DE102011075789A1

DE102011075789A1 - Verfahren zum Betrieb einer Drehfeldmaschine

Info

Publication number: DE102011075789A1
Application number: DE102011075789A
Authority: DE
Inventors: Hassan Lamsahel
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2011-05-13
Filing date: 2011-05-13
Publication date: 2012-11-15

Abstract

Verfahren zum Betrieb einer Drehfeldmaschine (4), insbesondere einer permanenterregten Synchronmaschine (PMSM), an einem Wechselrichter (1), wobei zum Betrieb der Drehfeldmaschine (4) PWM-Vorgabewerte für je eine Phase (U, V, W) derselben ermittelt werden, korrespondierend mit welchen Leistungsschalter (T1, ... T6) des Wechselrichters (1) einen Spannungsvektor an der Drehfeldmaschine (4) einstellen, wobei infolge des Erkennens eines Fehlers, insbesondere eines Kurzschlusses (5), eines Leistungsschalters (T1 ... T6) in einem ersten Schritt, in einem zweiten Schritt ein PWM-Vorgabewert (PWMd) zum weiteren Betrieb der Drehfeldmaschine (4) für die mittels des defekten Leistungsschalters (T1 ... T6) zu versorgende Phase (U, V, W) der Drehfeldmaschine (4) konstant gesetzt und als konstanter PWM-Vorgabewert nachfolgend (PWMd,n) ausgegeben wird, während für die weiteren Phasen (U, V, W) der Drehfeldmaschine (4) wiederholt optimierte PWM-Vorgabewerte (PWMi,n) ermittelt und ausgegeben werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Drehfeldmaschine gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Bei einem Wechselrichter, insbesondere einem Spannungszwischenkreis-Wechselrichter, können durch ein PWM- bzw. Unterschwingungs-Modulationsverfahren die gewünschten Spannungen für eine mittels des Wechselrichters zu betreibende Drehfeldmaschine eingestellt werden. Im Normalfall wird die feldorientierte Regelung (FOR) für die Ansteuerung einer Permanenterregten Synchronmaschine (PMSM) verwendet.
Bei einem Fehler im Wechselrichter, insbesondere bei Kurzschluss eines Leistungsschalters, z.B. eines MOSFETs, kann die Drehfeldmaschine nicht richtig geregelt werden, weil der gewünschte Spannungsvektor wegen des Kurzschlusses nicht eingestellt werden kann. Als Maßnahmen werden in derartigen Fehlerfällen entweder die Maschine kurzgeschlossen, z.B. gemäß der Druckschrift DE 198 04 967 A1 , oder alle übrigen MOSFETs geöffnet, um die Drehfeldmaschine von der Spannungsversorgung zu trennen und sie zum Stillstand zu bringen. In beiden Fällen entstehen Bremsmomente, welche bei Einsatz im Fahrbetrieb, z.B. eines Kraftfahrzeugs, für die Fahrsicherheit riskant sind.
Will man eine sichere Abschaltung der Maschine erreichen, so sind Phasentrenner oder Sternpunktrelais für eine PMSM-Maschine notwendig, um beim Fehlerfall die sofortige Trennung der Drehfeldmaschine vom Wechselrichter und von der Energieversorgung zu bewirken. Durch diese Bauteile entstehen zusätzliche Kosten und Bauraum, wobei zudem Dauerverluste verursacht werden, da Phasentrenner einen Durchschaltwiderstand haben.
Ausgehend hiervon liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, vorstehend geschilderte Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und ein Verfahren zum Betrieb einer Drehfeldmaschine vorzuschlagen, bei welchem die Drehfeldmaschine bei Auftreten eines Leistungsschalterfehlers weiter betreibbar ist, insbesondere betriebssicher.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Vorgeschlagen wird erfindungsgemäß ein Verfahren zum Betrieb einer Drehfeldmaschine, insbesondere einer permanenterregten Synchronmaschine (PMSM), an einem Wechselrichter, wobei der Wechselrichter vorzugsweise ein Spannungszwischenkreis-Wechselrichter ist, insbesondere ein Pulswechselrichter. Der Wechselrichter kann vorzugweise mittels einer B6-Brücke gebildet sein, i.e. drei Halbbrücken mit je zwei Leistungsschaltern aufweisen. Über jede Halbbrücke bzw. deren Mittenabgriff kann je eine Phase der Drehfeldmaschine mit Energie versorgt werden. Die Leistungsschalter sind vorzugsweise IGBTs oder MOSFETs, welche mit einer Freilaufdiode beschaltet sind.
Zum Betrieb der Drehfeldmaschine werden im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens PWM-Vorgabewerte für je eine Phase derselben ermittelt, z.B. berechnet, korrespondierend mit welchen Leistungsschalter des Wechselrichters einen Spannungsvektor an der Drehfeldmaschine einstellen, i.e. über dessen Treiberstufe. Die PWM-Vorgabewerte drücken hierbei Tastverhältnisse für ausgewählte Schalter der Halbbrücken aus, i.e. je Phase. Die PWM-Vorgabewerte können von einer Regler- bzw. einer Steuerstruktur so generiert werden, dass sich die gewünschten Ströme und Spannungen einstellen, i.e. ein Spannungsvektor an der Drehfeldmaschine. Die PWM-Vorgabewerte sind Werte, welche als Vorgaben für den Normalbetriebsfall der Drehfeldmaschine tauglich sind und als solche ermittelt werden können.
Durch einen Fehler, insbesondere einen Kurzschluss eines Leistungsschalters in einer Phase bzw. Halbbrücke, kann der PWM-Wert in dieser Phase nicht eingestellt werden. Der weitere Leistungsschalter in der gleichen Phase bzw. Halbbrücke muss dauerhaft geöffnet bleiben, damit kein Kurzschluss am Zwischenkreis entsteht. Andernfalls könnte ein Zwischenkreiskondensator zerstört werden.
Um die Drehfeldmaschine bei Auftreten eines derartigen Fehlers weiter betreiben zu können, insbesondere betriebssicher und ohne eine übermäßige Verzerrung der Phasenströme, wird bei dem Verfahren in einem ersten Schritt ein Fehler, insbesondere ein Kurzschluss, eines Leistungsschalters, erkannt. Hierzu kann eine Überwachungseinrichtung genutzt werden, welche Bestandteil einer Regler- und/oder Steuerstruktur für den Betrieb der Drehfeldmaschine ist.
