DE102013209359A1

DE102013209359A1 - Verfahren, systeme und geräte für das implementieren des vesehens mit dither in einem motorantriebssystem für das steuern des betriebes einer elektrischen maschine

Info

Publication number: DE102013209359A1
Application number: DE102013209359A
Authority: DE
Inventors: Steven E. Schulz; Michael J. Grimmer; Konstantin S. Majarov; William R. Cawthorne
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2012-05-22
Filing date: 2013-05-21
Publication date: 2013-11-28
Also published as: US20130317630A1; CN103427753A; US8649887B2; CN103427753B

Abstract

Ausführungsformen der vorliegenden Veröffentlichung beziehen sich auf Verfahren, Systeme und Geräte, um das Versehen mit Dither in Motorantriebssysteme zu implementieren, um den Betrieb einer mehrphasigen elektrischen Maschine zu steuern.

Description

TECHNISCHER BEREICH
Der technische Bereich bezieht sich im Allgemeinen auf Techniken für das Steuern des Betriebs von Mehrphasensystemen, und spezieller ausgedrückt bezieht er sich auf Verfahren, Systeme und Geräte, um das Dithern bzw. Aufsetzen von Rauschen in einem Motorantriebssystem zu implementieren, um den des Betrieb einer mehrphasigen elektrischen Maschine zu steuern.
HINTERGRUND
Elektrische Maschinen werden in einer großen Vielfalt von Anwendungen benutzt. Beispielsweise beinhalten Hybride/Elektrische Fahrzeuge (HEVs) typischerweise ein elektrisches Antriebssystem, welches eine elektrische Wechselstrom-(AC-)elektrischen Motor beinhaltet, welcher durch einen Leistungswandler mit einer Gleichstrom-(DC-)Leistungsquelle getrieben wird, wie z. B. einer Speicherbatterie bzw. einem Akku. Motorwicklungen des elektrischen AC-Motors können an Wechselrichter-Unter-module eines Leistungs-Wechselrichter-Moduls (PIM) gekoppelt sein. Jedes Wechselrichter-Untermodul beinhaltet ein Paar von Schaltern, welche in einer komplementären Weise schalten, um eine schnelle Schaltfunktion durchzuführen, um die DC-Leistung in AC-Leistung zu wandeln. Diese AC-Leistung treibt den elektrischen AC-Motor, welche umgekehrt eine Welle des HEV-Antriebsstrangs treibt.
Einige herkömmliche HEVs implementieren zwei dreiphasige Pulsbreitenmodulierte(PWM-)Wechselrichtermodule und zwei dreiphasige-AC-Maschinen (z. B. AC-Motoren), wobei jede durch einen entsprechenden der dreiphasigen PWM-Wechselrichtermodule betrieben wird, an welchen es gekoppelt ist. In einigen Systemen werden Spannungsbefehlssignale an einem Pulsbreitenmodulations-(PWM-)Modul angewendet. Das PWM-Modul wendet die PWM-Wellenformen an den Phasenspannungsbefehlssignalen an, um die Pulsbreitenmodulation der Phasenspannungsbefehlssignale zu steuern, und erzeugen Schaltsignale, welche an das PWM-Wechselrichtermodul geliefert werden.
Viele moderne Hochleistungs-AC-Motorantriebe benutzen das Prinzip der feldorientierten Steuerung (FOC) oder ”Vektor”-Steuerung, um den Betrieb des elektrischen AC-Motors zu steuern. Im Speziellen wird die Vektorsteuerung häufig bei variablen Frequenzantrieben benutzt, um das Drehmoment, welches an der Welle (und damit der Geschwindigkeit) eines elektrischen AC-Motors angewendet wird, durch das Steuern des Stromes, welcher zu dem elektrischen AC-Motor geführt wird, zu steuern. In Kürze, es werden Statorphasenströme gemessen und in einen entsprechenden komplexen Raumvektor gewandelt. Dieser Stromvektor wird dann in ein Koordinatensystem transformiert, welches sich mit dem Rotor des elektrischen AC-Motors dreht.
In jüngster Zeit haben Forscher Mehrphasenmaschinen in verschiedenen Anwendungen benutzt, wobei elektrische Fahrzeuge beinhaltet sind. Wie es hier benutzt wird, bezieht sich der Term ”mehrphasig” auf zwei oder mehr Phasen und kann benutzt werden, dass er sich auf elektrische Maschinen bezieht, welche zwei oder mehr Phasen besitzen. Eine mehrphasige elektrische Maschine beinhaltet typischerweise ein mehrphasiges PWM-Wechselrichtermodul, welches eine oder mehrere mehrphasige AC-Maschine(n) treibt. Ein Beispiel einer derartigen mehrphasigen elektrischen Maschine ist eine dreiphasige AC-Maschine. In einem dreiphasigen System treibt ein dreiphasiges PWM-Wechselrichtermodul eine oder mehrere dreiphasige AC-Maschine(n).
In derartigen mehrphasigen Systemen werden Spannungsbefehlssignale an einem Pulsbreitenmodulations-(PWM-)Modul angewendet. Um die Pulsbreitenmodulation der Spannungsbefehlssignale zu steuern, erzeugt das PWM-Modul PWM-Wellenformen, welche äquivalent zu dem eingehenden Spannungsbefehlssignal in einem zeitgemittelten Sinne sind. Die PWM-Wellenformen besitzen einen steuerbaren Tastgrad mit einer variablen PWM-Periode und werden benutzt, um Schaltsignale zu erzeugen, welche an das PWM-Wechselrichtermodul geliefert werden.
Das PWM-Wechselrichtermodul benutzt die Pulsbreitenmodulation (PWM), um ein variables Spannungs-/Frequenz-Ausgangssignal mit hohem Wirkungsgrad zu erzeugen. Die PWM-Spannungswellenform wird effektiv durch die Motorimpedanz gefiltert, was zu einem sinusförmigen Gruppenfrequenzstrom führt, welcher zu dem Motor geht. Jedoch führt die PWM von sich aus zu einer Oberwellen-Stromerzeugung auf den AC-Ausgangsphasenströmen, welche zu dem Motor gehen, ebenso wie auf dem Hochspannungs-DC-Verbindungseingangssignal. Diese harmonischen Ströme können umgekehrt akustisches Rauschen, elektromagnetische Interferenz (EMI), Bus-Resonanz oder sogar Drehmoment-Ripple-Probleme erzeugen. Die harmonischen Ströme sind typischerweise an der ersten oder zweiten Schaltfrequenz-Trägergruppe und ihren Seitenbändern. Das harmonische Spektrum kann scharfe und ausgeprägte Spitzen mit großer Amplitude bei den verschiedenen harmonischen Frequenzen besitzen. Die großen Amplitudenspitzen sind häufig die schlimmsten Täter bezüglich akustischem Rauschen, EMI, Busresonanz und Drehmoment-Ripple.
Ein herkömmliches Verfahren des Reduzierens der Amplitude der ausgeprägten Harmonischen in dem Stromspektrum ist es, die Schaltfrequenz des Wechselrichters bei einer festgelegten Geschwindigkeit schnell zu ändern. Dies ist als ”Aufsetzen” bzw. ”Versehen mit Dither” bekannt. Das Versehen mit Dither wurde an AC-Wechselrichtern angewendet, ebenso wie an den anderen Arten von elektrischen Systemen, bei welchen es gewünscht wird, das Spektrum der Emissionen entsprechend zu einem gewissen periodischen Zyklus (wie z. B. einer Systemuhr oder PWM) zu spreizen.
Trotz aller dieser Fortschritte gibt es viele Aspekte, welche auftreten, wenn man versucht, die Dither-Techniken in einem praktischen System zu implementieren.
Es wäre wünschenswert, verbesserte Verfahren, Systeme und Geräte bereitzustellen, um das Versehen mit Dither in einem Motorantriebssystem zu implementieren, welches benutzt wird, den Betrieb einer mehrphasigen elektrischen Maschine zu steuern. Es wäre auch wünschenswert, verbesserte Verfahren, Systeme und Geräte bereitzustellen, um eine PWM-Spannungsfortschaltung zu berechnen, welche für das Steuern des Betriebes einer elektrischen Maschine benutzt wird. Andere wünschenswerte Merkmale und Charakteristika der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und den angehängten Ansprüchen offensichtlich, welche in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen und dem vorhergegangenen technischen Bereich und Hintergrund gegeben werden.
ZUSAMMENFASSUNG
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beziehen sich auf Verfahren, Systeme und Geräte, um den Betrieb einer elektrischen Maschine in einem Motorantriebssystem zu steuern, welches ein Wechselrichtermodul beinhaltet, welches die elektrische Maschine treibt.
Entsprechend zu einigen der offenbarten Ausführungsformen wird ein System bereitgestellt, welches ein Aufgabenprozessormodul langsamer Rate bzw. Geschwindigkeit, ein Aufgabenprozessormodul mittlerer Rate und ein Aufgabenprozessormodul hoher Rate besitzt.
Das Aufgabenprozessormodul langsamer Rate ist konfiguriert, um iterativ eine Aufgabenbearbeitung langsamer Rate während einer Aufgabenbearbeitungsschleife langsamer Rate auszuführen, welche bei einer verhältnismäßig langsamen Rate während einer ersten Aufgabenbearbeitungsperiode (T_TASK2) ausgeführt wird. Das Aufgabenprozessormodul langsamer Rate weist ein erstes Berechnungsmodul auf, welches einmal während einer ersten Aufgabenbearbeitungsperiode (T_TASK2) eine Durchschnittsschaltfrequenz (f_{SW_avg}) und eine Dither-Spannfrequenz (f_span) berechnet, welche einem Betrag der Frequenzvariation entspricht, welche gestattet ist, wenn die Schaltfrequenz (f_SW) mit Dither versehen wird.
Das Aufgabenprozessormodul mittlerer Rate ist konfiguriert, um iterativ Aufgabenbearbeitung mittlerer Rate während einer Aufgabenbearbeitungsschleife mittlerer Rate auszuführen, welche während einer zweiten Aufgaben-Bearbeitungsperiode (T_TASK1) bei mittlerer Rate ausgeführt wird. Das Aufgabenprozessormodul mittlerer Rate weist ein zweites Berechnungsmodul und ein Parameter-Wiederinitialisierungs-Modul auf.
Das Aufgabenprozessormodul hoher Rate ist konfiguriert, iterativ eine Bearbeitung hoher Rate während einer Aufgabenbearbeitungsschleife hoher Rate auszuführen, welche bei einer verhältnismäßig hohen Rate während einer dritten Aufgabenbearbeitungsperiode (T_TASK0) ausgeführt wird. Die verhältnismäßig langsame Rate ist geringer als die mittlere Rate, und die mittlere Rate ist geringer als die verhältnismäßig schnelle Rate. Die Aufgabenbearbeitung schneller Rate ist durch die Aufgabenbearbeitung mittlerer Rate und die Aufgabenbearbeitung langsamer Rate nicht unterbrechbar. Die Aufgabenbearbeitung mittlerer Rate ist durch die Aufgabenbearbeitung langsamer Rate nicht unterbrechbar und ist durch die Aufgabenbearbeitung schneller Rate unterbrechbar. Die Aufgabenbearbeitung langsamer Rate ist durch die Aufgabenbearbeitung schneller Rate und die Aufgabenbearbeitung mittlerer Rate unterbrechbar.
Das zweite Berechnungsmodul konfiguriert, um bei der mittleren Rate (T_TASK1) während des Ausführens der Aufgabenbearbeitungsschleife mittlerer Rate zu berechnen: eine Pseudo-Zufallszahl (K_rand), und eine neue momentane Schaltfrequenz (f_{SW_new}) basierend auf der mittleren Schaltfrequenz (f_{SW_avg}), die Dither-Spannfrequenz (f_span) und eine skalierten Version der Pseudo-Zufallszahl (K_rand). Das Parameter-Wiederinitialisierungsmodul, wiederinitialisiert regelmäßig und konsekutiv zeitabhängige Parameterwerte, welche durch den Aufgabenprozessor schneller Rate benutzt werden, basierend auf der neuen momentanen Schaltfrequenz (f_{SW_new}).
In einigen Ausführungsformen weist das Aufgabenprozessormodul mittlerer Rate ein Steuermodul mit Kennungsvariabler auf, welches konfiguriert ist, um eine Kennungsvariable auf „wahr” zu setzen, nachdem das zweite Berechnungsmodul die neue momentane Schaltfrequenz (f_{SW_new}) berechnet. Die zeitabhängigen Parameterwerte werden vor dem Setzen der Kennungsvariablen auf „wahr” wiederinitialisiert.
In einigen Ausführungsformen beinhaltet das System auch einen ersten Doppelpuffer, welcher konfiguriert ist, einen ersten Satz von Parameterwerten zu halten. Der erste Doppelpuffer beinhaltet eine erste Seite und eine zweite Seite. Die erste Seite weist eine Vielzahl von ersten Elementen auf, und die zweite Seite weist eine Vielzahl von zweiten Elementen auf. Jedes der ersten Elemente ist konfiguriert, eine aus einer ersten Vielzahl von Parameterwerten zu halten, wobei jede aus der ersten Vielzahl von Parameterwerten einem ersten Wert für einen speziellen zeitabhängigen Parameter entspricht, und jedes der zweiten Elemente ist konfiguriert, einen aus einer zweiten Vielzahl von Parametern zu halten, wobei jeder aus der zweiten Vielzahl von Parameterwerten einem zweiten Wert für einen der speziellen zeitabhängigen Parameter entspricht. Die zeitabhängigen Parameter werden von den Motorsteuermodulen benutzt und sind eine Funktion der Schaltfrequenz (f_SW) und demnach empfindlich gegenüber Fehlern in der Schaltfrequenz (f_SW).
In einigen Ausführungsformen weist die Aufgabenbearbeitungsschleife schneller Rate ein Aufgabenprozessormodul vorschneller Rate und ein Aufgabenprozessormodul nach-schneller Rate auf. Das Aufgabenprozessormodul vor-schneller Rate ist konfiguriert, um eine Aufgabenbearbeitung vor-schneller Rate während einer Aufgabenbearbeitungsschleife vor-schneller Rate der Aufgabenbearbeitungsschleife schneller Rate durchzuführen, wohingegen das Aufgabenprozessormodul nach-schneller Rate konfiguriert ist, Aufgabenbearbeitung während einer Aufgabenbearbeitungsschleife nach-schneller Rate der Aufgabenbearbeitungsschleife schneller Rate durchzuführen. Das zweite Berechnungsmodul ist konfiguriert, die Pseudozufallszahl (K_rand) und die neue momentane Schaltfrequenz (f_{SW_new}) vor dem Ausführen der Aufgabenbearbeitungsschleife vor-schneller Rate zu berechnen.
Das Aufgabenprozessormodul schneller Rate schaltet einen Wert eines ersten Indexes einmal bei jeder zweiten Aufgabenbearbeitungsperiode (T_Task1) während der Aufgabenbearbeitung schneller Rate, so dass ein erster Zeiger alternierend auf die erste Seite oder die zweite Seite zeigt. Die ersten Elemente der ersten Seite und die zweiten Elemente der zweiten Seite sind konfiguriert, abhängig von dem Wert des ersten Indexes bei einem speziellen Zeitpunkt abwechselnd zu halten, entweder: neue Parameterwerte für die zeitabhängigen Parameter, welche durch das Parameter-Wiederinitialisierungsmodul für den zukünftigen Gebrauch durch Motorsteuermodule aktualisiert/wiederinitialisiert werden, basierend auf der neuen momentanen Schaltfrequenz (f_{SW_new}), welche durch das zweite Berechnungsmodul berechnet wurde, oder aktuelle Parameterwerte für die Zeitabhängigen, welche von den Motorsteuermodulen verbraucht/benutzt werden, bei dem Aufgabenprozessormodul schneller Rate bei einem aktuellen Zeitpunkt. Die neuen Parameterwerte reflektieren die neue momentane Schaltfrequenz (f_{SW_new}), welche für das Aufgabenbearbeiten schneller Rate während einer nächsten dritten Aufgabenbearbeitungsperiode (T_Task0) angewendet werden. Die aktuellen Parameterwerte reflektieren die vorliegende aktuelle momentane Schaltfrequenz (f_SW), welche für das Aufgabenbearbeiten während einer aktuellen dritten Aufgabenbearbeitungsperiode (T_Task0) angewendet werden.
Wenn das Aufgabenprozessormodul schneller Rate bestimmt, dass eine neue mittlere Rate der zweiten Aufgabenbearbeitungsperiode (T_Task1) initiiert worden ist, aktualisiert das Aufgabenprozessormodul mittlerer Rate die neuen Parameterwerte für die zeitabhängigen Parameter basierend auf der neuen momentanen Schaltfrequenz (f_{SW_new}), welche von dem zweiten Berechnungsmodul berechnet wurde. Wenn das Aktualisieren der neuen Parameterwerte vollendet ist, ändert das Aufgabenprozessormodul schneller Rate die gegenwärtige aktuelle Schaltfrequenz in die neue momentane Schaltfrequenz (f_{SW_new}) und schaltet dann den Wert des ersten Indexes um.
Das Setzen der Kennungsvariablen auf „wahr” signalisiert dem Aufgabenprozessor schneller Rate, dass die neue momentane Schaltfrequenz (f_{SW_new}) bereit ist, an dem Aufgabenprozessor schneller Rate während der Aufgabenbearbeitung schneller Rate benutzt zu werden. In einer Ausführungsform weist das Aufgabenprozessormodul vor-schneller Rate ein Prüfmodul auf, welches konfiguriert ist, die Kennungsvariable zu prüfen, um zu bestimmen, ob die Kennungsvariable auf „wahr” gesetzt ist, ein Schaltmodul, welches konfiguriert ist, zu schalten, wenn die Kennungsvariable bestimmt wird, auf „wahr” gesetzt zu werden, der Wert des Indexes, um einen ersten Zeiger auf dem Doppelpuffer so zu ändern, dass der erste Zeiger auf die entgegengesetzte Seite zeigt, auf welche er zuvor gezeigt hat, und ein Modul, welches konfiguriert ist, einen Frequenzänderungsbefehl zu erzeugen, welcher zu der Hardware geht, um die momentane aktuelle Schaltfrequenz (f_SW) auf die neue momentane Schaltfrequenz (f_{SW_new}) zu ändern, wenn die Kennungsvariable bestimmt wird, um auf „wahr” gesetzt zu werden.
In einigen Ausführungsformen kann das System einen zweiten Doppelpuffer beinhalten, welcher konfiguriert ist, einen zweiten Satz von Parameterwerten zu halten, welche unterschiedlich gegenüber der ersten Vielzahl der Parameterwerte für die zeitabhängigen Parameter ist. Der zweite Doppelpuffer beinhaltet eine dritte Seite, welche eine Vielzahl von dritten Elementen aufweist und eine vierte Seite, welche eine Vielzahl von vierten Elementen aufweist. Jedes der dritten Elemente ist konfiguriert, einen aus einer dritten Vielzahl von Parameterwerten zu halten, und jedes der vierten Elemente ist konfiguriert, einen aus der vierten Vielzahl von Parameterwerten zu halten. Jeder aus der dritten Vielzahl von Parameterwerten entspricht einem ersten Wert für einen speziellen Parameter, und jeder der vierten Vielzahl von Parameterwerten entspricht einem zweiten Wert für einen der speziellen Parameter. Das Prozessormodul schneller Rate schaltet einen Wert eines zweiten Indexes bei der mittleren Rate während der Aufgabenbearbeitung schneller Rate, so dass ein zweiter Zeiger abwechselnd auf die dritte Seite oder die vierte Seite zeigt, einmal bei jeder zweiten Aufgabenbearbeitungsperiode (T_Task1).
In einigen Ausführungsformen weist das Aufgabenprozessormodul nach-schneller Rate ein anderes Prüfmodul, welches konfiguriert ist, die Kennungsvariable zu prüfen, um zu bestimmen, wenn die Kennungsvariable auf „wahr” gesetzt ist, ein Aktualisierungsmodul, welches konfiguriert ist, wenn für die Kennungsvariable bestimmt ist, auf „wahr” gesetzt zu werden, eine Variable in Software, welche die momentane aktuelle Schaltfrequenz (f_SW) mit der neuen momentanen Schaltfrequenz (f_{SW_new}) speichert, ein Modul, welches konfiguriert ist, die Kennungsvariable auf „falsch” zu setzen, nachdem die momentane aktuelle Schaltfrequenz (f_SW) mit der neuen momentanen Schaltfrequenz (f_{SW_new}) aktualisiert ist, und ein Umschaltmodul auf, welches konfiguriert ist, nachdem die Kennungsvariable auf „falsch” gestellt ist, den Wert des zweiten Indexes bei der mittleren Rate während der Aufgabenbearbeitung schneller Rate umzuschalten, so dass der zweite Zeiger abwechselnd auf die dritte Seite oder die vierte Seite zeigt, einmal bei jeder zweiten Aufgabenbearbeitungsperiode (T_Task1).
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden hier nachfolgend in Verbindung mit den folgenden gezeichneten Figuren beschrieben, wobei ähnliche Ziffern ähnliche Elemente bezeichnen, und
1 ein Blockdiagramm eines Beispiels eines Motorantriebssystems entsprechend zu den veröffentlichten Ausführungsformen ist;
2 ein Blockdiagramm eines Teilbereichs des Motorantriebssystems ist, welches ein dreiphasiges PWM-Spannungsquelle-Wechselrichtermodul beinhaltet, welches an einen dreiphasigen AC-Motor angeschlossen ist;
3A ein Blockdiagramm eines Systems ist, um die Schaltfrequenz (f_SW) mit Dither zu versehen, welche benutzt wird, um die Schaltsignale zu erzeugen, welche an dem dreiphasigen PWM-Spannungsquelle-Wechselrichtermodul angelegt werden, entsprechend zu einigen der veröffentlichten Ausführungsformen;
3B ein konzeptionelles Blockdiagramm eines Beispiels eines ersten Doppelpuffers und eines zweiten Doppelpuffers der 3A ist;
3C ein Ablaufdiagramm ist, welches ein Verfahren des Betreibens eines ersten Doppelpuffers der 3A darstellt, entsprechend zu einer Implementierung der veröffentlichten Ausführungsformen;
4 ein Ablaufdiagramm ist, welches Aufgabenbearbeitung mit langsamer Rate darstellt, entsprechend zu einigen der veröffentlichten Ausführungsformen;
5 ein Ablaufdiagramm ist, welches Aufgabenbearbeitung mit mittlerer Rate darstellt, entsprechend zu einigen der veröffentlichten Ausführungsformen.
6A ein Ablaufdiagramm ist, welches Aufgabenbearbeitung mit schneller Rate darstellt, entsprechend zu einigen der veröffentlichten Ausführungsformen;
6B ein Graph ist, welcher Stromabtastpunkte darstellt, welche benutzt werden, um Tastgrade eines PWM-Spannungssignals zu berechnen, welches eine Periode (Ts) besitzt, um das Konzept der PWM-Spannungsverzögerungszeit, welche in einem diskreten Zeitsteuersystem auftritt, und das Konzept einer PWM-Spannungsfortschaltung zu demonstrieren;
6C stellt ein Beispiel einer Stufenänderung in der Schaltperiode (T_SW) und drei entsprechende Werte für eine PWM-Spannungsfortschaltung dar, welche benötigt werden, die Implementierungsverzögerungen während dieser Stufenänderung zu kompensieren;
7A ist ein Satz von Graphen, welche die Motorgeschwindigkeit, befohlenes Drehmoment und den Phasenstrom des Motors zeigen, wenn dieser bei verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit bzw. Rate betrieben wird, wobei Steueralgorithmen mit Dither eines AC-Motors entsprechend dem Stand der Technik benutzt werden;
7B ein Satz von Graphen ist, welche die Motorgeschwindigkeit, befohlenes Drehmoment und Phasenstrom des Motors zeigen, wenn er bei einer verhältnismäßig hohen Motorgeschwindigkeit betrieben wird, wobei eine Steuerung mit Versehen mit Dither eines AC-Motors benutzt wird, entsprechend zu den veröffentlichten Ausführungsformen.
BESCHREIBUNG DER BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Wie es hier benutzt wird, bedeutet das Wort „beispielhaft” „als ein Beispiel, ein Umstand oder eine Darstellung dienend”. Die folgende detaillierte Beschreibung ist nur von ihrer Art her beispielhaft und ist nicht beabsichtigt, die Erfindung oder die Anwendung und das Gebrauchen der Erfindung zu begrenzen. Jede Ausführungsform, welche hier als „beispielhaft” beschrieben ist, ist nicht notwendiger Weise als bevorzugt oder vorteilhaft gegenüber anderen Ausführungsformen zu interpretieren. Alle der Ausführungsformen, welche in dieser Detaillierten Beschreibung beschrieben sind, sind beispielhafte Ausführungsformen, welche geliefert sind, um Fachleute in die Lage zu versetzen, die Erfindung durchzuführen oder zu gebrauchen und nicht, um den Umfang der Erfindung zu begrenzen, welcher durch die Ansprüche definiert ist. Außerdem gibt es keine Absicht, an irgend eine ausgedrückte oder beinhaltete Theorie gebunden zu sein, welche in dem vorausgegangenen technischen Bereich, dem Hintergrund, der kurzen Zusammenfassung oder der folgenden detaillierten Beschreibung präsentiert wird.
