DE102011075789A1 - Method for operating induction machine e.g. permanent magnet synchronous machine of pulse inverter for motor car, involves adjusting voltage vector and setting pulse width modulation command value constant for defective power switch - Google Patents
Method for operating induction machine e.g. permanent magnet synchronous machine of pulse inverter for motor car, involves adjusting voltage vector and setting pulse width modulation command value constant for defective power switch Download PDFInfo
- Publication number
- DE102011075789A1 DE102011075789A1 DE102011075789A DE102011075789A DE102011075789A1 DE 102011075789 A1 DE102011075789 A1 DE 102011075789A1 DE 102011075789 A DE102011075789 A DE 102011075789A DE 102011075789 A DE102011075789 A DE 102011075789A DE 102011075789 A1 DE102011075789 A1 DE 102011075789A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- pwm
- induction machine
- machine
- phase
- default values
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
- H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
- H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
- H02P27/08—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
- H02P21/22—Current control, e.g. using a current control loop
Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Drehfeldmaschine gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. The present invention relates to a method for operating a rotating field machine according to the preamble of
Bei einem Wechselrichter, insbesondere einem Spannungszwischenkreis-Wechselrichter, können durch ein PWM- bzw. Unterschwingungs-Modulationsverfahren die gewünschten Spannungen für eine mittels des Wechselrichters zu betreibende Drehfeldmaschine eingestellt werden. Im Normalfall wird die feldorientierte Regelung (FOR) für die Ansteuerung einer Permanenterregten Synchronmaschine (PMSM) verwendet. In an inverter, in particular a voltage source inverter, the desired voltages for a rotary field machine to be operated by means of the inverter can be adjusted by a PWM or undershoot modulation method. Normally, the field-oriented control (FOR) is used to control a permanent-magnet synchronous machine (PMSM).
Bei einem Fehler im Wechselrichter, insbesondere bei Kurzschluss eines Leistungsschalters, z.B. eines MOSFETs, kann die Drehfeldmaschine nicht richtig geregelt werden, weil der gewünschte Spannungsvektor wegen des Kurzschlusses nicht eingestellt werden kann. Als Maßnahmen werden in derartigen Fehlerfällen entweder die Maschine kurzgeschlossen, z.B. gemäß der Druckschrift
Will man eine sichere Abschaltung der Maschine erreichen, so sind Phasentrenner oder Sternpunktrelais für eine PMSM-Maschine notwendig, um beim Fehlerfall die sofortige Trennung der Drehfeldmaschine vom Wechselrichter und von der Energieversorgung zu bewirken. Durch diese Bauteile entstehen zusätzliche Kosten und Bauraum, wobei zudem Dauerverluste verursacht werden, da Phasentrenner einen Durchschaltwiderstand haben. If you want to achieve a safe shutdown of the machine, so phase separator or star point relay for a PMSM machine are necessary to cause in the event of a fault, the immediate separation of the induction motor from the inverter and the power supply. Through these components additional costs and space, which also causes permanent losses, since phase separators have a switching resistance.
Ausgehend hiervon liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, vorstehend geschilderte Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und ein Verfahren zum Betrieb einer Drehfeldmaschine vorzuschlagen, bei welchem die Drehfeldmaschine bei Auftreten eines Leistungsschalterfehlers weiter betreibbar ist, insbesondere betriebssicher. Proceeding from this, the present invention seeks to overcome the above-described disadvantages of the prior art and to propose a method for operating a rotating field machine in which the induction machine is operable in the event of a circuit breaker failure, in particular reliable.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. This object is achieved by the features of
Vorgeschlagen wird erfindungsgemäß ein Verfahren zum Betrieb einer Drehfeldmaschine, insbesondere einer permanenterregten Synchronmaschine (PMSM), an einem Wechselrichter, wobei der Wechselrichter vorzugsweise ein Spannungszwischenkreis-Wechselrichter ist, insbesondere ein Pulswechselrichter. Der Wechselrichter kann vorzugweise mittels einer B6-Brücke gebildet sein, i.e. drei Halbbrücken mit je zwei Leistungsschaltern aufweisen. Über jede Halbbrücke bzw. deren Mittenabgriff kann je eine Phase der Drehfeldmaschine mit Energie versorgt werden. Die Leistungsschalter sind vorzugsweise IGBTs oder MOSFETs, welche mit einer Freilaufdiode beschaltet sind. The invention proposes a method for operating an induction machine, in particular a permanent-magnet synchronous machine (PMSM), on an inverter, wherein the inverter is preferably a voltage source inverter, in particular a pulse inverter. The inverter may preferably be formed by means of a B6 bridge, i. have three half-bridges, each with two circuit breakers. Each phase of the induction machine can be supplied with energy via each half bridge or its center tap. The power switches are preferably IGBTs or MOSFETs, which are connected to a freewheeling diode.
