DE112017001085T5 - Optimale drehmomentwelligkeitsreduktion durch stromformung - Google Patents

Abstract

Ein Motoransteuersystem und -verfahren zum Steuern eines Elektromotors. Das Motoransteuersystem enthält mehrere Phasenleitungen, die schaltbar mit dem Elektromotor verbunden sind, mehrere steuerbare Schalter und einen Controller. Der Controller ist kommunikativ an die mehreren steuerbaren Schalter gekoppelt und konfiguriert zum Empfangen eines Signals, das eine Rotordrehzahl und eine Rotorposition anzeigt, von dem Rotorsensor. Der Controller generiert einen Wert, der eine gegenelektromotorische Kraft (Gegen-EMK) als Funktion der Rotorposition bezüglich eines sich drehenden Referenzrahmens ausdrückt. Auf Basis der Rotorposition bestimmt der Controller mehrere Phasenströme, die eine Drehmomentwelligkeit des Elektromotors auf ungefähr null reduzieren. Der Controller betätigt die steuerbaren Schalter, um den Elektromotor mit den mehreren Phasenströmen zu versorgen.

Description

• ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
• Ausführungsformen der Erfindung betreffen Systeme und Verfahren zum Reduzieren des NVH (Noise, Vibration und Harshness - Geräusch, Vibration und Rauigkeit) eines Elektromotors. Das Drehmoment eines Elektromotors kann aufgrund der bestimmten Konstruktion des Elektromotors einen Welligkeitseffekt erfahren (d. h. eine Drehmomentwelligkeit). Die Drehmomentwelligkeit kann in dem Elektromotor nachteilig sein, weil sie das NVH erhöhen kann. Die Drehmomentwelligkeit und somit das NVH des Elektromotors hängt zumindest teilweise von der gegenelektromotorischen Kraft (Gegen-EMK) des Elektromotors ab und kann gegebene nicht-sinusförmige Gegen-EMK-Wellenformen signifikant vergrößern.
• KURZE DARSTELLUNG
• Ausführungsformen reduzieren das NVH des Elektromotors durch Reduzieren der Drehmomentwelligkeit eines Elektromotors (z. B. eines Synchronmotors) durch Bestimmen von Phasenströmen, die die Drehmomentwelligkeit eliminieren oder reduzieren. Die Phasenströme einschließlich Oberwellen werden simultan in einem sich drehenden Referenzrahmen (d. h. einem Direkt-Quadratur(DQ)-Referenzrahmen synchron mit der Rotation) für einen bestimmten Elektromotor auf Basis von konzentrierten Parametern des Elektromotors (z. B. Gegen-EMK und Induktanzen in Einzelpolmotoren) bestimmt. Nachdem die Phasenströme bestimmt sind, bestimmt ein Controller entsprechende Spannungswellenformen (ebenfalls abhängig von den Induktanzen, dem Wicklungswiderstand und der Drehzahl) und legt sie an, um die Phasenströme in die Phasenleitungen des Elektromotors einzukoppeln. Dieses Verfahren erfordert keine aufeinanderfolgenden Stromeinkopplungen, um Oberwellenkomponenten in den Phasenleitungen zu reduzieren, sondern bestimmt vielmehr eine Menge von Phasenströmen in dem sich drehenden Rahmen, um alle die Oberwellenkomponenten gleichzeitig zu unterdrücken.
• Wenn Transformationen an dem sich drehenden Rahmen für einen Elektromotor vorgenommen werden, wird üblicherweise angenommen, dass Werte des Stroms, der Spannung, des Flusses und dergleichen in dem sich drehenden Rahmen konstant sind. Außerdem werden Drehmomentwerte in dem sich drehenden Rahmen typischerweise als Mittelwerte ausgedrückt. Hierin beschriebene Ausführungsformen halten jedoch den Strom, die Spannung, den Fluss und das Drehmoment als Funktionen von Positionen eines Rotors des Elektromotors aufrecht. Infolgedessen variieren Ströme und Spannungen um Mittelwerte herum und gestatten, dass die Drehmomentwelligkeit separat von dem Gesamt- oder Mittelwert des Drehmoments analysiert wird.
• Eine Ausführungsform stellt ein Motoransteuersystem zum Steuern eines Elektromotors bereit. Das System enthält mehrere Phasenleitungen, die schaltbar mit dem Elektromotor verbunden sind, mehrere steuerbare Schalter, die jeweils zwischen den Elektromotor und eine der Phasenleitungen geschaltet sind, einen Rotorsensor und einen Controller. Der Controller besitzt einen Elektronikprozessor und einen Speicher und ist kommunikativ an die mehreren steuerbaren Schalter gekoppelt. Der Controller ist konfiguriert zum Empfangen eines Signals, das eine Rotordrehzahl und eine Rotorposition anzeigt, von dem Rotorsensor. Der Controller generiert einen Wert, der eine gegenelektromotorische Kraft (Gegen-EMK) als Funktion der Rotorposition bezüglich eines sich drehenden Referenzrahmens ausdrückt. Der Controller bestimmt mehrere Phasenströme, die eine Drehmomentwelligkeit des Elektromotors mindestens teilweise auf Basis des Werts und der Rotorposition reduzieren. Der Controller betätigt die steuerbaren Schalter, um den Elektromotor mit den mehreren Phasenströmen zu versorgen.
• Eine weitere Ausführungsform stellt ein Verfahren zum Betreiben eines Motoransteuersystems für einen Elektromotor bereit. Das Verfahren beinhaltet das Empfangen, bei einem Controller, eines Signals, das eine Rotordrehzahl und eine Rotorposition anzeigt. Ein Wert, der eine gegenelektromotorische Kraft (Gegen-EMK) als Funktion der Rotorposition bezüglich eines sich drehenden Referenzrahmens ausdrückt, wird generiert. Mehrere Phasenströme werden generiert, die eine Drehmomentwelligkeit des Elektromotors mindestens teilweise auf Basis des Werts und der Rotorposition reduzieren. Mehrere steuerbare Schalter werden durch den Controller betätigt, um den Elektromotor mit den mehreren Phasenströmen zu versorgen.
• Andere Aspekte von verschiedenen Ausführungsformen ergeben sich durch Betrachtung der ausführlichen Beschreibung und der beiliegenden Zeichnungen.
• Figurenliste
• 1 ist ein Blockdiagramm eines Elektromotors und eines Motoransteuersystems gemäß einer Ausführungsform.
• 2 ist ein Blockdiagramm, das eine Ausführungsform des Elektromotors und des Motoransteuersystems von 1 darstellt.
• 3 ist ein Blockdiagramm eines Controllers für das Motoransteuersystem von 1 und 2 gemäß einer Ausführungsform.
• 4 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Bestimmen von mehreren Phasenströmen, die eine Drehmomentwelligkeit von etwa null für den Elektromotor der 1 und 2 generieren.
• 5 ist eine graphische Darstellung von Beispielwerten der mehreren Phasenströme im Vergleich zu sinusförmigen Stromwellenformen des Verfahrens von 4.
