DE102015214038A1 - Steuerverfahren, um den Sättigungsschaltzustand eines Wechselrichters zu vermeiden - Google Patents

Steuerverfahren, um den Sättigungsschaltzustand eines Wechselrichters zu vermeiden Download PDF

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Abstract

Ein Steuerverfahren zum Verhindern eines Wechselrichters in gesättigtem Zustand umfasst:
Durchführen einer PI-Steuerung jeweils auf einem Direktachsen-Referenzstrom idref und einem Quadraturachsen-Referenzstrom iqref, um eine Direktachsen-Referenzspannung vdref und eine Quadraturachsen-Referenzspannung vqref zu erhalten; Anpassen der Direktachsen-Referenzspannung vdref und der Quadraturachsen-Referenzspannung vqref gemäß eines Arbeitszustands des Wechselrichters, um eine angepasste Direktachsenspannung vd und eine angepasste Quadraturachsenspannung vq zu erhalten, um somit den Wechselrichter in ungesättigtem Zustand zu ermöglichen. Das Steuerverfahren gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann verhindern, dass der Wechselrichter in einem gesättigten Zustand arbeitet, kann eine stabilere Steuerung für einen Motor ermöglichen und einen effektiveren Schutz an dem Wechselrichter bereitstellen.

Description

  • GEBIET
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine PMSM-Steuerungstechnologie (Permanentmagnet-Synchronmotor) und insbesondere auf ein Steuerverfahren zum Verhindern eines Wechselrichters in einem gesättigten Zustand.
  • HINTERGRUND
  • Im Zuge der raschen Entwicklungen der Leistungselektroniktechnologie, der Mikroelektroniktechnologie, der neuen Motorsteuerungstheorie und des Permanentmagnetmaterials aus seltenen Erden wird der PMSM weit verbreitet und rasch bekannt gemacht. Im Vergleich zum herkömmlichen elektrisch angeregten synchronen Motor besitzt der PMSM die Vorteile von niedrigem Verlust, hoher Effizienz und Energieeinsparung, und da der PMSM weder anregenden Strom noch anregenden Verlust aufweist, werden sowohl die Effizienz als auch die Leistungsdichte des Motors gesteigert. Somit wurde der PMSM in den letzten Jahren in verschiedenen Gebieten in immer breiterem Umfang entwickelt und angewendet. Insbesondere mit den raschen Entwicklungen in Zusammenhang mit Elektrofahrzeugen und Hybridelektrofahrzeugen wurde der PMSM in dem Gebiet von Fahrzeugen auf der Basis neuer Energie immer stärker zum Einsatz gebracht.
  • Die Batteriezwischenkreisspannung stellt einen wichtigen Parameter für den PMSM und dessen Steuersystem dar. Die Batteriezwischenkreisspannung beeinflusst nicht nur die Kapazitäten und Kosten des Gleichrichters und des Wechselrichters im Steuersystem sondern auch das Design und die Betriebsleistung des PMSM. Um die Verwendung der Batteriezwischenkreisspannung des PMSM zu verbessern, werden verschiedene Verfahren zur Verbesserung der Batteriezwischenkreisspannung bereitgestellt, welche aber auch in einigen Problemen resultieren, so z.B. kann ein ungeeigneter Koeffizient der Verwendung in einer übergroßen Spannung resultieren, welche den Bemessungswert des Wechselrichters überschreitet, wodurch der Wechselrichter in einem gesättigten Zustand ermöglicht wird. Zusätzlich dazu wird, um die Stabilität des Steuersystems des PMSM zu erhöhen, ein PID-Regler (Proportion, Integration und Differenzierung) im System bereitgestellt. Wenn aber keine stabile Steuerung für die
  • PID-Anpassungen des Direktachsenstroms und des Quadraturachsenstroms gegeben ist, kann dies in einer übergroßen Direktachsenspannung und Quadraturachsenspannung resultieren. Wenn die Spannungen die Tragfähigkeit des Wechselrichters überschreiten, kann der Wechselrichter Sättigung erreichen, was leicht darin resultieren kann, dass die Komponenten des Wechselrichters Schäden davontragen.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung versuchen, zumindest eines der Probleme zu lösen, die in der verwandten Technik gegeben sind, zumindest bis zu einem gewissen Grad. Aus diesem Grund liegt ein Zweck der vorliegenden Offenbarung darin, ein Steuerverfahren zum Verhindern eines Wechselrichters in einem gesättigten Zustand bereitzustellen, um somit zu verhindern, dass der Wechselrichter in einem gesättigten Zustand arbeitet, um damit eine stabilere Steuerung für einen Motor zu ermöglichen und einen effektiveren Schutz beim Wechselrichter bereitzustellen.
