DE102017107751A1

DE102017107751A1 - Verfahren und vorrichtung zum steuern einer elektrischen maschine

Info

Publication number: DE102017107751A1
Application number: DE102017107751.0A
Authority: DE
Inventors: Xin Jing; Brian A. Welchko; Constantin C. Stancu
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2016-04-15
Filing date: 2017-04-10
Publication date: 2017-10-19
Also published as: CN107302333A; US20170302215A1; US10164563B2; CN107302333B

Abstract

Ein elektrisches Energiesystem zum Zuführen von Strom zu einer Permanentmagnet-Elektromaschine beinhaltet eine Hochspannungs-Gleichstromquelle, die so angeordnet ist, dass sie Strom an einen Front-End-Wandler liefert, der über einen Hochspannungs-Gleichstrombus mit einem elektrischen Wechselrichter verbunden ist, der mit der elektrischen Maschine verbunden ist. Ein Verfahren zum Betreiben eines Steuersystems beinhaltet das Überwachen der elektrischen Maschine. Beim Erfassen eines Fehlers, der mit der elektrischen Maschine verbunden ist, befiehlt eine Steuerung den Betrieb des Front-End-Wandlers, um einen Spannungspegel auf dem Hochspannungs-Gleichstrombus zu erzeugen, der ein maximaler Soll-Spannungspegel ist, und überwacht den Spannungspegel der Gegenspannung von der elektrischen Maschine. Der Wechselrichter wird in einen dreiphasigen offenen Zustand gesteuert, wenn der Rück-EMK-Spannungspegel kleiner als der maximale Soll-Spannungspegel ist. Der Wechselrichter wird in einen dreiphasigen Kurzzustand gesteuert, wenn der Rück-EMK-Spannungspegel größer als der maximale Sollspannungspegel ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Offenbarung bezieht sich auf elektrische Leistungssysteme, die Wechselrichter und elektrische Maschinen einsetzen und deren Entwicklung und Steuerung.
HINTERGRUND
Eine Hochspannungs-Stromversorgungsschaltung zum Steuern einer elektrischen Maschine, wie beispielsweise eines Mehrphasen-Elektromotors/Generators, kann eine Hochspannungs-Gleichstromquelle beinhalten, die mit einem Front-End-DC/DC-Stromrichter (nachstehend „Front-End-Wandler“) elektrisch verbunden ist, um den Spannungspegel zu erhöhen, der einem Hochspannungs-DC-Bus eines Inverters zugeführt wird. Ein Massenkondensator kann über dem Hochspannungs-Gleichstrombus angeordnet sein, um eine elektrische Stabilität zu schaffen und zusätzliche elektrische Energie zu speichern. Der Betrieb und die Steuerung von elektrischen Maschinen, wie beispielsweise Permanentmagnet-Synchron-Elektromotoren, kann erreicht werden, indem der Wechselrichter verwendet wird, um die Gleichstromleistung in Wechselspannung unter Verwendung von pulsbreitenmodulierten (PWM-)Steuersignalen umzuwandeln, die von einer Steuerung ausgegeben werden. Bekannte Umrichter können in verschiedenen Betriebsmodi gesteuert werden, einschließlich PWM Modi, wie Sinus-, Hysterese-, Übermodulations- oder Raum-Vektor PWM Modi, einem Sechsschritt-Modus oder einen anderen geeigneten Modus.
Das Auftreten eines Leerlauffehlers oder eines Kurzschlussfehlers in einem Hochspannungsstromkreis kann zum Betrieb der elektrischen Maschine in einem unkontrollierten Generatormodus (UCG) führen.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein elektrisches Energiesystem zum Zuführen von Energie zur Steuerung einer Permanentmagnet-Elektromaschine ist beschrieben und beinhaltet eine Hochspannungs-Gleichstrom-Energiequelle, die so angeordnet ist, dass sie Strom an einen Front-End-Wandler liefert, der über einen Hochspannungs-Gleichstrombus elektrisch mit einem elektrischen Wechselrichter verbunden ist, der elektrisch mit der elektrischen Maschine verbunden ist. Ein Verfahren zum Betreiben eines Steuerungssystems beinhaltet das Überwachen der elektrischen Maschine über eine Steuerung. Beim Erfassen eines Fehlers, der mit der elektrischen Maschine verbunden ist, befiehlt eine Steuerung den Betrieb des Front-End-Wandlers, um einen Spannungspegel auf dem Hochspannungs-Gleichstrombus zu erzeugen, der ein maximaler Soll-Spannungspegel ist, und überwacht den Spannungspegel der Gegenspannung von der elektrischen Maschine. Der Wechselrichter wird in einen dreiphasigen offenen Zustand gesteuert, wenn der Rück-EMK-Spannungspegel kleiner als der maximale Soll-Spannungspegel ist. Der Wechselrichter wird in einen dreiphasigen Kurzzustand gesteuert, wenn der Rück-EMK-Spannungspegel größer als der maximale Sollspannungspegel ist.
