse-Strombefehlssignals (Iqs_e*) 144 und dann Berechnen der Quadratwurzel der Summe berechnet.
Das Verfahren 400 sollte nur aktiviert werden, wenn die Größe des Strombefehls größer als ein Strombefehlsschwellwert (Icmd_Schwelle) ist, da dies eine falsche Anzeige eines „anomalen Schaltbetriebs“ vermeidet. Demnach bestimmt im Schritt 408 das Strommess- und Fehlerdetektiermodul 301, ob die Größe des Strombefehls kleiner als ein Strombefehlsschwellwert (Icmd_Schwelle) ist, wie dies in Gleichung (6) gezeigt wird, und falls dies nicht der Fall ist, fährt das Verfahren 400 mit dem Schritt 410 fort. $\sqrt{{(i_{d s}^{e *})}^{2} + {(i_{q s}^{e *})}^{2}} < I_{c m d_S c h w e l l e}$
Falls das Stromess- und Fehlerdetektiermodul 301 bestimmt, dass die Größe des Strombefehls kleiner als ein Strombefehlsschwellwert (Icmd_Schwelle) ist, dann fährt das Verfahren mit dem Schritt 450 fort, wo das Strommess- und Fehlerdetektiermodul 301 bestimmt, dass das Wandlermodul 100 normal arbeitet. Im Allgemeinen kann „normal arbeitend“, wie es hier benutzt wird, bedeuten, dass das Wandler-Untermodul 115 in richtiger Weise arbeitet (z.B., dass die Schalter, welche den Dreiphasen-Statorstrom (I_as) 122 erzeugen, einen Strom erzeugen und normal arbeiten) und dass es mit Bezug auf Phase A eine Kabelverbindung zwischen dem Wandler-Untermodul 115 und der Phase A der Motorwicklung gibt.
Vor dem Schritt 410 berechnet das Strommess- und Fehlerdetektiermodul 301 den Phasenwinkel (θ_phase) des Dreiphasen-Statorstrom-Befehlssignals (I_as*), wobei die Gleichung (5) oben benutzt wird, und bestimmt, ob der Phasenwinkel (θ_phase) des Dreiphasen-Statorstrom-Befehlssignals (I_as*) innerhalb des positiven Sektors (Bpos) 630 oder des positiven Sektors (Cpos) 625 ist.
Obwohl nicht dargestellt, misst das Strommess- und Fehlerdetektiermodul 301 auch die Größe des Dreiphasen-Statorstroms (I_as) 122, welche dieses nachfolgend bei den Schritten 415, 430, 465, 475 benutzen wird.
Wenn das Strommess- und Fehlerdetektormodul 301 bestimmt, dass der Phasenwinkel (θ_phase) des Dreiphasen-Statorstrom-Befehlssignals (I_as*) innerhalb des positiven Sektors (Bpos) 630 oder des positiven Sektors (Cpos) 625 ist, dann fährt das Verfahren 400 mit dem Schritt 415 fort, wo das Strommess- und Fehlerdetektiermodul 301 bestimmt, ob der Größenwert des Dreiphasen-Statorstroms (I_as) 122 kleiner als ein negativer Stromschwellwert(-Ithresh) 507 ist. Es sollte bemerkt werden, dass der Strombefehlsschwellwert (Icmd_Schwelle) im Wesentlichen größer in seinem Wert ist als der Stromschwellwert(-Ithresh) 507 (z. B. in einer Implementierung, wenn der Strombefehlsschwellwert (Icmd_Schwelle) fünfundzwanzig Ampere beträgt, kann die Größe (bzw. der Wert) des Stromschwellwerts (Ithresh) 505 auf neun Ampere eingestellt werden).