Verfahrensgemäß ist nachfolgend ein zweiter Schritt vorgesehen, bei welchem ein PWM-Vorgabewert zum weiteren Betrieb der Drehfeldmaschine für die mittels des defekten Leistungsschalters zu versorgende Phase der Drehfeldmaschine konstant gesetzt wird. Das heißt, dass ein konstanter PWM-Vorgabewert an die Stelle eines für den Normalbetriebsfall jeweils generierten PWM-Vorgabewerts für die mittels der Halbbrücke, welche den defekten Leistungsschalter aufweist, zu versorgende Phase tritt. Dieser wird nachfolgend für den weiteren Betrieb der Drehfeldmaschine ausgegeben, insbesondere für sämtliche zu stellenden Spannungsvektoren, und weiterhin insbesondere als ausschließlicher PWM-Vorgabewert für diese Phase.
Vorgesehen ist hierbei, den konstanten PWM-Vorgabewert, insbesondere in Abhängigkeit der Position des defekten Leistungsschalters in dessen Halbbrücke, auf 100% oder 0% zu setzen. Z.B. wird der konstante PWM-Vorgabewert für einen kurzgeschlossenen High-Side-Leistungsschalter, in der Regel der obere Schalter, auf 100% gesetzt, für den Fall eines kurzgeschlossenen Low-Side-Leistungsschalters, in der Regel der untere Schalter, auf 0% gesetzt.
Für den weiteren Betrieb der Drehfeldmaschine nach Auftreten eines Schalterfehlerzustands werden im zweiten Schritt ferner für die weiteren Phasen der Drehfeldmaschine optimierte PWM-Vorgabewerte ermittelt und ausgegeben. Die optimierten PWM-Vorgabewerte werden insbesondere basierend auf den PWM-Vorgabewerten für die weiteren Phasen ermittelt, i.e. basierend auf den vorab ermittelten PWM-Vorgabewerten für die weiteren Phasen. Durch diese Maßnahmen kann der ursprünglich angestrebte Spannungsvektor wiederhergestellt ausgegeben werden.
Mittels des konstanten sowie der optimierten PWM-Vorgabewerte kann hiernach für einen Fehlerfall vorteilhaft ein Spannungsvektor an der Drehfeldmaschine eingestellt werden, welcher im Mittel zu keinem Bremsmoment und/oder zu keinem überhöhten Phasenstrom führt. Ansonsten bei hohen Drehzahlen entstehende Bremsmomente können im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorteilhaft reduziert werden. Auch die Erzielung eines positiven Drehmoments ist vorteilhaft möglich, insbesondere bei niedrigen Drehzahlen.
Die Ermittlung eines optimierten PWM-Vorgabewerts für jeweils eine der weiteren Phasen kann bevorzugt mittels der Gleichung 1) PWM_i,n = (PWM_d,n – PWM_d) + PWM_i erfolgen. Hierin bezeichnet PWM_i,n einen optimierten PWM-Vorgabewert für die jeweilige weitere Phase – welche über intakte Leistungsschalter ansteuerbar und insofern als intakte Phase bezeichnet werden kann – und PWM_i einen PWM-Vorgabewert für dieselbe Phase. Ferner bezeichnet PWM_d,n den konstant gesetzten PWM-Vorgabewert für die fehlerhaft ansteuerbare Phase – welche insofern als defekte Phase bezeichnet werden kann – und PWM_d einen PWM-Vorgabewert für dieselbe Phase. PWM_i und PWM_d sind hierbei insbesondere PWM-Vorgabewerte, welche für einen Normalbetriebsfall zur Steuerung der Drehfeldmaschine geeignet wären.
Bei dem vorgeschlagenen Verfahren der PWM-Modulation werden vorteilhaft die beiden PWM-Vorgabewerte der fehlerfrei ansteuerbaren Phasen derart modifiziert, dass sich ein ursprünglich beabsichtigter Spannungsvektor wieder einstellt.
Die mittels der Gleichung 1) ermittelten optimierten bzw. korrigierten PWM-Vorgabewerte für die weiteren Phasen sind wirksam, solange die neu ermittelten PWM-Vorgabewerte den Schwellwert 0% und 100% nicht unter- bzw. überschreiten. Für den Fall, dass die ermittelten PWM-Vorgabewerte außerhalb dieser Schwellwerte liegen, werden sie auf diesen Schwellwert limitiert und als limitierte PWM-Vorgabewerte ausgegeben. Angemerkt sei, dass mittels der PWM-Vorgabewerte, dem konstant gesetzten PWM-Vorgabewert, den optimierten PWM-Vorgabewerten sowie den limitierten PWM-Vorgabewerten insbesondere jeweils PWM-Tastverhältnisse für eine Phase ausgedrückt werden
Vorgesehen ist erfindungsgemäß auch, in einem Zwischenschritt zwischen dem ersten und dem zweiten Schritt von einem geregelten Betrieb der Drehfeldmaschine auf einen gesteuerten Betrieb der Drehfeldmaschine umzuschalten, alternativ vorzugsweise auf einen geregelten Betrieb mit Stromschätzung. Hierdurch kann ein PWM-Vorgabewert für die weiteren Phasen auch dann bereitgestellt werden, wenn Stromsensoren einer Reglerstruktur aufgrund eines Leistungsschalterkurzschlusses nicht länger zur Verfügung stehen oder die Strommessung unbrauchbar wird.
Für einen gesteuerten Betrieb der Drehfeldmaschine wird vorzugsweise von einer feldorientierten Regelung auf eine feldorientierte Steuerung umgeschaltet, insbesondere eine feldorientierte Steuerung mit einstellbarer Dynamik. Alternativ kann z.B. ein Strommodell zur Schätzung der Phasenströme oder Maschinenströme im d,q-Koordinatensystem verwendet werden, um Stromsensorik zu kompensieren. Die PWM-Vorgabewerte können hierbei nach Umschalten auf den Steuer-Betriebsmodus im Steuer-Betriebsmodus oder alternativ nach Umschalten auf einen Regelungs-Betriebsmodus mit Stromschätzung, insbesondere mit feldorientierter Regelung und Stromschätzung, in einem solchen ermittelt werden.