Die genannten Merkmale und Vorteile sowie weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Lehren, gehen deutlich aus der folgenden ausführlichen Beschreibung von einigen der besten Arten und weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Lehren unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen hervor.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Im Folgenden werden exemplarisch eine oder mehrere Ausführungen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in welchen:
1 schematisch eine Ausführungsform eines elektrischen Energiesystems zum Zuführen von Energie zur Steuerung einer elektrischen Maschine, einschließlich eines Wechselrichters, der elektrisch mit einem Front-End-Wandler verbunden ist, der elektrische Energie von einer Hochspannungs-Gleichstromquelle zugeführt wird, und ein Motorsteuerungssystem gemäß der Offenbarung; und
2 veranschaulicht schematisch eine Fehlerminderungsroutine, die als Teil einer Ausführungsform des Motorsteuerungssystems zum Steuern des Betriebs des Front-End-Wandlers und des elektrischen Wechselrichters ausgeführt wird, die angeordnet sind, um die elektrische Maschine zu betreiben, die elektrische Energie verwendet, die von der Hochspannungs-Gleichstromquelle über den Hochspannungs-Gleichstrombus gemäß der Offenbarung zugeführt wird.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Der folgende Text bezieht sich auf die Zeichnungen, die lediglich zur Veranschaulichung bestimmter exemplarischer Ausführungsformen dienen und den Umfang der Erfindung nicht beschränken sollen. 1 zeigt schematisch eine Ausführungsform eines elektrischen Energieversorgungssystems zum Zuführen von Energie zum Betreiben und Steuern einer elektrischen Maschine 10. Das elektrische Energiesystem beinhaltet vorzugsweise einen elektrischen Wechselrichter 20, der elektrisch mit einem Front-End-Wandler 30 verbunden ist, dem elektrische Energie von einer Hochspannungs-Gleichstromquelle 40 zugeführt wird. Der Front-End-Wandler 30 ist mit dem elektrischen Wechselrichter 20 über einen Hochspannungs-DC-Bus 26 elektrisch verbunden der einen Massenkondensator 28 beinhaltet und als Gleichstrom-Gleichstrom-Leistungswandler arbeitet, um den Gleichspannungspegel der elektrischen Energie zu erhöhen, die dem Hochspannungsgleichstrombus 26 zugeführt wird. Ein Motorsteuersystem 100 ist so angeordnet, um den elektrischen Wechselrichter 20, den Front-End-Wandler 30 und die Hochspannungs-Gleichstromquelle 40 zu überwachen und zu steuern. Das Motorsteuersystem 100 steuert den elektrischen Wechselrichter 20 und den Front-End-Wandler 30, um die elektrische Maschine 10 zu betreiben, die elektrische Energie verwendet, die von der Hochspannungsgleichstromquelle 40 über den Front-End-Wandler 30 und den Hochspannungs-DC-Bus 26 zugeführt wird. In einer nicht beschränkenden Ausführungsform kann das elektrische Leistungssystem an einem Fahrzeug als Element eines Antriebssystems verwendet werden. Konstruktions- und Steuerungsmerkmale, die sich auf das Motorsteuersystem 100 für den elektrischen Wechselrichter 20, den Front-End-Wandler 30, die Hochspannungs-Gleichstromquelle 40, den Hochspannungs-DC-Bus 26 und den Bulk-Kondensator 28 beziehen, können entwickelt und zugeordnet werden, wie hierin beschrieben.
Die elektrische Maschine 10 ist vorzugsweise ein Mehrphasen-Permanentmagnet-Elektromotor/Generator oder kann alternativ eine andere geeignete Mehrphasen-Elektromaschine sein. Der elektrische Wechselrichter 20 verbindet sich elektrisch mit der Hochspannungs-Gleichstromquelle 40 über den Hochspannungs-Gleichstrombus 26. Der elektrische Wechselrichter 20 beinhaltet den Bulk-Kondensator 28, der zwischen einem positiven Leiter und einem negativen Leiter des Hochspannungs-DC-Busses 26 elektrisch angeordnet ist. Ein Drehpositionssensor 12 ist angeordnet, um eine Drehposition eines rotierenden Ausgangsgliedes der elektrischen Maschine 10 zu überwachen, aus der eine Motordrehzahl/Position 13 ermittelt werden kann. Der Drehpositionssensor 12 kann ein Resolver, ein Hall-Effekt-Sensor, eine andere geeignete Drehpositions-Erfassungsvorrichtung oder ein virtueller Softwareersatz sein.
In einer Ausführungsform beinhaltet das Motorsteuersystem 100 einen Spannungszwischenkreisumrichter (VSI) oder eine andere Motorsteuerung 50 zum Steuern des elektrischen Wechselrichters 20 und die elektrische Maschine 10 ist eine Permanentmagnet-Synchronvorrichtung mit einem Stator und einem Rotor, die in einer Sternkonfiguration angeordnet sind, obwohl die hierin beschriebenen Konzepte nicht darauf beschränkt sind. Die Motorsteuerung 50 steuert die Drehmomentabgabe von der elektrischen Maschine 10 durch den elektrischen Wechselrichter 20, der elektrisch mit der Hochspannungs-Gleichstromquelle 40 über den Front-End-Wandler 30 verbunden ist. Steuerverfahren zum Umschalten zwischen Wechselrichterzuständen, um die Drehmomentabgabe der elektrischen Maschine 10 zu regulieren, können das Betreiben entweder in einem PWM-Modus oder in einem sechsstufigen Modus beinhalten. Im PWM-Modus schaltet der Wechselrichter 20 schnell zwischen zwei von null verschiedenen Zuständen und einem Nullzustand. Die Motorsteuerung 50 spezifiziert, welcher Bruchteil der Zeit in jedem der drei Zustände durch Spezifizieren von PWM-Tastverhältnissen ausgegeben werden soll. Die Motorsteuerung 50 aktualisiert die PWM-Tastzyklen in regelmäßigen Intervallen, sodass die die Häufigkeit der Aktualisierungen deutlich höher ist als die Frequenz der Rotordrehung. Im sechsstufigen Modus wird der Wechselrichter 20 so gesteuert, dass er die Schalter 24 bis sechs Sektoren, die nicht null sind, einmal pro elektrischem Zyklus der elektrischen Maschine 10 durchläuft, um eine Wechselspannung und einen Strom in jeder Wicklung des Stators zu erzeugen. Ein elektrischer Zyklus ist relativ gegenüber Motorpole definiert und entspricht nicht notwendigerweise einer vollständigen Umdrehung des Rotors. Einzelheiten der Steuerung des Wechselrichters 20 zum Betreiben der elektrischen Maschine 10 sind dem Fachmann auf dem Gebiet bekannt.
Zusätzlich zum linearen Modus, der Motorsteuerung 50 beinhaltet vorzugsweise einen Stromregler und einen sechsstufigen Spannungsregler zum Steuern des Betriebs des Inverters 20, um den Betrieb der elektrischen Maschine 10 bei einer Übermodulation und dem Sechsschrittmodus zu steuern. Die Amplitude der Wechselspannung wird durch den Gleichspannungspegel des Hochspannungs-Gleichstrombusses 26 vorgegeben, der über den Front-End-Wandler 30 elektrisch mit der Hochspannungs-Gleichstromquelle 40 verbindet. Das Drehmoment wird durch die Gleichspannung, die Rotorgeschwindigkeit und die Phasendifferenz zwischen diesen quasi-sinusförmigen Wechselspannungssignalen und der Rotorposition diktiert und wird ferner durch Betätigen des Steuersystems in einem sechsstufigen Modus gesteuert. Die Motorsteuerung 50 erzeugt Steuersignale 51, die an eine Wechselrichter-Gatetreiberschaltung 22 übermittelt werden, um die Wechselrichterschaltun zu steuern.