Bevor im Detail Ausführungsformen beschrieben werden, welche entsprechend der vorliegenden Erfindung sind, sollte beobachtet werden, dass die Ausführungsformen in erster Linie hier in Kombinationen der Verfahrungsschritte und der Gerätekomponenten angesiedelt sind, welche sich auf das Steuern des Betriebs eines Mehrphasensystems beziehen. Es wird gewürdigt werden, dass Ausführungsformen der hier beschriebenen Erfindung implementiert werden können, indem Hardware, Software oder eine Kombination davon benutzt werden. Die Steuerschaltungen, welche hier beschrieben sind, weisen verschiedene Komponenten, Module, Schaltungen und andere Logik auf, welche unter Benutzung einer Kombination von analogen/oder digitalen Schaltungen, diskreten oder integrierten, analogen oder digitalen elektronischen Schaltungen oder Kombinationen davon implementiert werden können. Wie er hier benutzt wird, bezieht sich der Term „Modul” auf eine Einrichtung, eine Schaltung, eine elektrische Komponente und/oder auf eine auf Software basierende Komponente für das Durchführen einer Aufgabe. In einigen Implementierungen können die hier beschriebenen Steuerschaltungen implementiert werden indem eine oder mehrere Anwendungsspezifische Schaltungen (ASICs), einer oder mehrere Mikroprozessoren und/oder einer oder mehrere Digitalsignalprozessor-(DSP-)basierte Schaltungen benutzt werden, wenn ein Teil oder die gesamte Steuerlogik in derartigen Schaltungen implementiert wird. Es wird gewürdigt werden, dass Ausführungsformen der hier beschriebenen Erfindung einen oder mehrere herkömmliche Prozessoren und einzigartig gespeicherte Programminstruktionen aufweisen können, welche einen oder mehrere Prozessoren steuern, um, in Verbindung mit bestimmten Nichtprozessorschaltungen einige, die meisten oder alle der Funktionen zum Steuern des Betriebs eines Mehrphasensystems, wie es hier beschrieben wird, zu implementieren. Demnach können diese Funktionen als Schritte eines Verfahrens interpretiert werden, um den Betrieb eines Mehrphasensystems zu steuern. Alternativ können einige oder alle Funktionen durch eine Zustandsmaschine implementiert werden, welche keine gespeicherten Programminstruktionen besitzt, oder in einer oder mehreren anwendungsspezifischen Schaltungen (ASICs), in welchem bzw. welchen jede Funktion oder einige Kombinationen von bestimmten Funktionen als maßgeschneiderte Logik implementiert sind. Natürlich kann eine Kombination der zwei Vorgehensweisen genutzt werden. Demnach werden hier Verfahren und Mittel für diese Funktionen beschrieben. Außerdem wird erwartet, dass ein Fachmann, welcher möglicherweise keine Anstrengung und viele Gestaltungsmöglichkeiten scheut, welche zum Beispiel durch verfügbare Zeit, aktuelle Technologie und ökonomische Betrachtungen motiviert sind, schließlich in der Lage sein wird, wenn er durch die Konzepte und Prinzipien geführt wird, welche hier veröffentlicht sind, derartige Softwareinstruktionen und Programme und ICs mit minimalem Experimentieren zu erzeugen.
Überblick
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf Verfahren, Systeme und Geräte für das Erzeugen von Strombefehlen, welche für das Steuern des Betriebes eines Mehrphasensystems benutzt werden. In einer beispielhaften Implementierung kann die Mehrphasenmaschine in Betriebsumgebungen implementiert sein, z. B. einem Hybriden/Elektrischen Fahrzeug (HEV). In den beispielhaften Implementierungen, welche nun beschrieben werden, werden die Steuertechniken und -technologien beschrieben, wenn sie an einem Hybriden/Elektrischen Fahrzeug angewendet werden. Jedoch wird von Fachleuten gewürdigt werden, dass die gleichen oder ähnlichen Techniken und Technologien im Kontext anderer Systeme angewendet werden können, in welchen es wünschenswert ist, den Betrieb eines Mehrphasensystems zu steuern, wenn es gewünscht wird, die nachteilige Wirkung des PWM-Schaltens der Frequenz gegenüber akustischem Rauschen, EMI, Bus-Resonanz und Drehmoment-Ripple zu reduzieren. Diesbezüglich können jegliche der hier veröffentlichten Konzepte im Allgemeinen an ”Fahrzeugen” angewendet werden, und, wie es hier benutzt wird, bezieht sich der Term ”Fahrzeug” in breitem Maße auf einen nicht lebenden Transportmechanismus, welcher eine AC-Maschine besitzt. Zusätzlich ist der Term ”Fahrzeug” nicht auf eine spezielle Antriebstechnologie, wie z. B. Benzin- oder Dieselkraftstoff, begrenzt. Vielmehr beinhalten Fahrzeuge auch Hybridfahrzeuge, Elektrische Batterie- bzw. Akku-Fahrzeuge, Wasserstoff-Fahrzeuge und Fahrzeuge, welche arbeiten, indem sie verschiedene andere alternative Kraftstoffe benutzen.
Wie es hier benutzt wird, bezieht sich der Term ”Wechselstrom-(AC-)Maschine” im Allgemeinen auf ”eine Einrichtung oder ein Gerät, welches elektrische Energie in mechanische Energie wandelt oder umgekehrt”. AC-Maschinen können im Allgemeinen in Synchron-AC-Maschinen und Asynchron-AC-Maschinen klassifiziert werden. Synchron-AC-Maschinen können Permanentmagnet-Maschinen und Reluktanz- bzw. Magnetischer-Widerstand-Maschinen beinhalten. Permanentmagnet-Maschinen beinhalten Oberflächenmontierte-Permanentmagnet-Maschinen (SMPMMs) und Innen-Permanentmagnet-Maschinen (IPMMs). Asynchron-AC-Maschinen beinhalten Induktionsmaschinen. Obwohl eine AC-Maschine ein AC-Motor sein kann (z. B. ein Gerät, welches benutzt wird, um AC-elektrische Energieleistung an seinem Eingang zu wandeln, um damit mechanische Energie oder Leistung herzustellen), ist eine AC-Maschine nicht darauf begrenzt, ein AC-Motor zu sein, sondern kann auch Generatoren umfassen, welche benutzt werden, um mechanische Energie oder Leistung an ihrem ersten Bewegungsglied in elektrische AC-Energie oder -Leistung an ihrem Ausgang zu wandeln. Jede der Maschinen kann ein AC-Motor oder ein AC-Generator sein. Eine AC-Maschine ist eine elektrische Maschine, welcher durch einen Wechselstrom getrieben wird. Bei einigen Implementierungen beinhaltet eine AC-Maschine einen außenseitigen stationären Stator, welcher Spulen besitzt, welche mit Wechselstrom beliefert werden, um ein rotierendes magnetisches Feld zu erzeugen, und einen inneren Rotor, welcher an der Ausgangswelle befestigt ist, welchem durch das rotierende Feld ein Drehmoment gegeben wird. Abhängig von dem Typ des benutzen Rotors können AC-Maschinen als synchron oder asynchron klassifiziert werden.
1 ist ein Blockdiagramm eines Beispiels eines Motor-Antriebssystems 100 entsprechend zu den veröffentlichten Ausführungsformen. Das System 100 steuert eine dreiphasige AC-Maschine 120 über ein dreiphasiges Pulsbreiten-moduliertes-(PWM-)Spannungsquelle-Wechselrichter-Modul 110, welches an die dreiphasige AC-Maschine 120 gekoppelt ist, so dass die dreiphasige AC-Maschine 120 effizient eine DC-Eingangsspannung (Vdc) 139 nutzen kann, welche dem dreiphasigen PWM-Spannungsquelle-Wechselrichter-Modul 110 bereitgestellt wird, indem Ströme 122–124 eingestellt werden, welche die dreiphasige AC-Maschine 120 steuern. In einer beispielhaften Implementierung kann das Motor-Antriebssystem 100 benutzt werden, um das Drehmoment in einem HEV zu steuern.
In der folgenden Beschreibung einer speziellen nicht eingrenzenden Implementierung ist die dreiphasige AC-Maschine 120 als eine dreiphasige AC-angetriebene-Maschine 120 ausgeführt; jedoch sollte gewürdigt werden, dass die dargestellte Ausführungsform nur ein nicht eingrenzendes Beispiel der Arten von AC-Maschinen ist, an denen die veröffentlichten Ausführungsformen angewendet werden können, und außerdem, dass die veröffentlichten Ausführungsformen an jedem Typ von mehrphasiger AC-Maschine angewendet werden können, welche weniger oder mehr Phasen beinhaltet.
Der dreiphasige AC-Motor 120 ist an das dreiphasige PWM-Spannungsquelle-Wechselrichter-Modul 110 über drei Wechselrichter-Pole gekoppelt und erzeugt mechanische Leistung (Drehmoment X Geschwindigkeit), basierend auf dreiphasigen sinusförmigen Stromsignalen 122...124, welche von dem dreiphasigen PWM-Spannungsquelle-Wechselrichter-Modul 110 empfangen werden.
Bevor die Betriebsdetails des Systems 100 beschrieben werden, wird eine detailliertere Beschreibung einer beispielhaften Implementierung des dreiphasigen PWM-Spannungsquelle-Wechselrichtermoduls 110 mit Bezug auf 2 bereitgestellt (wobei beinhaltet ist, wie dieser an den dreiphasigen AC-Motor 120 angeschlossen ist).
2 ist ein Blockdiagramm eines Teilbereichs des Motorantriebssystems 100, wobei ein dreiphasiges PWM-Spannungsquelle-Wechselrichtermodul 110 an einen dreiphasigen AC-Motor 120 angeschlossen ist. Es sollte beachtet werden, dass das dreiphasige PWM-Spannungsquelle-Wechselrichtermodul 110 und der dreiphasige Motor 120 in 1 nicht auf diese Implementierung begrenzt sind; vielmehr ist 2 nur ein Beispiel eines dreiphasigen PWM-Spannungsquelle-Wechselrichtermoduls 110, und der dreiphasige Motor 120 in 1 könnte in einer speziellen Ausführungsform implementiert sein.
Wie in 2 dargestellt ist, besitzt der dreiphasige AC-Motor 120 drei Stator- oder Motorwicklungen 120A, 120B, 120C, welche an die Motoranschlüsse A, B, C und das dreiphasige PWM-Spannungsquelle-Wechselrichtermodul 110 angeschlossen sind. Das dreiphasige PWM-Spannungsquelle-Wechselrichtermodul 110 beinhaltet einen Kondensator 180 und drei Wechselrichter-Untermodule 115, 117, 119. In dieser speziellen Ausführungsform ist in Phase A das Wechselrichter-Untermodul 115 an die Motorwicklung 120A gekoppelt, in Phase B ist das Wechselrichter-Untermodul 117 an die Motorwicklung 120B gekoppelt und in Phase C ist das Wechselrichter-Untermodul 119 an die Motorwicklung 120C gekoppelt. Der Strom in die Motorwicklung A 120A fließt aus den Motorwicklungen B, C 120B–120C, der Strom in die Motorwicklung B 120B fließt aus den Motorwicklungen A und C, 120A, 120C und der Strom in die Motorwicklung C 120C fließt aus den Motorwicklungen A und B, 120A, 120B.
Die resultierenden Phasen- oder Statorströme (Ias–Ics) 122, 123, 124 fließen durch die jeweiligen Statorwicklungen 120A–120C. Die Phase-zu-Neutral-Spannungen über jede der Statorwicklungen 120a–120C sind jeweils als V_an, V_bn, V_cn bezeichnet, mit den Rück-elektromotorische-Kraft-EMF-Spannungen, welche in jeder der Statorwicklungen 120A–120C erzeugt sind, welche jeweils als die Spannungen E_a, E_b, E_c gezeigt werden, welche durch ideale Spannungsquellen erzeugt sind, wobei jede jeweils gezeigt wird, dass sie in Reihe mit den Statorwicklungen 120A–120C angeschlossen ist. Wie gut bekannt ist, sind diese EMF-Spannungen E_a, E_b, E_c die Spannungen, welche in den jeweiligen Statorwicklungen 120A–120C durch die Drehung des Permanentmagnetrotors erzeugt sind. Obwohl nicht gezeigt, kann der Motor 120 an eine Antriebswelle gekoppelt sein.
Das dreiphasige PWM-Spannungsquelle-Wechselrichtermodul 110 beinhaltet einen Kondensator 180, ein erstes Wechselrichter-Untermodul 115, welches einen Doppelschalter 182/183, 184/185 aufweist, ein zweites Wechselrichter-Untermodul 117, welches einen Doppelschalter 186/187, 188/189 aufweist, und ein drittes Wechselrichter-Untermodul 119, welches einen Doppelschalter 190/191, 192/193 aufweist. Demnach besitzt das dreiphasige PWM-Spannungsquelle-Wechselrichtermodul 110 sechs steuerbare Festkörper-Schalteinrichtungen 182, 184, 186, 188, 190, 192 und sechs Dioden 183, 185, 187, 189, 191, 193, um in geeigneter Weise die zusammengesetzte Spannung (V_DC) zu schalten und eine dreiphasige Energieversorgung der Statorwicklungen 120A, 120B, 120C des dreiphasigen AC-Motors 120 zu liefern.
Ein Geschlossener-Regelkreis-Motor-Steuerglied 108 kann Motorbefehlssignale und Motorbetriebssignale von dem Motor 120 empfangen und Steuersignale 109 erzeugen, um das Schalten der Festkörper-Schalteinrichtungen 182, 184, 186, 188, 190, 192 innerhalb der Wechselrichter-Untermodule 115, 117, 119 zu steuern. Durch das Bereitstellen geeigneter Steuersignale 109-1...109-3 für die individuellen Wechselrichter-Untermodule 115, 117, 119 steuert das Geschlossener-Regelkreis-Motor-Steuerglied 102 das Schalten der Festkörper-Schalteinrichtungen 182, 184, 186, 188, 190, 192 innerhalb der Wechselrichter-Untermodule 115, 117, 119 und steuert dadurch die Ausgangssignale der Wechselrichter-Untermodule 115, 117, 119, welche für die Motorwicklungen 120A–120C jeweils bereitgestellt werden. Die resultierenden Statorströme (Ias...Ics) 122–124, welche durch die Wechselrichter-Untermodule 115, 117, 119 des dreiphasigen PWM-Spannungsquelle-Wechselrichtermoduls 110 erzeugt sind, werden für die Motorwicklungen 120A, 120B, 120C bereitgestellt. Die Spannungen wie V_an, V_bn, V_cn und die Spannung am Knoten N fluktuieren über die Zeit hinweg abhängig von den offenen/geschlossenen Zuständen der Schalter 182, 184, 186, 188, 190, 192 in den Wechselrichter-Untermodulen 115, 117, 119 des dreiphasigen PWM-Spannungsquelle-Wechselrichtermoduls 110, wie dies nachfolgend beschrieben wird.
Wieder mit Bezug auf 1 beinhaltet das Motorantriebssystem 100 ein Steuerglied 102. Das Steuerglied 102 beinhaltet Motor-Steuermodule 104, ein Schaltfrequenz-Berechnungsmodul 105 und ein Pulsbreitemodulations-(PWM-)Modul 108.
In einer beispielhaften Implementierung können die Motorsteuermodule 104 Module beinhalten, wie z. B. ein Drehmoment-zu-Strom-Abbildungsmodul, ein abc-Referenzrahmen-zu-αβ-Referenzrahmen-Transformationsmodul, ein Stationär-zu-snychron-Transformationsmodul, ein Synchroner-Rahmen-Strom-Regelmodul, ein Synchron-zu-stationär-Transformationsmodul, ein αβ-Referenzrahmen-zu-abc-Referenzrahmen-(αβ-zu-abc-)Transformationsmodul, etc., welche zusammen arbeiten, um Stationärer-Referenzrahmen-Spannungsbefehlssignale (Vas*...Vcs*) 107 (auch als ”Phasenspannungsbefehlssignale” bezeichnet) zu erzeugen, welche zu dem PWM-Modul 108 gesendet werden. Die Details dieser Module sind in der Fachwelt gut bekannt und werden der Kürze wegen nicht im Detail beschrieben.
Das Schaltfrequenz-Berechnungsmodul 105 erzeugt ein Schaltfrequenz-(f_SW-)Signal 106.
Das dreiphasige PWM-Spannungsquelle-Wechselrichtermodul 110 ist an das PWM-Modul 108 gekoppelt. Das PWM-Modul 108 wird für das Steuern der Pulsbreitenmodulation (PWM) der Phasenspannungsbefehlssignale (Vas*...Vcs*) 107 benutzt. Der spezielle Modulationsalgorithmus, welcher in dem PWM-Modul 108 implementiert ist, kann irgendein bekannter Modulationsalgorithmus sein, wobei Raumvektor-Pulsbreitenmodulation-(SVPWM-)Techniken beinhaltet sind, um die Pulsbreitenmodulation (PWM) zu steuern, um Wechselstrom-(AC-)Wellenformen zu schaffen, welche die dreiphasige AC-angetriebene Maschine 120 bei variierenden Geschwindigkeiten basierend auf dem DC-Eingangssignal 139 antreiben.
Indem so verfahren wird, bearbeitet das PWM-Modul 108 das Schaltfrequenz-(f_SW-)Signal 106 und die Stationärer-Referenzrahmen-Spannungsbefehlssignale (Vas*...Vcs*) 107, um Schaltsignale 109 zu erzeugen, welche die Schalteinrichtungen 182, 184, 186, 188, 190, 192 des dreiphasigen PWM-Spannungsquelle-Wechselrichtermoduls 110 antreiben. Die Schaltsignale 109 werden basierend auf Tastgrad-Wellenformen erzeugt, welche nicht in 1 dargestellt sind, welche stattdessen intern an dem PWM-Modul 108 erzeugt sind, um einen speziellen Tastgrad während jeder PWM-Periode zu besitzen. Das PWM-Modul 108 modifiziert die Phasenspannungsbefehlssignale (Vas*...Vcs*) 107 basierend auf dem Schaltfrequenz-(f_SW-)Signal 106, um die Tastgrad-Wellenformen (nicht in 1 dargestellt) und die Schaltsignale (Sa...Sc) 109 zu erzeugen, welche es an das dreiphasige PWM-Spannungsquelle-Wechselrichtermodul 110 liefert. Die Schaltsignale 109 sind PWM-Wellenformen, welche einen speziellen Tastgrad während jeder PWM-Periode besitzen, welche durch die Tastgrad-Wellenformen bestimmt ist, welche intern an dem PWM-Modul 108 erzeugt sind.
Die Schaltsignale 109 steuern die Schaltzustände der Schalter in dem dreiphasigen PWM-Spannungsquelle-Wechselrichtermodul 110, um dreiphasige Spannungen bei jeder Phase A, B, C zu erzeugen. Das dreiphasige PWM-Spannungsquelle-Wechselrichtermodul 110 muss so gesteuert werden, dass zu keiner Zeit beide Schalter in dem gleichen Wechselrichter-Untermodul 115, 117, 119 (2) oder dem ”Zweig” eingeschaltet sind, um zu verhindern, dass die DC-Lieferung kurzgeschlossen wird. Demnach werden die Schalter in dem gleichen Wechselrichter-Untermodul 115, 117, 119 (2) in einer komplementären Weise betrieben, so dass, wenn einer aus ist, der andere ein ist und umgekehrt. Um dies weiter zu erklären, ist bei einer gegebenen Phase (A...C) zu einem speziellen Zeitpunkt einer der Schalter aus und einer der anderen Schalter ist ein (d. h. die zwei Schalter in einem speziellen Wechselrichter-Untermodul müssen entgegengesetzte Ein-/Aus-Zustände besitzen). Als ein Beispiel mit Bezug auf Phase A, wenn der Schalter 182 ein ist, ist der Schalter 184 aus, und umgekehrt. Demnach kann für ein spezielles Wechselrichter-Untermodul der Ein-/Auszustand der zwei Schalter in diesem Wechselrichter-Untermodul als eine binäre 1 oder binäre 0 repräsentiert werden. Beispielsweise kann, wenn der obere Schalter in einer gegebenen Phase ein ist (und der untere Schalter aus ist), der Wert eines Bits eins (1) sein, und wenn der untere Schalter in einer gegebenen Phase ein ist (und der obere Schalter aus ist), wird der Wert eines Bits null (0) sein.
Das dreiphasige PWM-Spannungsquelle-Wechselrichtermodul 110 empfängt die DC-Eingangsspannung (Vdc) 139 und die Schaltsignale 109 und benutzt sie, um dreiphasige Wechselstrom-(AC-)Spannungssignal-Wellenformen an den Wechselrichterpolen zu erzeugen, welche die dreiphasige AC-Maschine 120 bei variierenden Geschwindigkeiten (ωr) treibt. Die dreiphasige Maschine 120 empfängt die dreiphasigen Spannungssignale, welche durch das dreiphasige PWM-Spannungsquelle-Wechselrichtermodul 110 erzeugt sind, und erzeugt ein Motorausgangssignal an dem befohlenen Drehmoment (Te*). Obwohl in 1 nicht dargestellt, kann das System 100 auch ein Getriebe beinhalten, welches an eine Welle der dreiphasigen AC-Maschine 120 gekoppelt ist und durch diese getrieben wird.
Diskrete Zeitsteuerung und unterschiedliche Bearbeitungsraten
Die meisten PWM-Spannungsquelle-Wechselrichtermodule sind als diskrete Zeitsteuersysteme implementiert. Bei Hochleistungsanwendungen gibt es eine geschlossene Regelkreis-Stromsteuerung, wie z. B. eine feldorientierte Steuerung oder eine Vektorsteuerung. Die Motorsteueralgorithmen sind in Software geschrieben und werden bei speziellen Raten bzw. Geschwindigkeiten ausgeführt.
Beispielsweise können einige Aufgaben oder Funktionen, wie z. B. die Stromregelungssteuerung und die PWM-Erzeugung, in einer Schleife ausgeführt oder durchgeführt werden, welche bei einer verhältnismäßig schnellen Rate bzw. Geschwindigkeit ausgeführt wird (z. B. eine Schleife, welche diese im Bereich von 1 Kilohertz bis 20 Kilohertz für einige Systeme ausführt). Die verhältnismäßig schnelle Rate, bei welcher diese Schleife ausgeführt wird, kann häufig synchron zu der PWM-Frequenz oder in einigen Anwendungen möglicherweise bei einer Unterharmonischen der PWM-Frequenz sein.
Andere Aufgaben oder Funktionen, wie z. B. die Drehmomentbefehlsbearbeitung und die Strombefehlsbestimmung können in einer Schleife ausgeführt oder durchgeführt werden, welche bei einer mittleren Rate ausgeführt wird (z. B. bei einer Schleife, welche alle 2 Millisekunden für einige Systeme durchgeführt wird), welche langsamer als die verhältnismäßig schnelle Rate ist.
Noch andere Aufgaben oder Funktionen, wie z. B. die Berechnungen der Durchschnitts-Wechselrichterfrequenz, oder andere sich langsame verändernde Parameter können in einer Schleife ausgeführt oder durchgeführt werden, welche bei einer langsamen Rate (z. B. einer Schleife, welche alle 10 Millisekunden für einige Systeme durchgeführt wird) ausgeführt werden, welche langsamer als die mittlere Rate ist.
Viele der Motorsteueralgorithmen müssen die Wechselrichter-Schaltfrequenz/-periode (oder PWM-Rate oder Abtastrate) kennen, um bestimmte Berechnungen korrekt durchzuführen. Einige Beispiele können diskrete Zeitfilterkoeffizienten, PI-Regler-Verstärkungen, Verzögerungskompensationen, Wechselrichter-Totzeit-Kompensation etc. sein.
In herkömmlichen Systemen ändert sich die Wechselrichterfrequenz langsam als eine Funktion der Antriebssystem-Betriebszustände (z. B. der Eingangs-DC-Spannung, Motorgeschwindigkeit, des Lastdrehmoments, der Wechselrichtertemperatur etc.). Eine gute Systemleistungsfähigkeit ist ohne spezielle Vorsichtsmaßnahmen oder Algorithmen möglich.
Dithering bzw. Aufsetzen von Rauschen
Wie oben festgestellt, ist das Verwenden von Dither bzw. Aufsetzen von Rauschen ein herkömmliches Verfahren, um die Amplitude eindeutiger Harmonischer in dem Stromspektrum zu reduzieren, und zwar durch schnelles Ändern der Schaltfrequenz des Wechselrichters bei einer festen Rate. Das Dithern wurde bei AC-Wechselrichtern ebenso wie an vielen anderen Arten von elektrischen Systemen angewendet, bei welchen gewünscht wird, das Spektrum der Emissionen aufgrund einiger periodischer Zyklen (wie z. B. einer Systemuhr oder PWM) zu spreizen.
Für einen gegebenen Betriebszustand des Motorantriebssystems (z. B. Eingangs-DC-Spannung, Motorgeschwindigkeit, Lastdrehmoment und Wechselrichtertemperatur) wird der Wechselrichter bei einer vorher festgelegten Durchschnittsschaltfrequenz arbeiten. Diese Durchschnittsfrequenz kann basierend auf einigen Kriterien, wie z. B. der Steuerbarkeit, akustischem Rauschen, Wirkungsgrad, etc., ausgewählt werden.
