DE102013222007A1

DE102013222007A1 - Prozessor, Vorrichtung, Verfahren und Computerprogramm zum Steuern eines Notfallbetriebs einer mehrphasigen Drehfeldmaschine bei Unterbrechung eines ersten Phasenstroms einer ersten Phase der Drehfeldmaschine

Info

Publication number: DE102013222007A1
Application number: DE102013222007.3A
Authority: DE
Inventors: Hassan Lamsahel
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2013-10-30
Filing date: 2013-10-30
Publication date: 2015-02-19
Also published as: CN104617841B; US9379648B2; CN104617841A; US20150130381A1

Abstract

Ausführungsbeispiele beziehen sich auf einen Prozessor (708) zum Steuern eines Notfallbetriebs einer mehrphasigen Drehfeldmaschine (701) bei Unterbrechung eines ersten Phasenstroms (724-1; 724-2; 724-3) einer ersten Phase der Drehfeldmaschine (701). Der Prozessor (708) ist ausgebildet, um eine zu dem Notfallbetrieb korrespondierende Steuerstromvorgabe (716-1; 716-2; 716-3) für eine zweite Phase der Drehfeldmaschine (701) in einem statorfesten Koordinatensystem durch eine Kombination einer zu einem Normalbetrieb der elektrischen Maschine korrespondierenden ersten Sollstromvorgabe (706-1; 706-2; 706-3) für die erste Phase und einer zweiten Sollstromvorgabe (706-1; 706-2; 706-3) für die zweite Phase für das statorfeste Koordinatensystem zu bestimmen. Dabei unterscheidet sich ein Phasenwinkel und eine Amplitude der Steuerstromvorgabe (716-1; 716-2; 716-3) für die zweite Phase jeweils von einem Phasenwinkel und einer Amplitude der zweiten Sollstromvorgabe (706-1; 706-2; 706-3).

Description

Die vorliegende Erfindung liegt auf dem Gebiet der Steuerung eines Notfallbetriebs einer mehrphasigen Drehfeldmaschine bei Unterbrechung eines ersten Phasenstroms einer ersten Phase der Drehfeldmaschine.
Zur Umwandlung elektrischer in kinetische Energie werden nebst anderen Bauformen von Elektromotoren sogenannte Drehfeld- oder Drehstrommaschinen verwendet. Drehfeldmaschinen können einen Stator mit einer ringförmigen Anordnung sogenannter Phasen umfassen, die zeitlich variable Magnetfelder erzeugen können, und dadurch einen magnetischen Rotor, beispielsweise einen Läufer mit einem Permanentmagneten, in Rotation versetzen können. Drehfeldmaschinen, beispielsweise permanenterregten Synchronmaschinen (PSM) oder Asynchronmaschinen (ASM), werden in unterschiedlichen Anwendungen, z. B. Hybridauto, Elektroauto, Servoantriebe, Werkzeugmaschinen, etc. eingesetzt. Bei diesen Drehfeldmaschinen werden häufig Spannungszwischenkreis-Wechselrichter (WR) für die Erzeugung von Versorgungsspannungen für die einzelnen Phasen verwendet. Bei Fehler in der Maschine oder im Wechselrichter kann eine der Phasen der Maschine unterbrochen werden. Wird die Maschine dabei weiter betrieben, kann dies zu Schwankungen des Drehmomentes führen. Die Druckschrift WO 2010/004239 A1 offenbart ein Verfahren, bei dem eine Synchronmaschine mit mehreren Phasen auch bei Ausfall einer Phase weiter betrieben werden kann. Dabei können allerdings in manchen Betriebsfällen der Maschine die Phasenströme sehr groß werden, so dass Schäden an der Maschine, beispielsweise an im WR befindlichen, zur Regelung von Spannungen für die restlichen Phasen dienenden Halbleiterbauteilen auftreten können.
In manchen Anwendungen kann im Falle eines Fehlers die Maschine ausgeschaltet werden. Welchko, Jahns & Lipo (IEEE Power Electronics Letters, Vol. 2, No. 4, Dezember 2004) offenbaren ein Verfahren zur Unterbrechung von Phasenströmen bei Auftritt eines Fehlers in Synchronmaschinen mit Permanentmagneten. Diese Vorgehensweise kann bei manchen Anwendungen, beispielsweise bei einer Lenkung oder einem Elektroauto, unerwünscht sein, da ein plötzliches Abschalten der Maschine in einem Fahrzeug die Aufmerksamkeit eines Fahrers des Fahrzeugs einfordern, und somit unter Umständen Unfälle nach sich ziehen kann.
Um beim Fehlerfall und sich daraus ergebender Phasenunterbrechung die Maschine weiterhin in Betrieb nehmen zu können, kann alternativ eine Redundanz im Wechselrichter oder in Leitungen der Maschine verwendet werden. Diese Lösungsmaßnahmen können jedoch mehr Aufwand, mehr Volumen und hohe Kosten verursachen. Dies kann etwa bei einem vorgesehenen Einbau in ein Fahrzeug unpraktisch sein, da hier oft nur wenig Bauraum zur Verfügung steht, und sich die zusätzlichen hohen Kosten bei größeren produzierten Stückzahlen auf ein Vielfaches summieren können.
Es ist daher wünschenswert, ein verbessertes Konzept für die Ansteuerung einer Drehfeldmaschine, z. B. einer PSM, beim Ausfall einer Phase zu schaffen.
Diesem Bedarf tragen ein Prozessor, eine Vorrichtung, ein Verfahren und ein Computerprogramm zum Steuern eines Notfallbetriebs einer mehrphasigen Drehfeldmaschine bei Unterbrechung eines ersten Phasenstroms einer ersten Phase der Drehfeldmaschine gemäß den unabhängigen Patentansprüchen Rechnung.
Ausführungsbeispiele ermöglichen dies durch Verwendung eines Prozessors zum Steuern eines Notfallbetriebs einer mehrphasigen Drehfeldmaschine bei Unterbrechung eines ersten Phasenstroms einer ersten Phase der Drehfeldmaschine. Der Prozessor ist dabei ausgebildet, um eine zu dem Notfallbetrieb korrespondierende Steuerstromvorgabe für eine zweite Phase der Drehfeldmaschine in einem statorfesten Koordinatensystem zu bestimmen. Dies geschieht durch eine Kombination einer zu einem Normalbetrieb der elektrischen Maschine korrespondierenden ersten Sollstromvorgabe für die erste Phase und einer zweiten Sollstromvorgabe für die zweite Phase in einem statorfeste Koordinatensystem. Hierbei unterscheiden sich ein Phasenwinkel und eine Amplitude der Steuerstromvorgabe für die zweite Phase jeweils von einem Phasenwinkel und einer Amplitude der zweiten Sollstromvorgabe. Zu hohe Ströme, die Schäden an der Drehfeldmaschine oder einem zur Regelung der Ströme verwendeten Wechselrichter verursachen können, können auf diese Weise vermieden werden. Ferner können hierdurch Redundanzen in dem Wechselrichter oder der Maschine evtl. entfallen. Auch kann evtl. ein vollständiges Abschalten der Maschine im Fehlerfall vermieden werden.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen kann die Steuerstromvorgabe die erste Sollstromvorgabe für die erste Phase wenigstens teilweise kompensieren. Es können auch mehrere Steuerstromvorgaben für mehrere weitere Phasen existieren, sodass die Sollstromvorgabe für die erste Phase durch die Steuerstromvorgaben für die weiteren Phasen in Summe vollständig kompensiert wird. Somit kann, je nach Phasenanzahl und Bauart der Maschine, die Sollstromvorgabe für die erste Phase auf eine oder mehrere Steuerstromvorgaben für die weiteren Phasen umverteilt werden.
Gemäß manchen Ausführungsbeispielen kann die Steuerstromvorgabe einer Summe aus dem Wert der zweiten Sollstromvorgabe und der Hälfte des Wertes der ersten Sollstromvorgabe entsprechen. Dies kann beispielsweise eine gute Kompensation der Sollstromvorgabe für die erste Phase bewirken, wenn es sich bei der Drehfeldmaschine um eine dreiphasige Drehfeldmaschine handelt. Dabei können zwei Steuerstromvorgaben für die zweite und eine dritte Phase jeweils um den halben Wert der Sollstromvorgabe für die erste Phase erweitert werden.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen kann eine Amplitude der Steuerstromvorgabe kleiner sein als eine Amplitude der zweiten Sollstromvorgabe. Somit kann vermieden werden, dass die Amplitude eines einzelnen Phasenstroms zu hohe Werte annimmt, z. B. um ein vor Ausfall der ersten Phase vorherrschendes Drehmoment aufrecht zu erhalten, ohne dass daraus eine Überlastung der Maschine folgt. Kostenintensive und empfindliche Bauteile, z. B. Halbleiterbauteile wie MOSFETs können so vor Beschädigungen bewahrt werden.
Gemäß manchen Ausführungsbeispielen kann eine Frequenz der Steuerstromvorgabe im Wesentlichen einer Frequenz der zweiten Sollstromvorgabe entsprechen. Dadurch kann eine Drehzahl der Drehfeldmaschine nach Unterbrechen des ersten Phasenstroms im Wesentlichen einer Drehzahl der Drehfeldmaschine vor Unterbrechen des ersten Phasenstroms entsprechen. Dies kann z. B. bei Elektrofahrzeugen sinnvoll sein, wenn ein Motor nach Auftritt eines Fehlers mit konstanter Drehzahl weiterlaufen soll.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen kann der Prozessor eine Ausgabeschnittstelle für ein Signal mit der Steuerstromvorgabe umfassten. Das Signal kann dabei einen Betrieb der Drehfeldmaschine mit der Steuerstromvorgabe bewirken.