• 6 ist eine graphische Darstellung von Beispielwerten von mehreren Spannungswellenformen, die die Phasenströme von 5 generieren.
• 7 ist eine graphische Darstellung von Beispielwerten der Drehmomentwelligkeit des Elektromotors der 1 und 2.
• 8 ist eine graphische Darstellung von Beispielwerten von Oberwellenkomponenten des Elektromotors der 1 und 2.
• AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
• Bevor irgendwelche Ausführungsformen ausführlich erläutert werden, versteht sich, dass die Erfindung in ihrer Anwendung nicht auf die Details von Konstruktion und die Anordnung von Komponenten beschränkt ist, die in der folgenden Beschreibung dargelegt oder in den folgenden Zeichnungen dargestellt sind. Die Erfindung ist zu anderen Ausführungsformen und zur Praktizierung oder Ausführung auf verschiedene Weisen in der Lage.
• Es sei angemerkt, dass mehrere Hardware- und Software-basierte Einrichtungen sowie mehrere verschiedene Strukturkomponenten zum Implementieren von verschiedenen Ausführungsformen verwendet werden können. Außerdem versteht sich, dass gewisse Ausführungsformen Hardware-, Software- und Elektronikkomponenten oder -module enthalten können, die zu Erörterungszwecken so dargestellt und beschrieben werden können, als wenn gewisse Komponenten lediglich in Hardware implementiert wären. Jedoch würde ein Durchschnittsfachmann auf Basis einer Lektüre dieser detaillierten Beschreibung erkennen, dass in mindestens einer Ausführungsform Aspekte in Software implementiert werden können (z. B. in einem nicht-vorübergehenden computerlesbaren Medium gespeichert), die durch einen oder mehrere Prozessoren ausgeführt werden kann. Dementsprechend wird angemerkt, dass mehrere Hardware- und Software-basierte Einrichtungen sowie mehrere verschiedene Strukturkomponenten zum Implementieren von verschiedenen Ausführungsformen genutzt werden können. Beispielsweise können in der Patentschrift beschriebene „Steuereinheiten“ und „Controller“ einen oder mehrere Elektronikprozessoren, ein oder mehrere Speichermodule einschließlich eines nicht-vorübergehenden computerlesbaren Mediums, eine oder mehrere Eingabe-/Ausgabeschnittstellen und verschiedene Verbindungen (z. B. einen Systembus, leitfähige Bahnen, Drähte und dergleichen), die die Komponenten verbinden, enthalten.
• 1 veranschaulicht ein Motoransteuersystem 100, das elektrisch an einen Elektromotor 105 und eine Stromversorgung 110 gekoppelt ist. Das Motoransteuersystem 100 enthält einen Wechselrichter 115 und einen Controller 120. Das Motoransteuersystem 100 ist konfiguriert, den Elektromotor 105 zu steuern und Leistung von der Stromversorgung 110 dorthin zu lenken. Die Stromversorgung 110 erzeugt einen Gleichstrom (DC) zum Liefern an den Elektromotor 105 über den Wechselrichter 115. Bei einigen Ausführungsformen kann jedoch eine Wechselstrom(AC)-Stromversorgung verwendet werden. In diesen Ausführungsformen wird der AC zuerst gleichgerichtet, bevor er an den Wechselrichter 115 geschickt wird. Der Elektromotor 105 kann von verschiedenen Arten und Konfigurationen wie etwa Synchronmotore sein. Beispielsweise kann der Elektromotor 105 ein elektrisch kommutierter Motor (ECM), ein Einzelpolmotor, ein Nicht-Einzelpolmotor, ein Permanentmagnet, ein Feldspulenmotor und dergleichen sein. Außerdem können der Elektromotor 105, der Wechselrichter 115 und der Controller 120 konfiguriert sein, mit zwei, drei oder mehr Phasen zu arbeiten. Beispielsweise versorgt das Motoransteuersystem 100 den Elektromotor 105 bei einigen Ausführungsformen mit Dreiphasenleistung über drei Phasenleitungen.
• 2 veranschaulicht Komponenten des Motoransteuersystems 100 und assoziierte elektrische Verbindungen. Bei einigen Ausführungsformen enthält der Wechselrichter 115 mehrere steuerbare Schalter 210. Die steuerbaren Schalter 210 können verschiedene Arten von Leistungstransistoren beinhalten, einschließlich Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFETs), Bipolartransistoren (BJTs) und dergleichen. Die steuerbaren Schalter 210 werden durch ein Steuersignal betätigt, das eine Spannungswellenform repräsentiert, die durch den Controller 120 generiert wird. Jeder der steuerbaren Schalter 210 ist über eine von mehreren Phasenleitungen 215 elektrisch an den Elektromotor 105 gekoppelt. Die Phasenleitungen 215 sind konfiguriert zum Übertragen von Phasenströmen zu dem Elektromotor 105. Eine oder mehrere der Phasenleitungen 215 sind über eine oder mehrere Stromrückkopplungsleitungen 220 elektrisch an den Controller 120 gekoppelt. Die Stromrückkopplungsleitungen 220 können elektrisch an einen oder mehrere Strom- und Spannungssensoren 225 gekoppelt sein, die zwischen den steuerbaren Schaltern 210 und dem Elektromotor 105 positioniert sind. Der Controller 120 empfängt mindestens ein Stromsignal über mindestens eine der Stromrückkopplungsleitungen 220, das mindestens einen Phasenstrom in den Phasenleitungen 215 anzeigt.
• Bei einigen Ausführungsformen enthält das Motoransteuersystem 100 eine Impulsbreitenmodulationssteuerung 230. Wie dargestellt kann die Impulsbreitenmodulationssteuerung 230 zwischen den Controller 120 und den Wechselrichter 115 geschaltet sein. Bei anderen Ausführungsformen kann die Impulsbreitenmodulationssteuerung 230 direkt in den Controller 120 eingebaut und mindestens teilweise durch Hardware und Software des Controllers 120 gesteuert werden. Bei anderen Ausführungsformen kann die Impulsbreitenmodulationssteuerung 230 als ein unabhängiger Controller implementiert werden und sich außerhalb oder innerhalb eines Gehäuses des Controllers 120 befinden. Die Impulsbreitenmodulationssteuerung 230 kann die steuerbaren Schalter 210 betätigen, um verschiedene Strom- und Spannungswellenformen in den Phasenleitungen 215 zu generieren. Ein Rotorsensor 240 ist an den Elektromotor 105 angeschlossen oder ist ein integraler Teil davon und ist kommunikativ an den Controller 120 gekoppelt. Der Rotorsensor 240 kann einen Drehmelder oder eine andere Schaltungsanordnung (z. B. eine applikationsspezifische integrierte Schaltung (ASIC)) enthalten, die eine Drehzahl und eine Position eines Rotors des Elektromotors 105 detektiert. Als solches liefert der Rotorsensor 240 eine Rotordrehzahl und eine Rotorposition des Elektromotors 105 über eine Rotorsensor-Rückkopplungsleitung 235 an den Controller 120.