Das Wechselrichtermodul 20 vorzugsweise elektrisch Front-End-Wandler 30 und der elektrischen Maschine 10 angeordnet und beinhaltet eine Vielzahl von Schaltern 24, die als Schalterpaare angeordnet sind, die in Reihe zwischen den positiven und negativen Leitern des Hochspannungs-Gleichstrombusses 26 elektrisch schalten. Jedes der Schaltungspaare entspricht einer Phase der elektrischen Maschine 10. Wie dargestellt, ist die elektrische Maschine 10 als Dreiphaseneinrichtung konfiguriert und der elektrische Wechselrichter 20 beinhaltet drei Schalterpaare, die jeweils mit einer der Phasen der elektrischen Maschine 10 verbunden sind. Derjenige der Schalter 24 jedes Schalterpaares, der mit dem positiven Leiter des Hochspannungs-Gleichstrombusses 26 verbunden ist, wird hierin als ein „oberer” Schalter und der eine der Schalter 24 jedes Schalterpaares, der mit dem negativen Leiter des Hochspannungs-Gleichstrombusses 26 verbunden ist, wird hierin als ein „unterer” Schalter bezeichnet. Jeder der Schalter 24 der Schalterpaare kann ein isolierter Gate-Bipolartransistor (IGBT) mit einer parallel angeordneten Diode oder ein anderer geeigneter Hochspannungsschalter sein, z.B. ein Feldeffekttransistor (FET) oder ein Siliciumcarbid (SiC) FET. Eine Wechselrichter Gate-Ansteuerschaltung 22 beinhaltet vorzugsweise Gate-Ansteuerungen und einen Controller, worin die Wechselrichter-Gate-Ansteuerschaltung 22 die Steuersignale 23 erzeugt, um die Aktivierung und Deaktivierung der Schalter 24 in Reaktion auf Steuersignale 51 zu steuern, z. B. pulsbreitenmodulierte Steuersignale, die von einer PWM-Steuerroutine 52 herrühren, die in der Motorsteuerung 50 des Motorsteuerungssystems 100 ausgeführt wird. Das Wechselrichtermodul 20 beinhaltet andere elektrische Komponenten einschließlich Kondensatoren, Widerstände und andere elektrische Schaltkreiskomponenten, um Funktionen auszuführen, die mit elektrischer Rauschunterdrückung, Lastausgleich und Ähnlichem verbunden sind.
Stromsensoren 14 sind angeordnet, um die Größen der elektrischen Ströme Ia, Ib und Ic 15 zu überwachen, die auf die a-, b- und c-Phasen der elektrischen Maschine 10 übertragen werden. In einer Ausführungsform, worin die elektrische Maschine 10 in einer (nicht dargestellten) Wye-Konfiguration angeordnet ist, können nur zwei der elektrischen Ströme überwacht werden. Die Stromsensoren 14 können jede geeignete Stromerfassungstechnologie verwenden, einschließlich z. B. eine Magnetfelderzeugungsüberwachung oder eine Spannungsdifferenzüberwachung.
Der Massenkondensator 28 kann jede geeignete kapazitive Speichervorrichtung sein, z. B. eine elektrolytische Aluminiumvorrichtung, eine keramische Vorrichtung oder eine Filmvorrichtung. Die Größe des Massekondensators 28 kann im Hinblick auf seine Gesamtkapazität beschrieben werden und kann basierend auf der Amplitude der Welligkeitsspannung auf dem Hochspannungsgleichstrombus 26 und anderen Faktoren ausgewählt werden. Wie Fachleuten auf dem Gebiet bekannt ist, wird die Kapazität eines Massekondensators 28 in Bezug auf Parameter einschließlich Spitzenstrom, RMS-Strom, der ein parametrierter Wert für die Welligkeitsspannung, minimale und maximale Busspannungspegel, Betriebstemperaturen und andere ist, ermittelt. Als solches kann die Größe des Massekondensators 28 hinsichtlich seiner Kapazität auf der Grundlage der erwarteten Gleichspannungswelligkeit beim Betrieb des Wechselrichters 20 unter Verwendung eines sechsstufigen Betriebsmodus ausgewählt werden. Der Massekondensator 28 ist zur Vereinfachung der Darstellung als ein einziges Gerät gezeigt. Es ist ersichtlich, dass der Massekondensator 28 aus einer Vielzahl von Kondensatorvorrichtungen bestehen kann, die elektrisch in Reihe, parallel oder in einer beliebigen anderen geeigneten elektrischen Konfiguration angeordnet sind, um eine elektrische Kapazität in dem elektrischen Schaltkreis zwischen den positiven und negativen Leitern des Hochspannungs-Gleichstrombusses 26 bereitzustellen. Ein Spannungserfassungssystem ist angeordnet, um ein Bus-elektrisches Potenzial Vdc 18 zu überwachen, das über den positiven und negativen Leitern des Hochspannungs-Gleichstrombusses 26 gemessen wird.
In einer Ausführungsform beinhaltet der Front-End-Wandler 30 zwei Paare von Schaltern 34, die als Schalterpaare angeordnet sind, die elektrisch mit der Hochspannungs-Gleichstromquelle 40 verbunden sind, und auch elektrisch zwischen den positiven und negativen Leitern des Hochspannungs-Gleichstrombusses 26 geschaltet sind. Wie gezeigt, weist der Front-End-Wandler 30 zwei Schalterpaare auf, die zwischen den positiven und negativen Leitern des Hochspannungs-DC-Busses 26 angeordnet sind. Jeder der Schalter 34 der Schalterpaare kann ein IGBT mit einer parallel angeordneten Diode oder ein anderer geeigneter Hochspannungsschalter sein, z.B. ein Feldeffekttransistor (FET) oder ein Siliciumcarbid(SiC)-FET. Eine Boost-Gate-Ansteuerschaltung 32 beinhaltet vorzugsweise eine Vielzahl von Gate-Antrieben und einen Controller, worin die Boost-Gate-Treiberschaltungen 32 Verstärkungssteuersignale 33 erzeugen, um die Aktivierung und Deaktivierung der Schalter 34 als Reaktion auf Boost-Steuersignale 91, z. B. pulsbreitenmodulierte Steuersignale, die von dem Motorsteuersystem 100 herrühren, zu steuern. Der Front-End-Wandler 30 beinhaltet andere elektrische Komponenten einschließlich Kondensatoren, Widerstände und andere elektrische Schaltkreiskomponenten, um Funktionen auszuführen, die mit elektrischer Rauschunterdrückung, Lastausgleich und Ähnlichem verbunden sind. Weitere Einzelheiten bezüglich der elektrischen Anordnung des elektrischen Wechselrichters 20, des Front-End-Wandlers 30 und der elektrischen Maschine 10 sind dem Fachmann auf dem Gebiet bekannt.