Ausführungsbeispiele beziehen sich ferner auf eine Vorrichtung zum Steuern eines Notfallbetriebs einer mehrphasigen Drehfeldmaschine bei Unterbrechung eines ersten Phasenstroms einer ersten Phase der Drehfeldmaschine. Die Vorrichtung ist an einem Signaleingang gekoppelt. Die Vorrichtung ist dazu ausgebildet, eine Steuerstromvorgabe für einen zweiten Phasenstrom einer zweiten Phase der Drehfeldmaschine in einem statorfesten Koordinatensystem zu empfangen. Die Vorrichtung umfasst ferner einen Komparator. Der Komparator ist dazu ausgebildet, basierend auf einem Vergleich der Steuerstromvorgabe und einem Istwert des zweiten Phasenstroms ein Steuersignal an einen Wechselrichter bereitzustellen. Das Steuersignal bewirkt bei einem ersten Vergleichsergebnis das Erzeugen eines ersten Versorgungsspannungswertes, und bei einem zweiten Vergleichsergebnis das Erzeugen eines zweiten Versorgungsspannungswertes für die zweite Phase. Tritt ein Fehler auf, kann durch ein Fehlersignal zunächst der Notfallbetrieb unmittelbar festgestellt werden. Ferner kann eine Ansteuerung der aktiv verbleibenden Phasen unter Berücksichtigung eines anliegenden Phasenstroms vorgenommen werden, was die Genauigkeit der Steuerstromvorgaben erhöhen kann.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen kann das erste Vergleichsergebnis erzielt werden, wenn eine Differenz aus der Steuerstromvorgabe und dem Istwert des zweiten Phasenstroms kleiner ist als ein Schwellwert. Entsprechend kann das zweite Vergleichsergebnis erzielt werden, wenn die Differenz aus der Steuerstromvorgabe und dem Istwert des zweiten Phasenstroms größer ist als der Schwellwert.
Bei einigen der vorangegangenen Ausführungsbeispiele kann der Schwellwert ein erster Wert sein, wenn die Differenz größer 0 ist, und ein zweiter Wert, wenn die Differenz kleiner 0 ist. Somit kann es bei einigen Ausführungsbeispielen möglich sein, ein Hystereseverhalten zu realisieren, bei dem anstelle eines diskreten Schwellwertes ein Toleranzbereich existiert, in dem prinzipiell beide Vergleichsergebnisse erreicht werden können, beispielsweise abhängig davon, ob eine Veränderung des Vergleichswerts aktuell einer Zunahme oder einer Abnahme desselben entspricht. Dies kann sinnvoll sein, wenn ein länger andauerndes Verharren des Vergleichsergebnisses innerhalb des Toleranzbereichs zu erwarten ist.
Gemäß manchen Ausführungsbeispielen kann der Wechselrichter wenigstens einen mit der zweiten Phase verbundenen ersten Leistungshalbleiter und einen mit der zweiten Phase verbundenen zweiten Leistungshalbleiter umfassen. Dabei kann das erste Vergleichsergebnis ein Einschalten des ersten Leistungshalbleiters und ein Abschalten des zweiten Leistungshalbleiters bewirken. Entsprechend kann das zweite Vergleichsergebnis ein Abschalten des ersten Leistungshalbleiters und ein Einschalten des zweiten Leistungshalbleiters bewirken. Damit kann sichergestellt werden, dass beispielsweise zwei Leistungshalbleiter, die derselben Phase zugeordnet sind, gleichzeitig eingeschaltet werden, da ein gleichzeitiges Einschalten zu einem Kurzschluss führen kann.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen kann die Vorrichtung ferner mindestens einen weiteren Komparator umfassen. Ferner können ein erster Komparator aus der Mehrzahl der Komparatoren der ersten Phase, und ein zweiter Komparator aus der Mehrzahl der Komparatoren der zweiten Phase zugeordnet sein. Der oben beschriebene Steuerungsprozess kann somit auf mehrere oder sogar alle noch fehlerfrei laufenden Phasen in der Maschine übertragen werden.
Gemäß manchen Ausführungsbeispielen kann der erste Komparator bei Ausfall der ersten Phase deaktivierbar sein. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass die ausgefallene erste Phase ein zeitlich konstantes Verhalten zeigt, oder anders ausgedrückt, kein unkontrollierter Stromfluss erfolgt. Dies kann weitere Prozesse vereinfachen, und ungewollte Störeffekte oder Beschädigungen an Bauteilen verhindern.
Ferner beziehen sich Ausführungsbeispiele auf ein Verfahren zum Steuern eines Notfallbetriebs einer mehrphasigen Drehfeldmaschine bei Unterbrechung eines ersten Phasenstroms einer ersten Phase der Drehfeldmaschine. Das Verfahren umfasst ein Kombinieren einer zu einem Normalbetrieb der elektrischen Maschine korrespondierenden ersten Sollstromvorgabe für die erste Phase und einer zweiten Sollstromvorgabe für die zweite Phase für das statorfeste Koordinatensystem. Zudem umfasst das Verfahren ein Bestimmen einer zu dem Notfallbetrieb korrespondierenden Steuerstromvorgabe für eine zweite Phase der Drehfeldmaschine in einem statorfesten Koordinatensystem. Das Bestimmen erfolgt durch die Kombination der zu einem Normalbetrieb der elektrischen Maschine korrespondierenden ersten Sollstromvorgabe für die erste Phase und der zweiten Sollstromvorgabe für die zweite Phase für das statorfeste Koordinatensystem. Dabei unterscheiden sich ein Phasenwinkel und eine Amplitude der Steuerstromvorgabe für die zweite Phase jeweils von einem Phasenwinkel und einer Amplitude der zweiten Sollstromvorgabe. Dadurch kann eine Implementierung von Redundanzen im Wechselrichter oder in der Maschine entfallen. Auch kann es somit nicht mehr erforderlich sein, die Maschine gänzlich abzuschalten; vielmehr kann die Maschine wenigstens mit einem Teil der ursprünglichen Leistung weiter betrieben werden.
Ausführungsbeispiele beziehen sich außerdem auf ein Programm mit einem Programmcode zum Durchführen des Verfahrens, wenn der Programmcode auf einem Computer, einem Prozessor oder einer programmierbaren Hardwarekomponente ausgeführt wird.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden nachfolgenden anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen, auf welche Ausführungsbeispiele jedoch nicht beschränkt sind, näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine Illustration der unterschiedlichen Koordinatensysteme, die zur Bestimmung der für die feldorientierte Regelung relevanten Größen verwendet werden können;
2 ein Vergleichsbeispiel eines Wechselrichters, der als Spannungsquelle für einen elektrischen Motor verwendet werden kann;
3 ein Vergleichsbeispiel für einen Regelkreis zur feldorientierten Regelung eines permanent erregten Synchronmotors;
4 einen Verlauf von Phasenströmen dreier Phasen, eines Drehmomentes und einer Drehzahl über die Zeit bei normalem Betrieb einer Drehfeldmaschine;
5 einen Verlauf von Phasenströmen dreier Phasen, eines Drehmomentes und einer Drehzahl über die Zeit bei Unterbrechung eines Phasenstroms der Drehfeldmaschine und mit feldorientierter Regelung gemäß einem Vergleichsbeispiel;
6 ein Laufdiagram zur Ermittlung der Steuerstromvorgaben der Phasenströme gemäß einem Ausführungsbeispiel;
7 ein Blockschaltbild einer Steuerung einer Drehfeldmaschine über Vergleich der Phasenströme gemäß einem Ausführungsbeispiel;
8 ein Laufdiagramm zur Steuerung einer Drehfeldmaschine unter Berücksichtigung des Fehlerfalles der Phasenunterbrechung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
9 einen Verlauf von Phasenströmen dreier Phasen, eines Drehmomentes und einer Drehzahl über die Zeit bei Unterbrechung eines Phasenstroms der Drehfeldmaschine bei direkter Regelung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
10 einen Verlauf von Phasenströmen dreier Phasen im Einzelnen über die Zeit bei Unterbrechung eines Phasenstroms der Drehfeldmaschine bei direkter Regelung gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
11 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Steuern eines Notfallbetriebs einer mehrphasigen Drehfeldmaschine bei Unterbrechung eines Phasenstroms gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Verschiedene Ausführungsbeispiele werden nun ausführlicher unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen einige Ausführungsbeispiele dargestellt sind. In den Figuren können die Dickenabmessungen von Linien, Schichten und/oder Regionen um der Deutlichkeit Willen übertrieben dargestellt sein.
