[go: up one dir, main page]

DE102023119025A1 - Control unit and method for controlling an operation of a three-phase machine, computer program product and drive train - Google Patents

Control unit and method for controlling an operation of a three-phase machine, computer program product and drive train Download PDF

Info

Publication number
DE102023119025A1
DE102023119025A1 DE102023119025.3A DE102023119025A DE102023119025A1 DE 102023119025 A1 DE102023119025 A1 DE 102023119025A1 DE 102023119025 A DE102023119025 A DE 102023119025A DE 102023119025 A1 DE102023119025 A1 DE 102023119025A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
phase
current value
current
current values
signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE102023119025.3A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102023119025B4 (en
Inventor
Yilan Huang
Jose Alexander Lazo Zamalloa
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority to DE102023119025.3A priority Critical patent/DE102023119025B4/en
Priority to PCT/DE2024/100581 priority patent/WO2025016505A2/en
Publication of DE102023119025A1 publication Critical patent/DE102023119025A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102023119025B4 publication Critical patent/DE102023119025B4/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/28—Arrangements for controlling current

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

Diese Erfindung betrifft eine Steuereinheit (1) zum Steuern eines Betriebs einer Drehstrom-Maschine (4), die einen Stromregler (2) aufweist, der ausgebildet ist, ein Drehstrom-Sollsignal (isoll) und ein Drehstrom-Messsignal (imess) zu empfangen und daraus ein Drehstrom-Stellsignal (u) zu erzeugen und auszugeben, um die Drehstrom-Maschine (4) entsprechend zu steuern. Die Steuereinheit (1) weist einen PLL-Filter (5) auf, der ausgebildet ist, einen Stromwert, der zeitlichen Verlauf (iu) und Phasenwinkel (phiel) aufweist, von einer Phase der Drehstrom-Maschine (4) zu empfangen und den Stromwert um vorgegebene Phasenwinkel zu drehen, um die Stromwerte der verbleibenden Phasen zu erhalten, oder Stromwerte, die jeweils zeitlichen Verlauf (iu) und Phasenwinkel (phiel) aufweisen, von zwei Phasen der Drehstrom-Maschine (4) zu empfangen und einen der Stromwerte oder einen aus den beiden Stromwerten kombinierten Stromwert um einen vorgegebenen Phasenwinkel zu drehen, um den Stromwert der verbleibenden Phase zu erhalten, und die erhaltenen Stromwerte zusammen mit dem empfangenen Stromwert oder den erhaltenen Stromwert zusammen mit den empfangenen Stromwert als das Drehstrom-Messsignal (imess) auszugeben.

Figure DE102023119025A1_0000
This invention relates to a control unit (1) for controlling an operation of a three-phase machine (4), which has a current regulator (2) which is designed to receive a three-phase target signal (i target ) and a three-phase measurement signal (i measurement ) and to generate and output a three-phase control signal (u) therefrom in order to control the three-phase machine (4) accordingly. The control unit (1) has a PLL filter (5) which is designed to receive a current value, which has a time profile (iu) and phase angle (phi el ), from one phase of the three-phase machine (4) and to rotate the current value by predetermined phase angles in order to obtain the current values of the remaining phases, or to receive current values, each having a time profile (iu) and phase angle (phi el ), from two phases of the three-phase machine (4) and to rotate one of the current values or a current value combined from the two current values by a predetermined phase angle in order to obtain the current value of the remaining phase, and to output the received current values together with the received current value or the received current value together with the received current value as the three-phase measurement signal (i mess ).
Figure DE102023119025A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuereinheit zum Steuern eines Betriebs einer Drehstrom-Maschine, insbesondere eines Drehstrom-Motors, mit einem Stromregler, der ausgebildet ist, ein Drehstrom-Sollsignal und ein Drehstrom-Messsignal zu empfangen und daraus ein Drehstrom-Stellsignal zu erzeugen und auszugeben, um die Drehstrom-Maschine entsprechend zu steuern. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Steuern eines Betriebs einer Drehstrom-Maschine, ein Computerprogrammprodukt und einen Antriebsstrang.The invention relates to a control unit for controlling the operation of a three-phase machine, in particular a three-phase motor, with a current regulator which is designed to receive a three-phase target signal and a three-phase measurement signal and to generate and output a three-phase control signal therefrom in order to control the three-phase machine accordingly. The invention also relates to a method for controlling the operation of a three-phase machine, a computer program product and a drive train.

Bei einem feldorientierten Regelverfahren werden Stromwerte der Phasen einer Drehstrom-Maschine erfasst, um die Regelgrößen id und iq durch Clarke- und Park-Transformation zu erhalten. Dabei kann ein Verlust eines Stromwerts von einer oder von zwei Phasen dazu führen, dass die Regelgrößen id oder iq nicht ermittelbar sind. Zudem werden teure Stromsensoren zum Erfassen der Stromwerte benötigt, um die Ströme aller Phasen zu erfassen. Dies führt zu einem hohen Implementierungs- und Regelungsaufwand sowie einem erhöhten Bauraumbedarf.In a field-oriented control method, current values of the phases of a three-phase machine are recorded in order to obtain the controlled variables id and iq using Clarke and Park transformation. A loss of a current value from one or two phases can lead to the controlled variables id or iq not being able to be determined. In addition, expensive current sensors are required to record the current values in order to record the currents of all phases. This leads to a high implementation and control effort as well as increased installation space requirements.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese Nachteile des Stands der Technik zu reduzieren oder zumindest zu mindern.It is therefore an object of the present invention to reduce or at least mitigate these disadvantages of the prior art.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand mit den Merkmalen gemäß der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved by the subject matter having the features according to the independent claims. Advantageous embodiments are the subject matter of the dependent claims.

Eine erfindungsgemäße Steuereinheit zum Steuern eines Betriebs einer Drehstrom-Maschine, die insbesondere ein Drehstrom-Motor sein kann, weist einen Stromregler auf, der ausgebildet ist, ein Drehstrom-Sollsignal und ein Drehstrom-Messsignal zu empfangen und daraus ein Drehstrom-Stellsignal zu erzeugen und auszugeben, um die Drehstrom-Maschine entsprechend zu steuern.A control unit according to the invention for controlling an operation of a three-phase machine, which can in particular be a three-phase motor, has a current regulator which is designed to receive a three-phase target signal and a three-phase measurement signal and to generate and output a three-phase control signal therefrom in order to control the three-phase machine accordingly.

Die Steuereinheit weist darüber hinaus einen PLL-Filter auf, der ausgebildet ist, einen Stromwert, derzeitlichen Verlauf und Phasenwinkel aufweist, von einer Phase der Drehstrom-Maschine zu empfangen und den Stromwert, d.h. den zeitlichen Verlauf des Stromwerts, um vorgegebene Phasenwinkel zu drehen, um die Stromwerte der verbleibenden Phasen zu erhalten. Der PLL-Filter ist außerdem ausgebildet, die erhaltenen Stromwerte zusammen mit dem empfangenen Stromwert als das Drehstrom-Messsignal auszugeben. Da der PLL-Filter imstande ist, die Stromwerte der beiden anderen Phasen aus dem Stromwert der einen Phase zu ermitteln, ist es ausreichend nur einen Stromsensor vorzusehen. Darüber hinaus kann der PLL-Filter die Stromwerte auch in einem Fall ermitteln, in dem die Stromwerte der beiden anderen Phasen aufgrund von Verlust, z.B. durch Sensorfehler, nicht erfassbar sind. Demzufolge ermöglicht die Steuereinheit eine effiziente und ausfallsichere Steuerung der Drehstrom-Maschine.The control unit also has a PLL filter that is designed to receive a current value, current profile and phase angle from one phase of the three-phase machine and to rotate the current value, i.e. the temporal profile of the current value, by predetermined phase angles in order to obtain the current values of the remaining phases. The PLL filter is also designed to output the received current values together with the received current value as the three-phase measurement signal. Since the PLL filter is able to determine the current values of the other two phases from the current value of one phase, it is sufficient to provide only one current sensor. In addition, the PLL filter can also determine the current values in a case in which the current values of the other two phases cannot be detected due to loss, e.g. due to sensor errors. As a result, the control unit enables efficient and fail-safe control of the three-phase machine.

Alternativ kann der PLL-Filter ausgebildet sein, Stromwerte, die jeweils zeitlichen Verlauf und Phasenwinkel aufweisen, von zwei Phasen der Drehstrom-Maschine zu empfangen. Der PLL-Filter kann dann ausgebildet sein, einen der Stromwerte um einen vorgegebenen Winkel zu drehen, um den Stromwert der verbleibenden Phase zu erhalten. Ferner kann der PLL-Filter ausgebildet sein, einen aus den beiden Stromwerten kombinierten Stromwert um einen vorgegebenen Phasenwinkel zu drehen, um den Stromwert der verbleibenden Phase zu erhalten. Zum Beispiel kann ein Mittelwert der beiden zeitlichen Verläufe bei Verschiebung auf einen gleichen Phasenwinkel gebildet werden. Der PLL-Filter ist dann so ausgebildet sein, dass er den erhaltenen Stromwerte zusammen mit den empfangenen Stromwert als das Drehstrom-Messsignal ausgibt. Demzufolge kann der Verlust eines Stromwerts auf einfache Weise kompensiert werden. Zudem kann auch hier die Anzahl von Stromsensoren verringert werden.Alternatively, the PLL filter can be designed to receive current values, each of which has a time profile and phase angle, from two phases of the three-phase machine. The PLL filter can then be designed to rotate one of the current values by a predetermined angle in order to obtain the current value of the remaining phase. Furthermore, the PLL filter can be designed to rotate a current value combined from the two current values by a predetermined phase angle in order to obtain the current value of the remaining phase. For example, an average of the two time profiles can be formed when shifted to the same phase angle. The PLL filter is then designed such that it outputs the received current value together with the received current value as the three-phase current measurement signal. As a result, the loss of a current value can be compensated for in a simple manner. In addition, the number of current sensors can also be reduced here.

Bevorzugt können die Stromwerte komplexe Stromwerte sein. Demnach kann eine Drehung und Ermittlung der fehlenden Stromwerte auf einfache Weise durch Drehung eines Effektivwerts der komplexen Stromwerte erfolgen. In diesem Fall kann der PLL-Filter so konfiguriert sein, dass er aus dem empfangenen Stromwert den komplexen Stromwert ermittelt.Preferably, the current values can be complex current values. Accordingly, rotation and determination of the missing current values can be carried out in a simple manner by rotating an effective value of the complex current values. In this case, the PLL filter can be configured in such a way that it determines the complex current value from the received current value.

Mit Vorteil kann der Stromregler ausgebildet sein, das Drehstrom-Stellsignal in Form eines PWM-Steuersignals, insbesondere als PWM-Tastverhältnis, auszugeben. Demzufolge kann ein Umrichter PWM-Spannungen an die Phasen der Drehstrom-Maschine anlegen.The current controller can advantageously be designed to output the three-phase control signal in the form of a PWM control signal, in particular as a PWM duty cycle. Consequently, a converter can apply PWM voltages to the phases of the three-phase machine.

Bevorzugt kann der PLL-Filter ausgebildet sein, den Stromwert um 120° und 240° zu drehen. Alternativ kann der PLL-Filter ausgebildet sein, den einen Stromwert oder den kombinierten Stromwert um 120° oder 240° zu drehen. Demzufolge kann der fehlende Stromwert oder können die fehlenden Stromwerte auf einfache Weise erhalten werden.Preferably, the PLL filter can be designed to rotate the current value by 120° and 240°. Alternatively, the PLL filter can be designed to rotate the one current value or the combined current value by 120° or 240°. Consequently, the missing current value or values can be obtained in a simple manner.

Der erfasste Stromwert oder die erfassten Stromwerte können einen Rauschsignal-Anteil aufweisen. Der PLL-Filter kann dann vorteilhafterweise ausgebildet sein, den Rauschsignal-Anteil aus dem Stromwert oder den Stromwerten herauszufiltern. Folglich wird der Rauschsignal-Anteil nicht gedreht, so dass die erhaltenen Stromwerte oder der erhaltene Stromwert frei von dem Rauschsignal-Anteil sind.The detected current value or the detected current values can have a noise signal component. The PLL filter can then advantageously be designed to filter out the noise signal component from the current value or the current values. Consequently, the noise signal component is not rotated, so that the obtained current values or the obtained current value is free from the noise signal component.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Steuern eines Betriebs einer Drehstrom-Maschine, die insbesondere ein Drehstrom-Motor sein kann, weist die folgenden Schritte auf: Empfangen eines Drehstrom-Sollsignals und Empfangen eines Drehstrom-Messsignals; Erzeugen eines Drehstrom-Stellsignals aus dem Drehstrom-Sollsignal und dem Drehstrom-Messsignal; und Ausgeben des Drehstrom-Stellsignals.A method according to the invention for controlling an operation of a three-phase machine, which can in particular be a three-phase motor, has the following steps: receiving a three-phase target signal and receiving a three-phase measurement signal; generating a three-phase control signal from the three-phase target signal and the three-phase measurement signal; and outputting the three-phase control signal.

Darüber hinaus weist das Verfahren vor dem Schritt zum Empfangen des Drehstrom-Messsignals ferner die folgenden Schritte auf: Empfangen eines Stromwerts, der zeitlichen Verlauf und Phasenwinkel aufweist, von einer Phase der Drehstrom-Maschine und Drehen des Stromwerts um vorgegebene Phasenwinkel, um die Stromwerte der verbleibenden Phasen zu erhalten; und Ausgeben der erhaltenen Stromwerte zusammen mit dem empfangenen Stromwert als das Drehstrom-Messsignal. Demzufolge ist es ausreichend nur einen Stromwert einer Phase der Drehstrom-Maschine zu erfassen und die Stromwerte der verbleibenden Phasen werden dann aus dem empfangenen Stromwert erzeugt. Demzufolge wird eine effiziente und ausfallsichere Steuerung bzw. Regelung der Drehstrom-Maschine erreicht. Furthermore, before the step of receiving the three-phase current measurement signal, the method further comprises the following steps: receiving a current value, which has a time profile and phase angle, from one phase of the three-phase machine and rotating the current value by predetermined phase angles in order to obtain the current values of the remaining phases; and outputting the obtained current values together with the received current value as the three-phase current measurement signal. Accordingly, it is sufficient to only record a current value of one phase of the three-phase machine and the current values of the remaining phases are then generated from the received current value. Consequently, an efficient and fail-safe control or regulation of the three-phase machine is achieved.

Alternativ weist das Verfahren vor dem Schritt zum Empfangen des Drehstrom-Messsignals ferner die folgenden Schritte auf: Empfangen von Stromwerten, die jeweils zeitlichen Verlauf und Phasenwinkel aufweisen, von zwei Phasen der Drehstrom-Maschine und Drehen eines der Stromwerte oder eines aus den Stromwerten kombinierten Stromwerts um einen vorgegebenen Phasenwinkel, um den Stromwert der verbleibenden Phase zu erhalten; und Ausgeben des erhaltenen Stromwerts zusammen mit den empfangenen Stromwerten als das Drehstrom-Messsignal. Demzufolge kann der Verlust eines Stromwerts auf einfache Weise kompensiert werden.Alternatively, the method further comprises the steps of receiving current values, each having a time course and a phase angle, from two phases of the three-phase machine, and rotating one of the current values or a current value combined from the current values by a predetermined phase angle to obtain the current value of the remaining phase; and outputting the obtained current value together with the received current values as the three-phase measurement signal. Accordingly, the loss of a current value can be easily compensated.

Bevorzugt wird das Verfahren wiederholt durchgeführt. Demzufolge kann eine kontinuierliche Bereitstellung des Drehstrom-Messsignals gewährleistet werden.Preferably, the method is carried out repeatedly. Consequently, a continuous provision of the three-phase current measurement signal can be ensured.

Mit Vorteil kann das Drehstrom-Stellsignal in Form eines PWM-Steuersignals, insbesondere als PWM-Tastverhältnis, ausgegeben werden. Demzufolge kann ein Umrichter entsprechend PWM-Spannungen an die Phasen der Drehstrom-Maschine anlegen.The three-phase control signal can advantageously be output in the form of a PWM control signal, in particular as a PWM duty cycle. As a result, a converter can apply corresponding PWM voltages to the phases of the three-phase machine.

Bevorzugt kann der empfangene Stromwert um 120° und 240° gedreht werden. Alternativ kann der eine Stromwert oder der aus den Stromwerten kombinierte Stromwert um 120° oder 240° gedreht werden. Demzufolge kann der fehlende Stromwert oder können die fehlenden Stromwerte auf einfache Weise erhalten werden.Preferably, the received current value can be rotated by 120° and 240°. Alternatively, the one current value or the current value combined from the current values can be rotated by 120° or 240°. Consequently, the missing current value or values can be obtained in a simple manner.

Der erfasste Stromwert oder die erfassten Stromwerte können einen Rauschsignal-Anteil aufweisen. Das Verfahren kann dann vor dem Schritt zum Drehen einen Schritt zum Filtern des Rauschsignal-Anteils aus dem Stromwert oder den Stromwerten aufweisen. Folglich wird der Rauschsignal-Anteil nicht gedreht, so dass die erhaltenen Stromwerte oder der erhaltene Stromwert frei von dem Rauschsignal-Anteil sind.The detected current value or values may include a noise signal component. The method may then include a step of filtering the noise signal component from the current value or values before the rotating step. Consequently, the noise signal component is not rotated, so that the obtained current value or values are free of the noise signal component.

Ein erfindungsgemäßes Computerprogrammprodukt umfasst Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Der Computer ist somit auf einfache Weise als die erfindungsgemäße Steuereinheit konfigurierbar.A computer program product according to the invention comprises instructions which, when the program is executed by a computer, cause the computer to carry out the steps of the method according to the invention. The computer can thus be easily configured as the control unit according to the invention.

Das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt kann dabei auf einem computerlesbaren Speichermedium gespeichert sein. Demzufolge kann das Programm auf einfache Weise durch den Computer ausgeführt werden.The computer program product according to the invention can be stored on a computer-readable storage medium. Consequently, the program can be easily executed by the computer.

Ein erfindungsgemäßer Antriebsstrang weist eine Drehstrom-Maschine, einen Umrichter, der ausgebildet ist, die Drehstrom-Maschine entsprechend einem Drehstrom-Stellsignal zu betreiben, und einen Stromsensor, der ausgebildet ist, einen Stromwert, der zeitlichen Verlauf und Phasenwinkel aufweist, von einer Phase der Drehstrom-Maschine zu erfassen, auf. Alternativ weist der Antriebsstrang zwei Stromsensoren, die ausgebildet sind, Stromwerte, die jeweils zeitlichen Verlauf und Phasenwinkel aufweisen, von zwei Phasen der Drehstrom-Maschine zu erfassen, auf. Ferner weist der Antriebsstrang die erfindungsgemäße Steuereinheit auf. Demzufolge kann der Verlust eines Stromwerts bzw. von zwei Stromwerten auf einfache Weise kompensiert werden. Zudem kann die Anzahl von Stromsensoren verringert werden.A drive train according to the invention has a three-phase machine, a converter which is designed to operate the three-phase machine according to a three-phase control signal, and a current sensor which is designed to detect a current value, which has a temporal profile and phase angle, from one phase of the three-phase machine. Alternatively, the drive train has two current sensors which are designed to detect current values, each of which has a temporal profile and phase angle, from two phases of the three-phase machine. The drive train also has the control unit according to the invention. As a result, the loss of one current value or two current values can be compensated for in a simple manner. In addition, the number of current sensors can be reduced.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figur näher erläutert:

  • 1 zeigt ein schematisches Ersatzschaltbild eines erfindungsgemäßen Antriebstrangs.
The invention is explained in more detail below with reference to the figure:
  • 1 shows a schematic equivalent circuit diagram of a drive train according to the invention.

Die Figur ist lediglich schematischer Natur und dient ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.The figure is merely schematic in nature and serves solely to understand the invention. The same elements are provided with the same reference numerals.

1 zeigt ein schematisches Ersatzschaltbild eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs 8. Der Antriebsstrang 8 umfasst eine Steuereinheit 1, die ausgebildet ist, einen Betrieb einer Drehstrom-Maschine 4, insbesondere eines Drehstrom-Motors, zu steuern. Die Steuereinheit 1 umfasst dazu einen Stromregler 2, der ausgebildet ist, ein Drehstrom-Sollsignal iSoll und ein Drehstrom-Messsignal imess zu empfangen und daraus ein Drehstrom-Stellsignal u zu erzeugen. Anschließend gibt der Stromregler 2, d.h. die Steuereinheit 1, das Drehstrom-Stellsignal u an einen Umrichter 3 aus. Das Drehstrom-Stellsignal u ist bevorzugt ein PWM-Steuersignal, insbesondere ein PWM-Tastverhältnis. Der Umrichter 3 legt dann PWM-Spannungen upwm1, upwm2 und upwm3 entsprechend dem PWM-Steuersignal an die Statorwicklungen der Drehstrom-Maschine 4 an. 1 shows a schematic equivalent circuit diagram of a drive train 8 according to the invention. The drive train 8 comprises a control unit 1 which is designed to control operation of a three-phase machine 4, in particular a three-phase motor. The control unit 1 comprises a current regulator 2 which is designed to receive a three-phase target signal i target and a three-phase measurement signal i measurement and to generate a three-phase actuating signal u therefrom. The current regulator 2, i.e. the control unit 1, then outputs the three-phase actuating signal u to a converter 3. The three-phase actuating signal u is preferably a PWM control signal, in particular a PWM duty cycle. The converter 3 then applies PWM voltages u pwm1 , u pwm2 and u pwm3 to the stator windings of the three-phase machine 4 in accordance with the PWM control signal.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist ein Phasendreher 6 des PLL-Filters 5 ausgebildet, einen Stromwert von einer Phase der Drehstrom-Maschine 4 zu empfangen. Wie in 1 gezeigt, setzt sich der Stromwert aus einem zeitlichen Verlauf iu und einem Phasenwinkel phiel zusammen. Nach dem Empfang wird der Stromwert, d.h. der zeitlichen Verlauf iu des Stromwerts, um vorgegebene Phasenwinkel, d.h. einen ersten vorgegebenen Phasenwinkel und einen zweiten vorgegebenen Phasenwinkel, durch den Phasendreher 6 des PLL-Filters 5 gedreht, um die Stromwerte der verbleibenden beiden Phasen der Drehstrom-Maschine 4 zu erhalten. Insbesondere werden zu dem Phasenwinkel phiel des empfangenen Stromwerts 120° und 240° addiert, um die Phasenwinkel der Stromwerte der beiden anderen Phasen der Drehstrom-Maschine 4 zu erhalten. Anschließend gibt der PLL-Filter 5 die durch Drehung erhaltenen Stromwerte der beiden verbleibenden Phasen zusammen mit dem empfangenen Stromwert als das Drehstrom-Messsignal imess an den Stromregler 2 aus.According to one embodiment of the invention, a phase rotator 6 of the PLL filter 5 is designed to receive a current value from a phase of the three-phase machine 4. As in 1 shown, the current value is made up of a time profile iu and a phase angle phi el . After reception, the current value, i.e. the time profile i u of the current value, is rotated by predetermined phase angles, i.e. a first predetermined phase angle and a second predetermined phase angle, by the phase rotator 6 of the PLL filter 5 in order to obtain the current values of the remaining two phases of the three-phase machine 4. In particular, 120° and 240° are added to the phase angle phi el of the received current value in order to obtain the phase angles of the current values of the other two phases of the three-phase machine 4. The PLL filter 5 then outputs the current values of the two remaining phases obtained by rotation together with the received current value as the three-phase measurement signal i mess to the current controller 2.

Dem erfassten Stromwert, d.h. des zeitlichen Verlaufs des Stromwerts, kann, wie in 1 gezeigt, ein Rauschsignal-Anteil 7 überlagert sein. Der PLL-Filter 5 kann dann so ausgebildet sein, dass er den Rauschsignal-Anteil 7 aus dem Stromwert, d.h. des zeitlichen Verlaufs, herausfiltert.The recorded current value, ie the time course of the current value, can, as in 1 shown, a noise signal component 7 may be superimposed. The PLL filter 5 can then be designed such that it filters out the noise signal component 7 from the current value, ie the time profile.

Es ist anzumerken, dass der PLL-Filter 5 auch ausgebildet sein kann, dass er einen komplexen Strom aus dem empfangenen Stromwert berechnet und anschließend einen Effektivwert des komplexen Stroms um die vorgegebenen Phasenwinkel dreht.It should be noted that the PLL filter 5 can also be designed to calculate a complex current from the received current value and then rotate an effective value of the complex current by the predetermined phase angles.

Der Stromregler 2 ist dann, wie bereits erwähnt, imstande, aus dem empfangenen Drehstrom-Messignal iMess das Drehstrom-Stellsignal u unter Verwendung eines bekannten feldorientierten Regelverfahrens bzw. Vektorregelverfahrens zu ermitteln und auszugeben.The current controller 2 is then, as already mentioned, able to determine and output the three-phase control signal u from the received three-phase measurement signal i Mess using a known field-oriented control method or vector control method.

Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist der Phasendreher 6 des PLL-Filters 5 ausgebildet, Stromwerte von zwei Phasen der Drehstrom-Maschine 4 zu empfangen. Die Stromwerte setzten sich dabei erneut aus zeitlichem Verlauf und Phasenwinkel zusammen.According to a second embodiment of the invention, the phase rotator 6 of the PLL filter 5 is designed to receive current values from two phases of the three-phase machine 4. The current values are again composed of the time profile and phase angle.

Der PLL-Filter 5 kann dann so konfiguriert sein, dass er nur einen der beiden Stromwerte um einen vorgegebenen Phasenwinkel dreht. Entsprechend des ausgewählten Stromwerts und dessen Phasenverschiebung zu dem anderen empfangenen Stromwert kann der vorgegebene Phasenwinkel, um den der zeitliche Verlauf des ausgewählten Stromwerts gedreht wird, 120° oder 240° sein.The PLL filter 5 can then be configured to rotate only one of the two current values by a predetermined phase angle. Depending on the selected current value and its phase shift to the other received current value, the predetermined phase angle by which the temporal profile of the selected current value is rotated can be 120° or 240°.

Alternativ kann der PLL-Filter 5 auch so konfiguriert sein, dass er aus den beiden Stromwerten einen kombinierten Stromwert berechnet und diesen kombinierten Stromwert um einen vorgegebenen Winkel dreht. Beispielsweise kann ein Stromwert um die Phasendifferenz zwischen den beiden empfangenen Stromwerten gedreht werden. Das heißt, die beiden Stromwerte werden phasenmäßig überlagert. Anschließend kann ein Mittelwert zwischen den beiden Stromwerten, d.h. den zeitlichen Verläufen der beiden Stromwerte, gebildet werden, um den kombinierten Stromwert zu erhalten. Der kombinierte Stromwert wird dann um den vorgegebenen Winkel gedreht um den Stromwert der verbleibenden Phase zu erhalten.Alternatively, the PLL filter 5 can also be configured to calculate a combined current value from the two current values and rotate this combined current value by a predetermined angle. For example, a current value can be rotated by the phase difference between the two received current values. This means that the two current values are superimposed in phase. An average value can then be formed between the two current values, i.e. the time profiles of the two current values, in order to obtain the combined current value. The combined current value is then rotated by the predetermined angle to obtain the current value of the remaining phase.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht somit die Reduzierung der Anzahl an Stromsensoren sowie die Steuerung einer Drehstrom-Maschine bei Verlust eines Stromwerts einer Phase bzw. bei Verlust von Stromwerten von zwei Phasen.The present invention thus enables the reduction of the number of current sensors and the control of a three-phase machine in the event of a loss of a current value of one phase or in the event of a loss of current values of two phases.

Bezugszeichenlistelist of reference symbols

11
Steuereinheitcontrol unit
22
Stromreglercurrent regulator
33
Umrichterconverter
44
Drehstrom-Maschinethree-phase machine
55
PLL-FilterPLL filter
66
Phasendreherphase shifter
77
Rauschsignal-Anteilnoise signal component
88
Antriebsstrangdrivetrain

Claims (10)

Steuereinheit (1) zum Steuern eines Betriebs einer Drehstrom-Maschine (4), insbesondere eines Drehstrom-Motors, mit: einem Stromregler (2), der ausgebildet ist, ein Drehstrom-Sollsignal (isoll) und ein Drehstrom-Messsignal (imess) zu empfangen und daraus ein Drehstrom-Stellsignal (u) zu erzeugen und auszugeben, um die Drehstrom-Maschine (4) entsprechend zu steuern, gekennzeichnet durch einen PLL-Filter (5), der ausgebildet ist, einen Stromwert, der zeitlichen Verlauf (iu) und Phasenwinkel (phiel) aufweist, von einer Phase der Drehstrom-Maschine (4) zu empfangen und den Stromwert um vorgegebene Phasenwinkel zu drehen, um die Stromwerte der verbleibenden Phasen zu erhalten, oder Stromwerte, die jeweils zeitlichen Verlauf (iu) und Phasenwinkel (phiel) aufweisen, von zwei Phasen der Drehstrom-Maschine (4) zu empfangen und einen der Stromwerte oder einen aus den beiden Stromwerten kombinierten Stromwert um einen vorgegebenen Phasenwinkel zu drehen, um den Stromwert der verbleibenden Phase zu erhalten, und die erhaltenen Stromwerte zusammen mit dem empfangenen Stromwert oder den erhaltenen Stromwert zusammen mit den empfangenen Stromwerten als das Drehstrom-Messsignal (imess) auszugeben.Control unit (1) for controlling an operation of a three-phase machine (4), in particular a three-phase motor, comprising: a current controller (2) which is designed to receive a three-phase target signal (i target ) and a three-phase measurement signal (i measurement ) and to generate a three-phase to generate and output a current control signal (u) in order to control the three-phase machine (4) accordingly, characterized by a PLL filter (5) which is designed to receive a current value, which has a temporal profile (iu) and phase angle (phi el ), from one phase of the three-phase machine (4) and to rotate the current value by predetermined phase angles in order to obtain the current values of the remaining phases, or to receive current values, each having a temporal profile (iu) and phase angle (phi el ), from two phases of the three-phase machine (4) and to rotate one of the current values or a current value combined from the two current values by a predetermined phase angle in order to obtain the current value of the remaining phase, and to output the received current values together with the received current value or the received current value together with the received current values as the three-phase measurement signal (i mess ). Steuereinheit (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromregler (2) ausgebildet ist, das Drehstrom-Stellsignal (u) in Form eines PWM-Steuersignals auszugeben.Control unit (1) after claim 1 , characterized in that the current controller (2) is designed to output the three-phase control signal (u) in the form of a PWM control signal. Steuereinheit (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der PLL-Filter (5) ausgebildet ist, den Stromwert um 120° und 240° zu drehen, oder den einen Stromwert oder den kombinierten Stromwert um 120° oder 240° zu drehen.Control unit (1) after claim 1 or 2 , characterized in that the PLL filter (5) is designed to rotate the current value by 120° and 240°, or to rotate the one current value or the combined current value by 120° or 240°. Steuereinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromwert oder die Stromwerte einen Rauschsignal-Anteil (7) aufweisen und der PLL-Filter (5) ausgebildet ist, den Rauschsignal-Anteil (7) aus dem Stromwert oder den Stromwerten herauszufiltern.Control unit (1) according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in that the current value or the current values have a noise signal component (7) and the PLL filter (5) is designed to filter out the noise signal component (7) from the current value or the current values. Verfahren zum Steuern eines Betriebs einer Drehstrom-Maschine (4) mit den folgenden Schritten: Empfangen eines Drehstrom-Sollsignals (isoll) und Empfangen eines Drehstrom-Messsignals (imess); Erzeugen eines Drehstrom-Stellsignals (u) aus dem Drehstrom-Sollsignal (isoll) und dem Drehstrom-Messsignal (imess); und Ausgeben des Drehstrom-Stellsignals (u) dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren vor dem Schritt zum Empfangen des Drehstrom-Messsignals (imess) ferner aufweist: Empfangen eines Stromwerts, der zeitlichen Verlauf (iu) und Phasenwinkel (phiel) aufweist, von einer Phase der Drehstrom-Maschine (4) und Drehen des Stromwerts um vorgegebene Phasenwinkel, um die Stromwerte der verbleibenden Phasen zu erhalten, oder Empfangen von Stromwerten, die jeweils zeitlichen Verlauf (iu) und Phasenwinkel (phiel) aufweisen, von zwei Phasen der Drehstrom-Maschine (4) und Drehen eines der beiden Stromwerte oder eines aus den beiden Stromwerten kombinierten Stromwerts um einen vorgegebenen Phasenwinkel, um den Stromwert der verbleibenden Phase zu erhalten, und Ausgeben der erhaltenen Stromwerte zusammen mit dem empfangenen Stromwert oder des erhaltenen Stromwerts zusammen mit den empfangenen Stromwerten als das Drehstrom-Messsignal (imess).Method for controlling an operation of a three-phase machine (4) with the following steps: receiving a three-phase target signal (i target ) and receiving a three-phase measurement signal (i measurement ); generating a three-phase control signal (u) from the three-phase target signal (i target ) and the three-phase measurement signal (i measurement ); and outputting the three-phase actuating signal (u), characterized in that the method, before the step of receiving the three-phase measurement signal (i mess ), further comprises: receiving a current value, which has a time profile (iu) and phase angle (phi el ), from one phase of the three-phase machine (4) and rotating the current value by predetermined phase angles in order to obtain the current values of the remaining phases, or receiving current values, each of which has a time profile (iu) and phase angle (phi el ), from two phases of the three-phase machine (4) and rotating one of the two current values or a current value combined from the two current values by a predetermined phase angle in order to obtain the current value of the remaining phase, and outputting the received current values together with the received current value or the received current value together with the received current values as the three-phase measurement signal (i mess ). Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren wiederholt durchgeführt wird.procedure according to claim 5 , characterized in that the method is carried out repeatedly. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehstrom-Stellsignal (u) in Form eines PWM-Steuersignals ausgegeben wird.procedure according to claim 5 or 6 , characterized in that the three-phase control signal (u) is output in the form of a PWM control signal. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der empfangene Stromwert um 120° und 240° gedreht wird, oder der eine Stromwert oder der aus den beiden Stromwerten kombinierte Stromwert um 120° oder 240° gedreht wird.Method according to one of the Claims 5 until 7 , characterized in that the received current value is rotated by 120° and 240°, or the one current value or the current value combined from the two current values is rotated by 120° or 240°. Computerprogrammprodukt, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, die Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 5 bis 8 auszuführen.Computer program product comprising instructions which, when the program is executed by a computer, cause the computer to carry out the steps of the method according to one of the Claims 5 until 8 to execute. Antriebsstrang (8) mit: einer Drehstrom-Maschine (4), einem Umrichter (3), der ausgebildet ist, die Drehstrom-Maschine (4) entsprechend einem Drehstrom-Stellsignal zu betreiben, und einem Stromsensor, der ausgebildet ist, einen Stromwert, der zeitlichen Verlauf (iu) und Phasenwinkel (phiel) aufweist, von einer Phase der Drehstrom-Maschine (4) zu erfassen, oder zwei Stromsensoren, die ausgebildet sind, Stromwerte, die jeweils zeitlichen Verlauf (iu) und Phasenwinkel (phiel) aufweisen, von zwei Phasen der Drehstrom-Maschine (4) zu erfassen, gekennzeichnet durch die Steuereinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4.Drive train (8) with: a three-phase machine (4), a converter (3) which is designed to operate the three-phase machine (4) in accordance with a three-phase control signal, and a current sensor which is designed to detect a current value, which has a time profile (iu) and phase angle (phi el ), from one phase of the three-phase machine (4), or two current sensors which are designed to detect current values, which each have a time profile (iu) and phase angle (phi el ), from two phases of the three-phase machine (4), characterized by the control unit (1) according to one of the Claims 1 until 4 .
DE102023119025.3A 2023-07-19 2023-07-19 Control unit and method for controlling operation of a three-phase machine, computer program product and drive train Active DE102023119025B4 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102023119025.3A DE102023119025B4 (en) 2023-07-19 2023-07-19 Control unit and method for controlling operation of a three-phase machine, computer program product and drive train
PCT/DE2024/100581 WO2025016505A2 (en) 2023-07-19 2024-06-28 Control unit and method for controlling operation of a three-phase generator, computer-program product, and powertrain

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102023119025.3A DE102023119025B4 (en) 2023-07-19 2023-07-19 Control unit and method for controlling operation of a three-phase machine, computer program product and drive train

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102023119025A1 true DE102023119025A1 (en) 2025-01-23
DE102023119025B4 DE102023119025B4 (en) 2025-05-08

Family

ID=94170647

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102023119025.3A Active DE102023119025B4 (en) 2023-07-19 2023-07-19 Control unit and method for controlling operation of a three-phase machine, computer program product and drive train

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102023119025B4 (en)
WO (1) WO2025016505A2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1655828A1 (en) * 2004-11-05 2006-05-10 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation Controller for a wound-rotor induction motor
DE102017222420A1 (en) * 2017-12-11 2019-06-13 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft PROCESS FOR PLAUSIBILIZATION OF THE POWER SUPPLY OF AN ELECTRIC MOTOR
EP3681035A1 (en) * 2017-09-05 2020-07-15 Hitachi, Ltd. Ac electric motor monitoring device and monitoring method, and electric motor drive system monitoring device and monitoring method
DE112018006745T5 (en) * 2018-02-14 2020-09-24 Hitachi, Ltd. ENGINE MONITORING DEVICE, ENGINE CONTROL SYSTEM, STEEL ROLLING SYSTEM AND ENGINE MONITORING METHOD

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5541587B2 (en) * 2012-04-22 2014-07-09 株式会社デンソー AC motor control device
KR101783915B1 (en) * 2013-10-24 2017-10-10 주식회사 엘지화학 Apparatus and method for controlling alternating current motor
US11018617B2 (en) * 2017-05-24 2021-05-25 Mitsubishi Electric Corporation Rotation angle detection device and ac rotating machine control device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1655828A1 (en) * 2004-11-05 2006-05-10 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation Controller for a wound-rotor induction motor
EP3681035A1 (en) * 2017-09-05 2020-07-15 Hitachi, Ltd. Ac electric motor monitoring device and monitoring method, and electric motor drive system monitoring device and monitoring method
DE102017222420A1 (en) * 2017-12-11 2019-06-13 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft PROCESS FOR PLAUSIBILIZATION OF THE POWER SUPPLY OF AN ELECTRIC MOTOR
DE112018006745T5 (en) * 2018-02-14 2020-09-24 Hitachi, Ltd. ENGINE MONITORING DEVICE, ENGINE CONTROL SYSTEM, STEEL ROLLING SYSTEM AND ENGINE MONITORING METHOD

Also Published As

Publication number Publication date
WO2025016505A2 (en) 2025-01-23
WO2025016505A3 (en) 2025-03-13
DE102023119025B4 (en) 2025-05-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102005013246B4 (en) Error detection system for converters
DE102009000609B4 (en) Current regulator and method and system for current regulation for AC motors
DE102008005054B4 (en) Control device for a three-phase brushless motor
DE102010042332A1 (en) Emergency mode for an electric vehicle
DE112020000491T5 (en) REDUNDANCY CONNECTION OF AN ELECTRIC POWER STEERING SYSTEM
WO2017133824A1 (en) Method, angle determination apparatus and control apparatus
EP3861629B1 (en) Multi-motor converter and method
WO2013149921A2 (en) Method and device for sensorless control of a separately excited synchronous machine
DE60201714T2 (en) AC detection apparatus for an inverter apparatus and AC detection method for the same
DE4235607C2 (en) Method for determining the stator flux of an asynchronous machine
DE102016205994A1 (en) Method for controlling an engine
EP2001123B1 (en) Method for operating a three-phase rotating electric machine and device for implementing the method
DE112017008241B4 (en) POWER CONVERTER CONTROL DEVICE
WO2007042159A1 (en) Electric machine control system
DE102005005027A1 (en) Electric power steering system with fault detection device
DE10052726A1 (en) Multi-motor arrangement and method for controlling it
DE102014224555A1 (en) Monitoring a rotating field machine
DE19933331A1 (en) Speed monitoring and controlling method for brushless DC motor e.g. for fuel pump
DE102023119025A1 (en) Control unit and method for controlling an operation of a three-phase machine, computer program product and drive train
DE102010043297A1 (en) Electric power steering apparatus
DE102019214894B4 (en) STEERING CONTROL DEVICE AND POWER STEERING DEVICE
DE102018128346B4 (en) MOTOR DRIVE DEVICE WITH CURRENT DETECTOR
DE102019204576B4 (en) Method for reducing torque fluctuations in an electrical three-phase machine of a steering system
DE102020104437A1 (en) Offset of the current fundamental waves in multi-phase drives
DE102019218544A1 (en) Method and device for controlling an electrical machine

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division