  • Um den obigen Zweck zu erzielen, stellen die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ein Steuerverfahren zum Verhindern eines Wechselrichters in einem gesättigten Zustand bereit, umfassend: Durchführen einer PI-Regelung (Proportion, Integration) jeweils an einem Direktachsen-Referenzstrom idref und einem Quadraturachsen-Referenzstrom iqref, um eine Direktachsen-Referenzspannung vdref und eine Quadraturachsen-Referenzspannung vqref zu erhalten; Anpassen der Direktachsen-Referenzspannung vdref und der Quadraturachsen-Referenzspannung vqref gemäß eines Arbeitszustands des Wechselrichters, um eine angepasste Direktachsenspannung vd und eine angepasste Quadraturachsenspannung vq zu erhalten, um somit den Wechselrichter in einem ungesättigten Zustand zu ermöglichen.
  • Mit dem Steuerverfahren zum Verhindern des Wechselrichters in einem gesättigten Zustand gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann der Wechselrichter durch Anpassen der Ausgabe der Direktachsen-Referenzspannung und der Quadraturachsen-Referenzspannung von einem PI-Regler in einem ungesättigten Zustand arbeiten, um somit eine Sättigung des Wechselrichters zu verhindern, die sich aus einer instabilen PI-Regelung ergibt, um damit eine stabilere Steuerung für einen Motor zu ermöglichen, einen effektiveren Schutz bei dem Wechselrichter bereitzustellen und eine Schädigung der Komponenten des Wechselrichters, die durch die Sättigung des Wechselrichters bewirkt werden, effektiv zu vermeiden.
  • In einigen Ausführungsformen ist gemäß eines Arbeitszustands des Wechselrichters das Bestimmen umfasst, ob sich der Wechselrichter in einem gesättigten Zustand gemäß der Direktachsen-Referenzspannung vdref, der Quadraturachsen-Referenzspannung vqref und einer Zwischenkreisspannung vdc_link befindet.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Bestimmen, ob sich der Wechselrichter gemäß der Direktachsen-Referenzspannung vdref, der Quadraturachsen-Referenzspannung vqref und einer Zwischenkreisspannung vdc_link im gesättigten Zustand befindet, wie folgt: Berechnen einer Summe der Quadrate der Direktachsen-Referenzspannung vdref und der Quadraturachsen-Referenzspannung vqref; Vergleichen der Summe der Quadrate mit einem Drittel eines Quadrats der Zwischenkreisspannung vdc_link; Bestimmen, dass sich der Wechselrichter in einem ungesättigten Zustand befindet, wenn die Summe der Quadrate kleiner oder gleich dem Drittel des Quadrats der Zwischenkreisspannung vdc_link ist; Bestimmen, dass sich der Wechselrichter in einem gesättigten Zustand befindet, wenn die Summe der Quadrate größer als das Drittel des Quadrats der Zwischenkreisspannung vdc_link ist.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst, wenn bestimmt wird, dass sich der Wechselrichter in einem ungesättigten Zustand befindet, das Anpassen der Direktachsen-Referenzspannung vdref und der Quadraturachsen-Referenzspannung vqref gemäß eines Arbeitszustands des Wechselrichters wie folgt: Begrenzen einer Änderungsrate jeder der Direktachsen-Referenzspannung vdref und der Quadraturachsen-Referenzspannung vqref, um zu ermöglichen, dass die Direktachsen-Referenzspannung vdref und die Quadraturachsen-Referenzspannung vqref jeweils innerhalb eines vorbestimmten Grenzbereichs variieren.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst, wenn bestimmt wird, dass sich der Wechselrichter in einem gesättigten Zustand befindet, das Anpassen der Direktachsen-Referenzspannung vdref und der Quadraturachsen-Referenzspannung vqref gemäß eines Arbeitszustands des Wechselrichters wie folgt: Durchführen einer Steuerung an der Direktachsen-Referenzspannung vdref; Durchführen einer Drehmomentausgleichssteuerung an der Quadraturachsen-Referenzspannung vqref.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Durchführen einer Steuerung an der Direktachsen-Referenzspannung vdref wie folgt: Verwenden einer Direktachsen-Referenzspannung vdref eines Zyklus, bevor der Wechselrichter die Sättigung erreicht, als die angepasste Direktachsenspannung vd.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Durchführen einer Drehmomentausgleichssteuerung auf der Quadraturachsen-Referenzspannung vqref wie folgt: Erhalten eines berechneten Drehmoments Tcomputed eines Motors gemäß eines berechneten Direktachsenstroms id und eines berechneten Quadraturachsenstroms iq; Durchführen einer PI-Regelung auf einer Differenz zwischen einem Befehlsdrehmoment Tcommand und dem berechneten Drehmoment Tcomputed, um eine Quadraturachsen-Ausgleichsspannung vq_compensation zu erhalten; Erhalten der angepassten Quadraturachsenspannung vq gemäß der Quadraturachsen-Ausgleichsspannung vq_compensation und einer Quadraturachsen-Referenzspannung vqref eines Zyklus, bevor der Wechselrichter die Sättigung erreicht.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Erhalten eines berechneten Drehmoments Tcomputed eines Motors gemäß eines berechneten Direktachsenstroms id und eines berechneten Quadraturachsenstroms iq wie folgt: Erhalten des berechneten Drehmoments Tcomputed des Motors durch eine Formel von Tcomputed = 3 / 2p[ψmiq + (Ld – Lq)idiq] worin id und iq jeweils der berechnete Direktachsenstrom und der berechnete Quadraturachsenstrom sind, Tcomputed das berechnete Drehmoment des Motors ist, Ld und Lq jeweils eine Direktachseninduktivität beziehungsweise eine Quadraturachseninduktivität sind, p die A nzahl der Polenpaare des Motors ist und ψm ein Permanentmagnetfluss des Rotors des Motors ist.