Wenn das Strommess- und Fehlerdetektiermodul 301 bestimmt, dass der Amplitudenwert des Dreiphasen-Statorstroms (I_as) 122 höher als der negative Stromschwellwert 507 ist, dann fährt das Verfahren 400 mit dem Schritt 450 fort, wo das Strommess- und Fehlerdetektiermodul 301 bestimmt, dass der Schalter 184, welcher den negativen Teil des Dreiphasen-Statorstroms (I_as) 122 erzeugt, einen Strom erzeugt und normal arbeitet. Im Gegensatz dazu, wenn das Strommess- und Fehlerdetektiermodul 301 bestimmt, dass der Wert des Dreiphasen-Statorstroms (I_as) 122 kleiner als der negativ Stromschwellwert 507 ist, dann fährt das Verfahren mit dem Schritt 420 fort, wo das Strommess- und Fehlerdetektiermodul 301 ein negatives Zählglied (Ias_cnt_Neg) zurücksetzt, welches eine Anzahl von aufeinander folgenden Zeitpunkten zählt, wobei der Amplitudenwert des Dreiphasen-Statorstroms (I_as) 122 bestimmt wird, dass er größer als ein negativer Stromschwellwert(-Ithresh) 507 ist. Ebenso wird das negative Zählglied (Ias_cnt_Neg) nur zurückgesetzt, wenn der Amplitudenwert des Dreiphasen-Statorstroms (I_as) 122 kleiner als der negative Stromschwellwert(-Ithresh) 507 ist.
Wenn das Strommess- und Fehlerdetektiermodul 301 bestimmt (im Schritt 410), dass der Phasenwinkel (θ_phase) des Dreiphasen-Statorstrom-Befehlssignals (I_as*) nicht innerhalb des positiven Sektors (Bpos) 630 oder des positiven Sektors (Cpos) 625 ist, dann fährt das Verfahren 400 mit dem Schritt 425 fort, wo das Strommess- und Fehlerdetektormodul 301 bestimmt, ob der Phasenwinkel (θ_phase) des Dreiphasen-Statorstrom-Befehlssignals (I_as*) innerhalb des negativen Sektors (Aneg) 615 ist. Wenn das Strommess- und Fehlerdetektiermodul 301 bestimmt, dass der Phasenwinkel (θ_phase) des Dreiphasen-Statorstrom-Befehlssignals (I_as*) innerhalb des negativen Sektors (Aneg) 615 ist, fährt das Verfahren 400 mit dem Schritt 430 fort, wo das Strommess- und Fehlerdetektormodul 301 bestimmt, ob der Amplitudenwert des Dreiphasen-Statorstroms (I_as) 122 größer als der negative Stromschwellwert(-Ithresh) 507 ist.
Wenn das Strommess- und Fehlerdetektiermodul 301 (im Schritt 430) bestimmt, dass der Amplitudenwert des Dreiphasen-Statorstroms (I_as) 122 kleiner als der negative Stromschwellwert(-Ithresh) 507 ist, dann fährt das Verfahren mit dem Schritt 420 fort, wo das Strommess- und Fehlerdetektiermodul 301 das negative Zählglied (Ias_cnt_Neg) zurücksetzt.
Wenn das Strommess- und Fehlerdetektiermodul 301 bestimmt, dass der Amplitudenwert des Dreiphasen-Statorstroms (I_as) 122 größer als der negative Stromschwellwert(-Ithresh) 507 ist (im Schritt 430), dann fährt das Verfahren mit dem Schritt 435 fort, wo das Strommess- und Fehlerdetektiermodul 301 das negativen Zählglied (Ias_cnt_Neg) inkrementiert, und das Verfahren fährt mit dem Schritt 440 fort. Ebenso wird das Negativ-Zählglied (Ias_cnt_Neg) nur inkrementiert, wenn der Amplitudenwert des Dreiphasen-Statorstroms (I_as) 122 größer als der negative Stromschwellwert(-Ithresh) 507 ist.
Im Schritt 440 bestimmt das Strommess- und Fehlerdetektiermodul 301, ob ein gegenwärtiger Wert des negativen Zählglieds (Ias_cnt_Neg) größer als ein maximaler Zähl-(MaxCnt-)Wert ist.