Die Steuerstruktur für einen gesteuerten Betrieb kann vorteilhaft mittels einer für den Normalbetrieb der Drehfeldmaschine verwendeten Reglerstruktur realisiert sein. Im Zuge eines Umschaltens können vorzugsweise auch die Stromsensoren der Reglerstruktur, welche zum Betrieb der Drehfeldmaschine vorgesehen ist, abgeschaltet und somit z.B. vor Schäden geschützt werden. Alternativ kann im Fehlerfall eine Reglerstruktur mit Stromschätzung, i.e. eine FOR mit Stromschätzer, mittels der im Normalbetrieb verwendeten Reglerstruktur gebildet werden, wobei die Stromsensorik ebenfalls abgeschaltet werden kann.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird auch ein Antriebssystem für eine Drehfeldmaschine, insbesondere eine permanenterregte Synchronmaschine (PMSM), zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagen. Das Antriebssystem weist eine Reglerstruktur sowie einen in die Reglerstruktur einbezogenen Wechselrichter zum Betrieb der Drehfeldmaschine auf. Die Reglerstruktur ist vorzugsweise auf eine Steuerstruktur zur feldorientierten Steuerung der Drehfeldmaschine umschaltbar, insbesondere zur feldorientierten Steuerung mit einstellbarer Dynamik, alternativ bevorzugt auf eine Reglerstruktur zur insbesondere feldorientierten Regelung mit Stromschätzung.
Seitens der Steuer- bzw. Reglerstruktur ist der Wechselrichter, bzw. dessen Leistungsteil, mittels der PWM-Vorgabewerte steuerbar, insbesondere über die Wechselrichter-Treiberstufe, i.e. im Fehlerfall mittels der konstanten, optimierten bzw. limitierten PWM-Vorgabewerte. Die Reglerstruktur bzw. das Antriebssystem ist hierbei vorzugsweise derart ausgebildet, dass ein Umschalten zwischen Regel- und Steuerbetrieb in Abhängigkeit eines an einem Leistungsschalter detektierten Fehlers ermöglicht ist, insbesondere ein Umschalten auf eine feldorientierte Steuerung mit einstellbarer Dynamik. Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist das Antriebssystem eine mittels des Wechselrichters betreibbare Drehfeldmaschine auf. Die Drehfeldmaschine ist zum Beispiel als Vollpolmaschine mit rotationssymmetrischem Rotor oder als Schenkelpolmaschine mit ausgeprägten Polen ausgebildet.
Durch ein Antriebssystem, welches mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens betreibbar ist, können – insbesondere bei niedrigen Drehzahlen – sogar positive Drehmomente erreicht werden, wobei die Phasenströme ausreichend niedrig sind, um einer Zerstörung der Leistungsschalter vorzubeugen und die Permanentmagnete der Maschine nicht entmagnetisiert werden. Teure Bauelemente, wie z.B. Sternpunktrelais und Phasentrenner, welche ansonsten nötig wären, können eingespart werden.
Das vorgeschlagene Verfahren bzw. das vorgeschlagene Antriebssystem wird bevorzugt zum Betrieb einer Drehfeldmaschine eines Kraftfahrzeugs eingesetzt, da hier bei einem plötzlichen Ausfall eines die Drehfeldmaschine ansteuernden Leistungsschalters das Kraftfahrzeug oft nicht sofort gestoppt werden kann und daher die Drehfeldmaschine in einem solchen Fall zumindest eingeschränkt weiterbetreibbar sein muss. Insbesondere eignet sich das vorgeschlagene Verfahren bzw. das vorgeschlagene Antriebssystem daher für den Betrieb eines Kraftfahrzeugsystems, das zwingend unempfindlich gegen derartige Ausfälle sein muss, wie eine Aktorik zur Lenkkraftunterstützung einer Fahrzeuglenkung oder eine Aktorik zum Schalten von Übersetzungsstufen eines mehrstufigen Fahrzeuggetriebes oder eine Aktorik zum Verstellen eines Fahrzeugfahrwerks. Alternativ hierzu dient das Verfahren bzw. das Antriebssystem zum Betrieb eines Fahrantriebs des Kraftfahrzeugs, i.e. eines Traktionsantriebs.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnungen, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 exemplarisch einen Wechselrichter mit einem fehlerbehafteten Leistungsschalter;
2 exemplarisch eine Darstellung verbliebener Sektoren für die Einstellung eines Spannungsvektors;
3 exemplarisch und schematisch eine Reglerstruktur für eine feldorientierte Regelung gemäß einer möglichen Ausführungsform der Erfindung;
4 exemplarisch und schematisch eine mittels der Reglerstruktur gemäß 3 gebildete Steuerstruktur für eine feldorientierte Steuerung gemäß einer möglichen Ausführungsform der Erfindung.
In den nachfolgenden Figurenbeschreibungen sind gleiche Elemente bzw. Funktionen mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Die 1 zeigt exemplarisch und schematisch einen Pulswechselrichter 1 mit einem Spannungszwischenkreis 2, welcher mittels eines Zwischenkreiskondensators 3 gebildet ist. Der Wechselrichter 1 ist in B6-Brückenschaltung mit drei Halbbrücken gebildet, welche jeweils zwei Leistungsschalter T1, T2 bzw. T3, T4, bzw. T5, T6 in Form von MOSFETs aufweisen. Drei Leistungsschalter T1, T3, T5 des Wechselrichters 1 sind als High-Side-Leistungsschalter, drei Schalter T2, T4, T6 als Low-Side-Leistungsschalter angeordnet. Die Mittenabgriffe der Halbbrücken sind je mit einer Phase U bzw. V bzw. W einer Drehfeldmaschine 4 in Form einer permanenterregten Synchronmaschine (PMSM) 4 elektrisch verbunden.
Die Drehfeldmaschine 4 ist insbesondere zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug vorgesehen, z.B. zur Verwendung in einer Servolenkung. Die Drehfeldmaschine 4 weist einen Stator mit einer Ständerwicklung, insbesondere mit den drei Wicklungssträngen U, V, W auf, welche vorzugsweise symmetrisch gewickelt und um 120 Grad versetzt angeordnet sind, und weiterhin insbesondere einen mit Permanentmagneten bestückten Rotor.
Der in 1 gezeigte Wechselrichter 1 veranschaulicht beispielhaft einen Fehlerzustand eines Leistungsschalters T1 in Form eines Kurzschlusses 5 des Schalters, d.h. dessen Schaltstrecke ist dauerhaft elektrisch leitfähig. Die Auswirkungen eines solchen Fehlers für die Ansteuerung der Drehfeldmaschine 4 werden nachfolgend anhand von 2 näher beleuchtet.