Die Hochspannungs-Gleichstromquelle 40 kann jede geeignete elektrische Energiequelle, beispielsweise, die Lithium-Ionen-Batterie oder ein Ultrakondensator, sein. Ein Spannungspegel-Erfassungssystem ist angeordnet, um das elektrische Batteriepotential Vbatt 41 zu überwachen, das von der Hochspannungsgleichstromquelle 40 dem Front-End-Wandler 30 zugeführt wird. Der Stromsensor 16 ist so angeordnet, dass er die Größe des elektrischen Stroms überwacht, der von der Hochspannungs-Gleichstromquelle 40 zu einem Knoten übertragen wird, der eines der Schalterpaare des Front-End-Wandlers 30, verbindet, z. B. den Verstärkungsstrom Iα 17.
Das Motorsteuerungssystem 100 steuert den elektrischen Wechselrichter 20 und den Front-End-Wandler 30, um die elektrische Maschine 10 zu betreiben, die elektrische Energie verwendet, die von der Hochspannungs-Gleichstromquelle 40 über den Front-End-Wandler 30 und den Hochspannungs-DC-Bus 26 zugeführt wird. Das Motorsteuersystem 100 kann als ein unitärer Controller oder als eine Vielzahl von Controllern, die jeweils spezifische Betriebsanforderungen aufweisen, angeordnet sein. Wie dargestellt, beinhaltet das Motorsteuersystem 100 die Motorsteuerung 50, die Motorsteuersignale 51 erzeugt, die an die Wechselrichter-Gate-Antriebsschaltung 22 übermittelt werden, und eine Boost-Controller 70, der Verstärkungssteuersignale 91 erzeugt, die an die Boost-Gate-Treiberschaltung 32 übermittelt werden.
Die Motorsteuerung 50 überwacht Signaleingänge von dem Motorsteuerungssystem 100, wobei vorzugsweise ein Analog/Digital-Wandler 17 oder eine andere geeignete Vorrichtung verwendet wird. Die Überwachungssignaleingänge beinhalten elektrische Ströme Ia, Ib und Ic 15 von den Stromsensoren 14, die angeordnet sind, um Eingaben der a-, b- und c-Phasen der elektrischen Maschine 10 und des Verstärkungsstroms Iα 17 von der Hochspannungs-Gleichspannungsquelle 40 zum Front-End-Wandler 30 Das elektrische Batteriespannung Vbatt 41, das von der Hochspannungs-Gleichstromquelle 40 an den Front-End-Wandler 30, das Bus-elektrische Potenzial Vdc 18 über den positiven Leiter und den negativen Leiter des Hochspannungs-Gleichstrombusses 26 geliefert wird, und die Motordrehzahl/Position 13 des rotierenden Abtriebselements der elektrischen Maschine 10 zu überwachen. Die Motorsteuerung 50 überwacht auch einen Motordrehmomentbefehl 19, der in einer anderen Steuerung basierend auf einer Bedieneranforderung nach Leistung erzeugt werden kann.
Die Motorsteuerung 50 führt mehrere Steuerroutinen aus, um verschiedene Steuer- und Betriebszustände zu bestimmen, die der elektrischen Maschine 10 zugeordnet sind. Eine Steuerroutine der Motorsteuerung 50 beinhaltet die PWM-Steuerroutine 52, welche die Motorsteuersignale 51 bestimmt, die an die Wechselrichter Gate-Treiberschaltung 22 übermittelt werden, um den Wechselrichter 20 zu steuern. Die Motorsteuersignale 51 können die Form von Tastverhältnissen für PWM-Signale vorliegen, die auf der Grundlage des Motordrehmomentbefehls 19, der Motordrehzahl/-position 13, der elektrischen Ströme 15 und des elektrischen Buspotenzials Vdc 18 bestimmt werden. Die Motorsteuerungssignale 51 können stattdessen in Form von sechsstufigen Arbeitszyklen für PWM-Signale zum Betrieb im Sechs-Schritt-Modus sein, die auf der Grundlage des Motordrehmomentbefehls 19, der Motordrehzahl/position 13, der elektrischen Ströme 15 und des elektrischen Buspotenzials Vdc 18 bestimmt werden. Die Fachleute auf dem Gebiet sind in der Lage, eine geeignete PWM-Steuerroutine 52 zu entwickeln und zu implementieren, die die Motorsteuersignale 51 bestimmt. Die Motorsteuersignale 51 beinhalten vorzugsweise Da-, Db- und Dc-Tastverhältnissteuersignale, worin Da ein Tastverhältnis darstellt, das mit dem Steuern eines ersten der Schalterpaare des Wechselrichters 20 zugeordnet ist, der elektrisch einem ersten Schenkel der elektrischen Maschine 10 zugeordnet ist, Db stellt ein Tastverhältnis dar, das dem Steuern eines zweiten der Schalterpaare des Wechselrichters 20 zugeordnet ist, das elektrisch mit einem zweiten Schenkel der elektrischen Maschine 10 verbunden ist, und Dc stellt einen Arbeitszyklus dar, der dem Steuern eines dritten der Schalterpaare des Wechselrichters 20 zugeordnet ist der elektrisch mit einem dritten Schenkel der elektrischen Maschine 10 verbunden ist.
Die Motorsteuerung 50 führt eine Gleichstromroutine 58 in Form von ausführbaren Anweisungen und vorbestimmten Kalibrierungen aus, um einen Gleichstrommotorstrom Idc 59 gemäß der folgenden Gleichung zu bestimmen: I_dc = Da·Ia + Db·Ib + Dc·Ic [1] worin:
I_dc den Gleichstrom-Wechselrichterstrom darstellt,
Da, Db und Dc stellen die ersten, zweiten und dritten Tastverhältnis-Steuersignale, die von der PWM-Steuerroutine 52 ausgegeben werden dar, und
Ia, Ib und Ic stellen die elektrischen Ströme dar, die in die a-, b- und c-Phasen der elektrischen Maschine 10 eingegeben werden.
Die Motorsteuerung 50 führt vorzugsweise eine Fehlerüberwachungsroutine 60 in Form von ausführbaren Anweisungen und vorbestimmten Kalibrierungen aus, die das Auftreten von Kurzschluss- oder Leerlauffehlern in der Hochspannungs-Gleichstromquelle 40, dem Front-End-Wandler 30, dem Inverter 20, der elektrischen Maschine 10 und dem Hochspannungs-DC-Bus 26 überwachen und erfassen. Fehlererfassungsroutinen sind bekannt und werden hier nicht beschrieben.