Wenn das Strommess- und Fehlerdetektiermodul 301 bestimmt, dass der gegenwärtige Wert des negativen Zählgliedes (Ias_cnt_Neg) nicht größer als der maximale Zähl-(MaxCnt-)Wert ist, dann fährt das Verfahren 400 mit dem Schritt 450 fort, wo das Strommess- und Fehlerdetektiermodul 301 bestimmt, dass das Wandler-Untermodul 115 normal arbeitet (z. B. der Schalter 184, welcher den negativen Teil des Dreiphasen-Statorstroms (I_as) 122 erzeugt, erzeugt einen Strom). Im Gegensatz dazu, wenn das Strommess- und Fehlerdetektiermodul 301 bestimmt, dass der gegenwärtige Wert des negativen Zählgliedes (Ias_cnt_Neg) größer als ein maximaler Zähl-(MaxCnt-)wert ist, dann fährt das Verfahren 400 mit dem Schritt 445 fort, wo das Strommess- und Fehlerdetektiermodul 301 bestimmt, dass der Betrieb des PWM-Wandlers 110 anomal ist. Das Strommess- und Fehlerdetektiermodul 301 führt nicht diese Bestimmung durch, bis das negative Zählglied (Ias_cnt_Neg) größer als der maximale Zähl-(MaxCnt- )wert ist, da bei einigen Szenarien der Strom sehr klein sein könnte, sogar obwohl der Strombefehl für eine kurze Periode aufgrund von z. B. Rauschen oder der Ausgabe des Stromsteuergliedes verhältnismäßig groß ist. Deshalb ist es klug, sicherzustellen, dass dieser Zustand für einige Zeit auftritt (entsprechend dem maximalen Zähl-(MaxCnt-)Wert), um zu vermeiden, was eine irreführende Anzeige sein könnte, dass der Betrieb des PWM-Wandlers 110 anomal ist. Das Strommess- und Fehlerdetektiermodul 301 kann bestimmen, dass der Betrieb des PWM-Wandlers 110 aus einer Vielzahl von Gründen anomal ist, z. B. (1) der Schalter 184, welcher den negativen Teil des Dreiphasen-Statorstroms (I_as) 122 erzeugt, ist nicht in richtiger Weise arbeitend (z. B. der Schalter 184 erzeugt keinen Strom), (2) eine offene Schaltung in einer Wicklung, einem Anschlussglied oder einer Motorwicklung, etc.
Im Schritt 460 bestimmt das Strommess- und Fehlerdetektiermodul 301, ob der Phasenwinkel (θ_phase) des Dreiphasen-Statorstrom-Befehlssignals (I_as*) innerhalb des negativen Sektors (Bneg) 635 oder des negativen Sektors (Cneg) 620 ist.
Wenn dem so ist, dann fährt das Verfahren 400 mit dem Schritt 465 fort, wo das Strommess- und Fehlerdetektiermodul 301 bestimmt, ob der Amplitudenwert des Dreiphasen-Statorstroms (I_as) 122 größer ist als ein positiver Stromschwellwert (Ithresh) 505.
Wenn das Strommess- und Fehlerdetektiermodul 301 bestimmt, dass der Amplitudenwert des Dreiphasen-Statorstroms (I_as) 122 nicht größer als ein positiver Stromschwellwert 505 ist, dann verändert das Strommess- und Fehlerdetektiermodul 301 nicht das Fehlerzählglied, und das Verfahren 400 fährt mit dem Schritt 490 fort, wo das Strommess- und Fehlerdetektiermodul 301 bestimmt, dass das Wandler-Untermodul 115 normal arbeitet. Im Gegensatz dazu, wenn das Strommess- und Fehlerdetektiermodul 301 bestimmt, dass der Amplitudenwert des Dreiphasen-Statorstroms (I_as) 122 größer ist als ein positiver Stromschwellwert 505 , dann fährt das Verfahren mit dem Schritt 470 fort, wo das Strommess- und Fehlerdetektiermodul 301 ein positives Zählglied (Ias_cnt_Pos) zurücksetzt, welches eine Anzahl von aufeinander folgenden Zeitpunkten zählt, wo der Amplitudenwert des Dreiphasen-Statorstroms (I_as) 122 bestimmt wird, niedriger als ein positiver Schwellwert (Ithresh) 505 zu sein. Ebenso wird das positive Zählglied (Ias_cnt_Pos) nur zurückgesetzt, wenn der Amplitudenwert des Dreiphasen-Statorstroms (I_as) 122 größer als der positive Stromschwellwert (Ithresh) 505 ist.