Bei der nachfolgenden Beschreibung der beigefügten Figuren, die lediglich einige exemplarische Ausführungsbeispiele zeigen, können gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten bezeichnen. Ferner können zusammenfassende Bezugszeichen für Komponenten und Objekte verwendet werden, die mehrfach in einem Ausführungsbeispiel oder in einer Zeichnung auftreten, jedoch hinsichtlich eines oder mehrerer Merkmale gemeinsam beschrieben werden. Komponenten oder Objekte, die mit gleichen oder zusammenfassenden Bezugszeichen beschrieben werden, können hinsichtlich einzelner, mehrerer oder aller Merkmale, beispielsweise ihrer Dimensionierungen, gleich, jedoch gegebenenfalls auch unterschiedlich ausgeführt sein, sofern sich aus der Beschreibung nicht etwas anderes explizit oder implizit ergibt.
Obwohl Ausführungsbeispiele auf verschiedene Weise modifiziert und abgeändert werden können, sind Ausführungsbeispiele in den Figuren als Beispiele dargestellt und werden hier-in ausführlich beschrieben. Es sei jedoch klargestellt, dass nicht beabsichtigt ist, Ausführungsbeispiele auf die jeweils offenbarten Formen zu beschränken, sondern dass Ausführungsbeispiele vielmehr sämtliche funktionale und/oder strukturelle Modifikationen, Äquivalente und Alternativen, die im Bereich der Erfindung liegen, abdecken sollen. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in der gesamten Figurenbeschreibung gleiche oder ähnliche Elemente.
Man beachte, dass ein Element, das als mit einem anderen Element „verbunden” oder „verkoppelt” bezeichnet wird, mit dem anderen Element direkt verbunden oder verkoppelt sein kann oder dass dazwischenliegende Elemente vorhanden sein können. Wenn ein Element dagegen als „direkt verbunden” oder „direkt verkoppelt” mit einem anderen Element bezeichnet wird, sind keine dazwischenliegenden Elemente vorhanden. Andere Begriffe, die verwendet werden, um die Beziehung zwischen Elementen zu beschreiben, sollten auf ähnliche Weise interpretiert werden (z. B., „zwischen” gegenüber „direkt dazwischen”, „angrenzend” gegenüber „direkt angrenzend” usw.).
Die Terminologie, die hierin verwendet wird, dient nur der Beschreibung bestimmter Ausführungsbeispiele und soll die Ausführungsbeispiele nicht beschränken. Wie hierin verwendet, sollen die Singularformen „ einer”, „ eine”, „eines” und „der, die, das” auch die Plural-formen beinhalten, solange der Kontext nicht eindeutig etwas anderes angibt. Ferner sei klargestellt, dass die Ausdrücke wie z. B. „beinhaltet”, „beinhaltend”, aufweist” und/oder „aufweisend”, wie hierin verwendet, das Vorhandensein von genannten Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Arbeitsabläufen, Elementen und/oder Komponenten angeben, aber das Vorhandensein oder die Hinzufügung von einem bzw. einer oder mehreren Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Arbeitsabläufen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon nicht ausschließen.
Solange nichts anderes definiert ist, haben sämtliche hierin verwendeten Begriffe (einschließlich von technischen und wissenschaftlichen Begriffen) die gleiche Bedeutung, die ihnen ein Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet, zu dem die Ausführungsbeispiele gehören, beimisst. Ferner sei klargestellt, dass Ausdrücke, z. B. diejenigen, die in allgemein verwendeten Wörterbüchern definiert sind, so zu interpretieren sind, als hätten sie die Bedeutung, die mit ihrer Bedeutung im Kontext der einschlägigen Technik konsistent ist, und nicht in einem idealisierten oder übermäßig formalen Sinn zu interpretieren sind, solange dies hierin nicht ausdrücklich definiert ist.
Eine Drehfeldmaschine kann als permanenterregte Synchronmaschine (PSM-Maschine) ausgeführt sein. Die PSM-Maschine kann einen Stator umfassen, der aus einer ringförmigen Anordnung von mit 120° verteilen Spulen (auch als Phasen bezeichnet) aufgebaut sein kann, wenn es sich um eine dreiphasige Maschine handelt. Die Phasen können zeitlich variable Magnetfelder erzeugen, und dadurch einen magnetischen Rotor, beispielsweise einen Läufer mit einem auf oder im Läufer montierten Permanentmagneten, in Rotation versetzen können.
1 gibt der Vollständigkeit halber einen Überblick über drei Koordinatensysteme einer dreiphasigen Maschine, die für eine Berechnung oder eine Beschreibung eines beliebigen Phasenstromvektors 100 verwendet werden können. Ein Dreikoordinatensystem (UVW) mit in den dazugehörigen Achsen 110-1, 110-2 und 110-3 entspricht einem Koordinatensystem, das durch die Position der einzelnen Spulen des Stators gegeben ist. Für eine Regelung der Maschine bzw. des elektrischen Motors können Zustandsgrößen, beispielsweise ein Phasenstrom, in ein mit dem Rotor drehendes Koordinatensystem, das d, q-Koordinatensystem transformiert werden. Die d-Achse 120-1 verläuft parallel zum maximal magnetischen Fluss des permanent erregten Läufers und die q-Achse 120-2 senkrecht dazu.
Ferner können die Größen auch in einem kartesischen zweidimensionalen Koordinatensystem, dem α, β-Koordinatensystem beschrieben werden, wobei in der in 1 gezeigten Darstellung ohne Beschränkung der Allgemeinheit die α-Achse 130-1 so gewählt ist, dass diese identisch zur U-Achse 110-1 des U, V, W-Koordinatensystems verläuft. Die β-Achse 130-2 verläuft darauf senkrecht.
Bei der im weiteren Verlauf genauer beschriebenen feldorientierten Regelung (FOR) werden die Zustandsgrößen des elektrischen Motors in das d, q-Koordinatensystem transformiert, da sich in diesen Koordinaten die differenziellen Gleichungen, die das dynamische Verhalten des elektrischen Motors beschreiben, vereinfachen. In diesen Koordinaten kann die Maschine ähnlich einer Gleichstrommaschine geregelt werden.
Als Beispiel für eine Spannungsversorgung für eine dreiphasige Drehfeldmaschine 250 wird in 2 ein Wechselrichter 200 mit MOSFETs 210-X; 220-X und 230-X gezeigt, wobei X = 1; 2 ist. Mit den MOSFETs 210-X; 220-X und 230-X kann der Strom in beide Richtungen durchgeschaltet werden. Weitere Ausführungsbeispiele können auch andere Leistungshalbleiter verwenden, beispielsweise IGBT's (Insulated Gate Bipolar Transistoren) oder GTO's (Gate Turn-Off Thyristor). Nur während der Sperrzeit zwischen dem oberen MOSFET 210-1; 220-1 und 230-1 und dem unteren MOSFET 210-2; 220-2 und 230-2 werden in jeder Phase x (U, V oder W) die Rücklaufdioden 215-1; 225-1 und 235-1 bzw. 215-2; 225-2 und 235-2 in dieser Phase x den Strom übernehmen. Abhängig von Vorzeichen des Stromes kann der Strom über die untere (z. B. 215-1) oder die obere Diode (z. B. 215-2) einer Phase geleitet werden. Der obere MOSFET (z. B. 210-1) bzw. die obere Diode (z. B. 215-2) einer Phase x ist immer an +U_dc angeschlossen und der untere MOSFET (z. B. 210-2) bzw. die untere Diode (z. B. 215-2) ist immer an –U_dc angeschlossen.
Bei dem in 2 gezeigten Spannungszwischenkreis-Wechselrichter 200 werden durch unterschiedliche Modulationsverfahren die gewünschten Spannungen (z. B. für eine Drehfeldmaschine) an seinem Ausgang eingestellt. Als Modulationsverfahren werden oft ein Unterschwingungsverfahren, Pulsweitenmodulation (PWM) oder Raumzeigermodulation verwendet.
Im Normalfall wird die Feldorientierte Regelung (FOR) für die Ansteuerung einer Permanenterregten Synchronmaschine (PSM) verwendet. Für die Strommessung wird in jede Phase ein Stromsensor eingesetzt. Zum besseren Verständnis wird nachfolgend kurz anhand von 3 das generelle Vorgehen bei der FOR anhand eines Blockschaltbildes eines FOR-Reglers 300 erläutert. Dieser erhält als Führungsgrößen 302-1 und 302-2 Sollstromvorgaben für die d-Komponente 302-1 und die q-Komponente 302-2 des Stromes im d, q-Koordinatensystem, um eine gewünschte Drehzahl und ein gewünschtes Drehmoment des elektrischen Motors, genauer gesagt der Drehfeldmaschine 250, vorzugeben. Die Regelabweichung wird durch Subtraktion der tatsächlichen d-Komponente 304-1 und der tatsächlichen q-Komponente 304-2 von der Sollstromvorgabe bestimmt. Die d-Komponente 304-1 und die q-Komponente 304-2 ergeben zusammen eine Möglichkeit, ein Feedbacksignal 305 bereitzustellen, dass eine Information über einen Strom in jeder der Mehrzahl von Phasen enthält. Die Regelabweichung einer jeden Komponente des Stromes wird von einem Proportional-Integral(PI)-Regler 306-1 und 306-2 verarbeitet, die als Stellgrößen 308-1 und 308-2 eine erste Spannungskomponente 308-1 (U_sd) und eine zweite Spannungskomponente 308-2 (U_sq), also einen gewünschten Spannungsvektor im d, q-Koordinatensystem erzeugen. Da zum Betrieb des elektrischen Motors 250 jeweils eine Spannung für jede Phase erzeugt werden muss und diese Spannungen im ortsfesten Koordinatensystem vorliegen, dient ein d, q/1, 2, 3-Wandler 310 dazu, die Stellgrößen 308-1 und 308-2 bzw. die einzustellenden Spannungen in das Dreikoordinatensystem zu transformieren (die Koordinaten 1, 2 und 3 können hierbei jeweils den in 1 verwendeten Koordinaten U, V und W entsprechen), um die Spannungsvorgaben 312-1 (U_s1), 312-2 (U_s2) und 312-3 (U_s3) zu erhalten.