• Wie in 3 dargestellt enthält der Controller 120 mehrere elektrische und elektronische Komponenten, die Leistung, Betriebssteuerung und Schutz für die Komponenten und Module innerhalb des Controllers 120, der Impulsbreitenmodulationssteuerung 230 oder beiden bereitstellen. Der Controller 120 enthält unter anderem einen Elektronikprozessor 305 (wie etwa einen programmierbaren elektronischen Mikroprozessor, Mikrocontroller oder eine ähnliche Einrichtung), einen Speicher 310 (z. B. einen nicht-vorübergehenden maschinenlesbaren Speicher), eine Ausgabeschnittstelle 315 und eine Eingabeschnittstelle 320. Bei anderen Ausführungsformen enthält der Controller 120 zusätzliche, weniger oder andere Komponenten. Der Controller 120 kann in mehreren unabhängigen Controllern implementiert werden, die jeweils konfiguriert sind, spezifische Funktionen oder Teilfunktionen durchzuführen. Außerdem kann der Controller 120 Teilmodule enthalten, die Eingaben und Ausgaben verarbeiten und verwandte Prozesse durchführen.
• Komponenten des Controllers 120 und assoziierte Systeme sind konfiguriert, unter anderem hierin beschriebene Prozesse und Verfahren zu implementieren. Beispielsweise ist der Elektronikprozessor 305 kommunikativ an den Speicher 310 gekoppelt und führt Anweisungen aus, die in dem Speicher 310 gespeichert werden können. Der Elektronikprozessor 305 ist konfiguriert, aus dem Speicher 310 Anweisungen bezüglich der Betriebsverfahren der steuerbaren Schalter 210 abzurufen und auszuführen. Bei einigen Ausführungsformen enthält die Ausgabeschnittstelle 315 serielle oder parallele Datenports, Treiber, Relais, Schalter und dergleichen, um mit der Impulsbreitenmodulationssteuerung 230 zu kommunizieren.
• Der Controller 120 ist kommunikativ an den Strom- und Spannungssensor 225 und den Rotorsensor 240 gekoppelt. Wie dargestellt können der Strom- und Spannungssensor 225 und der Rotorsensor 240 über die Eingabeschnittstelle 320 elektrisch an den Controller 120 angeschlossen sein. In dieser Konfiguration kann die Eingabeschnittstelle 320 Eingabeanschlüsse und eine auf Eingabehardware oder -software basierende Logik enthalten, um verschiedene Eingabesignale von dem Strom- und Spannungssensor 225 und dem Rotorsensor 240 zu detektieren und zu verarbeiten. Insbesondere kann der Controller 120 von den Phasenleitungen 215 ein oder mehrere Signale empfangen, die einen oder mehrere Phasenströme einschließlich mittlerer Strom- und Welligkeitskomponenten (z. B. Störströme) anzeigen.
• Außerdem kann der Controller 120 mehrere Arten von Spannungs- und Stromwellenformen in den Phasenleitungen 215 generieren. Die Spannungs- und Stromwellenformen werden mindestens teilweise auf Basis einer Rückkopplung von dem Strom- und Spannungssensor 225 und dem Rotorsensor 240 bestimmt. Um die Spannungs- und Stromwellenformen in den Phasenleitungen 215 zu generieren, generiert der Controller 120 zuerst mehrere konzentrierte Parameter. Die konzentrierten Parameter definieren physikalische und elektrische Charakteristika des Elektromotors 105. Beispielsweise können die konzentrierten Parameter eine gegenelektromotorische Kraft (Gegen-EMK), einen Wicklungswiderstand, einen Magnetfluss und eine Induktanz des Elektromotors 105 beinhalten. Einige der konzentrierten Parameter hängen von der Rotorposition und der Rotordrehzahl des Elektromotors 105 ab. Als solches können die konzentrierten Parameter als Funktion der Rotorposition ausgedrückt werden. Die konzentrierten Parameter können bezüglich eines stationären Referenzrahmens (z. B. bezüglich eines Stators des Elektromotors 105) ausgedrückt werden oder können bezüglich eines sich drehenden Referenzrahmens (z. B. bezüglich des Rotors des Elektromotors 105) ausgedrückt werden. Der Controller verwendet die positionsabhängigen konzentrierten Parameter in dem sich drehenden Rahmen, um die optimalen Stromformen zu bestimmen, die eine Drehmomentwelligkeit eliminieren. Die konzentrierten Parameter können für eine spezifische Motorart vorbestimmt werden. Insbesondere können die konzentrierten Parameter während des Herstellungs- und Testprozesses für jede Motorart vordefiniert werden. Bei anderen Ausführungsformen können einige der konzentrierten Parameter mindestens teilweise durch den Controller 120 auf Basis des Strom- und Spannungssensors 225, des Rotorsensors 240 bestimmt werden. Die konzentrierten Parameter werden dann durch den Controller 120 zum Berechnen der Phasenströme verwendet, um die Drehmomentwelligkeit des Elektromotors 105 zu reduzieren.
• 4 veranschaulicht ein Verfahren 400 zum Bestimmen der Phasenströme, die eine Drehmomentwelligkeit von ungefähr 0 für den Elektromotor 105 generieren. Der Controller 120 empfängt ein Rotorsignal, das die Rotorposition und die Rotordrehzahl anzeigt (Block 405). Der Controller 120 empfängt ein Stromanforderungssignal, das eine für eine Last erforderliche Strommenge anzeigt (Block 410). Bei Block 415 bestimmt der Controller 120 die konzentrierten Parameter. Der Controller 120 generiert einen Wert, der einen der konzentrierten Parameter ausdrückt, die Gegen-EMK, als Funktion der Rotorposition bezüglich des sich drehenden Referenzrahmens (Block 420). Der Controller 120 kann den Wert der Gegen-EMK auf mehrere Weisen generieren. Bei einer Ausführungsform lädt der Controller 120 einen vorbestimmten Wert der Gegen-EMK bezüglich des sich drehenden Referenzrahmens aus einer Nachschlagetabelle in den Speicher 310. Bei einer weiteren Ausführungsform lädt der Controller 120 den Wert der Gegen-EMK bezüglich des stationären Referenzrahmens aus der Nachschlagetabelle in den Speicher 310. Bei einer derartigen Ausführungsform wandelt der Controller 120 den Wert der Gegen-EMK von dem stationären Referenzrahmen in den sich drehenden Referenzrahmen unter Verwendung einer Direkt-Quadratur-Null(DQ)-Transformation um. Als ein Beispiel verwendet ein ausgeglichener Nicht-Einzelpol-Zweiphasen-Elektromotor die folgende DQ-Transformation für die Gegen-EMK $$T_x=\left[\begin{array}{cc}\text{cos}\left({\theta }_e\right)& \text{sin}\left({\theta }_e\right)\\ -\text{sin}\left({\theta }_e\right)& \text{cos}\left({\theta }_e\right)\end{array}\right]$$