Wenn das Strommess- und Fehlerdetektiermodul 301 bestimmt, dass der Phasenwinkel (θ_phase) des Dreiphasen-Statorstrom-Befehlssignals (I_as*) nicht innerhalb des negativen Sektors (Bneg) 635 oder des negativen Sektors (Cneg) 620 ist (im Schritt 460), dann bedeutet dies, dass der Winkel des Dreiphasen-Statorstroms (I_as) 122 innerhalb des positiven Sektors (Apos) 610 ist, und das Verfahren 400 fährt mit dem Schritt 475 fort, wo das Strommess- und Fehlerdetektiermodul 301 bestimmt, ob der Amplitudenwert des Dreiphasen-Statorstroms (I_as) 122 kleiner als der positive Stromschwellwert (Ithresh) 505 ist.
Wenn das Strommess- und Fehlerdetektiermodul 301 bestimmt, dass der Amplitudenwert des Dreiphasen-Statorstroms (I_as) 122 größer ist als der positive Stromschwellwert (Ithresh) 505, dann fährt das Verfahren mit dem Schritt 470 fort, wo das Strommess- und Fehlerdetektiermodul 301 ein positives Zählglied (Ias_cnt_Pos) zurücksetzt.
Wenn das Strommess- und Fehlerdetektiermodul 301 bestimmt, dass der Amplitudenwert des Dreiphasen-Statorstroms (I_as) 122 kleiner ist als der positive Stromschwellwert (Ithresh) 505, dann fährt das Verfahren 400 mit dem Schritt 480 fort, wo das Strommess- und Fehlerdetektiermodul 301 das positive Zählglied (Ias_cnt_Pos) inkrementiert, und das Verfahren fährt mit dem Schritt 485 fort. Im Schritt 485 bestimmt das Strommess- und Fehlerdetektiermodul 301, ob ein vorliegender Wert des positiven Zählglieds (Ias_cnt_Pos) größer ist als ein maximaler Zähl-(MaxCnt-)Wert.
Wenn das Strommess- und Fehlerdetektiermodul 301 bestimmt, dass der vorliegende Wert des positiven Zählglieds (Ias_cnt_Pos) kleiner ist als der maximale Zähl-(MaxCnt-)Wert, dann fährt das Verfahren 400 mit dem Schritt 490 fort, wo das Strommess- und Fehlerdetektiermodul 301 bestimmt, dass das Wandler-Untermodul 115 normal arbeitet.
Im Gegensatz dazu, wenn das Strommess- und Fehlerdetektiermodul 301 bestimmt, dass der vorliegende Wert des positiven Zählglieds (Ias_cnt_Pos) größer ist als ein maximaler Zähl-(MaxCnt-)Wert, dann fährt das Verfahren 400 mit dem Schritt 495 fort, wo das Strommess- und Fehlerdetektiermodul 301 bestimmt, dass das Wandler-Untermodul 115 anormal arbeitet. Beispielsweise in einem Szenario arbeitet das Wandler-Untermodul 115 anormal, wenn es einen Fehler aufgrund des Schalters 182 gibt, welcher den positiven Teil des Dreiphasen-Statorstroms (I_as) 122 erzeugt (z. B. der Schalter 182 erzeugt keinen Strom oder ist nicht richtig angeschlossen).
Einige der Ausführungsformen und Implementierungen werden oben in Termen der funktionalen und/oder logischen Blockkomponenten und verschiedener Verarbeitungsschritte beschrieben. Jedoch sollte gewürdigt werden, dass derartige Blockkomponenten durch jede Anzahl von Hardware-, Software- und/oder Firmware-Komponenten realisiert werden kann, welche so konfiguriert sind, um die spezifizierten Funktionen auszuführen. Z.B. kann eine Ausführungsform eines Systems oder einer Komponente bzw. Bauteils verschiedene integrierte Schaltungsbauteile anwenden, z. B. Speicherelemente, digitale Signalverarbeitungselemente, logische Elemente, Look-Up-Tabellen bzw. Verweistabellen, oder ähnliches, welche eine Vielzahl von Funktionen unter der Steuerung von einem oder mehreren Mikroprozessoren oder anderen Steuereinrichtungen ausführen kann. Zusätzlich werden Fachleute würdigen, dass Ausführungsformen, welche hier beschrieben sind, nur beispielhafte Implementierungen sind.