Zum Betrieb der Drehfeldmaschine werden im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens PWM-Vorgabewerte für je eine Phase derselben ermittelt, z.B. berechnet, korrespondierend mit welchen Leistungsschalter des Wechselrichters einen Spannungsvektor an der Drehfeldmaschine einstellen, i.e. über dessen Treiberstufe. Die PWM-Vorgabewerte drücken hierbei Tastverhältnisse für ausgewählte Schalter der Halbbrücken aus, i.e. je Phase. Die PWM-Vorgabewerte können von einer Regler- bzw. einer Steuerstruktur so generiert werden, dass sich die gewünschten Ströme und Spannungen einstellen, i.e. ein Spannungsvektor an der Drehfeldmaschine. Die PWM-Vorgabewerte sind Werte, welche als Vorgaben für den Normalbetriebsfall der Drehfeldmaschine tauglich sind und als solche ermittelt werden können. For the operation of the induction machine PWM default values are determined for each phase thereof, for example, in the context of the inventive method. calculated corresponding to which circuit breaker of the inverter set a voltage vector on the induction machine, ie. via its driver level. The PWM default values express duty cycles for selected switches of the half-bridges, i.e.. each phase. The PWM default values may be generated by a controller structure to adjust the desired currents and voltages, i. a voltage vector on the induction machine. The PWM default values are values that are suitable as default values for the normal operation of the induction machine and can be determined as such.
Durch einen Fehler, insbesondere einen Kurzschluss eines Leistungsschalters in einer Phase bzw. Halbbrücke, kann der PWM-Wert in dieser Phase nicht eingestellt werden. Der weitere Leistungsschalter in der gleichen Phase bzw. Halbbrücke muss dauerhaft geöffnet bleiben, damit kein Kurzschluss am Zwischenkreis entsteht. Andernfalls könnte ein Zwischenkreiskondensator zerstört werden. Due to a fault, in particular a short circuit of a circuit breaker in a phase or half-bridge, the PWM value can not be set in this phase. The additional circuit breaker in the same phase or half-bridge must remain permanently open, so that no short-circuit occurs on the DC link. Otherwise, a DC link capacitor could be destroyed.
Um die Drehfeldmaschine bei Auftreten eines derartigen Fehlers weiter betreiben zu können, insbesondere betriebssicher und ohne eine übermäßige Verzerrung der Phasenströme, wird bei dem Verfahren in einem ersten Schritt ein Fehler, insbesondere ein Kurzschluss, eines Leistungsschalters, erkannt. Hierzu kann eine Überwachungseinrichtung genutzt werden, welche Bestandteil einer Regler- und/oder Steuerstruktur für den Betrieb der Drehfeldmaschine ist. In order to continue to operate the induction machine when such an error occurs, in particular reliable and without excessive distortion of the phase currents, in the method in a first step, an error, in particular a short circuit, a circuit breaker detected. For this purpose, a monitoring device can be used, which is part of a controller and / or control structure for the operation of the induction machine.
Verfahrensgemäß ist nachfolgend ein zweiter Schritt vorgesehen, bei welchem ein PWM-Vorgabewert zum weiteren Betrieb der Drehfeldmaschine für die mittels des defekten Leistungsschalters zu versorgende Phase der Drehfeldmaschine konstant gesetzt wird. Das heißt, dass ein konstanter PWM-Vorgabewert an die Stelle eines für den Normalbetriebsfall jeweils generierten PWM-Vorgabewerts für die mittels der Halbbrücke, welche den defekten Leistungsschalter aufweist, zu versorgende Phase tritt. Dieser wird nachfolgend für den weiteren Betrieb der Drehfeldmaschine ausgegeben, insbesondere für sämtliche zu stellenden Spannungsvektoren, und weiterhin insbesondere als ausschließlicher PWM-Vorgabewert für diese Phase. According to the method, a second step is provided below in which a PWM default value for further operation of the induction machine for the phase of the induction machine to be supplied by means of the defective circuit breaker is set constant. That is, a constant PWM default value takes the place of a PWM default value respectively generated for the normal operation case for the phase to be supplied by means of the half-bridge having the defective power switch. This is subsequently output for the further operation of the induction machine, in particular for all voltage vectors to be set, and furthermore in particular as the exclusive PWM default value for this phase.
Vorgesehen ist hierbei, den konstanten PWM-Vorgabewert, insbesondere in Abhängigkeit der Position des defekten Leistungsschalters in dessen Halbbrücke, auf 100% oder 0% zu setzen. Z.B. wird der konstante PWM-Vorgabewert für einen kurzgeschlossenen High-Side-Leistungsschalter, in der Regel der obere Schalter, auf 100% gesetzt, für den Fall eines kurzgeschlossenen Low-Side-Leistungsschalters, in der Regel der untere Schalter, auf 0% gesetzt. It is envisaged in this case to set the constant PWM default value, in particular as a function of the position of the defective circuit breaker in its half-bridge, to 100% or 0%. For example, In the case of a short-circuited low-side circuit breaker, typically the bottom switch, the constant PWM default value for a short-circuited high-side power switch, typically the top switch, is set to 100%, set to 0%.
