控制多相旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)電機(jī)的處理器、設(shè)備、方法和電腦程序的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及控制多相位的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)電機(jī)在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)電機(jī)的第一相位的第一相電 流中斷的情況下的緊急運(yùn)行的領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 為了將電能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能，除了電動(dòng)機(jī)的其他結(jié)構(gòu)形式外也使用所謂的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)電 機(jī)或三相電機(jī)。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)電機(jī)可以包括具有所謂的相位的環(huán)形布置的定子，這些相位可以 產(chǎn)生在時(shí)間上可變的磁場(chǎng)，并且由此可以使磁轉(zhuǎn)子，例如具有永磁體的動(dòng)子旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng) 電機(jī)，例如永磁激勵(lì)同步電機(jī)（PSM)或異步電機(jī)（ASM)使用在不同的應(yīng)用中，例如使用在混 合動(dòng)力汽車、電動(dòng)汽車、伺服驅(qū)動(dòng)裝置、機(jī)床等中。在這些旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)電機(jī)中，電壓中間電路 逆變器（WR)經(jīng)常用于產(chǎn)生針對(duì)各相位的供應(yīng)電壓。在電機(jī)或逆變器中出現(xiàn)故障的情況下 可以中斷電機(jī)的其中一個(gè)相位。如果電機(jī)在此繼續(xù)運(yùn)行，那么這會(huì)導(dǎo)致扭矩波動(dòng)。文獻(xiàn)WO 2010/004239A1公開(kāi)了如下方法，其中，同步電機(jī)即使在一個(gè)相位失靈的情況下仍能以多 個(gè)相位繼續(xù)運(yùn)行。但是在此，在電機(jī)的一些運(yùn)行情況下，相電流可能變得非常大，從而會(huì)出 現(xiàn)對(duì)電機(jī)的損壞，例如對(duì)位于WR中的用于調(diào)節(jié)針對(duì)其余相位的電壓的半導(dǎo)體構(gòu)件的損壞。
[0003] 在一些應(yīng)用中，在故障情況下可以切斷電機(jī)。Welchko,Jahns&Lipo(IEEEPower ElectronicsLetters，第2卷，第四號(hào)，2004年12月）公開(kāi)了用于在具有永磁體的同步電 機(jī)中發(fā)生故障的情況下中斷相電流的方法。這種做法在一些應(yīng)用情況下，例如在轉(zhuǎn)向裝置 或電動(dòng)汽車中可能是不期望的，這是因?yàn)橥蝗魂P(guān)斷車輛中的電機(jī)要求車輛駕駛員集中注意 力，并且因此可能會(huì)導(dǎo)致事故。
[0004] 為了在故障以及由此產(chǎn)生的相位中斷的情況下可以使電機(jī)繼續(xù)運(yùn)行，備選地可以 使用逆變器或電機(jī)的線路中的冗余（Redundanz)。但是，這些解決措施會(huì)導(dǎo)致更多的耗費(fèi)、 更大的體積或高成本。這例如在設(shè)置成裝入車輛中的情況下可能是不實(shí)際的，這是因?yàn)樵?此經(jīng)常僅有少量結(jié)構(gòu)空間可供使用，并且在較大的生產(chǎn)件數(shù)的情況下，額外的高成本會(huì)成 倍累積。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 因此，值得期待的是：提供一種用于在相位失靈的情況下操控旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)電機(jī)，例如 PSM的改進(jìn)方案。
