DE102017108331A1

DE102017108331A1 - Verfahren zur umschaltung zwischen einem vollwicklungsmodus und einem halbwicklungsmodus in einer drehstrommaschine

Info

Publication number: DE102017108331A1
Application number: DE102017108331.6A
Authority: DE
Inventors: Chandra S. Namuduri; Lei Hao
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2016-04-22
Filing date: 2017-04-19
Publication date: 2017-10-26
Also published as: CN107306103B; US9621099B1; CN107306103A

Abstract

Ein Verfahren zum Steuern des Umschaltens zwischen einem Vollwicklungssteuermodus und einem Halbwicklungssteuermodus für eine mehrphasige Elektromaschine. Die Maschine beinhaltet einen Stator und einen Rotor, geteilte Statorwicklungen für jede Phase der Maschine, wobei jede Statorwicklung einen ersten Wicklungsabschnitt und einen zweiten Wicklungsabschnitt aufweist, wobei eine Wechselrichterschaltung ein Paar von Wechselrichtern für jede Phase der Maschine aufweist, wobei das Paar von Wechselrichtern für jede Phase mit den ersten und zweiten Wicklungsabschnitten für diese Phase elektrisch gekoppelt ist, sowie eine Vielzahl von Schaltanordnungen zum Umschalten zwischen dem Vollwicklungsmodus und dem Halbwicklungsmodus, wobei jede Schaltanordnung mit dem Paar von Wechselrichterschaltern und den ersten und zweiten Wicklungsabschnitten für eine bestimmte Phase elektrisch gekoppelt ist, und wobei jede Schaltanordnung eine erste Wechselstromumschaltvorrichtung und eine zweite Wechselstromumschaltvorrichtung aufweist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Verfahren zum Umschalten zwischen einem Vollwicklungssteuermodus und einem Halbwicklungssteuermodus für eine Drehstrommaschine und insbesondere auf ein Verfahren zum Umschalten zwischen einem Vollwicklungssteuermodus und einem Halbwicklungssteuermodus für eine Drehstrom-Permanentmagnet-(PM)-AC-Elektromaschine mit geteilten Statorwicklungen, um die Gegen-EMK zu reduzieren und das Drehmoment und die Leistung der Maschine bei höheren Maschinengeschwindigkeiten zu erhöhen.
Erläuterung des Standes der Technik
Für Automobilantriebe, wie z. B. für Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Brennstoffzellenfahrzeuge usw. und für Stromerzeugungsanwendungen, ist eine Elektromaschine mit einem breiten Drehzahlbereich unerlässlich. Um deren Drehmoment-/Ampere-Verhältnis zu maximieren, ist eine Elektromaschine typischerweise so ausgelegt, dass diese ein so hoch wie möglich induziertes Spannungs-Geschwindigkeitsverhältnis aufweist. Da jedoch die induzierte Spannung proportional ist, insbesondere wenn die Geschwindigkeit der Maschine zunimmt, steigt auch die von der Maschine erzeugte Gegen-Motorkraft (EMK) mit zunehmender Maschinengeschwindigkeit an, bis sie die Zwischenkreisspannung, im Allgemeinen eine Batteriespannung, erreicht, was zu einem Verlust der EMK führt, die zur Verfügung steht, um den Strom in den Motor zu leiten, wodurch die Geschwindigkeit der Maschine begrenzt wird.
Es ist in der Technik bekannt, dass die Statorwicklungen für jede Phase einer Elektromaschine in zwei geteilte Wicklungen zu trennen sind, um die Gegen-EMK bei hoher Maschinengeschwindigkeit zu reduzieren. Schalter sind vorgesehen und werden so gesteuert, dass die geteilten Wicklungen für jede Phase für niedrige Maschinengeschwindigkeiten elektrisch in Reihe geschaltet und parallel geschaltet sind, wenn die Geschwindigkeit der Maschine den Punkt erreicht, an dem die Gegen-EMK das Maschinendrehmoment reduziert. Durch die Bereitstellung von doppelt so vielen Wicklungen im Stator und der Schalter, die zum Umschalten zwischen einer elektrischen Serienkonfiguration und einer parallelen Konfiguration erforderlich sind, erhöht diese Lösung zur Wicklungsrekonfiguration die Anzahl der erforderlichen Wechselstromschalter auf neun, während die Gesamtzahl der Maschine bei einer Drehstrommaschine zu zehn führt. Ferner besteht das Potential, aufgrund von Spulen-EMK-Fehlpaarungen Ströme in der parallelen Konfiguration zu zirkulieren. Außerdem müssen sich die Spulen für den Parallelbetrieb in demselben Statorsteckplatz befinden, während die untere Spuleninduktivität im Parallelbetrieb höhere Schaltfrequenzen benötigen kann, um die Stromwelligkeit zu reduzieren.