Ein Vektormodulator oder PWM-Generator 314 dient dazu, aus dem Spannungsvektor im ortsfesten Koordinatensystem Ansteuerungssignale für einen Pulswechselrichter 316 bzw. für eine Endstufe zu erzeugen. Ein Beispiel für einen Wechselrichter wurde bereits in 2 gezeigt. Insbesondere erzeugt der Vektormodulator 314 für jede der Phasen U, V und W ein pulsweitenmoduliertes Signal 318-1 bis 318-3, mittels dessen die einzelnen Phasen des Wechselrichters 316 angesteuert werden. Die generierten PWM-Werte aus der Regelung oder der Steuerung zur Erzeugung eines bestimmten Spannungsvektors können sich mit der gewünschten Spannungsfrequenz und -amplitude ändern. Die Größe der Spannungsamplitude kann ein Maß für die Länge des gestellten Spannungsvektors an dem Wechselrichter sein.
Am Ausgang des Wechselrichters liegen die Betriebsspannungen 320-1 bis 320-3 (U_U, U_V, U_W) vor, die an jede der Spulen der unterschiedlichen Phasen angelegt werden. Der in den Versorgungsleitungen der Betriebsspannung 320-1 bis 320-3 fließende Strom wird gemessen und als Rückführung bzw. Feedbacksignal der Regelschleife verwendet. Da bei der feldorientierten Regelung der Sollstrom bzw. die Führungsgröße im d, q-Koordinatensystem vorliegt, werden die Ströme in den drei Versorgungsleitungen mittels eines Umwandlers 324 in das d, q-Koordinatensystem transformiert, wo das Feedbacksignal 305 direkt verwendet werden kann.
Um die Transformation vom U, V, W-Koordinatensystem ins d, q-Koordinatensystem zu ermöglichen, ist ferner eine Information über eine Position des Läufers erforderlich. Zu diesem Zweck kann mittels eines Winkelgebers oder Positionssensors 330 der mechanische Winkel 332 (Θ_mech) bestimmt und dem System zur Verfügung gestellt werden. Aus dem mechanischen Winkel 332 kann beispielsweise durch Multiplikation mit der Polpaarzahl Zp der elektrische Winkel 334 (Θ_el) bestimmt werden, der zur Transformation von dem d, q in das U, V, W-Koordinatensystem und zurück benötigt wird. Auf dieselbe Art und Weise kann die sogenannte elektrische Winkelgeschwindigkeit 336 (ω_el) bestimmt werden. 3 zeigt die zusätzliche Möglichkeit, mittels eines Entkopplers 338 Wechselwirkungen zwischen den d-Komponenten und den q-Komponenten des Stroms zu berücksichtigen, wobei auf dessen Funktionalität hierin nicht näher eingegangen wird, primär aus Gründen der Übersichtlichkeit.
4 zeigt den idealen Verlauf der Phasenströme (vgl. in 2 die Phasenströme Is1, Is2 und Is3) und des Drehmomentes bei einer Beschleunigung der Maschine von 0 auf 1000 Umdrehungen pro Minute (U/min). In der oberen Grafik 400-1 ist ein Amplitudenwert der Phasenströme in Ampere (A) gegen die Zeit in Sekunden (s) aufgetragen. Der U-Strom 410-1, V-Strom 410-2 und W-Strom 410-3 sind um jeweils 120° zueinander phasenverschoben und zeigen über den gesamten Zeitverlauf die gleiche maximale Amplitude von etwa 100 A. Die Frequenzen der Ströme 410-1 bis 410-3 nehmen dabei in demselben Maße zu, bis die endgültige Drehzahl von 1000 U/min erreicht ist.
Die mittlere Grafik 400-2 zeigt einen Verlauf des entsprechenden Drehmoments in Newtonmetern (Nm), aufgetragen gegen die Zeit. Der Sollwert 420-1 koinzidiert dabei in guter Näherung mit dem Istwert 420-2, da das Drehmoment erzeugende Kräfte wirksam werden können, sobald eine gewünschte Spannung an den einzelnen Phasen anliegt. Ferner ist ein gefiltertes Drehmoment 420-3 gegen die Zeit aufgetragen. Durch den konstanten Istwert des Drehmoments 420-2 findet eine gleichförmige Beschleunigung statt. Dies kann, wie die untere Grafik 400-3 zeigt, der gleichförmig ansteigenden Drehzahl 430 entnommen werden. Die Drehzahl von 1000 U/min wird nach 0,28 s erreicht.
Bei einem Fehler in der Maschine oder im Wechselrichter kann eine der drei Phasen der Maschine unterbrochen werden. Mögliche Ursachen können z. B. ein Ausfall eines oder zweier MOSFETs des Wechselrichters in einer Phase oder Kontaktprobleme zwischen Wechselrichter und Maschine sein. Dadurch kann es möglich sein, dass die Maschine nicht richtig geregelt werden kann, weil der gewünschte Spannungsvektor – wegen des Ausfalls einer Phase – nicht eingestellt werden kann. Es kann auf diese Weise ein Wechselfeld statt eines Drehfelds in der Maschine entstehen, was zu Schwankungen des Drehmomentes führen kann.
In manchen Betriebsfällen der Maschine wie in 5 können die Phasenströme sehr groß werden, so dass die MOSFETs in den restlichen beiden Phasen zerstört werden können. Die obere Grafik 500-1 zeigt den zeitlichen Verlauf der U-, V- und W-Phasenströme 510-1 bis 510-3, wobei der U-Phasenstrom 510-1 nach 0.05 s unterbrochen wird, und fortan den Wert 0 besitzt. In Folge der Unterbrechung kann nun ein stärkerer Strom in den beiden fehlerfreien Phasen V und W fließen, was zu einer Überlastung der betreffenden MOSFETs führen kann. Nochmals anhand von 2 erklärt, können beispielsweise die MOSFETs 220-1; 220-2; 230-1 und 230-2 von der Überlastung betroffen sein, wenn eine Unterbrechung eines Stromflusses durch die MOSFETs 210-1 und 210-2 vorliegt.
Die mittlere Grafik 500-2 zeigt den neuen Verlauf eines Istwerts des Drehmoments 520-1 in Folge einer Phasenunterbrechung. Ab einer Zeit von 0.05 s tritt eine Oszillation auf; durch den Ausfall der U-Phase wirken die für das Drehmoment maßgeblichen Kräfte nicht mehr gleichmäßig, und die Maschine läuft unter Umständen nicht vollständig rund. Eine derartige Unwucht kann z. B. durch Trägheitseffekte abgeschwächt werden, sodass im Mittel über ein gegebenes Zeitintervall die Schwankungen weniger ausgeprägt sein können. Dies verdeutlicht der gefilterte Verlauf des Drehmoments 520-2. Hierbei kann allerdings eine Drehzahl 530 erhalten bleiben, was in der unteren Grafik 500-3 gezeigt ist.
In manchen Anwendungen kann in solchen Fehlerfällen die Maschine ausgeschaltet werden. Diese Vorgehensweise kann aber bei manchen Anwendungen (z. B. bei Lenkung oder Elektroauto ...) unerwünscht sein. Um beim Fehlerfall der Phasenunterbrechung die Maschine weiterhin in Betrieb zu nehmen, können alternativ Redundanzen im Wechselrichter oder in den Leitungen der Maschine verwendet werden. Diese Lösungsmaßnahmen können allerdings mehr Aufwand, mehr Volumen oder hohe Kosten verursachen.
Ausführungsbeispiele umfassen einen Prozessor zum Steuern eines Notfallbetriebs einer mehrphasigen Drehfeldmaschine bei Unterbrechung eines ersten Phasenstroms einer ersten Phase der Drehfeldmaschine. Der Prozessor ist dabei ausgebildet, um eine zu dem Notfallbetrieb korrespondierende Steuerstromvorgabe für eine zweite Phase der Drehfeldmaschine in einem statorfesten Koordinatensystem zu bestimmen. Dies geschieht durch eine Kombination einer zu einem Normalbetrieb der elektrischen Maschine korrespondierenden ersten Sollstromvorgabe für die erste Phase und einer zweiten Sollstromvorgabe für die zweite Phase für das statorfeste Koordinatensystem. Hierbei unterscheiden sich ein Phasenwinkel und eine Amplitude der Steuerstromvorgabe für die zweite Phase jeweils von einem Phasenwinkel und einer Amplitude der zweiten Sollstromvorgabe. Dadurch kann eine PSM beim Ausfall einer Phase derart angesteuert werden, dass eine Implementierung von Redundanzen im Wechselrichter oder in der Maschine entfallen kann.
Das statorfeste Koordinatensystem kann dabei dem U, V, W- oder dem α, β-Koordinatensystem aus 1 entsprechen. Anhand der in 1 veranschaulichten Koordinatensysteme wird im Folgenden erklärt, wie eine PSM beim Ausfall einer Phase angesteuert werden kann. Dabei sind keine Redundanz im Wechselrichter oder in der Maschine, und auch kein Abschalten der Maschine erforderlich. Ferner kann die Maschine mit der Hälfte der Leistung (bzw. des Drehmomentes) weiterhin betrieben werden.