Für den weiteren Betrieb der Drehfeldmaschine nach Auftreten eines Schalterfehlerzustands werden im zweiten Schritt ferner für die weiteren Phasen der Drehfeldmaschine optimierte PWM-Vorgabewerte ermittelt und ausgegeben. Die optimierten PWM-Vorgabewerte werden insbesondere basierend auf den PWM-Vorgabewerten für die weiteren Phasen ermittelt, i.e. basierend auf den vorab ermittelten PWM-Vorgabewerten für die weiteren Phasen. Durch diese Maßnahmen kann der ursprünglich angestrebte Spannungsvektor wiederhergestellt ausgegeben werden. For the further operation of the induction machine after the occurrence of a switch error condition optimized PWM default values are further determined and output in the second step for the other phases of the induction machine. Specifically, the optimized PWM default values are determined based on the PWM default values for the further phases, i. based on the pre-determined PWM default values for the further phases. Through these measures, the originally desired voltage vector can be restored.
Mittels des konstanten sowie der optimierten PWM-Vorgabewerte kann hiernach für einen Fehlerfall vorteilhaft ein Spannungsvektor an der Drehfeldmaschine eingestellt werden, welcher im Mittel zu keinem Bremsmoment und/oder zu keinem überhöhten Phasenstrom führt. Ansonsten bei hohen Drehzahlen entstehende Bremsmomente können im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorteilhaft reduziert werden. Auch die Erzielung eines positiven Drehmoments ist vorteilhaft möglich, insbesondere bei niedrigen Drehzahlen. By means of the constant as well as the optimized PWM default values, a voltage vector can then advantageously be set on the induction machine which, on average, leads to no braking torque and / or no excessive phase current. Otherwise, braking torques arising at high rotational speeds can advantageously be reduced within the scope of the present invention. The achievement of a positive torque is advantageously possible, especially at low speeds.
Die Ermittlung eines optimierten PWM-Vorgabewerts für jeweils eine der weiteren Phasen kann bevorzugt mittels der Gleichung 1)
Bei dem vorgeschlagenen Verfahren der PWM-Modulation werden vorteilhaft die beiden PWM-Vorgabewerte der fehlerfrei ansteuerbaren Phasen derart modifiziert, dass sich ein ursprünglich beabsichtigter Spannungsvektor wieder einstellt. In the proposed method of PWM modulation, the two PWM default values of the error-free controllable phases are advantageously modified such that an originally intended voltage vector sets in again.
Die mittels der Gleichung 1) ermittelten optimierten bzw. korrigierten PWM-Vorgabewerte für die weiteren Phasen sind wirksam, solange die neu ermittelten PWM-Vorgabewerte den Schwellwert 0% und 100% nicht unter- bzw. überschreiten. Für den Fall, dass die ermittelten PWM-Vorgabewerte außerhalb dieser Schwellwerte liegen, werden sie auf diesen Schwellwert limitiert und als limitierte PWM-Vorgabewerte ausgegeben. Angemerkt sei, dass mittels der PWM-Vorgabewerte, dem konstant gesetzten PWM-Vorgabewert, den optimierten PWM-Vorgabewerten sowie den limitierten PWM-Vorgabewerten insbesondere jeweils PWM-Tastverhältnisse für eine Phase ausgedrückt werden The optimized or corrected PWM default values for the further phases determined by means of equation 1) are effective as long as the newly determined PWM default values do not fall below or exceed the threshold values 0% and 100%. In the event that the determined PWM default values are outside these thresholds, they are limited to this threshold and output as limited PWM default values. It should be noted that in particular PWM duty ratios are expressed for each phase by means of the PWM default values, the constant set PWM default value, the optimized PWM default values and the limited PWM default values
Vorgesehen ist erfindungsgemäß auch, in einem Zwischenschritt zwischen dem ersten und dem zweiten Schritt von einem geregelten Betrieb der Drehfeldmaschine auf einen gesteuerten Betrieb der Drehfeldmaschine umzuschalten, alternativ vorzugsweise auf einen geregelten Betrieb mit Stromschätzung. Hierdurch kann ein PWM-Vorgabewert für die weiteren Phasen auch dann bereitgestellt werden, wenn Stromsensoren einer Reglerstruktur aufgrund eines Leistungsschalterkurzschlusses nicht länger zur Verfügung stehen oder die Strommessung unbrauchbar wird. It is also provided according to the invention, in an intermediate step between the first and the second step, to switch from a controlled operation of the induction machine to a controlled operation of the induction machine, alternatively preferably to a controlled operation with current estimation. This makes it possible to provide a PWM default value for the further phases even if current sensors of a controller structure are no longer available due to a circuit breaker short-circuit or the current measurement becomes unusable.