U.S. Patentanmeldung Nr. 2014/0239876 an Hao et al., veröffentlicht am 28. August 2014, die dem Anmelder dieser Anmeldung übertragen wurde, offenbart ein elektrisches Antriebsystem für eine Drehstrom-PM-Elektromaschine, wobei jede Phase der Maschine eine Statorwicklung, die in einen ersten Wicklungsabschnitt und einen zweiten Wicklungsabschnitt getrennt ist, und zwei Schalter in einem Wechselrichter beinhaltet, der mit den Wicklungsabschnitten elektrisch gekoppelt ist. Das Antriebsystem beinhaltet eine Schalteranordnung für jede Phase, die mit den Wechselrichterschaltern und den ersten und zweiten Wicklungsabschnitten elektrisch gekoppelt ist, wobei die Schalteranordnung mindestens zwei Schaltzustände beinhaltet. Ein erster Schaltzustand der Schalteranordnung koppelt den ersten Wicklungsabschnitt und den zweiten Wicklungsabschnitt elektrisch in Reihe mit den Wechselrichterschaltern, während ein zweiter Schaltzustand, der mit dem zweiten Wicklungsabschnitt mit den Wechselrichterschaltern elektrisch gekoppelt ist, den ersten Wicklungsabschnitt von dem Wechselrichterschalter elektrisch trennt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung offenbart und beschreibt ein Verfahren zum Steuern des Umschaltens zwischen einem Vollwicklungssteuermodus und einem Halbwicklungssteuermodus für eine symmetrische Wicklungskonfiguration einer mehrphasigen Elektromaschine. Die Maschine beinhaltet einen Stator und einen Rotor, geteilte Statorwicklungen für jede Phase der Maschine, wobei jede Statorwicklung einen ersten Wicklungsabschnitt und einen zweiten Wicklungsabschnitt beinhaltet, wobei ein Wechselrichter ein Paar von Wechselrichterschaltern für jede Phase der Maschine aufweist, wobei das Paar von Wechselrichterschaltern für jede Phase mit dem ersten und dem zweiten Wicklungsabschnitt für diese Phase in dem Stator, sowie einer Vielzahl von Schalteranordnungen zum Umschalten zwischen dem Vollwicklungsmodus und dem Halbwicklungsmodus elektrisch gekoppelt ist, wobei jede Schalteranordnung mit dem Paar von Wechselrichterschaltern und dem ersten und dem zweiten Wicklungsabschnitt für eine bestimmte Phase elektrisch gekoppelt ist und wobei jede Schalteranordnung eine erste Wechselstromumschaltvorrichtung und eine zweite Wechselstromumschaltvorrichtung beinhaltet. Das Verfahren beinhaltet das Identifizieren von Motordrehzahl- und Drehmomentbefehlssignalen für die Maschine und das Bestimmen, ob die Motordrehzahl- und Drehmomentbefehlssignale den Vollwicklungsmodus oder den Halbwicklungsmodus erfordern. Das Verfahren beinhaltet zudem das Bestimmen, ob der Wicklungssteuermodus der Maschine von dem Halbwicklungsmodus zu dem Vollwicklungsmodus übergeht, wenn die Motordrehzahl- und Drehmomentbefehlssignale den Vollwicklungsmodus erfordern, sowie das Bestimmen, ob der Wicklungssteuermodus von dem Vollwicklungsmodus zum Halbwicklungsmodus übergeht, wenn die Motordrehzahl- und Drehmomentbefehlssignale den Halbwicklungsmodus erfordern. Das Verfahren liefert Schaltsteuerbefehle für die Vielzahl von Schaltanordnungen für einen Direktachsenstrom, einen Quadraturachsenstrom, sowie Stromschleifenverstärkungen für volle Statorwicklungen, wenn die Motordrehzahl- und Drehmomentbefehlssignale den Vollwicklungsmodus erfordern und der Wicklungsmodus nicht von dem Halbwicklungsmodus in den Vollwicklungsmodus übergeht oder liefert Schaltsteuerbefehle für die Vielzahl von Schaltanordnungen für den Direktachsenstrom, den Quadraturachsenstrom und die Stromschleifenverstärkung für Halbstatorwicklungen, wenn die Motordrehzahl und die Drehmomentbefehlssignale erfordern, dass der Halbwicklungsmodus und der Wicklungsmodus nicht vom Vollwicklungsmodus zum Halbwicklungsmodus übergeht. Das Verfahren setzt den Direktachsenstrom und den Quadraturachsenstrom auf null, wenn die Motordrehzahl- und Drehmomentbefehlssignale den Vollwicklungsmodus oder den Halbwicklungsmodus erfordern und bestimmt wird, dass der Wicklungssteuermodus von dem Halbwicklungsmodus in den Vollwicklungsmodus oder von dem Vollwicklungsmodus zu dem Halbwicklungsmodus übergeht. Das Verfahren wartet darauf, dass ein Phasenstrom in jeder der Statorwicklungen geringer als ein vorbestimmter Minimalstrom ist, nachdem der Direktachsenstrom und der Quadraturachsenstrom auf null gesetzt wurden, und deaktiviert Wechselrichterumschaltsignale und Halbwicklungsmodus-Umschaltsignale, die an die Wechselstromumschaltvorrichtungen für den Vollwicklungsmodus übermittelt werden, oder die Wechselrichterumschaltsignale und Vollwicklungsmodus-Umschaltsignale, die an die Wechselstromumschaltvorrichtungen für den Halbwicklungsmodus übermittelt werden, nachdem der Direktachsenstrom und der Quadraturachsenstrom auf null gesetzt sind. Das Verfahren wartet auf eine vorbestimmte Verzögerungszeit, nachdem die Wechselrichterumschaltsignale und die Halbwicklungsmodus-Umschaltsignale oder die Vollwicklungsmodus-Umschaltsignale deaktiviert sind. Das Verfahren setzt den Direktachsenstrom, den Quadraturachsenstrom und die Stromschleifenverstärkung für den Vollwicklungsmodus oder den Halbwicklungsmodus nach Ablauf der Verzögerungszeit auf vorgegebene Werte, ermöglicht die Wechselrichterumschaltsignale und den Vollwicklungsmodus, die an die Wechselstromumschaltvorrichtungen für den Vollwicklungsmodus übermittelt werden, oder die Wechselrichter-Umschaltsignale und die Halbwellen-Umschaltsignale, die an die Wechselstromumschaltvorrichtungen für den Halbwicklungsmodus übermittelt werden, und liefert die Schaltsteuerbefehle für die Vielzahl von Schaltanordnungen für den Direktachsenstrom, den Quadraturachsenstrom und die Stromschleifenverstärkung für die Vollstatorwicklungen oder für die Halbstatorwicklungen.
Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen hervor.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine weggebrochene Endansicht einer PM-Elektromaschine mit einem Stator und einem Rotor;
2 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Sechs-Wechselstromumschaltantriebsystems mit sechs Zuleitungen für eine PM-Elektromaschine, die antiparallele SCR-Wechselstromschalter verwendet;
3 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Vier-Wechselstromumschaltantriebsystems mit neun Zuleitungen für eine PM-Elektromaschine, die antiparallele SCR-Wechselstromumschaltvorrichtungen verwendet;
4 zeigt ein schematisches Diagramm einer SCR-RC-Entstörschaltung;
5 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines SCR-Antriebsystems für die in 2 dargestellten Netzschalter;
6 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines SCR-Antriebsystems für die in 3 dargestellten Netzschalter;
7 zeigt ein schematisches Diagramm einer Anti-Serien-IGBT-Wechselstromumschaltvorrichtung, die in den in den 2 und 3 dargestellten Antriebsystemen verwendet werden kann;
8 zeigt ein schematisches Diagramm einer antiparallelen RB-IGBT-Wechselstromumschaltvorrichtung, die in den in den 2 und 3 dargestellten Antriebsystemen verwendet werden kann;
9 zeigt ein Ablaufdiagramm, das ein Steuerschema zum Umschalten zwischen einem Vollwicklungsmodus und einem Halbwicklungsmodus für eine symmetrische Wicklungsrekonfiguration einer Drehstrom-PM-Maschine unter Verwendung der SCR-Antriebsysteme darstellt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die folgende Erklärung der Ausführungsformen der Erfindung, die auf ein Verfahren zum Umschalten zwischen einem Vollwicklungssteuermodus und einem Halbwicklungssteuermodus in einer Drehstrom-PM-Elektromaschine gerichtet sind, ist lediglich exemplarisch und beabsichtigt keinesfalls, die Erfindung oder ihre Anwendungen oder Verwendungen in irgendeiner Weise einzuschränken. Beispielsweise findet das erfindungsgemäße Verfahren eine besondere Anwendungsmöglichkeit bei einer Drehstrom-PM-Maschine an einem Fahrzeug. Jedoch findet, wie Fachleute auf dem Gebiet erkennen werden, das erfindungsgemäße Verfahren auch bei anderen Maschinen Anwendungsmöglichkeiten.