[0006] 根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求的用于控制多相位的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)電機(jī)在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)電機(jī)的第一相 位的第一相電流中斷的情況下的緊急運(yùn)行的處理器、設(shè)備、方法和電腦程序考慮到該需求。
[0007] 實(shí)施例通過(guò)使用用于控制多相位的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)電機(jī)在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)電機(jī)的第一相位的 第一相電流中斷的情況下的緊急運(yùn)行的處理器能夠?qū)崿F(xiàn)這一點(diǎn)。該處理器在此構(gòu)造成用于 確定在定子固定的（Statorfest)坐標(biāo)系中對(duì)應(yīng)緊急運(yùn)行的針對(duì)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)電機(jī)第二相位的 控制電流預(yù)定參數(shù)。這通過(guò)組合定子固定的坐標(biāo)系中的針對(duì)第二相位的第二額定電流預(yù)定 參數(shù)與對(duì)應(yīng)電機(jī)正常運(yùn)行的針對(duì)第一相位的第一額定電流預(yù)定參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在此，針對(duì)第 二相位的控制電流預(yù)定參數(shù)的相位角度和幅度分別不同于第二額定電流預(yù)定參數(shù)的相位 角度和幅度。會(huì)導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)電機(jī)或用于調(diào)節(jié)電流的逆變器損壞的過(guò)高的電流可以用該方 式來(lái)避免。此外，由此有可能可以取消逆變器或電機(jī)中的冗余。也有可能可以避免在故障 情況下完全關(guān)斷電機(jī)。
[0008] 根據(jù)一些實(shí)施例，控制電流預(yù)定參數(shù)可以至少部分補(bǔ)償針對(duì)第一相位的第一額定 電流預(yù)定參數(shù)。也可以存在針對(duì)多個(gè)其他相位的多個(gè)的控制電流預(yù)定參數(shù)，從而使針對(duì)第 一相位的額定電流預(yù)定參數(shù)通過(guò)針對(duì)其他相位的控制電流預(yù)定參數(shù)總地完全補(bǔ)償。因此， 根據(jù)電機(jī)的相位數(shù)目和結(jié)構(gòu)類型，針對(duì)第一相位的額定電流預(yù)定參數(shù)可以重新分配到針對(duì) 其他相位的一個(gè)或多個(gè)控制電流預(yù)定參數(shù)上。
[0009] 根據(jù)一些實(shí)施例，控制電流預(yù)定參數(shù)相應(yīng)于第二額定電流預(yù)定參數(shù)的值與第一額 定電流預(yù)定參數(shù)的值的一半的和。如果旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)電機(jī)是三相旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)電機(jī)，那么這例如可 以很好地補(bǔ)償針對(duì)第一相位的額定電流預(yù)定參數(shù)。在此，針對(duì)第二和第三相位的兩個(gè)控制 電流預(yù)定參數(shù)可以分別以針對(duì)第一相位的額定電流預(yù)定參數(shù)的值的一半來(lái)擴(kuò)大。
[0010] 根據(jù)一些實(shí)施例，控制電流預(yù)定參數(shù)的幅度可以小于第二額定電流預(yù)定參數(shù)的幅 度。因此可以避免單個(gè)相電流的幅度具有過(guò)高的值，以便例如可以維持在第一相位失靈 之前占主導(dǎo)地位的扭矩，而不會(huì)由此導(dǎo)致電機(jī)過(guò)載。因此，高成本且敏感的構(gòu)件，例如像 MOSFET那樣的半導(dǎo)體構(gòu)件可以受到保護(hù)以防損壞。
[0011] 根據(jù)一些實(shí)施例，控制電流預(yù)定參數(shù)的頻率基本上可以相應(yīng)于第二額定電流預(yù)定 參數(shù)的頻率。由此，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)電機(jī)在第一相電流中斷之后的轉(zhuǎn)速可以基本上相應(yīng)于旋轉(zhuǎn)磁 場(chǎng)電機(jī)在第一相電流中斷之前的轉(zhuǎn)速。如果發(fā)動(dòng)機(jī)在故障出現(xiàn)之后應(yīng)該以恒定的轉(zhuǎn)速繼續(xù) 運(yùn)行，那么這例如在電動(dòng)汽車中可以是有意義的。