Im Normalbetriebsfall durchläuft ein Spannungszeiger u* innerhalb einer elektrischen Periode alle sechs Sektoren, 2. Dadurch, dass nicht alle acht diskreten Spannungsvektoren v₀ ... v₇ des Raumzeigers des Wechselrichters 1 wegen des Kurzschlusses 5 des Leistungsschalters T1 eingestellt werden können, kann der beabsichtigte Spannungsvektor u* nur in einem reduzierten Bereich innerhalb einer elektrischen Periode eingestellt werden. Hierbei können nur drei diskrete Spannungsvektoren v₆, v₁, v₂ und ein Nullspannungsvektor v₀ bzw. v₇ eingestellt werden, so dass nur zwei Sektoren abgedeckt werden. Für den beispielhaft dargestellten Kurzschluss 5 des MOSFETs T1 in Phase U werden z.B. nur die Sektoren 1 und 6 abgedeckt. Außerhalb dieser beiden Sektoren 1 und 6 kann der gewünschte Spannungsvektor u* nicht eingestellt werden.
Um einen Weiterbetrieb der Drehfeldmaschine 4, welcher nicht mit überhöhten Phasenströmen einhergeht und im Mittel nicht zu einem Bremsmoment führt, in einem derartigen Fehlerfall zu ermöglichen, weist ein Antriebssystem 6 für die Drehfeldmaschine 4 eine Reglerstruktur 7 gemäß 3 auf, welche bei Eintritt eines wie oben beschriebenen Fehlerfalls insbesondere in einen Steuer-Betriebsmodus wechselt. Vorliegend ist die Reglerstruktur 7 gemäß 3, welche den fehlerfreien bzw. Normalbetrieb regelt, für den Fehlerfall vorteilhaft auf eine Steuerstruktur gemäß 4 umschaltbar.
Für den Normalbetriebsfall ist die Reglerstruktur 7 zur feldorientierten Regelung ausgebildet, wobei PWM-Vorgabewerte PWM1, PWM2, PWM3 für den Wechselrichter 1 mittels eines PWM-Generators 8 anhand von Sollstromgrößen Isd*, Isq*, welche im d,q-Zweigrößensystem vorgegeben werden, unter Berücksichtigung tatsächlicher, gemessener Phasenströme Is1, Is2, Is3 ermittelt werden. Zur Ermittlung der Phasenströme Is1, Is2, Is3 werden Stromsensoren 9 verwendet, um eine möglichst exakte Regelung zu ermöglichen. Mittels der erhaltenen PWM-Vorgabewerte PWM1, PWM2, PWM3 wird der Wechselrichter 1 angesteuert bzw. über dessen Brückenabgriffe die Phasen U, V, W der Drehfeldmaschine 4. Weitere Merkmale der Reglerstruktur 7 sind nachfolgend im Zusammenhang mit 4 noch näher beschrieben.
Im Fehlerfall, i.e. infolge eines Erkennens eines Fehlers, wird die Reglerstruktur 7 – wie vorstehend erwähnt – auf die Steuerstruktur 10 gemäß 4 umgeschaltet, welche zur feldorientierten Steuerung (FOS), insbesondere mit einstellbarer Dynamik ausgebildet ist. Im Zuge der Umschaltung, welche durch eine Leistungsschalter-Überwachungseinrichtung, Pfeil A in 3 und 4, der Reglerstruktur 7 (nicht dargestellt) getriggert wird, wird unter anderem die Stromsensorik 9 der Reglerstruktur 7 abgeschaltet, so dass eine Rückkopplung von Ist-Werten Is1, Is2, Is3 an einen Eingang entfällt. Mittels der nunmehr vorgesehenen Steuerstruktur 10, deren Funktionalität nachfolgend näher erläutert werden soll, können dennoch geeignete Soll-Größen für den Drehfeldmaschinenbetrieb ermittelt werden.
Die Steuerstruktur 10 des Antriebssystems 6 gemäß 4 nutzt einen Positionsgeber 11 bzw. Positionssensor der Reglerstruktur 7, z.B. in Form eines Inkrementalgebers oder eines Resolvers, welcher der Ermittlung der mechanischen Winkelgeschwindigkeit des Rotors bzw. Polrades der Drehfeldmaschine 4 dient. Der Positionsgeber 11 liefert z.B. ein Positionssignal in Form eines Winkelsignals, z.B. den mechanischen Winkel θ_mech, welchen der Rotor z.B. mit einem Bezugspunkt auf dem Stator der Drehfeldmaschine 4 einschließt.
Die Steuerstruktur 10 weist weiterhin eine erste Funktionseinheit 12, welche mittels eines Mikrocontrollers oder eines Mikrocomputers der Reglerstruktur 7 gebildet sein kann auf, wobei die erste Funktionseinheit 12 dazu vorgesehen ist, insbesondere unter Berücksichtigung einer tatsächlichen, ermittelten elektrischen Winkelgeschwindigkeit ω_el des Rotors sowie vorgegebenen d,q-Stromkomponenten Spannungsvorgaben bzw. Sollspannungswerte für eine (Stator-)Längsspannungskomponente bzw. d-Spannungskomponente und eine (Stator-)Querspannungskomponente bzw. q-Spannungskomponente jeweils im d,q-Zweigrößensystem mittels jeweiliger FOS-Algorithmen zu ermitteln und bereit zu stellen. Das d,q-Zweigrößensystem bezeichnet dabei ein Koordinatensystem, welches auf bekannte Weise mit dem Rotor umläuft.
Die erste Funktionseinheit 12 weist einen Eingang 13 auf, welchem die Sollstromkomponenten Sollquerstrom I_sq und Solllängsstrom I_sd des jeweiligen aktuellen Abtastschritts, vorliegend gekennzeichnet durch die Indizierung _{_k}, im d,q-Zweigrößensystem, als Eingangsgrößen bzw. Vorgaben zuführbar sind, um ein für den Normalbetrieb gewünschtes Drehmoment an der Drehfeldmaschine 4 abhängig von ihrer Drehzahl via des Sollquerstroms I_{sd_k} und des Solllängsstroms I_{sq_k} im jeweiligen Abtastschritt der Dauer T einzustellen. Die Sollstromvorgaben I_{sd_k}, I_{sq_k} werden z.B. aufgrund einer Nutzereingabe vorgegeben. Angemerkt sei, dass die Indizierung _s den Statorbezug, d.h. eine Größe betreffend den Stator der Drehfeldmaschine 4 ausdrückt.