1 zeigt eine weggebrochene Endansicht einer herkömmlichen PM-Drehstrom-Elektromaschine 10. Die Elektromaschine 10 beinhaltet eine zentrale Welle 12, die von einem zylindrischen Rotor 14 umgeben und an diesem befestigt ist. Der Rotor 14 beinhaltet eine Vielzahl von Permanentmagneten 16, die um einen Außenumfang des Rotors 14 herum angeordnet sind. Die Maschine 10 beinhaltet zudem einen zylindrischen Stator 18, der Statorzähne 20 aufweist, die dazwischen Steckplätze 22 definieren, wobei Statorwicklungen 24 durch die Steckplätze 22 hindurch um die Zähne 20 gewickelt sind. Ein Luftspalt 26 trennt den Rotor 14 von dem Stator 18 und lässt ihn relativ dazu drehen.
Wie Fachleuten auf dem Gebiet bekannt ist, wird den Statorwicklungen 24 ein Wechselstrom in der richtigen Phase zugeführt, sodass das Magnetfeld, das durch den durch die Wicklungen 24 fließenden Strom erzeugt wurde, mit dem Magnetfeld der Permanentmagneten 16 in einer Weise interagiert, die bewirkt, dass sich der Rotor 14 relativ zu dem Stator 18 dreht und somit bewirkt, dass sich die Welle 12 dreht und eine physische Arbeit verrichtet. Ein Flussverlauf um die Wicklungen 24 verläuft durch den Rotor 14, den Permanentmagneten 16, den Luftspalt 26 und den Stator 18, um eine geschlossene Schleifenbahn zu bilden und die Statorwicklungen 24 zu verbinden. Die induzierte Spannung des Stators 18 ist proportional zum Gesamtfluss, der die Statorwicklungen 24 verbindet. Die Wechselwirkung des Magnetflusses zwischen dem Permanentmagneten 16 und dem Stromfluss in den Wicklungen 24 erzeugt das Drehmoment, das die Maschine 10 antreibt.
2 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Antriebsystems 30 für eine Drehstrom-PM-Maschine, wie beispielsweise die Maschine 10, worin Wicklungen für einen Stator 32 der Maschine dargestellt sind. Die Wicklungen beinhalten geteilte Statorwicklungen mit Wicklungsabschnitten 34 und 36 für die erste Maschinenphase, Wicklungsabschnitten 38 und 40 für die zweite Maschinenphase und Wicklungsabschnitten 42 und 44 für die dritte Maschinenphase.
Das Antriebsystem 30 beinhaltet eine Wechselrichter-/Gleichrichterschaltung 50 mit einer Vielzahl von MOSFET- oder IGBT-Schaltern, die wahlweise ein- und ausgeschaltet werden, um eine Gleichstrom- und Wechselstrom-Umkehr und Gleichrichtung zwischen einer Fahrzeugbatterie (nicht dargestellt), die mit den Knoten 52 und 54 gekoppelt ist, sowie die Wicklungsabschnitte 34–44 im Stator 32 bereitzustellen. Insbesondere beinhaltet die Schaltung 50 Schalter 56 und 58 zum Steuern der ersten Phasenwicklungsabschnitte 34 und 36, Schalter 60 und 62 zum Steuern der zweiten Phasenwicklungsabschnitte 38 und 40 und Schalter 64 und 66 zum Steuern der dritten Phasenwicklungsabschnitte 42 und 44. Die Schaltung 50 wandelt den Gleichstrom von der Batterie in einen Wechselstrom um, wenn die Maschine als Motor arbeitet, um beispielsweise das Fahrzeug zu starten. Die Schaltung 50 beinhaltet zudem eine Vielzahl von Dioden 68, die den von den Wicklungsabschnitten 34–44 erzeugten Wechselstrom zu einem Gleichstrom gleichgerichtet, um die Batterie aufzuladen. Die Schalter 56–66 werden durch eine Steuereinheit 80 auf sechs Leitungen 70 geschaltet, wobei die Steuereinheit 80 ein Drehmomentbefehlssignal auf Leitung 82 und ein Maschinengeschwindigkeitssignal auf Leitung 84 empfängt, um die gewünschte Wechselstrom-/Gleichstrom-Umkehr bzw. Gleichstrom-/Wechselstromumwandlung auf eine Weise bereitzustellen, die Fachleuten hinreichend bekannt ist.
Das Antriebsystem 30 beinhaltet zudem ein Silizium-gesteuertes Gleichrichter-(SCR)-Umschaltsystem 90, das die Stromsignale von der Wechselrichterschaltung 50 umschaltet, sodass bei niedrigen Maschinengeschwindigkeiten alle Wicklungsabschnitte 34–44 mit dem Wechselrichter 50 elektrisch gekoppelt sind und nur die Wicklungsabschnitte 36, 40 und 44 bei hohen Maschinengeschwindigkeiten mit der Schaltung 50 elektrisch gekoppelt sind. Wie oben erklärt, wird durch Verringern der Anzahl von Statorwicklungen bei hohen Maschinengeschwindigkeiten die Gegen-EMK der Maschine reduziert, indem der magnetische Fluss verringert wird, wenn die Gegen-EMK erheblich genug ist, um die Maschinengeschwindigkeit zu reduzieren, indem der Stromfluss durch die Statorwicklungen in ähnlicher Weise, wie in der oben erwähnten '876-Anmeldung offenbart, begrenzt wird.