  • In einigen Ausführungsform umfasst das Erhalten der angepassten Quadraturachsenspannung vq gemäß der Quadraturachsen-Ausgleichsspannung vq_compensation und einer Quadraturachsen-Referenzspannung vqref eines Zyklus, bevor der Wechselrichter die Sättigung erreicht, wie folgt: Verwenden einer Summe der Quadraturachsen-Ausgleichsspannung vq_compensation und der Quadraturachsen-Referenzspannung vqref des Zyklus, bevor der Wechselrichter die Sättigung erreicht, als die angepasste Quadraturachsenspannung vq.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst nach dem Erhalten der angepassten Quadraturachsenspannung vq gemäß der Quadraturachsen-Ausgleichsspannung vq_compensation und einer Quadraturachsen-Referenzspannung vqref eines Zyklus, bevor der Wechselrichter die Sättigung erreicht, das Steuerverfahren ferner: Verifizieren, ob die angepasste Quadraturachsenspannung vq den Wechselrichter in einem ungesättigten Zustand zulässt; wenn ja, Halten der angepassten Quadraturachsenspannung vq in einem unveränderten Zustand; wenn nein, Durchführen einer Steuerung an der Quadraturachsen-Referenzspannung vqref.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Durchführen einer Steuerung an der Quadraturachsen-Referenzspannung vqref wie folgt: Verwenden der Quadraturachsen-Referenzspannung vqref des Zyklus, bevor der Wechselrichter die Sättigung erreicht, als die angepasste Quadraturachsenspannung vq.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Um die vorliegende Offenbarung besser zu verstehen, sind die weiteren detaillierten Beschreibungen mit Verweis auf die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung und in Verbindung mit den Zeichnungen ausgeführt, in welchen:
  • 1 eine Darstellung des gesamten Schemas eines Steuerverfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist;
  • 2 eine Darstellung eines Steuerschemas gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist, worin ein Wechselrichter sich in einem ungesättigten Zustand befindet;
  • 3 ein Ablaufdiagramm eines Steuerverfahrens zum Verhindern eines Wechselrichters in einem gesättigten Zustand ist.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Im Detail sei auf die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung verwiesen. Beispiele der Ausführungsformen sind in den Zeichnungen gezeigt. Dieselben oder ähnliche Elemente und die Elemente mit den gleichen oder ähnlichen Funktionen sind durch dieselben Referenzzahlen in allen Beschreibungen bezeichnet. Die hierin mit Verweis auf die Zeichnungen beschriebenen Ausführungsformen sind erklärend und werden verwendet, um die vorliegende Offenbarung allgemein zu verstehen. Die Ausführungsformen sollen nicht als die vorliegende Offenbarung einschränkend ausgelegt werden.
  • Ein Steuerverfahren zum Verhindern eines Wechselrichters im gesättigten Zustand gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung wird zur Steuerung eines PMSM verwendet. 1 ist eine Darstellung des gesamten Schemas des Steuerverfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. In 1 sind idref und iqref ein Direktachsen-Referenzstrom beziehungsweise ein Quadraturachsen-Referenzstrom; ia und ic sind ein Phase-A-Strom beziehungsweise ein Phase-C-Strom; id und iq sind ein berechneter Direktachsenstrom beziehungsweise einberechneter Quadraturachsenstrom; vdref und vqref sind eine Direktachsen-Referenzspannung beziehungsweise eine Quadraturachsen-Referenzspannung, nachdem der berechnete Direktachsenstrom id und der berechnete Quadraturachsenstrom iq PI-geregelt wurden; vdc_link ist eine Zwischenkreisspannung; vd und vq sind eine Eingangsspannung von INVERSE PARK beziehungsweise eine Eingangsspannung von ICLARKE, d.h. eine angepasste Direktachsenspannung und eine angepasste Quadraturachsenspannung. Ein Arbeitsprozessfluss umfasst wie folgt: Durchführen einer CLARKE- und PARK-Konversion auf dem Phase-A-Strom ia und dem Phase-C-Strom ic ermittelt durch einen Stromsensor, um den berechneten Direktachsenstrom id und den berechneten Quadraturachsenstrom iq zu erhalten, Durchführen einer PI-Regelung an einer Differenz zwischen idref und id, um die Direktachsen-Referenzspannung vdref zu erhalten, Durchführen einer PI-Regelung an einer Differenz zwischen iqref und iq, um die Quadraturachsen-Referenzspannung vqref zu erhalten, und Durchführen einer INVERSEPARK- und INVERSECLARKE-Konversion, um die Steuerinformation des Wechselrichters zu erhalten. In Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden, um zu verhindern, dass der Wechselrichter im gesättigten Zustand arbeitet, die angepasste Direktachsenspannung vd und die angepasste Quadraturachsenspannung vq mittels verschiedener Verfahren auf der Grundlage des Zustands des Wechselrichters berechnet.