Wenn das Dithern angewendet wird, wird die Frequenz periodisch innerhalb eines bestimmten Bandes rund um den Durchschnittswert eingestellt. Die Gleichung (1) zeigt die momentane Wechselrichter-Schaltfrequenz, welche den Dither beinhaltet: f_SW = f_{SW_avg} + K_rand·f_span (1) wobei f_SW die momentane Schaltfrequenz in Hz ist, f_{SW_avg} die durchschnittliche Zeitschaltperiode in Hz ist, f_span die gesamte Spitze-zu-Spitze-Variation in der Schaltfrequenz aufgrund von Dither in Hz ist und K_rand eine pseudo-willkürliche Zahl im Bereich von –0,5→+0,5 ist. Ein Pseudo-Zufallszahl-Generator wird benutzt, um K_rand zu berechnen, welches zwischen –0,5 bis +0,5 variieren kann. Diese Zahl wird bei der Dither-Rate (f_rate) aktualisiert. Daher wird die momentane Schaltfrequenz zu einem neuen willkürlichen Wert alle f_rate springen. Die Schlüsselparameter, welche die Leistungsfähigkeit des Ditherns bezüglich des Spreizens des Spektrums bestimmen, sind die Dither-Spannweite und die Dither-Rate (jeweils f_span und f_rate). Ein Erhöhen der Dither-Spannweite spreizt jede Harmonische über einen breiteren Frequenzbereich. Das Erhöhen der Dither-Rate macht die Frequenzeinstellungen schneller, wobei damit die Zeit reduziert wird, bei welcher der Wechselrichter bei irgendeiner gegebenen Momentanfrequenz arbeiten wird. Eine typische Dither-Rate kann 2–10 Millisekunden sein, während die Dither-Spannweite in dem Bereich von 10% von Spitze zu Spitze der durchschnittlichen Schaltfrequenz sein kann. Die exakten Werte werden abhängig von der Anwendung variieren.
Nachteile des herkömmlichen Anwendens von Dither
Wenn Dither-Techniken an einem AC-Motorantriebssystem angewendet werden, ändern sich die Schaltfrequenzen bei viel schnelleren Raten und um einen signifikanten Betrag. Dies kann zu einer Fehlanpassung zwischen der aktuellen Schaltfrequenz und der Schaltfrequenz führen, welche benutzt wird, um die Parameterwerte (Filterkoeffizienten, Regelverstärkungen, Verzögerungskompensationen etc.) zu berechnen, welche bei den Steueralgorithmen genutzt werden.
Demnach kann sich die Leistungsfähigkeit der Steueralgorithmen vermindern, wenn nicht spezielle Modifikationen an den Algorithmen angelegt werden. Beispielsweise bei stromgeregelten Systemen können die Motorantriebsströme oszillieren. Die Stromoszillation kann eine nicht gewünschte Drehmomentoszillation, akustisches Rauschen oder sogar eine Instabilität (z. B. Verlust der Stromsteuerung und eine Überstrom-Abschaltung) auslösen. Diese Verminderungen sind nicht akzeptabel und sollten berücksichtigt werden, bevor Dithern angewendet wird.
Einige der offenbarten Ausführungsformen stellen Verfahren, Systeme und Geräte für das Implementieren von Dithern in einem Motorantriebssystem bereit, welches das Steuern einer mehrphasigen elektrischen Maschine robust gegenüber häufigen und signifikanten Änderungen in der Schaltfrequenz aufgrund von Dithern macht.
3A ist ein Blockdiagramm eines Systems 300, um die Schaltfrequenz (f_SW) mit Dither zu versehen, welches benutzt wird, um Schaltsignale 109 zu erzeugen, welche an dem dreiphasigen PWM-Spannungsquelle-Wechselrichtermodul 110 entsprechend zu einigen der offenbarten Ausführungsformen angewendet wird. 3B ist ein konzeptuelles Blockdiagramm eines Beispiels eines zweiten Doppelpuffers und eines zweiten Doppelpuffers der 3A. Das System 300 der 3A beinhaltet ein Aufgabenprozessormodul 310 mit langsamer Rate, ein Aufgabenprozessormodul 320 mit mittlerer Rate und ein Aufgabenprozessormodul 340 mit schneller Rate.
Das Aufgabenprozessormodul 310 langsamer Rate führt iterativ Aufgabenbearbeitungsfunktionen mit langsamer Rate durch oder führt sie bei einer verhältnismäßig langsamen Rate (T_TASK2) oder Frequenz (z. B. in einer beispielhaften Implementierung, einmal ungefähr alle 10 Millisekunden) aus.
Das Aufgabenprozessormodul 320 mittlerer Rate führt iterativ Aufgabenbearbeitungsfunktionen bei einer mittleren Rate (T_TASK1) oder Frequenz (z. B. einmal alle 2 Millisekunden in einer beispielhaften Implementierung) durch oder führt sie aus.
Das Aufgabenprozessormodul 340 schneller Rate führt iterativ Aufgabenbearbeitungsfunktionen bei einer schnellen Rate (T_TASK0) oder Frequenz (z. B. einmal nahezu alle 0,1 Millisekunden oder 100 μsec in einer beispielhaften Implementierung) durch oder führt sie aus. In einigen Ausführungsformen führt das Aufgabenprozessormodul 340 mit schneller Rate das Aufgabenbearbeiten mit schneller Rate bei der PWM-Rate oder Schaltfrequenz (f_SW) durch, welches in einigen Systemen im Bereich von 1 kHz bis 20 kHz sein kann. In anderen Systemen ist die PWM-Rate ein höheres Vielfaches der Bearbeitungs- oder Abtastrate schneller Rate.
Das Aufgabenbearbeiten mit schneller Rate ist nicht unterbrechbar. Das Aufgabenbearbeiten mit schneller Rate kann sowohl das Aufgabenbearbeiten mit mittlerer Rate als auch das Aufgabenbearbeiten mit langsamer Rate unterbrechen. Das Aufgabenbearbeiten mit mittlerer Rate kann das Bearbeiten mit langsamer Rate unterbrechen.
Das Aufgabenprozessormodul 310 mit langsamer Rate beinhaltet ein Berechnungsmodul 312, welches eine Durchschnittsschaltfrequenz (f_{SW_avg}) und eine Dither-Spannweitenfrequenz (f_span) (oder den Betrag der zulässigen Frequenzvariation) berechnet. Zusätzlich kann das Modul 314 andere Funktionen mit langsamer Rate durchführen oder berechnen, wie z. B. Temperaturmessung, Filtern oder langsames Ändern von Signalen etc..
Das Aufgabenprozessormodul 320 mit mittlerer Rate beinhaltet ein Berechnungsmodul 322, welches Aufgabenberechnungen mittlerer Rate durchführt, ein Parametermodul 324 für erneutes Initialisieren, welches Parameterwerte erneut initialisiert, welche durch den Aufgabenprozessor 340 mit schneller Rate benutzt werden, ein optionales PWM-Spannungsfortschaltungs-Berechnungsmodul 326, welches Drei-Zustandswerte für eine PWM-Spannungsfortschaltung berechnet, ein Steuermodul 328 mit Kennungsvariabler, welches eine Kennungsvariable setzen kann, um den Aufgabenprozessor 340 mit schneller Rate zu durchlaufen, und ein Modul 329, welches andere Funktionen mit mittlerer Rate durchführen oder berechnen kann, wie z. B. Drehmomentbefehlsbearbeitung, Strombefehlserzeugung, Feldschwächung, System-Frequenzspringen etc..
Das Berechnungsmodul 322 empfängt die durchschnittliche Schaltfrequenz (f_{SW_avg}) und die Dither-Spannweitenfrequenz (f_span), welche durch das Prozessormodul 310 mit langsamer Rate berechnet wird. Das Berechnungsmodul 322 berechnet eine Pseudo-Zufallszahl (K_rand) und skaliert oder normiert diese, so dass sie in einen Bereich von –0,5 bis +0,5 fällt. Das Berechnungsmodul 322 benutzt die durchschnittliche Schaltfrequenz (f_{SW_avg}), die Dither-Spannweitenfrequenz (f_span) und die skalierte Pseudo-Zufallszahl (K_rand), um eine momentane Schaltfrequenz (f_{SW_new}) zu berechnen, welche bei der ziemlich schnellen Zwischenfrequenz aktualisiert wird, welche die gleiche sein kann wie eine Dither-Rate (f_rate). In einer Ausführungsform berechnet das Berechnungsmodul 322 die neue momentane Schaltfrequenz (f_{SW_new}) durch Gleichung (1) von oben.
Parametermodul für die Wiederinitialisierung
Einige Arten von Parametern, welche bei den Motorsteuerungsberechnungen benutzt werden, sind eine Funktion der Schaltfrequenz (f_SW) oder der Abtastrate (d. h. der Bearbeitungsperiode mit schneller Rate). Der Aufgabenprozessor 340 mit schneller Rate arbeitet bei einer viel höheren Frequenz als das Aufgabenprozessormodul 320 mit mittlerer Rate. Demnach gibt es eine Möglichkeit, dass das Aufgabenprozessormodul 320 mit mittlerer Rate und die Aufgabenbearbeitung mit mittlerer Rate viele Male durch den Aufgabenprozessor 340 mit schneller Rate unterbrochen werden können, und deshalb kann das Aufgabenprozessormodul 320 mit mittlerer Rate während der Mitte der Berechnungen für die Parameter-Wiederinitialisierung unterbrochen werden. Von daher ist es möglich, dass keine, einige oder alle der zeitabhängigen Parameter, welche während der Aufgabenbearbeitung 600 mit schneller Rate benutzt werden, nicht mit korrekten Werten aktualisiert worden sind, welche repräsentativ zu der aktuellen Schaltfrequenz (f_SW) sind, was zu einer nicht korrekten Steuerung führen kann. Demnach müssen, wenn sich die Schaltfrequenz (f_SW) während des Betriebes dynamisch ändert, diese Parameter aktualisiert werden, um die aktuelle Schaltfrequenz (f_SW) wiederzugeben.
Um dies zu erreichen, initialisiert das Parameter-Wiederinitialisierungsmodul 324 alle zeitabhängigen Parameterwerte regelmäßig, welche benutzt werden, während der Aufgabenprozessor 340 mit schneller Rate die neue momentane Schaltfrequenz (f_{SW_new}) nutzt, welche durch das Berechnungsmodul 322 berechnet wurde. In einer Ausführungsform initialisiert das Parameter-Wiederinitialisierungsmodul 324 regelmäßig und konsekutiv alle zeitabhängigen Parameterwerte erneut vor dem Setzen einer Kennungsvariablen (bei 328), um zu der neuen Schaltfrequenz (f_SW) zu wechseln (im Gegensatz zum Durchführen der Wiederinitialisierungen zu unterschiedlichen Zeiten). Mit anderen Worten, die Software-Module, welche Parameter-Wiederinitialisierungen ausführen, sind nahe zueinander gruppiert und nicht über die Aufgabenberechnungen mittlerer Rate verteilt. Dies hilft, die Chance zu reduzieren, dass die zeitabhängigen Parameterwerte (welche während der Aufgabenbearbeitung mit schneller Rate benutzt werden) nicht mit korrekten Werten aktualisiert worden sind, welche repräsentativ für die aktuelle Schaltfrequenz (f_SW) sind.
Doppelpuffer und Doppelpuffern von empfindlichen oder kritischen Parametern
Im Gegensatz dazu sind einige kritische zeitabhängige Parameter empfindlicher gegenüber Fehlern in der Schaltfrequenz (f_SW) und erfordern zusätzliches Bearbeiten, um eine korrekte Ausrichtung des Parameterwertes auf die aktuelle Schaltfrequenz (f_SW) sicherzustellen. Einige Beispiele von Parametern, welche empfindlich gegenüber Fehlern in der Schaltfrequenz (f_SW) sind, würden jene beinhalten, welche auf das Tastgradfesthalten, die Totzeitkompensation etc. bezogen sind.
Für diese empfindlichen oder kritischen zeitabhängigen Parameter kann ein Doppelpuffer 330 benutzt werden, um Fehler von Parameterwerten zu vermeiden. In dieser Doppelpuffer-Vorgehensweise wird ein Parameterwert für jeden empfindlichen Parameter durch ein Feld von zwei Werten repräsentiert. Es wird festgestellt, dass die Doppelpuffer 330 optional sind und dass sie nicht in alle Ausführungsformen implementiert werden müssen.
Die Doppelpuffer 330 beinhalten einen ersten Doppelpuffer 334 und einen zweiten Doppelpuffer 336. Der erste Doppelpuffer 334 hält einen ersten Satz von Parameterwerten, und der zweite Doppelpuffer 336 hält einen zweiten Satz von Parametern. Beispielsweise hält in einer Implementierung, bei einem speziellen Ereignis, der erste Doppelpuffer 334 Parameterwerte für Parameter, welche Werte besitzen, welche die nächste/aufkommende Bearbeitungsperiode mit schneller Rate (T_TASK0) reflektieren, wohingegen der zweite Doppelpuffer 336 Parameterwerte hält, für Parameter, welche Werte besitzen, welche die aktuelle/vorhandene Aufgabenbearbeitungsperiode mit schneller Rate (T_TASK0) reflektieren sollten.
In einer Ausführungsform besitzen der erste Doppelpuffer 334 und der zweite Doppelpuffer 336 jeweils zwei Seiten (in diesem Beispiel, erste Seite 334-A/zweite Seite 334-B und dritte Seite 336-A/vierte Seite 336-B). Beispielsweise besitzt der erste Doppelpuffer 334 zwei Seiten, welche in Bezug auf unten als eine erste Seite 334-A und eine zweite Seite 334-B bezeichnet werden. Jede Seite beinhaltet eine Anzahl von Elementen. Jedes Element wird benutzt, um einen Parameterwert für einen speziellen empfindlichen Parameter zu speichern. 3B stellt den ersten Doppelpuffer 334 dar, wenn er zwei Seiten 334-A, 334-B besitzt, welche jeweils als eine Spalte der Darstellung wegen dargestellte sind, und stellt den zweiten Doppelpuffer 336 dar, wie er zwei andere Seiten 336-A, 336-B besitzt, welche jeweils der Erläuterung wegen als eine Spalte repräsentiert werden. Jede Seite 334-A, 334-B (oder Spalte) des ersten Doppelpuffers 334 beinhaltet eine Anzahl von Elementen, welche als Zeilen innerhalb dieser Seite oder Spalte repräsentiert werden. Jede Zeile entspricht einem Element, welches benutzt wird, um einen Parameterwert für einen speziellen empfindlichen Parameter zu speichern. Beispielsweise kann die erste Zeile einen speziellen Filterverstärkungskoeffizienten speichern, die zweite Zeile kann eine Tastgradgrenze speichern, und so weiter. In ähnlicher Weise beinhaltet der zweite Doppelpuffer 336 zwei Seiten 336-A, 336-B, welche als eine Spalte repräsentiert sind. Jede Seite 336-A, 336-B (oder Spalte) beinhaltet eine Anzahl von Elementen, welche als Zeilen innerhalb der Seite oder Spalte repräsentiert sind. Jede Zeile entspricht einem Element, welches benutzt wird, um einen Parameterwert für einen speziellen empfindlichen Parameter zu speichern.
Der erste Doppelpuffer 334 und der zweite Doppelpuffer 336 arbeiten in einer ähnlichen Weise, jedoch der Kürze wegen wird nur eine Beschreibung des Betriebes des ersten Doppelpuffers 334 unten mit Bezug auf 3C bereitgestellt.
Zu irgendeinem Zeitpunkt werden die Motorsteueralgorithmen (z. B. Motorsteuermodule 104 und PWM-Module 108) den Inhalt einer der Seiten 334-A, 334-B (z. B. erste Seite 334-A) benutzen. Indessen kann das Aufgabenprozessormodul 320 mit mittlerer Rate die alternative Pufferseite (z. B. die zweite Seite 334-B) basierend auf einer aufkommenden Schaltfrequenz aktualisieren. Zu irgendeiner gegebenen Zeit werden die Parameterwerte einer Seite durch die Steueralgorithmen (z. B. die Berechnungen im Block 360) verbraucht, während die Parameterwerte der anderen Seite für den zukünftigen Gebrauch aktualisiert werden. Der Index 1 wechselt, auf welche Seite er zeigt, einmal während jeder Aufgabenbearbeitungsperiode mit mittlerer Rate (T_Task1), indem der Wert des Index 1 hin- und hergeschaltet bzw. umgeschaltet wird. In dem obigen Beispiel kann, sobald die neuen Parameterwerte in der zweiten Seite 334-B aktualisiert worden sind, die aktuelle Schaltfrequenz verändert werden. Bei diesem Ereignis werden die Rollen der zweiten Seiten umgekehrt.
Um es weiter zu erklären, setzt während der Aufgabenbearbeitung mit schneller Rate der Aufgabenprozessor 340 mit schneller Rate einen Zeiger von der Aufgabenbearbeitung mit mittlerer Rate und schaltet ihn hin und her, um abwechselnd auf die erste Seite 334-A und die zweite Seite 334-B des ersten Doppelpuffers 334 zu zeigen. Der Zeiger sagt den anwendbaren Steueralgorithmen, welche der Seiten 334-A, 334-B in den anwendbaren Steueralgorithmen zu benutzen sind und welche der Seiten 334-A, 334-B für den zukünftigen Gebrauch zu aktualisieren sind. Daher wird ein Satz des Parameterwertes, welcher auf einer Seite gehalten ist, durch den Aufgabenprozessor 340 mit schneller Rate in den aktuellen Steueralgorithmen oder -funktionen benutzt, während die Parameterwerte, welche auf der anderen Seite gespeichert sind, durch das Parameter-Wiederinitialisierungsmodul 324 als eine Funktion der neuen momentanen Schaltfrequenz (f_{SW_new}) wiederinitialisiert werden können, welche durch das Berechnungsmodul 322 berechnet wurde.
So zeigt für eine Aufgabenbearbeitungsperiode der mittleren Rate (T_Task1) der Index auf eine Seite, und dann zeigt er auf die andere Seite in der folgenden Aufgabenbearbeitungsperiode mittlerer Rate (T_Task1). In dem obigen Beispiel werden nun die Motorsteuerungsalgorithmen den Inhalt der Seite 334-B benutzen, während der Aufgabenprozessor der mittleren Rate die erste Seite 334-A basierend auf einer neuen Schaltfrequenz aktualisieren kann. Demnach wird die Rolle der ersten Seite 334-A und der zweiten Seite 334-B jedes Mal, wenn die Schaltfrequenz geändert wird, umgekehrt.
Betrieb des Doppelpuffers
3C ist ein Ablaufdiagramm, welches ein Verfahren 385 des Betriebes für den ersten Doppelpuffer 334 entsprechend einer Implementierung der veröffentlichten Ausführungsformen darstellt. 3C wird mit Bezug auf 3A und 3B beschrieben.
Im Schritt 386 bestimmt das Aufgabeprozessormodul 320 mittlerer Rate, ob der Wert des Index 1 eine logische eins oder eine logische null ist.
Wenn der Wert des Index 1 eine logische eins (1) ist, fährt das Verfahren zum Schritt 387 fort, und die Motorsteuerungsalgorithmen benutzen Parameterwerte, welche in der ersten Seite 334-A (des ersten Doppelpuffers 334) gespeichert sind, welche die nächste/aufkommende Aufgabenbearbeitungsperiode mit schneller Rate (T_Task0) reflektieren.
Im Schritt 388 bestimmt das Aufgabenprozessormodul 320 mit mittlerer Rate, ob eine neue/nächste Aufgabenbearbeitungsperiode mit mittlerer Rate (T_Task1) initiiert worden ist.
Wenn das Aufgabenprozessormodul 320 mit mittlerer Rate bestimmt, dass eine neue oder eine nächste Bearbeitungsperiode mit mittlerer Rate (T_Task1) bisher noch nicht initiiert worden ist, schleift das Verfahren 385 zum Schritt 387 zurück.
Wenn das Aufgabenprozessormodul 320 mittlerer Rate bestimmt, dass eine neue oder eine Aufgabenbearbeitungsperiode mittlerer Rate (T_Task1) initiiert worden ist, fährt das Verfahren 385 zum Schritt 389 fort. Im Schritt 389 aktualisiert das Aufgabenprozessormodul 320 mittlerer Rate die Parameterwerte, welche in der zweiten Seite 334-B gespeichert sind, basierend auf einer neuen (z. B. aufkommenden/zukünftigen) Schaltfrequenz (f_{SW_new}) welche durch das Aufgabenprozessormodul 320 mittlerer Rate einmal bei jeder Aufgabenbearbeitungsperiode mittlerer Rate (T_Task1) berechnet wird.
Im Schritt 390 bestimmt das Aufgabenprozessormodul 320 mittlerer Rate, ob alle Parameterwerte, welche in der zweiten Seite 334-B gespeichert sind, aktualisiert worden sind. Wenn das Aufgabenprozessormodul 320 mittlerer Rate bestimmt, dass alle Parameterwerte, welche in der zweiten Seite 334-B gespeichert sind, bisher noch nicht aktualisiert worden sind, schleift das Verfahren 385 zum Schritt 387 zurück.
Wenn das Aufgabenprozessormodul 320 mittlerer Rate bestimmt, dass alle Parameterwerte, welche in der zweiten Seite 334-B gespeichert sind, aktualisiert worden sind, fährt das Verfahren 385 zum Schritt 391 fort. Im Schritt 391 ändert das Aufgabenprozessormodul 340 schneller Rate die (tatsächliche/aktuelle) Schaltfrequenz (f_SW) zu der neuen Schaltfrequenz (f_{SW_new}), schaltet den Index 1 auf logische null (0), und das Verfahren 385 schleift dann zurück zum Schritt 386, bei welchem Punkt der Index 1 auf eine logische null (0) geschaltet wird. Das Schalten des Index 1 auf die logische null (0) kehrt die Rollen der ersten Seite 334-A und der zweiten Seite 334-B um, so dass die Steueralgorithmen Parameterwerte der zweiten Seite 334-B nutzen werden und die Parameterwerte der ersten Seite 334-A aktualisiert werden, basierend auf der neuen Schaltfrequenz (f_{SW_new}).
Wenn das Verfahren 386 zurück zum Schritt 386 schleift, bestimmt das Aufgabenprozessormodul 320 mittlerer Rate wieder, ob der Wert des Index 1 eine logische eins oder eine logische null ist.
In dieser Iteration ist der Wert des Index 1 eine logische null (0), und das Verfahren 385 fährt zum Schritt 392 fort, bei welchem die Motorsteuerungsalgorithmen Parameterwerte nutzen, welche in der zweiten Seite 334-B (des ersten Doppelpuffers 334) gespeichert sind, welche die nächste/aufkommende Aufgabenbearbeitungsperiode schneller Rate (T_Task0) reflektieren.
Im Schritt 393 bestimmt das Aufgabenprozessormodul 320 mittlerer Rate, ob eine neue/nächste Aufgabenbearbeitungsperiode mittlerer Rate (T_ask1) initiiert worden ist.
Wenn das Aufgabenprozessormodul 320 mittlerer Rate bestimmt, dass eine neue/nächste Aufgabenbearbeitungsperiode mittlerer Rate (T_Task1) noch nicht initiiert worden ist, schleift das Verfahren 385 zum Schritt 392 zurück.
Wenn das Aufgabenprozessormodul 320 mittlerer Rate bestimmt, dass eine neue/nächste Aufgabenbearbeitungsperiode mittlerer Rate (T_Task1) initiiert worden ist, fährt das Verfahren 385 zum Schritt 394 fort. Im Schritt 394 aktualisiert das Aufgabenprozessormodul 320 mittlerer Rate die Parameterwerte, welche in der ersten Seite 334-A gespeichert sind, basierend auf einer neuen Schaltfrequenz (f_{SW_new}), welche durch das Aufgabenprozessormodul 320 mittlerer Rate einmal bei jeder Aufgabebearbeitungsperiode mittlerer Rate (T_Task1) berechnet ist.
Im Schritt 395 bestimmt das Aufgabenprozessormodul 320 mittlerer Rate, ob alle Parameterwerte, welche in der ersten Seite 334-A gespeichert sind, aktualisiert worden sind. Wenn das Aufgabenprozessormodul 320 mittlerer Rate bestimmt, dass alle Parameterwerte, welche in der ersten Seite 334-A gespeichert sind, bisher noch nicht aktualisiert worden sind, schleift das Verfahren 385 zum Schritt 392 zurück.
Wenn das Aufgabenprozessormodul 320 mittlerer Rate bestimmt, dass alle Parameterwerte, welche in der ersten Seite 334-A gespeichert sind, aktualisiert worden sind, fährt das Verfahren 385 zum Schritt 396 fort. Im Schritt 396 ändert das Aufgabenprozessormodul 340 schneller Rate die (tatsächliche/aktuelle) Schaltfrequenz (f_SW) zu einer anderen neuen Schaltfrequenz (f_{SW_new}), schaltet den Index 1 auf logische eins (1), und das Verfahren 385 schleift zurück zum Schritt 386, bei welchem Punkt der Index 1 auf eine logische eins (1) geschaltet wird. Das Schalten des Index 1 auf eine logische eins (1) kehrt die Rollen der zweiten Seite 334-B und der ersten Seite 334-A um, so dass die Steuerungsalgorithmen Parameterwerte der ersten Seite 334-A benutzen werden, und Parameterwerte der zweiten Seite 334-B aktualisieren werden, basierend auf der nächsten neuen Schaltfrequenz (f_{SW_new}).
Die Bearbeitungslogik, welche benutzt wird, um die Doppelpuffer 334/336 zu implementieren, kann auf zahlreiche unterschiedliche Weisen implementiert werden, abhängig von der speziellen Implementierung.
Beispielsweise in einer Implementierung kann ein exklusiver OR- bzw. ODER-(XOR-)Operator benutzt werden, welcher in Tabelle 1 gezeigt wird, welche einen bitartigen exklusiven OR- bzw. ODER-(XOR-)Operator mit festgelegtem Wert für den Eingang B zeigt.