Für einen gesteuerten Betrieb der Drehfeldmaschine wird vorzugsweise von einer feldorientierten Regelung auf eine feldorientierte Steuerung umgeschaltet, insbesondere eine feldorientierte Steuerung mit einstellbarer Dynamik. Alternativ kann z.B. ein Strommodell zur Schätzung der Phasenströme oder Maschinenströme im d,q-Koordinatensystem verwendet werden, um Stromsensorik zu kompensieren. Die PWM-Vorgabewerte können hierbei nach Umschalten auf den Steuer-Betriebsmodus im Steuer-Betriebsmodus oder alternativ nach Umschalten auf einen Regelungs-Betriebsmodus mit Stromschätzung, insbesondere mit feldorientierter Regelung und Stromschätzung, in einem solchen ermittelt werden. For a controlled operation of the induction machine is preferably switched from a field-oriented control to a field-oriented control, in particular a field-oriented control with adjustable dynamics. Alternatively, for example, a current model can be used to estimate the phase currents or machine currents in the d, q coordinate system to compensate for current sensors. The PWM default values can be determined in this case after switching to the control operating mode in the control operating mode or alternatively after switching to a control operating mode with current estimation, in particular with field-oriented control and current estimation.
Die Steuerstruktur für einen gesteuerten Betrieb kann vorteilhaft mittels einer für den Normalbetrieb der Drehfeldmaschine verwendeten Reglerstruktur realisiert sein. Im Zuge eines Umschaltens können vorzugsweise auch die Stromsensoren der Reglerstruktur, welche zum Betrieb der Drehfeldmaschine vorgesehen ist, abgeschaltet und somit z.B. vor Schäden geschützt werden. Alternativ kann im Fehlerfall eine Reglerstruktur mit Stromschätzung, i.e. eine FOR mit Stromschätzer, mittels der im Normalbetrieb verwendeten Reglerstruktur gebildet werden, wobei die Stromsensorik ebenfalls abgeschaltet werden kann. The control structure for a controlled operation can be advantageously realized by means of a controller structure used for the normal operation of the induction machine. In the course of switching, the current sensors of the controller structure, which is provided for the operation of the induction machine, may also be switched off and thus, e.g. be protected from damage. Alternatively, in the event of a fault, a regulator structure with current estimation, i. a FOR with current estimator, are formed by means of the controller structure used in normal operation, wherein the current sensor can also be turned off.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird auch ein Antriebssystem für eine Drehfeldmaschine, insbesondere eine permanenterregte Synchronmaschine (PMSM), zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagen. Das Antriebssystem weist eine Reglerstruktur sowie einen in die Reglerstruktur einbezogenen Wechselrichter zum Betrieb der Drehfeldmaschine auf. Die Reglerstruktur ist vorzugsweise auf eine Steuerstruktur zur feldorientierten Steuerung der Drehfeldmaschine umschaltbar, insbesondere zur feldorientierten Steuerung mit einstellbarer Dynamik, alternativ bevorzugt auf eine Reglerstruktur zur insbesondere feldorientierten Regelung mit Stromschätzung. In the context of the present invention, a drive system for a rotary field machine, in particular a permanent-magnet synchronous machine (PMSM), for carrying out the method according to the invention is also proposed. The drive system has a controller structure and an inverter included in the controller structure for operating the induction machine. The controller structure is preferably switchable to a control structure for field-oriented control of the induction machine, in particular for field-oriented control with adjustable dynamics, alternatively preferably to a controller structure for particular field-oriented control with current estimation.
Seitens der Steuer- bzw. Reglerstruktur ist der Wechselrichter, bzw. dessen Leistungsteil, mittels der PWM-Vorgabewerte steuerbar, insbesondere über die Wechselrichter-Treiberstufe, i.e. im Fehlerfall mittels der konstanten, optimierten bzw. limitierten PWM-Vorgabewerte. Die Reglerstruktur bzw. das Antriebssystem ist hierbei vorzugsweise derart ausgebildet, dass ein Umschalten zwischen Regel- und Steuerbetrieb in Abhängigkeit eines an einem Leistungsschalter detektierten Fehlers ermöglicht ist, insbesondere ein Umschalten auf eine feldorientierte Steuerung mit einstellbarer Dynamik. Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist das Antriebssystem eine mittels des Wechselrichters betreibbare Drehfeldmaschine auf. Die Drehfeldmaschine ist zum Beispiel als Vollpolmaschine mit rotationssymmetrischem Rotor oder als Schenkelpolmaschine mit ausgeprägten Polen ausgebildet. On the part of the control or regulator structure, the inverter, or its power unit, can be controlled by means of the PWM default values, in particular via the inverter driver stage, ie in the event of an error using the constant, optimized or limited PWM default values. In this case, the controller structure or the drive system is preferably designed in such a way that it is possible to switch over between control and control operation as a function of an error detected at a circuit breaker, in particular switching to a field-oriented controller with adjustable dynamics. In a preferred embodiment, the drive system has a rotary field machine which can be operated by means of the inverter. The induction machine is designed, for example, as a full-pole machine with a rotationally symmetrical rotor or as a salient-pole machine with pronounced poles.
Durch ein Antriebssystem, welches mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens betreibbar ist, können – insbesondere bei niedrigen Drehzahlen – sogar positive Drehmomente erreicht werden, wobei die Phasenströme ausreichend niedrig sind, um einer Zerstörung der Leistungsschalter vorzubeugen und die Permanentmagnete der Maschine nicht entmagnetisiert werden. Teure Bauelemente, wie z.B. Sternpunktrelais und Phasentrenner, welche ansonsten nötig wären, können eingespart werden. By a drive system, which is operable by the method according to the invention, even positive torques can be achieved - especially at low speeds, the phase currents are sufficiently low to prevent destruction of the circuit breaker and the permanent magnets of the machine are not demagnetized. Expensive devices, such as Star point relays and phase separators, which would otherwise be necessary, can be saved.