  • 2 ist eine Darstellung eines Steuerschemas gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, worin sich ein Wechselrichter in einem ungesättigten Zustand befindet. Ein Arbeitsprozessfluss umfasst wie folgt: Durchführen der CLARKE- und PARK-Konversion an dem Phase-A-Strom ia und dem Phase-C-Strom ic ermittelt durch den Stromsensor, um den berechneten Direktachsenstrom id und den berechneten Quadraturachsenstrom iq zu erhalten, Durchführen einer PI-Regelung an einer Differenz zwischen idref und id, um die Direktachsen-Referenzspannung vdref zu erhalten, Durchführen einer PI-Regelung an einer Differenz zwischen iqref und iq, um die Quadraturachsen-Referenzspannung vqref zu erhalten, Durchführen einer Filterung an vdref und vdref und Durchführen der INVERSEPARK- und INVERSECLARKE-Konversion, um die Steuerinformation des Wechselrichters zu erhalten. Erreicht der Wechselrichter den gesättigten Zustand nicht, so kann eine Steuerung durchgeführt werden, und eine Änderungsrate jeder von vdref und vqref wird begrenzt, um somit eine plötzliche Änderung zu verhindern und um den Wechselrichter in einem gesättigten Zustand aufgrund einer instabilen Steuerung eines PI-Reglers zu verhindern.
  • Das Steuerverfahren zum Verhindern des Wechselrichter in einem gesättigten Zustand umfasst wie folgt: Durchführen einer PI-Regelung jeweils an einem Direktachsen-Referenzstrom idref und einem Quadraturachsen-Referenzstrom iqref, um eine Direktachsen-Referenzspannung vdref und eine Quadraturachsen-Referenzspannung vqref zu erhalten; Anpassen der Direktachsen-Referenzspannung vdref und der Quadraturachsen-Referenzspannung vqref gemäß eines Arbeitszustands des Wechselrichters, um eine angepasste Direktachsenspannung vd und eine angepasste Quadraturachsenspannung vq zu erhalten, um somit den Wechselrichter in einem ungesättigten Zustand zu ermöglichen. Wie in 3 gezeigt ist, umfasst das Steuerverfahren die folgenden Schritte.
  • Im Schritt 001 wird bestimmt, ob sich der Wechselrichter gemäß der Direktachsen-Referenzspannung vdref, der Quadraturachsen-Referenzspannung vqref und einer Zwischenkreisspannung vdc_link im gesättigten Zustand befindet. Eine Summe der Quadrate der Direktachsen-Referenzspannung vdref und der Quadraturachsen-Referenzspannung vqref wird berechnet, und die Summe der Quadrate wird mit einem Drittel des Quadrats der Zwischenkreisspannung vdc_link verglichen, d.h. vdref × vdref + vqref × vqref ≤ vdc_link × vdc_link/3?
  • Im Schritt 002, wenn vdref × vdref + vqref × vqref ≤ vdc_link × vdc_link/3, d.h. die Summe der Quadrate ist kleiner oder gleich dem Drittel des Quadrats der Zwischenkreisspannung vdc_link, wird bestimmt, dass sich der Wechselrichter in einem ungesättigten Zustand befindet, und der Schritt 003 wird ausgeführt.
  • Im Schritt 003, wie in 1 gezeigt ist, wenn sich der Wechselrichter im ungesättigten Zustand befindet, wird die Änderungsrate jeder der Direktachsen-Referenzspannung vdref und der Quadraturachsen-Referenzspannung vqref derart begrenzt, so dass die Direktachsen-Referenzspannung vdref und die Quadraturachsen-Referenzspannung vqref jeweils innerhalb eines vorbestimmten Grenzwertbereichs variieren und sich nicht wesentlich ändern dürfen, um somit, aufgrund der instabilen Steuerung des PI-Reglers, den Wechselrichter in gesättigtem Zustand zu verhindern. Die begrenzten Werte sind vdref_lim beziehungsweise vqref_lim. Das Begrenzen der Änderungsrate jeder von vdref und vqref bedeutet das Begrenzen einer Schrittweite einer Erhöhung eines Drehmoments, d.h. es wird sichergestellt, dass ein Erhöhungswert oder ein Senkungswert des Drehmoments in einem Zyklus nicht einen gewissen Wert überschreiten. Und es wird Schritt 004 ausgeführt.
  • Im Schritt 004 werden die Werte vdref_lim und vqref_lim, welche die Werte durch die Begrenzung der Änderungsrate jeder von vdref und vqref sind, gespeichert, um in einer Steuerung verwendet zu werden, wenn sich der Wechselrichter in einem gesättigten Zustand befindet.
  • Im Schritt 005, wenn vdref × vdref + vqref × vqref > vdc_link × vdc_link/3, d.h. die Summe der Quadrate ist größer als das Drittel des Quadrats der Zwischenkreisspannung vdc_link, wird bestimmt, dass der Wechselrichter sich in einem gesättigten Zustand befindet, und der Schritt 006 wird ausgeführt.