Um diesen Wicklungsrekonfigurationsvorgang bereitstellen zu können, beinhaltet das Umschaltsystem 90 eine Umschaltschaltung 92 mit einer ersten Schalteranordnung 120 zum Umschalten der ersten Phasenwicklungsabschnitte 34 und 36, eine zweite Schalteranordnung 122 zum Umschalten der zweiten Phasenwicklungsabschnitte 38 und 40, sowie eine dritte Schalteranordnung 124 zum Umschalten der dritten Phasenwicklungsabschnitte 42 und 44. Die erste Schalteranordnung 120 beinhaltet Wechselstromumschaltvorrichtungen 94 und 96, die zum Umschalten der ersten Phasenwicklungsabschnitte 34 und 36 zwischen dem Vollwicklungsmodus und dem Halbwicklungsmodus mit den Knoten A2 bzw. A1 gekoppelt sind. Die zweite Schalteranordnung 122 beinhaltet Wechselstromumschaltvorrichtungen 98 und 100, die zum Umschalten der zweiten Phasenwicklungsabschnitte 38 und 40 zwischen dem Vollwicklungsmodus und dem Halbwicklungsmodus mit den Knoten B2 und B1 gekoppelt sind. Die dritte Schalteranordnung 124 beinhaltet Wechselstromumschaltvorrichtungen 102 und 104, die zum Umschalten der dritten Phasenwicklungsabschnitte 42 und 44 zwischen dem Vollwicklungsmodus und dem Halbwicklungsmodus mit den Knoten C1 bzw. C2 gekoppelt sind. Jede der Schaltvorrichtungen 94, 96, 98, 100, 102 und 104 beinhaltet ein Paar gegenüberliegender Thyristorschalter 106 und 108, die eine niedrige Einschaltspannung, beispielsweise 1–1,5 Volt, bereitstellen, sind sehr robust, bieten eine hohe Überlastbarkeit, und weisen weniger als 10 ms Umschaltzeit auf.
Die Umschaltvorrichtungen 94, 96, 98, 100, 102 und 104 werden durch eine SCR-Antriebsschaltung 110 gesteuert, die Befehle von der Steuereinheit 80 empfängt, um zwischen dem Vollwicklungsmodus, der durch einen Befehl auf Leitung 112 und dem Halbwicklungsmodus umzuschalten, der durch einen Befehl auf Leitung 114 bereitgestellt wird. Sechs Steuerleitungen 116 sind mit der Umschaltschaltung 92 gekoppelt, um die Schaltvorrichtungen 96, 100 und 102 in den Vollwicklungsmodus umzuschalten, während sechs Steuerleitungen 118 mit der Umschaltschaltung 92 gekoppelt sind, um die Umschaltvorrichtungen 94, 98 und 104 in den Halbwicklungsmodus umzuschalten. Eine detailliertere Erläuterung darüber, wie die SCR-Antriebsschaltung 110 die Schaltvorrichtungen 94 bis 104 steuert, um den Vollwicklungsmodus und den Halbwicklungsmodus bereitzustellen, wird nachfolgend bereitgestellt.
Die im SCR-Antriebsystem 90 dargestellte Wicklungsumschalttopologie benötigt sechs Leitungen, die zwischen den Schaltvorrichtungen 94, 96, 98, 100, 102 und 104, sowie den Knoten A1, A2, B1, B2, C1 und C2 gekoppelt sind. Es können innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung alternative Ausführungsformen verwendet werden, die die gleiche Art von Wechselstromumschaltung zwischen dem Vollwicklungsmodus und dem Halbwicklungsmodus bereitstellen, jedoch weniger Schalter und/oder weniger Leitungen benötigen.
3 zeigt ein schematisches Diagramm eines Antriebsystems 130 mit einer Wicklungsumschalt-Topologiearchitektur, die neun Zuleitungen und vier Wechselstromumschaltvorrichtungen verwendet, wobei gleiche Elemente des Antriebsystems 30 die gleichen Bezugszeichen aufweisen. Die Steuereinheit 80 und das Umschaltsystem 90 sind aus Gründen der Übersichtlichkeit aus 3 entfernt worden. In dieser Ausführungsform wurden die sechs Wechselstromumschaltvorrichtungen 94, 96, 98, 100, 102 und 104 durch vier Wechselstromumschaltvorrichtungen ersetzt, nämlich mit einer Wechselstromumschaltvorrichtung 132, die zwischen den Knoten B1 und B2 elektrisch gekoppelt ist, einer Wechselstromumschaltvorrichtung 134, die zwischen den Knoten C1 und C2 elektrisch gekoppelt sind, einer Wechselstromumschaltvorrichtung 136, die zwischen den Knoten B2 und B3 elektrisch gekoppelt ist, sowie einer Wechselstromumschaltvorrichtung 138, die, wie dargestellt, zwischen den Knoten C2 und C3 elektrisch gekoppelt ist. In dieser Ausführungsform ist die Anzahl der Steuerleitungen 116 und 118 jeweils vier. Für den Vollwicklungsmodus werden die Wechselstromumschaltvorrichtungen 134 und 138 eingeschaltet und die Wechselstromumschaltvorrichtungen 132 und 136 werden ausgeschaltet. Dies erzeugt im Wesentlichen einen Neutralpunkt, der die Knoten C1, C2 und C3 miteinander verbindet, wobei die Wicklungsabschnitte 34 und 36 durch die Knoten A1, B1 und C1, die Wicklungsabschnitte 38 und 40 durch die Knoten A2, B2 und C2 und die Wicklungsabschnitte 42 und 44 durch die Knoten A3, B3 und C3 den von der Schaltung 50 erzeugten Strom leiten. Für den Halbwicklungsmodus werden die Wechselstromumschaltvorrichtungen 132 und 136 eingeschaltet und die Wechselstromumschaltvorrichtungen 134 und 138 werden ausgeschaltet. Dies erzeugt im Wesentlichen einen Neutralpunkt, der die Knoten B1, B2 und B3 miteinander verbindet, wobei nur der Wicklungsabschnitt 34 durch die Knoten A1 und B1, der Wicklungsabschnitt 38 durch die Knoten A2 und B2 und der Wicklungsabschnitt 42 durch die Knoten A3 und B3 den von der Schaltung 50 erzeugten Strom leitet und wobei der Wicklungsabschnitt 36 durch die Knoten B1 und C1, der Wicklungsabschnitt 40 durch die Knoten B2 und C2 und der Wicklungsabschnitt 44 durch die Knoten B3 und C3 offen sind und keinen Strom leiten, da die Schaltvorrichtungen 134 und 138 ausgeschaltet sind. Eine genauere Erörterung darüber, wie die SCR-Antriebsschaltung 110 die Schaltvorrichtungen 132–138 steuert, um den Vollwicklungsmodus und den Halbwicklungsmodus bereitzustellen, wird nachfolgend dargelegt.