Es werden zunächst die Transformationen der Phasenströme der Maschine in dem statorfesten α, β-Koordinatensystem betrachtet: I_α = 2 / 3(I_u – 1 / 2I_v – 1 / 2I_w)GL. 1
Die Rücktransformation vom α, β-Koordinatensystem in das U, V, W-Koordinatensystem lautet entsprechend: I_u = I_α GL. 3
Diese Transformation kann beispielsweise mittels eines Wandlers, ähnlich dem in 2 schematisch gezeigten Wandler 310, vorgenommen werden.
Im Folgenden bezeichnen im Einzelnen I_su, I_sv, I_sw die Phasenströme der Maschine in Phase U, V und W, I_sα, I_sβ die Komponente des Stromzeigers der Maschine im α, β-Koordinatensystem und O den elektrischen Winkel der Maschine, der gleich dem Produkt aus einer Polpaarzahl und mechanischem Winkel des Rotors ist.
Als erstes Beispiel wird der Fall betrachtet, bei dem die Phase U unterbrochen ist. Der Phasenstrom in Phase U wird somit gleich Null. Will man den Strom in Phase U auf Null setzen, so bekommt man die Ströme:
Nach Vereinfachung erhält man:
Mit GL. 3, 4 und 5 erhält man den Zusammenhang zwischen dem Fall ohne Phasenunterbrechung (I_su, I_sv, und I_sw) und dem Fall mit Phasenunterbrechung (I_su1, I_sv1 und I_sw1).
Nach Vereinfachung erhält man:
Mit der GL. 15, 16 und 17 ist die physikalische Bedingung, dass die Summe aller drei Phasenströme gleich Null ist (Knotenregel), erfüllt.
Mit anderen Worten können die Ströme I_su, I_sv und I_sw Sollstromvorgaben jeweils für die Phase U, V und W darstellen, die zu einem Normalbetrieb, also einem fehlerfreien Betrieb der Maschine korrespondieren. Entsprechend können die Ströme I_su1, I_sv1 und I_sw1 Steuerstromvorgaben bzw. neue Sollstromvorgaben jeweils für die Phase U, V und W darstellen, die zu einem Notfallbetrieb, also einem Betrieb der Maschine nach Auftreten eines Fehlers (Phasenunterbrechung) korrespondieren.
Bei einigen Ausführungsbeispielen können die Steuerstromvorgaben I_sv1 oder I_sw1 jeweils zumindest teilweise die Sollstromvorgabe I_su kompensieren. Genauer gesagt können, wie GL. 16 und 17 zeigen, die Steuerstromvorgabe I_sv1 bzw. I_sw1 einer Summe aus I_sv bzw. I_sw und der Hälfte von I_su entsprechen. Dies kann in weiteren Ausführungsbeispielen mit beispielsweise einer Maschine mit mehr als drei Phasen auch ein anderer Wert sein.
Analog dazu werden für den Fall, dass die Phase V unterbrochen ist, die neuen Steuerstromwerte der Phasenströme aus den GL. 18 bis 20 berechnet:
Für den Fall, dass die Phase W unterbrochen ist, erhält man die neuen Steuerstromwerte der Phasenströme aus den GL. 21 bis 23:
6 zeigt ein Flussdiagramm eines Algorithmus 600, der beispielsweise mittels eines Prozessors ausgeführt werden kann, um eine Phasenunterbrechung festzustellen, und die verbleibenden Phasenströme entsprechend anzupassen. Beispielsweise kann von einem Wechselrichter ein Fehlersignal ausgegeben werden, wodurch ein Start 602 des Algorithmus erfolgt. Das Fehlersignal kann Informationen 604 darüber umfassen, welche Phase unterbrochen ist. Bei einer Unterbrechung 606-1 der U-Phase kann eine Neuberechnung 608-1 der Steuerstromvorgaben für die drei Phasen gemäß GL. 15–17 erfolgen. Analog dazu kann bei einer Unterbrechung 606-2 der V-Phase eine Neuberechnung 608-2 der Steuerstromvorgaben für die drei Phasen gemäß GL. 18–20, und bei einer Unterbrechung 606-3 der V-Phase eine Neuberechnung 608-3 der Steuerstromvorgaben für die drei Phasen gemäß GL. 21–23 erfolgen. Die hier bezeichneten Werte IsuRefN, IsvRefN und IswRefN entsprechen jeweils den Werten I_su1, I_sv1 und I_sw1 in den Gleichungssystemen. Darauf kann ein Bereitstellen 610 der neuen Steuerstromvorgabe-Werte IsuRefN, IsvRefN und IswRefN, und ein anschließendes Beenden 612 des Algorithmus erfolgen.
7 zeigt ein Blockschaltbild eines Aufbaus 700 zur Steuerung (es kann hierbei auch von „direkter Regelung” gesprochen werden) einer dreiphasigen Drehfeldmaschine 701 über Vergleich der Phasenströme gemäß einem Ausführungsbeispiel. Zunächst werden zwei Sollstromwerte 702-1; 702-2 im d, q-Koordinatensystem an einen Umwandler 704 übergeben, welcher drei Sollstromwerte 706-1 bis 706-3 im U, V, W-Koordinatensystem ausgibt. Analog zu 3 kann hierzu ein elektrischer Winkel 707 (Θ_el) verwendet werden. Zu dessen Berechnung kann ein mechanischer Winkel 709 (Θ_mech) von einem Positionssensor 705 bereitgestellt und mit der Polpaarzahl Zp multipliziert werden. Ferner kann durch zeitliches Ableiten des mechanischen Winkels 709 eine mechanische Winkelgeschwindigkeit 711 (ω_mech), und daraus wiederum durch Multiplikation mit der Polpaarzahl Zp eine elektrische Winkelgeschwindigkeit 713 (ω_el) berechnet werden.
Die Sollstromwerte 706-1 bis 706-3 können an einen Prozessor 708 bereitgestellt werden. Der Prozessor weist im gezeigten Ausführungsbeispiel einen Signaleingang 710 auf, der dazu ausgebildet ist, ein Fehlersignal 712 („Phasefailure”) von einem Wechselrichter 714 zu empfangen. Das Fehlersignal 712 umfasst dabei die bereits im Zusammenhang mit 6 genannten Informationen 604 über die unterbrochene Phase. Das Fehlersignal 712 kann zur Überwachung des Phasenunterbrechungsfehlers verwendet werden. Die Information kann auch für das Umschalten von FOR auf die Ansteuerung nach 6 benutzt werden. Ferner ist der Prozessor 708 dazu ausgebildet, den in 6 beschriebenen Algorithmus 600 in Reaktion auf das Fehlersignal 712 durchzuführen, und dadurch drei Steuerstromwerte 716-1 bis 716-3 bereitzustellen.
Der Aufbau 700 umfasst zudem eine Vorrichtung 718 zum Steuern eines Notfallbetriebs einer mehrphasigen Drehfeldmaschine 701 bei Unterbrechung eines ersten Phasenstroms einer ersten Phase der Drehfeldmaschine 701. Die Vorrichtung 718 ist, indirekt über den Prozessor 708, an den Signaleingang 710 gekoppelt, der das Fehlersignal 712 empfängt. Die Vorrichtung 718 ist dazu ausgebildet, eine Steuerstromvorgabe 716-1 bis 716-3 für einen zweiten Phasenstrom einer zweiten Phase der Drehfeldmaschine 701 in einem statorfesten Koordinatensystem zu empfangen. Ist beispielsweise U die unterbrochene Phase, kann V oder W die zweite Phase sein. Die Vorrichtung 718 umfasst ferner Komparatoren 720-1 bis 720-3, die jeweils den drei Phasen zugeordnet sein können. Die Komparatoren 720-1 bis 720-3 sind dazu ausgebildet, basierend auf einem Vergleich der Steuerstromvorgabe 716-1 bis 716-3 und einem Istwert 724-1 bis 724-3 des zweiten Phasenstroms je ein Steuersignal 722-1 bis 722-3 an den Wechselrichter 714 bereitzustellen. Das Steuersignal 722-1 bis 722-3 bewirkt bei einem ersten Vergleichsergebnis das Erzeugen eines ersten Versorgungsspannungswertes, und bei einem zweiten Vergleichsergebnis das Erzeugen eines zweiten Versorgungsspannungswertes, und stellt somit einen Ersatz für einen herkömmlichen PWM-Regler dar.
Anders ausgedrückt kann, um eine direkte Regelung der Phasenströme zu erreichen, die in 7 gezeigte Ansteuerung der Maschine verwendet werden. Dabei können abhängig von der unterbrochen Phase die Sollwerte der Phasenströme 706-1 bis 706-3 korrigiert werden (siehe Laufdiagram des Algorithmus 600 in 6). Bei der Ansteuerung der Maschine gemäß 7 können aus den Sollwerten 702-1; 702-2 des d- und q-Stromes durch Transformation über den elektrischen Winkel die Phasenstromsollwerte IsuRef, IsvRef und IswRef (706-1; 706-2 und 706-3) ermittelt werden. Mittels des in 6 beschriebenen Algorithmus 600 können die Phasenstromsollwerte auf Steuerstromvorgaben IsuRefN, IsvRefN und IswRefN (716-1; 716-2 und 716-3) korrigiert werden. Der Korrektur kann die Berücksichtigung der Phasenunterbrechung dienen, damit die gewünschten Ströme eingestellt werden können.