  • Im Schritt 006, wenn bestimmt wird, dass sich der Wechselrichter in einem gesättigten Zustand befindet, wird die Steuerung an der Direktachsen-Referenzspannung vdref durchgeführt, d.h. eine Direktachsen-Referenzspannung vdref eines Zyklus, bevor der Wechselrichter die Sättigung erreicht, wird als die angepasste Direktachsenspannung vd verwendet.
  • Im Schritt 007 wird ein berechnetes Drehmoment Tcomputed eines Motors gemäß eines berechneten Direktachsenstroms id und eines berechneten Quadraturachsenstroms iq erhalten. Das berechnete Drehmoment Tcomputed des Motors kann mithilfe einer Formel berechnet werden: Tcomputed = 3 / 2p[ψmiq + (Ld – Lq)idiq] worin id und iq jeweils der berechnete Direktachsenstrom und der berechnete Quadraturachsenstrom sind, Tcomputed das berechnete Drehmoment des Motors ist, Ld und Lq eine Direktachseninduktivität beziehungsweise eine Quadraturachseninduktivität sind, p die Anzahl der Polpaare des Motors ist und ψm ein Permanentmagnetfluss des Rotors des Motors ist.
  • Im Schritt 008 wird eine Differenz zwischen einem Befehlsdrehmoment Tcommand und dem berechneten Drehmoment Tcomputed berechnet, d.h. Terror = Tcommand – Tcomputed, worin Tcommand ein Befehlsdrehmoment ist, das von einer Fahrzeugsteuereinheit zu einer Motorsteuereinheit (motor control unit, MCU) übertragen wird, und die MVU erhält dieses Drehmoment von einem CAN-Bus.
  • Im Schritt 009 wird eine PI-Regelung an der Differenz zwischen dem Befehlsdrehmoment Tcommand und dem berechneten Drehmoment Tcomputed durchgeführt.
  • Im Schritt 010 wird eine Quadraturachsen-Ausgleichsspannung vq_compensation erhalten.
  • Im Schritt 011 wird eine Drehmomentausgleichssteuerung an der Quadraturachsen-Referenzspannung vqref durchgeführt, und die angepasste Quadraturachsenspannung vq wird gemäß der Quadraturachsen-Ausgleichsspannung vq_compensation und einer Quadraturachsen-Referenzspannung vqref eines Zyklus, bevor der Wechselrichter die Sättigung erreicht, erhalten, d.h. vq = vqref_lim + vq_compensation.
  • Im Schritt 012 wird erneut bestimmt, ob sich der Wechselrichter gemäß der Direktachsen-Referenzspannung vdref, der Quadraturachsen-Referenzspannung vqref und der Zwischenkreisspannung vdc_link in gesättigten Zustand befindet, d.h. vdref × vdref + vqref × vqref ≤ vdc_link × vdc_link/3? Die vd, die durch das Durchführen der Spannungssteuerung an der Direktachsen-Referenzspannung erhalten wird, und die vq die durch das Durchführen der Spannungsdrehmomentausgleichssteuerung an der Direktachsen-Referenzspannung erhalten wird, werden verifiziert. Es wird verifiziert, ob die angepasste Quadraturachsenspannung vq den Wechselrichter im ungesättigten Zustand zulässt.
  • Im Schritt 013, wenn vdref × vdref + vqref × vqref ≤ vdc_link × vdc_link/3, d.h. die Summe der Quadrate ist kleiner oder gleich dem Drittel des Quadrats der Zwischenkreisspannung vdc_link, wird bestimmt, dass sich der Wechselrichter im ungesättigten Zustand befindet, und der Schritt 014 wird ausgeführt.
  • Im Schritt 014 bleibt die angepasste Quadraturachsenspannung vq als vq = vqref_lim + vq_compensation.
  • Im Schritt 015, wenn vdref × vdref + vqref × vqref > vdc_link × vdc_link/3, d.h. die Summe der Quadrate ist größer als das Drittel des Quadrats der Zwischenkreisspannung vdc_link, wird bestimmt, dass sich der Wechselrichter im gesättigten Zustand befindet, und der Schritt 016 wird ausgeführt.
  • Im Schritt 016, wenn der Wechselrichter sich im gesättigten Zustand befindet, kann die angepasste Quadraturachsenspannung vq nicht vqref_lim + vq_compensation verwenden, aber es wird eine Steuerung an der Quadraturachsenspannung durchgeführt, und die Quadraturachsen-Referenzspannung vqref des Zyklus, bevor der Wechselrichter die Sättigung erreicht, wird als die angepasste Quadraturachsenspannung vq verwendet. In diesem Fall verwenden sowohl die Direktachsen-Referenzspannung als auch die Quadraturachsen-Referenzspannung die Steuerung, bis der Wechselrichter wieder in den ungesättigten Zustand zurückkehrt.
  • Durch die obige Steuerung arbeitet der Wechselrichter im ungesättigten Zustand reibungslos, so dass die folgenden Steuerungsschritte gut durchgeführt werden können.