Weiterhin weist die erste Funktionseinheit 12 einen Eingang 14 auf, an welchem als zusätzliche Eingangsgröße die tatsächliche elektrische Winkelgeschwindigkeit ω_el des Rotors zur Verfügung gestellt wird. Die elektrische Winkelgeschwindigkeit ω_el wird basierend auf dem ermittelten mechanischen Winkel θ_mech z.B. durch Betrachtung der zeitlichen Änderung des mechanischen Winkels θ_mech entsprechend
i.e. basierend auf der Winkelinformation des Positionsgebers 11, als auch in Abhängigkeit der Polpaarzahl Zp auf bekannte Weise ermittelt. Eine dazu entsprechend ausgebildete zweite Funktionseinheit 15 kann z.B. Teil des Positionssensors 11 oder alternativ getrennt davon gebildet sein, z.B. integral mit der ersten Funktionseinheit 12. Der Eingang 14 ist z.B. mit einem Ausgang der zweiten Funktionseinheit 15 verbunden, z.B. mittels einer elektrischen Verbindungsleitung 16.
Die erste Funktionseinheit 12 ist erfindungsgemäß zur Ermittlung von Sollspannungskomponenten U_{sd_k}, U_{sq_k} im d,q-Zweigrößensystem in einem aktuellen Abtastschritt basierend auf Sollspannungskomponenten U_{sd_k-1}, U_{sq_k-1} und/oder Sollstromkomponenten I_{sd_k-1}, I_{sq_k-1} des d,q-Zweigrößensystems des vorhergehenden Abtastschritts ausgebildet, wobei die ermittelten Sollspannungskomponenten U_{sd_k}, U_{sq_k}, insbesondere eine Solllängsspannungs- und eine Sollquerspannungskomponente U_{sd_k}, U_{sq_k}, zur Ansteuerung der Drehfeldmaschine 4 bereitgestellt werden, z.B. an einem Ausgang 17 der ersten Funktionseinheit 12. Anders ausgedrückt werden mittels der ersten Funktionseinheit 12 d,q-Sollspannungswerte U_{sd_k}, U_{sq_k}, insbesondere eine Solllängsspannungskomponente U_{sd_k} und eine Sollquerspannungskomponente U_{sq_k}, des aktuellen Abtastschritts in Abhängigkeit von d,q-Sollspannungswerten U_{sd_k-1}, U_{sq_k-1} und/oder d,q-Sollstromwerten bzw. Vorgaben I_{sd_k-1}, I_{sq_k-1} des vorhergehenden Abtastschritts ermittelt, i.e. entsprechend einem iterativen Verfahren.
Bei der Ermittlung der d,q-Sollspannungskomponenten U_{sd_k}, U_{sq_k} in dem jeweiligen aktuellen Abtastschritt werden insbesondere die Solllängsspannungskomponente U_{sd_k} im d,q-Zweigrößensystem in Abhängigkeit einer Solllängsstromkomponente I_{sd_k-1} und/oder einer Solllängspannungskomponente U_{sd_k-1} und/oder die Sollquerspannungskomponente U_{sq_k} im d,q-Zweigrößensystem in Abhängigkeit einer Sollquerstromkomponente I_{sq_k-1} und/oder einer Sollquerspannungskomponente U_{sq_k-1} jeweils des vorhergehenden Abtastschritts ermittelt, insbesondere durch die erste Funktionseinheit 12. Durch Berücksichtigung von Sollvorgaben bzw. Komponenten des jeweiligen vorangegangenen Abtastschritts im aktuellen Abtastschritt kann vorteilhaft eine hochdynamische Steuerung realisiert werden.
Die Ermittlung der Solllängsspannungskomponente U_{sd_k} durch insbesondere die erste Funktionseinheit 12 im aktuellen Abtastschritt erfolgt basierend auf dem Bestimmen der Lösung einer Relation, insbesondere einer Gleichung A), in welcher die Solllängsspannung U_{sd_k} des aktuellen Abtastschritts eine Funktion der Solllängsspannung U_{sd_k-1} des vorausgehenden Abtastschritts und/oder eine Funktion des Solllängsstroms I_{sd_k-1} des vorausgehenden Abtastschritts und/oder eine Funktion des Sollquerstroms I_{sq_k} des aktuellen Abtastschritts ist.
In gleicher Weise erfolgt die Ermittlung der Sollquerspannungskomponente U_{sq_k} durch insbesondere die erste Funktionseinheit 12 im aktuellen Abtastschritt basierend auf dem Bestimmen der Lösung einer Relation, insbesondere einer Gleichung B), in welcher die Sollquerspannung U_{sq_k} des aktuellen Abtastschritts eine Funktion der Sollquerspannung U_{sq_k-1} des vorausgehenden Abtastschritts und/oder eine Funktion des Sollquerstroms I_{sq_k-1} des vorausgehenden Abtastschritts und/oder eine Funktion des Solllängsstroms I_{sd_k} des aktuellen Abtastschritts ist.
Im jeweiligen aktuellen bzw. durchzuführenden Abtastschritt werden Relationen, insbesondere Gleichung A) für die (Stator-)Solllängsspannungskomponente:
und Gleichung B) für die (Stator-)Sollquerspannungskomponente
gelöst.
Die ermittelten Sollspannungen U_{sd_k}, U_{sq_k} bzw. damit korrespondierende Signale werden an dem Ausgang 17 der ersten Funktionseinheit 12 bereitgestellt. Die Gleichungen A) und B) sind z.B. in einem Festspeicher der ersten Funktionseinheit 12 hinterlegt oder werden z.B. bedarfsabhängig in einen volatilen Speicher geladen, auf welchen die erste Funktionseinheit 12 zugreift.
In den, insbesondere diskreten, Gleichungen A) und B) bezeichnet die Indizierung _{_k}, wie bereits erwähnt, ebenfalls die Größen des aktuellen und _{_k-1} die Größen des vorhergehenden Abtastschritts der Dauer T und _s den Statorbezug, d.h. eine Größe betreffend den Stator der Drehfeldmaschine 4. U_{sd_k} bzw. U_{sd_k-1} bezeichnen die Solllängsspannungskomponente, U_{sq_k} bzw. U_{sq_k-1} die Sollquerspannungskomponente, d.h. jeweils Vorgaben für z.B. weitere Funktionseinheiten des Antriebssystems 6 bzw. zur Ansteuerung der Drehfeldmaschine 4.