Eingang A Eingang B Exklusiv OR bzw. ODER (A^B)

0 1 1

1 1 0

Tabelle 1
Wie Fachleuten bekannt ist und wie in Tabelle 1 gezeigt wird, agiert das bitartige exklusive OR eines Eingangssignals A mit einem festen Eingangssignal B gleich zu 1 im Wesentlichen, um das Eingangssignal A zu invertieren.
In einer beispielhaften Implementierung können die Doppelpuffer 334/336 in Software implementiert werden, wobei die C-Sprache verwendet wird. In der C-Sprache werden die Felder mit dem Starten bei Element 0 bezeichnet. Für ein Feld mit zwei Elementen kann der Index in dem Feld entweder 0 oder 1 sein, abhängig davon, auf welches Element zuzugreifen ist. Steuerfunktionen, welche den Parameterwert verbrauchen, würden auf die Seite zugreifen, welche durch den Index 1 aufgezeigt ist, und die Wiederinitialisierung kann auf einer anderen Seite durchgeführt werden. Beispielsweise in einer Implementierung bei einem speziellen Ereignis könnten einige der Steueralgorithmus-Berechnungen, wie z. B. eine Totzeitkompensation, auf den (die) Parameterwert(e) zugreifen, auf welche in der ersten Seite 334-A des Puffers 334 gezeigt wird, während der (die) Parameterwert(e), welche in der zweiten Seite 334-B des Puffers 334 gespeichert sind, welche nicht benutzt werden, wieder mit Parameterwerten für die nächste Schaltperiode initialisiert werden können, wenn sie verfügbar werden, indem XOR (Index 1) als der Index benutzt wird.
PWM-Spannungsfortschaltungsberechnung
Das optionale PWM-Spannungsfortschaltungs-Berechnungsmodul 326 berechnet Drei-Statuswerte für eine PWM-Spannungsfortschaltungs-Verzögerungszeit, wie dies nachfolgend mit Bezug auf 6B und 6C beschrieben wird. Diese Drei-Statuswerte werden unten als ein Anfangs-stationärer Zustandswert für die PWM-Spannungsfortschaltungs-Verzögerungszeit (t_{PWM_Adv_initial_ss}), ein mittlerer Wert für die PWM-Spannungsfortschaltungs-Verzögerungszeit (t_{PWM_Adv_intermediate}) und ein End-stationärer Wert für die PWM-Spannungsfortschaltungs-Verzögerungszeit (t_{PWM_Adv_final_ss}) bezeichnet. Diese Drei-Statuswerte werden während eines einzelnen Schaltfrequenz-(f_SW-)Übergangs benutzt. Um das Drei-Zustände-Verhalten zu begründen, kann ein Doppelpuffer angewendet werden, und der Pufferinhalt wird zweimal durch den Schaltfrequenz-(f_SW-)Übergang aktualisiert.
Eine erste Aktualisierung tritt auf, wenn das PWM-Spannungsfortschaltungs-Berechnungsmodul 326 den mittleren Wert für die PWM-Spannungsfortschaltungs-Verzögerungszeit (t_{PWM_Adv_intermediate}) für den ersten Doppelpuffer 334 für das Speichern in einem neuen Element bei dem ersten Doppelpuffer 334 liefert. Das PWM-Spannungsfortschaltungs-Berechnungsmodul 326 berechnet einen finalen stationären Wert für die PWM-Spannungsfortschaltungs-Verzögerungszeit (t_{PWM_Adv_final_ss}) und speichert ihn in einer temporären Variablen. Indem der normale Doppelpufferprozess benutzt wird, wird der mittlere Wert für die PWM-Spannungsfortschaltungs-Verzögerungszeit (t_{PWM_Adv_intermediate}) von dem ersten Doppelpuffer 334 verbraucht, wenn der erste Index (Index 1) bei 354 geschaltet wird.
Eine zweite Aktualisierung tritt während der Aufgabenbearbeitung mit nach-schneller Rate auf, wenn das PWM-Spannungsfortschaltungs-Aktualisierungsmodul 376 den Inhalt des ersten Doppelpuffers 334 mit dem finalen stationären Wert für die PWM-Spannungsfortschaltungs-Verzögerungszeit (t_{PWM_Adv_final_ss}) überschreibt, welcher in der temporären Variablen gespeichert ist. Die PWM-Spannungsfortschaltung wird in größerem Detail unten mit Bezug auf 5 und 6A–6C beschrieben.
Die Kennungsvariable wird benutzt, um das Aktualisieren der neuen Schaltfrequenz zwischen der Aufgabenbearbeitungsperiode mittlerer Rate (T_Task1) und der Aufgabenbearbeitungsperiode schneller Rate (T_Task0) zu synchronisieren. Das Kennungsvariable-Steuermodul 328 des Aufgabenprozessormoduls 320 mittlerer Rate setzt die Kennung auf „TRUE” bzw. „WAHR”, wenn alle notwendigen Aufgabenberechnungen mittlerer Rate fertig sind, und das Prozessormodul 340 schneller Rate setzt die Kennung auf „FALSE” bzw. „FALSCH”, wenn 374 des Prozessormoduls 340 schneller Rate die aktuelle Schaltfrequenz aktualisiert hat. Das Kennungsvariable-Steuermodul 328 setzt eine Kennungsvariable auf „True” bzw. „Wahr” und leitet diese an das Aufgabenprozessormodul 340 schneller Rate. Die tatsächliche Frequenz, bei welcher der Wechselrichter arbeitet, wird auf die Rate (welche der Aufgabenbearbeitungsperiode schneller Rate (T_TASK0) entspricht) der Aufgabenbearbeitung schneller Rate gestellt. Um dies zu erreichen (nachdem das Aufgabenprozessormodul 320 mittlerer Rate die neue momentane Schaltfrequenz (f_{SW_new}) berechnet), setzt das Aufgabenprozessormodul 320 mittlerer Rate eine Kennungsvariable auf ”true” bzw. „wahr”. Das Setzen der Kennungsvariable auf „wahr” zeigt dem Aufgabenprozessor 340 schneller Rate an, dass die neue momentane Schaltfrequenz (f_{SW_new}) bereit ist, an dem Aufgabenprozessor 340 schneller Rate während einer Aufgabenbearbeitung schneller Rate benutzt/implementiert zu werden. Wenn der Prozessor 340 schneller Rate bestimmt, dass die Kennungsvariable auf „wahr” gestellt ist, kann er die ersten und zweiten Indizes schalten (z. B. Index 1 wird auf PreTask0 bzw. VorAufgabe0 geschaltet, und Index 2 wird auf PostTask0 bzw. NachAufgabe0 geschaltet), um den Zeiger auf die Puffer 334, 336 zu ändern, die aktuelle Schaltfrequenz (f_SW) auf die neue momentane Schaltfrequenz (f_{SW_new}) zu ändern und seine normalen Berechnungen weiterzuführen (an dem anderen Modul 360 für Aufgabe-0-Funktionen).
Das Modul 329 kann andere Aufgabebearbeitungsfunktionen mittlerer Rate durchführen oder berechnen, wie z. B. Drehmomentbefehl-Bearbeitung, Strombefehlserzeugung, Feldschwächung, System-Frequenzspringen, etc.. Nachdem alle der Aufgabenbearbeitungsfunktionen mittlerer Rate bei dem Modul 329 vollendet sind, wartet das Aufgabenprozessormodul 320 mittlerer Rate auf ein Signal, dass eine nächste zeiteingeteilte Iteration der Aufgabenbearbeitung mittlerer Rate durchzuführen ist, und beim Empfangen derselben führt es eine nächste zeiteingeteilte Iteration der Aufgabenbearbeitung mittlerer Rate durch.
Die Aufgabenbearbeitung schneller Rate wird an dem Aufgabenprozessormodul 340 schneller Rate in drei unterschiedlichen Stufen bei einem Aufgabenprozessormodul 350 einer vorschnellen Rate, einem Aufgabensteuermodul 360 schneller Rate und einem Aufgabenprozessormodul 370 nach-schneller Rate durchgeführt oder ausgeführt.
Das Aufgabenmodul 350 der vor-schnellen Rate führt Aufgabenbearbeitungsfunktionen vor-schneller Rate durch. Das Aufgabenprozessormodul 350 vor-schneller Rate prüft den Wert der Kennungsvariablen bei 352. Wenn die Kennungsvariable auf „falsch” gestellt ist, müssen keine weiteren Aufgabebearbeitungsfunktionen vor-schneller Rate durchgeführt werden.
Im Gegensatz, wenn die Kennungsvariable auf „wahr” gestellt ist, schaltet das Aufgabenprozessormodul 350 vor-schneller Raten den ersten Index (Index 1) beim Block 354 um, um einen Zeiger auf den Doppelpuffer 334 zu ändern, so dass der Zeiger auf die entgegengesetzte Seite zeigt, auf welche er zuvor gezeigt hat. Der erste Doppelpuffer 334 beinhaltet die zukünftigen Parameterwerte, welche in den Steuerberechnungen zu benutzen sind, welche eine nächste (aufkommende) Periode benützen müssen (welche durch die momentane Schaltfrequenz (f_{SW_new}) bestimmt wird). Um dies weiter zu erklären, müssen einige Steuerberechnungen oder -funktionen, wie z. B. eine Totzeitkompensation oder Tastgradfesthalten, ihre Aufgabenbearbeitungs-Berechnungen schneller Rate durchführen, wobei zukünftige Parameterwerte für die nächste oder ”aufkommende” PWM-Periode benutzt werden, welche in der nächsten Abtastperiode angewendet werden. Die Parameterwerte werden in dem ersten Doppelpuffer 334 gespeichert. Demnach wird der Index 1 für diese Parameterwerte für die Aufgabenbearbeitung vor-schneller Rate vor dem Durchführen der Berechnungen geschaltet, welche diese Parameterwerte verbrauchen. Demnach wird der erste Index (Index 1) in der Aufgabenbearbeitung in der vor-schnellen Rate geschaltet, um zukünftige Parameterwerte auszuwählen, welche in dem ersten Doppelpuffer 334 gespeichert sind, welche bei den Steuerberechnungen zu benutzen sind, welche die nächste/aufkommende PWM-Periode benutzen müssen. Beim Block 356 erzeugt das Aufgabenprozessormodul 350 vor-schneller Rate einen Frequenzänderungsbefehl, um die Betriebsfrequenz (f_SW) in die momentane Schaltfrequenz (f_{SW_new}) zu ändern, welche im Block 322 berechnet wurde. Dieser Frequenzänderungsbefehl wird nicht bis zu der nachfolgenden PWM-Periode in Kraft treten.
Nachdem die Bearbeitung für die Aufgabenbearbeitung mit vorschneller Rate vollendet ist, führt das Aufgabensteuerungsmodul 360 schneller Rate andere Aufgabenbearbeitungsfunktionen schneller Rate durch, welche benutzt werden, um die Parameter für die folgende PWM-Periode aufzustellen. Die anderen Aufgabenbearbeitungsfunktionen schneller Rate sind gewöhnlich mit Vektor-Steueralgorithmen verbunden und können z. B. Funktionen beinhalten, wie z. B. Clarke/Park-Transformationen, Synchroner-Rahmen-Stromregelung, inverse Transformationen, PWM-Tastgrad-Berechnungen, Diagnose-Überprüfungen, etc.. Wie nachfolgend erklärt werden wird, sind die Parameterwerte, welche durch das Aufgabensteuerungsmodul 360 schneller Rate in den anderen Aufgabenbearbeitungsfunktionen schneller Rate berechnet werden, in dem Wechselrichter bis zu einer nachfolgenden PWM-Periode nicht implementiert.
Das Aufgabenprozessormodul 370 nach-schneller Rate führt Aufgabenbearbeitungsfunktionen der nach-schnellen Rate durch. Beim Modul 372 prüft das Aufgabenprozessormodul 370 der nach-schnellen Rate den Wert der Kennungsvariablen. Wenn die Kennungsvariable falsch ist, werden keine Aufgabenbearbeitungsfunktionen der nach-schnellen Rate durchgeführt. Im Gegensatz dazu, wenn die Kennungsvariable „wahr” ist, dann aktualisiert beim Modul 374 das Aufgabenprozessormodul 370 der nach-schnellen Rate den Schaltfrequenz-(f_SW-)Parameter mit der neuen momentanen Schaltfrequenz (f_{SW_new}). Für einige Berechnungen, welche direkt auf den Schaltfrequenz-(f_SW-)Parameter zugreifen, sollte der Wert die PWM-Periode für den aktuellen PWM-Zyklus reflektieren.
In einigen Ausführungsformen aktualisiert beim optionalen Modul 376 das Aufgabenprozessormodul 370 der Nach-schnellen-Rate das PWM-Spannungsfortschaltungselement, welches in dem Puffer 334 gespeichert ist, mit einem finalen stationären Wert für die PWM-Spannungsfortschaltungs-Verzögerungszeit (t_{PWM_Adv_finalss}), welche in einer temporären Variable gespeichert worden ist.
Das Aufgabenprozessormodul 370 der nach-schnellen Rate stellt dann beim Block 378 die Kennungsvariable auf falsch und schaltet dann den zweiten Index (Index 2), um den Zeiger so zu ändern, dass er auf die aktualisierte Seite 336-X im Puffer 336 zeigt, welche die aktuellen Parameterwerte beinhaltet, welche als eine Funktion der neuen Schaltfrequenz (f_{SW_new}) berechnet wurden. Auf diese Weise können Funktionen, welche die Periode für den aktuellen/existierenden PWM-Zyklus nutzen müssen, Elemente auswählen, welche bei der Seite 336-X des Doppelpuffers 336 gespeichert sind, so dass die Parameterwerte, welche der aktuellen/existierenden PWM-Periode entsprechen, in jeglichen relevanten Steuerberechnungen benutzt werden. Einige Beispiele derartiger Funktionen können Tiefpassfilter, Stromregelverstärkungen, Stromvorhersagen, etc. sein.
Nachdem alle der Aufgabebearbeitungsfunktionen schneller Rate vollendet sind, wartet dann das Aufgabenprozessormodul 370 der Nach-schnellen-Rate, bis es Zeit ist, die nächste Aufgabenbearbeitungsiteration schneller Rate durchzuführen oder auszuführen, an welchem Punkt das Aufgabenprozessormodul 340 schneller Rate zurück zu dem Aufgabenprozessor 350 vorschneller Rate zurückschleift.
Arbeitsablaufdetails der Software-Architektur 300 werden nun nachfolgend mit Bezug auf 4, 5 und 6A–6C beschrieben.
4 ist ein Ablaufdiagramm, welches die Aufgabenbearbeitung 400 langsamer Rate entsprechend zu einigen der offenbarten Ausführungsformen darstellt. Die Aufgabenbearbeitungsfunktionen langsamer Rate, welche bei einer verhältnismäßig langsamen Rate oder Frequenz durchgeführt oder ausgeführt werden.
Die Aufgabenbearbeitung langsamer Rate startet bei 410, und bei 420 berechnet das Aufgabenprozessormodul 310 langsamer Rate die durchschnittliche Schaltfrequenz (f_{SW_avg}). Die durchschnittliche Schaltfrequenz (f_{SW_avg}) des Wechselrichters ändert sich nicht sehr schnell und kann deshalb bei 420 der 4 in der Aufgabebearbeitungsschleife langsamer Rate durchgeführt werden. Die Durchschnittsschaltfrequenz (f_{SW_avg}) kann als eine Funktion von mehreren Parametern und Stromarbeitszuständen berechnet werden, welche abhängig von der Implementierung, wie z. B. der Motorgeschwindigkeit, des Lastdrehmoments, der Wechselrichtertemperatur, etc. variieren können.
Bei 430 berechnet das Aufgabeprozessormodul 310 langsamer Rate eine Dither-Spannweite-Frequenz (f_span), welche dem Betrag der zulässigen Frequenzvariation entspricht. Die Dither-Spannweite-Frequenz (f_span) kann z. B. als eine Funktion der Motorgeschwindigkeit und/oder anderer Betriebszustände berechnet werden.
Bei 440 können andere Funktionen langsamer Rate durchgeführt oder berechnet werden. Die anderen Funktionen langsamer Rate können z. B. Temperaturmessung, Filtern von langsam sich ändernden Signalen, etc. beinhalten.
Nachdem alle der Funktionen langsamer Rate bei 440 durchgeführt worden sind, fährt die Aufgabenbearbeitung 400 langsamer Rate zu 450 fort, wo das Aufgabenprozessormodul 310 langsamer Rate auf eine nächste zeiteingeteilte Iteration der Aufgabenbearbeitung langsamer Rate wartet.
5 ist ein Ablaufdiagramm, welches die Aufgabenbearbeitung 500 mittlerer Rate entsprechend zu einigen der veröffentlichten Ausführungsformen darstellt. Die Aufgabenbearbeitungsfunktionen mittlerer Rate werden bei einer mittleren Rate oder Frequenz durchgeführt oder ausgeführt.
Die Aufgabenbearbeitung 500 mittlerer Rate beginnt bei 510, und bei 520 berechnet das Berechnungsmodul 322 des Aufgabenprozessormoduls 320 mittlerer Rate eine pseudozufällige Zahl (K_rand), wobei irgendein bekanntes Verfahren benutzt wird. Die pseudozufällige Zahl (K_rand), welche bei 530 berechnet ist, wird skaliert oder normiert, um in den Bereich von –0,5 bis +0,5 zu fallen.
Damit das Dither-Anwenden effektiv ist, sollte die momentane Schaltfrequenz (f_{SW_new}) bei einer nahezu schnellen Rate aktualisiert werden. Aus diesem Grund berechnet das Berechnungsmodul 322 bei 530 der 5 die momentane Schaltfrequenz (f_{SW_new}) während der Aufgabenbearbeitung 500 mittlerer Rate bei der mittleren Rate. Demnach ist in einer Ausführungsform die Dither-Rate (f_rate) die gleiche Rate wie die der Aufgabenbearbeitung 500 mittlerer Rate. In einer Ausführungsform berechnet das Aufgabenprozessormodul 320 mittlerer Rate eine neue momentane Schaltfrequenz (f_{SW_new}) bei 530 der 5 durch die Gleichung (1), welche oben beschrieben ist, wobei die Durchschnittsschaltfrequenz (f_{SW_avg}) benutzt wird, welche bei 420 der Aufgabenbearbeitung 400 langsamer Rate berechnet wurde, der Dither-Spannweitenfrequenz (f_span), welche bei 430 der Aufgabenbearbeitung 400 langsamer Rate berechnet wurde, und der Pseudo-Zufallszahl (K_rand), welche bei 520 der Aufgabenbearbeitung 500 mittlerer Rate berechnet wurde.