  

  wobei θ_e der elektrische Winkel einer D-Achse des Rotors bezüglich einer der Phasenleitungen 215 ist (z. B. Phase A). Nach dem Transformieren kann die Gegen-EMK wie folgt als die Summe aus mittleren Spannungen und Störspannungen ausgedrückt werden: $$\begin{array}{c}{v}_{df}=V_{df}+\mathrm{\Delta }{v}_{df}\\ v_{qf}=V_{qf}+\mathrm{\Delta }{v}_{df}\end{array}$$

  

  wobei v_df und v_qf die transformierten Werte der Gegen-EMK sind, V_df und V_qf die mittleren Spannungen der Gegen-EMK sind und Δv_df und Δv_qf die positionsabhängigen Störspannungen der Gegen-EMK sind.
• Als Nächstes bestimmt der Controller 120 in dem Verfahren 400 mehrere Störströme (z. B. Welligkeitskomponenten der Phasenströme, in dem sich drehenden Referenzrahmen ausgedrückt) durch Setzen der Drehmomentwelligkeit gleich null (Block 425). Die Drehmomentwelligkeit in dem sich drehenden Referenzrahmen kann für einen Nicht-Einzelpol-Zweiphasen-Motor bestimmt werden als $$T=\frac{\left(v_{df}{i}_d+v_{qf}{i}_q\right)}{{\omega }_r}$$

  

  wobei ω_r die mechanische Frequenz der Rotation ist. Die in dem sich drehenden Referenzrahmen ausgedrückten Phasenströme i_d und i_q besitzen die folgende Beziehung: $$\begin{array}{c}{i}_d=I_d+\mathrm{\Delta }{i}_d\\ i_q=I_q+\mathrm{\Delta }{i}_q\end{array}$$

  

  wobei I_d und I_q die Mittelwerte der Phasenströme, in dem sich drehenden Referenzrahmen ausgedrückt, sind, Δi_d der D-Achse-Störstrom ist und Δi_q der Q-Achse-Störstrom ist. Bezüglich dieser Störströme beträgt das Gesamtdrehmoment $$T=\frac{\left(V_{df}+\mathrm{\Delta }{v}_{df}\right)\left(I_d+\mathrm{\Delta }{i}_d\right)+\left({\text{V}}_{qf}+\mathrm{\Delta }{v}_{qf}\right)\left(I_q+\mathrm{\Delta }{i}_q\right)}{{\omega }_r}$$

  

  und ein Mittelwert des Gesamtdrehmoments ist $$\langle T\rangle =\frac{\left(V_{df}{I}_d+V_{qf}{I}_q\right)}{{\omega }_r}$$

  
• Die Mittelwerte der Phasenströme, I_d und I_q, werden auf Basis der Last gesetzt und bestimmen das mittlere Drehmoment. Die Drehmomentwelligkeit oder mit anderen Worten die Welligkeitskomponente des Gesamtdrehmoments lautet $$T_{ac}=\frac{\left(V_{df}\mathrm{\Delta }{i}_d+\mathrm{\Delta }{v}_{df}{I}_d+\mathrm{\Delta }{v}_{df}\mathrm{\Delta }{i}_d+V_{qf}\mathrm{\Delta }{i}_q+\mathrm{\Delta }{v}_{qf}{I}_q+\mathrm{\Delta }{v}_{qf}\mathrm{\Delta }{i}_q\right)}{{\omega }_r}$$

  

  Um eine Drehmomentwelligkeit von ungefähr null zu erzielen, wird die Welligkeitskomponente T_ac auf null gesetzt ( T_ac = 0 ) und deshalb ist $$V_{df}\mathrm{\Delta }{i}_d+\mathrm{\Delta }{v}_{df}{I}_d+\mathrm{\Delta }{v}_{df}\mathrm{\Delta }{i}_d+V_{qf}\mathrm{\Delta }{i}_q+\mathrm{\Delta }{v}_{qf}{I}_q+\mathrm{\Delta }{v}_{qf}\mathrm{\Delta }{i}_q=0$$

  

  Und somit gilt $$v_{df}\mathrm{\Delta }{i}_d+v_{qf}\mathrm{\Delta }{i}_q+\mathrm{\Delta }{v}_{df}{I}_d+\mathrm{\Delta }{v}_{qf}{I}_q=0$$

  
• Das Lösen dieser Gleichung für den Q-Achse-Störstrom ergibt: $$\mathrm{\Delta }{i}_q=-\frac{v_{df}}{v_{qf}}\mathrm{\Delta }{i}_d-\frac{\mathrm{\Delta }{v}_{df}{I}_d+\mathrm{\Delta }{v}_{qf}{I}_q}{v_{qf}}$$

  

  Diese Gleichung beschreibt eine unendliche Menge von Lösungen der Störströme, die auf einer geraden Constraint-Line liegen. Werte der Menge von Lösungen führen zu einer Drehmomentwelligkeit von ungefähr null pro Rotorposition.
• Bei Schritt 430 des Verfahrens 400 wählt der Controller 120 eine Menge der Lösungen für die Störströme mit einer kleinsten Norm (Δi_d ²+ Δi_q ²). Die kleinste Norm besitzt eine Norm kleiner als alle die anderen Lösungen für die Störströme und beschreibt eine Menge von Störströmen, die optimal sind. Die Menge von Störströmen beschreibt Phasenströme mit einem niedrigeren Oberwellengehalt als die anderen der mehreren Störströme. Infolgedessen kann, wenn sie in den Phasenleitungen 215 vorliegt, die Menge von Störströmen zu einer höheren Effizienz und einer niedrigeren Spannungswelligkeit für den Elektromotor 105 führen. Die Menge von Störströmen kann durch zuerst Bestimmen einer Gleichung einer Linie senkrecht zu der geraden Constraint-Linie (d. h. eine Linie mit einer Steigung mit einem negativen Kehrwert einer Steigung der geraden Constraint-Line), die den Ursprung enthält, bestimmt werden. Die Linie senkrecht zu der geraden Constraint-Line besitzt den kürzesten Abstand von dem Ursprung. Die Gleichung der Linie senkrecht zu der geraden Constraint-Line lautet $$\mathrm{\Delta }{i}_q=\frac{v_{qf}}{v_{df}}\mathrm{\Delta }{i}_d$$

  

  Die Kreuzung der beiden durch die Gleichungen 10 und 11 beschriebenen Linien ergibt die Menge von Störströmen: $$\mathrm{\Delta }{i}_d=-\frac{\left(\mathrm{\Delta }{v}_{df}{I}_d+\mathrm{\Delta }{v}_{qf}{I}_q\right)v_{df}}{v_{df}{}^2+v_{qf}{}^2}$$

  

  $$\mathrm{\Delta }{i}_q=-\frac{\left(\mathrm{\Delta }{v}_{df}{I}_d+\mathrm{\Delta }{v}_{qf}{I}_q\right)v_{qf}}{v_{df}{}^2+v_{qf}{}^2}$$

  
• Bei einigen Ausführungsformen wird auch ein Rastmoment betrachtet, wenn die Menge von Störströmen bestimmt wird. Bei solchen Ausführungsformen lautet die Gleichung für das Gesamtdrehmoment $$T=\frac{\left(v_{df}{i}_d+v_{qf}{i}_q\right)}{{\omega }_r}+T_{cog}$$