[0012] 根據(jù)一些實(shí)施例，處理器可以包括針對(duì)具有控制電流預(yù)定參數(shù)的信號(hào)的輸出接 口。該信號(hào)在此可以導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)電機(jī)以控制電流預(yù)定參數(shù)運(yùn)行。
[0013] 實(shí)施例此外還涉及一種用于控制多相位的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)電機(jī)在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)電機(jī)的第一 相位的第一相電流中斷的情況下的緊急運(yùn)行的設(shè)備。該設(shè)備與信號(hào)輸入端聯(lián)接。該設(shè)備構(gòu) 造成用于接收在定子固定的坐標(biāo)系中針對(duì)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)電機(jī)第二相位第二相電流的控制電流 預(yù)定參數(shù)。該設(shè)備此外還包括比較器。該比較器構(gòu)造成用于以比較控制電流預(yù)定參數(shù)和第 二相電流的實(shí)際值為基礎(chǔ)，將控制信號(hào)提供至逆變器?？刂菩盘?hào)在第一比較結(jié)果的情況下 導(dǎo)致產(chǎn)生第一供應(yīng)電壓值，而在第二比較結(jié)果的情況下導(dǎo)致產(chǎn)生針對(duì)第二相位的第二供應(yīng) 電壓值。如果出現(xiàn)故障，那么可以通過(guò)故障信號(hào)首先立即確定緊急運(yùn)行。此外，可以在考慮 施加的相電流的情況下執(zhí)行對(duì)保持激活的相位的操控，這可以提高控制電流預(yù)定參數(shù)的精 確度。
[0014] 根據(jù)一些實(shí)施例，如果控制電流預(yù)定參數(shù)與第二相電流的實(shí)際值的差小于閾值， 那么可以得到第一比較結(jié)果。相應(yīng)地，如果控制電流預(yù)定參數(shù)與第二相電流的實(shí)際值的差 大于閾值，那么可以得到第二比較結(jié)果。
[0015] 在其中一些前面的實(shí)施例中，如果差大于0,那么閾值可以是第一值，而如果差小 于0,那么閾值可以是第二值。因此，在一些實(shí)施例中可以實(shí)現(xiàn)磁滯特性，其中，代替離散的 閾值而存在容差范圍，在該容差范圍內(nèi)原則上兩個(gè)比較結(jié)果均可以實(shí)現(xiàn)，例如依賴于比較 值當(dāng)前的改變是相應(yīng)于該比較值的增加還是減少。如果期望比較結(jié)果更長(zhǎng)時(shí)間地停在容差 范圍內(nèi)，那么這可以是有意義的。
[0016] 根據(jù)一些實(shí)施例，逆變器可以包括至少一個(gè)與第二相位連接的第一功率半導(dǎo)體和 至少一個(gè)與第二相位連接的第二功率半導(dǎo)體。在此，第一比較結(jié)果可以導(dǎo)致第一功率半導(dǎo) 體接通而第二功率半導(dǎo)體關(guān)斷。第二比較結(jié)果相應(yīng)地可以導(dǎo)致第一功率半導(dǎo)體關(guān)斷而第二 功率半導(dǎo)體接通。由此可以確保例如配屬于相同相位的兩個(gè)功率半導(dǎo)體不會(huì)同時(shí)接通，這 是因?yàn)橥瑫r(shí)接通會(huì)導(dǎo)致短路。
[0017] 根據(jù)一些實(shí)施例，該設(shè)備此外還可以包括至少一個(gè)另外的比較器。此外，多個(gè)比較 器中的第一比較器可以配屬于第一相位，而多個(gè)比較器中的第二比較器可以配屬于第二相 位。因此，上面描述的控制過(guò)程可以轉(zhuǎn)用到電機(jī)中的多個(gè)或甚至所有仍然無(wú)故障地運(yùn)行的 相位中。
[0018] 根據(jù)一些實(shí)施例，第一比較器可以在第一相位失靈的情況下解除激活。由此可以 確保的是失靈的第一相位顯示出在時(shí)間上恒定的特性，或者換言之，沒(méi)有不受控制的電流。 這可以簡(jiǎn)化其他過(guò)程，并且防止對(duì)構(gòu)件的不期望的干擾效果或損壞。
[0019] 此外，實(shí)施例還涉及一種用于控制多相位的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)電機(jī)在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)電