Parameter-Wiederinitialisierung
Einige Arten von Parametern, welche in den Motorsteuerberechnungen benutzt wurden, sind eine Funktion der Schaltfrequenz (f_SW) oder der Abtastrate (d. h. der Aufgabenbearbeitungsperiode schneller Rate). Wenn die Schaltfrequenz (f_SW) sich während des Betriebes dynamisch ändert, dann müssen diese Parameter aktualisiert werden, wenn die Wechselrichterschaltfrequenz (f_SW) sich ändert, um die aktuelle Schaltfrequenz (f_SW) zu reflektieren. Beispielsweise kann die Aufgabenbearbeitung mittlerer Rate durch die Aufgabenbearbeitung 600 schneller Rate viele Male unterbrochen werden, da die Aufgabenbearbeitung 600 schneller Rate bei viel höheren Frequenzen typisch ist als die Aufgabenbearbeitung 500 mittlerer Rate (aufgrund der Definition). Demnach gibt es eine Möglichkeit, dass die Aufgabenbearbeitung 600 schneller Rate die Aufgabenbearbeitung 500 mittlerer Rate während der Mitte der Parameter-Wiederinitialisierungs-Berechnungen während des Aufgabenbearbeitens 500 der mittleren Rate unterbrechen wird. Von daher ist es möglich, dass keine, einige oder alle der zeitabhängigen Parameter, welche während des Aufgabenbearbeitens 600 mit schneller Rate verwendet wurden, nicht mit dem korrekten Wert aktualisiert worden sind, welcher repräsentativ für die aktuelle Schaltfrequenz (f_SW) ist. Der Fehler, um diese Arten von Parametern zu aktualisieren, so dass sie die aktuelle Schaltfrequenz (f_SW) reflektieren, wird zu einer nicht korrekten Steuerung führen.
Demnach initialisiert das Aufgabenprozessormodul 320 mittlerer Rate bei 540 der Aufgabenbearbeitung 500 mittlerer Rate alle zeitabhängigen Parameterwerte der Aufgabenbearbeitung schneller Rate wieder, wobei die neue momentane Schaltfrequenz (f_{SW_new}) benutzt wird, welche bei 530 berechnet ist. Alle der Wiederinitialisierungen können konsekutiv (bei 540) in der Aufgabenbearbeitung 500 mittlerer Rate durchgeführt werden, gerade vor dem Setzen einer Kennungsvariablen (bei 560), um zu der neuen Schaltfrequenz (f_SW) überzuwechseln (im Gegensatz zu den Wieder-Initialisierungen, welche bei unterschiedlichen Zeiten durchgeführt werden, welche um die Bearbeitung 500 mittlerer Rate-Berechnungen verteilt sind). Das konsekutive Durchführen aller Wiederinitialisierungen bei 540 kann helfen, die Chance zu reduzieren, dass zeitabhängige Parameter, welche während der Aufgabenbearbeitung 600 schneller Rate benutzt werden, nicht mit dem korrekten Wert aktualisiert worden sind, welcher repräsentativ zu der aktuellen Schaltfrequenz (f_SW) ist. Während das Durchführen aller Wiederinitialisierungen in konsekutiver Weise bei 540 nicht vollständig die Möglichkeit einer gewissen Fehlanpassung zwischen dem Parameterwert und der aktuellen Schaltfrequenz (f_SW) eliminiert, entschärft dies das Problem bis zu einem hohen Maße. Parameter, welche nicht extrem empfindlich für Fehler in der Schaltfrequenz (f_SW) sind, können während eines Schrittes wiederinitialisiert werden und auf diese einfache Weise behandelt werden.
Im Gegensatz dazu kann für einige zeitabhängige Parameter, welche empfindlicher für Fehler in der Schaltfrequenz (f_SW) sind, welche oben als kritische oder empfindliche Parameter bezeichnet sind, optional der Doppelpuffer 334/336 benutzt werden, wie oben beschrieben, um eine korrekte Justierung des Parameterwertes mit der aktuellen Schaltfrequenz (f_SW) sicherzustellen.
Bei 550 berechnet das Aufgabenprozessormodul 430 mittlerer Rate einen finalen stationären Wert für die PWM-Spannungsfortschaltungs-Verzögerungszeit (t_{PWM_Adv_final_ss}), welcher in einer zeitlichen Variablen gespeichert werden kann, wie dies nachfolgend mit Bezug auf 6B und 6C beschrieben wird.
Die aktuelle Frequenz, bei welcher der Wechselrichter arbeitet, wird bei der Rate des Aufgabenbearbeitens 600 schneller Rate eingestellt. Um dies zu erreichen (nachdem die neue momentane Schaltfrequenz (f_{SW_new}) (bei 530) berechnet worden ist), setzt bei 560 der Aufgabenbearbeitung mittlerer Rate das Aufgabenprozessormodul 320 mittlerer Rate eine Kennungsvariable auf „wahr”. Das Setzen der Kennungsvariablen auf „wahr” signalisiert der Aufgabenbearbeitung 600 schneller Rate, anzuzeigen, dass die neue Schaltfrequenz (f_{SW_new}) (welche bei 530 berechnet ist) bereit ist, während der Aufgabenbearbeitung 600 schneller Rate benutzt/implementiert zu werden. Wie nachfolgend mit Bezug auf 6A beschrieben werden wird, wenn die Aufgabenbearbeitung 600 schneller Rate bestimmt, dass die Kennungsvariable auf „wahr” bei 612 gesetzt ist, kann sie die ersten und zweiten Indizes (Index 1 und Index 2) schalten, die jeweiligen Zeiger auf die Doppelpuffer 334, 336 bei 614 oder 640 der 6 zu verändern, die aktuelle Schaltfrequenz (f_SW) bei 616 der 6 zu ändern und ihre normalen Berechnungen bei 620 fortführen.
Bei 570 führt das Aufgabenprozessormodul 320 mittlerer Rate jegliche anderen Aufgabenbearbeitungsfunktionen mittlerer Rate durch, wie z. B. Drehmomentbefehlsbearbeitung, Strombefehlserzeugung, Feldschwächung, Systemfrequenzspringen, etc..
Nachdem alle Aufgabenbearbeitungsfunktionen mittlerer Rate bei 580 vollendet worden sind, wartet das Aufgabenprozessormodul 320 mittlerer Rate auf ein Signal, dass eine nächste zeitlich festgelegte Iteration der Aufgabenbearbeitung mittlerer Rate durchzuführen ist. Wenn das Aufgabenprozessormodul 320 mittlerer Rate ein Signal empfängt, dass es Zeit ist, eine nächste zeitlich festgelegte Iteration der Aufgabenbearbeitung mittlerer Rate durchzuführen, schleift es zurück zu 520.
6A ist ein Ablaufdiagramm, welches die Aufgabenbearbeitung 600 schneller Rate entsprechend zu einigen der offenbarten Ausführungsformen darstellt. Die Bearbeitungsfunktionen schneller Rate werden bei einer schnellen Rate oder Frequenz durchgeführt oder ausgeführt.
Die Aufgabenbearbeitung schneller Rate startet bei 605. In 6A stellt der Block 610 die Aufgabenbearbeitungsfunktionen vor-schneller Rate dar, welche durch das Prozessormodul 340 schneller Rate durchgeführt werden, und Block 630 stellt die Aufgabenbearbeitungsfunktion der Nach-schnellen-Rate dar, welche durch das Aufgabenprozessormodul 340 schneller Rate durchgeführt wird.
Bei 612 prüft das Aufgabenprozessormodul 340 schneller Rate den Wert der Kennungsvariablen. Wenn die Kennungsvariable „FALSE” bzw. „FALSCH” ist, gibt es keine anderen Aufgabenbearbeitungsfunktionen vor-schneller Rate, und das Aufgabenprozessormodul 340 schneller Rate kann direkt zu 620 fortschreiten.
Im Gegensatz dazu, wenn die Kennungsvariable „wahr” ist, dann schaltet bei 614 das Aufgabenprozessormodul 340 schneller Rate den ersten Index (Index 1) wie oben beschrieben, um den Zeiger auf den ersten Doppelpuffer 334 zu ändern. Das Schalten, wobei der erste Index (Index 1) bei 614 benutzt wird, veranlasst den Zeiger, auf die jüngste aktualisierte Seite des ersten Doppelpuffers 334 zu zeigen, was die zukünftigen Parameterwerte beinhaltet, welche beim Steuern der Berechnungen benutzt werden müssen, welche eine neue aufkommende momentane Schaltfrequenz (f_{SW_new}) benutzen müssen, welche bei 530 berechnet wurde.
Um es weiter zu erklären, müssen einige Steuerberechnungen oder -funktionen, wie z. B. die Totzeit-Kompensation oder das Tastgrad-Festhalten, ihre Aufgabenbearbeitung 600 Schneller-Rate-Berechnungen durchführen, wobei zukünftige Parameterwerte für die nächste oder ”aufkommende” PWM-Periode benutzt werden, welche in der nächsten Abtastperiode angewendet werden werden. Diese Parameterwerte werden in dem ersten Doppelpuffer 334 gespeichert. Demnach wird der Index 1 für diese Parameterwerte bei 614 der Aufgabenbearbeitung 600 mit Vor-schneller-Rate vor dem Durchführen der Berechnungen geschaltet, welche diese Parameterwerte verbrauchen. Demnach wird bei 614 der erste Index (Index 1) in der Aufgabenbearbeitung 610 mit Vor-schneller-Rate geschaltet, um zukünftige Parameterwerte auszuwählen, welche in dem ersten Doppelpuffer 334 gespeichert sind, welche bei Steuerberechnungen zu benutzen sind, welche die nächste/aufkommende PWM-Periode benutzen müssen.
Bei 616 erzeugt das Aufgabenprozessormodul 340 schneller Rate den aktuellen Frequenzänderungsbefehl, um die Betriebsfrequenz (f_SW) zu ändern. Bei einigen Implementierungen wird dieser Frequenzänderungsbefehl nicht bis zu der darauf folgenden PWM-Periode wirken.
Nachdem die Bearbeitung für die Aufgabenbearbeitung vorschneller Rate vollendet ist, fährt das Aufgabenprozessormodul 340 schneller Rate zu 620 fort, wo das Aufgabenprozessormodul 340 schneller Rate andere Aufgabenbearbeitungsfunktionen schneller Rate durchführt. Diese sind gewöhnlicherweise mit Vektorsteuerung verbunden. Funktionen, wie z. B. Clarke/Park-Transformationen, Synchroner-Rahmen-Stromregelung, inverse Transformationen, PWM-Tastgrad-Berechnungen, Diagnoseprüfungen, etc. können bei 620 durchgeführt werden. Diese werden benutzt, um die Parameter für die folgende PWM-Periode einzusetzen.
Block 630 stellt die Aufgabenbearbeitungsfunktionen der nach-schnellen-Rate dar.
Bei 632 prüft das Aufgabenprozessormodul 340 schneller Rate den Wert der Kennungsvariablen. Wenn die Kennungsvariable „FALSE” bzw. „FALSCH” ist, gibt es keine weiteren Aufgabenbearbeitungsfunktionen der nach-schnellen-Rate, und das Aufgabenprozessormodul 340 schneller Rate kann direkt zu 650 fortschreiten.
Im Gegensatz dazu, wenn die Kennungsvariable „wahr” ist, dann aktualisiert das Aufgabenprozessormodul 340 schneller Rate bei 634 den Schaltfrequenz-(f_SW-)Parameter in Software mit der neuen momentanen Schaltfrequenz (f_{SW_new}), welche bei 530 berechnet wurde. Dies wird benötigt, da einige Berechnungen in der Software direkt auf den Schaltfrequenz-(f_SW-)Parameter zugreifen. In diesem Fall sollte die PWM-Periode für den aktuellen PWM-Zyklus die PWM-Periode reflektieren.
Bei 636 aktualisiert das Aufgabenprozessormodul 340 schneller Rate das PWM-Spannungsfortschaltungselement, welches in dem ersten Doppelpuffer 334 gespeichert ist, mit einem finalen stationären Wert für die PWM-Spannungsfortschaltungs-Verzögerungs-zeit (t_{PWM_Adv_final_ss}) (welche in einer zeitlichen Variablen gespeichert ist).
Bei 638 setzt das Aufgabenprozessormodul 340 schneller Rate die Kennungsvariable auf falsch, wobei die nächste Änderung in der Schaltfrequenz (f_SW) erwartet wird.
Bei 640 schaltet das Aufgabenprozessormodul 340 schneller Rate den zweiten Index (Index 2), wie oben beschrieben, um den Zeiger auf den zweiten Doppelpuffer 336 zu ändern, welcher aktuelle Parameterwerte beinhaltet, welche als eine Funktion der neuen Schaltfrequenz (f_{SW_new}) berechnet wurden. Auf diese Weise können Funktionen, welche die Periode für den aktuellen/existierenden PWM-Zyklus nutzen müssen, Elemente auswählen, welche in dem zweiten Doppelpuffer 336 gespeichert sind, so dass die Parameterwerte entsprechend zu der aktuellen/existierenden PWM-Periode bei jeglichen relevanten Steuerberechnungen benutzt werden. Einige Beispiele derartiger Funktionen sind Tiefpassfilter, Stromregelverstärkungen, Stromvorhersageglieder, etc..
Nachdem alle Aufgabenbearbeitungsfunktionen schneller Rate vollendet sind, fährt das Aufgabenprozessormodul 340 schneller Rate zu 650 fort, wo es wartet, bis es Zeit für die nächste Aufgabenbearbeitungs-Iteration schneller Rate ist, an welchem Punkt das Aufgabenprozessormodul 340 schneller Rate zurück zu 612 schleift.
PWM-Spannungsfortschaltung
Es ist in der Fachwelt gut bekannt, dass die PWM-Verzögerung kompensiert werden sollte, um eine stabile Stromsteuerung bei hohen Motorgeschwindigkeiten aufrechtzuerhalten.
Die Tastgradbefehle, welche während der Aufgabenbearbeitung 600 schneller Rate bei 620 berechnet sind, werden nicht in dem Wechselrichter bis zu der nachfolgenden PWM-Periode implementiert.
6B ist ein Graph, welcher Stromabtastpunkte darstellt, welche benutzt werden, um die Tastgrade eines PWM-Spannungssignals zu berechnen, welches eine Periode (Ts) 661 besitzt. 6b demonstriert das Konzept der PWM-Spannungsverzögerungszeit, welche in einem diskreten Zeitsteuersystem auftritt, und das Konzept einer PWM-Spannungsfortschaltung.
Die Durchschnittsausgangsspannung kann betrachtet werden, dass sie in dem Zentrum 662 der PWM-Periode ist. Von daher gibt es von einem Abtastereignis 664 bei t₀ ungefähr eine 1,5-T_S-Verzögerung 665 zwischen der Abtastzeit 664 und der Implementierung des aktuellen Spannungsbefehls bei 668 (dessen Durchschnitt der zentrale Punkt 662 ist). Während dieser 1,5-T_S-Verzögerung 665 wird sich der Motor um einen bestimmten Winkelgrad gedreht haben. Um diese Winkelrotation während der Verzögerungszeit 665 zu berücksichtigen, wird der Winkel, bei welchem der Spannungsbefehl angelegt ist, durch einen entsprechenden PWM-Spannungsfortschaltungswinkel (Δθ_{PWM_Adv}) eingestellt, welcher, wie in Gleichung (2) ausgedrückt, wie folgt berechnet werden kann: Δθ_{PWM_Adv} = t_{PWM_Adv}·ω_r (2)
Der PWM-Spannungsfortschaltungs-Winkel (Δθ_{PWM_Adv}) wird basierend auf einem Produkt der Winkelrotorgeschwindigkeit (ωr) und einem Wert für eine PWM-Spannungsfortschaltung-Verzögerungszeit (t_{PWM_Adv}) berechnet, welche eine Anzahl von unterschiedlichen Werten besitzen kann, wie dies nachfolgend erklärt wird. Im Wesentlichen bewirkt dies die Zeitdifferenz und die Rotation zwischen einem Stromabtastwert 664 und dem Zeitpunkt, wenn die zugehörigen Spannungsbefehl-Tastgradwerte (welche durch den Mittelpunkt der folgenden PWM-Periode approximiert sind) implementiert werden. Die Kompensation wird als eine Winkeljustierung implementiert, wenn die inversen Transformationen der Synchroner-Rahmen-Spannungsbefehle zurück zu dem stationären Referenzrahmen durchgeführt werden, wo der Winkel proportional der Geschwindigkeit mal der Verzögerungszeit 665 ist.
Bei einem Standard-AC-Motorantrieb, bei welchem die Schaltfrequenz (f_SW) sich langsam ändert, ist es gewöhnlicherweise adäquat, die PWM-Spannungsverzögerung als 1,5 T_S zu berechnen.
Wenn jedoch eine Dither-Technik, welche oben beschrieben ist, angewendet wird und sich die Schaltfrequenz (f_SW) schnell um wesentliche Beträge ändert, muss ein genaueres Verfahren benutzt werden, um die Stromstabilität sicherzustellen.
Für eine Stufenänderung in der Schaltfrequenz (f_SW), welche während eines Schaltfrequenz-(f_SW-)Übergangs zwischen einer Anfangsschaltperiode (T_{SW_initial}) und einer nächsten Schaltperiode (T_{SW_next}) auftritt, wird die PWM-Spannungsfortschaltung, welche notwendig ist, um die Implementierungsverzögerungen zu kompensieren, durch Gleichung (3) wie folgt gegeben: t_{PWM_Adv} = T_{SW_initial} + 1 / 2T_{SW_next} (3)
Die PWM-Spannungsfortschaltungs-Verzögerungszeit (t_{PWM_Adv}) ist eine Funktion sowohl der Anfangsschaltperiode (T_{SW_initial}), welche die Umkehrung der Schaltfrequenz während der Anfangsschaltperiode (T_{SW_initial}) ist, und der nächsten Schaltperiode (T_{SW_next}), welche die Umkehrung der Schaltfrequenz ist, welche während der nächsten Schaltperiode (T_{SW_next}) zu benutzen ist.
Demnach muss für jede Stufenänderung in der Schaltfrequenz die PWM-Spannungsfortschaltung durch eine Reihe von drei Zuständen wie folgt gehen:

• einen Anfangs-Stationärwert für die PWM-Spannungsfortschaltungs-Verzögerungszeit (t_{PWM_Adv_initial_ss}), welche während der Anfangsschaltperiode berechnet ist, wobei die Anfangsschaltperiode (T_{SW_initial}) benutzt wird,
• einen mittleren Wert für die PWM-Spannungsfortschaltungs-Verzögerungszeit (t_{PMW_Adv_intermediate}), welche während eines Übergangszustands berechnet ist, wobei sowohl die Anfangsschaltperiode (T_{SW_initial}) als auch die nächste Schaltperiode (T_{SW_next}) benutzt werden, und
• einen Final-Stationärwert für die PWM-Spannungsfortschaltung (t_{PWM_Adv_final_ss}), welcher berechnet ist, indem nur die nächste Schaltperiode (T_{SW_next}) benutzt wird.

6C stellt ein Beispiel einer Stufenänderung in der Schaltperiode (T_SW) und drei entsprechende Werte für eine PWM-Spannungsfortschaltung dar, welche benötigt werden, um die Implementierungsverzögerungen während dieser Stufenänderung zu kompensieren. In diesem speziellen Beispiel wird angenommen, dass die Schaltperiode (T_SW) sich von 100 μs 672 während einer Anfangsschaltperiode (T_{SW_initial}) 681 auf 200 μs 676 während einer nächsten Schaltperiode (T_{SW_next}) 685 ändert.
Während der Anfangsschaltperiode (T_{SW_initial}) 681 wird der Anfangs-Stationärwert für die PWM-Spannungsfortschaltungs-Verzögerungszeit (t_{PWM_Adv_initial_ss}) als das Produkt von 1,5 und der Anfangsschaltperiode (T_{SW_intial}) berechnet. Demnach ist in diesem Beispiel der Anfangs-Stationärwert für die PWM-Spannungsfortschaltungs-Verzögerungszeit (t_{PWM_Adv_initial_ss}) 150 μs (d. h. 100 μs + ½·100 μs = 1,5·100 μs).
Während eines Übergangszustands 683, welcher während des Schaltfrequenz-(f_SW-)Übergangs auftritt, wird ein mittlerer Wert für die PWM-Spannungsfortschaltungs-Verzögerungszeit (t_{PWM_Adv_intermediate}) berechnet, wobei sowohl die Anfangsschaltperiode (T_{SW_initial}) 681 als auch die nächste Schaltperiode (T_{SW_next}) 685 benutzt werden. In diesem Beispiel ist die Anfangsschaltperiode (T_{SW_initial}) 681 100 μs 672, und die nächste Schaltperiode (T_{SW_next}) 685 ist 200 μs 676, und deshalb wird der mittlere Wert für die PWM-Spannungsfortschaltungs-Verzögerungszeit (t_{PWM_Adv_intermediate}) zu 200 μs (100 μs + ½·200 μs) berechnet.
Der finale stationäre Wert für die PWM-Spannungsfortschaltungs-Verzögerungszeit (t_{PWM_Adv_final_ss}) wird berechnet, indem nur die nächste Schaltperiode (T_{SW_next}) 685 benutzt wird. Wie oben beschrieben, kann bei 550 der Final-Stationärwert für die PWM-Spannungsfortschaltungs-Verzögerungszeit (t_{PWM_Adv_final_ss}) in einer temporären Variablen gespeichert werden (welche während der Aufgabebearbeitung 600 nach-schneller Rate wiederzugewinnen ist). In diesem Beispiel ist der finale stationäre Wert für die PWM-Spannungsfortschaltungs-Verzögerungszeit (t_{PWM_Adv_final_ss}) 300 μs (200 μs + ½·200 μs = 1,5·200 μs).
Demnach ist es, wann immer sich die Schaltfrequenz (f_SW) ändert, notwendig, eine Information bezüglich der drei möglichen PWM-Spannungsfortschaltungs-Verzögerungszeitwerte zu besitzen. Aufgrund dieser Drei-Zustandsnatur der PWM-Spannungsfortschaltungs-Verzögerungszeit ist die vorher beschriebene Doppelpuffer-Vorgehensweise nicht adäquat. Um das Drei-Zustandsverhalten zu bewirken, wird ein Doppelpuffer angewendet, und der Pufferinhalt wird zweimal pro Schaltfrequenz-(f_SW-)Übergang aktualisiert.
Eine erste Aktualisierung tritt während der Aufgabenbearbeitung 500 mittlerer Rate auf, wenn das Parameter-Wiederinitialisierungsmodul 324 des Aufgabenprozessormoduls 320 mittlerer Rate den Mittelwert für die PWM-Spannungsfortschaltungs-Verzögerungszeit (t_{PWM_Adv_intermediate}) in dem ersten Doppelpuffer 334 speichert.
Bei 550 der Aufgabenbearbeitung 500 mittlerer Rate berechnet das PWM-Spannungsfortschaltungs-Berechnungsmodul 326 des Aufgabenprozessormoduls 320 mittlerer Rate den finalen stationären Wert für die PWM-Spannungsfortschaltungs-Verzögerungszeit (t_{PWM_Adv_final_ss}) und speichert diesen in einer zeitlichen Variablen. Indem der normale Doppelpufferprozess benutzt wird, wird der mittlere Wert für die PWM-Spannungsfortschaltungs-Verzögerungszeit (t_{PWM_Adv_intermediate}) von dem ersten Doppelpuffer 334 durch den Motorsteueralgorithmus verbraucht, um den Synchroner-Rahmen-Spannungsbefehl zurück zu dem stationären Rahmen zu transformieren, sobald der erste Index (Index 1) bei 614 in der Aufgabebearbeitung 610 vor-schneller Rate geschaltet wird.
Eine zweite Aktualisierung tritt während der Aufgabenbearbeitung 630 der nach-schnellen Rate auf, wenn das PWM-Spannungsfortschaltungs-Aktualisierungsmodul 376 des Aufgabenprozessormoduls 340 schneller Rate den Inhalt des ersten Doppelpuffers 334 (bei 636 der 6A) mit dem finalen stationären Wert für die PWM-Spannungsfortschaltungs-Verzögerungszeit (t_{PWM_Adv_final_ss}) überschreibt, welcher in der zeitlichen Variablen gespeichert ist.
Demnach werden drei unterschiedliche Werte für die PWM-Spannungsfortschaltungs-Verzögerungszeit (d. h. der Anfangs-Stationärwert für die PWM-Spannungsfortschaltungs-Verzögerungszeit (t_{PWM_Adv_initial_ss}), der mittlere Wert für die PWM-Spannungsfortschaltungs-Verzögerungszeit (t_{PWM_Adv_intermediate}) und der Final-Stationärwert für die PWM-Spannungsfortschaltungs-Verzögerungszeit (t_{PWM_Adv_final_ss})) während eines einzelnen Schaltfrequenz(f_SW-)Übergangs benutzt.
7A ist ein Satz von Graphen, welcher die Motorgeschwindigkeit 710-A, das befohlene Drehmoment 720-A und den Phasenstrom 730-A des Motors zeigt, wenn dieser bei einer verhältnismäßig hohen Motorgeschwindigkeit arbeitet, wobei AC-Motorsteueralgorithmen mit Aufbringen von Dither entsprechend dem Stand der Technik benutzt werden. 7A stellt dar, dass der Phasenstrom 730-A instabil und oszillierend ist (d. h. signifikante Oszillation aufweist). Dies beruht auf der Tatsache, dass die sich schnell ändernde Wechselrichterfrequenz nicht richtig zu der Steueralgorithmus-Implementierung in der Software beiträgt.
7B ist ein Satz von Graphen, welcher die Motorgeschwindigkeit 710-B, das befohlene Drehmoment 720-B und den Phasenstrom 730-B des Motors zeigt, wenn dieser bei verhältnismäßig hoher Motorgeschwindigkeit arbeitet, wobei die AC-Motorsteuerung mit Aufbringen von Dither entsprechend den veröffentlichten Ausführungsformen benutzt wird. Ein Vergleich von 7B mit 7A stellt dar, dass der Phasenstrom 730-A, welcher zu dem Motor führt, signifikant geringere Oszillation aufweist (z. B. ist er ein sauberer Sinus mit nicht beobachtbarer Oszillation), so dass damit die Effektivität der offenbarten Ausführungsformen demonstriert wird.
Schlussfolgerung
Demnach wurden verschiedene Ausführungsformen für das Steuern des Betriebs einer Mehrphasenmaschine in einem vektorgesteuerten Motorantriebssystem beschrieben.
Entsprechend zu einigen der offenbarten Ausführungsformen werden Verfahren, Systeme und Geräte für doppeltes Puffern jeglicher zeitabhängiger Motorsteuerparameter der Aufgabe 0 bereitgestellt, wenn sich die Schaltfrequenz so ändert, dass viele Werte für jeden der Parameter verfügbar sind. Dieses doppelte Puffern besitzt eine Neuheit in einer Anzahl von unterschiedlichen möglichen Anwendungen.
Entsprechend zu einigen der offenbarten Ausführungsformen werden Verfahren, Systeme und Geräte für das Erzeugen/Berechnen einer PWM-Spannungsfortschaltung bereitgestellt, wobei alte/aktuelle, mittlere und zukünftige/finale stationäre Werte bereitgestellt werden, jedes Mal wenn sich die Schaltfrequenz ändert. Mit anderen Worten, jedes Mal, wenn sich die Schaltfrequenz ändert, werden drei unterschiedliche oder Drei-Zustandswerte für die PWM-Spannungsfortschaltung während eines einzelnen Schaltfrequenzübergangs benutzt. Bei einigen Implementierungen können diese Ausführungsformen einige der Doppelpuffer-Techniken/Technologien innerhalb eines Verfahrens für das Berechnen einer PWM-Spannungsfortschaltung implementieren. In einer anderen Ausführungsform kann eine Dreifach-Puffertechnik benutzt werden, um die PWM-Spannungsfortschaltung zu berechnen, ohne das Aufbringen von Dither oder Doppelpuffertechniken zu benutzen.
Entsprechend zu einigen der offenbarten Ausführungsformen werden Verfahren, Systeme und Geräte bereitgestellt, um das Aufbringen von Dither für die Schaltfrequenz bereitzustellen, welche bei den PWM-Algorithmen benutzt werden. Drei unterschiedliche verschachtelte Schleifen können angewendet werden, welche bei unterschiedlichen Raten bzw. Geschwindigkeiten ausgeführt werden. Beispielsweise können eine Durchschnittsschaltfrequenz (f_{SW_avg}) und eine Dither-Spannweite bei einer langsamen Rate (Aufgabenbearbeitungsrate langsamer Rate) berechnet werden, und die momentane Frequenz oder die Dither-Rate kann bei einer schnelleren Rate (Aufgabenbearbeitungsrate mittlerer Rate) berechnet werden. In einer Ausführungsform wird die Durchschnittsschaltfrequenz (welche sich mit verhältnismäßig langsamen, sich ändernden Systemparametern, wie z. B. Geschwindigkeit, Drehmoment, Temperatur, ändern) bei einer langsamen Rate berechnet werden, eine Zufallszahl, ein Dither-Wert und neue Schaltfrequenz können bei einer mittleren Rate berechnet werden, und die aktuelle Betriebsfrequenz kann bei einer schnellen Rate aktualisiert werden. In einer Implementierung können die veröffentlichten Dither-Aufbringtechniken im Kontext eines Steuergliedes in einem elektrischen Motorantrieb benutzt werden, um akustisches Rauschen mit konstantem Ton, welches durch das HEV erzeugt ist, willkürlich auszuwählen.
In einigen Ausführungsformen kann ein Doppelpuffer in Verbindung mit dem Aufbringen von Dither benutzt werden. Beispielsweise kann ein Doppelpuffer benutzt werden, um die zeitabhängigen Parameter der Aufgabe 0 zu speichern, und kann bei der mittleren Rate aktualisiert werden. Die Indizes können benutzt werden, um zwischen, welche Pufferseite (oder der Doppelpuffer) die aktuellen Steuerung benutzt, gegenüber welcher aktualisiert wird, zu schalten. Eine Kennung kann gesetzt werden, wenn alle Berechnungen vollendet sind und die Parameterwerte aktualisiert worden sind; diese Kennung wird als ein Handshake-Signal benutzt, um einen Aufgabenprozessor schneller Rate wissen zu lassen, dass Puffer aktualisiert worden sind und dass er die aktuelle Schaltfrequenz ändern kann. In einigen Ausführungsformen werden Funktionen der Vor-Aufgabe 0 und der Nach-Aufgabe 0 benutzt, um die Indizes zu schalten, die PWM-Spannungsfortschaltung-Nach-Aufgabe 0 zu aktualisieren und die Schaltfrequenz zu setzen. Die zeitabhängigen Parameter der Aufgabe 0, welche nicht über den Doppelpuffer behandelt wurden, die Parameter-Widerinitialisierungsfunktionen der Aufgabe 1 können zusammen so gruppiert werden, dass sie in einem Schritt durchgeführt werden, um die Möglichkeit des Unterbrechens zu minimieren, welche während dieser Berechnungen auftritt. Bei einigen Implementierungen können zwei Sätze von Doppelpuffern benutzt werden, abhängig davon, ob der Parameter von Interesse den Strom oder die zukünftige Aufgabe0-Periodeninformation in seinen Berechnungen benutzen muss.
Fachleute werden ferner würdigen, dass die verschiedenen dargestellten logischen Blöcke, Module, Schaltungen und Algorithmenschritte, welche hier in Verbindung mit den veröffentlichen Ausführungsformen beschrieben werden, als elektronische Hardware, Computersoftware oder eine Kombination von beiden implementiert werden können. Einige der Ausführungsformen und Implementierungen werden oben in Termen der funktionellen und/oder logischen Blockkomponenten (oder Modulen) und verschiedenen Verarbeitungsschritten beschrieben. Es sollte jedoch gewürdigt werden, dass derartige Blockkomponenten (oder Module) durch eine beliebige Anzahl von Hardware-, Software- und/oder Firmware-Komponenten realisiert werden können, welche so konfiguriert sind, um die spezifizierten Funktionen durchzuführen.
Um diese Auswechselbarkeit der Hardware und Software klar darzustellen, wurden verschiedene erläuternde Komponenten, Blöcke, Module, Schaltungen und Schritte oben im Allgemeinen in Termen ihrer Funktionalität beschrieben. Ob eine derartige Funktionalität als Hardware oder Software implementiert wird, hängt von der speziellen Anwendung und den Gestaltungsgrenzen ab, welche im Gesamtsystem vorliegen. Fachleute können die beschriebene Funktionalität auf verschiedene Weise für jede spezielle Anwendung implementieren, jedoch sollten derartige Implementier-Entscheidungen nicht interpretiert werden, um eine Abweichung vom Umfang der vorliegenden Erfindung auszulösen. Beispielsweise kann eine Ausführungsform oder ein System oder eine Komponente verschiedene integrierte Schaltungskomponenten anwenden, z. B. Speicherelemente, Digitale-Signal-Verarbeitungselemente, logische Elemente, Look-Up-Tabellen oder Ähnliches, welche eine Vielzahl von Funktionen unter der Steuerung eines oder mehrerer Mikroprozessoren oder anderer Steuereinrichtungen ausführen können. Zusätzlich werden Fachleute würdigen, dass hier beschriebene Ausführungsformen nur beispielhafte Implementierungen sind.
Die verschiedenen erläuternden logischen Blöcke, Module und Schaltungen, welche in Verbindung mit den hier veröffentlichten Ausführungsformen beschrieben sind, können hier implementiert oder mit einem Prozessor für allgemeine Zwecke, einem Digitalsignalprozessor (DSP), einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC), einem feldprogrammierbaren Gate Array (FPGA) oder einer anderen programmierbaren logischen Einrichtung, diskreter Gate- oder Transistorlogik, diskreten Hardware-Komponenten oder irgendeiner Kombination davon durchgeführt werden, welche gestaltet ist bzw. sind, um die Funktionen, welche hier beschrieben sind, durchzuführen. Ein Prozessor für einen allgemeinen Zweck kann ein Mikroprozessor sein, aber als Alternative kann der Prozessor irgendein herkömmlicher Prozessor, ein Steuerglied, ein Mikrosteuerglied oder eine Zustandsmaschine sein. Ein Prozessor kann auch als eine Kombination von Rechnereinheiten implementiert werden, z. B. eine Kombination von einem DSP und einem Mikroprozessor, eine Vielzahl von Mikroprozessoren, einer oder mehrere Mikroprozessoren in Verbindung mit einem DSP-Kern oder irgendeine andere derartige Konfiguration.
Die Schritte eines Verfahrens oder eines Algorithmus, welche in Verbindung mit den hier veröffentlichten Ausführungsformen beschrieben sind, können direkt in Hardware, in einem Software-Modul, welcher durch einen Prozessor ausgeführt wird, oder in einer Kombination von den beiden eingebettet sein. Ein Software-Modul kann in einem RAM-Speicher, einem Flash-Speicher, einem ROM-Speicher, einem EPROM-Speicher, einem EEPROM-Speicher, Registern, einer Festplatte, einer entfernbaren Platte, einer CD-ROM oder in irgendeiner anderen Form von Speichermedium, welches in der Fachwelt bekannt ist, angesiedelt sein. Ein beispielhaftes Speichermedium ist an den Prozessor gekoppelt, so dass der Prozessor die Information von dem Speichermedium lesen kann und die Information auf dieses schreiben kann. Alternativ kann das Speichermedium integral mit dem Prozessor sein. Der Prozessor und das Speichermedium können in einem ASIC angesiedelt sein. Der ASIC kann in einem Benutzerterminal angesiedelt sein. Alternativ können der Prozessor und das Speichermedium als diskrete Komponenten in einem Benutzerterminal angesiedelt sein.
In diesem Dokument können Vergleichsterme, wie z. B. erster und zweiter und Ähnliches, nur benutzt werden, um eine Einheit oder Aktion von einer anderen Einheit oder Aktion zu unterscheiden, ohne dabei notwendigerweise irgendeine aktuelle derartige Beziehung oder Reihenfolge zwischen derartigen Einheiten oder Aktionen zu erfordern oder zu beinhalten. Numerische Ordnungszahlen, wie z. B. ”erster”, ”zweiter”, ”dritter” etc., bezeichnen einfach unterschiedliche Einzelelemente einer Vielfalt und beinhalten keinerlei Reihenfolge oder Folge, es sei denn, dies wird speziell durch die Sprache der Ansprüche definiert. Die Reihenfolge oder der Text in irgendeinem der Ansprüche beinhaltet nicht, dass Prozessschritte in einer zeitlichen oder logischen Reihenfolge entsprechend einer derartigen Folge durchgeführt werden müssen, es sei denn, dies wird speziell durch die Sprache des Anspruchs definiert. Die Prozessschritte können in irgendeiner Reihenfolge untereinander ausgetauscht werden, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, solange wie ein derartiges Austauschen nicht im Gegensatz zu der Sprache des Anspruchs steht und nicht logischerweise keinen Sinn ergibt.
Außerdem beinhalten Wörter, abhängig vom Kontext, wie z. B. ”verbinden” oder ”gekoppelt an”, welche für das Beschreiben einer Beziehung zwischen unterschiedlichen Elementen benutzt werden, nicht, dass eine direkte physikalische Verbindung zwischen diesen Elementen hergestellt werden muss. Beispielsweise können zwei Elemente miteinander physikalisch, elektronisch, logisch oder in irgendeiner anderen Weise durch eines oder mehrere zusätzliche Elemente verbunden sein.
Während wenigstens eine beispielhafte Ausführungsform in der vorausgegangenen detaillierten Beschreibung präsentiert wurde, sollte gewürdigt werden, dass eine große Anzahl von Variationen existiert. Es sollte gewürdigt werden, dass die beispielhafte Ausführungsform oder Ausführungsformen, nur Beispiele sind und sie sollen nicht den Umfang, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration der Erfindung in irgendeiner Weise eingrenzen. Vielmehr wird die vorausgegangene detaillierte Beschreibung Fachleuten eine bequeme Anleitung für das Implementieren der beispielhaften Ausführungsform oder der beispielhaften Ausführungsformen liefern. Es sollte davon ausgegangen werden, dass verschiedene Änderungen in der Funktion und in der Anordnung der Elemente durchgeführt werden können, ohne vom Umfang der Erfindung, wie er in den Ansprüchen und den rechtlichen Äquivalenten davon dargelegt ist, abzuweichen.
WEITERE AUSFÜHRUNGSFORMEN