Für die oben erörterten Ausführungsformen, die das SCR-Antriebsystem verwenden, sind ggf. Schaltkreiselemente erforderlich, um die Spannungsänderung dV/dt und die maximale Spannung V_max der Wechselstromschalter zu begrenzen. 4 zeigt ein schematisches Diagramm einer SCR-Entstörschaltung 170 mit einer Wechselstromumschaltvorrichtung 172 des oben beschriebenen Typs, sowie Schaltungselemente zur Begrenzung der Spannungsänderung dV/dt und der maximalen Spannung V_max. Die Entstörschaltung 170 könnte als Teil der jeweiligen Wechselstromumschaltvorrichtungen in der SCR-Antriebsschaltung in dem System 30 oder 130 enthalten sein. Die Entstörschaltung 170 beinhaltet einen Widerstand 174 und einen Kondensator 176, die eine RC-Schaltung definieren, die beispielsweise die Spannungsänderung dV/dt auf weniger als 1 kV/μs begrenzt. Bei dieser Ausführungsform entspricht der Widerstand 174 einem niederinduktiven Widerstand, wie z. B. Ls < 0,4 µH, während der Kondensator 176 ein Hochimpuls-Entstörkondensator ist, der bewirkt, dass die Spannungsänderung dV/dt mehr als 2 kV/μs beträgt. Die Spannungsänderungsrate dV/dt kann durch eine Ersatzschaltung wie folgt definiert werden:
wobei R dem Widerstand des Widerstands 174 entspricht, V der Spannung am Schalter 172 entspricht, L der Induktivität des Widerstands 174 entspricht, I_RM dem Stromfluss durch den Widerstand 174 und den Kondensator 176 entspricht und τ der Zerfallszeitkonstante des SCR-Sperrverzögerungsstroms aus dessen Spitzenwert von I_RM entspricht.
Die Entstörschaltung 170 beinhaltet zudem einen Metalloxid-Varistor (MOV) 178, der eine Spannungsklemme zur Begrenzung der maximalen Spannung V_max bereitstellt und in einer Ausführungsform die SCR-Spannung unter 1,2 kV begrenzt. Darüber hinaus können die Wechselstromumschaltvorrichtungen an einer flüssigkeitsgekühlten Kaltplatte angebracht werden, um die Temperatur unter 0,01 °C/W zu halten.
5 zeigt ein Blockdiagramm eines SCR-Antriebsystems 180, das als Antriebsschaltung 110 für die in 2 dargestellte Wechselstromumschaltkonfiguration verwendet werden kann. Das System 180 beinhaltet eine isolierte Stromversorgung mit 12 Ausgängen 182, die 12 VDC auf Leitung 184 empfängt und in diesem Beispiel 3,3 Volt bei 1 Watt pro Leistung für jede Ausgangsleitung 186 liefert. Das Antriebsystem 180 beinhaltet zudem einen isolierten Antrieb mit Logik-Eingangsblock 188, der zwölf Eingänge aufnimmt, wobei jeder Eingang einen der Thyristorschalter 106 und 108 in den Schaltvorrichtungen 94–104 einschaltet. Genauer gesagt, nimmt der Block 188 eine Gruppe 190 von Eingängen 192 auf, die den Halbwicklungsmodus steuern, wobei jeder der Eingänge 192 einen bestimmten der Thyristorschalter 106 und 108 in jeder der Schaltvorrichtungen 94, 98 und 104, und einer Gruppe 194 von Eingängen 196, die den Vollwicklungsmodus steuern, einschaltet, wobei jeder der Eingänge 196 einen der Thyristorschalter 106 und 108 in jedem der Schalter 96, 100 und 102 einschaltet. Die Signale aus dem Logik-Eingangsblock 188 werden dann an einen Gate-Antrieb-Ausgangsblock 198 mit zwölf Ausgängen übermittelt, die die Wechselstrom-Schaltvorrichtungen 94, 96, 98, 100, 102 und 104 steuern, um, wie beschrieben, zwischen dem Vollwicklungsmodus und dem Halbwicklungsmodus umzuschalten.
Eine ähnliche Art von SCR-Antriebsystem kann für die in 3 dargestellte Wicklungstopologie vorgesehen sein, die die vier Wechselstromumschaltvorrichtungen 132–138 beinhaltet. 6 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Antriebsystems 200, das diese Konstruktion darstellt, wobei gleiche Elemente des Antriebsystems 180 mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sind. In dieser Ausführungsform wird die Stromversorgung 182 durch eine isolierte Stromversorgung mit acht Ausgängen 202 ersetzt, wobei der isolierte Antrieb mit dem Logik-Eingangsblock 188 durch einen isolierten Antrieb mit dem Logik-Eingangsblock 204 ersetzt wird und der Gate-Antrieb-Ausgangsblock 198 durch einen Gate-Antrieb-Ausgangsblock 206 mit acht Ausgängen ersetzt wird. Eine Gruppe 208 von Eingängen 210 steuert den Halbwicklungsmodus, wobei jeder der Eingänge 210 einen der Thyristorschalter 106 oder 108 in den Schaltvorrichtungen 132 und 136 einschaltet und eine Gruppe 212 der Eingänge 214 den Vollwicklungsmodus steuert, wobei jeder der Eingänge 214 einen der Thyristorschalter 106 oder 108 in den Schaltvorrichtungen 134 und 138 einschaltet.
In den oben erörterten Ausführungsformen verwenden die Schaltvorrichtungen 94, 96, 98, 100, 102, 104, 132, 134, 136 und 138 SCR-Schalter. In alternativen Ausführungsformen können die Thyristorschalter 106 und 108 durch Bipolartransistorschalter mit isolierter Gate-Elektrode (IGBT) ersetzt werden. Beispielsweise zeigt 7 ein schematisches Diagramm einer Wechselstromumschaltschaltung 150, die zwei Antiserien-IGBT-Schalter 152 und 154, sowie zwei gegenüberliegende Dioden 156 und 158 aufweist, die elektrisch gekoppelt sind und, wie dargestellt, anstelle der Wechselstromschaltervorrichtungen 94, 96, 98, 100, 102, 104, 132, 134, 136 und 138 verwendet werden können.