  

  und eine Drehmomentwelligkeit von null wird mit der folgenden Gleichung erhalten: $$v_{df}\mathrm{\Delta }{i}_d+v_{qf}\mathrm{\Delta }{i}_q+\mathrm{\Delta }{v}_{df}{I}_d+\mathrm{\Delta }{v}_{qf}{I}_q+{\omega }_r{T}_{cog}=0$$

  

  Und somit wird die Menge von Störströmen, die eine Drehmomentwelligkeit von etwa null erzielt, definiert als $$\mathrm{\Delta }{i}_d=-\frac{\left(\mathrm{\Delta }{v}_{df}{I}_d+\mathrm{\Delta }{v}_{qf}{I}_q+{\omega }_r{T}_{cog}\right)v_{df}}{v_{df}{}^2+v_{qf}{}^2}$$

  

  $$\mathrm{\Delta }{i}_q=-\frac{\left(\mathrm{\Delta }{v}_{df}{I}_d+\mathrm{\Delta }{v}_{qf}{I}_q+{\omega }_r{T}_{cog}\right)v_{qf}}{v_{df}{}^2+v_{qf}{}^2}$$

  
• Die Gegen-EMK-Spannungen können auch als mit der mechanischen Drehfrequenz skalierte normierte Gegen-EMK-Formen k_df und k_qf ausgedrückt sein. Die Gegen-EMK-Spannungen sind $$\begin{array}{l}{v}_{df}={\omega }_r{k}_{df}\\ v_{qf}={\omega }_r{k}_{qf}\end{array}$$

  

  Der Mittelwert von k_qf ist üblicherweise als die Motorkonstante bekannt. Die normierten Gegen-EMK-Formen bestehen aus mittleren und positionsabhängigen Störwerten $$\begin{array}{l}{k}_{df}=K_{df}+\mathrm{\Delta }{k}_{df}\\ k_{qf}=K_{qf}+\mathrm{\Delta }{k}_{qf}\end{array}$$

  

  wobei K_df und K_qf die Mittelwerte sind und Δk_df und Δk_qf die Störwerte sind.
• Deshalb kann gezeigt werden, dass die optimalen Welligkeitskomponenten in dem sich drehenden Rahmen unabhängig von Drehzahl oder mechanischer Frequenz sind $$\mathrm{\Delta }{i}_d=-\frac{\left(\mathrm{\Delta }{k}_{df}{I}_d+\mathrm{\Delta }{k}_{qf}{I}_q+T_{cog}\right)k_{df}}{k_{df}{}^2+k_{qf}{}^2}$$

  

  $$\mathrm{\Delta }{i}_q=-\frac{\left(\mathrm{\Delta }{k}_{df}{I}_d+\mathrm{\Delta }{k}_{qf}{I}_q+T_{cog}\right)k_{qf}}{k_{df}{}^2+k_{qf}{}^2}$$

  

  Die optimalen Welligkeitsstromformen hängen von den Gegen-EMK-Formen ab. Sie hängen auch von den befohlenen Strömen I_d und I_q ab, die mit der Drehzahl variieren können. Sie können auch bestimmt werden, um das Rastmoment T_cog zu kompensieren und deshalb zu eliminieren.
• Bei Block 435 bestimmt der Controller 120 in einer der gerade beschriebenen Ausführungsformen nach dem Bestimmen der Menge von Störströmen mehrere Direkt-Quadratur-Phasenströme, die die mittleren Phasenströme und die Menge von Störströmen bezüglich des sich drehenden Rahmens enthalten. Die Direkt-Quadratur-Phasenströme enthalten einen Direkt-Phasenstrom und einen Quadratur-Phasenstrom wie folgt: $$i_d^{*}=I_d+\mathrm{\Delta }{i}_d=I_d-\frac{\left(\mathrm{\Delta }{k}_{df}{I}_d+\mathrm{\Delta }{k}_{qf}{I}_q+T_{cog}\right)k_{df}}{k_{df}{}^2+k_{qf}{}^2}$$

  

  $$i_q^{*}=I_q+\mathrm{\Delta }{i}_q=I_q-\frac{\left(\mathrm{\Delta }{k}_{df}{I}_d+\mathrm{\Delta }{k}_{qf}{I}_q+T_{cog}\right)k_{qf}}{k_{df}{}^2+k_{qf}{}^2}$$

  
• Im Block 440 wandelt der Controller 120 die Direkt-Quadratur-Phasenströme i_d* und i_q*, die eine Drehmomentwelligkeit von ungefähr null in dem sich drehenden Rahmen ergeben, in den stationären Rahmen um, um die Phasenströme i_a und i_b zu erhalten, die die Drehmomentwelligkeit von ungefähr null generieren.
• In Block 445 bestimmt der Controller 120 mehrere Störspannungen auf Basis der Phasenströme und der konzentrierten Parameter. Insbesondere bestimmt der Controller 120 Spannungswellenformen, die so ausgelegt sind, dass sie die Phasenströme in jeder der Phasenleitungen 215 generieren. Nachdem die Spannungswellenformen bestimmt sind, steuert der Controller 120 die Betätigung der steuerbaren Schalter 210, um die Spannungswellenformen und somit die Phasenströme zu generieren (Block 450). Die Spannungswellenformen können jeweils für eine Oberwelle bestimmt werden, wenn die gegenseitigen Induktanzen null betragen und die Selbstinduktanzen konstant sind. Im Allgemeinen können jedoch die Spannungswellenformen unter Verwendung der folgenden Gleichungen berechnet und im Speicher 310 für den Zugriff durch den Controller 120 gespeichert werden. $$\begin{array}{l}{\lambda }_d=L_d{i}_d+{\lambda }_{df}\\ {\lambda }_q=L_q{i}_q+{\lambda }_{qf}\end{array}$$

  

  $$\begin{array}{c}{v}_d=\frac{d{\lambda }_d}{dt}-\omega {\lambda }_q+i_{d}R\\ v_q=\frac{d{\lambda }_q}{dt}+\omega {\lambda }_d+i_{q}R\end{array}$$

  

  Die Größen L_d und L_q sind die positionsabhängigen Induktanzen, λ_df und λ_qf sind die in dem sich drehenden Rahmen transformierten Magnetflüsse und R ist der Wicklungswiderstand. Die Größe ω ist die elektrische Frequenz in rad/s, was gleich der mechanischen Frequenz ω_r multipliziert mit der Anzahl der Polpaare ist. Die angelegten Spannungen variieren mit der Drehzahl. Die angelegten Spannungen können auch analog in dem stationären Rahmen aus den konzentrierten Parametern in diesem Rahmen bestimmt werden.
• Bei anderen Ausführungsformen des Verfahrens 400 bestimmt der Controller 120 die Phasenströme, die eine Drehmomentwelligkeit von ungefähr null generieren, für einen Nicht-Einzelpol-Dreiphasen-Elektromotor 105 bei Verwendung einer leistungsinvarianten Transformation für einen sich drehenden Rahmen $$\left[\begin{array}{c}{x}_d\\ x_q\\ x_o\end{array}\right]=\sqrt{\frac{2}{3}}\left[\begin{array}{ccc}\text{cos}\left({\theta }_e\right)& \text{cos}\left({\theta }_e-\raisebox{1ex}{$2\pi $}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$3$}\right.\right)& \text{cos}\left({\theta }_e+\raisebox{1ex}{$2\pi $}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$3$}\right.\right)\\ -\text{sin}\left({\theta }_e\right)& -\text{sin}\left({\theta }_e-\raisebox{1ex}{$2\pi $}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$3$}\right.\right)& -\text{sin}\left({\theta }_e+\raisebox{1ex}{$2\pi $}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$3$}\right.\right)\\ 1/\sqrt{2}& 1/\sqrt{2}& 1/\sqrt{2}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{x}_a\\ x_b\\ x_c\end{array}\right]$$