T_Ed bezeichnet eine Zeitkonstante resultierend aus L_sd/R und L_sd die Längskomponente der Induktivität der Ständer- bzw. Statorwicklung, T_Eq eine Zeitkonstante resultierend aus L_sq/R und L_sq die Querkomponente der Induktivität der Statorwicklung, I_{sd_k} bzw. I_{sd_k-1} die vorgegebene Solllängsstromkomponente, I_{sq_k} bzw. I_{sq_k-1} die vorgegebene Sollquerstromkomponente, R den ohmschen Wicklungswiderstand der Statorwicklung, ω_el die elektrische Winkelgeschwindigkeit und Ψω_el die als konstant angenommene Polrad- bzw. Rotorspannung für einen insbesondere sehr kleinen bzw. kurzen Abtastschritt der Dauer T, wobei Ψ den Polradfluss darstellt. Die Polradspannung wird z.B. mittels hinterlegter Kennlinien ermittelt.
Der Wicklungswiderstand R ist z.B. hinterlegt oder wird im Einzelfall entsprechend der jeweiligen Drehfeldmaschine 4 vorgegeben, z.B. ebenfalls in einem Speicher für die erste Funktionseinheit 12 hinterlegt. Die Polradspannung Ψω_el wird als konstant angenommen, da im Normalfall die mechanische Zeitkonstante der Drehfeldmaschine 4 größer ist als die elektrische Zeitkonstante. Die Drehzahl kann während der schnellen Änderung des Stromes als konstant angesehen werden.
Die d,q-Stromsollwerte bzw. Sollstromkomponenten I_{sd_k-1} und I_{sq_k-1} des jeweils vorangegangenen Abtastschritts, welche zum Lösen der Gleichung A) und B) in einem gegenwärtigen Abtastschritt _{_k} erforderlich sind, werden z.B. ebenfalls in einem Speicher für die erste Funktionseinheit 12 hinterlegt. Die Hinterlegung und ein Zugriff auf die gespeicherten Werte wird insbesondere von der ersten Funktionseinheit 12 veranlasst. Der Speicher ist z.B. ein volatiler bzw. ein RAM-Speicher.
Gemäß der Gleichungen A) und B) kann die Dynamik einer feldorientierten Steuerung (FOS), welche mittels der ersten zuschaltbaren Funktionseinheit 12 der Reglerstruktur 7 realisierbar ist bzw. ermöglicht wird, hierbei vorteilhaft wahlfrei über die Zeitkonstanten T₁ und T₂ eingestellt werden, z.B. durch zusätzliche Übertragungsglieder. Die Zeitkonstanten T_Ed und T_Eq der (Steuer-)Strecke können somit vorteilhaft kompensiert werden. Eine Rückkopplung von Ist-Werten der Längs- und Querstromkomponenten an einen Eingang zum Zwecke des Soll-/Ist-Vergleichs ist – im Gegensatz zu der feldorientierten Regelung (FOR) – nunmehr nicht länger erforderlich, so dass geeignete Sollgrößen für den Weiterbetrieb der Drehfeldmaschine 4 im Fehlerfall nach Abschaltung der Stromsensorik 9 weiterhin erhältlich sind.
Die Steuerstruktur 10 weist weiterhin z.B. eine dritte Funktionseinheit 18 auf, welche dazu vorgesehen ist, die von der ersten Funktionseinheit 12 bereitgestellten d,q-Sollspannungskomponenten U_{sd_k}, U_{sq_k} insbesondere mittels einer inversen Park- und Clarke-Transformation, in Spannungen bzw. Sollspannungswerte U_s1, U_s2, U_s3 eines Mehrphasen-Drehstromsystems, insbesondere eines Dreiphasen-Drehstromsystems, umzuwandeln, z.B. ebenfalls innerhalb des jeweiligen aktuellen Abtastschritts.
Die dritte Funktionseinheit 18 weist einen Eingang 19 auf, welcher mit dem Ausgang 17 der ersten Funktionseinheit 12 in Verbindung steht, z.B. über elektrische Verbindungsleitungen. Die der ersten Funktionseinheit 12 insbesondere nachgeordnete dritte Funktionseinheit 18, ist insbesondere als Signalwandler bzw. als Transformationseinheit ausgebildet, welche z.B. in vorstehend beschriebene erste Funktionseinheit 12 zum Lösen der Gleichung A) und B) integriert ist oder alternativ z.B. mittels einer weiteren, davon getrennten Funktionseinheit gebildet ist, z.B. in Form einer elektronischen Schaltung, z.B. eines Mikrocontrollers oder Mikrocomputers.
Zur Ermittlung der Sollspannungswerte U_s1, U_s2, U_s3 im Mehrgrößen-Drehstromsystem wird der dritten Funktionseinheit 18 ebenfalls eine Winkelinformation zur Verfügung gestellt, i.e. der tatsächliche elektrische Winkel θ_el des Rotors resultierend aus dem mechanischen Winkel in Abhängigkeit der Polpaarzahl Z_p mitgeteilt. Diese Größe wird von einer weiteren, vierten Funktionseinheit 20, alternativ z.B. von der zweiten Funktionseinheit 15, z.B. basierend auf der Winkelinformation des Positionssensors 11 auf an sich bekannte Weise ermittelt und z.B. einem weiteren Eingang 21 der dritten Funktionseinheit 18 zur Verfügung gestellt, welcher mit einem Ausgang der vierten Funktionseinheit 20 in Verbindung steht.
Basierend auf den von der dritten Funktionseinheit 18 an einem Ausgang 22 ausgegebenen Sollspannungen U_s1, U_s2, U_s3 werden anschließend PWM-Vorgabewerte PWM1, PWM2, PWM3 erzeugt, welche mit Werten korrespondieren, mit welchen die Drehfeldmaschine 4 im Normalbetriebsfall ordnungsgemäß betreibbar wäre.
Die Umwandlung der Sollspannungswerte U_s1, U_s2, U_s3 zu PWM-Vorgabewerten PWM1, PWM2, PWM3 erfolgt z.B. durch eine fünfte Funktionseinheit in Form des PWM-Generators 8, welcher als Vektormodulator bzw. Raumzeiger-Pulsweitenmodulator gebildet ist und welchem zudem die Gleichspannung U_dc des Zwischenkreises des Wechselrichters 1 als weitere Eingangsgröße zugeführt wird, i.e. an einen Eingang 23. Die Sollspannungswerte U_s1, U_s2, U_s3 liegen an einem Eingang 24 der fünften Funktionseinheit 8 an, die PWM-Vorgabewerte PWM1, PWM2, PWM3 stehen an einem Ausgang 25 zur Verfügung. Die fünfte Funktionseinheit 8 ist z.B. in eine der vorstehend beschriebenen Funktionseinheiten 12, 18, ... integriert oder z.B. alternativ davon getrennt gebildet.