  • Die angepasste Direktachsenspannung vd und die angepasste Quadraturachsenspannung vq werden in einen INVERSE PARK-Wandler und in einen ICLARKE-Umkehrwandler eingegeben, es wird eine SVPWM-Steuerung an der angepassten Direktachsenspannung vd und der angepassten Quadraturachsenspannung vq durchgeführt, welche durch den INVERSE PARK-Wandler und den ICLARKE-Umkehrwandler konvertiert wurden, und es wird ein PWM-Signal erzeugt, um den Motor anzutreiben.
  • Da die Direktachsenspannung und die Quadraturachsenspannung einen Arbeitszyklus der PWM und auch eine Ausgabespannung des Wechselrichters bestimmen, und sie auch bestimmen, ob sich der Wechselrichter im gesättigten Zustand befindet oder nicht, ist es sehr notwendig, die Direktachsenspannung und die Quadraturachsenspannung zu überwachen und zu steuern. Durch das Überwachen und Steuern der Direktachsenspannung und der Quadraturachsenspannung kann das Steuerverfahren gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung eine übermäßige Fehlerbeseitigung (over-debugging) verhindern, es kann verhindern, dass der Wechselrichter im gesättigten Zustand arbeitet, es kann eine stabilere Steuerung für den Motor ermöglichen und einen effektiveren Schutz am Wechselrichter bereitstellen.
  • In dieser Beschreibung bedeutet der Verweis auf „Ausführungsform“, „einige Ausführungsformen“, „eine Ausführungsform“, „ein anderes Beispiel“, „ein Beispiel“, „ein spezielles Beispiel“ oder „einige Beispiele“, dass ein bestimmtes Merkmal, Struktur, Material oder Charakteristik, die in Verbindung mit der Ausführungsform oder dem Beispiel beschrieben ist, in zumindest einer Ausführungsform oder zumindest einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung umfasst ist. Aus diesem Grund verweist ein Verwenden der obigen Phrasen an verschiedenen Stellen in dieser Beschreibung nicht notwendigerweise auf dieselbe Ausführungsform oder dasselbe Beispiel der vorliegenden Offenbarung. Darüber hinaus können die bestimmten Merkmale, Strukturen, Materialien oder Charakteristiken in jeder geeigneten Weise in einer oder mehreren Ausführungsformen oder Beispielen kombiniert werden. Zusätzlich dazu können im Falle des Nicht- Widerspruchs verschiedene Ausführungsformen oder Beispiele und die Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen oder Beispielen von Personen mit allgemeiner Kenntnis der Technik kombiniert werden.
  • Jeder Prozess oder jedes Verfahren, der/das im Ablaufdiagramm oder in anderen Mitteln beschrieben ist, kann als ein Modul, Segment oder Abschnitt verstanden werden, das/der einen oder mehrere ausführbare Befehlscodes der Verfahren umfasst, die ausgelegt sind, eine gewisse logische Funktion oder einen gewissen logischen Prozess zu erzielen, und die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung umfassen andere Leistungen, worin die Leistungen in anderen Reihenfolgen als in der gezeigten oder erläuterten Reihenfolge erreicht werden können, so z.B. in einer beinahe simultanen Weise oder in einer entgegengesetzten Reihenfolge, was von jenen mit allgemeiner Kenntnis der Technik, zu welcher die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung gehören, zu verstehen ist.
  • Die Logik und/oder die Verfahren, die im Abflussdiagramm gezeigt oder in anderen Mitteln hierin beschrieben sind, so z.B. eine konstante Abfolgetabelle der ausführbaren Codes zum Durchführen einer logischen Funktion, können in jedem beliebigen computerlesbaren Speichermedium implementiert werden, um somit durch das den Code ausführende System, die Vorrichtung oder die Ausrüstung (so z.B. ein auf dem Computer basierendes System, ein System, das einen Prozessor umfasst, oder andere Systeme, die Codes aus dem den Code ausführenden System, der Vorrichtung und der Ausrüstung entnehmen und die Codes ausführen) angenommen werden, oder mit dem den Code ausführenden System, der Vorrichtung oder der Ausrüstung, die verwendet werden sollen, kombiniert werden. Mit Bezug auf die Beschreibung der vorliegenden Erfindung kann „das computerlesbare Speichermedium“ jede beliebige Vorrichtung umfassen, die ein Programm speichert, kommuniziert, propagiert oder überträgt, um von dem den Code ausführenden System, der Vorrichtung oder der Ausrüstung verwendet zu werden oder mit dem den Code ausführenden System, der Vorrichtung oder Ausrüstung, die zu verwenden ist, kombiniert zu werden. Das computerlesbare Medium umfasst spezielle Beispiele (eine nicht-erschöpfende Liste): den Verbindungsabschnitt (elektronische Vorrichtung) mit einer oder mehrerer Anordnungen von Kabeln, die tragbare Computer-Disk-Kassette (eine magnetische Vorrichtung), den Random-Access-Memory (RAM), den Read-Only-Memory (ROM), den elektrisch programmierbaren Read-Only-Memory (EPROMM oder Flash-Memory), die Vorrichtung mit optischen Fasern und den Compact-Disk-Read-Only-Memory (CDROM). Zusätzlich dazu kann das computerlesbare Speichermedium sogar Papier oder ein anderes geeignetes Medium sein, das mit einem Programm gedruckt wird, da Papier oder das geeignete Medium optisch gescannt, editiert, interpretiert oder in anderer Weise behandelt werden können, sollte dies erforderlich sein, um das Programm elektronisch zu erhalten, das im Computerspeicher gespeichert sein kann.