In diesem Dokument werden relationale bzw. vergleichende Terme wie z. B. erster und zweiter, und ähnliche, nur benutzt, um eine Entität oder Aktion von einer anderen Entität oder Aktion zu unterscheiden, ohne notwendigerweise irgendeine aktuelle derartige Beziehung zu erfordern oder anzuwenden, oder eine Ordnung innerhalb dieser Entitäten oder Aktionen zu haben. Außerdem abhängig vom Kontext, beinhalten Wörter wie z. B. „verbunden“ oder „gekoppelt an“, welche für das Beschreiben einer Beziehung zwischen unterschiedlichen Elementen benutzt werden, nicht, dass eine direkte physikalische Verbindung zwischen den Elementen durchgeführt werden muss. Z.B. können zwei Elemente miteinander physikalisch, elektronisch, logisch oder in irgendeiner anderen Weise verbunden sein, durch eines oder mehrere zusätzliche Elemente.
Während wenigstens eine beispielhafte Ausführungsform in der vorausgegangenen detaillierten Beschreibung präsentiert wurde, sollte gewürdigt werden, dass eine große Anzahl von Variationen besteht. Es sollte auch gewürdigt werden, dass die beispielhafte Ausführungsform oder beispielhafte Ausführungsformen nur Beispiele sind und es ist nicht beabsichtigt, damit den Umfang, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration der Erfindung in irgendeiner Weise zu begrenzen.
Vielmehr wird die vorausgegangene detaillierte Beschreibung den Fachleuten eine bequeme Anleitung liefern, um die beispielhafte Ausführungsform oder beispielhafte Ausführungsformen zu implementieren. Es sollte davon ausgegangen werden, dass verschiedene Änderungen in der Funktion und in der Anordnung der Elemente durchgeführt werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, wie sie in den angehängten Ansprüchen und den rechtlichen Äquivalenten davon dargestellt sind.

Claims

Verfahren zum Bestimmen, ob ein erstes Wandler-Untermodul (115) eines Wandlermoduls (110) normal arbeitet, wobei das Verfahren die Schritte aufweist von: Definieren einer Vielzahl von Sektoren (Apos, Aneg) eines ersten Strombefehlssignals (I_as*), die zu Phasenwinkelbereichen korrespondieren, basierend auf einem Phasenwinkel (θ_phase) des ersten Strombefehlssignals (I_as*), wobei die Vielzahl der Sektoren (Apos, Aneg) einen ersten positiven Sektor (Apos) beinhaltet, in welchem eine Amplitude des ersten Strombefehlssignals (I_as*) positive Werte besitzt und einen ersten negativen Sektor (Aneg) besitzt, in welchem die Amplitude des ersten Strombefehlssignals (I_as*) negative Werte besitzt; Bestimmen (410, 425, 460), ob der Phasenwinkel (θ_phase) des ersten Strombefehlssignals (I_as*) innerhalb des ersten positiven Sektors (Apos) ist; In Reaktion auf das Bestimmen (410, 425, 460), dass das erste Strombefehlssignal (I_as*) innerhalb des ersten positiven Sektors (Apos) ist, regelmäßiges Messen einer Amplitude eines ersten Stromsignals (I_as) und Bestimmen (475), ob der Amplitudenwert des ersten Stromsignals (I_as) kleiner als ein positiver Stromschwellenwert (505) ist; und nach jeder Messung und Bestimmung: Inkrementieren (480) eines positiven Zählglieds (Ias_cnt_Pos), wenn der Amplitudenwert des ersten Stromsignals (I_as) kleiner als der positive Stromschwellenwert (505) ist, oder Zurücksetzen (470) des positiven Zählglieds (Ias_cnt_Pos), wenn der Amplitudenwert des ersten Stromsignals (I_as) größer als der positive Stromschwellenwert (505) ist, wobei das positive