Das vorgeschlagene Verfahren bzw. das vorgeschlagene Antriebssystem wird bevorzugt zum Betrieb einer Drehfeldmaschine eines Kraftfahrzeugs eingesetzt, da hier bei einem plötzlichen Ausfall eines die Drehfeldmaschine ansteuernden Leistungsschalters das Kraftfahrzeug oft nicht sofort gestoppt werden kann und daher die Drehfeldmaschine in einem solchen Fall zumindest eingeschränkt weiterbetreibbar sein muss. Insbesondere eignet sich das vorgeschlagene Verfahren bzw. das vorgeschlagene Antriebssystem daher für den Betrieb eines Kraftfahrzeugsystems, das zwingend unempfindlich gegen derartige Ausfälle sein muss, wie eine Aktorik zur Lenkkraftunterstützung einer Fahrzeuglenkung oder eine Aktorik zum Schalten von Übersetzungsstufen eines mehrstufigen Fahrzeuggetriebes oder eine Aktorik zum Verstellen eines Fahrzeugfahrwerks. Alternativ hierzu dient das Verfahren bzw. das Antriebssystem zum Betrieb eines Fahrantriebs des Kraftfahrzeugs, i.e. eines Traktionsantriebs. The proposed method or the proposed drive system is preferably used for operation of a rotating field machine of a motor vehicle, since the motor vehicle can often not be stopped immediately in a sudden failure of the induction machine driving circuit and therefore the induction machine in this case must be at least limited weiterbetreibbar , In particular, the proposed method or the proposed drive system is therefore suitable for the operation of a motor vehicle system, which must be absolutely insensitive to such failures, such as an actuator for steering power assistance of a vehicle steering or actuators for switching ratio stages of a multi-stage vehicle transmission or an actuator for adjusting a vehicle chassis. Alternatively, the method or drive system is for operating a traction drive of the motor vehicle, i. a traction drive.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnungen, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein. Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of embodiments of the invention, with reference to the figures of the drawings, which show details essential to the invention, and from the claims. The individual features can be realized individually for themselves or for several in any combination in a variant of the invention.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Preferred embodiments of the invention are explained below with reference to the accompanying drawings. Show it:
In den nachfolgenden Figurenbeschreibungen sind gleiche Elemente bzw. Funktionen mit gleichen Bezugszeichen versehen. In the following description of the figures, the same elements or functions are provided with the same reference numerals.
Die
Die Drehfeldmaschine
Der in
Im Normalbetriebsfall durchläuft ein Spannungszeiger u* innerhalb einer elektrischen Periode alle sechs Sektoren,
Um einen Weiterbetrieb der Drehfeldmaschine
Für den Normalbetriebsfall ist die Reglerstruktur
Im Fehlerfall, i.e. infolge eines Erkennens eines Fehlers, wird die Reglerstruktur
Die Steuerstruktur
Die Steuerstruktur
Die erste Funktionseinheit
Weiterhin weist die erste Funktionseinheit
Die erste Funktionseinheit
Bei der Ermittlung der d,q-Sollspannungskomponenten Usd_k, Usq_k in dem jeweiligen aktuellen Abtastschritt werden insbesondere die Solllängsspannungskomponente Usd_k im d,q-Zweigrößensystem in Abhängigkeit einer Solllängsstromkomponente Isd_k-1 und/oder einer Solllängspannungskomponente Usd_k-1 und/oder die Sollquerspannungskomponente Usq_k im d,q-Zweigrößensystem in Abhängigkeit einer Sollquerstromkomponente Isq_k-1 und/oder einer Sollquerspannungskomponente Usq_k-1 jeweils des vorhergehenden Abtastschritts ermittelt, insbesondere durch die erste Funktionseinheit
Die Ermittlung der Solllängsspannungskomponente Usd_k durch insbesondere die erste Funktionseinheit
In gleicher Weise erfolgt die Ermittlung der Sollquerspannungskomponente Usq_k durch insbesondere die erste Funktionseinheit
Im jeweiligen aktuellen bzw. durchzuführenden Abtastschritt werden Relationen, insbesondere Gleichung A) für die (Stator-)Solllängsspannungskomponente: und Gleichung B) für die (Stator-)Sollquerspannungskomponente gelöst. In the respective current or to be performed sampling step are relations, in particular equation A) for the (stator) Solllängsspannungskomponente: and equation B) for the (stator) desired lateral stress component solved.