  

  In diesen Ausführungsformen beinhalten die Gleichungen das Bestimmen von drei Störströmen auf Basis der folgenden Gleichungen: $$\mathrm{\Delta }{i}_d=-\frac{\left(\mathrm{\Delta }{k}_{df}{I}_d+\mathrm{\Delta }{k}_{qf}{I}_q+\mathrm{\Delta }{k}_{of}{I}_o+T_{cog}\right)k_{df}}{k_{df}{}^2+k_{qf}{}^2+k_{of}{}^2}$$

  

  $$\mathrm{\Delta }{i}_q=-\frac{\left(\mathrm{\Delta }{k}_{df}{I}_d+\mathrm{\Delta }{k}_{qf}{I}_q+\mathrm{\Delta }{k}_{of}{I}_o+T_{cog}\right)k_{qf}}{k_{df}{}^2+k_{qf}{}^2+k_{of}{}^2}$$

  

  $$\mathrm{\Delta }{i}_o=-\frac{\left(\mathrm{\Delta }{k}_{df}{I}_d+\mathrm{\Delta }{k}_{qf}{I}_q+\mathrm{\Delta }{k}_{of}{I}_o+T_{cog}\right)k_{of}}{k_{df}{}^2+k_{qf}{}^2+k_{of}{}^2}$$

  

  wobei die Null-Subskripte in I₀, und k_0f Null-Sequenz-Komponenten entsprechen.
• Die oben gezeigten Null-Sequenz-Ströme können in eine 3H-Brückenkonfiguration eingekoppelt werden. Für als Stern oder delta-geschaltete Dreiphasenwicklungen dürfen keine neuen Null-Sequenz-Stromstörungen Δi₀ eingekoppelt werden. Die eingeleiteten Ströme dürfen nur die D- und Q-Achsen-Welligkeitsströme enthalten. Stern-Null-Sequenz-Ströme können in einem ausgeglichenen Fall null betragen und Delta-Null-Sequenz-Ströme sind zirkulierende Ströme, die von den konzentrierten Parametern des Motors abhängen.
• Eine andere Transformation von Dreiphasen-Stator zu DQ-Rahmen, die üblicherweise verwendet wird, ist $$\left[\begin{array}{c}{x}_d\\ x_q\\ x_o\end{array}\right]=\frac{2}{3}\left[\begin{array}{ccc}\text{cos}\left({\theta }_e\right)& \text{cos}\left({\theta }_e-\raisebox{1ex}{$2\pi $}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$3$}\right.\right)& \text{cos}\left({\theta }_e+\raisebox{1ex}{$2\pi $}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$3$}\right.\right)\\ -\text{sin}\left({\theta }_e\right)& -\text{sin}\left({\theta }_e-\raisebox{1ex}{$2\pi $}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$3$}\right.\right)& -\text{sin}\left({\theta }_e+\raisebox{1ex}{$2\pi $}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$3$}\right.\right)\\ 1/2& 1/2& 1/2\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{x}_a\\ x_b\\ x_c\end{array}\right]$$

  

  Wenn die leistungsvariante Transformation des sich drehenden Rahmens in Gleichung 30 verwendet wird, werden die optimalen Stromwelligkeiten $$\mathrm{\Delta }{i}_d*=-\frac{\left(\raisebox{1ex}{$3$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$2$}\right.\mathrm{\Delta }{k}_{df}{I}_d+\raisebox{1ex}{$3$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$2$}\right.\mathrm{\Delta }{k}_{qf}{I}_q+3\mathrm{\Delta }{k}_{of}{I}_o+T_{cog}\right)\left(\raisebox{1ex}{$3$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$2$}\right.k_{df}\right)}{\raisebox{1ex}{$9$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$4$}\right.\left(k_{df}{}^2+k_{qf}{}^2\right)+9k_{of}{}^2}$$

  

  $$\mathrm{\Delta }{i}_q*=-\frac{\left(\raisebox{1ex}{$3$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$2$}\right.\mathrm{\Delta }{k}_{df}{I}_d+\raisebox{1ex}{$3$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$2$}\right.\mathrm{\Delta }{k}_{qf}{I}_q+3\mathrm{\Delta }{k}_{of}{I}_o+T_{cog}\right)\left(\raisebox{1ex}{$3$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$2$}\right.k_{qf}\right)}{\raisebox{1ex}{$9$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$4$}\right.\left(k_{df}{}^2+k_{qf}{}^2\right)+k_{of}{}^2}$$

  

  $$\mathrm{\Delta }{i}_o*=-\frac{\left(\raisebox{1ex}{$3$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$2$}\right.\mathrm{\Delta }{k}_{df}{I}_d+\raisebox{1ex}{$3$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$2$}\right.\mathrm{\Delta }{k}_{qf}{I}_q+3\mathrm{\Delta }{k}_{of}{I}_o+T_{cog}\right)\left(3k_{of}\right)}{\raisebox{1ex}{$9$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$4$}\right.\left(k_{df}{}^2+k_{qf}{}^2\right)+9k_{of}{}^2}$$

  
• In noch weiteren Ausführungsformen des Verfahrens 400 bestimmt der Controller 120 die Phasenströme, die eine Drehmomentwelligkeit von etwa null generieren, für einen Einzelpol-Dreiphasen-Elektromotor 105 bei Verwendung einer leistungsinvarianten DQ-Transformation. Für einen Einzelpolmotor werden die Phasenströme auch von Induktanzen abhängen, die von der Rotorposition abhängen. Um die Phasenströme zu generieren, werden die entsprechenden Spannungen auf Basis von Rotordrehzahl, der Gegen-EMK-Spannungen, der Induktanzen und der Widerstände berechnet.
• In diesen Ausführungsformen hängt das Gesamtdrehmoment des Elektromotors 105 mindestens teilweise von der Induktanz des Elektromotors 105 ab. Die Gleichung für das Gesamtdrehmoment des Nicht-Einzelpol-Dreiphasen-Elektromotors 105 bei Verwendung einer leistungsinvarianten Transformation lautet wie folgt: $$T=\frac{\left(v_{df}{i}_d+v_{qf}{i}_q+v_{of}{i}_o\right)}{{\omega }_r}+p\left(L_d-L_q\right)i_d{i}_q+\frac{1}{2}p\left(\frac{\partial L_d}{\partial {\theta }_e}{i}_d{}^2+\frac{\partial L_q}{\partial {\theta }_e}{i}_q{}^2+\frac{\partial L_0}{\partial {\theta }_e}{i}_0{}^2\right)+T_{cog}$$