Die Verstärkungssteuerung 70 beinhaltet eine Verstärkungssteuerroutine 71 in Form von ausführbaren Anweisungen und vorbestimmten Kalibrierungen, die Verstärkungssteuersignale 91 basierend auf dem elektrischen Buspotential Vdc 18, einem befohlenen Hochspannungsbus-Potenzial V_dc* 75 erzeugt, einen Sollwert für das Hochspannungsbus-Potenzial V_dc* 53 und einen gemessenen Ladestrom Iα* 17. Die Verstärkungssteuerroutine 71 arbeitet wie folgt. Es wird ein Maximum des befohlenen Hochspannungsbus-Potenzials Vdc* 75 und der Sollwert für das Hochspannungsbus-Potenzial Vdc* 53 gewählt (80) und ein eingestellter Spannungsbefehl V_adj* 81, worin der Sollwert für das elektrische Hochspannungs-Buspotential V_dc* 53 einen kleinen oder Nullwert hat, wenn kein Fehler erkannt wurde. Der eingestellte Spannungsbefehl V_adj* 81 wird durch das elektrische Buspotential Vdc 18 (82) reduziert, und das Ergebnis 83 wird einer ersten Proportional-Integral-Steuerroutine (84) unterworfen, um einen Referenzstrom Iref 85 zu bestimmen, der in der Hälfte (86) geteilt ist, um einen befohlenen Verstärkungsstrom Iα* 87 zu bestimmen. Der befohlene Verstärkungsstrom Iα* 87 wird durch den gemessenen Verstärkungsstrom Iα 17 (88) verringert, und das Ergebnis 89 wird einer zweiten Proportional-Integral-Steuerroutine (90) unterworfen, um die Verstärkungssteuersignale 91 in Form eines befohlenen Tastverhältnisses D* zu bestimmen, um die Boost-Gate-Treiberschaltung 32 darauf zu steuern.

Die Motorsteuerung 50 führt vorzugsweise eine Fehlerminderungsroutine 200 in Form von ausführbaren Befehlen und vorbestimmten Kalibrierungen aus. Die Fehlerverminderungsroutine 200 wird unter Bezugnahme auf 2 beschrieben, ist Teil einer Ausführungsform des Motorsteuersystems 100, um den Betrieb des elektrischen Inverters 20 und des Front-End-Wandlers 30 zu steuern, um die elektrische Maschine 10 zu betreiben, die elektrische Energie verwendet, die von der Hochspannungs-Gleichstromquelle 40 über den Hochspannungs-Gleichstrombus 26 zugeführt wird, wie unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. Tabelle 1 stellt eine Aufschlüsselung bereit, in der die numerisch gekennzeichneten Blöcke und die entsprechenden Funktionen wie folgt und entsprechend der Fehlerminderungsroutine 200 dargestellt sind. Tabelle 1

BLOCK	BLOCKINHALTE
210	Überwachen von Betriebsparametern des Front-End-Wandlers, des elektrischen Wechselrichters und der elektrischen Maschine
212	Wurde ein Fehler erkannt?
214	Befehlsbetrieb des Front-End-Wandlers zur Erzeugung eines Spannungspegels auf dem Hochspannungs-DC-Bus, der den Systemwirkungsgrad und die Leistung maximiert
220	Inverter einstellen, um im 3-phasigen offenen Zustand zu arbeiten
222	Befehlsbetrieb des Front-End-Wandlers zur Erzeugung eines Spannungspegels auf dem Hochspannungs-DC-Bus, der ein maximaler Soll-Spannungspegel ist
224	Überwachen der Rückseite emf
226	Ist der EMF-Spannungspegel höher als der maximale Soll-Spannungspegel?
228	Befehlswechselrichter zum Betrieb im 3-Phasen-Kurzzustand
230	Befehlswechselrichter zum Betrieb im 3-phasigen offenen Zustand

Während des Betriebes des Motorsteuerungssystems werden Betriebsparameter wie Strom- und Spannungspegel periodisch für Zwecke der Motorsteuerung und Fehlerüberwachung überwacht, wobei ein derartiger Vorgang in der Motorsteuerung als Teil der Fehlerüberwachungsroutine 60 (210) auftritt. Fehlerzustände, die erkannt werden können, beinhalten als nicht einschränkende Beispiele entweder einen Leerlauf oder einen Kurzschluss in einer der elektrischen Zuleitungen oder Anschlüsse des Front-End-Wandlers 30, des elektrischen Wechselrichters 20 und der elektrischen Maschine 10. Fehler können als nicht einschränkendes Beispiel eine Überspannung, einen Sensorfehler, einen Spannungsvorspannungsfehler, eine Desaturierung eines oder mehrerer der Schalter 24, 34 oder ein systembedingter Fehler beinhalten, der außerhalb der Motorsteuerung liegen. kann. Wenn keine Fehler erkannt werden (212)(1), steuert die Motorsteuerung 50 die Motorsteuersignale 51, die an die Wechselrichter-Gatetreiberschaltung 22 übermittelt werden, um den Wechselrichter 20 zu steuern, und die Verstärkungssteuerung 70 betätigt die Verstärkungssteuerroutine 71, um einen Verstärkungssteuerspannungspegel zu erzeugen, der den Systemwirkungsgrad und die Energieerzeugung durch den Front-End-Wandler 30, den elektrischen Inverter 20 und die elektrische Maschine 10 als Reaktion auf Bedienerbefehle (214) optimiert. Ein derartiger Betrieb zur Erzeugung eines Verstärkungssteuerspannungspegels, der die Systemeffizienz und die Energieerzeugung optimiert, ist dem Fachmann auf dem Gebiet bekannt.
Wenn ein Fehler, der mit dem Front-End-Wandler 30 verbunden ist, der elektrische Wechselrichter 20 und die elektrische Maschine 10 erfasst wird (212)(0), steuert die Verstärkungssteuerung 70 die Verstärkungssteuerroutine 71, um einen Verstärkungssteuerspannungspegel zu erzeugen, der ein Maximalverstärkungsregelungssollwert (222) ist. Der maximale Verstärkungsregelungs-Sollwert-Spannungspegel ist ein Schwellenspannungspegel, bei dem der Verstärkungsregler 70 den Hochspannungs-Gleichstrombus 26 steuern kann, wobei der Wechselrichter 20 in einem dreiphasigen offenen Zustand arbeitet, ohne in einen Zustand des unkontrollierten Generators (UCG) einzutreten. Eine erste Drehzahl Ω1 der elektrischen Maschine 10 ist eine maximale Drehzahl, die mit dem Betrieb der Verstärkungsregler 70 verbunden ist, um en Hochspannungs-Gleichstrombus 26 zu steuern, ohne einen Fehler zu halten, der mit einem der Endkonverter 30, dem elektrischen Wechselrichter 20 oder der elektrische Maschine 10 verbunden ist. Eine zweite Drehzahl Ω2 für die elektrische Maschine 10 ist dem maximalen Verstärkungsregelungs-Sollwert-Spannungspegel zugeordnet, der ein Schwellenspannungspegel ist, bei dem der Verstärkungsregler 70 den Hochspannungs-Gleichstrombus 26 steuern kann, wobei der Wechselrichter 20 in einem dreiphasigen offenen Zustand arbeitet, ohne in einen Zustand des unkontrollierten Generators (UCG) einzutreten. Die zweite Drehzahl ω 2 ist als die erste Drehzahl ω 1.