Alternativ dazu zeigt 8 ein schematisches Diagramm einer Wechselstromumschaltschaltung 160, die zwei antiparallele Rückstromsperr-(RB)-IBGT-Schalter 162 und 164 aufweist, die elektrisch gekoppelt sind und, wie dargestellt, anstelle der Wechselstromschaltervorrichtungen 94, 96, 98, 100, 102, 104, 132, 134, 136 und 138 verwendet werden können.
9 zeigt ein Ablaufdiagramm 220, das ein Steuerschema zum Umschalten zwischen einem Vollwicklungssteuermodus und einem Halbwicklungssteuermodus für eine symmetrische Wicklungsrekonfiguration einer Drehstrom-PM-Maschine unter Verwendung der oben beschriebenen SCR-Antriebssysteme darstellt. Bei Box 222 liest der Algorithmus die Motordrehzahl- und Drehmomentbefehlssignale, die an die Steuereinheit 80 auf Leitungen 82 und 84 übermittelt werden, und identifiziert sämtliche Diagnosefehlercodes, die die Maschinenleistung und den Betrieb beeinträchtigen können. Der Algorithmus bestimmt dann, ob alle möglichen Fehler für die Wechselrichterschaltung 50 an der Entscheidungsraute 224 klar sind, und wenn nicht, werden die bei Box 226 an die Wechselrichterschalter 56–66 gesendeten Gate-Signale deaktiviert und darauf gewartet, dass die Fehler bei Box 228 zurückgesetzt werden.
Wenn alle Wechselrichterschaltungsfehler an der Entscheidungsraute 224 klar sind, liest der Algorithmus bei Box 230 ein Wicklungskonfigurationsbit ein, um zu bestimmen, ob die Motordrehzahl- und Drehmomentbefehlssignale den Vollstatorwicklungsmodus oder den Halbstatorwicklungsmodus erfordern, wobei das Wicklungskonfigurationsbit durch Einlesen einer externen digitalen Halbwicklungs-Eingangs-/Ausgangsleitung eingestellt oder basierend auf dem Geschwindigkeits- und Drehmomentfehler der Maschine bestimmt werden kann. Sobald das Wicklungskonfigurationsbit bei Box 230 eingelesen wurde, bestimmt der Algorithmus, ob das Wicklungskonfigurationsbit an der Entscheidungsraute 232 auf den Vollwicklungsmodus eingestellt ist. Ist dies der Fall, wird ein Schaltsteuerschema für den Vollwicklungsmodus bereitgestellt. Der Algorithmus bestimmt insbesondere zuerst, ob die Wicklungskonfiguration an der Entscheidungsraute 234 gerade von dem Halbwicklungsmodus zu dem Vollwicklungsmodus übergegangen ist, was bedeutet, dass sich der Wicklungssteuermodus bei der vorherigen Abtastzeit im Halbwicklungsmodus befand. Falls die Wicklungskonfiguration an der Entscheidungsraute 234 nicht von dem Halbwicklungsmodus zum Vollwicklungsmodus übergeht, verwendet der Algorithmus Schaltelemente für einen geeigneten Direktachsenstrom I_d, einen Quadraturachsenstrom I_q und die aktuellen Schleifenverstärkungen K_ip und K_ii für Vollstatorwicklungen bei Box 236, wobei die Schleifenverstärkungen K_ip und K_ii für die Direkt- und Quadraturachsenstromregelung eingestellt und die Ströme I_d und I_q aus Wertetabellen bereitgestellt werden. Es versteht sich in der Technik, dass sich die Schleifenverstärkungen K_ip und K_ii in der Direktachsen- und Quadraturachsenstromregelung unterscheiden. Der Direktachsenstrom I_d, der Quadraturachsenstrom I_q, sowie die Stromschleifenverstärkungen K_ip und K_ii sind wohlbekannte Variablen für die PID-Regelung. Die Ausgabebefehle für die Ströme I_d und I_q werden für den Vollwicklungsmodus basierend auf den Geschwindigkeits- und Drehmomentbefehlen anschließend an Box 238 übermittelt, während der Algorithmus zu Box 222 zurückkehrt, um die Motordrehzahl- und Drehmomentbefehlssignale einzulesen.
Falls die Wicklungskonfiguration bei der Entscheidungsraute 234 von dem Halbwicklungsmodus auf den Vollwicklungsmodus übergeht, setzt der Algorithmus bei Box 240 zuerst den Direktachsenstrom I_d und den Quadraturachsenstrom I_q auf null und wartet anschließend, dass der Phasenstrom in jeder der Statorwicklungen geringer als ein vorbestimmter Minimalstrom ε bei Box 242 ist. Der Algorithmus deaktiviert zudem die Wechselrichterschaltungsumschaltsignale, sowie die bei Box 244 an die Gate-Anschlüsse der Thyristorschalter in den Wechselstromumschaltvorrichtungen übermittelten Halbwicklungsumschaltsignale. Der Algorithmus wartet anschließend auf eine vorgegebene Verzögerungszeit T_Verzögerung, die bei Box 246 typischerweise einer Kalibrierzahl von 1 ms bis 10 ms entspricht, und stellt dann bei Box 248 den Direktachsenstrom I_d, den Quadraturachsenstrom I_q, sowie die Stromschleifenverstärkungen K_ip und K_ii auf den Vollwicklungsmodus. Der Algorithmus aktiviert dann die Wechselrichterumschaltsignale und die Vollwicklungsmodus-Umschaltsignale, die bei Box 250 an die Gate-Anschlüsse der Thyristorschalter in den Wechselstromumschaltvorrichtungen übermittelt werden, und gibt bei Box 238 den Direktachsen- und Quadraturachsenstrombefehl für den Vollwicklungsmodus aus.
Falls an der Entscheidungsraute das Wicklungskonfigurationsbit für den Vollwicklungsmodus 232 nicht eingestellt ist, bestimmt der Algorithmus, ob an der Entscheidungsraute 252 das Wicklungskonfigurationsbit für den Halbwicklungsmodus eingestellt ist. Ist dies nicht der Fall, kehrt dieser zu Box 222 zurück und wartet darauf, den Motordrehzahl- und Drehmomentbefehl einzulesen.