Zählglied (Ias_cnt_Pos) eine Anzahl von aufeinander folgenden Zeitpunkten zählt, an denen für die Amplitude des ersten Stromsignals (I_as) bestimmt wird, dass sie kleiner als der positive Stromschwellenwert (505) ist, wenn der Phasenwinkel (θ_phase) des ersten Strombefehlssignals (I_as*) innerhalb des ersten positiven Sektors (Apos) ist; Bestimmen (485), ob ein gegenwärtiger Wert, welcher durch das positive Zählglied (Ias_cnt_Pos) erhalten wird, einen ersten maximalen Zählwert (MaxCnt) übersteigt; Bestimmen (495), dass das erste Wandler-Untermodul (115) anormal arbeitet, wenn der gegenwärtige Wert, welcher durch das positive Zählglied (Ias_cnt_Pos) erhalten wird, den ersten maximalen Zählwert (MaxCnt) übersteigt; und Bestimmen (490), dass das erste Wandler-Untermodul (115) normal arbeitet, wenn der gegenwärtige Wert, welcher durch das positive Zählglied (Ias_cnt_Pos) erhalten wird, kleiner ist, als der erste maximale Zählwert (MaxCnt).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei dieses ferner die Schritte ausweist von: Bestimmen (410, 425), ob der Phasenwinkel (θ_phase) des ersten Strombefehlssignals (I_as*) innerhalb des ersten negativen Sektors (Aneg) ist; In Reaktion auf das Bestimmen (410, 425), dass das erste Strombefehlssignal (I_as*) innerhalb des ersten negativen Sektors (Aneg) ist, Bestimmen (430), ob der Amplitudenwert des ersten Stromsignals (I_as) kleiner als ein negativer Stromschwellwert (507) ist; Inkrementieren (435) eines negativen Zählglieds (Ias_cnt_Neg), wenn der Amplitudenwert des ersten Stromsignals (I_as) größer als der negative Stromschwellenwert (507) ist, oder Zurücksetzen (420) des negativen Zählglieds (Ias_cnt_Neg), wenn der Amplitudenwert des ersten Stromsignals (I_as) kleiner als der negative Stromschwellenwert (507) ist, wobei das negative Zählglied (Ias_cnt_Neg) eine Anzahl von aufeinander folgenden Zeitpunkten zählt, an denen für die Amplitude des ersten Stromsignals (I_as) bestimmt wird, dass sie größer als der negative Stromschwellwert (507) ist, wenn der Phasenwinkel (θ_phase) des ersten Strombefehlssignals (I_as*) innerhalb des ersten negativen Sektors (Aneg) ist; Bestimmen (440), ob ein gegenwärtiger Wert des negativen Zählglieds (Ias_cnt_Neg) größer als ein zweiter maximaler Zählwert (MaxCnt) ist; Bestimmen (445), dass das erste Wandler-Untermodul (115) anormal arbeitet, wenn der gegenwärtige Wert des negativen Zählglieds (Ias_cnt_Neg) größer als der zweite maximale Zählwert (MaxCnt) ist; und Bestimmen (450), dass das erste Wandler-Untermodul (115) normal arbeitet, wenn der gegenwärtige Wert des negativen Zählgliedes (Ias_cnt_Neg) nicht größer als der zweite maximale Zählwert (MaxCnt) ist.
Verfahren nach einem der vorausgegangenen Ansprüche, wobei das erste Strombefehlssignal (I_as*) eine sinusförmige Wellenform ist, welche besitzt: eine positive Spitzenamplitude, wobei der erste positive Sektor (Apos) des ersten Strombefehlssignals (I_as*) definiert ist als diejenigen Werte des ersten Strombefehlssignals (I_as*), welche innerhalb ±30° des Phasenwinkelbereichs der positiven Spitzenamplitude sind, und eine negative Spitzenamplitude, wobei der erste negative Sektor (Aneg) des ersten Strombefehlssignals (I_as*) definiert ist als diejenigen Werte des ersten Strombefehlssignals (I_as*), welche innerhalb ±30° des Phasenwinkelbereichs der negativen Spitzenamplitude sind.