控制多相旋转磁场电机的处理器、设备、方法和电脑程序的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及控制多相位的旋转磁场电机在旋转磁场电机的第一相位的第一相电 流中断的情况下的紧急运行的领域。
【背景技术】
[0002] 为了将电能转变为动能，除了电动机的其他结构形式外也使用所谓的旋转磁场电 机或三相电机。旋转磁场电机可以包括具有所谓的相位的环形布置的定子，这些相位可以 产生在时间上可变的磁场，并且由此可以使磁转子，例如具有永磁体的动子旋转。旋转磁场 电机，例如永磁激励同步电机（PSM)或异步电机（ASM)使用在不同的应用中，例如使用在混 合动力汽车、电动汽车、伺服驱动装置、机床等中。在这些旋转磁场电机中，电压中间电路 逆变器（WR)经常用于产生针对各相位的供应电压。在电机或逆变器中出现故障的情况下 可以中断电机的其中一个相位。如果电机在此继续运行，那么这会导致扭矩波动。文献WO 2010/004239A1公开了如下方法，其中，同步电机即使在一个相位失灵的情况下仍能以多 个相位继续运行。但是在此，在电机的一些运行情况下，相电流可能变得非常大，从而会出 现对电机的损坏，例如对位于WR中的用于调节针对其余相位的电压的半导体构件的损坏。
[0003] 在一些应用中，在故障情况下可以切断电机。Welchko,Jahns&Lipo(IEEEPower ElectronicsLetters，第2卷，第四号，2004年12月）公开了用于在具有永磁体的同步电 机中发生故障的情况下中断相电流的方法。这种做法在一些应用情况下，例如在转向装置 或电动汽车中可能是不期望的，这是因为突然关断车辆中的电机要求车辆驾驶员集中注意 力，并且因此可能会导致事故。
[0004] 为了在故障以及由此产生的相位中断的情况下可以使电机继续运行，备选地可以 使用逆变器或电机的线路中的冗余（Redundanz)。但是，这些解决措施会导致更多的耗费、 更大的体积或高成本。这例如在设置成装入车辆中的情况下可能是不实际的，这是因为在 此经常仅有少量结构空间可供使用，并且在较大的生产件数的情况下，额外的高成本会成 倍累积。
【发明内容】
[0005] 因此，值得期待的是：提供一种用于在相位失灵的情况下操控旋转磁场电机，例如 PSM的改进方案。
[0006] 根据独立权利要求的用于控制多相位的旋转磁场电机在旋转磁场电机的第一相 位的第一相电流中断的情况下的紧急运行的处理器、设备、方法和电脑程序考虑到该需求。
[0007] 实施例通过使用用于控制多相位的旋转磁场电机在旋转磁场电机的第一相位的 第一相电流中断的情况下的紧急运行的处理器能够实现这一点。该处理器在此构造成用于 确定在定子固定的（Statorfest)坐标系中对应紧急运行的针对旋转磁场电机第二相位的 控制电流预定参数。这通过组合定子固定的坐标系中的针对第二相位的第二额定电流预定 参数与对应电机正常运行的针对第一相位的第一额定电流预定参数来实现。在此，针对第 二相位的控制电流预定参数的相位角度和幅度分别不同于第二额定电流预定参数的相位 角度和幅度。会导致旋转磁场电机或用于调节电流的逆变器损坏的过高的电流可以用该方 式来避免。此外，由此有可能可以取消逆变器或电机中的冗余。也有可能可以避免在故障 情况下完全关断电机。
[0008] 根据一些实施例，控制电流预定参数可以至少部分补偿针对第一相位的第一额定 电流预定参数。也可以存在针对多个其他相位的多个的控制电流预定参数，从而使针对第 一相位的额定电流预定参数通过针对其他相位的控制电流预定参数总地完全补偿。因此， 根据电机的相位数目和结构类型，针对第一相位的额定电流预定参数可以重新分配到针对 其他相位的一个或多个控制电流预定参数上。