  

  Wie bei den anderen Ausführungsformen kann der Mittelwert wegsubtrahiert werden, wodurch die Welligkeitskomponente des Drehmoments, die auf null gesetzt ist, zurückbleibt und die Phasenströme unter Verwendung einer Optimierung bestimmt werden, die die Einschränkung erfüllt und die Norm der Störströme minimiert. Dann werden die Spannungswellenformen auf Basis der Störströme bestimmt. Mit der leistungsvarianten Transformation wird die Drehmomentgleichung $$T=\frac{\left(\frac{3}{2}{v}_{df}{i}_d+\frac{3}{2}{v}_{qf}{i}_q+3v_{0f}{i}_0\right)}{{\omega }_r}+\frac{3}{2}p\left(L_d-L_q\right)i_d{i}_q+\frac{1}{2}p\left(\frac{3}{2}\frac{d{L}_d}{d{\theta }_e}{i}_d^2+\frac{3}{2}\frac{d{L}_q}{d{\theta }_e}{i}_q^2+3\frac{d{L}_0}{d{\theta }_e}{i}_0^2\right)+T_{cog}$$

  
• Bei einigen Ausführungsformen generiert die Impulsbreitenmodulationssteuerung 230, nachdem die Spannungswellenformen bestimmt sind, mehrere impulsbreitenmodulierte Wellenformen, die die Spannungswellenformen approximieren. Die impulsbreitenmodulierten Wellenformen werden an die steuerbaren Schalter 210 angelegt, um die Spannungswellenformen in den Elektromotor 105 einzukoppeln.
• Die Schritte des Verfahrens 400 können in verschiedenen Reihenfolgen durchgeführt werden. Beispielsweise kann der Controller 120 die Störströme bestimmen und dann die Störströme auf Basis einer Rückkopplung von der Rotorposition zu dem stationären Rahmen umwandeln, ohne zuerst Störspannungen in dem sich drehenden Referenzrahmen zu bestimmen. In diesem Fall kann die Impulsbreitenmodulationssteuerung 230 ein Signal von dem Controller 120 empfangen, das die bestimmten Phasenströme anzeigt, und eine Rückkopplung der gemessenen Phasenströme unter Bezugnahme auf den stationären Referenzrahmen von den Phasenleitungen 215. Mit diesen Werten kann die Impulsbreitenmodulationssteuerung 230 die bestimmten Phasenströme unter Verwendung der steuerbaren Schalter 210 implementieren.
• Bei anderen Ausführungsformen kann der Controller 120 ein Rückkopplungssignal von dem Elektromotor 105 verwenden, das die gemessenen Phasenströme in dem sich drehenden Referenzrahmen anzeigt. In diesen Ausführungsformen kann der Controller 120 die gemessenen Phasenströme und die bestimmten Phasenströme verwenden, um die Spannungswellenformen zu berechnen, die die bestimmten Phasenströme generieren.
• Bei noch anderen Ausführungsformen kann der Controller 120 ein Tiefpassfilter und ein Hochpassfilter enthalten. Bei diesen Ausführungsformen wird das Rückkopplungssignal, das die gemessenen Phasenströme in dem stationären Referenzrahmen anzeigt, auf Basis der Rotorposition zu dem sich drehenden Referenzrahmen umgewandelt. Nach der Umwandlung wird das Rückkopplungssignal durch ein Hochpassfilter und ein Tiefpassfilter geschickt. Das Tiefpassfilter gibt ein Rückkopplungssignal aus, das einen Mittelwert der gemessenen Phasenströme anzeigt, und das Hochpassfilter gibt ein Rückkopplungssignal aus, das einen Störstrom der gemessenen Phasenströme anzeigt. Die Störwerte können dann zu der mittleren Spannung addiert und auf Basis der Rotorposition in den stationären Referenzrahmen transformiert werden, um die Spannungswellenformen in dem stationären Rahmen für die Impulsbreitenmodulationssteuerung 230 zu erhalten.
• Die 5 bis 8 veranschaulichen Vergleiche zwischen dem Verhalten von Signalen des Elektromotors 105 vor der Durchführung des Verfahrens 400 und nach der Durchführung des Verfahrens 400. Insbesondere ist 5 eine graphische Darstellung, die Phasenströme für standardmäßige Dreiphasen-Stromwellenformen und Phasenströme wie durch das Verfahren 400 bestimmt vergleicht. 6 veranschaulicht standardmäßige Dreiphasen-Spannungswellenformen im Vergleich zu Spannungswellenformen, die durch das Verfahren 400 bestimmt werden. 7 veranschaulicht die Drehmomentwelligkeit vor dem Verfahren 400 (z. B. die ungefähr sinusförmige Drehmomentwelligkeit) und die Drehmomentwelligkeit nach dem Durchführen des Verfahrens 400 (z. B. eine ungefähr flache Drehmomentwelligkeit). 8 veranschaulicht Oberwellenkomponenten innerhalb des Elektromotors 105. Die Oberwellenkomponenten weisen vor der Durchführung des Verfahrens 400 eine viel größere Größe auf als nach der Durchführung des Verfahrens 400.
• Somit stellt die Erfindung unter anderem ein System und ein Verfahren zum Steuern eines Elektromotors bereit, das die Drehmomentwelligkeit des Elektromotors reduziert, indem spezifische Spannungswellenformen, wie durch einen Controller bestimmt, eingekoppelt werden. Verschiedene Merkmale und Vorteile der Erfindung werden in den folgenden Ansprüchen dargelegt.

Claims (20)