Der Vergleich der Steuerstromvorgabe 716-1 bis 716-3 und dem entsprechenden Istwert 724-1 bis 724-3 einer Phase kann zu einem ersten oder einem zweiten Vergleichsergebnis führen, die jeweils ein Ausschalten oder ein Einschalten eines Leistungshalbleiters (z. B. MOSFET) veranlassen können. Diese können beispielsweise als digitale Steuersignale mit den Werten 0 oder 1 wiedergegeben werden. Das Vergleichsergebnis kann davon abhängen, ob eine Differenz aus der Steuerstromvorgabe 716-1 bis 716-3 und dem entsprechenden Istwert 724-1 bis 724-3 größer oder kleiner als ein Schwellwert ist. In manchen Ausführungsbeispielen kann der Schwellwert variieren. je nachdem, ob die Differenz positiv oder negativ ist. Auch kann der Schwellwert davon abhängen, ob zuletzt das erste oder das zweite Vergleichsergebnis erreicht wurde. Mit anderen Worten kann das Vergleichsergebnis in einem aktuellen Vergleich abhängig von der Differenz dem Verlauf einer Hysteresekurve folgen. Beispielsweise kann bei dem aktuellen Vergleich der Schwellwert –a gelten, wenn das Vergleichsergebnis in einem letzten vorherigen Vergleichsschritt ein Steuersignal mit dem Wert 1 zur Folge hatte, oder es kann der Schwellwert +a gelten, wenn das Vergleichsergebnis zuvor ein Steuersignal mit dem Wert 0 zur Folge hatte.
In 7 werden also zunächst über die Komparatoren 720-1 bis 720-3 die aktuell fließenden Phasenströme 724-1 bis 724-3 mit ihren Steuerstromvorgaben 716-1 bis 716-3 verglichen. Danach werden über die Hysteresen 726-1 bis 726-3 die Steuersignale Su+, Sv+ und Sw+ (722-1; 722-2 und 722-3) ermittelt. Die Hysteresen 726-1 bis 726-3 können nach Bedarf beliebig gewählt werden (z. B. die Stufe der Hysterese und die Schwellen der Ströme). Die Steuersignale Su+, Sv+ und Sw+ können für die Ansteuerung der oberen MOSFETs des Wechselrichters (210-1; 220-1; 230-1 in 2) verwendet werden. Für die Ansteuerung der unteren MOSFETs (210-2; 220-2; 230-2 in 2) können die Steuersignale Su-, Sv- und Sw- aus den Steuersignale Su+, Sv+ und Sw+ ermittelt werden, z. B. Su- = NOT(Su+) (d. h. Su+ = 1 ergibt Su- = 0). Anders ausgedrückt kann z. B. ein Steuersignal ein Anschalten eines oberen MOSFETs 210-1; 220-1; 230-1 und ein gleichzeitiges Abschalten eines unteren MOSFETs 210-2; 220-2; 230-2 derselben Phase bewirken. Eine Sperrzeit zwischen den beiden komplementären MOSFETs in einer Phase kann dabei berücksichtigt werden. Hierdurch kann die Gefahr eines Kurzschlusses durch ein gleichzeitiges Einschalten eines oberen und unteren MOSFETs derselben Phase vermieden werden.
Wenn eine Phase unterbrochen ist, kann diese nicht mehr über den Wechselrichter 714 angesteuert werden. Der Strom in dieser Phase bleibt gleich Null. Deswegen kann es in manchen Ausführungsbeispielen möglich sein, den Komparator sowie die Ansteuerung der MOSFETs in dieser Phase nicht zu berücksichtigen oder sogar auszuschalten. Der Strom in dieser Phase kann damit zwangsweise gleich Null sein und die Maschine kann bereits durch die direkte Regelung wenigstens der beiden anderen Phasenströme nach 7 angesteuert werden. Damit können beim Fehlerfall einer Phasenunterbrechung nur zwei Komparatoren und 4 MOSFETs in Betrieb sein, während der dritte Komparator und die zwei MOSFETs der unterbrochen Phase für die Ansteuerung der Maschine nicht berücksichtigt werden.
Ein möglicher, gesamter Ablauf der Ansteuerung 800 der Maschine wird im Laufdiagram in 8 gemäß einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Zunächst erfolgt ein Start 802 eines Algorithmus, bei dem über das Fehlersignal „Phasefailure” eine Feststellung 804 erfolgt, ob eine Phase unterbrochen ist. Im normalen Fall läuft die FOR 810 durch und bei Phasenunterbrechung kann auf die neue Ansteuerung nach 7 umgeschaltet werden.
Genauer gesagt, im Falle einer Unterbrechung erfolgt ein weiterer Verlauf mittels der Informationen 604 über die unterbrochene Phase analog zu dem in 6 gezeigten Algorithmus 600. Mit den so gewonnenen Steuerstromvorgaben IsuRefN, IsvRefN und IswRefN kann, nach Vergleich mit den Iststromwerten Isu, Isv und Isw eine direkte Regelung 806 über die Hysteresen vorgenommen werden. Daraufhin werden die Steuersignale Su+, Sv+ und Sw+ bereitgestellt.
Liegt keine Unterbrechung vor, kann eine FOR 810 analog zu der Beschreibung in 3 durchgeführt werden. Ein Empfangen 808 der in 3 bereits erklärten PWM-Signale kann durch einen Schaltsignal-Generator geschehen, und auf diesen PWM-Signalen basierend die Steuersignale Su+, Sv+ und Sw+ bereitstellen. In beiden Fällen erfolgt ein Empfangen 812 der Steuersignale Su+, Sv+ und Sw+ durch den Wechselrichter, und ein darauffolgendes Beenden 814 des Algorithmus.
Alternativ kann man die Maschine im Normalbetrieb auch mit der Ansteuerung nach 7 betreiben. Dabei kann der Algorithmus nach 6 im Normalbetrieb unberücksichtigt bleiben, und bei Phasenunterbrechung berücksichtigt werden. Eine Umschaltung der gesamten Ansteuerung ist in diesem Fall nicht nötig.
Im Folgenden werden nun Simulationsergebnisse bei einem Einsetzen des Algorithmus aus 6 (bzw. 8) gemäß einem Ausführungsbeispiel präsentiert. 9 und 10 zeigen den Fall für die Phasenunterbrechung in U. Bis t = 0.05 s ist die Maschine in normalen Fall mit FOR nach 3 geregelt. Ab t = 0.05 s wird ein Fehlerfall der Unterbrechung der Phase U simuliert. Zu diesem Zeitpunkt wird sofort von der FOR auf die Ansteuerung nach 7 umgeschaltet. Der Algorithmus nach 6 wird dabei aktiviert.
Man kann in der oberen Grafik 900-1 sehen, dass der Phasenstrom 910-1 in Phase U durch die Phasenunterbrechung gleich Null ist. Die beiden Ströme I_sv und I_sw haben ihren Sollwert und Istwert geändert. Genauer gesagt ändern sich bei den Steuerstromvorgaben der Phasenströme 910-2 (I_sv) und 910-3 (I_sw) in den Phasen V und W jeweils die Amplitude und die Phasenlage. Die neue Phasendifferenz beträgt nunmehr 180° statt 120°. Die Summe der beiden Ströme ist gleich Null. In der mittleren Grafik 900-2 wird ersichtlich, dass der Mittelwert 920-1 des Drehmomentes gleich der Hälfte des maximalen Drehmomentes ist. Dabei tritt bei dem Istwert des Drehmoments 920-3 ähnlich wie bei 5 ein Schwingungsverhalten zu Tage. Gemittelt über die Zeit kann sich dies insofern auswirken, dass das effektiv auftretende Drehmoment mit wesentlich kleineren Schwankungen etwa der Hälfte des Sollwerts 920-2 entspricht. Damit kann man mit der Ansteuerung in Phasenunterbrechungsfall die Hälfte des Drehmomentes bei gleicher Drehzahl (bzw. die Hälfte der Leistung) erreichen. Die untere Grafik 900-3 zeigt ferner, dass die Drehzahl 930 auch nach dem Ausfall einer Phase in Simulationen konstant bei 1000 U/min bleibt.
Zur besseren Übersicht sind in 10 die Phasenströme I_su 910-1, I_sv 910-2 und I_sw 910-3 nochmals in separaten Grafiken 1000-1 bis 1000-3 dargestellt. Die obere Grafik 1000-1 zeigt den Phasenstrom I_su 910-1, der bei t = 0.05 s den Wert 0 erhält und dort verharrt. Die mittlere Grafik 1000-2 zeigt den Phasenstrom I_sv 910-2, und die untere Grafik 1000-3 den Phasenstrom I_sw 910-3, die hier bei t = 0.05 s geringfügig ihre Amplituden ändern. Bei einigen Ausführungsbeispielen, wie hier gezeigt, kann die Amplitude einer Steuerstromvorgabe geringer sein als die Amplitude einer entsprechenden Sollstromvorgabe. Auch ändern sich ihre Phasen. Durch die Änderung der Phasen von I_sv und I_sw beträgt ab t = 0.05 s der Phasenunterschied zwischen beiden Strömen 180° statt den vor dem Ausfall der Phase U vorliegenden 120°, sodass beide Ströme in Summe Null ergeben.