[0009] 根据一些实施例，控制电流预定参数相应于第二额定电流预定参数的值与第一额 定电流预定参数的值的一半的和。如果旋转磁场电机是三相旋转磁场电机，那么这例如可 以很好地补偿针对第一相位的额定电流预定参数。在此，针对第二和第三相位的两个控制 电流预定参数可以分别以针对第一相位的额定电流预定参数的值的一半来扩大。
[0010] 根据一些实施例，控制电流预定参数的幅度可以小于第二额定电流预定参数的幅 度。因此可以避免单个相电流的幅度具有过高的值，以便例如可以维持在第一相位失灵 之前占主导地位的扭矩，而不会由此导致电机过载。因此，高成本且敏感的构件，例如像 MOSFET那样的半导体构件可以受到保护以防损坏。
[0011] 根据一些实施例，控制电流预定参数的频率基本上可以相应于第二额定电流预定 参数的频率。由此，旋转磁场电机在第一相电流中断之后的转速可以基本上相应于旋转磁 场电机在第一相电流中断之前的转速。如果发动机在故障出现之后应该以恒定的转速继续 运行，那么这例如在电动汽车中可以是有意义的。
[0012] 根据一些实施例，处理器可以包括针对具有控制电流预定参数的信号的输出接 口。该信号在此可以导致旋转磁场电机以控制电流预定参数运行。
[0013] 实施例此外还涉及一种用于控制多相位的旋转磁场电机在旋转磁场电机的第一 相位的第一相电流中断的情况下的紧急运行的设备。该设备与信号输入端联接。该设备构 造成用于接收在定子固定的坐标系中针对旋转磁场电机第二相位第二相电流的控制电流 预定参数。该设备此外还包括比较器。该比较器构造成用于以比较控制电流预定参数和第 二相电流的实际值为基础，将控制信号提供至逆变器。控制信号在第一比较结果的情况下 导致产生第一供应电压值，而在第二比较结果的情况下导致产生针对第二相位的第二供应 电压值。如果出现故障，那么可以通过故障信号首先立即确定紧急运行。此外，可以在考虑 施加的相电流的情况下执行对保持激活的相位的操控，这可以提高控制电流预定参数的精 确度。
[0014] 根据一些实施例，如果控制电流预定参数与第二相电流的实际值的差小于阈值， 那么可以得到第一比较结果。相应地，如果控制电流预定参数与第二相电流的实际值的差 大于阈值，那么可以得到第二比较结果。
[0015] 在其中一些前面的实施例中，如果差大于0,那么阈值可以是第一值，而如果差小 于0,那么阈值可以是第二值。因此，在一些实施例中可以实现磁滞特性，其中，代替离散的 阈值而存在容差范围，在该容差范围内原则上两个比较结果均可以实现，例如依赖于比较 值当前的改变是相应于该比较值的增加还是减少。如果期望比较结果更长时间地停在容差 范围内，那么这可以是有意义的。
[0016] 根据一些实施例，逆变器可以包括至少一个与第二相位连接的第一功率半导体和 至少一个与第二相位连接的第二功率半导体。在此，第一比较结果可以导致第一功率半导 体接通而第二功率半导体关断。第二比较结果相应地可以导致第一功率半导体关断而第二 功率半导体接通。由此可以确保例如配属于相同相位的两个功率半导体不会同时接通，这 是因为同时接通会导致短路。
[0017] 根据一些实施例，该设备此外还可以包括至少一个另外的比较器。此外，多个比较 器中的第一比较器可以配属于第一相位，而多个比较器中的第二比较器可以配属于第二相 位。因此，上面描述的控制过程可以转用到电机中的多个或甚至所有仍然无故障地运行的 相位中。
[0018] 根据一些实施例，第一比较器可以在第一相位失灵的情况下解除激活。由此可以 确保的是失灵的第一相位显示出在时间上恒定的特性，或者换言之，没有不受控制的电流。 这可以简化其他过程，并且防止对构件的不期望的干扰效果或损坏。
[0019] 此外，实施例还涉及一种用于控制多相位的旋转磁场电机在旋转磁场电