Die ermittelten Sollspannungen Usd_k, Usq_k bzw. damit korrespondierende Signale werden an dem Ausgang
In den, insbesondere diskreten, Gleichungen A) und B) bezeichnet die Indizierung _k, wie bereits erwähnt, ebenfalls die Größen des aktuellen und _k-1 die Größen des vorhergehenden Abtastschritts der Dauer T und s den Statorbezug, d.h. eine Größe betreffend den Stator der Drehfeldmaschine
TEd bezeichnet eine Zeitkonstante resultierend aus Lsd/R und Lsd die Längskomponente der Induktivität der Ständer- bzw. Statorwicklung, TEq eine Zeitkonstante resultierend aus Lsq/R und Lsq die Querkomponente der Induktivität der Statorwicklung, Isd_k bzw. Isd_k-1 die vorgegebene Solllängsstromkomponente, Isq_k bzw. Isq_k-1 die vorgegebene Sollquerstromkomponente, R den ohmschen Wicklungswiderstand der Statorwicklung, ωel die elektrische Winkelgeschwindigkeit und Ψωel die als konstant angenommene Polrad- bzw. Rotorspannung für einen insbesondere sehr kleinen bzw. kurzen Abtastschritt der Dauer T, wobei Ψ den Polradfluss darstellt. Die Polradspannung wird z.B. mittels hinterlegter Kennlinien ermittelt. T Ed denotes a time constant resulting from L sd / R and L sd is the longitudinal component of the inductance of the stator winding, T Eq a time constant resulting from L sq / R and L sq the transverse component of the inductance of the stator winding, I sd_k or I sd_k-1 the predetermined nominal longitudinal current component, I sq_k or I sq_k-1 the predetermined target transverse current component, R the ohmic winding resistance of the stator winding, ω el the electrical angular velocity and Ψω el as the assumed pole wheel or rotor voltage for a particular very small or short sampling step of duration T, where Ψ represents the Polradflussfluss. The pole wheel voltage is determined, for example, by means of stored characteristic curves.
Der Wicklungswiderstand R ist z.B. hinterlegt oder wird im Einzelfall entsprechend der jeweiligen Drehfeldmaschine
Die d,q-Stromsollwerte bzw. Sollstromkomponenten Isd_k-1 und Isq_k-1 des jeweils vorangegangenen Abtastschritts, welche zum Lösen der Gleichung A) und B) in einem gegenwärtigen Abtastschritt _k erforderlich sind, werden z.B. ebenfalls in einem Speicher für die erste Funktionseinheit
Gemäß der Gleichungen A) und B) kann die Dynamik einer feldorientierten Steuerung (FOS), welche mittels der ersten zuschaltbaren Funktionseinheit
Die Steuerstruktur
Die dritte Funktionseinheit
Zur Ermittlung der Sollspannungswerte Us1, Us2, Us3 im Mehrgrößen-Drehstromsystem wird der dritten Funktionseinheit
Basierend auf den von der dritten Funktionseinheit
Die Umwandlung der Sollspannungswerte Us1, Us2, Us3 zu PWM-Vorgabewerten PWM1, PWM2, PWM3 erfolgt z.B. durch eine fünfte Funktionseinheit in Form des PWM-Generators
Mit dem Ausgang
Die sechste Funktionseinheit
Hierzu wendet die sechste Funktionseinheit je intakter Phase die Gleichung 1) an:
Die Gleichung 1) berücksichtigt hierbei ersichtlich eine Abweichung des PWM-Vorgabewerts PWMd, welchem für die defekte Phase in einem intakten Zustand derselben Geltung zukäme, vom konstant gesetzten PWM-Vorgabewert PWMd,n, dessen Wert wie oben beschrieben wiederum von der Position des defekten Leistungsschalters in der zugehörigen Halbbrücke abhängt. Equation 1) here takes into account, as can be seen, a deviation of the PWM default value PWM d , which would apply to the defective phase in an intact state, from the constant PWM setpoint PWM d, n , the value of which, as described above, again depends on the position of the PWM defective circuit breaker in the associated half-bridge depends.
Um für zwei intakte Phasen je einen optimierten PWM-Vorgabewert PWMi,n zu erhalten, wird der entsprechende, aus dem Steuer-Betriebsmodus erhaltene PWM-Vorgabewert für die jeweilige Phase in Gleichung 1) zusammen mit jeweils den Vorgabewerten PWMd,n und PWMd in die Gleichung 1 eingesetzt. In order to obtain an optimized PWM default value PWM i, n for each of two intact phases, the corresponding PWM default value for the respective phase obtained in the control operating mode is entered in equation 1) together with the default values PWM d, n and PWM d is inserted into
Im Folgenden werden Aspekte des Verfahrens beispielhaft noch näher erläutert. In the following, aspects of the method will be explained in more detail by way of example.