Ähnliche Ergebnisse erreicht man für den Fall der Unterbrechung der Phase V und für den Fall Unterbrechung der Phase W. Diese Ergebnisse entsprechen mit anderen Worten qualitativ und quantitativ im Wesentlichen den in 9 und 10 gezeigten.
11 zeigt ein Verfahren 1100 gemäß Ausführungsbeispielen zum Steuern eines Notfallbetriebs einer mehrphasigen Drehfeldmaschine bei Unterbrechung eines ersten Phasenstroms einer ersten Phase der Drehfeldmaschine. Das Verfahren 1100 umfasst ein Kombinieren 1110 einer zu einem Normalbetrieb der elektrischen Maschine korrespondierenden ersten Sollstromvorgabe für die erste Phase und einer zweiten Sollstromvorgabe für die zweite Phase für das statorfeste Koordinatensystem. Zudem umfasst das Verfahren 1100 ein Bestimmen 1120 einer zu dem Notfallbetrieb korrespondierenden Steuerstromvorgabe für eine zweite Phase der Drehfeldmaschine in einem statorfesten Koordinatensystem. Das Bestimmen 1120 erfolgt durch die Kombination der zu einem Normalbetrieb der elektrischen Maschine korrespondierenden ersten Sollstromvorgabe für die erste Phase und der zweiten Sollstromvorgabe für die zweite Phase für das statorfeste Koordinatensystem. Dabei unterscheiden sich ein Phasenwinkel und eine Amplitude der Steuerstromvorgabe für die zweite Phase jeweils von einem Phasenwinkel und einer Amplitude der zweiten Sollstromvorgabe.
Nochmals in anderen Worten erklärt können Ausführungsbeispiele bewirken, dass bei Phasenunterbrechung die Maschine weiterhin mit der Hälfte der Leistung betrieben werden kann. Dies kann z. B. bei einer Lenkung oder einem Elektroauto, etwa für eine Weiterfahrt bis zur nächsten Werkstatt hilfreich sein. Außerdem kann eine einfache und direkte Regelung der Maschine dadurch erreicht werden. Ein möglicher Ausfall des Stromsensors in einer Phase wegen Phasenunterbrechung kann kompensiert werden. Maßnahmen wie ein Notausschalten der Maschine bei Phasenunterbrechung, die bei manchen Anwendungen unerwünscht sind (z. B. Lenkung oder Elektroauto) können durch Ausführungsbeispiele umgangen werden. Ferner kann die Kompensation der Phasenunterbrechung ohne Mehraufwand (z. B. Implementierung von Redundanz bei Phasenleitungen oder bei einem Wechselrichter, etc.) realisiert werden.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und den beigefügten Figuren offenbarten Merkmale können sowohl einzeln wie auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung eines Ausführungsbeispiels in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein und implementiert werden.
Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrens-schritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar.
Je nach bestimmten Implementierungsanforderungen können Ausführungsbeispiele der Erfindung in Hardware oder in Software implementiert sein. Die Implementierung kann unter Verwendung eines digitalen Speichermediums, beispielsweise einer Floppy-Disk, einer DVD, einer Blu-Ray Disc, einer CD, eines ROM, eines PROM, eines EPROM, eines EEPROM oder eines FLASH-Speichers, einer Festplatte oder eines anderen magnetischen oder optischen Speichers durchgeführt werden, auf dem elektronisch lesbare Steuersignale gespeichert sind, die mit einer programmierbaren Hardwarekomponente derart zusammenwirken können oder zusammenwirken, dass das jeweilige Verfahren durchgeführt wird.
Eine programmierbare Hardwarekomponente kann durch einen Prozessor, einen Computerprozessor (CPU = Central Processing Unit), einen Grafikprozessor (GPU = Graphics Processing Unit), einen Computer, ein Computersystem, einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC = Application-Specific Integrated Circuit), einen integrierten Schaltkreis (IC = Integrated Circuit), ein Ein-Chip-System (SOC = System an Chip), ein programmierbares Logikelement oder ein feldprogrammierbares Gatterarray mit einem Mikroprozessor (FPGA = Field Programmable Gate Array) gebildet sein.
Das digitale Speichermedium kann daher maschinen- oder computerlesbar sein. Manche Ausführungsbeispiele umfassen also einen Datenträger, der elektronisch lesbare Steuersignale aufweist, die in der Lage sind, mit einem programmierbaren Computersystem oder einer programmierbare Hardwarekomponente derart zusammenzuwirken, dass eines der hierin beschriebenen Verfahren durchgeführt wird. Ein Ausführungsbeispiel ist somit ein Datenträger (oder ein digitales Speichermedium oder ein computerlesbares Medium), auf dem das Programm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufgezeichnet ist.
Allgemein können Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung als Programm, Firmware, Computerprogramm oder Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode oder als Daten implementiert sein, wobei der Programmcode oder die Daten dahin gehend wirksam ist bzw. sind, eines der Verfahren durchzuführen, wenn das Programm auf einem Prozessor oder einer programmierbaren Hardwarekomponente abläuft. Der Programmcode oder die Daten kann bzw. können beispielsweise auch auf einem maschinenlesbaren Träger oder Datenträger gespeichert sein. Der Programmcode oder die Daten können unter anderem als Quellcode, Maschinencode oder Bytecode sowie als anderer Zwischencode vorliegen.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist ferner ein Datenstrom, eine Signalfolge oder eine Sequenz von Signalen, der bzw. die das Programm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren darstellt bzw. darstellen. Der Datenstrom, die Signalfolge oder die Sequenz von Signalen kann bzw. können beispielsweise dahin gehend konfiguriert sein, um über eine Datenkommunikationsverbindung, beispielsweise über das Internet oder ein anderes Netzwerk, transferiert zu werden. Ausführungsbeispiele sind so auch Daten repräsentierende Signalfolgen, die für eine Übersendung über ein Netzwerk oder eine Datenkommunikationsverbindung geeignet sind, wobei die Daten das Programm darstellen.
Ein Programm gemäß einem Ausführungsbeispiel kann eines der Verfahren während seiner Durchführung beispielsweise dadurch umsetzen, dass dieses Speicherstellen ausliest oder in diese ein Datum oder mehrere Daten hinein schreibt, wodurch gegebenenfalls Schaltvorgänge oder andere Vorgänge in Transistorstrukturen, in Verstärkerstrukturen oder in anderen elektrischen, optischen, magnetischen oder nach einem anderen Funktionsprinzip arbeitenden Bauteile hervorgerufen werden. Entsprechend können durch ein Auslesen einer Speicherstelle Daten, Werte, Sensorwerte oder andere Informationen von einem Programm erfasst, bestimmt oder gemessen werden. Ein Programm kann daher durch ein Auslesen von einer oder mehreren Speicherstellen Größen, Werte, Messgrößen und andere Informationen erfassen, bestimmen oder messen, sowie durch ein Schreiben in eine oder mehrere Speicherstellen eine Aktion bewirken, veranlassen oder durchführen sowie andere Geräte, Maschinen und Komponenten ansteuern.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei.