Mit dem Ausgang 25 der fünften Funktionseinheit 8 verbunden ist der Eingang 26 einer sechsten Funktionseinheit 27, welche im Zuge des Umschaltens der Reglerstruktur 7 auf den Steuer-Betriebsmodus zugeschaltet wird und ausgangsseitig den Wechselrichter 1 ansteuert, i.e. dessen Treiberstufe.
Die sechste Funktionseinheit 27 ist dazu ausgebildet, während der Dauer eines Fehlerzustands eines Leistungsschalters, z.B. T1, den PWM-Vorgabewert für die defekte Phase, z.B. Phase U, welcher im Rahmen der vorliegenden Erfindung als PWM_d bezeichnet ist, konstant zu setzen und nachfolgend ausschließlich den konstanten PWM-Vorgabewert PWM_d,n für den weiteren Betrieb der Drehfeldmaschine für die defekte Phase auszugeben. Ferner ist die sechste Funktionseinheit 27 dazu ausgebildet, für die weiteren, intakten Phasen jeweils optimierte PWM-Vorgabewerte PWM_i,n zu ermitteln und auszugeben, welche gegenüber den auf den Normalbetrieb anwendbaren, im Steuer-Betriebsmodus ermittelten PWM-Vorgabewerten, bezeichnet als PWM_i, modifiziert, insbesondere optimiert sind.
Hierzu wendet die sechste Funktionseinheit je intakter Phase die Gleichung 1) an: PWM_i,n = (PWM_d,n – PWM_d) + PWM_i.
Die Gleichung 1) berücksichtigt hierbei ersichtlich eine Abweichung des PWM-Vorgabewerts PWM_d, welchem für die defekte Phase in einem intakten Zustand derselben Geltung zukäme, vom konstant gesetzten PWM-Vorgabewert PWM_d,n, dessen Wert wie oben beschrieben wiederum von der Position des defekten Leistungsschalters in der zugehörigen Halbbrücke abhängt.
Um für zwei intakte Phasen je einen optimierten PWM-Vorgabewert PWM_i,n zu erhalten, wird der entsprechende, aus dem Steuer-Betriebsmodus erhaltene PWM-Vorgabewert für die jeweilige Phase in Gleichung 1) zusammen mit jeweils den Vorgabewerten PWM_d,n und PWM_d in die Gleichung 1 eingesetzt.
Im Folgenden werden Aspekte des Verfahrens beispielhaft noch näher erläutert.
Unter obiger Annahme eines Kurzschlusses am Leistungsschalter T1, entspricht der PWM-Vorgabewert PWM1 gemäß 4, welcher im Steuer-Betriebsmodus der Reglerstruktur 7 ermittelt wird, dem PWM-Vorgabewert PWM_d gemäß Gleichung 1) für die vom Ausfall betroffene und insofern defekte Phase U. Die Position des kurzgeschlossenen Leistungsschalters T1 in der zugehörigen Halbbrücke ist High-Side, so dass der konstante PWM-Vorgabewert auf 100% gesetzt wird, i.e. PWM_d,n = 100%, entsprechend PWM1n in 4. Ausschließlich dieser konstante PWM-Vorgabewert PWM_d,n wird nachfolgend für die defekte Phase U ausgegeben, zumindest solange der Fehlerfall andauert. Angemerkt sei, dass die Position des fehlerbehafteten Schalters, z.B. T1, mittels der Überwachungseinrichtung, Pfeil A, detektiert und als Information der sechsten Funktionseinheit 27 zur Verfügung gestellt ist. Für einen kurzgeschlossenen Low-Side-Schalter, z.B. T2, würden alternativ 0% als konstanter PWM-Vorgabewert PWM_d,n gestellt und ausgeben.
Die PWM-Vorgabewerte PWM_i, entsprechend PWM2 und PWM3 in 4, für die beiden weiteren, mittels intakten Leistungsschaltern ansteuerbaren Phasen V und W sollen nunmehr jeweils mittels Gleichung 1) optimiert und als optimierte PWM-Vorgabewerte PWM_i,n ausgegeben werden, im betreffenden Beispiel PWM2n und PWM3n, 4.
Hierzu wird für die Phase V der optimierte PWM-Vorgabewert PWM2n, entsprechend PWM_i,n gemäß Gleichung 1 mittels Gleichung 1 wie folgt ermittelt: PWM2n = (PWM1n – PWM1) + PWM2
Der optimierte PWM-Vorgabewert PWM3n für die Phase W, entsprechend PWM_i,n gemäß Gleichung 1 wird ebenfalls mittels Gleichung 1 ermittelt: PWM3n = (PWM1n – PWM1) + PWM3
Die Ermittlung der optimierten PWM-Vorgabewerte PWM2n und PWM3n erfolgt hierbei parallel, alternativ z.B. seriell. Die optimierten PWM-Vorgabewerte PWM2n und PWM3n werden von der Funktionseinheit 27 z.B. berechnet und an den Wechselrichter 1 bzw. dessen Treiberstufe zur entsprechenden Ansteuerung der Leistungsschalter T3 bis T6 für die Phasen V, W ausgegeben, wobei die Gleichung 1 in einem Speicher hinterlegt ist, z.B. in einem Festspeicher der sechsten Funktionseinheit 27 oder in einem Speicher, auf welchen die sechste Funktionseinheit 27 zugreift. Der konstante PWM-Vorgabewert PWM1n wird für die Phase U ausgegeben. Der vorstehend beschriebene konstante PWM-Vorgabewert PWM_d,n wird nachfolgend für zu stellende Spannungsvektoren ausgegeben, i.e. je Abtastschritt, die optimierten PWM-Vorgabewerte PWM_i,n für die weiteren Phasen in Abhängigkeit des aktuell zu stellenden Spannungsvektors jeweils neu ermittelt und ausgegeben, i.e. je Abtastschritt.
Die sechste Funktionseinheit 27 ist mittels einer elektronischen Schaltung in Form eines Mikrocontrollers realisiert, kann allgemein jedoch z.B. in eine der vorstehend beschriebenen Funktionseinheiten 12, 18 integriert oder z.B. alternativ davon getrennt gebildet sein, z.B. auch mittels einer Software.