1. Motoransteuersystem zum Steuern eines Elektromotors, umfassend: mehrere Phasenleitungen, die schaltbar mit dem Elektromotor verbunden sind; mehrere steuerbare Schalter, die jeweils zwischen den Elektromotor und eine der mehreren Phasenleitungen geschaltet sind; einen Rotorsensor; einen Controller mit einem Elektronikprozessor und einem Speicher, wobei der Controller kommunikativ an die mehreren steuerbaren Schalter gekoppelt und konfiguriert ist zum Empfangen eines Signals, das eine Rotordrehzahl und eine Rotorposition anzeigt, von dem Rotorsensor, Generieren eines Werts, der eine gegenelektromotorische Kraft (Gegen-EMK) als Funktion der Rotorposition bezüglich eines sich drehenden Referenzrahmens ausdrückt, Bestimmen von mehreren Phasenströmen, die eine Drehmomentwelligkeit des Elektromotors reduzieren, mindestens teilweise auf Basis des Werts und der Rotorposition, und Betätigen der steuerbaren Schalter, um den Elektromotor mit den mehreren Phasenströmen zu versorgen.
2. Motoransteuersystem nach Anspruch 1, wobei der Controller konfiguriert ist zum Generieren von mehreren Werten, die Charakteristika des Elektromotors bezüglich des sich drehenden Referenzrahmens ausdrücken, vor dem Bestimmen der mehreren Phasenströme, und wobei der Controller konfiguriert ist zum Bestimmen der mehreren Phasenströme in einem sich drehenden Referenzrahmen bezüglich des Elektromotors.
3. Motoransteuersystem nach Anspruch 1, wobei der Controller konfiguriert ist zum Generieren des Werts, der die gegenelektromotorische Kraft (Gegen-EMK) ausdrückt, als Funktion der Rotorposition bezüglich des sich drehenden Referenzrahmens durch Umwandeln eines vorbestimmten Werts der Gegen-EMK als Funktion der Rotorposition bezüglich eines stationären Referenzrahmens.
4. Motoransteuersystem nach Anspruch 1, wobei der Controller konfiguriert ist zum Empfangen eines Steuersignals, das eine gewünschte Leistungsabgabe des Elektromotors anzeigt, und Bestimmen der mehreren Phasenströme mindestens teilweise auf dem Steuersignal.
5. Motoransteuersystem nach Anspruch 1, wobei der Controller konfiguriert ist zum Bestimmen der mehreren Phasenströme durch zuerst Bestimmen von mehreren Störströmen bezüglich des sich drehenden Referenzrahmens, die eine Drehmomentwelligkeit des Elektromotors auf etwa null setzen.
6. Motoransteuersystem nach Anspruch 5, wobei der Controller konfiguriert ist zum Bestimmen der mehreren Störströme auf Basis der Gegen-EMK, der Rotorposition und eines Steuersignals, das eine gewünschte Leistungsabgabe des Elektromotors anzeigt.
7. Motoransteuersystem nach Anspruch 6, wobei der Controller konfiguriert ist zum Wählen einer Menge unter den mehreren Störströmen, wobei die eine Menge eine kleinste Norm besitzt.
8. Motoransteuersystem nach Anspruch 7, wobei der Controller konfiguriert ist zum Bestimmen einer Menge von Direkt-Quadratur-Phasenströmen auf Basis der einen Menge der mehreren Störströme, und Transformieren der Menge von Direkt-Quadratur-Phasenströmen zu einem stationären Rahmen, um die mehreren Phasenströme zu erhalten.
9. Motoransteuersystem nach Anspruch 1, weiterhin umfassend: einen Stromsensor, der zwischen mindestens einem der mehreren steuerbaren Schalter und dem Elektromotor positioniert ist, wobei der Stromsensor konfiguriert ist zum Generieren eines Stromsignals, das einen an den Elektromotor über den mindestens einen der mehreren steuerbaren Schalter gelieferten Strom anzeigt, wobei der Controller konfiguriert ist zum Bestimmen von mehreren Spannungswellenformen zum Liefern an den Elektromotor mindestens teilweise auf Basis des Stromsignals, wobei jede der mehreren Spannungswellenformen ausgelegt ist zum Generieren einer der mehreren Phasenströme.
10. Motoransteuersystem nach Anspruch 9, wobei der Controller konfiguriert ist zum Bestimmen der mehreren Spannungswellenformen zum Liefern an den Elektromotor mindestens teilweise auf Basis einer Induktanz des Elektromotors als Funktion der Rotorposition.
11. Verfahren zum Betreiben eines Motoransteuersystems für einen Elektromotor, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Empfangen, bei einem Controller, eines Signals, das eine Rotordrehzahl und eine Rotorposition anzeigt; Generieren eines Werts, der eine gegenelektromotorische Kraft (Gegen-EMK) als Funktion der Rotorposition bezüglich eines sich drehenden Referenzrahmens ausdrückt, Bestimmen von mehreren Phasenströmen, die eine Drehmomentwelligkeit des Elektromotors reduzieren, mindestens teilweise auf Basis des Werts und der Rotorposition, und Betätigen von mehreren steuerbaren Schaltern, um den Elektromotor mit den mehreren Phasenströmen zu versorgen.
12. Verfahren zum Betreiben des Motoransteuersystems nach Anspruch 11, wobei das Verfahren weiterhin Folgendes umfasst: Generieren von mehreren Werten, die Charakteristika des Elektromotors bezüglich des sich drehenden Referenzrahmens ausdrücken, vor dem Bestimmen der mehreren Phasenströme, und Bestimmen der mehreren Phasenströme in einem stationären Referenzrahmen bezüglich des Elektromotors.
13. Verfahren zum Betreiben des Motoransteuersystems nach Anspruch 11, wobei das Verfahren weiterhin Folgendes umfasst: Generieren des Werts, der die gegenelektromotorische Kraft (Gegen-EMK) ausdrückt, als Funktion der Rotorposition bezüglich des sich drehenden Referenzrahmens durch Umwandeln eines vorbestimmten Werts der Gegen-EMK als Funktion der Rotorposition bezüglich eines stationären Referenzrahmens.
14. Verfahren zum Betreiben des Motoransteuersystems nach Anspruch 11, wobei das Verfahren weiterhin Folgendes umfasst: Empfangen eines Steuersignals, das eine gewünschte Leistungsabgabe des Elektromotors anzeigt, und Bestimmen der mehreren Phasenströme mindestens teilweise auf dem Steuersignal.
15. Verfahren zum Betreiben des Motoransteuersystems nach Anspruch 12, wobei das Verfahren weiterhin Folgendes umfasst: Bestimmen der mehreren Phasenströme durch zuerst Bestimmen von mehreren Störströmen bezüglich des sich drehenden Referenzrahmens, die eine Drehmomentwelligkeit des Elektromotors auf etwa null setzen.
16. Verfahren zum Betreiben des Motoransteuersystems nach Anspruch 15, wobei das Verfahren weiterhin Folgendes umfasst: Bestimmen der mehreren Störströme auf Basis der Gegen-EMK, der Rotorposition und eines Steuersignals, das eine gewünschte Leistungsabgabe des Elektromotors anzeigt.
17. Verfahren zum Betreiben des Motoransteuersystems nach Anspruch 16, wobei das Verfahren weiterhin Folgendes umfasst: Wählen einer Menge unter den mehreren Störströmen, wobei die eine Menge eine kleinste Norm besitzt.
18. Verfahren zum Betreiben des Motoransteuersystems nach Anspruch 17, wobei das Verfahren weiterhin Folgendes umfasst: Bestimmen einer Menge von Direkt-Quadratur-Phasenströmen auf Basis der einen Menge der mehreren Störströme, und Transformieren der Menge von Direkt-Quadratur-Phasenströmen zu dem stationären Rahmen, um die mehreren Phasenströme zu erhalten.
19. Verfahren zum Betreiben des Motoransteuersystems nach Anspruch 11, wobei das Verfahren weiterhin Folgendes umfasst: Empfangen eines Stromsignals, das einen an den Elektromotor gelieferten Strom anzeigt; und Bestimmen von mehreren Spannungswellenformen zum Liefern an den Elektromotor mindestens teilweise auf Basis des Stromsignals, wobei jede der mehreren Spannungswellenformen ausgelegt ist zum Generieren einer der mehreren Phasenströme.
20. Verfahren zum Betreiben des Motoransteuersystems nach Anspruch 19, wobei das Verfahren weiterhin Folgendes umfasst: Bestimmen der mehreren Spannungswellenformen zum Liefern an den Elektromotor mindestens teilweise auf Basis einer Induktanz des Elektromotors als Funktion der Rotorposition.

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