In einer Ausführungsform kann die Motorsteuerung 50 anfänglich die Wechselrichter Gate-Treiberschaltung 22 befehlen, um den Wechselrichter 20 in einen dreiphasigen offenen Zustand zu steuern, worin die oberen und unteren Schalter 24, 34 aller Schalterpaare für einen relativ kurzen Zeitraum, z. B. 500–1500 μs (220), in einem offenen Zustand gesteuert werden.
Ein Bus-Potenzial Vdc 18 wird überwacht und zeigt einen Rück-EMK-Spannungspegel an, der von der elektrischen Maschine 10 mit seiner gegenwärtigen Drehzahl (224) erzeugt wird.
Wenn der Rück-EMK-Spannungspegel größer als der maximale Verstärkungsregelungs-Sollwert-Spannungspegel (226)(1) ist, befiehlt die Motorsteuerung 50 die Inverter-Gate-Treiberschaltung 22, den Inverter 20 in einen dreiphasigen Kurzzustand (228) zu steuern. Der dreiphasige Kurzzustand kann das Steuern der unteren Schalter 34 aller Schalterpaare in einem geschlossenen oder kurzgeschlossenen Zustand (228) beinhalten oder alternativ die Steuerung der oberen Schalter 24 aller Schalterpaare in einem geschlossenen oder kurzgeschlossenen Zustand. Die dreiphasige Kurzantwort schafft einen Kurzschluss an den Motorklemmen und entfernt effektiv die DC-Verbindung und steigert den Systembetrieb. Die Rückseiten der Magneten der elektrischen Maschine 10 induzieren Strom, wodurch ein Bremsmoment erzeugt wird. Bei hoher Geschwindigkeit kann das Bremsmoment deutlich geringer sein als das Drehmoment, das erzeugt würde, wenn Ströme durch Eintritt in den UCG-Zustand mit allen oberen und unteren Schaltern 24, 34 in einem offenen Zustand induziert würden.
Wenn der Rück-Emf-Spannungspegel kleiner als der maximale Verstärkungsregelungs-Sollwert-Spannungspegel (226)(0) ist, befiehlt die Motorsteuerung 50 der Wechselrichter Gate-Treiberschaltung 22, den Wechselrichter 20 in den dreiphasigen offenen Zustand zu steuern, worin die oberen und unteren Schalter 24, 34 aller Schalterpaare in einem offenen Zustand (230) gesteuert werden.
Die Fehlerbehebungsroutine 200, die unter Bezugnahme auf 2 beschrieben ist, schließt eine Fehlerreaktion in Form einer dreiphasigen offenen Antwort aus, die das Befehlen aller Schalter 24 des Inverters 20 in einen aus- oder offenen Zustand beinhaltet. Somit kann die Fehlerminderungsroutine 200 den Betrieb in einem UCG-Zustand verhindern. Unter einer Betriebsbedingung, die den UCG-Zustand einschließt, ist die elektrische Maschine 10 über parallel zu den Schaltern 24 angeordnete antiparallele Dioden mit dem Hochspannungsbus 26 und dem Massenkondensator 28 verbunden. Wenn der Back-EMK-Spannungspegel den Spannungspegel des Hochspannungsbusses 26 übersteigt, werden die Magnete der elektrischen Maschine 10 einen Stromfluss in den Wicklungen induzieren und ein Bremsmoment erzeugen, was in Abhängigkeit von der Motorauslegung erheblich sein kann. Weiterhin verhindert die Fehlerminderungsroutine 200 eine Entmagnetisierung der elektrischen Maschine 10 unter Bedingungen, die einen Kurzschlussfehler beinhalten können, dem ein hoher Motorstrom folgt, wie er bei einem Übergang zu einem dreiphasigen Kurzzustand auftreten kann. Weiterhin verhindert oder minimiert die Störungsminderungsroutine 200 die Zugabe von Energie in die Hochspannungs-Gleichstromquelle 40. Wenn die Hochspannungs-Gleichstromquelle 40 abgetrennt wird, minimiert die Wahrscheinlichkeit einer Erhöhung des Spannungspegels auf dem Massenkondensator 28 auf einen Punkt, an dem der Rück-EMK-Spannungspegel im Gleichgewicht mit dem Spannungspegel des Hochspannungs-Gleichstroms ist Bus 26 und minimiert die Wahrscheinlichkeit, einen maximalen Kondensatorspannungspegel zu überschreiten. Durch die Verstärkung des DC-Busspannungspegels kann die Motorsteuerung 50 direkt befohlen werden, bei einem dreiphasigen offenen Zustand mit einer höheren Geschwindigkeit ω2 zu arbeiten, und die Schalter 24 des Wechselrichters 20 können in den offenen Zustand befohlen werden, ohne in die UCG-Zustand, wenn die Motordrehzahl kleiner als die Geschwindigkeit von ω2 ist. Zwischen den Geschwindigkeiten von ω1 und ω2 kann ein großer Anfangsübergang, der durch einen Dreiphasen-Kurzschluss eingeführt werden kann, vermieden werden. Zwischen den Geschwindigkeiten von ω1 und ω2, worin ω1 kleiner als ω2 ist, kann ein erwarteter Übergang von kurz nach offen, der derzeit bei bekannten Motorsteueralgorithmen existiert, vermieden werden.
Weiterhin kann das Front-End-Wandlersystem mit der zweiten Geschwindigkeit ω2 als maximale Betriebsgeschwindigkeit ausgebildet sein. Das System kann befohlen werden, im Dreiphasen-Kurzschluss bei Geschwindigkeiten zu arbeiten, die größer als die zweite Geschwindigkeit ω2 sind, wenn die Rück-EMK größer bleibt als der Ausgangs-Ausgangs-Ausgangsspannungspegel.