Das mittels der umschaltbaren Reglerstruktur 7 gebildete Antriebssystem 6 kann vorteilhaft bei einem Fehlerzustand eines Leistungsschalters T1 bis T6 zum Weiterbetrieb der Drehfeldmaschine 4 genutzt werden.
Bezugszeichenliste

1: Wechselrichter
2: Zwischenkreis
3: Zwischenkreiskondensator
4: Drehfeldmaschine
5: Kurzschluss
6: Antriebssystem
7: Reglerstruktur
8: PWM-Generator
9: Stromsensorik
10: Steuerstruktur
11: Positionssensor
12: erste Funktionseinheit
13: Eingang 12
14: weiterer Eingang 12
15: zweite Funktionseinheit
16: Verbindungsleitung
17: Ausgang 12
18: dritte Funktionseinheit
19: Eingang 18
20: vierte Funktionseinheit
21: weiterer Eingang 18
22: Ausgang 18
23: Eingang 8
24: Eingang 8
25: Ausgang 8
26: Eingang 27
27: sechste Funktionseinheit
T1 ... T6: Leistungsschalter
U, V, W: Phasen
A: Leistungsschalter-Überwachungseinrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19804967 A1 [0003]

Claims

Verfahren zum Betrieb einer Drehfeldmaschine (4), insbesondere einer permanenterregten Synchronmaschine (PMSM), an einem Wechselrichter (1), wobei zum Betrieb der Drehfeldmaschine (4) PWM-Vorgabewerte für je eine Phase (U, V, W) derselben ermittelt werden, korrespondierend mit welchen Leistungsschalter (T1, ... T6) des Wechselrichters (1) einen Spannungsvektor an der Drehfeldmaschine (4) einstellen, dadurch gekennzeichnet, dass infolge des Erkennens eines Fehlers, insbesondere eines Kurzschlusses (5), eines Leistungsschalters (T1 ... T6) in einem ersten Schritt, in einem zweiten Schritt ein PWM-Vorgabewert (PWM_d) zum weiteren Betrieb der Drehfeldmaschine (4) für die mittels des defekten Leistungsschalters (T1 ... T6) zu versorgende Phase (U, V, W) der Drehfeldmaschine (4) konstant gesetzt und als konstanter PWM-Vorgabewert nachfolgend (PWM_d,n) ausgegeben wird, während für die weiteren Phasen (U, V, W) der Drehfeldmaschine (4) wiederholt optimierte PWM-Vorgabewerte (PWM_i,n) ermittelt und ausgegeben werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein optimierter PWM-Vorgabewert für jeweils eine der weiteren Phasen (U, V, W) mittels der Gleichung PWM_i,n = (PWM_d,n – PWM_d) + PWM_i ermittelt wird, wobei PWM_i,n einen optimierten PWM-Vorgabewert für die jeweilige weitere Phase und PWM_i einen PWM-Vorgabewert für dieselbe Phase bezeichnet, wobei PWM_d,n den konstant gesetzten PWM-Vorgabewert für die fehlerhaft ansteuerbare Phase und PWM_d einen PWM-Vorgabewert für dieselbe Phase bezeichnet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der optimierten PWM-Vorgabewerte (PWM_i,n) ein Spannungsvektor an der Drehfeldmaschine (4) eingestellt wird, welcher im Mittel zu keinem Bremsmoment und/oder zu keinem überhöhten Phasenstrom führt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der konstante PWM-Vorgabewert PWM_d,n, insbesondere in Abhängigkeit der Position des defekten Leistungsschalters (T1 ... T6) in dessen Halbbrücke, auf 100% oder 0% gesetzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optimierten PWM-Vorgabewerte (PWM_i,n) in Abhängigkeit einer Schwellwertüberschreitung limitiert und als limitierte PWM-Vorgabewerte ausgegeben werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der PWM-Vorgabewerte (PWM_i), dem konstant gesetzten Vorgabewert (PWM_d,n), den optimierten PWM-Vorgabewerten (PWM_i,n) sowie den limitierten Vorgabewerten jeweils PWM-Tastverhältnisse für eine Phase (U, V, W) ausgedrückt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Zwischenschritt zwischen dem ersten und dem zweiten Schritt von einem geregelten Betrieb der Drehfeldmaschine (4) auf einen gesteuerten Betrieb der Drehfeldmaschine (4) oder auf einen geregelten Betrieb mit Stromschätzung umgeschaltet wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Betrieb der Drehfeldmaschine (4) nach einem Umschalten, insbesondere der gesteuerte Betrieb oder der geregelte Betrieb mit Stromschätzung, mittels einer für den Normalbetrieb der Drehfeldmaschine (4) verwendeten Reglerstruktur (7) erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der gesteuerte Betrieb mittels einer feldorientierten Steuerung, insbesondere mit einstellbarer Dynamik erfolgt, oder der geregelte Betrieb nach einem Umschalten mittels einer feldorientierten Regelung mit Stromschätzung.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die PWM-Vorgabewerte (PWM_i) nach Umschalten auf einen Steuer-Betriebsmodus oder auf einen Regelungs-Betriebsmodus mit Stromschätzung im jeweiligen Betriebsmodus ermittelt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem ersten Schritt, insbesondere in dem Zwischenschritt, wenigstens ein Stromsensor (9) der Reglerstruktur (7), welche zum Betrieb der Drehfeldmaschine (4) vorgesehen ist, abgeschaltet wird.
Antriebssystem (6) für eine Drehfeldmaschine (4), insbesondere eine permanenterregte Synchronmaschine (PMSM), wobei das Antriebssystem (6) eine Reglerstruktur (7) sowie einen in die Reglerstruktur (7) einbezogenen Wechselrichter (1) zum Betrieb der Drehfeldmaschine (4) aufweist, wobei das Antriebssystem (6) zur Detektion eines Fehlers an einem Leistungsschalter (T1 ... T6) des Wechselrichters (1) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebssystem (6) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
Antriebssystem (6) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Reglerstruktur (7) für den Betrieb der Drehfeldmaschine (4) in Abhängigkeit eines an einem Leistungsschalter (T1 ... T6) detektierten Fehlers auf eine Steuerstruktur (10) zur feldorientierten Steuerung der Drehfeldmaschine (4) umschaltbar ist, insbesondere zur feldorientierten Steuerung mit einstellbarer Dynamik, oder auf eine Reglerstruktur zur feldorientierten Regelung mit Stromschätzung.
Antriebssystem (6) nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebssystem (6) eine mittels des Wechselrichters (1) betreibbare Drehfeldmaschine (4) aufweist.