Unter obiger Annahme eines Kurzschlusses am Leistungsschalter T1, entspricht der PWM-Vorgabewert PWM1 gemäß
Die PWM-Vorgabewerte PWMi, entsprechend PWM2 und PWM3 in
Hierzu wird für die Phase V der optimierte PWM-Vorgabewert PWM2n, entsprechend PWMi,n gemäß Gleichung 1 mittels Gleichung 1 wie folgt ermittelt:
Der optimierte PWM-Vorgabewert PWM3n für die Phase W, entsprechend PWMi,n gemäß Gleichung 1 wird ebenfalls mittels Gleichung 1 ermittelt:
Die Ermittlung der optimierten PWM-Vorgabewerte PWM2n und PWM3n erfolgt hierbei parallel, alternativ z.B. seriell. Die optimierten PWM-Vorgabewerte PWM2n und PWM3n werden von der Funktionseinheit
Die sechste Funktionseinheit
Das mittels der umschaltbaren Reglerstruktur
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Wechselrichter inverter
- 22
- Zwischenkreis DC
- 33
- Zwischenkreiskondensator Link capacitor
- 44
- Drehfeldmaschine Induction machine
- 55
- Kurzschluss short circuit
- 66
- Antriebssystem drive system
- 77
- Reglerstruktur controller structure
- 88th
- PWM-Generator PWM generator
- 99
- Stromsensorik current sensors
- 1010
- Steuerstruktur tax structure
- 1111
- Positionssensor position sensor
- 1212
- erste Funktionseinheit first functional unit
- 1313
-
Eingang
12 entrance 12 - 1414
-
weiterer Eingang
12 anotherentrance 12 - 1515
- zweite Funktionseinheit second functional unit
- 1616
- Verbindungsleitung connecting line
- 1717
-
Ausgang
12 output 12 - 1818
- dritte Funktionseinheit third functional unit
- 1919
-
Eingang
18 entrance 18 - 2020
- vierte Funktionseinheit fourth functional unit
- 2121
-
weiterer Eingang
18 anotherentrance 18 - 2222
-
Ausgang
18 output 18 - 2323
-
Eingang
8 entrance8th - 2424
-
Eingang
8 entrance8th - 2525
-
Ausgang
8 output8th - 2626
-
Eingang
27 entrance 27 - 2727
- sechste Funktionseinheit sixth functional unit
- T1 ... T6T1 ... T6
- Leistungsschalter breakers
- U, V, WAND MANY MORE
- Phasen phases
- AA
- Leistungsschalter-Überwachungseinrichtung Circuit breaker monitoring device
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 19804967 A1 [0003] DE 19804967 A1 [0003]
Claims (14)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102011075789A DE102011075789A1 (en) | 2011-05-13 | 2011-05-13 | Method for operating induction machine e.g. permanent magnet synchronous machine of pulse inverter for motor car, involves adjusting voltage vector and setting pulse width modulation command value constant for defective power switch |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102011075789A DE102011075789A1 (en) | 2011-05-13 | 2011-05-13 | Method for operating induction machine e.g. permanent magnet synchronous machine of pulse inverter for motor car, involves adjusting voltage vector and setting pulse width modulation command value constant for defective power switch |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102011075789A1 true DE102011075789A1 (en) | 2012-11-15 |
Family
ID=47070378
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102011075789A Pending DE102011075789A1 (en) | 2011-05-13 | 2011-05-13 | Method for operating induction machine e.g. permanent magnet synchronous machine of pulse inverter for motor car, involves adjusting voltage vector and setting pulse width modulation command value constant for defective power switch |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102011075789A1 (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015000930A1 (en) * | 2013-07-04 | 2015-01-08 | Voith Patent Gmbh | Permanent magnet-excited electric machine |
DE102014217678A1 (en) | 2014-09-04 | 2015-01-22 | Zf Friedrichshafen Ag | Method, apparatus and program for providing a switching signal for an emergency operation of a synchronous machine |
DE102013223476A1 (en) | 2013-11-18 | 2015-02-26 | Zf Friedrichshafen Ag | Control device and method for providing a setpoint torque specification for a synchronous machine |
DE102013222075A1 (en) | 2013-10-30 | 2015-03-05 | Zf Friedrichshafen Ag | Apparatus and method for initializing a control circuit for a current for operating a synchronous machine |
WO2019197107A1 (en) * | 2018-04-12 | 2019-10-17 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Control device for controlling the current of a rotating field machine of a motor vehicle, current control method, drive unit and motor vehicle |
DE102019216139A1 (en) * | 2019-09-25 | 2021-03-25 | Continental Teves Ag & Co. Ohg | Method for operating a driver circuit for an electric motor, driver circuit, motor arrangement and storage medium |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19804967A1 (en) | 1998-02-07 | 1999-08-12 | Ako Werke Gmbh & Co | Method and device for controlling a synchronous motor |
DE102006006032A1 (en) * | 2006-02-09 | 2007-08-23 | Siemens Ag | Method and device for operating a synchronous machine |
DE112007001594T5 (en) * | 2006-06-30 | 2009-05-07 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Motor driving device |
DE102010001241A1 (en) * | 2009-04-01 | 2010-10-07 | Robert Bosch Gmbh | Electronically commutated electric motor with an emergency running feature |
-
2011
- 2011-05-13 DE DE102011075789A patent/DE102011075789A1/en active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19804967A1 (en) | 1998-02-07 | 1999-08-12 | Ako Werke Gmbh & Co | Method and device for controlling a synchronous motor |
DE102006006032A1 (en) * | 2006-02-09 | 2007-08-23 | Siemens Ag | Method and device for operating a synchronous machine |