1. Verfahren, welches aufweist: iteratives Ausführen einer Aufgabenbearbeitungsschleife langsamer Rate, welche bei einer verhältnismäßig langsamen Rate während einer ersten Aufgabenbearbeitungsperiode (T_TASK2) ausgeführt wird, wobei der Schritt des iterativen Ausführens der Aufgabenbearbeitungsschleife langsamer Rate aufweist: Berechnen, einmal während jeder ersten Aufgabebearbeitungsperiode (T_TASK2), einer durchschnittlichen Schaltfrequenz (f_{SW_avg}) und einer ”Dither”-Spannfrequenz (f_span), wobei die ”Dither”-Spannfrequenz (f_span) einen Betrag an Frequenzvariation entspricht, welche zugelassen ist, wenn Dither auf der Schaltfrequenz (f_SW) aufgesetzt wird, um Schaltsignale zu erzeugen, welche an einem Wechselrichtermodul angewendet werden; iteratives Ausführen einer Aufgabebearbeitungsschleife mittlerer Rate, welche bei einer mittleren Rate während einer zweiten Aufgabebearbeitungsperiode (T_TASK1) ausgeführt wird, iteratives Ausführen einer Aufgabenbearbeitungsschleife schneller Rate, welche bei einer verhältnismäßig schnellen Rate während einer dritten Aufgabenbearbeitungsperiode (T_Task0) ausgeführt wird; wobei das iterative Ausführen einer Aufgabenbearbeitungsschleife mittlerer Rate aufweist: Berechnen, bei der mittleren Rate (_TASK1) während des Ausführens der Aufgabebearbeitungsschleife mittlerer Rate, vor der Ausführung der Aufgabebearbeitungsschleife vorschneller Rate: einer Pseudozufallszahl (K_rand) und einer neuen momentanen Schaltfrequenz (f_{SW_new}), basierend auf der durchschnittlichen Schaltfrequenz (f_{SW_avg}), der Dither-Spannfrequenz (f_span) und einer skalierten Version der Pseudozufallszahl (K_rand); und regelmäßiges und konsekutives Wiederinitialisieren zeitabhängiger Parameterwerte, welche während der Aufgabenbearbeitung schneller Rate benutzt werden, basierend auf der neuen momentanen Schaltfrequenz (f_{SW_new}), so dass alle der zeitabhängigen Parameterwerte, welche während der Aufgabenbearbeitung schneller Rate benutzt wurden, mit korrekten Werten aktualisiert worden sind, welche repräsentativ für die neue momentane Schaltfrequenz (f_{SW_new}) sind.
2. Verfahren nach Ausführungsform 1, wobei der Schritt des iterativen Ausführens eine Aufgabenbearbeitungsschleife mittlerer Rate ferner aufweist: Setzen einer Kennungsvariablen auf ”true” bzw. ”wahr” nach dem Berechnen der neuen momentanen Schaltfrequenz (f_{SW_new}), um zu signalisieren, dass die neue momentane Schaltfrequenz (f_{SW_new}) bereit ist, von der Aufgabenbearbeitungsschleife schneller Rate benutzt zu werden.
3. Verfahren nach Ausführungsform 2, welches ferner aufweist: Konfigurieren eines ersten Doppelpuffers, um einen ersten Satz von Parameterwerten zu halten, wobei der erste Doppelpuffer aufweist: eine erste Seite, welche aufweist: eine Vielzahl von ersten Elementen, wobei jedes der ersten Elemente konfiguriert ist, einen aus einer ersten Vielzahl von Parameterwerten zu halten, wobei jeder der ersten Vielzahl von Parameterwerten einem ersten Wert für einen speziellen zeitabhängigen Parameter entspricht; und eine zweite Seite, welche aufweist: eine Vielzahl von zweiten Elementen, wobei jedes der zweiten Elemente konfiguriert ist, einen aus einer zweiten Vielzahl von Parameterwerten zu halten, wobei jeder aus der zweiten Vielzahl von Parameterwerten einem zweiten Wert für einen der einzelnen zeitabhängigen Parameter entspricht.
4. Verfahren nach Ausführungsform 3, wobei die zeitabhängigen Parameter von den Motorsteuermodulen benutzt werden und eine Funktion der Schaltfrequenz (f_SW) sind.
5. Verfahren nach Ausführungsform 3, wobei das iterative Ausführen der Aufgabenbearbeitungsschleife schneller Rate aufweist: Ausführen einer Aufgabenbearbeitungsschleife vor-schneller Rate der Aufgabenbearbeitungsschleife schneller Rate, wobei die Pseudozufallszahl (K_rand) und die neue momentane Schaltfrequenz (f_{SW_new}) vor der Ausführung der Aufgabenbearbeitungsschleife vor-schneller Rate berechnet werden; und Ausführen einer Aufgabenbearbeitungsschleife nach-schneller Rate der Aufgabenbearbeitungsschleife schneller Rate.
6. Verfahren nach Ausführungsform 5, wobei der Schritt des Ausführens der Aufgabenbearbeitungsschleife vor-schneller Rate der Aufgabenbearbeitungsschleife schneller Rate aufweist: Umschalten eines Wertes eines ersten Indexes einmal bei jeder zweiten Aufgabenbearbeitungsperiode (T_Task1) während der Aufgabenbearbeitung vor-schneller Rate, so dass ein erster Zeiger abwechselnd auf die erste Seite oder die zweite Seite zeigt, so dass die ersten Elemente der ersten Seite und die zweiten Elemente der zweiten Seite konfiguriert sind, abhängig von dem Wert des ersten Indexes bei einem speziellen Zeitpunkt, um abwechselnd zu halten: neue Parameterwerte für die zeitabhängigen Parameter, welche durch das Parameter-Wiederinitialisierungsmodul des Aufgabenprozessormoduls mittlerer Rate für den weiteren Gebrauch durch die Motorsteuermodule aktualisiert/wiederinitialisiert werden, basierend auf der neuen momentanen Schaltfrequenz (f_{SW_new}), welche durch das zweite Berechnungsmodul berechnet wurde, wobei die neuen Parameterwerte die neue momentane Schaltfrequenz (f_{SW_new}) reflektieren, welche für die erste Aufgabenbearbeitung schneller Rate während einer nächsten dritten Aufgabenbearbeitungsperiode (T_Task0) angewendet werden wird; oder aktuelle Parameterwerte für die Zeitabhängigen, welche durch die Motorsteuermodule bei dem Aufgabenprozessormodul schneller Rate bei einem aktuellen Zeitpunkt verbraucht/benutzt sind, wobei die aktuellen Parameterwerte die gerade aktuelle momentane Schaltfrequenz (f_SW) reflektieren, welche für die Aufgabenbearbeitung schneller Rate während einer aktuellen dritten Aufgabenbearbeitungsperiode (T_Task0) angewendet werden wird.
7. Verfahren nach Ausführungsform 6, wobei der Schritt des iterativen Ausführens der Aufgabenbearbeitungsschleife schneller Rate aufweist: Bestimmen, dass eine neue mittlere Rate der zweiten Aufgabenbearbeitungsperiode (T_Task1) initiiert worden ist, wobei der Schritt des iterativen Ausführens der Aufgabenbearbeitungsschleife mittlerer Rate ferner aufweist: Aktualisieren der neuen Parameterwerte für die zeitabhängigen Parameter, basierend auf der neuen momentanen Schaltfrequenz (f_{SW_new}); und wenn das Aktualisieren der neuen Parameterwerte vollendet ist: wobei der Schritt des iterativen Ausführens der Aufgabenbearbeitungsschleife schneller Rate ferner aufweist: Ändern der momentan aktuellen Schaltfrequenz in die neue momentane Schaltfrequenz (f_{SW_new}); und dann Umschalten des Wertes auf den ersten Index.
8. Verfahren nach Ausführungsform 5, wobei der Schritt des Ausführens der Aufgabenbearbeitungsschleife vor-schneller Rate der Aufgabebearbeitung schneller Rate aufweist: Bestimmen, ob die Kennungsvariable auf ”wahr” gesetzt ist; und wenn die Kennungsvariable bestimmt wird, auf ”wahr” gesetzt zu sein: Umschalten des Wertes des ersten Indexes, um einen ersten Zeiger auf den Doppelpuffer zu ändern, so dass der erste Zeiger auf die entgegengesetzte Seite zeigt, auf welche er zuvor gezeigt hat; und Erzeugen eines Frequenzänderungsbefehls, welcher zur Hardware geht, um die momentane aktuelle Schaltfrequenz (f_SW) in die neue momentane Schaltfrequenz (f_{SW_new}) zu ändern.
9. Verfahren nach Ausführungsform 5, welches ferner aufweist: Konfigurieren eines zweiten Doppelpuffers, um einen zweiten Satz von Parameterwerten zu halten, welcher unterschiedlich zu der ersten Vielzahl von Parameterwerten für die zeitabhängigen Parameter ist, wobei der zweite Doppelpuffer aufweist: eine dritte Seite, welche aufweist: eine Vielzahl von dritten Elementen, wobei jedes der dritten Elemente konfiguriert ist, einen aus einer dritten Vielzahl von Parameterwerten zu halten, wobei jeder der dritten Vielzahl von Parameterwerten einem ersten Wert für einen speziellen Parameter entspricht; eine vierte Seite, welche aufweist: eine Vielzahl von vierten Elementen, wobei jedes der vierten Elemente konfiguriert ist, einen aus einer vierten Vielzahl von Parameterwerten zu halten, wobei jeder der vierten Vielfalt von Parameterwerten einem zweiten Wert für einen der speziellen Parameter entspricht; wobei der Schritt des Ausführens der Aufgabenbearbeitungsschleife nach-schneller Rate aufweist: Bestimmen, ob die Kennungsvariable auf ”wahr” gesetzt ist; und wenn die Kennungsvariable bestimmt wird, auf ”wahr” gesetzt zu sein: Aktualisieren einer Variablen in Software, welche die momentane aktuelle Schaltfrequenz (f_SW) mit der neuen momentanen Schaltfrequenz (f_{SW_new}) speichert und dann die Kennungsvariable auf ”false” bzw. ”falsch” setzt; und Umschalten, nachdem die Kennungsvariable auf ”falsch” gesetzt ist, eines Wertes eines zweiten Indexes bei der mittleren Rate, so dass ein zweiter Zeiger abwechselnd auf die dritte Seite oder die vierte Seite einmal bei jeder zweiten Aufgabenbearbeitungsperiode (T_Task1) zeigt.
10. Verfahren nach Ausführungsform 1, wobei die relativ langsame Rate kleiner als die mittlere Rate ist, wobei die mittlere Rate kleiner als die relativ schnelle Rate ist, wobei die Aufgabenbearbeitung schneller Rate durch die Aufgabenbearbeitung mittlerer Rate und die Aufgabenbearbeitung langsamer Rate nicht unterbrechbar ist, und wobei die Aufgabenbearbeitung mittlerer Rate nicht durch die Aufgabenbearbeitung langsamer Rate unterbrechbar ist, und durch die Aufgabenbearbeitung schneller Rate unterbrechbar ist, wobei die Aufgabenbearbeitung langsamer Rate durch die Aufgabenbearbeitung schneller Rate und die Aufgabenbearbeitung mittlerer Rate unterbrechbar ist.
11. System, welches aufweist: ein Aufgabenprozessormodul langsamer Rate, welches konfiguriert ist, um iterativ Aufgabenbearbeitung langsamer Rate während einer Aufgabenbearbeitungsschleife langsamer Rate auszuführen, welche bei einer verhältnismäßig langsamen Rate während einer ersten Aufgabenbearbeitungsperiode (T_TASK2) ausgeführt wird, wobei das Aufgabenprozessormodul langsamer Rate aufweist: ein erstes Berechnungsmodul, welches einmal während jeder ersten Aufgabenbearbeitungsperiode (T_TASK2) eine Durchschnittsschaltfrequenz (f_{SW_avg}) und eine ”Dither”-Spannfrequenz (f_span) berechnet, welche einem Betrag an Frequenzvariation entspricht, welche zugelassen ist, wenn die Schaltfrequenz (f_SW) mit Dither versehen wird; ein Aufgabenprozessormodul mit mittlerer Rate, welches konfiguriert ist, um iterativ Aufgabenbearbeitung mittlerer Rate während einer Aufgabenbearbeitungsschleife mittlerer Rate auszuführen, welche bei einer mittleren Rate während einer zweiten Aufgabenbearbeitungsperiode (T_TASK1) ausgeführt wird; und ein Aufgabeprozessormodul schneller Rate, welches konfiguriert ist, um iterativ Aufgabenbearbeitung schneller Rate während einer Aufgabenbearbeitungsschleife schneller Rate auszuführen, welche bei einer relativ schnellen Rate während einer dritten Aufgabenbearbeitungsperiode (T_Task0) ausgeführt wird, und wobei das Aufgabenprozessormodul mittlerer Rate aufweist: ein zweites Berechnungsmodul, welches konfiguriert ist, um bei der mittleren Rate (T_TASK1) während der Ausführung der Aufgabenbearbeitungsschleife mittlerer Rate zu berechnen: eine Pseudozufallszahl (K_rand) und eine neue momentane Schaltfrequenz (f_{SW_new}), basierend auf der durchschnittlichen Schaltfrequenz (f_{SW_avg}), die ”Dither”-Spannfrequenz (f_span) und eine skalierte Version der Pseudozufallszahl (K_rand); und ein Parameter-Wiederinitialisierungsmodul, welches regelmäßig und konsekutiv zeitabhängige Parameterwerte initialisiert, welche von dem Aufgabenprozessor schneller Rate benutzt werden, basierend auf der neuen momentanen Schaltfrequenz (f_{SW_new}).
12. System nach Ausführungsform 12, wobei das Aufgabenprozessormodul mittlerer Rate ferner aufweist: ein Kennungsvariable-Steuermodul, welches konfiguriert ist, eine Kennungsvariable auf ”wahr” zu setzen, nachdem das zweite Berechnungsmodul die neue momentane Schaltfrequenz (f_{SW_new}) berechnet, wobei die zeitabhängigen Parameterwerte vor dem Setzen der Kennungsvariable auf ”wahr” wiederinitialisiert werden.
13. System nach Ausführungsform 12, welches ferner aufweist: einen ersten Doppelpuffer, welcher konfiguriert ist, einen ersten Satz von Parameterwerten zu halten, welcher aufweist: eine erste Seite, welche aufweist: eine Vielzahl von ersten Elementen, wobei jedes der ersten Elemente konfiguriert ist, einen aus einer ersten Vielzahl von Parameterwerten zu halten, wobei jeder der ersten Vielzahl von Parameterwerten einem ersten Wert für einen der speziellen zeitabhängigen Parameter entspricht; und eine zweite Seite, welche aufweist: eine Vielzahl von zweiten Elementen, wobei jedes der zweiten Elemente konfiguriert ist, einen aus einer zweiten Vielzahl von Parameterwerten zu halten, wobei jeder der zweiten Vielzahl von Parameterwerten einem zweiten Wert für einen der speziellen zeitabhängigen Parameter entspricht.
14. System nach Ausführungsform 13, wobei die zeitabhängigen Parameter von den Motorsteuermodulen benutzt werden, und wobei die zeitabhängigen Parameter eine Funktion der Schaltfrequenz (f_SW) und empfindlich gegenüber Fehlern in der Schaltfrequenz (f_SW) sind.
15. System nach Ausführungsform 13, wobei die Aufgabenbearbeitungsschleife schneller Rate aufweist: ein Aufgabenprozessormodul vor-schneller Rate, welches konfiguriert ist, Aufgabenbearbeitung vor-schneller Rate während einer Aufgabenbearbeitungsschleife vor-schneller Rate der Aufgabenbearbeitungsschleife schneller Rate auszuführen, wobei das zweite Berechnungsmodul konfiguriert ist, die Pseudozufallszahl (K_rand) und die neue momentane Schaltfrequenz (f_{SW_new}) vor dem Ausführen der Aufgabenbearbeitungsschleife vor-schneller Rate zu berechnen; und ein Aufgabenprozessormodul nach-schneller Rate, welches konfiguriert ist, Aufgabenbearbeitung nach-schneller-Rate während einer Aufgabenbearbeitungsschleife nach-schneller Rate der Aufgabebearbeitungsschleife schneller Rate auszuführen.
16. System nach Ausführungsform 15, wobei das Aufgabenprozessormodul schneller Rate einen Wert eines ersten Indexes einmal alle zwei Aufgabenbearbeitungsperioden (T_Task1) während der Aufgabenbearbeitung schneller Rate umschaltet, so dass ein erster Zeiger abwechselnd auf die erste Seite oder die zweite Seite zeigt, und wobei die ersten Elemente der ersten Seite und die zweiten Elemente der zweiten Seite konfiguriert sind, abhängig von dem Wert des ersten Indexes bei einem speziellen Zeitpunkt, um abwechselnd zu halten: neue Parameterwerte für die zeitabhängigen Parameter, welche durch das Parameter-Wiederinitialisierungsmodul des Aufgabeprozessormoduls mittlerer Rate für den zukünftigen Gebrauch durch die Motorsteuermodule aktualisiert/wiederinitialisiert werden, basierend auf der neuen momentanen Schaltfrequenz (f_{SW_new})_, welche durch das zweite Berechnungsmodul berechnet wurde, wobei die neuen Parameterwerte die neue momentane Schaltfrequenz (f_{SW_new}) reflektieren, welche für die Aufgabenbearbeitung schneller Rate während einer nächsten dritten Aufgabenbearbeitungsperiode (T_Task0) angewendet werden wird; oder aktuelle Parameterwerte für die Zeitabhängigen, welche durch die Motorsteuermodule bei dem Aufgabenprozessormodul schneller Rate bei einem aktuellen Zeitpunkt verbraucht/benutzt sind, wobei die aktuellen Parameterwerte die gerade aktuelle momentane Schaltfrequenz (f_SW) reflektieren, welche für die Aufgabenbearbeitung schneller Rate während einer aktuellen dritten Aufgabenbearbeitungsperiode (T_Task0) angewendet werden werden.
17. System nach Ausführungsform 16, wenn das Aufgabenprozessormodul schneller Rate bestimmt, dass eine neue mittlere Rate der zweiten Aufgabenbearbeitungsperiode (T_Task1) initiiert worden ist, wobei das Aufgabenprozessormodul mittlerer Rate die neuen Parameterwerte für die zeitabhängigen Parameter aktualisiert, basierend auf der neuen momentanen Schaltfrequenz (f_{SW_new}), welche durch das zweite Berechnungsmodul berechnet wurde, und wenn das Aktualisieren der neuen Parameterwerte vollendet ist, wobei das Aufgabenprozessormodul schneller Rate die gerade aktuelle Schaltfrequenz (f_{SW_new}) ändert und dann den Wert des ersten Indexes umschaltet.
18. System nach Ausführungsform 15, wobei das Setzen der Kennungsvariablen auf ”wahr” dem Aufgabenprozessor schneller Rate signalisiert, dass die neue momentane Schaltfrequenz (f_{SW_new}) bereit ist, bei dem Aufgabenprozessor schneller Rate während der Aufgabenbearbeitung schneller Rate benutzt zu werden, wobei das Aufgabenprozessormodul vorschneller Rate aufweist: ein Prüfmodul, welches konfiguriert ist, die Kennungsvariable zu prüfen, um zu bestimmen, wenn die Kennungsvariable auf ”wahr” gesetzt ist; und ein Umschaltmodul, welches konfiguriert ist, wenn die Kennungsvariable bestimmt wird, auf ”wahr” gesetzt zu werden, den Wert des ersten Indexes umzuschalten, um einen ersten Zeiger auf den Doppelpuffer so zu ändern, dass der erste Zeiger auf die entgegengesetzte Seite zeigt, auf welche er vorher gezeigt hat; ein Modul, welches konfiguriert ist, einen Frequenzänderungsbefehl zu erzeugen, welcher an die Hardware geht, um die gerade aktuelle Schaltfrequenz (f_SW) in die neue momentane Schaltfrequenz (f_{SW_new}) zu ändern, wenn die Kennungsvariable bestimmt wird, dass sie auf ”wahr” zu setzen ist.
19. System nach Ausführungsform 15, wobei der erste Doppelpuffer ein erster Doppelpuffer ist, und welche ferner aufweist: einen zweiten Doppelpuffer, welcher konfiguriert ist, einen zweiten Satz von Parameterwerten zu halten, unterschiedlich gegenüber der ersten Vielzahl von Parameterwerten für die zeitabhängigen Parameter, welche aufweist: eine dritte Seite, welche aufweist: eine Vielzahl von dritten Elementen, wobei jedes der dritten Elemente konfiguriert ist, einen aus einer dritten Vielzahl von Parameterwerten zu halten, wobei jeder aus der dritten Vielzahl von Parameterwerten einem Wert für einen speziellen Parameter entspricht; eine vierte Seite, welche aufweist: eine Vielzahl von vierten Elementen, wobei jedes der vierten Elemente konfiguriert ist, einen aus einer vierten Vielzahl von Parameterwerten zu halten, wobei jeder aus der vierten Vielzahl von Parameterwerten einem zweiten Wert für einen der speziellen Parameter entspricht, wobei der erste Zeiger ein erster Zeiger ist, und wobei das Aufgabenprozessormodul schneller Rate einen Wert eines zweiten Indexes bei der mittleren Rate während einer Aufgabenbearbeitung schneller Rate so umschaltet, dass ein zweiter Zeiger abwechselnd auf die dritte Seite oder die vierte Seite einmal pro jeder zweiten Aufgabenbearbeitungsperiode (T_Task1) zeigt.
20. System nach Ausführungsform 18, wobei das Aufgabenprozessormodul nach-schneller Rate aufweist: ein anderes Prüfmodul, welches konfiguriert ist, die Kennungsvariable zu prüfen, um zu bestimmen, ob die Kennungsvariable auf ”wahr” gesetzt ist; und ein Aktualisierungsmodul, welches konfiguriert ist, um zu aktualisieren, wenn die Kennungsvariable bestimmt wird, auf „wahr” gesetzt zu sein, einer Variablen in Software, welche die gerade aktuelle Schaltfrequenz (f_SW) mit der neuen momentanen Schaltfrequenz (f_{SW_new}) speichert; ein Modul, welches konfiguriert ist, die Kennungsvariable auf ”falsch” zu setzen, nachdem die Variable in Software, welche die gerade aktuelle Schaltfrequenz (f_SW) speichert, mit der neuen momentanen Schaltfrequenz (f_{SW_new}) aktualisiert ist; ein Umschaltmodul, welches konfiguriert ist, nachdem die Kennungsvariable auf ”falsch” gesetzt ist, den Wert des zweiten Indexes bei der mittleren Rate während der Aufgabenbearbeitung schneller Rate umzuschalten, so dass der zweite Zeiger bei jeder zweiten Aufgabenbearbeitungsperiode (T_Task1) abwechselnd auf die dritte Seite oder die vierte Seite zeigt.
21. System nach Ausführungsform 11, wobei die verhältnismäßig langsame Rate kleiner als die mittlere Rate ist, wobei die mittlere Rate kleiner als die verhältnismäßig schnelle Rate ist, wobei die Aufgabenbearbeitung schneller Rate durch die Aufgabenbearbeitung mittlerer Rate und die Aufgabenbearbeitung langsamer Rate nicht unterbrechbar ist und wobei die Aufgabenbearbeitung mittlerer Rate nicht durch die Aufgabenbearbeitung langsamer Rate unterbrechbar ist und durch die Aufgabenbearbeitung schneller Rate unterbrechbar ist, und wobei die Aufgabenbearbeitung langsamer Rate durch die Aufgabenbearbeitung schneller Rate und die Aufgabenbearbeitung mittlerer Rate unterbrechbar ist.
22. Verfahren für das Betreiben eines Doppelpuffers, welcher eine erste Seite besitzt, welche eine Vielzahl von ersten Elementen besitzt, wobei jedes konfiguriert ist, einen aus einer Vielzahl von Parameterwerten zu halten, so dass jeder einem ersten Wert für jeden speziellen zeitabhängigen Parameter entspricht, und eine zweite Seite, welche eine Vielzahl von zweiten Elementen besitzt, wobei jedes konfiguriert ist, einen aus einer zweiten Vielzahl von Parametern zu halten, so dass jeder einem zweiten Wert für jeden der speziell zeitabhängigen Parameter entspricht, wobei das Verfahren aufweist: Selektieren, bei einem Aufgabenprozessormodul mittlerer Rate, die erste Vielzahl von Parameterwerten für den Gebrauch durch die Steuermodule, wenn ein Wert eines Indexes ein erster Wert ist, wobei zu der Zeit des Auswählens die erste Vielzahl der Parameterwerte eine neue mittlere Rate der zweiten Aufgabenbearbeitungsperiode (T_Task1) reflektiert; Bestimmen, bei dem Aufgabenprozessor mittlerer Rate, ob eine neue mittlere Rate einer zweiten Aufgabenbearbeitungsperiode (T_Task1) durch das Prozessormodul mittlerer Rate initiiert worden ist; Aktualisieren der zweiten Vielzahl von Parameterwerten bei dem Aufgabenprozessormodul mittlerer Rate, wenn die neue mittlere Rate einer zweiten Aufgabenbearbeitungsperiode (T_Task1) initiiert worden ist, basierend auf einer neuen Schaltfrequenz (f_{SW_new}), welche einmal bei jeder zweiten Aufgabenbearbeitungsperiode (T_Task1) durch das Aufgabenprozessormodul der mittleren Rate berechnet wird; wenn das Aufgabenprozessormodul mittlerer Rate bestimmt, dass jeder aus der zweiten Vielzahl von Parameterwerten aktualisiert worden ist: Ändern, bei einem Aufgabenprozessormodul schneller Rate, einmal bei jeder zweiten Aufgabenbearbeitungsperiode (T_Task1) einer gerade aktuellen Schaltfrequenz (f_SW) auf die neue Schaltfrequenz (f_{SW_new}); und Umschalten des Indexes auf einen zweiten Wert, um die Rollen der ersten Seite und der zweiten Seite umzukehren, so dass die zweite Vielzahl von Parameterwerten für den Gebrauch durch die Motorsteuermodule ausgewählt werden wird, so dass die erste Vielzahl der Parameterwerte aktualisiert werden wird, basierend auf einer andere neuen Schaltfrequenz (f_{SW_new}).
23. Verfahren nach Ausführungsform 22, welche ferner aufweist: nach dem Umschalten des Indexes auf den zweiten Wert, und Bestimmen bei dem Aufgabenprozessormodul mittlerer Rate, dass der Index den zweiten Wert besitzt; Auswählen, bei dem Aufgabenprozessormodul mittlerer Rate, der zweiten Vielzahl von Parameterwerten für den Gebrauch durch die Motorsteuermodule, wobei bei der Zeit des Auswählens die zweite Vielzahl von Parameterwerten eine andere neue mittlere Rate der zweiten Aufgabenbearbeitungsperiode (T_Task1) reflektiert; Bestimmen, bei dem Prozessormodul mittlerer Rate, ob eine neue mittlere Rate der zweiten Aufgabenbearbeitungsperiode (T_Task1) durch das Aufgabenprozessormodul mittlerer Rate initiiert worden ist; Aktualisieren der Vielzahl von Parameterwerten, bei dem Prozessormodul mittlerer Rate, wenn eine neue mittlere Rate der zweiten Aufgabenbearbeitungsperiode (T_Task1) initiiert worden ist, basierend auf einer neuen Schaltfrequenz (f_{SW_new}), welche durch das Aufgabenprozessormodul mittlerer Rate berechnet ist; wenn das Aufgabenprozessormodul mittlerer Rate bestimmt, dass jeder aus der ersten Vielzahl von Parameterwerten aktualisiert worden ist: Ändern des Aufgabenprozessormoduls einmal bei jeder zweiten Aufgabenbearbeitungsperiode (T_Task1) der aktuellen/vorliegenden Schaltfrequenz (f_SW) in die andere neue Schaltfrequenz (f_{SW_new}); und Umschalten des Indexes zurück zu dem ersten Wert, um die Rollen der ersten Seite und der zweiten Seite umzukehren, so dass die erste Vielzahl von Parameterwerten für den Gebrauch durch die Motorsteuermodule ausgewählt werden wird und so dass die zweite Vielzahl der Parameterwerte aktualisiert werden wird, basierend auf noch einer anderen neuen Schaltfrequenz (f_{SW_new}).