Die Begriffe Steuerung, Steuermodul, Modul, Steuerung, Steuereinheit, Prozessor und Ähnliches beziehen sich auf eine oder mehrere Kombinationen anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreise (ASIC), elektronische(r) Schaltkreis(e), Zentraleinheit(en), z. B. Mikroprozessor(en) und diesen zugeordneten nicht-transitorische Speicherkomponenten in Form von Speicher- und Speichergeräten (Lesespeicher, programmierbarer Lesespeicher, Direktzugriff, Festplatte usw.). Die nichtflüchtige Speicherkomponente ist in der Lage, maschinenlesbare Anweisungen in der Form von einem oder mehreren Software- oder Firmware-Programmen oder -Routinen, kombinatorischen Logikschaltung(en), Eingangs-/Ausgangsschaltung(en) und -Vorrichtungen, Signalaufbereitungs- und Pufferschaltungen und anderen Komponenten zu speichern, auf die durch einen oder mehrere Prozessoren zugegriffen werden kann, um eine beschriebene Funktionalität bereitzustellen. Zu den Geräten und Kreisen für Ein- und Ausgaben gehören Analog-/Digitalwandler-verwandte Geräte, die Sensoreingaben mit einer vorgegebenen Abruffrequenz oder als Reaktion auf ein Auslöseereignis überwachen. Software, Firmware, Programme, Anweisungen, Steuerroutinen, Code, Algorithmen und ähnliche Begriffe beziehen sich auf jedwede von einer Steuerung ausführbare Befehlssätze, wie Kalibrierungen und Lookup-Tabellen. Jede Steuerung führt für die gewünschten Funktionen (eine) Steuerroutine(n) aus, so auch die Überwachung der Eingaben von Sensorgeräten und anderen vernetzten Steuerungen und führt Steuer- und Diagnoseroutinen zum Steuern der Betätigung von Stellgliedern durch. Die Routinen können in regelmäßigen Intervallen ausgeführt werden, wie z. B. während des laufenden Betriebs alle 100 Mikrosekunden. Alternativ können Routinen als Reaktion auf ein Auslöseereignis ausgeführt werden. Die Kommunikation zwischen den Steuerungen und zwischen Steuerungen, Stellgliedern und/oder Sensoren kann über eine Punkt-zu-Punkt-Direktverkabelung, eine Netzwerkkommunikations-Busverbindung, eine drahtlose Verbindung oder jede andere geeignete Kommunikationsverbindung bewerkstelligt werden. Die Kommunikation beinhaltet den Austausch von Datensignalen auf jede beliebige geeignete Art, darunter auch als Beispiele elektrische Signale über ein leitfähiges Medium, elektromagnetische Signale durch die Luft, optische Signale über Lichtwellenleiter und dergleichen. Datensignale können diskrete, analoge oder digitalisierte analoge Signale beinhalten, die Eingaben von Sensoren und Stellgliedbefehle darstellen sowie Kommunikationssignale zwischen Steuerungen. Der Begriff „Signal“ bezieht sich auf jede physisch wahrnehmbare Anzeige, die Informationen übermittelt und kann jede geeignete Wellenform (z. B. elektrische, optische, magnetische, mechanische oder elektromagnetische) umfassen, wie etwa Gleichstrom, Wechselstrom, Sinuswellen, Dreieckswelle, Rechteckwelle, Vibration und dergleichen, die ein Medium passieren können. Der Ausdruck „Modell“ bezeichnet einen prozessorbasierten oder einen mittels des Prozessors ausführbaren Code und der zugehörigen Kalibrierung, die die physische Existenz einer Vorrichtung oder eines physischen Prozesses simuliert. Wie hier verwendet, beschreibt der Begriff „dynamisch“ Schritte oder Prozesse, die in Echtzeit ausgeführt werden und durch das Überwachen oder sonstige Ermitteln von Parameterzuständen und dem regelmäßigen oder periodischen Aktualisieren von Parameterzuständen beim Ausführen einer Routine oder zwischen Iterationen beim Ausführen der Routine gekennzeichnet sind.
Das Flussdiagramm und die Blockdiagramme in den Flussdiagrammen veranschaulichen die Architektur, die Funktionalität und den Betrieb möglicher Implementierungen von Systemen, Verfahren und Computerprogrammprodukten gemäß verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. In dieser Hinsicht kann jeder Block in den Flussdiagrammen oder Blockdiagrammen ein Modul, ein Segment oder einen Abschnitt eines Codes darstellen, der zum Implementieren der spezifizierten logischen Funktion(en) einen oder mehrere ausführbare Befehle umfasst. Es wird auch darauf hingewiesen, dass jeder Block der Blockdiagramme und/oder Flussdiagrammdarstellungen und Kombinationen von Blöcken in den Blockdiagrammen und/oder Flussdiagrammdarstellungen durch Spezialzweck-Hardware-basierte Systeme, die die spezifizierten Funktionen oder Vorgänge durchführen, oder Kombinationen von Spezialzweck-Hardware und Computerbefehlen implementiert werden können. Diese Computerprogrammanweisungen können auch in einem computerlesbaren Medium gespeichert sein, das einen Computer oder eine andere programmierbare Datenverarbeitungsvorrichtung steuern kann, um in einer bestimmten Art und Weise zu funktionieren, sodass die in dem computerlesbaren Medium gespeicherten Befehle einen Herstellungsartikel erzeugen, einschließlich Anweisungsmitteln, die die Funktion/Vorgang, der in dem Flussdiagramm und/oder Blockdiagrammblock oder Blöcken angegeben ist, implementieren.
Die ausführliche Beschreibung und die Zeichnungen oder Figuren unterstützen und beschreiben die vorliegenden Lehren, doch wird der Umfang der vorliegenden Lehren einzig und allein durch die Ansprüche definiert. Während ein paar der besten Arten und Weisen und weitere Ausführungsformen der vorliegenden Lehren ausführlich beschrieben wurden, gibt es verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur Umsetzung der vorliegenden Lehren in den angehängten Ansprüchen.

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Steuersystems für eine Permanentmagnet-Elektromaschine, worin das Steuersystem eine Hochspannungs-Gleichstromquelle beinhaltet, die angeordnet ist, um Strom zu einem Front-End-Wandler zu liefern, der über einen Hochspannungs-Gleichstrombus mit einem elektrischen Wechselrichter verbunden ist, der elektrisch mit der elektrischen Maschine verbunden ist, das Verfahren umfassend: das Überwachen der elektrischen Maschine über eine Steuerung; und bei Erkennen eines mit der elektrischen Maschine verbundenen Fehlers: das Anweisen des Betriebs des Front-End-Wandlers, um einen Spannungspegel auf dem Hochspannungs-DC-Bus zu erzeugen, der ein maximaler Soll-Spannungspegel ist, das Überwachen der EMF-Spannungsstufe von der elektrischen Maschine, das Steuern des Wechselrichters in einen dreiphasigen offenen Zustand, wenn der Rück-EMK-Spannungspegel kleiner als der maximale Soll-Spannungspegel ist, und das Steuern des Wechselrichters auf einen dreiphasigen Kurzzustand, wenn der Rück-EMK-Spannungspegel größer als der maximale Soll-Spannungspegel ist.