  • Es ist zu verstehen, dass jeder Teil der vorliegenden Erfindung durch die Hardware, Software, Firmware oder die Kombination daraus implementiert werden kann. In den obigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Mehrzahl von Prozeduren oder Verfahren durch die Software oder Hardware implementiert werden, die im Computerspeicher gespeichert ist oder durch das eigentliche den Code ausführende System ausgeführt wird. Wenn z.B. die Mehrzahl der Prozeduren oder Verfahren durch die Hardware implementiert werden soll, wie in einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, so kann jede der folgenden bekannten Technologien oder die Kombination daraus verwendet werden, so z.B. diskrete Logik-Schaltungen mit Logik-Gates zum Implementieren verschiedener Logikfunktionen nach dem Anlegen eines oder mehrerer Datensignale, Anlegen spezieller integrierter Schaltungen mit geeigneten Logik-Gates, Programmable Gate Arrays (PGA), Field Programmable Gate Arrays (FPGA).
  • Von Personen mit allgemeiner Kenntnis der verwandten Technik ist zu erkennen, dass alle oder Teile der Schritte im Verfahren der obigen Ausführungsformen durch die Instruktion verwandter Hardware über Programme implementiert werden können, dass das Programm in einem computerlesbaren Speichermedium gespeichert sein kann und dass das Programm einen Schritt oder Kombinationen der Schritte des Verfahrens umfasst, wenn das Programm ausgeführt wird.
  • Zusätzlich dazu kann jede funktionelle Einheit in der vorliegenden Offenbarung in einem Fertigungsmodul integriert sein kann, oder jede funktionelle Einheit existiert als eine unabhängige Einheit, oder zwei oder mehr funktionelle Einheiten können in einem Modul integriert sein. Das integrierte Modul kann in Hardware oder in Software ausgeführt sein. Ist das integrierte Modul in einer Software ausgeführt oder wird es als ein unabhängiges Produkt verkauft oder verwendet, so kann es im computerlesbaren Speichermedium gespeichert werden.
  • Das computerlesbare Speichermedium kann Read-Only-Speicher, Magnet-Disks oder optische Disks sein, es ist aber nicht darauf beschränkt.
  • Obwohl beispielhafte Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurden, ist von Fachpersonen auf dem Gebiet der Technik zu verstehen, dass die obigen Ausführungsformen nicht als die vorliegende Offenbarung beschränkend ausgelegt werden können, und es können Änderungen, Alternativen und Modifikationen in den Ausführungsformen vorgenommen werden, ohne vom Wesen, den Prinzipien und dem Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.

Claims (11)

  1. Steuerverfahren zum Verhindern eines Wechselrichters in gesättigtem Zustand, welches umfasst: Durchführen einer PI-Steuerung jeweils an einem Direktachsen-Referenzstrom idref und an einem Quadraturachsen-Referenzstrom iqref, um eine Direktachsen-Referenzspannung vdref und eine Quadraturachsen-Referenzspannung vqref zu erhalten; Anpassen der Direktachsen-Referenzspannung vdref und der Quadraturachsen-Referenzspannung vqref gemäß einem Arbeitszustand des Wechselrichters, um eine angepasste Direktachsenspannung vd und eine angepasste Quadraturachsenspannung vq zu erhalten, um somit den Wechselrichter in einem ungesättigten Zustand zu ermöglichen.
  2. Steuerverfahren nach Anspruch 1, welches gemäß eines Arbeitszustands des Wechselrichters das Bestimmen davon umfasst, ob sich der Wechselrichter in einem gesättigten Zustand gemäß der Direktachsen-Referenzspannung vdref, der Quadraturachsen-Referenzspannung vqref und einer Zwischenkreisspannung vdc_link befindet.
  3. Steuerverfahren nach Anspruch 2, worin das Bestimmen davon, ob sich der Wechselrichter in einem gesättigten Zustand gemäß der Direktachsen-Referenzspannung vdref, der Quadraturachsen-Referenzspannung vqref und einer Zwischenkreisspannung vdc_link befindet, umfasst: Berechnen einer Summe der Quadrate der Direktachsen-Referenzspannung vdref und der Quadraturachsen-Referenzspannung vqref; Vergleichen der Summe der Quadrate mit einem Drittel eines Quadrats der Zwischenkreisspannung vdc_link; Bestimmen, dass der Wechselrichter sich in ungesättigtem Zustand befindet, wenn die Summe der Quadrate kleiner oder gleich dem Drittel des Quadrats der Zwischenkreisspannung vdc_link ist; Bestimmen, dass der Wechselrichter sich in gesättigtem Zustand befindet, wenn die Summe der Quadrate größer als das Drittel des Quadrats der Zwischenkreisspannung vdc_link ist.