Falls an der Entscheidungsraute 252 das Wicklungskonfigurationsbit auf den Halbwicklungsmodus eingestellt ist, stellt der Algorithmus ein Schaltsteuerschema für den Halbwicklungsmodus bereit. Der Algorithmus bestimmt insbesondere zuerst, ob an der Entscheidungsraute 254 die Wicklungskonfiguration gerade von dem Vollwicklungsmodus zu dem Halbwicklungsmodus übergegangen ist, was bedeutet, dass sich der Wicklungssteuermodus bei der vorherigen Abtastzeit im Vollwicklungsmodus befand. Falls der Wicklungsmodus an der Entscheidungsraute 254 nicht von dem Vollwicklungsmodus auf den Halbwicklungsmodus übergeht, verwendet der Algorithmus Schaltregelungen für den Direktachsenstrom I_d, den Quadraturachsenstrom I_q, sowie die Stromschleifenverstärkungen K_ip und K_ii für Halbstatorwicklungen bei Box 256, wobei die Stromschleifenverstärkungen K_ip und K_ii für die Direktachsen- und Quadraturachsenstromregelung der partiellen Statorwicklungen eingestellt sind und die Ströme I_d und I_q sind aus Wertetabellen bereitgestellt werden. Es versteht sich, dass sich K_ip und K_ii hierin in der Direktachsen- und Quadraturachsenstromregelung der partiellen Statorwicklung unterscheiden, diese sich jedoch auch bei der Verstärkung in der d-Achsen- oder q-Achsen-Stromregelung der Vollstatorwicklung unterscheiden. Die Ausgabebefehle für die Ströme I_d und I_q werden anschließend bei Box 258 für den Halbwicklungsmodus basierend auf der Geschwindigkeits- und Drehmomentbefehle bereitgestellt, während der Algorithmus zu Box 222 zurückkehrt, um die Motordrehzahl- und Drehmomentbefehlssignale einzulesen.
Falls die Wicklungskonfiguration an der Entscheidungsraute 254 von dem Vollwicklungsmodus zu dem Halbwicklungsmodus übergeht, setzt der Algorithmus bei Box 260 zunächst den Direktachsenstrom I_d und den Quadraturachsenstrom I_q auf null und wartet anschließend, dass der Phasenstrom in jeder der Statorwicklungen geringer als der vorbestimmte minimale Strom ε bei Box 262 ist. Der Algorithmus deaktiviert zudem die Wechselrichterschaltungsumschaltsignale und die Vollwicklungsumschaltsignale, die bei Box 264 an die Gate-Anschlüsse der Thyristorschalter in den Wechselstromumschaltvorrichtungen übermittelt werden. Der Algorithmus wartet dann auf die vorgegebene Verzögerungszeit T_Verzögerung bei Box 266 und stellt anschließend bei Box 268 den Direktachsenstrom I_d, den Quadraturachsenstrom I_q, sowie die Stromschleifenverstärkungen K_ip und K_ii auf den Halbwicklungsmodus. Der Algorithmus aktiviert dann die Wechselrichterumschaltsignale und die bei Box 270 an die Gate-Anschlüsse der Thyristorschalter in den Wechselstromumschaltvorrichtungen übermittelten Halbwicklungsmodus-Umschaltsignale und gibt bei Box 258 den Direktachsenstrombefehl und den Quadraturachsenstrombefehl für den Halbwicklungsmodus aus.
Wie Fachleuten hinreichend bekannt ist, können sich die hierin zur Beschreibung der Erfindung erörterten mehreren und unterschiedlichen Schritte und Verfahren auf Vorgänge beziehen, die von einem Computer, einem Prozessor oder anderen Geräten zur elektronischen Berechnung verwendet werden, die unter Zuhilfenahme elektrischer Vorgänge Daten manipulieren und/oder verändern. Diese Computer und elektronischen Geräte können unterschiedliche flüchtige und/oder nichtflüchtige Speicher beinhalten, zu denen ein nicht-transitorisches computerlesbares Medium mit einem ausführbaren darauf gespeicherten Programm, einschließlich verschiedenen Codes oder ausführbaren Anweisungen gehört, die in der Lage sind, von Computern oder Prozessoren ausgeführt zu werden, wobei es sich bei dem Speicher und/oder dem computerlesbaren Medium um sämtliche Formen und Arten von Speicher und sonstigen computerlesbaren Medien handeln kann.
Die vorangegangene Abhandlung offenbart und beschreibt lediglich exemplarische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Fachleute werden aus der besagten Abhandlung und aus den beigefügten Zeichnungen und Patentansprüchen leicht erkennen, dass ohne von dem in den folgenden Patentansprüchen definierten Erfindungsgedanken und dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen verschiedene Änderungen, Abwandlungen und Variationen an derselben vorgenommen werden können.