Bezugszeichenliste

100: Phasenstromvektor
110-1; 110-2; 110-3: U, V, W-Koordinaten
120-1; 120-2: d, q-Koordinaten
130-1; 130-2: α, β-Koordinaten
200: Wechselrichter
210-1; 220-1; 230-1: oberer MOSFET
215-1; 225-1; 235-1: obere Diode
210-2; 220-2; 230-2: unterer MOSFET
215-2; 225-2; 235-2: untere Diode
250: elektrischer Motor
300: FOR-Regler
302-1; 302-2: Führungsgrößen
304-1; 304-2: Sollstromvorgaben
305: Feedbacksignal
306-1; 306-2: PI-Regler
308-1; 308-2: Stellgrößen
310: d, q/1, 2, 3-Wandler
312-1; 312-2; 312-3: Spannungsvorgaben
314: Vektormodulator
316: Wechselrichter
318-1; 318-2; 318-3: PWM-Signale
320-1; 320-2; 320-3: Betriebsspannung
324: Umwandler
330: Positionssensor
332: Mechanischer Winkel
334: Elektrischer Winkel
336: Elektrische Winkelgeschwindigkeit
338: Entkoppler
400-1: obere Grafik
400-2: mittlere Grafik
400-3: untere Grafik
410-1: U-Strom
410-2: V-Strom
410-3: W-Strom
420-1: Sollwert des Drehmoments
420-2: Istwert des Drehmoments
420-3: gefiltertes Drehmoment
430: Drehzahl
500-1: obere Grafik
500-2: mittlere Grafik
500-3: untere Grafik
510-1: U-Phasenstrom
510-2: V-Phasenstrom
510-3: W-Phasenstrom
520-1: Istwert des Drehmoments
520-2: gefiltertes Drehmoment
530: Drehzahl
600: Algorithmus
602: Start des Algorithmus
604: Informationen
606-1; 606-2; 606-3: Unterbrechung
608-1; 608-2; 608-3: Neuberechnung
610: Bereitstellen
612: Beenden des Algorithmus
700: Aufbau
701: Drehfeldmaschine
702-1; 702-2: Sollstromwerte im d, q-Koordinatensystem
704: Umwandler
705: Positionssensor
706-1; 706-2; 706-3: Sollstromwerte im U, V, W-Koordinatensystem
707: elektrischer Winkel
708: Prozessor
709: mechanischer Winkel
710: Signaleingang
711: mechanische Winkelgeschwindigkeit
712: Fehlersignal
713: elektrische Winkelgeschwindigkeit
714: Wechselrichter
716-1; 716-2; 716-3: Steuerstromvorgabe
718: Vorrichtung
720-1; 720-2; 720-3: Komparatoren
722-1; 722-2; 722-3: Steuersignale
724-1; 724-2; 724-3: Istwerte
726-1; 726-2; 726-3: Hysteresen
800: Ansteuerung
802: Start des Algorithmus
804: Feststellung
806: Direkte Regelung
808: Empfangen
810: Empfangen
812: Beenden des Algorithmus
900-1: obere Grafik
900-2: mittlere Grafik
900-3: untere Grafik
910-1: U-Phasenstrom
910-2: V-Phasenstrom
910-3: W-Phasenstrom
920-1: Mittelwert des Drehmoments
920-2: Sollwert des Drehmoments
920-3: Istwert des Drehmoments
930: Drehzahl
1000-1: obere Grafik
1000-2: mittlere Grafik
1000-3: untere Grafik
1100: Verfahren
1110: Kombinieren
1120: Bestimmen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2010/004239 A1 [0002]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Welchko, Jahns & Lipo (IEEE Power Electronics Letters, Vol. 2, No. 4, Dezember 2004) [0003]

Claims

Prozessor (708) zum Steuern eines Notfallbetriebs einer mehrphasigen Drehfeldmaschine (701) bei Unterbrechung eines ersten Phasenstroms (724-1; 724-2; 724-3) einer ersten Phase der Drehfeldmaschine (701), wobei der Prozessor (708) ausgebildet ist, um eine zu dem Notfallbetrieb korrespondierende Steuerstromvorgabe (716-1; 716-2; 716-3) für eine zweite Phase der Drehfeldmaschine (701) in einem statorfesten Koordinatensystem durch eine Kombination einer zu einem Normalbetrieb der elektrischen Maschine korrespondierenden ersten Sollstromvorgabe (706-1; 706-2; 706-3) für die erste Phase und einer zweiten Sollstromvorgabe (706-1; 706-2; 706-3) für die zweite Phase für das statorfeste Koordinatensystem derart zu bestimmen, dass sich ein Phasenwinkel und eine Amplitude der Steuerstromvorgabe (716-1; 716-2; 716-3) für die zweite Phase jeweils von einem Phasenwinkel und einer Amplitude der zweiten Sollstromvorgabe (706-1; 706-2; 706-3) unterscheiden.
Prozessor (708) gemäß Anspruch 1, wobei die Steuerstromvorgabe (716-1; 716-2; 716-3) die erste Sollstromvorgabe (706-1; 706-2; 706-3) für die erste Phase wenigstens teilweise kompensiert.
Prozessor (708) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Steuerstromvorgabe (716-1; 716-2; 716-3) einer Summe aus dem Wert der zweiten Sollstromvorgabe (706-1; 706-2; 706-3) und der Hälfte des Wertes der ersten Sollstromvorgabe (706-1; 706-2; 706-3) entspricht.
Prozessor (708) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei eine Amplitude der Steuerstromvorgabe (716-1; 716-2; 716-3) kleiner ist als eine Amplitude der zweiten Sollstromvorgabe (706-1; 706-2; 706-3).
Prozessor (708) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei eine Frequenz der Steuerstromvorgabe (716-1; 716-2; 716-3) im Wesentlichen einer Frequenz der zweiten Sollstromvorgabe (706-1; 706-2; 706-3) entspricht, sodass eine Drehzahl der Drehfeldmaschine (701) nach Unterbrechen (606-1; 606-2; 606-3) des ersten Phasenstroms (724-1; 724-2; 724-3) im Wesentlichen einer Drehzahl der Drehfeldmaschine (701) vor Unterbrechen (606-1; 606-2; 606-3) des ersten Phasenstroms (724-1; 724-2; 724-3) entspricht.
Prozessor (708) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Prozessor (718) eine Ausgabeschnittstelle für ein Signal mit der Steuerstromvorgabe (716-1; 716-2; 716-3) umfasst, wobei das Signal einen Betrieb der Drehfeldmaschine (701) mit der Steuerstromvorgabe (716-1; 716-2; 716-3) bewirkt.
Vorrichtung (718) zum Steuern eines Notfallbetriebs einer mehrphasigen Drehfeldmaschine (701) bei Unterbrechung (606-1; 606-2; 606-3) eines ersten Phasenstroms (724-1; 724-2; 724-3) einer ersten Phase der Drehfeldmaschine (701), mit einen Signaleingang (710), der dazu ausgebildet ist, ein Fehlersignal (712), welches Informationen (604) über die Unterbrechung (606-1; 606-2; 606-3) des ersten Phasenstroms (724-1; 724-2; 724-3) umfasst, zu empfangen, wobei die Vorrichtung (718) ausgebildet ist, eine Steuerstromvorgabe (716-1; 716-2; 716-3) für einen zweiten Phasenstrom einer zweiten Phase der Drehfeldmaschine (701) in einem statorfesten Koordinatensystem zu empfangen, und wobei die Vorrichtung (718) einen Komparator (720-1; 720-2; 720-3) umfasst, der dazu ausgebildet ist, basierend auf einem Vergleich der Steuerstromvorgabe (716-1; 716-2; 716-3) und einem Istwert des zweiten Phasenstroms (724-1; 724-2; 724-3) ein Steuersignal (722-1; 722-2; 722-3) an einen Wechselrichter (714) bereitzustellen, welches bei einem ersten Vergleichsergebnis das Erzeugen eines ersten Versorgungsspannungswertes, und bei einem zweiten Vergleichsergebnis das Erzeugen eines zweiten Versorgungsspannungswertes bewirkt.
Vorrichtung (718) gemäß Anspruch 7, wobei das erste Vergleichsergebnis erzielt wird, wenn eine Differenz aus der Steuerstromvorgabe (716-1; 716-2; 716-3) und dem Istwert des zweiten Phasenstroms (724-1; 724-2; 724-3) kleiner ist als ein Schwellwert, und wobei das zweite Vergleichsergebnis erzielt wird, wenn die Differenz aus der Steuerstromvorgabe (716-1; 716-2; 716-3) und dem Istwert des zweiten Phasenstroms (724-1; 724-2; 724-3) größer ist als der Schwellwert.
Vorrichtung (718) gemäß Anspruch 8, wobei der Schwellwert ein erster Wert ist, wenn die Differenz größer 0 ist, und ein zweiter Wert, wenn die Differenz kleiner 0 ist.
Vorrichtung (718) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei der Wechselrichter (714) wenigstens einen mit der zweiten Phase verbundenen ersten Leistungshalbleiter und einen mit der zweiten Phase verbundenen zweiten Leistungshalbleiter umfasst, wobei das erste Vergleichsergebnis ein Einschalten des ersten Leistungshalbleiters und ein Abschalten des zweiten Leistungshalbleiters bewirkt, und wobei das zweite Vergleichsergebnis ein Abschalten des ersten Leistungshalbleiters und ein Einschalten des zweiten Leistungshalbleiters bewirkt.
Vorrichtung (718) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 10, die ferner mindestens einen weiteren Komparator (720-1; 720-2; 720-3) umfasst, und ferner ein erster Komparator (720-1; 720-2; 720-3) aus der Mehrzahl der Komparatoren der ersten Phase, und ein zweiter Komparator (720-1; 720-2; 720-3) aus der Mehrzahl der Komparatoren der zweiten Phase zugeordnet ist.
Vorrichtung (718) gemäß Anspruch 11, wobei der erste Komparator (720-1; 720-2; 720-3) bei Ausfall der ersten Phase deaktivierbar ist.
Verfahren (1100) zum Steuern eines Notfallbetriebs einer mehrphasigen Drehfeldmaschine bei Unterbrechung eines ersten Phasenstroms einer ersten Phase der Drehfeldmaschine, mit: Kombinieren (1110) einer zu einem Normalbetrieb der elektrischen Maschine korrespondierenden ersten Sollstromvorgabe für die erste Phase und einer zweiten Sollstromvorgabe für die zweite Phase für das statorfeste Koordinatensystem, und Bestimmen (1120) einer zu dem Notfallbetrieb korrespondierenden Steuerstromvorgabe für eine zweite Phase der Drehfeldmaschine in einem statorfesten Koordinatensystem durch die Kombination der zu dem Normalbetrieb der elektrischen Maschine korrespondierenden ersten Sollstromvorgabe für die erste Phase und der zweiten Sollstromvorgabe für die zweite Phase für das statorfeste Koordinatensystem, wobei sich ein Phasenwinkel und eine Amplitude der Steuerstromvorgabe für die zweite Phase jeweils von einem Phasenwinkel und einer Amplitude der zweiten Sollstromvorgabe unterscheiden.
Programm mit einem Programmcode zum Durchführen des Verfahrens gemäß Anspruch 13, wenn der Programmcode auf einem Computer, einem Prozessor oder einer programmierbaren Hardwarekomponente ausgeführt wird.