Verfahren nach Anspruch 1, worin der Wechselrichter eine Vielzahl von Schaltern umfasst, die als eine Vielzahl von Schalterpaaren angeordnet sind, die in Reihe zwischen positiven und negativen Leitern des Hochspannungs-DC-Busses elektrisch verbunden sind, wobei jedes Schalterpaar einen oberen Schalter beinhaltet, der mit einem positiven Leiter des Hochspannungs-Gleichstrom-Busses verbunden ist, und einen unteren Schalter, der mit einem negativen Leiter des Hochspannungs-Gleichstrom-Busses verbunden ist, und worin das Steuern des Wechselrichters auf den dreiphasigen offenen Zustand das Steuern aller oberen und unteren Schalter auf offene Zustände umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, worin der Wechselrichter mehrere Schalter umfasst, die als eine Vielzahl von Schalterpaaren angeordnet sind, die in Reihe zwischen positiven und negativen Leitern des Hochspannungs-DC-Busses elektrisch verbunden sind, wobei jedes Schalterpaar einen oberen Schalter beinhaltet, der mit einem positiven Leiter des Hochspannungs-Gleichstrom-Busses verbunden ist, und einen unteren Schalter, der mit einem negativen Leiter des Hochspannungs-Gleichstrom-Busses verbunden ist, und worin das Steuern des Inverters auf den dreiphasigen Kurzzustand das Steuern aller der unteren Schalter auf kurze Zustände umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, worin der Wechselrichter mehrere Schalter umfasst, die als eine Vielzahl von Schalterpaaren angeordnet sind, die in Reihe zwischen positiven und negativen Leitern des Hochspannungs-DC-Busses elektrisch verbunden sind, wobei jedes Schalterpaar einen oberen Schalter enthält, der mit einem positiven Leiter des Hochspannungs-Gleichstrom-Busses verbunden ist, und einen unteren Schalter, der mit einem negativen Leiter des Hochspannungs-Gleichstrom-Busses verbunden ist, und worin das Steuern des Inverters auf den dreiphasigen Kurzzustand das Steuern aller der oberen Schalter auf kurze Zustände umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, worin das Überwachen des EMF-Spannungspegels von der elektrischen Maschine das Überwachen eines elektrischen Potenzials über die positiven und negativen Leiter des Hochspannungsbusses umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, worin der maximale Verstärkungsregelungs-Sollwert-Spannungspegel einen maximalen Schwellenspannungspegel auf dem Hochspannungs-Gleichstrombus umfasst, der durch den Front-End-Wandler erzeugt wird, wobei der Wechselrichter in einem dreiphasigen offenen Zustand arbeitet, ohne in einen unkontrollierten Generator (UCG) Zustand zu gelangen.
Verfahren nach Anspruch 6, worin der maximale Verstärkungsregelungs-Sollspannungspegel einer zweiten Drehzahl zugeordnet ist, die größer als eine erste Drehzahl ist, worin die erste Drehzahl eine maximale Drehzahl ist, die mit dem Betrieb verbunden ist, um den Hochspannungs-Gleichstrombus zu steuern, der einen Fehler aufweist, der mit dem Front-End-Wandler, dem elektrischen Wechselrichter oder der elektrischen Maschine verbunden ist.
Verfahren zum Betreiben eines Steuersystems für eine Permanentmagnet-Elektromaschine, worin das Steuersystem eine Hochspannungs-Gleichstromquelle beinhaltet, die angeordnet ist, um Strom zu einem Front-End-Wandler zu liefern, der über einen Hochspannungs-Gleichstrombus elektrisch mit einem elektrischen Wechselrichter verbunden ist, der elektrisch mit der elektrischen Maschine verbunden ist, das Verfahren umfassend: das Überwachen der elektrischen Maschine über eine Steuerung; und bei Erkennen eines Fehlers, der mit dem Steuerungssystem oder der elektrischen Maschine verbunden ist: das Steuern des Wechselrichters auf einen dreiphasigen offenen Zustand, Befehlsbetrieb des Front-End-Wandlers, um einen Spannungspegel auf dem Hochspannungs-DC-Bus zu erzeugen, der ein maximaler Soll-Spannungspegel ist, das Überwachen der EMF-Spannungsstufe von der elektrischen Maschine, das Steuern des Wechselrichters in den dreiphasigen offenen Zustand, wenn der Rück-EMK-Spannungspegel kleiner als der maximale Soll-Spannungspegel ist, und das Steuern des Wechselrichters auf einen dreiphasigen Kurzzustand, wenn der Rück-EMK-Spannungspegel größer als der maximale Soll-Spannungspegel ist.
Verfahren nach Anspruch 8, worin der Wechselrichter eine Vielzahl von Schaltern umfasst, die als eine Vielzahl von Schalterpaaren angeordnet sind, die in Reihe zwischen positiven und negativen Leitern des Hochspannungs-DC-Busses elektrisch verbunden sind, wobei jedes Schalterpaar einen oberen Schalter beinhaltet, der mit einem positiven Leiter des Hochspannungs-Gleichstrom-Busses verbunden ist, und einen unteren Schalter, der mit einem negativen Leiter des Hochspannungs-Gleichstrom-Busses verbunden ist, und worin das Steuern des Wechselrichters auf den dreiphasigen offenen Zustand das Steuern aller oberen und unteren Schalter auf offene Zustände umfasst.
Verfahren nach Anspruch 8, worin der Wechselrichter eine Vielzahl von Schaltern umfasst, die als eine Vielzahl von Schalterpaaren angeordnet sind, die in Reihe zwischen positiven und negativen Leitern des Hochspannungs-DC-Busses elektrisch verbunden sind, wobei jedes Schalterpaar einen oberen Schalter beinhaltet, der mit einem positiven Leiter des Hochspannungs-Gleichstrom-Busses verbunden ist, und einen unteren Schalter, der mit einem negativen Leiter des Hochspannungs-Gleichstrom-Busses verbunden ist, und worin das Steuern des Inverters auf den dreiphasigen Kurzzustand das Steuern aller der unteren Schalter auf kurze Zustände umfasst.