  4. Steuerverfahren nach Anspruch 3, worin, wenn bestimmt wird, dass sich der Wechselrichter in ungesättigtem Zustand befindet, das Anpassen der Direktachsen-Referenzspannung vdref und der Quadraturachsen-Referenzspannung vqref gemäß eines Arbeitszustands des Wechselrichters wie folgt umfasst: Begrenzen einer Änderungsrate jeder der Direktachsen-Referenzspannung vdref und der Quadraturachsen-Referenzspannung vqref, um zu ermöglichen, dass die Direktachsen-Referenzspannung vdref und die Quadraturachsen-Referenzspannung vqref jeweils innerhalb eines vorbestimmten Grenzbereichs variieren.
  5. Steuerverfahren nach Anspruch 3 oder 4, worin, wenn bestimmt wird, dass sich der Wechselrichter in gesättigtem Zustand befindet, das Anpassen der Direktachsen-Referenzspannung vdref und der Quadraturachsen-Referenzspannung vqref gemäß eines Arbeitszustands des Wechselrichters wie folgt umfasst: Durchführen einer Steuerung an der Direktachsen-Referenzspannung vdref; Durchführen einer Drehmomentausgleichssteuerung an der Quadraturachsen-Referenzspannung vqref.
  6. Steuerverfahren nach Anspruch 5, worin das Durchführen einer Steuerung an der Direktachsen-Referenzspannung vdref wie folgt umfasst: Verwenden einer Direktachsen-Referenzspannung vdref eines Zyklus, bevor der Wechselrichter die Sättigung erreicht, als die angepasste Direktachsenspannung vd.
  7. Steuerverfahren nach Anspruch 5 oder 6, worin das Durchführen einer Drehmomentausgleichssteuerung an der Quadraturachsen-Referenzspannung vqref wie folgt umfasst: Erhalten eines berechneten Drehmoments Tcomputed eines Motors gemäß eines berechneten Direktachsenstroms id und eines berechneten Quadraturachsenstroms iq; Durchführen einer PI-Steuerung an einer Differenz zwischen einem Befehlsdrehmoment Tcommand und dem berechneten Drehmoment Tcomputed, um eine Quadraturachsen-Ausgleichsspannung vq_compensation zu erhalten; Erhalten der angepassten Quadraturachsenspannung vq gemäß der Quadraturachsen-Ausgleichsspannung vq_compensation und einer Quadraturachsen-Referenzspannung vqref eines Zyklus, bevor der Wechselrichter die Sättigung erreicht.
  8. Steuerverfahren nach Anspruch 7, worin das Erhalten eines berechneten Drehmoments Tcomputed eines Motors gemäß eines berechneten Direktachsenstroms id und eines berechneten Quadraturachsenstroms iq wie folgt umfasst: Erhalten des berechneten Drehmoments Tcomputed des Motors durch eine Formel Tcomputed = 3 / 2p[ψmiq + (Ld – Lq)idiq] worin id und iq jeweils der berechnete Direktachsenstrom beziehungsweise der berechnete Quadraturachsenstrom sind, Tcomputed das berechnete Drehmoment des Motors ist, Ld und Lq jeweils eine Direktachsen-Induktivität und eine Quadraturachsen-Induktivität sind, p die Anzahl der Polpaare des Motors ist und ψm ein Permanentmagnetfluss des Rotors des Motors ist.
  9. Steuerverfahren nach Anspruch 7 oder 8, worin das Erhalten der angepassten Quadraturachsenspannung vq gemäß der Quadraturachsen-Ausgleichsspannung vq_compensation und einer Quadraturachsen-Referenzspannung vqref eines Zyklus, bevor der Wechselrichter die Sättigung erreicht, wie folgt umfasst: Verwenden einer Summe der Quadraturachsen-Ausgleichsspannung vq_compensation und der Quadraturachsen-Referenzspannung vqref des Zyklus, bevor der Wechselrichter die Sättigung erreicht, als die angepasste Quadraturachsenspannung vq.
  10. Steuerverfahren nach einem der Ansprüche 7–9, das nach dem Erhalten der angepassten Quadraturachsenspannung vq gemäß der Quadraturachsen-Ausgleichsspannung vq_compensation und einer Quadraturachsen-Referenzspannung vqref eines Zyklus, bevor der Wechselrichter die Sättigung erreicht, ferner umfasst: Verifizieren, ob die angepasste Quadraturachsenspannung vq den Wechselrichter in ungesättigtem Zustand ermöglicht; wenn ja, Halten der angepassten Quadraturachsenspannung vq im unveränderten Zustand; wenn nein, Durchführen einer Steuerung an der Quadraturachsen-Referenzspannung vqref.
  11. Steuerverfahren nach Anspruch 10, worin das Durchführen einer Steuerung an der Quadraturachsen-Referenzspannung vqref wie folgt umfasst: Verwenden der Quadraturachsen-Referenzspannung vqref des Zyklus, bevor der Wechselrichter die Sättigung erreicht, als die angepasste Quadraturachsenspannung vq.
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