Claims

Verfahren zum Steuern des Umschaltens zwischen einem Vollwicklungssteuermodus und einem Halbwicklungssteuermodus für eine symmetrische Wicklungskonfiguration einer mehrphasigen Elektromaschine, wobei die Maschine einen Stator und einen Rotor, geteilte Statorwicklungen für jede Phase der Maschine beinhaltet, worin jede Statorwicklung einen ersten Wicklungsabschnitt und einen zweiten Wicklungsabschnitt aufweist, wobei eine Wechselrichterschaltung ein Paar von Wechselrichterschaltern für jede Phase der Maschine beinhaltet, worin das Paar von Wechselrichterschaltern für jede Phase mit dem ersten und dem zweiten Wicklungsabschnitt für diese Phase in dem Stator und einer Vielzahl von Schaltanordnungen zum Umschalten zwischen dem Vollwicklungsmodus und dem Halbwicklungsmodus elektrisch gekoppelt ist, worin jede Schalteranordnung mit dem Paar von Wechselrichterschaltern und den ersten und zweiten Wicklungsabschnitten für eine bestimmte Phase elektrisch gekoppelt ist, und worin jede Schalteranordnung eine erste Wechselstromumschaltvorrichtung und eine zweite Wechselstromumschaltvorrichtung beinhaltet, das Verfahren umfassend: das Identifizieren der Motordrehzahl- und Drehmomentbefehlssignale für die Maschine; das Bestimmen, ob die Motordrehzahl- und Drehmomentbefehlssignale den Vollwicklungsmodus oder den Halbwicklungsmodus erfordern; das Bestimmen, ob der Wicklungssteuermodus der Maschine von dem Halbwicklungsmodus zu dem Vollwicklungsmodus übergeht, sofern die Motordrehzahl- und Drehmomentbefehlssignale den Vollwicklungsmodus erfordern, sowie das Bestimmen, ob der Wicklungssteuerungsmodus von dem Vollwicklungsmodus zu dem Halbwindungsmodus übergeht, sofern die Motordrehzahl- und Drehmomentbefehlssignale den Halbwicklungsmodus erfordern; das Bereitstellen von Schaltsteuerbefehlen für die Vielzahl von Schaltanordnungen für einen Direktachsenstrom, einen Quadraturachsenstrom, sowie die Stromschleifenverstärkungen für volle Statorwicklungen, sofern die Motordrehzahl- und Drehmomentbefehlssignale den Vollwicklungsmodus erfordern und der Wicklungsmodus nicht von dem Halbwindungsmodus zu dem Vollwicklungsmodus übergeht oder das Bereitstellen von Schaltsteuerbefehlen für die Vielzahl von Schaltanordnungen für den Direktachsenstrom, den Quadraturachsenstrom und die Stromschleifenverstärkung für Halbstatorwicklungen, sofern die Motordrehzahl- und Drehmomentbefehlssignale den Halbwindungsmodus erfordern und der Wicklungsmodus nicht von dem Vollwicklungsmodus zu dem Halbwicklungsmodus übergeht; das Setzen des Direktachsen- und Quadraturachsenstroms auf null, sofern die Motordrehzahl- und Drehmomentbefehlssignale den Vollwicklungsmodus oder den Halbwicklungsmodus erfordern und bestimmt wird, dass der Wicklungsmodus von dem Halbwicklungsmodus auf den Vollwicklungsmodus oder von dem Vollwicklungsmodus zum Halbwicklungsmodus übergeht; das Warten auf einen Phasenstrom in jeder der Statorwicklungen, bis dieser geringer als ein vorbestimmter Minimalstrom ist, nachdem der Direktachsen- und Quadraturachsenstrom auf null gesetzt wurden; das Deaktivieren der Wechselrichterschaltungsumschaltsignale und Halbwicklungsmodus-Umschaltsignalen, die für den Vollwicklungsmodus an die Wechselstromumschaltvorrichtungen übermittelt werden, oder das Deaktivieren der Wechselrichterschaltungsumschaltsignale und der Vollwicklungsmodus-Umschaltsignale, die für den Halbwicklungsmodus den Wechselstromumschaltvorrichtungen, nachdem der Direktachsen- und Quadraturachsenstrom auf null gesetzt sind; das Warten auf eine vorbestimmte Verzögerungszeit, nachdem die Wechselrichterschaltungsumschaltsignale und die Halbwicklungsmodus-Umschaltsignale oder die Vollwicklungsmodus-Umschaltsignale deaktiviert sind; das Einstellen des Direktachsenstroms, des Quadraturachsenstroms und der Stromschleifenverstärkung auf vorgegebene Werte für den Vollwicklungsmodus oder den Halbwicklungsmodus nach Ablauf der Verzögerungszeit; das Aktivieren der Wechselrichterschaltungsumschaltsignale und der Vollwicklungsmodus-Umschaltsignale, die für den Vollwicklungsmodus an die Wechselstromumschaltvorrichtungen übermittelt werden, oder Aktivieren der Wechselrichterumschaltsignale und der Halbwicklungsmodus-Umschaltsignale, die für den Halbwicklungsmodus an die Wechselstromumschaltvorrichtungen übermittelt werden; und das Bereitstellen der Schaltsteuerbefehle für die Vielzahl von Schaltanordnungen für den Direktachsenstrom, den Quadraturachsenstrom, sowie die Stromschleifenverstärkungen für die Vollstatorwicklungen bzw. die Halbstatorwicklungen.
Verfahren nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend das Identifizieren von Diagnosefehlercodes oder -fehlern, die die Maschinenleistung und den Betrieb beeinträchtigen können, bevor festgestellt wird, ob die Motordrehzahl- und Drehmomentbefehlssignale den Vollwicklungsmodus oder den Halbwicklungsmodus erfordern, sowie das Deaktivieren der an den Wechselrichter übermittelten Schaltsignale, sofern ein Fehlercode oder ein Fehler erkannt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, worin das Warten auf eine vorbestimmte Verzögerungszeit das Warten auf eine Zeit zwischen 1 und 10 ms umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, worin die Elektromaschine einer Drehstrom-Permanentmagnet(PM)-Wechselstrom-Maschine entspricht.
Verfahren nach Anspruch 4, worin die Vielzahl von Schalteranordnungen drei Schalteranordnungen entspricht und worin die erste Wechselstromumschaltvorrichtung mit den Wechselrichterschaltern und sowohl mit dem ersten als auch mit dem zweiten Wicklungsabschnitt elektrisch gekoppelt ist, um den Vollwicklungssteuermodus bereitzustellen, während die zweite Wechselstromumschaltvorrichtung mit den Wechselrichterschaltern und lediglich mit dem ersten Wicklungsabschnitt elektrisch gekoppelt ist, um den Halbwicklungssteuermodus für jede Phase bereitzustellen.
Verfahren nach Anspruch 4, worin die Vielzahl von Schaltanordnungen zwei Schaltanordnungen entspricht, worin eine erste Schaltanordnung eine erste Wechselstromumschaltvorrichtung beinhaltet, die zwischen dem ersten und dem zweiten Wicklungsabschnitt einer ersten Wicklung und ersten und zweiten Wicklungsabschnitten einer zweiten Wicklung elektrisch gekoppelt ist, sowie eine zweite Wechselstromumschaltvorrichtung, die mit dem ersten Wicklungsabschnitt der ersten Wicklung und dem ersten Wicklungsabschnitt der zweiten Wicklung elektrisch gekoppelt ist, sowie eine zweite Schaltanordnung, die eine erste Wechselstromumschaltvorrichtung beinhaltet, die zwischen den ersten und zweiten Wicklungsabschnitten der zweiten Wicklung elektrisch gekoppelt ist, sowie die ersten und zweiten Wicklungsabschnitte einer dritten Wicklung und einer zweiten Wechselstromumschaltvorrichtung, die mit dem ersten Wicklungsabschnitt der zweiten Wicklung und dem ersten Wicklungsabschnitt der dritten Wicklung elektrisch gekoppelt ist.
Verfahren nach Anspruch 1, worin die Elektromaschine an einem Fahrzeug angebracht ist.