DE112007001594T5 (en) * | 2006-06-30 | 2009-05-07 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Motor driving device |
DE102010001241A1 (en) * | 2009-04-01 | 2010-10-07 | Robert Bosch Gmbh | Electronically commutated electric motor with an emergency running feature |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015000930A1 (en) * | 2013-07-04 | 2015-01-08 | Voith Patent Gmbh | Permanent magnet-excited electric machine |
CN105379106A (en) * | 2013-07-04 | 2016-03-02 | 福伊特专利有限公司 | Permanent magnet-excited electric machine |
CN105379106B (en) * | 2013-07-04 | 2018-02-16 | 福伊特专利有限公司 | Method for controlling the multiphase frequency converter for being used for being driven to motor |
DE102013222075A1 (en) | 2013-10-30 | 2015-03-05 | Zf Friedrichshafen Ag | Apparatus and method for initializing a control circuit for a current for operating a synchronous machine |
DE102013223476A1 (en) | 2013-11-18 | 2015-02-26 | Zf Friedrichshafen Ag | Control device and method for providing a setpoint torque specification for a synchronous machine |
DE102014217678A1 (en) | 2014-09-04 | 2015-01-22 | Zf Friedrichshafen Ag | Method, apparatus and program for providing a switching signal for an emergency operation of a synchronous machine |
WO2019197107A1 (en) * | 2018-04-12 | 2019-10-17 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Control device for controlling the current of a rotating field machine of a motor vehicle, current control method, drive unit and motor vehicle |
CN111418145A (en) * | 2018-04-12 | 2020-07-14 | 宝马股份公司 | Control device for current control of a rotating field motor of a motor vehicle, method for current control, drive unit and motor vehicle |
US11095242B2 (en) | 2018-04-12 | 2021-08-17 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Control device for controlling the current of a rotating field machine of a motor vehicle, current control method, drive unit and motor vehicle |
CN111418145B (en) * | 2018-04-12 | 2023-09-22 | 宝马股份公司 | Adjusting device, method for current adjustment, drive unit and motor vehicle |
DE102019216139A1 (en) * | 2019-09-25 | 2021-03-25 | Continental Teves Ag & Co. Ohg | Method for operating a driver circuit for an electric motor, driver circuit, motor arrangement and storage medium |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3469705B1 (en) | Method and protective device for limiting the torque for an electrical machine | |
DE102010033440B4 (en) | Method and device for safety shutdown of an electromechanical power steering | |
DE102014114122B4 (en) | Rotating electrical machine attached to a vehicle | |
DE102005035770A1 (en) | Control for a motor to be mounted on a vehicle and electric power steering apparatus and electric braking apparatus using the same | |
WO2017186436A1 (en) | System for actively short-circuiting phases of an inverter and motor vehicle drive | |
WO2007121889A1 (en) | Control system for an electric motor | |
DE112018001213T5 (en) | Power conversion device, motor drive unit and electric power steering device | |
WO2008138864A1 (en) | Method and device for operating a control unit for controlling an electrical machine | |
DE102011075789A1 (en) | Method for operating induction machine e.g. permanent magnet synchronous machine of pulse inverter for motor car, involves adjusting voltage vector and setting pulse width modulation command value constant for defective power switch | |
WO2011042237A1 (en) | Method for operating a drive unit, and a drive unit | |
EP3491655A1 (en) | Motor device for a switch drive of an electric switch | |
WO2017186419A1 (en) | Inverter arrangement, electric drive system, and method for discharging a dc link capacitor in an inverter arrangement | |
DE102009019414A1 (en) | Motor control system with a polyphase inverter | |
EP0935336B2 (en) | Method and device for controlling a synchronous motor | |
EP2774266B1 (en) | Method and apparatus for operating an electronically commutated electrical machine in the event of a fault | |
WO2012107150A2 (en) | System comprising an electrically excited machine | |
EP2648328B1 (en) | Protection of a power converter with link circuit against damages caused by the countervoltage of a synchronous machine | |
DE102012208631A1 (en) | Method and device for operating a brushless motor | |
DE102015201543A1 (en) | Control method for standstill assurance of an electrical machine | |
DE112018001706T5 (en) | POWER CONVERTER, MOTOR DRIVE UNIT AND ELECTRIC POWER STEERING DEVICE | |
EP2994996A2 (en) | Circuit arrangement having redundant half bridges for operating an electric machine | |
DE102012208747A1 (en) | Method for operating permanent-magnet synchronous machine for e.g. electric drive of automobile, involves providing pulse width modulation default values for phases of machine upon detection of short circuit at power switches of phases | |
EP3172831A1 (en) | Method for operating an at least generator-operable electric machine and means for the implementation thereof | |
DE102011080442A1 (en) | Method for operating induction machine i.e. permanent-moved synchronous machine for vehicle propulsion system, involves determining sign default value based on electrical power and expected power of machine and command phase value | |
DE102015220910A1 (en) | Voltage monitoring for a motor drive circuit of a brushless washing machine motor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R163 | Identified publications notified | ||
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication |