DE102022125647A1 - Stromregler für doppelt gewickelte synchronmotorantriebe - Google Patents

Abstract

Ein Verfahren zur Steuerung einer doppelt gewickelten Synchronmaschine (DWSM) umfasst: Ermitteln von virtuellen Strombefehlen auf der Grundlage eines Strombefehls, der jedem der beiden Wicklungssätze der DWSM zugeordnet ist; Ermitteln von Strömen von virtuellen Halbmotoren durch Anwenden einer mathematischen Transformation auf gemessene Ausgangsströme; Ermitteln von Differenzströmen von Halbmotoren auf der Grundlage einer Differenz zwischen dem entsprechenden virtuellen Strombefehl und dem Strom der virtuellen Halbmotoren; Berechnen von Vorwärtspfad-Spannungsbefehlen auf der Grundlage des entsprechenden Differenzstroms und unter Verwendung eines ersten und zweiten Satzes von Verstärkungsfaktoren; Ermitteln von Rückkopplungs-Spannungsbefehlen durch Anwenden eines dritten und vierten Satzes von Verstärkungsfaktoren auf die Ströme der virtuellen Halbmotoren; Ermitteln von virtuellen endgültigen Spannungsbefehlen auf der Grundlage der entsprechenden Vorwärtspfad-Spannungsbefehle und Rückkopplungs-Spannungsbefehle; Ermitteln von endgültigen Spannungsbefehlen durch Anwenden einer zweiten mathematischen Transformation auf die virtuellen endgültigen Spannungsbefehle; Befehlen von Wechselrichtern auf der Grundlage der endgültigen Spannungsbefehle, entsprechende Spannungen an die beiden Wicklungssätze anzulegen, und dadurch Erzeugen von Ausgangsströmen.

Description

• HINTERGRUND DER ERFINDUNG
• Doppelt gewickelte Synchronmaschinen, auch Doppelwicklungssynchronmaschinen genannt, sind elektrische Maschinen mit zwei elektrisch unabhängigen Statorwicklungssätzen. Solche doppelt gewickelten Synchronmaschinen können als Motoren, Generatoren oder als Motorgeneratoren verwendet werden. Jeder Satz von Statorwicklungen kann unabhängig als ein entsprechender Halbmotor funktionieren und durch einen entsprechenden Inverter versorgt werden. Derartige doppelt gewickelte Motoren können in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden und können für Redundanz bei sicherheitskritischen Anwendungen sorgen, um den weiteren Betrieb im Falle des Ausfalls eines der Statorwicklungssätze und/oder eines der Wechselrichter zu ermöglichen.
• Doppelt gewickelte Synchronmaschinen, einschließlich doppelt gewickelter Permanentmagnet-Synchronmaschinen (DW-PMSMs), weisen von Natur aus eine elektromagnetische (induktive) Kopplung zwischen den beiden Statorwicklungssätzen auf (d. h. eine Kopplung zwischen elektrischen Schaltkreisen aufgrund von Induktion, die durch Magnetfelder verursacht wird, die als Ergebnis der durch jeden der beiden Statorwicklungssätze fließenden Ströme erzeugt werden). Diese Induktion führt zu einer Abhängigkeit der Ströme und damit des Drehmoments, das von den beiden Wicklungssätzen der doppelt gewickelten Maschine erzeugt wird. Das Ausmaß oder die Bedeutung dieser Kopplung hängt von der spezifischen Konstruktion der elektrischen Maschine und insbesondere von den spezifischen Merkmalen der Konstruktion ab, welche Statornuten, Rotorpole, eine Anordnung der Magnete und eine Wicklungskonfiguration umfassen, aber nicht auf diese beschränkt sind.
• Bei herkömmlichen Anwendungen, die DW-PMSMs einsetzen, wird die induktive Kopplung zwischen den beiden Halbmotoren typischerweise nicht als signifikant angesehen, und die resultierenden Hardware-Topologien des Elektromotor-Antriebssystems sowie die darin verwendeten Steuerungsalgorithmen führen zu einer suboptimalen Leistung.
• Die Drehmomentsteuerung von DW-PMSMs erfolgt typischerweise indirekt über eine Stromsteuerung, die als Stromsteuersystem mit geschlossenem Regelkreis unter Verwendung von Stromreglern, die auf Strommessungen reagieren, oder als Vorwärtsstromsteuersystem unter Verwendung eines inversen mathematischen Modells der Maschine implementiert werden kann. Die Auswirkung der induktiven Kopplung auf die Gesamtstrom- und damit Gesamtdrehmomentsteuerleistung des Motorsteuerungssystems hängt wesentlich von der Wahl der Stromsteuerungstechnik und der spezifischen Struktur des Reglers ab. Die vorliegende Offenbarung beschreibt Stromreglerstrukturen, die bei der rückgekoppelten Stromsteuerung von DW-PMSMs verwendet werden können, die die elektromagnetische Kopplung zwischen den Wicklungssätzen berücksichtigen, um eine optimale Strom- und Drehmomentsteuerleistung zu erreichen.
• ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
• In einer Ausführungsform der Erfindung wird ein System zur Steuerung einer doppelt gewickelten Synchronmaschine (DWSM) mit einem ersten Wicklungssatz und einem zweiten Wicklungssatz bereitgestellt. Das System umfasst einen Prozessor und einen Speicher mit Anweisungen. Bei Ausführung durch den Prozessor veranlassen die Anweisungen den Prozessor dazu: einen Strombefehl für einen positiven virtuellen Halbmotor und einen Strombefehl für einen negativen virtuellen Halbmotor auf der Grundlage eines ersten Motorstrombefehls, der dem ersten Wicklungssatz zugeordnet ist, und auf der Grundlage eines zweiten Motorstrombefehls, der dem zweiten Wicklungssatz zugeordnet ist, zu ermitteln; einen Strom des positiven virtuellen Halbmotors und einen Strom des negativen virtuellen Halbmotors durch Anwenden einer ersten mathematischen Transformation auf gemessene Ströme in jedem des ersten Wicklungssatzes und des zweiten Wicklungssatzes zu ermitteln, wobei der Strom des positiven virtuellen Halbmotors einer positiven virtuellen Motorwicklung entspricht, die der DWSM zugeordnet ist, und der Strom des negativen virtuellen Halbmotors einer negativen virtuellen Motorwicklung entspricht, die der DWSM zugeordnet ist; einen Differenzstroms des positiven virtuellen Halbmotors auf der Grundlage einer Differenz zwischen dem Strombefehl für den positiven virtuellen Halbmotor und dem Strom des positiven virtuellen Halbmotors zu ermitteln; einen Vorwärtspfad-Spannungsbefehl für den positiven virtuellen Halbmotor auf der Grundlage des Differenzstroms des positiven virtuellen Halbmotors und unter Verwendung eines ersten Satzes von Verstärkungsfaktoren zu berechnen; einen Differenzstrom des negativen virtuellen Halbmotors auf der Grundlage einer Differenz zwischen dem Strombefehl für den negativen virtuellen Halbmotor und dem Strom des negativen virtuellen Halbmotors zu ermitteln; einen Vorwärtspfad-Spannungsbefehl für den negativen virtuellen Halbmotor auf der Grundlage des Differenzstroms des negativen virtuellen Halbmotors und unter Verwendung eines zweiten Satzes von Verstärkungsfaktoren zu berechnen; einen Rückkopplungspfad-Spannungsbefehl für den positiven virtuellen Halbmotor durch Anwenden eines dritten Satzes von Verstärkungsfaktoren auf den Strom des positiven virtuellen Halbmotors zu ermitteln; einen Rückkopplungspfad-Spannungsbefehl für den negativen virtuellen Halbmotor durch Anwenden eines vierten Satzes von Verstärkungsfaktoren auf den Strom des negativen virtuellen Halbmotors zu ermitteln; einen endgültigen Spannungsbefehl für den positiven virtuellen Halbmotor auf der Grundlage des Vorwärtspfad-Spannungsbefehls für den positiven virtuellen Halbmotor und auf der Grundlage des Rückkopplungspfad-Spannungsbefehls für den positiven virtuellen Halbmotor zu ermitteln; einen endgültigen Spannungsbefehl für den negativen virtuellen Halbmotor auf der Grundlage des Vorwärtspfad-Spannungsbefehls für den negativen virtuellen Halbmotor und auf der Grundlage des Rückkopplungspfad-Spannungsbefehls für den negativen virtuellen Halbmotor zu ermitteln; einen ersten endgültigen Spannungsbefehl und einen zweiten endgültigen Spannungsbefehl durch Anwenden einer zweiten mathematischen Transformation auf den endgültigen Spannungsbefehl für den positiven virtuellen Halbmotor und den endgültigen Spannungsbefehl für den negativen virtuellen Halbmotor zu ermitteln; auf der Grundlage des ersten endgültigen Spannungsbefehls einem ersten Wechselrichter zu befehlen, eine erste Ausgangsspannung an den ersten Wicklungssatz anzulegen und dadurch zu bewirken, dass ein erster Ausgangsstrom in dem ersten Wicklungssatz erzeugt wird; und auf der Grundlage des zweiten endgültigen Spannungsbefehls einem zweiten Wechselrichter zu befehlen, eine zweite Ausgangsspannung an den zweiten Wicklungssatz anzulegen und dadurch zu bewirken, dass ein zweiter Ausgangsstrom in dem zweiten Wicklungssatz erzeugt wird. Der erste Ausgangsstrom und der zweite Ausgangsstrom weisen jeweils eine d-Achsen-Komponente und eine q-Achsen-Komponente auf und mindestens einer aus dem ersten Satz von Verstärkungsfaktoren, dem zweiten Satz von Verstärkungsfaktoren, dem dritten Satz von Verstärkungsfaktoren oder dem vierten Satz von Verstärkungsfaktoren ist so konfiguriert, dass er bewirkt, dass die d-Achsen-Komponente und die q-Achsen-Komponente des ersten Ausgangsstroms von Schwankungen der d-Achsen- und q-Achsen-Komponenten des zweiten Ausgangsstroms entkoppelt sind.
• In einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zur Steuerung einer doppelt gewickelten Synchronmaschine (DWSM) mit einem ersten Wicklungssatz und einem zweiten Wicklungssatz bereitgestellt. Das Verfahren umfasst: Ermitteln eines Strombefehls für einen positiven virtuellen Halbmotor und eines Strombefehls für einen negativen virtuellen Halbmotor auf der Grundlage eines ersten Motorstrombefehls, der dem ersten Wicklungssatz zugeordnet ist, und auf der Grundlage eines zweiten Motorstrombefehls, der dem zweiten Wicklungssatz zugeordnet ist; Ermitteln eines Stroms des positiven virtuellen Halbmotors und eines Stroms des negativen virtuellen Halbmotors durch Anwenden einer ersten mathematischen Transformation auf gemessene Ströme in jedem des ersten Wicklungssatzes und des zweiten Wicklungssatzes, wobei der Strom des positiven virtuellen Halbmotors einer positiven virtuellen Motorwicklung entspricht, die der DWSM zugeordnet ist, und der Strom des negativen virtuellen Halbmotors einer negativen virtuellen Motorwicklung entspricht, die der DWSM zugeordnet ist; Ermitteln eines Differenzstroms des positiven virtuellen Halbmotors auf der Grundlage einer Differenz zwischen dem Strombefehl für den positiven virtuellen Halbmotor und dem Strom des positiven virtuellen Halbmotors; Berechnen eines Vorwärtspfad-Spannungsbefehls für den positiven virtuellen Halbmotor auf der Grundlage des Differenzstroms des positiven virtuellen Halbmotors und unter Verwendung eines ersten Satzes von Verstärkungsfaktoren; Ermitteln eines Differenzstroms des negativen virtuellen Halbmotors auf der Grundlage einer Differenz zwischen dem Strombefehl für den negativen virtuellen Halbmotor und dem Strom des negativen virtuellen Halbmotors; Berechnen eines Vorwärtspfad-Spannungsbefehls für den negativen virtuellen Halbmotor auf der Grundlage des Differenzstroms des negativen virtuellen Halbmotors und unter Verwendung eines zweiten Satzes von Verstärkungsfaktoren; Ermitteln eines Rückkopplungspfad-Spannungsbefehls für den positiven virtuellen Halbmotor durch Anwenden eines dritten Satzes von Verstärkungsfaktoren auf den Strom des positiven virtuellen Halbmotors; Ermitteln eines Rückkopplungspfad-Spannungsbefehls für den negativen virtuellen Halbmotor durch Anwenden eines vierten Satzes von Verstärkungsfaktoren auf den Strom des negativen virtuellen Halbmotors; Ermitteln endgültigen Spannungsbefehls für den positiven virtuellen Halbmotor auf der Grundlage des Vorwärtspfad-Spannungsbefehls für den positiven virtuellen Halbmotor und auf der Grundlage des Rückkopplungspfad-Spannungsbefehls für den positiven virtuellen Halbmotor; Ermitteln eines endgültigen Spannungsbefehls für den negativen virtuellen Halbmotor auf der Grundlage des Vorwärtspfad-Spannungsbefehls für den negativen virtuellen Halbmotor und auf der Grundlage des Rückkopplungspfad-Spannungsbefehls für den negativen virtuellen Halbmotor; Ermitteln eines ersten endgültigen Spannungsbefehls und eines zweiten endgültigen Spannungsbefehls durch Anwenden einer zweiten mathematischen Transformation auf den endgültigen Spannungsbefehls für den positiven virtuellen Halbmotor und den endgültigen Spannungsbefehls für den negativen virtuellen Halbmotor; auf der Grundlage des ersten endgültigen Spannungsbefehls einem ersten Wechselrichter zu befehlen, eine erste Ausgangsspannung an den ersten Wicklungssatz anzulegen und dadurch zu bewirken, dass ein erster Ausgangsstrom in dem ersten Wicklungssatz erzeugt wird; und auf der Grundlage des zweiten endgültigen Spannungsbefehls einem zweiten Wechselrichter zu befehlen, eine zweite Ausgangsspannung an den zweiten Wicklungssatz anzulegen und dadurch zu bewirken, dass ein zweiter Ausgangsstrom in dem zweiten Wicklungssatz erzeugt wird. Der erste Ausgangsstrom und der zweite Ausgangsstrom weisen jeweils eine d-Achsen-Komponente und eine q-Achsen-Komponente auf, und mindestens einer aus dem ersten Satz von Verstärkungsfaktoren, dem zweiten Satz von Verstärkungsfaktoren, dem dritten Satz von Verstärkungsfaktoren oder dem vierten Satz von Verstärkungsfaktoren ist so konfiguriert, dass er bewirkt, dass die d-Achsen-Komponente und die q-Achsen-Komponente des ersten Ausgangsstroms von Schwankungen der d-Achsen- und q-Achsen-Komponenten des zweiten Ausgangsstroms entkoppelt werden.
• Diese und andere Vorteile und Merkmale werden aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen deutlicher.
• Figurenliste
• Der Gegenstand, der als die Erfindung angesehen wird, ist in den Ansprüchen am Ende der Beschreibung besonders hervorgehoben und eindeutig beansprucht. Die vorstehenden und andere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen ersichtlich, in denen:
• 1 eine schematische Darstellung eines elektrischen Servolenksystems gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Offenbarung ist.
• 2A-2B schematische Darstellungen von doppelt gewickelten Motorantriebssystemen nach den Grundsätzen der vorliegenden Offenbarung sind.
• 3A-3C schematische Darstellungen von doppelt gewickelten Motorantriebssystemen nach den Grundsätzen der vorliegenden Offenbarung.
• 4 eine Blockdiagramm-Darstellung eines mathematischen Modells einer doppelt gewickelten Permanentmagnet-Synchronmaschine in dem synchronen Bezugsrahmen gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Offenbarung ist.
• 5 eine Blockdiagramm-Darstellung von mathematischen Transformationen zur Entkopplung von zwei Halbmotoren eines doppelt gewickelten Permanentmagnet-Synchronmotors gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Offenbarung.
• 6 ein Blockdiagramm ist, das ein mathematisches Modell zeigt, das zwei virtuelle Halbmotoren eines doppelt gewickelten Permanentmagnet-Synchronmotors darstellt, das aus der Anwendung einer Entkopplungstransformation gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Offenbarung resultiert.
• 7 ein Blockdiagramm ist, das ein verallgemeinertes Motorstromsteuerungssystem gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Offenbarung zeigt.
• 8 ein Blockdiagramm ist, das ein Motorstromsteuerungssystem zeigt, das eine Entkopplungssteuerungskonfiguration mit Zustandsrückkopplung gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Offenbarung verwendet.
• 9 ein Blockdiagramm ist, das ein Motorstromsteuerungssystem zeigt, das eine Entkopplungssteuerungskonfiguration mit Regelstreckeninversion gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Offenbarung verwendet.
• 10A-10B Blockdiagramme sind, die ein Stromsteuerungsmodul veranschaulichen, das sowohl den positiven als auch den negativen virtuellen Halbmotor eines doppelt gewickelten Motors unter Verwendung der Entkopplungssteuerungskonfiguration mit Zustandsrückkopplung gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Offenbarung steuert.
• 11 A-11 B Blockdiagramme sind, die ein Stromsteuerungsmodul veranschaulichen, das sowohl den positiven als auch den negativen virtuellen Halbmotor eines doppelt gewickelten Motors unter Verwendung der Entkopplungssteuerungskonfiguration mit Regelstreckeninversion gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Offenbarung steuert.
• 12A-12B Blockdiagramme sind, die ein Steuerungsmodul veranschaulichen, das die positiven und negativen virtuellen Halbmotoren eines doppelt gewickelten Motors unter Verwendung der Entkopplungssteuerungskonfigurationen mit Regelstreckeninversion bzw. Zustandsrückkopplung gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Offenbarung steuert.
• 13A-13C ein Ablaufdiagramm zeigen, das ein Verfahren zur Steuerung eines doppelt gewickelten Elektromotors gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
• AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
• Mit Bezug auf die Figuren, in denen die vorliegende Offenbarung unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben wird, ohne diese einzuschränken, ist zu verstehen, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich zur Veranschaulichung der vorliegenden Offenbarung dienen, die in verschiedenen und alternativen Formen ausgeführt werden kann. Die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu; einige Merkmale können übertrieben oder verkleinert sein, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Deshalb sind spezifische strukturelle und funktionelle Details, die hierin offenbart sind, nicht als einschränkend zu verstehen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um einem Fachmann zu unterrichten, die vorliegende Offenbarung auf verschiedene Weise anzuwenden.
• Wie hier verwendet, beziehen sich die Begriffe Modul und Submodul auf eine oder mehrere Verarbeitungsschaltungen wie eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam, dediziert oder als Gruppe) und einen Speicher, der eine oder mehrere Software- oder Firmware-Programme ausführt, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen. Es ist ersichtlich, dass die unten beschriebenen Submodule kombiniert und/oder weiter unterteilt werden können.
• 1 ist eine schematische Darstellung eines elektrischen Servolenkungssystems (EPS) 40, das für die Anwendung der offenbarten Techniken geeignet ist. Das EPS umfasst einen Lenkmechanismus 36, der einen Zahnstange-und-Ritzel-Mechanismus mit einer Zahnstange (nicht dargestellt) im Gehäuse 50 und einem Ritzel (ebenfalls nicht dargestellt) unter einem Getriebegehäuse 52 umfasst. Wenn die Bedienereingabe, im Folgenden als Lenkrad 26 (z.B. ein Handrad und dergleichen) bezeichnet, gedreht wird, dreht sich die obere Lenkwelle 29, und die untere Lenkwelle 51, die über ein Kreuzgelenk 34 mit der oberen Lenkwelle 29 verbunden ist, dreht das Ritzel. Die Drehung des Ritzels bewegt die Zahnstange, die die Spurstangen 38 (nur eine ist dargestellt) bewegt, die wiederum die Lenkungsachsschenkel 39 (nur einer ist dargestellt) bewegen, die ein oder mehrere lenkbare Räder 44 (nur eines ist dargestellt) drehen bzw. einschlagen.
• Die Unterstützung durch die elektrische Servolenkung wird durch die im Allgemeinen mit Bezugszeichen 24 bezeichnete Steuervorrichtung bereitgestellt und beinhaltet die Steuerung 16 und eine elektrische Maschine 19, die ein Permanentmagnet-Synchronmotor (PMSM) sein könnte und im Folgenden als Motor 19 bezeichnet wird. Die Steuerung 16 wird von der Fahrzeugstromversorgung 10 über eine Leitung 12 mit Strom versorgt. Die Steuerung 16 empfängt ein für die Fahrzeuggeschwindigkeit repräsentatives Fahrzeuggeschwindigkeitssignal 14 von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 17. Ein Lenkwinkel wird durch einen Positionssensor 32 gemessen, der ein Sensor mit optischer Codierung, ein Sensor mit variablem Widerstand oder ein anderer geeigneter Typ von Positionssensor sein kann, und der Steuerung 16 ein Positionssignal 20 liefert. Die Motordrehzahl kann mit einem Drehzahlmesser oder einer anderen Vorrichtung gemessen und als Motordrehzahlsignal 21 an die Steuerung 16 übertragen werden. Eine Motordrehzahl mit der Bezeichnung ω_m kann gemessen, berechnet oder durch eine Kombination daraus bestimmt werden. So kann beispielsweise die Motordrehzahl ω_m berechnet werden als die Änderung der Motorposition, gemessen von einem Positionssensor 32 über ein vorgegebenes Zeitintervall. So kann beispielsweise die Motordrehzahl ω_m als Ableitung der Motorposition θ_m bezüglich der Zeit ermittelt werden. Es ist festzustellen, dass es zahlreiche bekannte Methoden gibt, um die Funktion einer Ableitung auszuführen.
• Wenn das Lenkrad 26 gedreht wird, erfasst ein Drehmomentsensor 28 das vom Fahrzeugführer auf das Lenkrad 26 aufgebrachte Drehmoment. Der Drehmomentsensor 28 kann einen Torsionsstab (nicht dargestellt) und einen variablen Widerstandssensor (auch nicht dargestellt) beinhalten, der ein variables Drehmomentsignal 18 an die Steuerung 16 in Abhängigkeit von der Verdrehung des Torsionsstabes ausgibt. Obwohl es sich hierbei um eine Art von Drehmomentsensor handelt, genügt jede andere geeignete Drehmomentsensorvorrichtung, die mit bekannten Signalverarbeitungstechniken verwendet wird. Als Antwort auf die verschiedenen Eingaben sendet die Steuerung einen Befehl 22 an den Motor 19, der über eine Schnecke 47 und ein Schneckenrad 48 die Drehmomentunterstützung für das Lenksystem bereitstellt und die Fahrzeuglenkung unterstützt.
• Es ist zu beachten, dass die offenbarten Ausführungsformen zwar mit Bezugnahme auf die Motorsteuerung für elektrische Lenkanwendungen beschrieben werden, es jedoch festzustellen ist, dass diese Bezugnahmen nur veranschaulichend sind und die offenbarten Ausführungsformen auf jede Motorsteuerungsanwendung angewendet werden können, die einen Elektromotor verwendet, z.B. eine Lenkung, eine Ventilsteuerung und dergleichen. Darüber hinaus können die hierin enthaltenen Bezüge und Beschreibungen für viele Formen von Parametersensoren gelten, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Drehmoment, Position, Drehzahl und dergleichen. Es sei auch darauf hingewiesen, dass hierin auf elektrische Maschinen Bezug genommen wird, die ohne Einschränkung Motoren umfassen, wobei im Folgenden aus Gründen der Kürze und Einfachheit ohne Einschränkung nur auf Motoren Bezug genommen wird.
• In dem dargestellten Lenkbewegungssteuerungssystem 24 verwendet die Steuerung 16 das Drehmoment, die Position, die Drehzahl und dergleichen, um einen oder mehrere Befehle zu berechnen, um die erforderliche Ausgangsleistung zu liefern. Die Steuerung 16 ist in Verbindung mit den verschiedenen Systemen und Sensoren des Motorsteuerungssystems angeordnet. Die Steuerung 16 empfängt Signale von jedem der Systemsensoren, quantifiziert die empfangenen Informationen und stellt daraufhin ein oder mehrere Ausgangsbefehlssignale bereit, in diesem Fall beispielsweise an den Motor 19. Die Steuerung 16 ist konfiguriert, um die entsprechende(n) Spannung(en) aus einem Umrichter (nicht dargestellt) heraus zu entwickeln, der optional in die Steuerung 16 integriert sein kann und hierin als Steuerung 16 bezeichnet wird, so dass beim Anlegen an den Motor 19 das gewünschte Drehmoment oder die gewünschte Position erzeugt wird. In einem oder mehreren Beispielen arbeitet die Steuerung 24 in einem Steuerungsmodus mit Rückkopplung als Stromregler, um den Befehl 22 zu erzeugen. Alternativ arbeitet die Steuerung 24 in einem oder mehreren Beispielen in einem Vorsteuerungsmodus, um den Befehl 22 zu erzeugen. Da sich diese Spannungen auf die Position und Drehzahl des Motors 19 und das gewünschte Drehmoment beziehen, werden die Position und/oder Drehzahl des Rotors und das von einem Bediener aufgebrachte Drehmoment bestimmt. Ein Positionsgeber ist mit der Lenkwelle 51 verbunden, um die Winkelposition θ zu erfassen. Der Geber kann die Drehposition basierend auf optischer Erkennung, Magnetfeldänderungen oder anderen Methoden erfassen. Typische Positionssensoren umfassen Potentiometer, Resolver, Synchros, Geber und dergleichen sowie Kombinationen, die mindestens einen der vorgenannten umfassen. Der Positionsgeber gibt ein Positionssignal 20 aus, das die Winkelposition der Lenkwelle 51 und damit die des Motors 19 anzeigt.
• Das gewünschte Drehmoment kann durch einen oder mehrere Drehmomentsensoren 28 bestimmt werden, die Drehmomentsignale 18 übertragen, die ein aufgebrachtes Drehmoment anzeigen. Ein solcher Drehmomentsensor 28 und die Drehmomentsignale 18 davon, die auf eine nachgiebige Drehstab-, Feder- oder ähnliche Vorrichtung (nicht dargestellt) reagieren können, sind dazu konfiguriert, eine Antwort bereitzustellen, die das aufgebrachte Drehmoment anzeigt.
• In einem oder mehreren Beispielen befindet sich ein Temperatursensor 23 an der elektrischen Maschine 19. Vorzugsweise ist der Temperatursensor 23 konfiguriert, um die Temperatur des Sensorabschnitts des Motors 19 direkt zu messen. Der Temperatursensor 23 sendet ein Temperatursignal 25 an die Steuerung 16, um die hierin beschriebene Verarbeitung und Kompensation zu ermöglichen. Typische Temperatursensoren beinhalten Thermoelemente, Thermistoren, Thermostate und dergleichen sowie Kombinationen aus mindestens einem der vorgenannten Sensoren, die bei geeigneter Platzierung ein kalibrierbares Signal proportional zur jeweiligen Temperatur liefern.
• Das Positionssignal 20, das Geschwindigkeitssignal 21 und unter anderem ein oder mehrere Drehmomentsignale 18 werden an die Steuerung 16 angelegt. Die Steuerung 16 verarbeitet alle Eingangssignale, um Werte zu erzeugen, die jedem der Signale entsprechen, was dazu führt, dass ein Rotorpositionswert, ein Motordrehzahlwert und ein Drehmomentwert für die Verarbeitung in den hierin beschriebenen Algorithmen zur Verfügung stehen. Messsignale, wie die oben genannten, werden ebenfalls im Allgemeinen linearisiert, kompensiert und nach Belieben gefiltert, um die Eigenschaften zu verbessern oder unerwünschte Eigenschaften des erfassten Signals zu beseitigen. So können beispielsweise die Signale linearisiert werden, um die Verarbeitungsgeschwindigkeit zu verbessern oder um einen großen Dynamikbereich des Signals zu erreichen. Darüber hinaus können eine frequenz- oder zeitabhängige Kompensation und Filterung eingesetzt werden, um Rauschen zu eliminieren oder unerwünschte spektrale Eigenschaften zu vermeiden.
• Um die vorgeschriebenen Funktionen und die gewünschte Verarbeitung sowie die Berechnungen dafür durchzuführen (z.B. die Identifizierung von Motorparametern, Regelalgorithmen und dergleichen), kann die Steuerung 16 ohne Einschränkung einen oder mehrere Prozessoren, Computer, DSP(s), Arbeitsspeicher, Massenspeicher, Register, Zeitgeber, Interrupt(s), Kommunikationsschnittstelle(n), Ein-/Ausgabesignalschnittstellen und dergleichen sowie Kombinationen aus mindestens einer der vorgenannten Komponenten beinhalten. So kann beispielsweise die Steuerung 16 eine Eingangssignalverarbeitung und -filterung beinhalten, um eine genaue Abtastung und Umwandlung oder Erfassung solcher Signale von Kommunikationsschnittstellen zu ermöglichen.
• Wie hierin verwendet, stellen Variablen mit einer Tilde (~) über dem Variablensymbol einen Näherungswert dar, der durch eine mathematische Berechnung, eine Nachschlagetabelle usw. ermittelt werden kann. Variablen mit einem Balken über dem Variablensymbol stellen eine Vektorgröße dar. Variablen mit einem hochgestellten Stern (*) stellen Befehle oder gewünschte Sollwerte dar.
• 2A veranschaulicht ein erstes Bewegungssteuerungssystem 56, das ein erstes Elektromotor-Antriebssystem 57 mit einem doppelt gewickelten Permanentmagnet-Synchronmotor (DW-PMSM), auch als doppelt gewickelter Motor 60 bezeichnet, Stromrichter 66a und 66b (jeweils mit einem Gate-Treiber und einem entsprechenden Wechselrichter) und einen Motorcontroller 70 (auch als Controller bezeichnet) umfasst. Der doppelt gewickelte Motor 60 kann in einer beliebigen Anzahl von Anwendungen verwendet werden, z. B. für den Motor 19 in dem in 1 gezeigten Lenkbewegungssteuerungssystem 24. Die Stromrichter 66a und 66b können mehrere Schaltvorrichtungen enthalten, wie z. B. Feldeffekttransistoren (FETs) zum Schalten von Hochstromlasten und Gate-Treiberschaltungen zum Betreiben der Schaltvorrichtungen. Der Motorcontroller 70 empfängt einen Motordrehmomentbefehl $T_e^{*}$

  

  von einem Bewegungscontroller 80, wie z. B. einem Servolenkcontroller.
• Der Motorcontroller 70 kann den Spannungsbefehl V* auf der Grundlage des Motordrehmomentbefehls $T_e^{*}$

  

  von der Bewegungssteuerung 80 und unter Verwendung einer beliebigen Stromsteuerungstechnik erzeugen. Beispielsweise kann der Motorcontroller 70 einen Strombefehlsgenerator (nicht dargestellt) umfassen, um einen Strombefehl unter Verwendung einer oder mehrerer Optimierungen zu erzeugen und/oder um das erste Bewegungssteuerungssystem 56 zu veranlassen, eine oder mehrere Betriebsbedingungen zu erfüllen, wie z. B. Bedingungen hinsichtlich Spannung und/oder Strom, die vom ersten Elektromotorantriebssystem 57 erzeugt oder diesem bereitgestellt werden. Der Strombefehl kann dann mit einer geeigneten Rückkopplungs-Stromsteuerungstechnik verwendet werden, um den Spannungsbefehl V* zu erzeugen. Die Rückkopplungs-Stromsteuerungstechnik kann eine Technik umfassen, die in der vorliegenden Offenbarung dargelegt ist, obwohl auch andere Rückkopplungs-Stromsteuerungstechniken verwendet werden können.
• Der doppelt gewickelte Motor 60 umfasst einen ersten Wicklungssatz 62a und einen zweiten Wicklungssatz 62b, der elektrisch unabhängig vom ersten Wicklungssatz 62a ist. Der doppelt gewickelte Motor 60 ist in der Lage, ein elektromagnetisches Drehmoment zu erzeugen, indem er einen oder beide Wicklungssätze 62a, 62b erregt. Die beiden Wicklungssätze 62a und 62b können jeweils drei Phasen enthalten und somit kann jeder der beiden Wicklungssätze 62a, 62b dreiphasige Wicklungen umfassen. Alternativ dazu kann jeder der Wicklungssätze 62a, 62b eine beliebige Anzahl von Wicklungsphasen umfassen, beispielsweise fünf oder sieben Phasen. In einigen Ausführungsformen ist der doppelt gewickelte Motor 60 eine mehrphasige Permanentmagnet-Synchronmaschine (PMSM). Der doppelt gewickelte Motor 60 kann jedoch jede Art von Synchronmaschine sein, z. B. eine mehrphasige gewickelte Feldsynchronmaschine. Darüber hinaus kann der doppelt gewickelte Motor 60 abhängig von der Anordnung der Dauermagnete oder der Feldwicklung auf dem Rotor eine Schenkelpolkonfiguration oder eine Vollpolkonfiguration aufweisen. Jeder der Wicklungssätze 62a, 62b kann einzeln funktionieren, und der doppelt gewickelte Motor 60 kann durch Erregen eines oder beider Wicklungssätze 62a, 62b betrieben werden.
• Die Stromrichter 66a und 66b sind dazu konfiguriert, den jeweiligen Wicklungssätzen 62a und 62b Wechselspannungen (AC-Spannungen) bereitzustellen. Die Wicklungssätze 62a und 62b sind mit ihren jeweiligen Stromrichtern 66a und 66b über die Phasenleitungen 68a und 68b verbunden. Diese Konfiguration kann für Redundanz sorgen, so dass der doppelt gewickelte Motor 60 auch bei einem Totalverlust oder Ausfall eines der Wicklungssätze 62a, 62b, eine der Motorleitungen 68a, 68b und/oder einer der Stromrichter 66a, 66b weiter funktioniert. Die Stromrichter 66a, 66b können zur zusätzlichen Redundanz mit elektrischer Isolierung ausgeführt sein.
• Der Motorcontroller 70 erzeugt einen Spannungsbefehl V* auf der Grundlage des Motordrehmomentbefehls $T_e^{*}$

  

  und auf der Grundlage der ersten und zweiten Phasenströme I ₁, I ₂ des doppelt gewickelten Motors 60. Der Spannungsbefehl V* kann d-Achsen- und q-Achsen-Bestandteile, $V_e^{*}$

  

  bzw. $V_q^{*},$

  

  enthalten. Jeder der Stromrichter 66a, 66b legt auf der Grundlage des Spannungsbefehls V* eine Ausgangsspannung V₁ , V ₂ an den entsprechenden der Wicklungssätze 62a, 62b an.
• Ein erster Stromsensor 76a misst die von dem ersten Wicklungssatz 62a erzeugten ersten Phasenströme I ₁. Der erste Stromsensor 76a führt dem Motorcontroller 70 ein erstes gemessenes Stromsignal ${\tilde{\overline{I}}}_1$

  

  zu. Das erste gemessene Stromsignal ${\tilde{\overline{I}}}_1$

  

  kann d-Achsen- und q-Achsen-Bestandteile, Ĩ_d1 bzw. Ĩq₁, umfassen. Ein zweiter Stromsensor 76b misst die von dem zweiten Wicklungssatz 62b erzeugten zweiten Phasenströme Ĩ₂. Der zweite Stromsensor 76b führt dem Motorcontroller 70 ein zweites gemessenes Stromsignal ${\tilde{\overline{I}}}_2$

  

  zu. Das zweite gemessene Stromsignal ${\tilde{\overline{I}}}_2$

  

  kann d-Achsen- und q-Achsen-Bestandteile, Ĩ_d2 bzw. Ĩ_q2, umfassen.
• Die Haupteinschränkung der Topologie in 2A besteht darin, dass es nur einen Spannungsbefehl V* am Ausgang des Motorcontrollers 70 gibt und somit identische Spannungsbefehle von den Stromrichtern 66a, 66b verwendet werden müssen, um nahezu identische Ausgangsspannungen V ₁, V ₂ zu erzeugen, die an die beiden Wicklungssätze 62a, 62b angelegt werden. Dies lässt keinen Regelungsspielraum, um eine „optimale“ Regelungsleistung unter Berücksichtigung der induktiven Kopplung zwischen den beiden Wicklungssätzen 62a, 62b zu erzielen. Obwohl die Messungen sowohl des ersten als auch des zweiten Phasenstroms I ₁, I ₂ in einem Mikrocontroller zur Verfügung stehen, können die unabhängigen Phasenstrommessungen nicht zur Verbesserung der Regelungsleistung genutzt werden, da der Ausgang zu den Leistungswandlern 66a, 66b „verknüpft“ (d. h. identisch) ist.
• 2B veranschaulicht ein zweites Bewegungssteuerungssystem 58, das ein zweites Elektromotor-Antriebssystem 59 umfasst. Das zweite Elektromotor-Antriebssystem 59 ist ähnlich oder identisch mit dem ersten Elektromotor-Antriebssystem 57, außer dass es unabhängige erste und zweite Motorcontroller 72a, 72b anstelle des einzelnen Motorcontrollers 70 des ersten Elektromotor-Antriebssystems 57 umfasst. Die ersten und zweiten Motorcontroller 72a, 72b können jeweils mit einem entsprechenden Mikrocontroller implementiert sein. In einigen Ausführungsformen kann der Bewegungscontroller 80 durch einen einzigen Mikrocontroller oder unter Verwendung ähnlicher oder identischer Blöcke in zwei oder mehreren separaten Mikrocontrollern und mit einer geeigneten Skalierung implementiert sein, um korrekte Drehmomentbefehle für die jeweiligen Motorcontroller 72a, 72b sicherzustellen.
• Der erste Stromsensor 76a führt das erste gemessene Stromsignal ${\tilde{\overline{I}}}_1$

  

  dem ersten Motorcontroller 72a zu, und der zweite Stromsensor 76b führt das zweite gemessene Stromsignal ${\tilde{\overline{I}}}_2$

  

  dem zweiten Motorcontroller 72b zu.
• Der erste Motorcontroller 72a erzeugt einen ersten Spannungsbefehl ${\overline{V}}_1^{*}$

  

  auf der Grundlage des Motordrehmomentbefehls $T_e^{*}$

  

  und auf der Grundlage des ersten Phasenstroms I ₁ des ersten Wicklungssatzes 62a. Der erste Spannungsbefehl ${\overline{V}}_1^{*}$

  

  kann d-Achsen- und q-Achsen-Bestandteile, ${\overline{V}}_{d1}^{*}$

  

  bzw. ${\overline{V}}_{q1}^{*},$

  

  umfassen. Der zweite Motorcontroller 72b erzeugt einen zweiten Spannungsbefehl ${\overline{V}}_2^{*}$

  

  auf der Grundlage des Motordrehmomentbefehls $T_e^{*}$

  

  und auf der Grundlage des zweiten Phasenstroms I ₂ des zweiten Wicklungssatzes 62b. Der zweite Spannungsbefehl ${\overline{V}}_2^{*}$

  

  kann d-Achsen- und q-Achsen-Bestandteile, $V_{d2}^{*},$

  

  bzw. $V_{q2}^{*},$

  

  umfassen. Jeder der ersten und zweiten Spannungsbefehle ${\overline{V}}_1^{*},{\overline{V}}_2^{*}$

  

  wird dem entsprechenden Stromrichter 66a, 66a zugeführt, wodurch eine unabhängige Spannungssteuerung der beiden Wicklungssätze 62a, 62b ermöglicht wird.
• Eine potentielle Einschränkung der in 2B dargestellten Topologie besteht darin, dass Messungen der Phasenströme I ₁, I ₂ von jedem der Wicklungssätze 62a, 62b den separaten Mikrocontrollern, die die beiden Motorcontroller 72a, 72b realisieren, nicht zur Verfügung stehen können. Somit kann es jedem der Motorcontroller 72a, 72b an Informationen über den anderen der beiden Wicklungssätze 62a, 62b fehlen, was die Implementierung eines Steuerschemas verhindert, das die induktive Kopplung zwischen den beiden Wicklungssätzen 62a, 62b berücksichtigt.
• 3A zeigt ein schematisches Diagramm eines Steuerungssystems für einen doppelt gewickelten Motor, das dem ersten Bewegungssteuerungssystem 56 von 2A ähnlich oder identisch ist, mit der Ausnahme, dass der Motorcontroller 70 erste und zweite Spannungsbefehle ${\overline{V}}_1^{*},{\overline{V}}_2^{*}$

  

  erzeugt und den entsprechenden Stromrichter 66a, 66a zuführt. Somit kann das Steuersystem für doppelt gewickelte Motoren eine unabhängige Spannungssteuerung der beiden Wicklungssätze 62a, 62b bereitstellen. Der Motorcontroller 70 kann den ersten Spannungsbefehl ${\overline{V}}_1^{*}$

  

  erzeugen, der über den ersten Stromrichter 66a an den ersten Wicklungssatz 62a angelegt wird und auf dem Motordrehmomentbefehl $T_e^{*}$

  

  und den beiden Phasenströmen I ₁ und I ₂ basiert. Der Motorcontroller 70 kann in ähnlicher Weise den zweiten Spannungsbefehl ${\overline{V}}_2^{*}$

  

  erzeugen, der über den zweiten Stromrichter 66b an den zweiten Wicklungssatz 62b angelegt wird und auf dem Motordrehmomentbefehl $T_e^{*}$

  

  und den beiden Phasenströmen I ₁ und I ₂ basiert.
• 3B zeigt ein schematisches Diagramm eines Steuerungssystems für einen doppelt gewickelten Motor, das dem zweiten Bewegungssteuerungssystem 58 von 2B ähnlich oder identisch ist, mit der Ausnahme, dass das erste Stromsignal ${\tilde{\overline{I}}}_1$

  

  und das zweite Stromsignal ${\tilde{\overline{I}}}_2$

  

  jeweils von den entsprechenden Stromsensoren 76a, 76b an jeden der ersten und zweiten Motorcontroller 72a, 72b geliefert werden. Insbesondere umfasst der in 3B dargestellte doppelt gewickelte Motorantrieb jeden der ersten und zweiten Stromsensoren 76a, 76b, die direkt mit dem ersten und zweiten Motorcontroller 72a, 72b verbunden sind, um das entsprechende der Stromsignale ${\tilde{\overline{I}}}_1,{\tilde{\overline{I}}}_2$

  

  diesen zuzuführen.
• 3C zeigt ein schematisches Diagramm eines Steuerungssystems für einen doppelte gewickelten Motor, das dem zweiten Bewegungssteuerungssystem 58 von 2B ähnlich oder identisch ist, mit der Ausnahme, dass das erste Stromsignal ${\tilde{\overline{I}}}_1$

  

  und das zweite Stromsignal ${\tilde{\overline{I}}}_2$

  

  jeweils von dem entsprechenden Stromsensor 76a, 76b jedem der ersten und zweiten Motorcontroller 72a, 72b zugeführt werden. Der in 3C dargestellte doppelt gewickelte Motorantrieb umfasst die ersten und zweiten Motorcontroller 72a, 72b, die miteinander in Verbindung stehen, um die jeweiligen Stromsignale ${\tilde{\overline{I}}}_1,{\tilde{\overline{I}}}_2$

  

  zu teilen. Das erste Stromsignal ${\tilde{\overline{I}}}_1$

  

  wird von dem ersten Stromsensor 76a dem ersten Motorcontroller 72a zugeführt, die ihrerseits das erste Stromsignal ${\tilde{\overline{I}}}_1$

  

  an den zweiten Motorcontroller 72b sendet. Das zweite Stromsignal ${\tilde{\overline{I}}}_2$

  

  wird von dem zweiten Stromsensor 76b dem zweiten Motorcontroller 72b zugeführt, der seinerseits das zweite Stromsignal ${\tilde{\overline{I}}}_2$

  

  an den ersten Motorcontroller 72a sendet. Die Stromsignale ${\tilde{\overline{I}}}_1,{\tilde{\overline{I}}}_2$

  

  können zwischen dem ersten und dem zweiten Motorcontroller 72a, 72b durch eine sogenannte „Inter-Mikro-Kommunikation“ übermittelt werden, die als zwei Halbpfeile zwischen den beiden Motorcontrollern 72a, 72b dargestellt ist. Dabei handelt es sich typischerweise um eine digitale Kommunikationseinrichtung, so dass die beiden Motorcontroller 72a, 72b Informationen mit der gewünschten Geschwindigkeit austauschen können.
• Bei der Entwicklung von Steueralgorithmen für DW-PMSMs wurde bisher angenommen, dass zwischen den beiden Halbmotoren eine vernachlässigbare induktive Kopplung besteht. Obwohl die Idee, dass eine solche Kopplung vorhanden sein könnte, konzipiert wurde, wurden noch keine ausreichenden analytischen oder mathematischen Modelle abgeleitet oder vorgestellt, die diesen Effekt erfassen. Infolgedessen berücksichtigen konventionelle Steuerungsentwürfe diese Kopplung nicht, und es besteht grundsätzlich eine gewisse Strominduktion zwischen den beiden Seiten des DW-Motors. Dieses Dokument stellt ein allgemeines mathematisches Modell von DW-PMSMs im synchronen oder dq-Bezugsrahmen vor, das sowohl für Schenkelpol- als auch für Vollpolkonfigurationen gilt. Ein vereinfachtes Modell, das für Vollpolmaschinen gilt, wird ebenfalls bereitgestellt.
• Das allgemeine mathematische Modell der DW-PMSMs ist nachstehend in Gleichung (1) gezeigt. $$\left[\begin{array}{c}{V}_{d1}\\ V_{q1}\\ V_{d2}\\ V_{q2}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccc}R+L_{d}s& {\omega }_e{L}_q& M_{d}s& {\omega }_e{M}_q\\ -{\omega }_e{L}_d& R+L_{q}s& -{\omega }_e{M}_d& M_{q}s\\ M_{d}s& {\omega }_e{M}_q& R+L_{d}s& {\omega }_e{L}_q\\ -{\omega }_e{M}_d& M_{q}s& -{\omega }_e{L}_d& R+L_{q}s\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{I}_{d1}\\ I_{q1}\\ I_{d2}\\ I_{q2}\end{array}\right]+{\omega }_e\left[\begin{array}{c}0\\ {\lambda }_m\\ 0\\ {\lambda }_m\end{array}\right]$$

  
• In diesem Modell wird auf die beiden Seiten oder Halbmotoren unter Verwendung der Indizes 1 und 2 Bezug genommen, V_d und V_q sind die d-Achsen- bzw. die q-Achsen-Motorspannungen. I_d und I_q sind die d-Achsen- bzw. q-Achsen-Motorströme. R ist der Phasenwiderstand, L_d und L_q sind die d-Achsen-Induktivitäten bzw. q-Achsen-Induktivitäten eines jeweiligen Halbmotors. M_d und M_q sind die Induktivitätsterme, die die Kopplung zwischen den beiden Halbmotoren darstellen, ω_e ist die Elektromotorgeschwindigkeit und λ_m ist die Flusskopplung des Permanentmagneten (PM). Man beachte, dass die Elektromotorgeschwindigkeit auch als Synchrongeschwindigkeit der Maschine bezeichnet wird und mit der mechanischen Motordrehgeschwindigkeit ω_m wie folgt zusammenhängt: $${\omega }_e=p{\omega }_m$$

  

  wobei p die Anzahl der magnetischen Polpaare ist.
• Das elektromagnetische Drehmoment wird durch die nachstehende Gleichung (3) ermittelt: $$T_e=p\left(\begin{array}{c}\left({\lambda }_m\left(I_{q1}+I_{q2}\right)\right)+\left(L_q-L_d\right)\left(L_{d1}{I}_{q1}+I_{d2}{I}_{q2}\right)\\ +\left(M_q-M_d\right)\left(I_{d1}{I}_{q2}+I_{d2}{I}_{q1}\right)\end{array}\right)$$

  
• Die Parameter in den Gleichungen (1) - (3) können während des normalen Betriebs des doppelt gewickelten Motors 60 erheblich variieren. Der Widerstand R ändert sich mit der Temperatur der Wicklungen des doppelt gewickelten Motors 60 und kann für die beiden Wicklungssätze unterschiedlich sein. Die Induktivitäten L_d, L_q, M_d, M_q können jeweils gleichzeitig unabhängig und nichtlinear aufgrund der magnetischen Sättigung (dargestellt durch die Abhängigkeit von den Strömen I_d1, Iq₁, I_d2, I_q2) variieren. Die PM-Flusskopplung λm kann aufgrund der magnetischen Sättigung und der Temperatur variieren.
• Ein vereinfachtes mathematisches Modell für Vollpolmaschinen unter der Annahme gleicher d-Achsen und q-Achsen-Induktivitäten ist in nachstehender Gleichung (4) gezeigt. $$\left[\begin{array}{c}{V}_{d1}\\ V_{q1}\\ V_{d2}\\ V_{q2}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccc}R+Ls& {\omega }_{e}L& Ms& {\omega }_{e}M\\ -{\omega }_{e}L& R+Ls& -{\omega }_{e}M& Ms\\ Ms& {\omega }_{e}M& R+Ls& {\omega }_{e}L\\ -{\omega }_{e}M& Ms& -{\omega }_{e}L& R+Ls\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{I}_{d1}\\ I_{q1}\\ I_{d2}\\ I_{q2}\end{array}\right]+{\omega }_e\left[\begin{array}{c}0\\ {\lambda }_m\\ 0\\ {\lambda }_m\end{array}\right]$$

  
• Das elektromagnetische Drehmoment für eine Vollpolmaschine kann durch die nachstehende Gleichung (5) dargestellt werden: $$T_e=p{\lambda }_m\left(I_{q1}+I_{q2}\right)$$

  
• Die beiden diagonalen quadratischen Matrizen der Gleichung (1) stellen mathematische Modelle der einzelnen Wicklungssätze dar, die mit denen einer herkömmlichen PMSM mit einer Wicklung identisch sind, während die außerdiagonalen Matrizen die Kopplung zwischen den beiden Wicklungssätzen veranschaulichen. Ein Blockdiagramm 100, das dieses verallgemeinerte mathematische Modell für einen doppelt gewickelten Motor 60 darstellt, ist in 4 gezeigt.
• Insbesondere umfasst das Blockdiagramm 100 ein erstes Wicklungsmodell 102a und ein zweites Wicklungsmodell 102b, wobei jedes der Wicklungsmodelle 102a, 102b den Betrieb eines entsprechenden Wicklungssatzes 62a, 62b des doppelt gewickelten Motors 60 darstellt. Das erste Wicklungsmodell 102a erzeugt ein erstes Ausgangssignal 104a, das die ersten d-Achsen- und q-Achsenströme I_d1, Iq₁ darstellt, die vom ersten Wicklungssatz 62a als Antwort auf ein gegebenes erstes Wicklungsspannungssignal 106a erzeugt werden. Ebenso erzeugt das zweite Wicklungsmodell 102b ein zweites Ausgangssignal 104b, das die zweiten d-Achsen- und q-Achsen-Ströme I_d2, I_q2 darstellt, die von dem zweiten Wicklungssatz 62b als Antwort auf ein gegebenes zweites Wicklungsspannungssignal 106b erzeugt werden.
• Das erste Wicklungsmodell 102a empfängt als das erste Wicklungsspannungssignal 106a eine Matrix mit Werten für die erste d-Achsen-Spannung V_d1 und die erste q-Achsen-Spannung V_q1, die an den ersten Wicklungssatz 62a angelegt werden. Dieses erste Wicklungsspannungssignal 106a wird einem ersten Additionsblock 108a zugeführt, der ein erstes Gegen-EMK-Signal (BEMF) 110a subtrahiert und ein erstes zusammengesetztes Signal 112a erzeugt. Das erste zusammengesetzte Signal 112a kann eine Gesamtsumme der auf den ersten Wicklungssatz 62a wirkenden Spannungen darstellen. Das erste BEMF-Signal 110a repräsentiert eine von dem ersten Wicklungssatz 62a erzeugte BEMF. Das erste zusammengesetzte Signal 112a wird einem ersten Transformationsblock 114a zugeführt, der das erste Ausgangssignal 104a auf der Grundlage des ersten zusammengesetzten Signals 112a erzeugt.
• Das zweite Wicklungsmodell 102b empfängt als das zweite Wicklungsspannungssignal 106b eine Matrix mit Werten für die zweite d-Achsen-Spannung V_d1 und die zweite q-Achsen-Spannung V_q1, die an den zweiten Wicklungssatz 62b angelegt werden. Dieses zweite Wicklungsspannungssignal 106b wird einem zweiten Additionsblock 108b zugeführt, der ein zweites BEMF-Signal 110b subtrahiert und ein zweites zusammengesetztes Signal 112b erzeugt. Das zweite zusammengesetzte Signal 112b kann eine Gesamtsumme der auf den zweiten Wicklungssatz 62b wirkenden Spannungen darstellen. Das zweite BEMF-Signal 110b repräsentiert eine von dem zweiten Wicklungssatz 62b erzeugte BEMF. Das zweite zusammengesetzte Signal 112b wird einem zweiten Transformationsblock 114b zugeführt, der das zweite Ausgangssignal 104b auf der Grundlage des zweiten zusammengesetzten Signals 112b erzeugt.
• Das erste Wicklungsmodell 102a umfasst ferner einen ersten Kopplungstransformationsblock 118a, der auf der Grundlage des zweiten Ausgangssignals 104b ein erstes Kopplungsspannungssignal 116a erzeugt. Das erste Kopplungsspannungssignal 116a repräsentiert Effekte auf den ersten Wicklungssatz 62a aufgrund des Stroms im zweiten Wicklungssatz 62b. Das erste Kopplungsspannungssignal 116a wird dem ersten Additionsblock 108a zugeführt, der jede Komponente des ersten zusammengesetzten Signals 112a um einen entsprechenden Komponentenwert des ersten Kopplungsspannungssignals 116a reduziert.
• Ebenso umfasst das zweite Wicklungsmodell 102b einen zweiten Kopplungstransformationsblock 118b, der auf der Grundlage des ersten Ausgangssignals 104a ein zweites Kopplungsspannungssignal 116b erzeugt. Das zweite Kopplungsspannungssignal 116b repräsentiert Effekte auf den zweiten Wicklungssatz 62b aufgrund des Stroms im ersten Wicklungssatz 62a. Das zweite Kopplungsspannungssignal 116b wird dem zweiten Additionsblock 108b zugeführt, der jede Komponente des zweiten zusammengesetzten Signals 112b um einen entsprechenden Komponentenwert des zweiten Kopplungsspannungssignals 116b reduziert.
• Durch die in den nachstehenden Gleichungen (6)-(8) dargestellten mathematischen Manipulationen können die Wicklungsmodelle 102a, 102b aus Steuerungssicht in zwei virtuelle Maschinen umgewandelt werden, die entkoppelt sind, wie in 5 dargestellt. $$X_{pn}=\left[R_{ƒ}\right]X_{12}$$

  

  $$X_{12}=\left[R_b\right]X_{pn}$$

  

  $$R_b=R_{ƒ}^{-1}$$

  

  wobei X_pn Spannungen oder Ströme darstellt, die den positiven und negativen Halbmaschinen zugeführt werden, X₁₂ einen entsprechenden Satz von Spannungen oder Strömen darstellt, die den Wicklungssätzen 62a, 62b des doppelt gewickelten Motors 60 zugeführt werden, R_f eine Vorwärtstransformation darstellt und R_b eine Rückwärtstransformation darstellt. Ferner ist zu beachten, dass Gleichung (8) zeigt, dass die Rückwärtstransformation die Umkehrung der Vorwärtstransformation ist. In einigen Ausführungsformen kann die Vorwärtstransformation R_f die Form des Ausgangstransformationsblocks 156 annehmen. In einigen Ausführungsformen kann die Rückwärtstransformation R_b die Form des Eingangstransformationsblocks 152 annehmen.
• 5 zeigt ein Blockdiagramm 150 eines doppelt gewickelten PMSM-Modells, bei dem diese mathematischen Transformationen auf die Spannungseingänge und Stromausgänge angewendet werden. Insbesondere umfasst das Blockdiagramm 150 einen Eingangstransformationsblock 152, der das erste Wicklungsspannungssignal 106a und das zweite Wicklungsspannungssignal 106b auf der Grundlage eines Spannungssignals für einen positiven virtuellen Halbmotor 154a und eines Spannungssignals für einen negativen virtuellen Halbmotor 154b erzeugt. Das positive Halbmotorspannungssignal 154a hat die Form einer 2x1-Matrix mit Werten für eine d-Achsen-Spannung V_dp und eine q-Achsen-Spannung V_qp, die dem positiven Halbmotor zugeführt werden. In ähnlicher Weise hat das negative Halbmotorspannungssignal 154b die Form einer 2x1 -Matrix mit Werten für eine d-Achsen-Spannung V_dn und eine q-Achsen-Spannung V_qn, die dem negativen Halbmotor zugeführt werden.
• Das Blockdiagramm 150 umfasst ferner einen Ausgangstransformationsblock 156, der ein Stromsignal des positiven virtuellen Halbmotors 158a und ein Stromsignal des negativen virtuellen Halbmotors 158b auf der Grundlage des ersten Ausgangssignals 104a von dem ersten Wicklungsmodell 102a und auf der Grundlage des zweiten Ausgangssignals 104b von dem zweiten Wicklungsmodell 102b erzeugt. Das Stromsignal des positiven virtuellen Halbmotors 158a hat die Form einer 2x1-Matrix mit Werten für einen d-Achsen-Strom I_dp und einen q-Achsen-Strom I_qp. In ähnlicher Weise hat das Stromsignal des negativen virtuellen Halbmotors 158b die Form einer 2x1-Matrix mit Werten für einen d-Achsen-Strom I_dn und einen q-Achsen-Strom I_qn.
• Mit den durchgeführten Transformationen erhält man das in Gleichung (9) dargestellte resultierende Maschinenmodell wie folgt: $$\begin{array}{l}\left[\begin{array}{c}{I}_{dp}\\ I_{qb}\\ I_{dn}\\ I_{qn}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccc}R+\left(L_d+M_d\right)s& {\omega }_e\left(L_q+M_q\right)& 0& 0\\ -{\omega }_e\left(L_d+M_d\right)& R+\left(L_q+M_q\right)s& 0& 0\\ 0& 0& R+\left(L_d-M_d\right)s& {\omega }_e\left(L_q-M_q\right)\\ 0& 0& -{\omega }_e\left(L_d-M_d\right)& R+\left(L_q-M_q\right)s\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{I}_{dp}\\ I_{qb}\\ I_{dn}\\ I_{qn}\end{array}\right]\\ +{\omega }_e\left[\begin{array}{c}0\\ 2{\lambda }_m\\ 0\\ {\lambda }_m\end{array}\right]\\ \end{array}$$

  
• Das elektromagnetische Drehmoment T_e, das sich aus den mathematischen Transformationen ergibt, kann wie in Gleichung (10) dargestellt wie folgt ausgedrückt werden: $$T_e=p\left({\lambda }_m+(\left(L_q+M_q\right)-\left(L_d+M_d\right)I_{dp}\right)I_{qp}$$

  
• Eine Blockdiagramm-Darstellung des entkoppelten Modells 170 ist in 6 gezeigt. Dieses entkoppelte Modell 170 kann auch als virtuelles Modell einer doppelt gewickelten PMSM bezeichnet werden, da es zwei separate mathematische Modelle darstellt, die voneinander unabhängig sind, und somit aus einem positiven virtuellen Halbmotormodell und einem negativen virtuellen Halbmotormodell besteht, die voneinander entkoppelt sind. Es ist zu beachten, dass sobald die geeigneten Transformationen in Bezug auf die Transformationsmatrizen R_f, R_b an den Schnittstellen der Steuerungsalgorithmenblöcke (nicht dargestellt) angewendet werden müssen, der Entwurf des Steuerungsalgorithmus unter der Annahme erfolgen kann, dass der „effektive“ Motor (die Regelstrecke) aus Sicht des Controllers das entkoppelte Modell 170 des doppelt gewickelten Motors 60 ist, das positive und negative virtuelle Halbmotorwicklungen 172a, 172b umfasst, die voneinander entkoppelt sind. Daher umfasst das entkoppelte Modell 170 eine positive virtuelle Motorwicklung 172a und eine negative virtuelle Motorwicklung 172b. Die positive virtuelle Motorwicklung 172a kann auch als positiver virtueller Halbmotor bezeichnet werden, und die negative virtuelle Motorwicklung 172b kann auch als negativer virtueller Halbmotor bezeichnet werden.
• Die positive virtuelle Motorwicklung 172a empfängt das Spannungssignal für den positiven virtuellen Halbmotor 154a und erzeugt das Stromsignal des positiven virtuellen Halbmotors 158a. Die positive virtuelle Motorwicklung 172a umfasst eine positive Halbmotor-Übertragungsmatrix 174a, die ihr dynamisches Verhalten beschreibt. Die Nettospannung 176a, die sich aus der Überwindung der BEMF-Spannung 180a durch die Eingangsspannung ergibt und die als durch das Subtraktionsmodul 178a durchgeführte Differenzoperation dargestellt wird, dient als Eingang für die positive Halbmotor-Übertragungsmatrix 174a, die das Stromsignal des positiven virtuellen Halbmotors 158a erzeugt. Es ist zu beachten, dass das positive Halbmotor-BEMF-Spannungssignal 180a einen Term 2ωeλm enthält, der die beiden BEMF-Signale 110a, 110b des ersten bzw. zweiten Wicklungsmodells 102a, 102b einbezieht.
• Die negative virtuelle Motorwicklung 172b empfängt das Spannungssignal für den negativen virtuellen Halbmotor 154b und erzeugt das Stromsignal des negativen virtuellen Halbmotors 158b. Die negative virtuelle Motorwicklung 172b umfasst eine negative Halbmotor-Übertragungsmatrix 174b, die ihr dynamisches Verhalten beschreibt. Die Nettospannung 176b, die sich aus der Überwindung einer Spannung, welche durch das negative Halbmotor-BEMF-Spannungssignal 180b dargestellt wird, durch die Eingangsspannung ergibt und die als das Differenzergebnis des Subtraktionsmoduls 178b dargestellt wird, dient als Eingang für die negative Halbmotor-Übertragungsmatrix 174b, die das Stromsignal des negativen virtuellen Halbmotors 158b erzeugt. Es ist zu beachten, dass das negative Halbmotor-BEMF-Spannungssignal 180b eine Nullmatrix enthält, da das positive Halbmotor-BEMF-Spannungssignal 180a sowohl die BEMF-Signale 110a, 110b des jeweiligen ersten und zweiten Wicklungsmodells 102a, 102b einbezieht. Mit anderen Worten, im Gegensatz zur positiven virtuellen Motorwicklung 172a umfasst die negative virtuelle Motorwicklung 172b keine BEMF-Kompensation. Die negative Halbmotor-Übertragungsmatrix 174b ähnelt der positiven Halbmotor-Übertragungsmatrix 174a, mit Ausnahme von Vorzeichenwechseln (positiv zu negativ) in jedem der Einträge.
• Mit den auf das verallgemeinerte Modell angewandten Transformationen, die zu den virtuellen Motorwicklungen 172a, 172b führen, kann das Gesamtproblem der Stromregelung auf die Regelung der positiven und Stromsignale des negativen virtuellen Halbmotors 158a, 158b reduziert werden. Die virtuellen Motorwicklungen 172a, 172b verhalten sich im Wesentlichen alle gleich wie ein typischer dreiphasiger PMSM mit einer Wicklung und somit können verbesserte Stromregelungstechniken für die Erzeugung der entsprechenden Halbmotorspannungssignale 154a, 154b verwendet werden.
• Das mathematische Modell der positiven und negativen virtuellen Halbmaschinen kann verallgemeinert und in einer kompakten Form als Gleichung (11) unten geschrieben werden: $$\left[\begin{array}{c}{V}_{dx}\\ V_{qx}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}{L}_{dx}s+R& {\omega }_e{L}_{qx}\\ -{\omega }_e{L}_{dx}& L_{qx}s+R\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{I}_{dx}\\ I_{qx}\end{array}\right]+u\left[\begin{array}{c}0\\ {\omega }_e{\lambda }_m\end{array}\right]$$

  

  wobei x entweder durch p oder n ersetzt werden kann und somit die positive oder negative virtuelle Halbmaschine darstellt, während u eine skalare Größe gleich 2 oder 0 für die erste bzw. zweite virtuelle Halbmaschine ist. Die Induktivitätsterme für die beiden Halbmaschinen können durch die Eigen- und Kopplungsinduktivitäten des doppelt gewickelten Motors 60 wie in den Gleichungen (12) - (15) gezeigt wie folgt ausgedrückt werden: $$L_{dp}=L_d+M_d$$

  

  $$L_{qp}=L_q+M_q$$

  

  $$L_{dn}=L_d-M_d$$

  

  $$L_{qn}=L_q+M_q$$

  
• Die Motorcontroller 70, 72a, 72b können einen Strombefehlsgenerator, einen Stromregler und einen Stromrichterregler umfassen. Der Strombefehlsgenerator ist dazu konfiguriert, einen Strombefehl auf der Grundlage des Motordrehmomentbefehls $T_e^{*}$

  

  zu erzeugen. Der Strombefehlsgenerator kann das erzeugte Drehmoment auf der Grundlage der Maschinenfähigkeit und Energiemanagementalgorithmen begrenzen. Der Stromregler kann Stromsteuerungstechniken mit geschlossenem Regelkreis oder mit Rückkopplung ausüben, um die von den DW-PMSMs erzeugte Strommenge zu steuern. Der Stromregler kann im Hauptfokus der vorliegenden Offenlegung stehen, da der Stromregler die dargestellten Techniken anwendet, um die induktive Kopplung zwischen den beiden Halbmaschinen der DW-PMSMs zu berücksichtigen. Der Stromrichterregler kann d-Achsen- und q-Achsen-Spannungsbefehle vom Stromregler in Arbeitszyklen umwandeln, die dann an den Gate-Treiber und den Wechselrichter gesendet werden, die ihrerseits die erforderlichen Spannungen an die Wicklungssätze 62a, 62b des doppelt gewickelten Motors 60 anlegen.
• Die Kompensationsmodule 306, 308 und 310 bilden einen matrixwertigen (oder mehrdimensionalen) Proportional-Integral-Regler (PI-Regler), der einen Differenzstrom I _E zwischen einem befohlenen Strom I* und dem gemessenen Strom $\tilde{\overline{I}}$

  

  kompensiert, um die virtuelle Motorwicklung 172a, 172b zu steuern. Der befohlene Strom I* kann ein entsprechender Strombefehl für den positiven virtuellen Halbmotor ${\overline{I}}_p^{*}$

  

  oder ein Strombefehl für den negativen virtuellen Halbmotor ${\overline{I}}_n^{*}$

  

  sein. Der Strombefehl für den positiven virtuellen Halbmotor ${\overline{I}}_p^{*}$

  

  und der Strombefehl für den negativen virtuellen Halbmotor ${\overline{I}}_n^{*}$

  

  können auf der Grundlage der ersten und zweiten Motorstrombefehle ${\overline{I}}_1^{*},{\overline{I}}_2^{*}$

  

  für die Wicklungssätze 62a, 62b des doppelt gewickelten Motors 60 unter Verwendung einer dritten mathematischen Transformation (in den Zeichnungen nicht dargestellt) berechnet werden. Diese dritte mathematische Transformation kann ähnlich oder identisch mit dem Ausgangstransformationsblock 156 des in 5 gezeigten Blockdiagramms 150 sein. Der Strombefehl für den positiven virtuellen Halbmotor ${\overline{I}}_p^{*}$

  

  oder ein Strombefehl für den negativen virtuellen Halbmotor ${\overline{I}}_n^{*}$

  

  kann aus Gleichung (10) unter Verwendung eines befohlenen Drehmoments $T_e^{*}$

  

  und unter Anwendung einer „herkömmlichen“ Strombefehlsberechnung berechnet werden.
• 7 ist ein Blockdiagramm, das ein verallgemeinertes Motorsteuerungssystem 270 mit zwei Freiheitsgraden (2DOF) gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Offenbarung zeigt. Wie gezeigt, umfasst das Motorsteuerungssystem 270 mehrere Submodule - ein BEMF-Kompensationsmodul 302, ein Proportionalkompensationsmodul 306, ein Integrationsmodul 308, ein Integralverstärkungsmodul 310, einen Rückkopplungskompensator 320, ein Subtraktionsmodul 304 und Additionsmodule 312, 314, 316. Das Integrationsmodul 308 und das Integralverstärkungsmodul 310 können zusammen als Integralkompensationsregler 308, 310 bezeichnet werden. 7 enthält ferner eine virtuelle Motorwicklung 172a, 172b, die eine verallgemeinerte virtuelle Motorwicklung umfasst, die durch ein Regelstreckenmodell P(s) modelliert wird. Die virtuelle Motorwicklung 172a, 172b umfasst ferner eine Störspannung, z. B. eine BEMF-Spannung, die eine Funktion der rotormechanischen Geschwindigkeit ω_m ist und durch eine Störfunktion D modelliert wird. Das Regelstreckenmodell P(s) nimmt als Eingang eine Differenz zwischen einer Motorspannung V und der Störspannung. Der Wechselrichter 264 zwischen dem Motorsteuerungssystem 270 und der virtuellen Motorwicklung 172a, 172b ist in 7 zur Vereinfachung der Abbildung und Beschreibung nicht abgebildet.
• Die virtuelle Motorwicklung 172a, 172b empfängt eine Motorspannung V und erzeugt ein Drehmoment (d. h. sie zieht oder erzeugt einen Ausgangsstrom I, der der tatsächliche Motorstrom ist, wie oben unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben). Das Motorsteuerungssystem 270 ist ein geschlossener Regelkreis, der eine bestimmte Frequenzgangkennlinie aufweist. Wie ersichtlich ist, wird der Frequenzgang des geschlossenen Regelkreises durch eine Reihe von Modellgleichungen bestimmt, die eine Übertragungsfunktion definieren, die den Eingangsstrombefehl I* in den Ausgangsstrom I umwandelt. Mit anderen Worten, das Motorsteuerungssystem 270 regelt den Ausgangsstrom I, indem es die Motorspannung V sendet, die auf der Grundlage des Eingangsstrombefehls I* erzeugt wird.
• Das Motorsteuerungssystem 270 ist ein Rückkopplungsregler mit geschlossenem Regelkreis. Das heißt, der Ausgangsstrom I der virtuellen Motorwicklung 172a, 172b wird gemessen und an das Motorsteuerungssystem 270 zurückgeführt, und das Motorsteuerungssystem 270 verwendet die Rückkopplung, um den Ausgang der virtuellen Motorwicklung 172a, 172b zu regeln. Der gemessene Strom $\tilde{\overline{I}},$

  

  der auch als Rückkopplungsstrom bezeichnet werden kann, wird durch ein Rückkopplungssignal 305 dargestellt, das von einem Stromsensor (nicht dargestellt) erzeugt wird. Der gemessene Strom $\tilde{\overline{I}}$

  

  umfasst den Ausgangsstrom I sowie einen gewissen Stör- oder Rauschstrom ΔI, der bei der Messung eingehen kann.
• Der Rückkopplungskompensator 320 nimmt als Eingang den gemessenen Strom $\tilde{\overline{I}}$

  

  und erzeugt einen Rückkopplungspfad-Spannungsbefehl ${\overline{V}}_H^{*}$

  

  unter Verwendung einer Matrix H.
• Das BEMF-Kompensationsmodul 302 ist dazu konfiguriert, Dynamiken (z. B. Schwankungen) der BEMF-Spannung zu kompensieren, die langsamer als die Dynamiken der Ströme der virtuellen Motorwicklung 172a, 172b sind. Insbesondere nimmt das BEMF-Kompensationsmodul 302 die rotormechanische Geschwindigkeit ω̃_m als Eingabe und gibt eine BEMF-Kompensationsspannung ${\overline{V}}_F^{*}$

  

  aus, die die Dynamiken der BEMF-Spannung kompensiert.
• Der Rückkopplungspfad-Spannungsbefehl ${\overline{V}}_H^{*}$

  

  wird durch das Additionsmodul 314 mit der BEMF-Kompensationsspannung ${\overline{V}}_F^{*}$

  

  und mit einem Vorwärtspfad-Spannungsbefehl ${\overline{V}}_C^{*}$

  

  aus dem Proportionalkompensationsmodul 306 und dem Integralkompensationsregler 308, 310 kombiniert, um einen endgültigen Spannungsbefehl V* zu erzeugen, der bewirkt, dass die virtuelle Motorwicklung 172a, 172b auf eine stabile Weise Strom zieht, die nicht durch den Widerstand der virtuellen Motorwicklung 172a, 172b oder eine ungenaue Schätzung des Widerstands beeinflusst wird. Das Additionsmodul 316 kombiniert den endgültigen Spannungsbefehl V* und eine Störspannung ΔV, um die Motorspannung V zu erzeugen, die der virtuellen Motorwicklung 172a, 172b zugeführt wird.
• Das Proportionalkompensationsmodul 306 erzeugt aus dem Differenzstrom I _E (ermittelt durch das Subtraktionsmodul 304) einen Proportionalspannungsbefehl ${\overline{V}}_K^{*}.$

  

  Der Integralkompensationsregler 308, 310 umfasst ein Integrationsmodul 308 und ein Integralverstärkungsmodul 310 und erzeugt einen Integralspannungsbefehl ${\overline{V}}_I^{*}.$

  

  Das Additionsmodul 312 kombiniert den Proportionalspannungsbefehl ${\overline{V}}_K^{*}$

  

  und den Integralspannungsbefehl ${\overline{V}}_I^{*},$

  

  um den Vorwärtspfad-Spannungsbefehl ${\overline{V}}_C^{*}$

  

  zu erzeugen. Der Proportionalspannungsbefehl ${\overline{V}}_K^{*}$

  

  und der Integralspannungsbefehl ${\overline{V}}_I^{*}$

  

  können so ermittelt werden, dass der kombinierte Vorwärtspfad-Spannungsbefehl ${\overline{V}}_C^{*},$

  

  wenn er an die virtuelle Motorwicklung 172a, 172b angelegt wird, bewirkt, dass die Strom-zu-Strom-Gesamtübertragungsfunktion eine bestimmte, gewünschte Ordnung aufweist. Es ist zu beachten, dass $\overline{I}*,\tilde{\overline{I}},{\overline{I}}_E,{\overline{V}}_K^{*},{\overline{V}}_I^{*}$

  

  $$

  

  und ${\overline{V}}_C^{*}$

  

  jeweils eine d-Achsen-Komponente und eine q-Achsen-Komponente aufweisen. Ferner stellen $\overline{I}*,\tilde{\overline{I}},{\overline{I}}_E,{\overline{V}}_K^{*},{\overline{V}}_I^{*}$

  

  und ${\overline{V}}_C^{*}$

  

  Vektoren und keine skalaren Werte dar.
• Das Proportionalkompensationsmodul 306 ist ein Proportionalregler und der Integralkompensationsregler 308, 310 ist ein Integralregler. Das ProportionalKompensationsmodul 306, auch C_K genannt, hilft bei der Konfiguration des Frequenzgangs des geschlossenen Regelkreises, wenn eine Antwort erster Ordnung gewünscht ist, und sorgt für vorteilhafte Kompromisse zwischen dem Verhalten der Übertragungsfunktion der Motoreingangsstörung und dem Verhalten der Übertragungsfunktion des Strommessrauschens. Wenn eine Übertragungsfunktion höherer Ordnung (z. B. dritter Ordnung) gewünscht ist, wird eine andere Konfiguration als der PI-Regler verwendet.
• Wie hier verwendet, beziehen sich der Begriff „Modul“ oder „Submodul“ auf eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam, dediziert oder als Gruppe) und einen Speicher, der ein oder mehrere Software- oder Firmware-Programme ausführt, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen. Bei der Implementierung in Software kann ein Modul oder ein Submodul in einem Speicher als nichttransitorisches, maschinenlesbares Speichermedium verkörpert sein, das von einer Verarbeitungsschaltung gelesen werden kann und Befehle zur Ausführung durch die Verarbeitungsschaltung zur Durchführung eines Verfahrens speichert. Darüber hinaus können die in 7 dargestellten Module und Submodule kombiniert und/oder weiter unterteilt werden.
• 8 ist ein Blockdiagramm, das ein Motorsteuerungssystem mit Zustandsrückkopplung 272 zeigt, das eine Entkopplungstechnik mit Zustandsrückkopplung verwendet. Die Entkopplungstechnik mit Zustandsrückkopplung verwendet die Parameter des Rückkopplungskompensators 320 zur Kompensation der gegenseitigen Induktivitätseffekte zwischen den virtuellen Motorwicklungen 172a, 172b. Somit ermöglicht die Entkopplungstechnik mit Zustandsrückkopplung eine Steuerung des doppelt gewickelten Motors 60, wobei die d-Achsen- und q-Achsen-Ströme jedes Wicklungssatzes 62a, 62b voneinander und von den Strömen im anderen Wicklungssatz 62a, 62b entkoppelt sind.
• Das Motorsteuerungssystem mit Zustandsrückkopplung 272 von 8 ähnelt dem Motorsteuerungssystem 270 von 7, mit zusätzlichen Details und Parametern, um die Entkopplungssteuerungstechnik mit Zustandsrückkopplung zu implementieren. Die virtuelle Motorwicklung 172a, 172b umfasst ein Wicklungsmodell 219, das dazu konfiguriert ist, den Ausgangsstrom I als Funktion einer an die virtuelle Motorwicklung 172a, 172b angelegten Spannung V zu berechnen. Der Ausgangsstrom I ist gleich oder annähernd gleich dem gemessenen Strom $\tilde{\overline{I}},$

  

  der d-Achsen- und q-Achsen-Komponenten aufweisen kann. Beispielsweise kann der gemessene Strom ${\tilde{\overline{I}}}_p$

  

  der positiven virtuellen Motorwicklung 172a als Ströme des positiven virtuellen Halbmotors Ĩ_dp, Ĩ_qp dargestellt werden, und der gemessene Strom ${\tilde{\overline{I}}}_n$

  

  der negativen virtuellen Motorwicklung 172b kann als Ströme des negativen virtuellen Halbmotors Ĩ_dn, Ĩ_qn dargestellt werden.
• Eine an das Wicklungsmodell 219 angelegte Spannung wird als Vektorsumme einer Motorspannung V _x und einer von den Wicklungen des virtuellen Halbmotors 102a, 102b erzeugten BEMF-Spannung bestimmt und als eine von dem Subtraktionsmodul 334 durchgeführte Differenzoperation dargestellt. Die Motorspannung V _x kann gleich oder annähernd gleich dem endgültigen Spannungsbefehl ${\overline{V}}_x^{*}$

  

  sein. Die BEMF-Spannung kann durch ein BEMF-Modell 332 der virtuellen Motorwicklung 172a, 172b ermittelt werden. In einigen Ausführungsformen kann die BEMF-Kompensation nur auf eine der beiden virtuellen Motorwicklungen 172a, 172b zur Steuerung des doppelt gewickelten Motors 60 angewendet werden.
• Das Wicklungsmodell 219 kann durch das Regelstreckenmodell P_x(s) ausgedrückt werden, das in Gleichung (16) wie folgt dargestellt ist: $$P_x\left(s\right)={\left[\begin{array}{cc}{L}_{dx}s+R& {\omega }_e{L}_{qx}\\ -{\omega }_e{L}_{dx}& L_{qx}s+R\end{array}\right]}^{-1}$$

  
• Das BEMF-Modell 332 kann durch die Funktion D_x ausgedrückt werden, die in Gleichung (17) wie folgt dargestellt ist: $$D_x=-u\left[\begin{array}{c}0\\ {\omega }_e{\lambda }_m\end{array}\right]$$

  

  und wobei das negative Vorzeichen auf der rechten Seite der Gleichung (17) durch die vom Subtraktionsmodul 334 durchgeführte Differenzoperation dargestellt wird.
• Das BEMF-Kompensationsmodul 302 kann unter Verwendung der nachstehenden Gleichung (18) implementiert werden: $$G_F=\tilde{u}\left[\begin{array}{c}0\\ {\tilde{\omega }}_e{\tilde{\lambda }}_m\end{array}\right]$$

  
• Die Matrix H des Rückkopplungskompensators 320 in dem Motorsteuerungssystem mit Zustandsrückkopplung 272 kann unter Verwendung der nachstehenden Gleichung (19) implementiert werden: $$H=\left[\begin{array}{cc}-R_{dx}& {\tilde{\omega }}_e{\tilde{L}}_{qx}\\ -{\tilde{\omega }}_e{\tilde{L}}_{dx}& -R_{qx}\end{array}\right]$$

  

  wobei x p oder n für die entsprechende positive virtuelle Motorwicklung 172a oder die negative virtuelle Motorwicklung 172b ist. Die Querterme -ω̃_eL̃_dx, ω̃_eL̃_qx der Zustandsrückkopplungsmatrix H werden für die Entkopplung verwendet, während die übrigen Terme virtuelle Widerstände sind, die die Störungsunterdrückung und -robustheit verbessern.
• Das Proportionalkompensationsmodul 306 und der Integralkompensationsregler 308, 310 in dem Motorsteuerungssystem mit Zustandsrückkopplung 272 können unter Verwendung der Übertragungsfunktionen C_K und C_I implementiert werden, wie in den Gleichungen (20) und (21) nachstehend dargestellt: $$C_K=\left[\begin{array}{cc}{\omega }_{dx}{\tilde{L}}_{dx}& 0\\ 0& {\omega }_{qx}{\tilde{L}}_{qx}\end{array}\right]$$

  

  $$C_I=\left[\begin{array}{cc}{\omega }_{dx}\left(\tilde{R}+R_{dx}\right)& 0\\ 0& {\omega }_{qx}\left(\tilde{R}+R_{qx}\right)\end{array}\right]$$

  

  wobei x p oder n für die entsprechende positive virtuelle Motorwicklung 172a oder die negative virtuelle Motorwicklung 172b ist. C_K und C_I sind Proportional-Integral-Regler (PI-Regler), die Verstärkungen enthalten, die so gewählt sind, dass die Pole der modifizierten „effektiven“ Regelstrecke (die effektiv entkoppelt wird) aufgehoben werden, so dass sowohl der d- als auch der q-Achsen-Stromregelkreis mit geschlossener Regelschleife Tiefpassfilterantworten erster Ordnung mit einer einstellbaren Grenzfrequenz aufweisen, die durch die angestrebten Bandbreitenterme ω_d und ω_q des geschlossenen Regelkreises dargestellt werden.
• 9 ist ein Blockdiagramm, das ein Entkopplungsmotorsteuerungssystem mit Regelstreckeninversion 274 zeigt, das eine Entkopplungstechnik mit Regelstreckeninversion verwendet. Die Entkopplungstechnik mit Regelstreckeninversion verwendet Parameter des Proportionalkompensationsmoduls 306 und des Integralkompensationsreglers 308, 310, um gegenseitige Induktivitätseffekte zwischen den beiden virtuellen Motorwicklungen 172a, 172b zu kompensieren. Somit ermöglicht die Entkopplungstechnik mit Regelstreckeninversion die Steuerung des doppelt gewickelten Motors 60, wobei die d-Achsen- und q-Achsen-Ströme jedes Wicklungssatzes 62a, 62b voneinander und von den Strömen in dem anderen Wicklungssatz 62a, 62b entkoppelt sind. Das Entkopplungsmotorsteuerungssystem mit Regelstreckeninversion 274 von 9 ähnelt dem Motorsteuerungssystem mit Zustandsrückkopplung 272 von 8, wobei die Parameter geändert wurden, um Entkopplungstechnik mit Regelstreckeninversion zu implementieren.
• Die Matrix H des Rückkopplungskompensators 320 in dem Entkopplungsmotorsteuerungssystem mit Regelstreckeninversion 274 kann mit der untenstehenden Matrix (22) implementiert werden: $$H=\left[\begin{array}{cc}-R_{dx}& 0\\ 0& -R_{qx}\end{array}\right]$$

  
• Das Proportionalkompensationsmodul 306 und der Integralkompensationsregler 308, 310 im Entkopplungsmotorsteuerungssystem mit Regelstreckeninversion 274 können unter Verwendung der Übertragungsfunktionen C_K und C_I implementiert werden, wie nachstehend in den Gleichungen (23) und (24) dargestellten: $$C_K=\left[\begin{array}{cc}{\omega }_{dx}{\tilde{L}}_{dx}& 0\\ 0& {\omega }_{qx}{\tilde{L}}_{qx}\end{array}\right]$$

  

  $$C_I=\left[\begin{array}{cc}{\omega }_{dx}\left(\tilde{R}+R_{dx}\right)& {\omega }_{qx}{\tilde{\omega }}_e{\tilde{L}}_{qx}\\ -{\omega }_{dx}{\tilde{\omega }}_e{\tilde{L}}_{dx}& {\omega }_{qx}\left(\tilde{R}+R_{qx}\right)\end{array}\right]$$

  

  wobei x p oder n für die entsprechende positive virtuelle Motorwicklung 172a oder die negative virtuelle Motorwicklung 172b ist. Die Querterme -ω_dxω̃_eL̃_dx, und ω_qxω̃_eL̃_qx der Integralregler-Übertragungsfunktion C_I werden für die Entkopplung verwendet. Zusätzlich oder alternativ können auch Terme der Proportionalregler-Übertragungsfunktion C_K zur Entkopplung verwendet werden.
• 10A-10B sind Blockdiagramme, die die Stromsteuermodule 280, 282 veranschaulichen, die sowohl die positiven als auch die negativen virtuellen Motorwicklungen 172a, 172b eines entkoppelten Modells 170 des doppelt gewickelten Motors 60 unter Verwendung der Entkopplungssteuerungskonfiguration mit Zustandsrückkopplung steuern. Insbesondere zeigt 10A ein erstes Stromsteuermodul 280, das die positive virtuelle Motorwicklung 172a steuert, wobei Matrixparameter seines Rückkopplungskompensators 320 dazu konfiguriert sind, die Entkopplungstechnik mit Zustandsrückkopplung zu implementieren. 10B zeigt ein zweites Stromsteuermodul 282, das die negative virtuelle Motorwicklung 172b steuert, wobei Matrixparameter seines Rückkopplungskompensators 320 dazu konfiguriert sind, die Entkopplungstechnik mit Zustandsrückkopplung zu implementieren.
• 11 A-11B sind Blockdiagramme, die ein drittes Stromsteuermodul 284 und ein viertes Stromsteuermodul 286 veranschaulichen, die sowohl die positiven als auch die negativen virtuellen Motorwicklungen 172a, 172b eines entkoppelten Modells 170 des doppelt gewickelten Motors 60 unter Verwendung der Entkopplungssteuerungskonfiguration mit Regelstreckeninversion steuern. Insbesondere zeigt 11 A ein drittes Stromsteuermodul 284, das die positive virtuelle Motorwicklung 172a steuert, wobei Matrixparameter seines Integralverstärkungsmoduls 310 dazu konfiguriert sind, die Entkopplungstechnik mit Regelstreckeninversion zu implementieren. 11B zeigt ein viertes Stromsteuermodul 286, das die negative virtuelle Motorwicklung 172b steuert, wobei Matrixparameter seines Integralverstärkungsmoduls 310 dazu konfiguriert sind, die Entkopplungstechnik mit Regelstreckeninversion zu implementieren.
• 12A-12B sind Blockdiagramme, die ein fünftes Stromsteuermodul 288 und ein sechstes Stromsteuermodul 290 veranschaulichen, die die positiven und negativen virtuellen Motorwicklungen 172a, 172b eines virtuellen Modells 170, das den doppelt gewickelten Motor 60 darstellt, unter Verwendung der Entkopplungssteuerungskonfigurationen mit Regelstreckeninversion bzw. mit Zustandsrückkopplung steuern. 12A zeigt ein fünftes Stromsteuermodul 288, das die positive virtuelle Motorwicklung 172a steuert, wobei Matrixparameter seines Rückkopplungskompensators 320 dazu konfiguriert sind, die Entkopplungstechnik mit Zustandsrückkopplung zu implementieren; und 12B zeigt ein sechstes Stromsteuermodul 290, das die negative virtuelle Motorwicklung 172b steuert, wobei Matrixparameter seines Integralverstärkungsmoduls 310 dazu konfiguriert sind, die Entkopplungstechnik mit Regelstreckeninversion zu implementieren. Dies ist lediglich ein Beispiel, das zeigt, dass verschiedene Entkopplungstechniken verwendet und in verschiedenen Anordnungen zur Steuerung eines doppelt gewickelten Motors 60 kombiniert werden können.
• 13A-13C zeigen ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren 500 zur Steuerung einer doppelt gewickelten Synchronmaschine (DWSM), auch als doppelt gewickelter Motor 60 bezeichnet, mit einem ersten Wicklungssatz 62a und einem zweiten Wicklungssatz 62b gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. Das Verfahren 500 kann gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung von dem Motorcontroller 70 durchgeführt werden. Wie in Anbetracht der Offenbarung zu erkennen ist, ist die Reihenfolge der Ausführung des Verfahrens nicht auf die in 13 dargestellte sequentielle Ausführung beschränkt, sondern kann in einer oder mehreren variierenden Reihenfolgen, je nach Anwendbarkeit und in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung, durchgeführt werden.
• Bei 502 ermittelt das Verfahren 500 einen Strombefehl für den positiven virtuellen Halbmotor ${\overline{I}}_p^{*}$

  

  und einen Strombefehl für den negativen virtuellen Halbmotor ${\overline{I}}_n^{*}$

  

  auf der Grundlage eines ersten Motorstrombefehls ${\overline{I}}_1^{*},$

  

  der dem ersten Wicklungssatz 62a zugeordnet ist, und auf der Grundlage eines zweiten Motorstrombefehls ${\overline{I}}_2^{*},$

  

  der dem zweiten Wicklungssatz 62b zugeordnet ist. Beispielsweise kann der Motorcontroller 70 eine mathematische Transformation anwenden, um den Strombefehl für den positiven virtuellen Halbmotor ${\overline{I}}_p^{*}$

  

  und den Strombefehl für den negativen virtuellen Halbmotor ${\overline{I}}_n^{*}$

  

  auf der Grundlage sowohl eines ersten Motorstrombefehls ${\overline{I}}_1^{*},$

  

  der dem ersten Wicklungssatz 62a zugeordnet ist, als auch auf der Grundlage eines zweiten Motorstrombefehls ${\overline{I}}_2^{*},$

  

  der dem zweiten Wicklungssatz 62b zugeordnet ist, zu berechnen. Diese mathematische Transformation, die zur Berechnung des Strombefehls für den positiven virtuellen Halbmotor ${\overline{I}}_p^{*}$

  

  und des Strombefehls für den negativen virtuellen Halbmotor ${\overline{I}}_n^{*}$

  

  auf der Grundlage der ersten und zweiten Motorstrombefehle ${\overline{I}}_1^{*},{\overline{I}}_2^{*}$

  

  verwendet wird, kann ähnlich oder identisch mit dem Ausgangstransformationsblock 156 des in 5 dargestellten Blockdiagramms 150 sein.
• Bei 504 ermittelt das Verfahren 500 einen Strom des positiven virtuellen Halbmotors I _p und einen Strom des negativen virtuellen Halbmotors I _n durch Anwendung einer ersten mathematischen Transformation auf gemessene Ströme in jeder der ersten Wicklungssätze 62a und der zweiten Wicklungssätze 62b. Der Strom des positiven virtuellen Halbmotors entspricht einer positiven virtuellen Motorwicklung, die dem DWSM zugeordnet ist, und der Strom des negativen virtuellen Halbmotors entspricht einer negativen virtuellen Motorwicklung, die dem DWSM zugeordnet ist. Beispielsweise kann der Motorcontroller 70 eine erste mathematische Transformation implementieren, die dem Ausgangstransformationsblock 156 des in 5 dargestellten Blockdiagramms 156 ähnlich oder identisch sein kann, um den Strom des positiven virtuellen Halbmotors I _p und den Strom des negativen virtuellen Halbmotors I _n auf der Grundlage des ersten gemessenen Stromsignals ${\overline{I}}_1^{*},$

  

  das den Strom in dem ersten Wicklungssatz 62a darstellt, und auf der Grundlage des zweiten gemessenen Stromsignals ${\overline{I}}_2^{*},$

  

  das den Strom in dem zweiten Wicklungssatz 62b darstellt, zu berechnen.
• Bei 506 ermittelt das Verfahren 500 einen Differenzstrom des positiven virtuellen Halbmotors I _Ep auf der Grundlage einer Differenz zwischen dem Strombefehl für den positiven virtuellen Halbmotor ${\overline{I}}_p^{*}$

  

  und dem Strom des positiven virtuellen Halbmotors I _p. Beispielsweise und unter Bezugnahme auf 10A kann der Motorcontroller 70 das Subtraktionsmodul 304 implementieren, um den Differenzstrom des positiven virtuellen Halbmotors I _Ep als eine Differenz zwischen dem Strombefehl für den positiven virtuellen Halbmotor ${\overline{I}}_p^{*}$

  

  und dem Strom des positiven virtuellen Halbmotors I _p zu ermitteln.
• Bei 508 berechnet das Verfahren 500 einen Vorwärtspfad-Spannungsbefehl für den positiven virtuellen Halbmotor ${\overline{V}}_{Cp}^{*}$

  

  auf der Grundlage des Differenzstroms des positiven virtuellen Halbmotors I _Ep und unter Verwendung eines ersten Satzes von Verstärkungsfaktoren. Beispielsweise und unter Bezugnahme auf 10A kann der Motorcontroller 70 das Proportionalkompensationsmodul 306 implementieren, um den Proportionalspannungsbefehl für den positiven virtuellen Halbmotor ${\overline{V}}_{Kp}^{*}$

  

  zu berechnen, indem zumindest ein Teil des ersten Satzes von Verstärkungsfaktoren auf den Differenzstrom des positiven virtuellen Halbmotors I _Ep angewendet wird. Zusätzlich oder alternativ kann der Motorcontroller 70 das Integralverstärkungsmodul 310 implementieren, um den Integralspannungsbefehl für den positiven virtuellen Halbmotor V _Ip zu berechnen, indem zumindest ein Teil des ersten Satzes von Verstärkungsfaktoren auf das von dem Integrationsmodul 308 erzeugte integrierte Differenzsignal angewendet wird, um einen Integralspannungsbefehl für den positiven virtuellen Halbmotor ${\overline{V}}_{Ip}^{*}$

  

  zu erzeugen. In einigen Ausführungsformen und wie in 10A gezeigt, kann die Berechnung des Vorwärtspfad-Spannungsbefehls für den positiven virtuellen Halbmotor ${\overline{V}}_{Cp}^{*}$

  

  auch umfassen, dass der Motorcontroller 70 das Additionsmodul 312 implementiert, um den Vorwärtspfad-Spannungsbefehl für den positiven virtuellen Halbmotor ${\overline{V}}_{Cp}^{*}$

  

  als die Summe des Proportionalspannungsbefehl für den positiven virtuellen Halbmotors ${\overline{V}}_{Kp}^{*}$

  

  und des Integralspannungsbefehls für den positiven virtuellen Halbmotor ${\overline{V}}_{Ip}^{*}$

  

  zu erzeugen. In einigen anderen Ausführungsformen kann der Vorwärtspfad-Spannungsbefehl für den positiven virtuellen Halbmotor ${\overline{V}}_{Cp}^{*}$

  

  jedoch nur einen des Proportionalspannungsbefehls für den positiven virtuellen Halbmotors ${\overline{V}}_{Kp}^{*}$

  

  oder des Integralspannungsbefehls für den positiven virtuellen Halbmotor ${\overline{V}}_{Ip}^{*}$

  

  umfassen.
• Bei 510 ermittelt das Verfahren 500 einen Differenzstrom des negativen virtuellen Halbmotors I _En auf der Grundlage einer Differenz zwischen dem Strombefehl für den negativen virtuellen Halbmotor ${\overline{I}}_n^{*}$

  

  und dem Strom des negativen virtuellen Halbmotors I _n. Unter Bezugnahme auf 10B kann der Motorcontroller 70 beispielsweise das Subtraktionsmodul 304 implementieren, um den Differenzstrom des negativen virtuellen Halbmotors I _En als eine Differenz zwischen dem Strombefehl für den negativen virtuellen Halbmotor ${\overline{I}}_n^{*}$

  

  und dem Strom des negativen virtuellen Halbmotors I _n zu bestimmen.
• Bei 512 berechnet das Verfahren 500 einen Vorwärtspfad-Spannungsbefehl für den negativen virtuellen Halbmotor ${\overline{V}}_{Cn}^{*}$

  

  auf der Grundlage des Differenzstroms des negativen virtuellen Halbmotors I _En und unter Verwendung eines zweiten Satzes von Verstärkungsfaktoren. Unter Bezugnahme auf 10B kann der Motorcontroller 70 beispielsweise das Proportionalkompensationsmodul 306 implementieren, um den Proportionalspannungsbefehl für den negativen virtuellen Halbmotor ${\overline{V}}_{Kn}^{*}$

  

  zu berechnen, indem zumindest ein Teil des zweiten Satzes von Verstärkungsfaktoren auf den Differenzstrom des negativen virtuellen Halbmotors I _En angewendet wird. Zusätzlich oder alternativ kann der Motorcontroller 70 das Integralverstärkungsmodul 310 implementieren, um den Integralspannungsbefehl für den negativen virtuellen Halbmotor V _In zu berechnen, indem zumindest ein Teil des zweiten Satzes von Verstärkungsfaktoren auf das von dem Integrationsmodul 308 erzeugte integrierte Differenzsignal angewendet wird, um einen Integralspannungsbefehl für den negativen virtuellen Halbmotor ${\overline{V}}_{Ip}^{*}$

  

  zu erzeugen. In einigen Ausführungsformen und wie in 10B gezeigt, kann die Berechnung des Vorwärtspfad-Spannungsbefehls für den negativen virtuellen Halbmotor ${\overline{V}}_{Cn}^{*}$

  

  auch umfassen, dass der Motorcontroller 70 das Additionsmodul 312 implementiert, um den Vorwärtspfad-Spannungsbefehl für den negativen virtuellen Halbmotor ${\overline{V}}_{Cn}^{*}$

  

  als die Summe des Proportionalspannungsbefehls für den negativen virtuellen Halbmotor ${\overline{V}}_{Kn}^{*}$

  

  und des Integralspannungsbefehls für den negativen virtuellen Halbmotor ${\overline{V}}_{In}^{*}$

  

  zu erzeugen. In einigen anderen Ausführungsformen kann der Vorwärtspfad-Spannungsbefehl für den negativen virtuellen Halbmotor ${\overline{V}}_{Cn}^{*}$

  

  jedoch nur einen des Proportionalspannungsbefehls für den negativen virtuellen Halbmotor ${\overline{V}}_{Kn}^{*}$

  

  oder des Integralspannungsbefehls für den negativen virtuellen Halbmotor ${\overline{V}}_{In}^{*}$

  

  enthalten.
• Bei 514 ermittelt das Verfahren 500 einen Rückkopplungspfad-Spannungsbefehl für den positiven virtuellen Halbmotor ${\overline{V}}_{Hp}^{*},$

  

  indem ein dritter Satz von Verstärkungsfaktoren auf den Strom des positiven virtuellen Halbmotors I _p angewendet wird. Beispielsweise und unter Bezugnahme auf 10A kann der Motorcontroller 70 den Rückkopplungskompensator 320 implementieren, um den Rückkopplungspfad-Spannungsbefehl für den positiven virtuellen Halbmotor ${\overline{V}}_{Hp}^{*}$

  

  zu berechnen, indem der dritte Satz von Verstärkungsfaktoren auf den Strom des positiven virtuellen Halbmotors I _p angewendet wird.
• Bei 516 ermittelt das Verfahren 500 einen Rückkopplungspfad-Spannungsbefehl für den negativen virtuellen Halbmotor, indem ein vierter Satz von Verstärkungsfaktoren auf den Strom des negativen virtuellen Halbmotors angewendet wird. Beispielsweise und unter Bezugnahme auf 10B kann der Motorcontroller 70 den Rückkopplungskompensator 320 implementieren, um den Rückkopplungspfad-Spannungsbefehl für den negativen virtuellen Halbmotor zu berechnen, indem der vierte Satz von Verstärkungsfaktoren auf den Strom des negativen virtuellen Halbmotors I _n angewendet wird.
• Bei 518 ermittelt das Verfahren 500 einen endgültigen Spannungsbefehl ${\overline{V}}_p^{*}$

  

  für den positiven virtuellen Halbmotor auf der Grundlage des Vorwärtspfad-Spannungsbefehls für den positiven virtuellen Halbmotor ${\overline{V}}_{Cp}^{*}$

  

  und auf der Grundlage des Rückkopplungspfad-Spannungsbefehls für den positiven virtuellen Halbmotor ${\overline{V}}_{Hp}^{*}.$

  

  Beispielsweise und unter Bezugnahme auf 10A kann der Motorcontroller 70 das Additionsmodul 314 implementieren, um den endgültigen Spannungsbefehl ${\overline{V}}_p^{*}$

  

  für den positiven virtuellen Halbmotor als Summe des Vorwärtspfad-Spannungsbefehls für den positiven virtuellen Halbmotor ${\overline{V}}_{Cp}^{*}$

  

  und des Rückkopplungspfad-Spannungsbefehls für den positiven virtuellen Halbmotor ${\overline{V}}_{Hp}^{*}$

  

  zu berechnen.
• Bei 520 ermittelt das Verfahren 500 einen endgültigen Spannungsbefehl ${\overline{V}}_n^{*}$

  

  für den negativen virtuellen Halbmotor basierend auf dem Vorwärtspfad-Spannungsbefehl für den negativen virtuellen Halbmotor ${\overline{V}}_{Cn}^{*}$

  

  und basierend auf dem Rückkopplungspfad-Spannungsbefehl für den negativen virtuellen Halbmotor ${\overline{V}}_{Hn}^{*}.$

  

  Beispielsweise und unter Bezugnahme auf 10B kann der Motorcontroller 70 das Additionsmodul 314 implementieren, um den endgültigen Spannungsbefehl ${\overline{V}}_n^{*}$

  

  für den negativen virtuellen Halbmotor als Summe des Vorwärtspfad-Spannungsbefehls für den negativen virtuellen Halbmotor ${\overline{V}}_{Cn}^{*}$

  

  und des Rückkopplungspfad-Spannungsbefehls für den negativen virtuellen Halbmotor ${\overline{V}}_{Hn}^{*}$

  

  zu berechnen.
• Bei 522 ermittelt das Verfahren 500 einen ersten endgültigen Spannungsbefehl ${\overline{V}}_1^{*}$

  

  und einen zweiten endgültigen Spannungsbefehl ${\overline{V}}_2^{*}$

  

  durch Anwendung einer zweiten mathematischen Transformation auf den endgültigen Spannungsbefehl ${\overline{V}}_p^{*}$

  

  für den positiven virtuellen Halbmotor und den endgültigen Spannungsbefehl ${\overline{V}}_n^{*}$

  

  für den negativen virtuellen Halbmotor. Beispielsweise kann der Motorcontroller 70 die zweite mathematische Transformation anwenden, die ähnlich oder identisch mit dem Eingangstransformationsblock 152 des in 5 dargestellten Blockdiagramms 150 sein kann, um den ersten endgültigen Spannungsbefehl ${\overline{V}}_1^{*}$

  

  und den zweiten endgültigen Spannungsbefehl ${\overline{V}}_2^{*}$

  

  auf der Grundlage des endgültigen Spannungsbefehls ${\overline{V}}_p^{*}$

  

  für den positiven virtuellen Halbmotor und des endgültigen Spannungsbefehls ${\overline{V}}_n^{*}$

  

  für den negativen virtuellen Halbmotor zu ermitteln.
• Bei 524 befiehlt das Verfahren 500 einem ersten Wechselrichter auf der Grundlage des ersten endgültigen Spannungsbefehls ${\overline{V}}_1^{*},$

  

  eine erste Ausgangsspannung V ₁ an den ersten Wicklungssatz 62a anzulegen und dadurch zu bewirken, dass ein erster Ausgangsstrom I ₁ in dem ersten Wicklungssatz 62a erzeugt wird. Beispielsweise kann der Motorcontroller 70 den ersten endgültigen Spannungsbefehl ${\overline{V}}_1^{*}$

  

  erzeugen und dem ersten Stromrichter 66a zuführen, wodurch der erste Wechselrichter des ersten Stromrichters 66a angewiesen wird, die erste Ausgangsspannung V ₁ an den ersten Wicklungssatz 62a anzulegen, wodurch der erste Ausgangsstrom I ₁ im ersten Wicklungssatz 62a erzeugt wird.
• Bei 526 befiehlt das Verfahren 500 einem zweiten Wechselrichter auf der Grundlage des zweiten endgültigen Spannungsbefehls ${\overline{V}}_2^{*},$

  

  eine zweite Ausgangsspannung V ₂ an den zweiten Wicklungssatz 62b anzulegen und dadurch zu bewirken, dass ein zweiter Ausgangsstrom I ₂ in dem zweiten Wicklungssatz 62b erzeugt wird. Beispiels-weise kann der Motorcontroller 70 den zweiten endgültigen Spannungsbefehl ${\overline{V}}_2^{*}$

  

  erzeugen und dem zweiten Stromrichter 66b zuführen, wodurch der zweite Wechselrichter des zweiten Stromrichters 66b angewiesen wird, die zweite Ausgangsspannung V ₂ an den zweiten Wicklungssatz 62b anzulegen, wodurch der zweite Ausgangsstrom I ₂ in dem zweiten Wicklungssatz 62b erzeugt wird.
• In einigen Ausführungsformen weisen der erste Ausgangsstrom I ₁ und der zweite Ausgangsstrom I ₂ jeweils eine d-Achsen-Komponente und eine q-Achsen-Komponente, I_d1, I_q1, I_d2, I_q2, auf und mindestens einer aus dem ersten Satz von Verstärkungsfaktoren, dem zweiten Satz von Verstärkungsfaktoren, dem dritten Satz von Verstärkungsfaktoren oder dem vierten Satz von Verstärkungsfaktoren ist dazu konfiguriert, eine Entkopplung der d-Achsen-Komponente I_d1 und der q-Achsen-Komponente I_q1 des ersten Ausgangsstroms I ₁ von Schwankungen der d-Achsen-Komponente I_d2 und der q-Achsen-Komponenten I_q2 des zweiten Ausgangsstroms I ₂ zu bewirken. Beispielsweise kann einer oder mehrere der ersten bis vierten Sätze von Verstärkungsfaktoren oder eine beliebige Kombination von zwei oder mehreren der ersten bis vierten Sätze von Verstärkungsfaktoren bewirken, dass die d-Achsen-Komponente I_d1 und die q-Achsen-Komponente I_q1 des ersten Ausgangsstroms I ₁ von Schwankungen der d-Achsen-Komponente I_d2 und der q-Achsen-Komponenten I_q2 des zweiten Ausgangsstroms I ₂ entkoppelt werden.
• In einigen Ausführungsformen ist der mindestens eine des ersten Satzes von Verstärkungsfaktoren, des zweiten Satzes von Verstärkungsfaktoren, des dritten Satzes von Verstärkungsfaktoren oder des vierten Satzes von Verstärkungsfaktoren ferner dazu konfiguriert, eine Entkopplung der d-Achsen-Komponente I_d1 des ersten Ausgangsstroms I ₁ von Schwankungen der q-Achsen-Komponente I_q1 des ersten Ausgangsstroms I ₁ zu bewirken.
• In einigen Ausführungsformen umfasst die Berechnung des Vorwärtspfad-Spannungsbefehls für den positiven virtuellen Halbmotor ${\overline{V}}_{Cp}^{*}$

  

  auf der Grundlage des Differenzstroms des positiven virtuellen Halbmotors I _Ep in Schritt 508 ferner eine direkte Anwendung mindestens eines Teils des ersten Satzes von Verstärkungsfaktoren auf den Differenzstrom des positiven virtuellen Halbmotors. Beispielsweise kann der Motorcontroller 70 das Proportionalkompensationsmodul 306 implementieren, um den Proportionalspannungsbefehl ${\overline{V}}_{Kp}^{*}$

  

  aus dem Differenzstrom I _Ep zu berechnen. Der erste Satz von Verstärkungsfaktoren kann einen oder mehrere Verstärkungsfaktoren umfassen, die vom Proportionalkompensationsmodul 306 angewendet werden, um den Proportionalspannungsbefehl ${\overline{V}}_{Kp}^{*}$

  

  zu berechnen. Der Motorcontroller 70 kann ferner den Vorwärtspfad-Spannungsbefehl für den positiven virtuellen Halbmotor ${\overline{V}}_{Cp}^{*}$

  

  auf der Grundlage des Proportionalspannungsbefehls ${\overline{V}}_{Kp}^{*}$

  

  ermitteln. Beispielsweise kann der Motorcontroller 70 das Additionsmodul 312 implementieren, um den Vorwärtspfad-Spannungsbefehl für den positiven virtuellen Halbmotor ${\overline{V}}_{Cp}^{*}$

  

  auf der Grundlage des Proportionalspannungsbefehls für den positiven virtuellen Halbmotor ${\overline{V}}_{Kp}^{*}$

  

  zu erzeugen.
• In einigen Ausführungsformen integriert das Verfahren 500 den Differenzstrom des positiven virtuellen Halbmotors I _Ep, um ein integriertes Differenzsignal zu erzeugen, und die Berechnung des Vorwärtspfad-Spannungsbefehls für den positiven virtuellen Halbmotor ${\overline{V}}_{Cp}^{*}$

  

  auf der Grundlage des Differenzstroms des positiven virtuellen Halbmotors I _Ep in Schritt 508 umfasst ferner die Anwendung zumindest eines Teils des ersten Satzes von Verstärkungsfaktoren auf das integrierte Differenzsignal. Beispielsweise kann der Motorcontroller 70 den Integralkompensationsregler 308, 310 einschließlich des Integrationsmoduls 308 implementieren, um das integrierte Differenzsignal zu erzeugen. Der Motorcontroller 70 kann auch das Integralverstärkungsmodul 310 implementieren, um den Integralspannungsbefehl für den positiven virtuellen Halbmotor V _Ip zu berechnen, indem zumindest ein Teil des ersten Satzes von Verstärkungsfaktoren auf das vom Integrationsmodul 308 erzeugte integrierte Differenzsignal angewendet wird, um einen Integralspannungsbefehl für den positiven virtuellen Halbmotor ${\overline{V}}_{Ip}^{*}$

  

  zu erzeugen. In einigen Ausführungsformen und wie in 10A gezeigt, kann die Berechnung des Vorwärtspfad-Spannungsbefehls für den positiven virtuellen Halbmotor ${\overline{V}}_{Cp}^{*}$

  

  ferner umfassen, dass der Motorcontroller 70 das Additionsmodul 312 implementiert, um den Vorwärtspfad-Spannungsbefehl für den positiven virtuellen Halbmotor ${\overline{V}}_{Cp}^{*}$

  

  als die Summe des Proportionalspannungsbefehls für den positiven virtuellen Halbmotor ${\overline{V}}_{Kp}^{*}$

  

  und des Integralspannungsbefehls für den positiven virtuellen Halbmotor ${\overline{V}}_{Ip}^{*}$

  

  zu erzeugen.
• In einigen Ausführungsformen ist der dritte Satz von Verstärkungsfaktoren und/oder der vierte Satz von Verstärkungsfaktoren dazu konfiguriert, eine Entkopplung der d-Achsen-Komponente I_d1 und der q-Achsen-Komponente I_q1 des ersten Ausgangsstroms I ₁ von den Schwankungen der d-Achsen-Komponente I_d2 und der q-Achsen-Komponente I_q2 des zweiten Ausgangsstroms I ₂ zu bewirken.
• In einigen Ausführungsformen bewirken sowohl der dritte Satz von Verstärkungsfaktoren als auch der vierte Satz von Verstärkungsfaktoren zusammen, dass die d-Achsen-Komponente I_d1 und die q-Achsen-Komponente I_q1 des ersten Ausgangsstroms I ₁ von den Schwankungen der d-Achsen-Komponente I_d2 und der q-Achsen-Komponente I_q2 des zweiten Ausgangsstroms I ₂ entkoppelt werden. Ein Beispiel einer solchen Anordnung ist in dem Blockdiagramm der 10A - 10B dargestellt.
• In einigen Ausführungsformen ist mindestens einer der ersten Gruppe von Verstärkungsfaktoren oder der zweiten Gruppe von Verstärkungsfaktoren dazu konfiguriert, eine Entkopplung der d-Achsen-Komponente I_d1 und der q-Achsen-Komponente I_q1 des ersten Ausgangsstroms I ₁ von Schwankungen der d-Achsen-Komponente I_d2 und der q-Achsen-Komponente I_q2 des zweiten Ausgangsstroms I ₂ zu bewirken.
• In einigen Ausführungsformen bewirken sowohl der erste Satz von Verstärkungsfaktoren als auch der zweite Satz von Verstärkungsfaktoren zusammen, dass die d-Achsen-Komponente I_d1 und die q-Achsen-Komponente I_q1 des ersten Ausgangsstroms I ₁ von den Schwankungen der d-Achsen-Komponente I_d2 und der q-Achsen-Komponente I_q2 des zweiten Ausgangsstroms I ₂ entkoppelt werden. Ein Beispiel einer solchen Anordnung ist in dem Blockdiagramm der 11A - 11B dargestellt.
• In einigen Ausführungsformen berechnet das Verfahren 500 eine Kompensationsspannung der gegenelektromotorischen Kraft (BEMF), die dazu konfiguriert ist, die Dynamik der BEMF in einem positiven virtuellen Halbmotor und/oder einem negativen virtuellen Halbmotor zu kompensieren. In einigen Ausführungsformen basiert ferner der endgültige Spannungsbefehl ${\overline{V}}_p^{*}$

  

  für den positiven virtuellen Halbmotor und/oder der endgültige Spannungsbefehl ${\overline{V}}_n^{*}$

  

  für den negativen virtuellen Halbmotor auf der BEMF-Kompensationsspannung. Beispielsweise und mit Bezug auf 10A kann der Motorcontroller 70 das BEMF-Kompensationsmodul 302 implementieren, um eine BEMF-Kompensationsspannung ${\overline{V}}_{Fp}^{*}$

  

  zu berechnen, die auf einer geschätzten BEMF der positiven virtuellen Motorwicklung 172a basiert und die die Dynamik der geschätzten BEMF-Spannung kompensiert. Der Motorcontroller 70 kann ferner das Additionsmodul 314 implementieren, um den endgültigen Spannungsbefehl ${\overline{V}}_p^{*}$

  

  für den positiven virtuellen Halbmotor als Summe des Vorwärtspfad-Spannungsbefehls für den positiven virtuellen Halbmotor ${\overline{V}}_{Cp}^{*}$

  

  und des Rückkopplungspfad-Spannungsbefehls für den positiven virtuellen Halbmotor ${\overline{V}}_{Hp}^{*}$

  

  und der BEMF-Kompensationsspannung ${\overline{V}}_{Fp}^{*}$

  

  zu berechnen.
• In einigen Ausführungsformen basiert nur einer des endgültigen Spannungsbefehls ${\overline{V}}_p^{*}$

  

  für den positiven virtuellen Halbmotor und des endgültigen Spannungsbefehls ${\overline{V}}_n^{*}$

  

  für den negativen virtuellen Halbmotor auf der BEMF-Kompensationsspannung ${\overline{V}}_{Fp}^{*}$

  

  oder ${\overline{V}}_{Fn}^{*}.$

  

  Beispielsweise und mit Bezug auf 10A-10B umfasst das BEMF-Kompensationsmodul 302 des zweiten Stromsteuermoduls 282 von 10B eine Nullmatrix, wodurch die BEMF-Kompensationsspannung des negativen virtuellen Halbmotors ${\overline{V}}_{Fn}^{*}$

  

  den Wert Null aufweist. Mit anderen Worten, in einigen Ausführungsformen und wie beispielsweise in 10A-10B gezeigt, basiert nur der endgültige Spannungsbefehl ${\overline{V}}_p^{*}$

  

  für den positiven virtuellen Halbmotor auf einer BEMF-Kompensationsspannung des virtuellen Halbmotors ${\overline{V}}_{Fp}^{*},$

  

  und der endgültige Spannungsbefehl ${\overline{V}}_n^{*}$

  

  für den negativen virtuellen Halbmotor enthält keine BEMF-Kompensation.
• In einigen Ausführungsformen können der erste Ausgangsstrom I ₁ und der zweite Ausgangsstrom I ₂ jeder jeweils eine d-Achsen-Komponente und eine q-Achsen-Komponente, I_d1, I_q1, I_d2, I_q2, aufweisen, und der erste Satz von Verstärkungsfaktoren und/oder der zweite Satz von Verstärkungsfaktoren kann dazu konfiguriert sein, eine Entkopplung der d-Achsen-Komponente I_d1 und der q-Achsen-Komponente I_q1 des ersten Ausgangsstroms I ₁ von Schwankungen der d-Achsen-Komponente I_d2 und der q-Achsen-Komponenten I_q2 des zweiten Ausgangsstroms I ₂ zu bewirken. Beispielsweise kann der erste Satz von Verstärkungsfaktoren, der zweite Satz von Verstärkungsfaktoren oder eine Kombination des ersten und des zweiten Satzes von Verstärkungsfaktoren bewirken, dass die d-Achsen-Komponente I_d1 und die q-Achsen-Komponente I_q1 des ersten Ausgangsstroms I ₁ von den Schwankungen der d-Achsen-Komponente I_d2 und der q-Achsen-Komponenten I_q2 des zweiten Ausgangsstroms I ₂ entkoppelt werden.
• In einigen Ausführungsformen ist mindestens einer des ersten Satzes von Verstärkungsfaktoren oder des zweiten Satzes von Verstärkungsfaktoren ferner dazu konfiguriert, eine Entkopplung der d-Achsen-Komponente I_d1 des ersten Ausgangsstroms I ₁ von Schwankungen der q-Achsen-Komponente I_q1 des ersten Ausgangsstroms I ₁ zu bewirken. Beispielsweise kann der erste Satz von Verstärkungsfaktoren, der zweite Satz von Verstärkungsfaktoren oder eine Kombination aus dem ersten und dem zweiten Satz von Verstärkungsfaktoren bewirken, dass die d-Achsen-Komponente I_d1 des ersten Ausgangsstroms I ₁ von Schwankungen der q-Achsen-Komponente I_q1 des ersten Ausgangsstroms I ₁ entkoppelt wird.
• In einigen Ausführungsformen umfasst ein System zur Steuerung einer doppelt gewickelten Synchronmaschine (DWSM) mit einem ersten Wicklungssatz und einem zweiten Wicklungssatz einen Prozessor und einen Speicher, der Anweisungen umfasst. Bei Ausführung durch den Prozessor veranlassen die Anweisungen den Prozessor dazu: einen Strombefehl für den positiven virtuellen Halbmotor und einen Strombefehl für den negativen virtuellen Halbmotor auf der Grundlage eines ersten Motorstrombefehls, der dem ersten Wicklungssatz zugeordnet ist, und auf der Grundlage eines zweiten Motorstrombefehls, der dem zweiten Wicklungssatz zugeordnet ist, zu ermitteln; einen Strom des positiven virtuellen Halbmotors und einen Strom des negativen virtuellen Halbmotors durch Anwenden einer ersten mathematischen Transformation auf gemessene Ströme in jedem des ersten Wicklungssatzes und des zweiten Wicklungssatzes zu ermitteln, wobei der Strom des positiven virtuellen Halbmotors einer positiven virtuellen Motorwicklung entspricht, die der DWSM zugeordnet ist, und der Strom des negativen virtuellen Halbmotors einer negativen virtuellen Motorwicklung entspricht, die der DWSM zugeordnet ist; einen Differenzstroms des positiven virtuellen Halbmotors auf der Grundlage einer Differenz zwischen dem Strombefehl für den positiven virtuellen Halbmotor und dem Strom des positiven virtuellen Halbmotors zu ermitteln; einen Vorwärtspfad-Spannungsbefehl für den positiven virtuellen Halbmotor auf der Grundlage des Differenzstroms des positiven virtuellen Halbmotors und unter Verwendung eines ersten Satzes von Verstärkungsfaktoren zu berechnen; einen Differenzstrom des negativen virtuellen Halbmotors auf der Grundlage einer Differenz zwischen dem Strombefehl für den negativen virtuellen Halbmotor und dem Strom des negativen virtuellen Halbmotors zu ermitteln; einen Vorwärtspfad-Spannungsbefehl für den negativen virtuellen Halbmotor auf der Grundlage des Differenzstroms des negativen virtuellen Halbmotors und unter Verwendung eines zweiten Satzes von Verstärkungsfaktoren zu berechnen; einen Rückkopplungspfad-Spannungsbefehl für den positiven virtuellen Halbmotor durch Anwenden eines dritten Satzes von Verstärkungsfaktoren auf den Strom des positiven virtuellen Halbmotors zu ermitteln; einen Rückkopplungspfad-Spannungsbefehl für den negativen virtuellen Halbmotor durch Anwenden eines vierten Satzes von Verstärkungsfaktoren auf den Strom des negativen virtuellen Halbmotors zu ermitteln; einen endgültigen Spannungsbefehl für den positiven virtuellen Halbmotor auf der Grundlage des Vorwärtspfad-Spannungsbefehls für den positiven virtuellen Halbmotor und auf der Grundlage des Rückkopplungspfad-Spannungsbefehls für den positiven virtuellen Halbmotor zu ermitteln; einen endgültigen Spannungsbefehl für den negativen virtuellen Halbmotor auf der Grundlage des Vorwärtspfad-Spannungsbefehls für den negativen virtuellen Halbmotor und auf der Grundlage des Rückkopplungspfad-Spannungsbefehls für den negativen virtuellen Halbmotor zu ermitteln; einen ersten endgültigen Spannungsbefehl und einen zweiten endgültigen Spannungsbefehl durch Anwenden einer zweiten mathematischen Transformation auf den endgültigen Spannungsbefehl für den positiven virtuellen Halbmotor und den endgültigen Spannungsbefehl für den negativen virtuellen Halbmotor zu ermitteln; auf der Grundlage des ersten endgültigen Spannungsbefehls einem ersten Wechselrichter zu befehlen, eine erste Ausgangsspannung an den ersten Wicklungssatz anzulegen und dadurch zu bewirken, dass ein erster Ausgangsstrom in dem ersten Wicklungssatz erzeugt wird; und auf der Grundlage des zweiten endgültigen Spannungsbefehls einem zweiten Wechselrichter zu befehlen, eine zweite Ausgangsspannung an den zweiten Wicklungssatz anzulegen und dadurch zu bewirken, dass ein zweiter Ausgangsstrom in dem zweiten Wicklungssatz erzeugt wird. In einigen Ausführungsformen weisen der erste Ausgangsstrom und der zweite Ausgangsstrom jeweils eine d-Achsen-Komponente und eine q-Achsen-Komponente auf und mindestens einer aus dem ersten Satz von Verstärkungsfaktoren, dem zweiten Satz von Verstärkungsfaktoren, dem dritten Satz von Verstärkungsfaktoren oder dem vierten Satz von Verstärkungsfaktoren ist so konfiguriert, dass er bewirkt, dass die d-Achsen-Komponente und die q-Achsen-Komponente des ersten Ausgangsstroms von Schwankungen der d-Achsen- und q-Achsen-Komponenten des zweiten Ausgangsstroms entkoppelt werden.
• In einigen Ausführungsformen ist der zumindest eine des ersten Satzes von Verstärkungsfaktoren, des zweiten Satzes von Verstärkungsfaktoren, des dritten Satzes von Verstärkungsfaktoren oder des vierten Satzes von Verstärkungsfaktoren ferner dazu konfiguriert, eine Entkopplung der d-Achsen-Komponente des ersten Ausgangsstroms von Schwankungen der q-Achsen-Komponente des ersten Ausgangsstroms zu bewirken.
• In einigen Ausführungsformen umfasst das Berechnen des Vorwärtspfad-Spannungsbefehls für den positiven virtuellen Halbmotor auf der Grundlage des Differenzstroms des positiven virtuellen Halbmotors ein direktes Anwenden zumindest eines Teils des ersten Satzes von Verstärkungsfaktoren auf den Differenzstrom des positiven virtuellen Halbmotors.
• In einigen Ausführungsformen veranlassen die Anweisungen den Prozessor ferner dazu, den Differenzstrom des positiven virtuellen Halbmotors zu integrieren, um ein integriertes Differenzsignal zu erzeugen, und das Berechnen des Vorwärtspfad-Spannungsbefehls für den positiven virtuellen Halbmotor auf der Grundlage des Differenzstroms des positiven virtuellen Halbmotors umfasst ein Anwenden zumindest eines Teils des ersten Satzes von Verstärkungsfaktoren auf das integrierte Differenzsignal.
• In einigen Ausführungsformen ist der dritte Satz von Verstärkungsfaktoren und/oder der vierte Satz von Verstärkungsfaktoren dazu konfiguriert, eine Entkopplung der d-Achsen-Komponente und der q-Achsen-Komponente des ersten Ausgangsstroms von Schwankungen der d-Achsen- und q-Achsen-Komponenten des zweiten Ausgangsstroms zu bewirken.
• In einigen Ausführungsformen bewirken sowohl der dritte Satz von Verstärkungsfaktoren als auch der vierte Satz von Verstärkungsfaktoren zusammen, dass die d-Achsen-Komponente und die q-Achsen-Komponente des ersten Ausgangsstroms von Schwankungen der d-Achsen- und q-Achsen-Komponenten des zweiten Ausgangsstroms entkoppelt werden.
• In einigen Ausführungsformen ist mindestens einer des ersten Satzes von Verstärkungsfaktoren oder des zweiten Satzes von Verstärkungsfaktoren dazu konfiguriert, eine Entkopplung der d-Achsen-Komponente und der q-Achsen-Komponente des ersten Ausgangsstroms von Schwankungen der d-Achsen- und q-Achsen-Komponenten des zweiten Ausgangsstroms zu bewirken.
• In einigen Ausführungsformen bewirken sowohl der erste Satz von Verstärkungsfaktoren als auch der zweite Satz von Verstärkungsfaktoren zusammen, dass die d-Achsen-Komponente und die q-Achsen-Komponente des ersten Ausgangsstroms von Schwankungen der d-Achsen- und q-Achsen-Komponenten des zweiten Ausgangsstroms entkoppelt werden.
• In einigen Ausführungsformen veranlassen die Anweisungen den Prozessor ferner dazu, eine Kompensationsspannung für die gegenelektromotorische Kraft (BEMF) auf der Grundlage einer geschätzten BEMF des positiven virtuellen Halbmotors zu berechnen, und ferner basiert mindestens einer des endgültigen Spannungsbefehls für den positiven virtuellen Halbmotor und des endgültigen Spannungsbefehls für den negativen virtuellen Halbmotor auf der BEMF-Kompensationsspannung.
• In einigen Ausführungsformen basiert nur einer des endgültigen Spannungsbefehls für den positiven virtuellen Halbmotor und des endgültigen Spannungsbefehls für den negativen virtuellen Halbmotor auf der BEMF-Kompensationsspannung.
• In einigen Ausführungsformen umfasst ein Verfahren zur Steuerung einer doppelt gewickelten Synchronmaschine (DWSM) mit einem ersten Wicklungssatz und einem zweiten Wicklungssatz: Ermitteln eines Strombefehls für den positiven virtuellen Halbmotor und eines Strombefehls für den negativen virtuellen Halbmotor auf der Grundlage eines ersten Motorstrombefehls, der dem ersten Wicklungssatz zugeordnet ist, und auf der Grundlage eines zweiten Motorstrombefehls, der dem zweiten Wicklungssatz zugeordnet ist; Ermitteln eines Stroms des positiven virtuellen Halbmotors und eines Stroms des negativen virtuellen Halbmotors durch Anwenden einer ersten mathematischen Transformation auf gemessene Ströme in jedem des ersten Wicklungssatzes und des zweiten Wicklungssatzes, wobei der Strom des positiven virtuellen Halbmotors einer positiven virtuellen Motorwicklung entspricht, die der DWSM zugeordnet ist, und der Strom des negativen virtuellen Halbmotors einer negativen virtuellen Motorwicklung entspricht, die der DWSM zugeordnet ist; Ermitteln eines Differenzstroms des positiven virtuellen Halbmotors auf der Grundlage einer Differenz zwischen dem Strombefehl für den positiven virtuellen Halbmotor und dem Strom des positiven virtuellen Halbmotors; Berechnen eines Vorwärtspfad-Spannungsbefehls für den positiven virtuellen Halbmotor auf der Grundlage des Differenzstroms des positiven virtuellen Halbmotors und unter Verwendung eines ersten Satzes von Verstärkungsfaktoren; Ermitteln eines Differenzstroms des negativen virtuellen Halbmotors auf der Grundlage einer Differenz zwischen dem Strombefehl für den negativen virtuellen Halbmotor und dem Strom des negativen virtuellen Halbmotors; Berechnen eines Vorwärtspfad-Spannungsbefehls für den negativen virtuellen Halbmotor auf der Grundlage des Differenzstroms des negativen virtuellen Halbmotors und unter Verwendung eines zweiten Satzes von Verstärkungsfaktoren; Ermitteln eines Rückkopplungspfad-Spannungsbefehls für den positiven virtuellen Halbmotor durch Anwenden eines dritten Satzes von Verstärkungsfaktoren auf den Strom des positiven virtuellen Halbmotors; Ermitteln eines Rückkopplungspfad-Spannungsbefehls für den negativen virtuellen Halbmotor durch Anwenden eines vierten Satzes von Verstärkungsfaktoren auf den Strom des negativen virtuellen Halbmotors; Ermitteln endgültigen Spannungsbefehls für den positiven virtuellen Halbmotor auf der Grundlage des Vorwärtspfad-Spannungsbefehls für den positiven virtuellen Halbmotor und auf der Grundlage des Rückkopplungspfad-Spannungsbefehls für den positiven virtuellen Halbmotor; Ermitteln eines endgültigen Spannungsbefehls für den negativen virtuellen Halbmotor auf der Grundlage des Vorwärtspfad-Spannungsbefehls für den negativen virtuellen Halbmotor und auf der Grundlage des Rückkopplungspfad-Spannungsbefehls für den negativen virtuellen Halbmotor; Ermitteln eines ersten endgültigen Spannungsbefehls und eines zweiten endgültigen Spannungsbefehls durch Anwenden einer zweiten mathematischen Transformation auf den endgültigen Spannungsbefehls für den positiven virtuellen Halbmotor und den endgültigen Spannungsbefehls für den negativen virtuellen Halbmotor; auf der Grundlage des ersten endgültigen Spannungsbefehls einem ersten Wechselrichter zu befehlen, eine erste Ausgangsspannung an den ersten Wicklungssatz anzulegen und dadurch zu bewirken, dass ein erster Ausgangsstrom in dem ersten Wicklungssatz erzeugt wird; und auf der Grundlage des zweiten endgültigen Spannungsbefehls einem zweiten Wechselrichter zu befehlen, eine zweite Ausgangsspannung an den zweiten Wicklungssatz anzulegen und dadurch zu bewirken, dass ein zweiter Ausgangsstrom in dem zweiten Wicklungssatz erzeugt wird. In einigen Ausführungsformen weisen der erste Ausgangsstrom und der zweite Ausgangsstrom jeweils eine d-Achsen-Komponente und eine q-Achsen-Komponente auf und mindestens einer aus dem ersten Satz von Verstärkungsfaktoren, dem zweiten Satz von Verstärkungsfaktoren, dem dritten Satz von Verstärkungsfaktoren oder dem vierten Satz von Verstärkungsfaktoren ist so konfiguriert, dass er bewirkt, dass die d-Achsen-Komponente und die q-Achsen-Komponente des ersten Ausgangsstroms von Schwankungen der d-Achsen- und q-Achsen-Komponenten des zweiten Ausgangsstroms entkoppelt werden.
• In einigen Ausführungsformen ist der zumindest eine des ersten Satzes von Verstärkungsfaktoren, des zweiten Satzes von Verstärkungsfaktoren, des dritten Satzes von Verstärkungsfaktoren oder des vierten Satzes von Verstärkungsfaktoren ferner dazu konfiguriert, eine Entkopplung der d-Achsen-Komponente des ersten Ausgangsstroms von Schwankungen der q-Achsen-Komponente des ersten Ausgangsstroms zu bewirken.
• In einigen Ausführungsformen umfasst das Berechnen des Vorwärtspfad-Spannungsbefehls für den positiven virtuellen Halbmotor auf der Grundlage des Differenzstroms des positiven virtuellen Halbmotors ein direktes Anwenden zumindest eines Teils des ersten Satzes von Verstärkungsfaktoren auf den Differenzstrom des positiven virtuellen Halbmotors.
• In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner ein Integrieren des Differenzstroms des positiven virtuellen Halbmotors, um ein integriertes Differenzsignal zu erzeugen, und ein Berechnen des Vorwärtspfad-Spannungsbefehls für den positiven virtuellen Halbmotor auf der Grundlage des Differenzstroms des positiven virtuellen Halbmotors umfasst ein Anwenden zumindest eines Teils des ersten Satzes von Verstärkungsfaktoren auf das integrierte Differenzsignal.
• In einigen Ausführungsformen ist der dritte Satz von Verstärkungsfaktoren und/oder der vierte Satz von Verstärkungsfaktoren dazu konfiguriert, eine Entkopplung der d-Achsen-Komponente und der q-Achsen-Komponente des ersten Ausgangsstroms von Schwankungen der d-Achsen- und q-Achsen-Komponenten des zweiten Ausgangsstroms zu bewirken.
• In einigen Ausführungsformen bewirken sowohl der dritte Satz von Verstärkungsfaktoren als auch der vierte Satz von Verstärkungsfaktoren zusammen, dass die d-Achsen-Komponente und die q-Achsen-Komponente des ersten Ausgangsstroms von Schwankungen der d-Achsen- und q-Achsen-Komponenten des zweiten Ausgangsstroms entkoppelt werden.
• In einigen Ausführungsformen ist mindestens einer des ersten Satzes von Verstärkungsfaktoren oder des zweiten Satzes von Verstärkungsfaktoren dazu konfiguriert, eine Entkopplung der d-Achsen-Komponente und der q-Achsen-Komponente des ersten Ausgangsstroms von Schwankungen der d-Achsen- und q-Achsen-Komponenten des zweiten Ausgangsstroms zu bewirken.
• In einigen Ausführungsformen bewirken sowohl der erste Satz von Verstärkungsfaktoren als auch der zweite Satz von Verstärkungsfaktoren zusammen, dass die d-Achsen-Komponente und die q-Achsen-Komponente des ersten Ausgangsstroms von Schwankungen der d-Achsen- und q-Achsen-Komponenten des zweiten Ausgangsstroms entkoppelt werden.
• In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner ein Berechnen einer Kompensationsspannung für die gegenelektromotorische Kraft (BEMF), die dazu konfiguriert ist, eine Dynamik der BEMF in zumindest einem eines positiven virtuellen Halbmotors und eines negativen virtuellen Halbmotors zu kompensieren, und ferner basiert mindestens einer des endgültigen Spannungsbefehls für den positiven virtuellen Halbmotor und des endgültigen Spannungsbefehls für den negativen virtuellen Halbmotor auf der BEMF-Kompensationsspannung.
• In einigen Ausführungsformen basiert nur einer des endgültigen Spannungsbefehls für den positiven virtuellen Halbmotor und des endgültigen Spannungsbefehls für den negativen virtuellen Halbmotor auf der BEMF-Kompensationsspannung.
• Die obige Diskussion soll veranschaulichend für die Grundsätze und verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sein. Zahlreiche Variationen und Modifikationen werden für den Fachmann deutlich, wenn die obige Offenbarung vollständig verstanden wird. Die folgenden Ansprüche sollen so interpretiert werden, dass alle derartigen Variationen und Modifikationen berücksichtigt werden.
• Das Wort „Beispiel“ wird hier verwendet, um als Beispiel, Fall oder Illustration zu dienen. Jeder Aspekt oder Entwurf, der hier als „Beispiel“ beschrieben wird, ist nicht notwendigerweise als bevorzugt oder vorteilhaft gegenüber anderen Aspekten oder Entwürfen auszulegen. Die Verwendung des Wortes „Beispiel“ soll vielmehr Konzepte konkret darstellen. Wie in dieser Anmeldung verwendet, soll der Begriff „oder“ ein inklusives „oder“ anstatt eines exklusiven „oder“ bedeuten. Das heißt, sofern nicht anders angegeben oder aus dem Kontext ersichtlich, bedeutet „X umfasst A oder B“ eine der natürlichen inklusiven Permutationen. Das heißt, wenn X A umfasst; X B umfasst; oder X sowohl A als auch B umfasst, dann ist „X umfasst A oder B“ unter jedem der vorstehenden Fälle erfüllt. Darüber hinaus sollten die Artikel „ein/eine“, wie sie in dieser Anmeldung verwendet werden, und die beigefügten Ansprüche allgemein so ausgelegt werden, dass sie „ein/eine oder mehrere“ bedeuten, sofern nicht anders angegeben oder aus dem Kontext ersichtlich, dass auf eine Singularform hingedeutet wird. Darüber hinaus soll die Verwendung des Begriffs „eine Implementierung“ (englisch: „an implementation“) oder „eine Implementierung“ (englisch: „one implementation“) nicht die gleiche Ausführungsform oder Implementierung bedeuten, es sei denn, sie wird als solche beschrieben.
• Implementierungen der hierin beschriebenen Systeme, Algorithmen, Verfahren, Anweisungen usw. können als Hardware, Software oder eine beliebige Kombination davon realisiert werden. Die Hardware kann beispielsweise Computer, Intellectual Property (IP) Kerne, anwendungsspezifische integrierte Schaltkreise (ASICs), programmierbare Logik-Arrays, optische Prozessoren, programmierbare Logik-Controller, Mikrocode, Mikrocontroller, Server, Mikroprozessoren, digitale Signalprozessoren oder jede andere geeignete Schaltung umfassen. In den Ansprüchen sollte der Begriff „Prozessor“ so verstanden werden, dass er eine der vorgenannten Hardware entweder einzeln oder in Kombination umfasst. Die Begriffe „Signal“ und „Daten“ werden synonym verwendet.
• Wie hierin verwendet, kann der Begriff Modul eine gebündelte funktionale Hardwareeinheit, die zur Verwendung mit anderen Komponenten ausgelegt ist, einen Satz von Anweisungen, die von einer Steuerung ausgeführt werden können (beispielsweise einem Prozessor, der Software oder Firmware ausführt), eine Verarbeitungsschaltung, die konfiguriert ist, eine bestimmte Funktion auszuführen, und eine eigenständige Hardware- oder Softwarekomponente umfassen, die mit einem größeren System verbunden ist. Beispielsweise kann ein Modul eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA), eine Schaltung, eine digitale Logikschaltung, eine analoge Schaltung, eine Kombination von diskreten Schaltungen, Gates und anderen Arten von Hardware oder eine Kombination davon umfassen. In anderen Ausführungsformen kann ein Modul einen Speicher umfassen, der Anweisungen speichert, die von einem Controller ausgeführt werden können, um ein Merkmal des Moduls zu implementieren.
• Ferner können in einem Aspekt beispielsweise hierin beschriebene Systeme unter Verwendung eines Allzweckcomputers oder eines Allzweckprozessors mit einem Computerprogramm implementiert werden, dass bei Ausführung eines der jeweiligen Verfahren, Algorithmen und/oder hierin beschriebenen Anweisungen ausführt. Zusätzlich oder alternativ kann beispielsweise ein Spezialcomputer/-prozessor verwendet werden, der andere Hardware zum Ausführen eines der hierin beschriebenen Verfahren, Algorithmen oder Anweisungen enthalten kann.
• Ferner können alle oder ein Teil der Implementierungen der vorliegenden Offenbarung die Form eines Computerprogrammprodukts annehmen, auf das beispielsweise von einem computerverwendbaren oder computerlesbaren Medium aus zugegriffen werden kann. Ein computerverwendbares oder computerlesbares Medium kann ein beliebiges Gerät sein, das beispielsweise das Programm zur Verwendung durch oder in Verbindung mit einem Prozessor greifbar enthalten, speichern, kommunizieren oder transportieren kann. Das Medium kann beispielsweise eine elektronische, magnetische, optische, elektromagnetische oder eine Halbleitereinrichtung sein. Andere geeignete Medien sind ebenfalls verfügbar.
• Die oben beschriebenen Ausführungsformen, Implementierungen und Aspekte wurden beschrieben, um ein leichtes Verständnis der vorliegenden Erfindung zu ermöglichen und schränken die vorliegende Erfindung nicht ein. Vielmehr soll die Erfindung verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen im Umfang der beigefügten Ansprüche umfassen, wobei der Umfang die breiteste Auslegung erhalten soll, um alle Modifikationen und äquivalenten Strukturen zu umfassen, die nach dem Gesetz zulässig sind.

Claims (20)

1. System zur Steuerung einer doppelt gewickelten Synchronmaschine (DWSM) mit einem ersten Wicklungssatz und einem zweiten Wicklungssatz, umfassend: einen Prozessor und einen Speicher, der Anweisungen umfasst, die bei Ausführung durch den Prozessor den Prozessor dazu veranlassen: einen Strombefehl für einen positiven virtuellen Halbmotor und einen Strombefehl für einen negativen virtuellen Halbmotor auf der Grundlage eines ersten Motorstrombefehls, der dem ersten Wicklungssatz zugeordnet ist, und auf der Grundlage eines zweiten Motorstrombefehls, der dem zweiten Wicklungssatz zugeordnet ist, zu ermitteln; einen Strom des positiven virtuellen Halbmotors und einen Strom des negativen virtuellen Halbmotors durch Anwenden einer ersten mathematischen Transformation auf gemessene Ströme in jedem des ersten Wicklungssatzes und des zweiten Wicklungssatzes zu ermitteln, wobei der Strom des positiven virtuellen Halbmotors einer positiven virtuellen Motorwicklung entspricht, die der DWSM zugeordnet ist, und der Strom des negativen virtuellen Halbmotors einer negativen virtuellen Motorwicklung entspricht, die der DWSM zugeordnet ist; einen Differenzstrom des positiven virtuellen Halbmotors auf der Grundlage einer Differenz zwischen dem Strombefehl für den positiven virtuellen Halbmotor und dem Strom des positiven virtuellen Halbmotors zu ermitteln; einen Vorwärtspfad-Spannungsbefehl für den positiven virtuellen Halbmotor auf der Grundlage des Differenzstroms des positiven virtuellen Halbmotors und unter Verwendung eines ersten Satzes von Verstärkungsfaktoren zu berechnen; einen Differenzstrom des negativen virtuellen Halbmotors auf der Grundlage einer Differenz zwischen dem Strombefehl für den negativen virtuellen Halbmotor und dem Strom des negativen virtuellen Halbmotors zu ermitteln; einen Vorwärtspfad-Spannungsbefehl für den negativen virtuellen Halbmotor auf der Grundlage des Differenzstroms des negativen virtuellen Halbmotors und unter Verwendung eines zweiten Satzes von Verstärkungsfaktoren zu berechnen; einen Rückkopplungspfad-Spannungsbefehl für den positiven virtuellen Halbmotor durch Anwenden eines dritten Satzes von Verstärkungsfaktoren auf den Strom des positiven virtuellen Halbmotors zu ermitteln; einen Rückkopplungspfad-Spannungsbefehl für den negativen virtuellen Halbmotor durch Anwenden eines vierten Satzes von Verstärkungsfaktoren auf den Strom des negativen virtuellen Halbmotors zu ermitteln; einen endgültigen Spannungsbefehl für den positiven virtuellen Halbmotor auf der Grundlage des Vorwärtspfad-Spannungsbefehls für den positiven virtuellen Halbmotor und auf der Grundlage des Rückkopplungspfad-Spannungsbefehls für den positiven virtuellen Halbmotor zu ermitteln; einen endgültigen Spannungsbefehl für den negativen virtuellen Halbmotor auf der Grundlage des Vorwärtspfad-Spannungsbefehls für den negativen virtuellen Halbmotor und auf der Grundlage des Rückkopplungspfad-Spannungsbefehls für den negativen virtuellen Halbmotor zu ermitteln; einen ersten endgültigen Spannungsbefehl und einen zweiten endgültigen Spannungsbefehl durch Anwenden einer zweiten mathematischen Transformation auf den endgültigen Spannungsbefehl für den positiven virtuellen Halbmotor und den endgültigen Spannungsbefehl für den negativen virtuellen Halbmotor zu ermitteln; auf der Grundlage des ersten endgültigen Spannungsbefehls einem ersten Wechselrichter zu befehlen, eine erste Ausgangsspannung an den ersten Wicklungssatz anzulegen und dadurch zu bewirken, dass ein erster Ausgangsstrom in dem ersten Wicklungssatz erzeugt wird; und auf der Grundlage des zweiten endgültigen Spannungsbefehls einem zweiten Wechselrichter zu befehlen, eine zweite Ausgangsspannung an den zweiten Wicklungssatz anzulegen und dadurch zu bewirken, dass ein zweiter Ausgangsstrom in dem zweiten Wicklungssatz erzeugt wird, wobei der erste Ausgangsstrom und der zweite Ausgangsstrom jeweils eine d-Achsen-Komponente und eine q-Achsen-Komponente aufweisen und mindestens einer aus dem ersten Satz von Verstärkungsfaktoren, dem zweiten Satz von Verstärkungsfaktoren, dem dritten Satz von Verstärkungsfaktoren oder dem vierten Satz von Verstärkungsfaktoren so konfiguriert ist, dass er bewirkt, dass die d-Achsen-Komponente und die q-Achsen-Komponente des ersten Ausgangsstroms von Schwankungen der d-Achsen- und q-Achsen-Komponenten des zweiten Ausgangsstroms entkoppelt werden.
2. System nach Anspruch 1, wobei der zumindest eine des ersten Satzes von Verstärkungsfaktoren, des zweiten Satzes von Verstärkungsfaktoren, des dritten Satzes von Verstärkungsfaktoren oder des vierten Satzes von Verstärkungsfaktoren ferner dazu konfiguriert ist, eine Entkopplung der d-Achsen-Komponente des ersten Ausgangsstroms von Schwankungen der q-Achsen-Komponente des ersten Ausgangsstroms zu bewirken.
3. System nach Anspruch 1, wobei das Berechnen des Vorwärtspfad-Spannungsbefehls für den positiven virtuellen Halbmotor auf der Grundlage des Differenzstroms des positiven virtuellen Halbmotors ein direktes Anwenden zumindest eines Teils des ersten Satzes von Verstärkungsfaktoren auf den Differenzstrom des positiven virtuellen Halbmotors umfasst.
4. System nach Anspruch 1, wobei die Anweisungen den Prozessor ferner dazu veranlassen, den Differenzstrom des positiven virtuellen Halbmotors zu integrieren, um ein integriertes Differenzsignal zu erzeugen, und wobei das Berechnen des Vorwärtspfad-Spannungsbefehls für den positiven virtuellen Halbmotor auf der Grundlage des Differenzstroms des positiven virtuellen Halbmotors ein Anwenden zumindest eines Teils des ersten Satzes von Verstärkungsfaktoren auf das integrierte Differenzsignal umfasst.
5. System nach Anspruch 1, wobei der dritte Satz von Verstärkungsfaktoren und/oder der vierte Satz von Verstärkungsfaktoren dazu konfiguriert ist, eine Entkopplung der d-Achsen-Komponente und der q-Achsen-Komponente des ersten Ausgangsstroms von Schwankungen der d-Achsen- und q-Achsen-Komponenten des zweiten Ausgangsstroms zu bewirken.
6. System nach Anspruch 5, wobei sowohl der dritte Satz von Verstärkungsfaktoren als auch der vierte Satz von Verstärkungsfaktoren zusammen bewirken, dass die d-Achsen-Komponente und die q-Achsen-Komponente des ersten Ausgangsstroms von Schwankungen der d-Achsen- und q-Achsen-Komponenten des zweiten Ausgangsstroms entkoppelt werden.
7. System nach Anspruch 1, wobei der erste Satz von Verstärkungsfaktoren und/oder der zweite Satz von Verstärkungsfaktoren dazu konfiguriert ist, eine Entkopplung der d-Achsen-Komponente und der q-Achsen-Komponente des ersten Ausgangsstroms von Schwankungen der d-Achsen- und q-Achsen-Komponenten des zweiten Ausgangsstroms zu bewirken.
8. System nach Anspruch 7, wobei sowohl der erste Satz von Verstärkungsfaktoren als auch der zweite Satz von Verstärkungsfaktoren zusammen bewirken, dass die d-Achsen-Komponente und die q-Achsen-Komponente des ersten Ausgangsstroms von Schwankungen der d-Achsen- und q-Achsen-Komponenten des zweiten Ausgangsstroms entkoppelt werden.
9. System nach Anspruch 1, wobei die Anweisungen den Prozessor ferner dazu veranlassen, eine Kompensationsspannung für die gegenelektromotorische Kraft (BEMF) auf der Grundlage einer geschätzten BEMF des positiven virtuellen Halbmotors zu berechnen, und wobei der endgültige Spannungsbefehl für den positiven virtuellen Halbmotor und/oder der endgültige Spannungsbefehl für den negativen virtuellen Halbmotor ferner auf der BEMF-Kompensationsspannung basiert.
10. System nach Anspruch 9, wobei ferner nur einer des endgültigen Spannungsbefehls für den positiven virtuellen Halbmotor und des endgültigen Spannungsbefehls für den negativen virtuellen Halbmotor auf der BEMF-Kompensationsspannung basiert.
11. Verfahren zur Steuerung einer doppelt gewickelten Synchronmaschine (DWSM) mit einem ersten Wicklungssatz und einem zweiten Wicklungssatz, umfassend: Ermitteln eines Strombefehls für einen positiven virtuellen Halbmotor und eines Strombefehls für einen negativen virtuellen Halbmotor auf der Grundlage eines ersten Motorstrombefehls, der dem ersten Wicklungssatz zugeordnet ist, und auf der Grundlage eines zweiten Motorstrombefehls, der dem zweiten Wicklungssatz zugeordnet ist; Ermitteln eines Stroms des positiven virtuellen Halbmotors und eines Stroms des negativen virtuellen Halbmotors durch Anwenden einer ersten mathematischen Transformation auf gemessene Ströme in jedem des ersten Wicklungssatzes und des zweiten Wicklungssatzes, wobei der Strom des positiven virtuellen Halbmotors einer positiven virtuellen Motorwicklung entspricht, die der DWSM zugeordnet ist, und der Strom des negativen virtuellen Halbmotors einer negativen virtuellen Motorwicklung entspricht, die der DWSM zugeordnet ist; Ermitteln eines Differenzstroms des positiven virtuellen Halbmotors auf der Grundlage einer Differenz zwischen dem Strombefehl für den positiven virtuellen Halbmotor und dem Strom des positiven virtuellen Halbmotors; Berechnen eines Vorwärtspfad-Spannungsbefehls für den positiven virtuellen Halbmotor auf der Grundlage des Differenzstroms des positiven virtuellen Halbmotors und unter Verwendung eines ersten Satzes von Verstärkungsfaktoren; Ermitteln eines Differenzstroms des negativen virtuellen Halbmotors auf der Grundlage einer Differenz zwischen dem Strombefehl für den negativen virtuellen Halbmotor und dem Strom des negativen virtuellen Halbmotors; Berechnen eines Vorwärtspfad-Spannungsbefehls für den negativen virtuellen Halbmotor auf der Grundlage des Differenzstroms des negativen virtuellen Halbmotors und unter Verwendung eines zweiten Satzes von Verstärkungsfaktoren; Ermitteln eines Rückkopplungspfad-Spannungsbefehls für den positiven virtuellen Halbmotor durch Anwenden eines dritten Satzes von Verstärkungsfaktoren auf den Strom des positiven virtuellen Halbmotors; Ermitteln eines Rückkopplungspfad-Spannungsbefehls für den negativen virtuellen Halbmotor durch Anwenden eines vierten Satzes von Verstärkungsfaktoren auf den Strom des negativen virtuellen Halbmotors; Ermitteln eines endgültigen Spannungsbefehls für den positiven virtuellen Halbmotor auf der Grundlage des Vorwärtspfad-Spannungsbefehls für den positiven virtuellen Halbmotor und auf der Grundlage des Rückkopplungspfad-Spannungsbefehls für den positiven virtuellen Halbmotor; Ermitteln eines endgültigen Spannungsbefehls für den negativen virtuellen Halbmotor auf der Grundlage des Vorwärtspfad-Spannungsbefehls für den negativen virtuellen Halbmotor und auf der Grundlage des Rückkopplungspfad-Spannungsbefehls für den negativen virtuellen Halbmotor; Ermitteln eines ersten endgültigen Spannungsbefehls und eines zweiten endgültigen Spannungsbefehls durch Anwenden einer zweiten mathematischen Transformation auf den endgültigen Spannungsbefehls für den positiven virtuellen Halbmotor und den endgültigen Spannungsbefehls für den negativen virtuellen Halbmotor; auf der Grundlage des ersten endgültigen Spannungsbefehls einem ersten Wechselrichter zu befehlen, eine erste Ausgangsspannung an den ersten Wicklungssatz anzulegen und dadurch zu bewirken, dass ein erster Ausgangsstrom in dem ersten Wicklungssatz erzeugt wird; und auf der Grundlage des zweiten endgültigen Spannungsbefehls einem zweiten Wechselrichter zu befehlen, eine zweite Ausgangsspannung an den zweiten Wicklungssatz anzulegen und dadurch zu bewirken, dass ein zweiter Ausgangsstrom in dem zweiten Wicklungssatz erzeugt wird, wobei der erste Ausgangsstrom und der zweite Ausgangsstrom jeweils eine d-Achsen-Komponente und eine q-Achsen-Komponente aufweisen, und mindestens einer aus dem ersten Satz von Verstärkungsfaktoren, dem zweiten Satz von Verstärkungsfaktoren, dem dritten Satz von Verstärkungsfaktoren oder dem vierten Satz von Verstärkungsfaktoren so konfiguriert ist, dass er bewirkt, dass die d-Achsen-Komponente und die q-Achsen-Komponente des ersten Ausgangsstroms von Schwankungen der d-Achsen- und q-Achsen-Komponenten des zweiten Ausgangsstroms entkoppelt werden.
12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der zumindest eine des ersten Satzes von Verstärkungsfaktoren, des zweiten Satzes von Verstärkungsfaktoren, des dritten Satzes von Verstärkungsfaktoren oder des vierten Satzes von Verstärkungsfaktoren ferner dazu konfiguriert ist, eine Entkopplung der d-Achsen-Komponente des ersten Ausgangsstroms von Schwankungen der q-Achsen-Komponente des ersten Ausgangsstroms zu bewirken.
13. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Berechnen des Vorwärtspfad-Spannungsbefehls für den positiven virtuellen Halbmotor auf der Grundlage des Differenzstroms des positiven virtuellen Halbmotors ein direktes Anwenden zumindest eines Teils des ersten Satzes von Verstärkungsfaktoren auf den Differenzstrom des positiven virtuellen Halbmotors umfasst.
14. Verfahren nach Anspruch 11, ferner umfassend: Integrieren des Differenzstroms des positiven virtuellen Halbmotors, um ein integriertes Differenzsignal zu erzeugen, und wobei das Berechnen des Vorwärtspfad-Spannungsbefehls für den positiven virtuellen Halbmotor auf der Grundlage des Differenzstroms des positiven virtuellen Halbmotors ein Anwenden zumindest eines Teils des ersten Satzes von Verstärkungsfaktoren auf das integrierte Differenzsignal umfasst.
15. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der dritte Satz von Verstärkungsfaktoren und/oder der vierte Satz von Verstärkungsfaktoren dazu konfiguriert ist, eine Entkopplung der d-Achsen-Komponente und der q-Achsen-Komponente des ersten Ausgangsstroms von Schwankungen der d-Achsen- und q-Achsen-Komponenten des zweiten Ausgangsstroms zu bewirken.
16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei sowohl der dritte Satz von Verstärkungsfaktoren als auch der vierte Satz von Verstärkungsfaktoren zusammen bewirken, dass die d-Achsen-Komponente und die q-Achsen-Komponente des ersten Ausgangsstroms von Schwankungen der d-Achsen- und q-Achsen-Komponenten des zweiten Ausgangsstroms entkoppelt werden.
17. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der erste Satz von Verstärkungsfaktoren und/oder der zweite Satz von Verstärkungsfaktoren dazu konfiguriert ist, eine Entkopplung der d-Achsen-Komponente und der q-Achsen-Komponente des ersten Ausgangsstroms von Schwankungen der d-Achsen- und q-Achsen-Komponenten des zweiten Ausgangsstroms zu bewirken.
18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei sowohl der erste Satz von Verstärkungsfaktoren als auch der zweite Satz von Verstärkungsfaktoren zusammen bewirken, dass die d-Achsen-Komponente und die q-Achsen-Komponente des ersten Ausgangsstroms von Schwankungen der d-Achsen- und q-Achsen-Komponenten des zweiten Ausgangsstroms entkoppelt werden.
19. Verfahren nach Anspruch 11, ferner umfassend: Berechnen einer Kompensationsspannung für die gegenelektromotorische Kraft (BEMF), die dazu konfiguriert ist, eine Dynamik der BEMF in einem positiven virtuellen Halbmotor und/oder einem negativen virtuellen Halbmotor zu kompensieren, und wobei der endgültige Spannungsbefehl für den positiven virtuellen Halbmotor und/oder der endgültige Spannungsbefehl für den negativen virtuellen Halbmotor ferner auf der BEMF-Kompensationsspannung basiert.
20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei ferner nur einer des endgültigen Spannungsbefehls für den positiven virtuellen Halbmotor und des endgültigen Spannungsbefehls für den negativen virtuellen Halbmotor auf der BEMF-Kompensationsspannung basiert.

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