Claims

System, welches aufweist: ein Aufgabenprozessormodul langsamer Rate, welches konfiguriert ist, um iterativ Aufgabenbearbeitung langsamer Rate während einer Aufgabenbearbeitungsschleife langsamer Rate auszuführen, welche bei einer verhältnismäßig langsamen Rate während einer ersten Aufgabenbearbeitungsperiode (T_TASK2) ausgeführt wird, wobei das Aufgabenprozessormodul langsamer Rate aufweist: ein erstes Berechnungsmodul, welches einmal während jeder ersten Aufgabenbearbeitungsperiode (T_TASK2) eine Durchschnittsschaltfrequenz (f_{SW_avg}) und eine ”Dither”-Spannfrequenz (f_span) berechnet, welche einem Betrag an Frequenzvariation entspricht, welche zugelassen ist, wenn die Schaltfrequenz (f_SW) mit Dither versehen wird; ein Aufgabenprozessormodul mit mittlerer Rate, welches konfiguriert ist, um iterativ Aufgabenbearbeitung mittlerer Rate während einer Aufgabenbearbeitungsschleife mittlerer Rate auszuführen, welche bei einer mittleren Rate während einer zweiten Aufgabenbearbeitungsperiode (T_TASK1) ausgeführt wird; und ein Aufgabeprozessormodul schneller Rate, welches konfiguriert ist, um iterativ Aufgabenbearbeitung schneller Rate während einer Aufgabenbearbeitungsschleife schneller Rate auszuführen, welche bei einer relativ schnellen Rate während einer dritten Aufgabenbearbeitungsperiode (T_Task0) ausgeführt wird, und wobei das Aufgabenprozessormodul mittlerer Rate aufweist: ein zweites Berechnungsmodul, welches konfiguriert ist, um bei der mittleren Rate (T_TASK1) während der Ausführung der Aufgabenbearbeitungsschleife mittlerer Rate zu berechnen: eine Pseudozufallszahl (K_rand) und eine neue momentane Schaltfrequenz (f_{SW_new}), basierend auf der durchschnittlichen Schaltfrequenz (f_{SW_avg}), die ”Dither”-Spannfrequenz (f_span) und eine skalierte Version der Pseudozufallszahl (K_rand); und ein Parameter-Wiederinitialisierungsmodul, welches regelmäßig und konsekutiv zeitabhängige Parameterwerte initialisiert, welche von dem Aufgabenprozessor schneller Rate benutzt werden, basierend auf der neuen momentanen Schaltfrequenz (f_{SW_new}).
System nach Anspruch 1, wobei das Aufgabenprozessormodul mittlerer Rate ferner aufweist: ein Kennungsvariable-Steuermodul, welches konfiguriert ist, eine Kennungsvariable auf ”wahr” zu setzen, nachdem das zweite Berechnungsmodul die neue momentane Schaltfrequenz (f_{SW_new}) berechnet, wobei die zeitabhängigen Parameterwerte vor dem Setzen der Kennungsvariable auf ”wahr” wiederinitialisiert werden.
System nach einem der vorherigen Ansprüche, welches ferner aufweist: einen ersten Doppelpuffer, welcher konfiguriert ist, einen ersten Satz von Parameterwerten zu halten, welcher aufweist: eine erste Seite, welche aufweist: eine Vielzahl von ersten Elementen, wobei jedes der ersten Elemente konfiguriert ist, einen aus einer ersten Vielzahl von Parameterwerten zu halten, wobei jeder der ersten Vielzahl von Parameterwerten einem ersten Wert für einen der speziellen zeitabhängigen Parameter entspricht; und eine zweite Seite, welche aufweist: eine Vielzahl von zweiten Elementen, wobei jedes der zweiten Elemente konfiguriert ist, einen aus einer zweiten Vielzahl von Parameterwerten zu halten, wobei jeder der zweiten Vielzahl von Parameterwerten einem zweiten Wert für einen der speziellen zeitabhängigen Parameter entspricht.
System nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die zeitabhängigen Parameter von den Motorsteuermodulen benutzt werden, und wobei die zeitabhängigen Parameter eine Funktion der Schaltfrequenz (f_SW) und empfindlich gegenüber Fehlern in der Schaltfrequenz (f_SW) sind.
System nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Aufgabenbearbeitungsschleife schneller Rate aufweist: ein Aufgabenprozessormodul vor-schneller Rate, welches konfiguriert ist, Aufgabenbearbeitung vor-schneller Rate während einer Aufgabenbearbeitungsschleife vor-schneller Rate der Aufgabenbearbeitungsschleife schneller Rate auszuführen, wobei das zweite Berechnungsmodul konfiguriert ist, die Pseudozufallszahl (K_rand) und die neue momentane Schaltfrequenz (f_{SW_new}) vor dem Ausführen der Aufgabenbearbeitungsschleife vor-schneller Rate zu berechnen; und ein Aufgabenprozessormodul nach-schneller Rate, welches konfiguriert ist, Aufgabenbearbeitung nach-schneller-Rate während einer Aufgabenbearbeitungsschleife nach-schneller Rate der Aufgabebearbeitungsschleife schneller Rate auszuführen.
System nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Aufgabenprozessormodul schneller Rate einen Wert eines ersten Indexes einmal alle zwei Aufgabenbearbeitungsperioden (T_Task1) während der Aufgabenbearbeitung schneller Rate umschaltet, so dass ein erster Zeiger abwechselnd auf die erste Seite oder die zweite Seite zeigt, und wobei die ersten Elemente der ersten Seite und die zweiten Elemente der zweiten Seite konfiguriert sind, abhängig von dem Wert des ersten Indexes bei einem speziellen Zeitpunkt, um abwechselnd zu halten: neue Parameterwerte für die zeitabhängigen Parameter, welche durch das Parameter-Wiederinitialisierungsmodul des Aufgabeprozessormoduls mittlerer Rate für den zukünftigen Gebrauch durch die Motorsteuermodule aktualisiert/wiederinitialisiert werden, basierend auf der neuen momentanen Schaltfrequenz (f_{SW_new}), welche durch das zweite Berechnungsmodul berechnet wurde, wobei die neuen Parameterwerte die neue momentane Schaltfrequenz (f_{SW_new}) reflektieren, welche für die Aufgabenbearbeitung schneller Rate während einer nächsten dritten Aufgabenbearbeitungsperiode (T_Task0) angewendet werden wird; oder aktuelle Parameterwerte für die Zeitabhängigen, welche durch die Motorsteuermodule bei dem Aufgabenprozessormodul schneller Rate bei einem aktuellen Zeitpunkt verbraucht/benutzt sind, wobei die aktuellen Parameterwerte die gerade aktuelle momentane Schaltfrequenz (f_SW) reflektieren, welche für die Aufgabenbearbeitung schneller Rate während einer aktuellen dritten Aufgabenbearbeitungsperiode (T_Task0) angewendet werden werden.
System nach einem der vorherigen Ansprüche, wenn das Aufgabenprozessormodul schneller Rate bestimmt, dass eine neue mittlere Rate der zweiten Aufgabenbearbeitungsperiode (T_Task1) initiiert worden ist, wobei das Aufgabenprozessormodul mittlerer Rate die neuen Parameterwerte für die zeitabhängigen Parameter aktualisiert, basierend auf der neuen momentanen Schaltfrequenz (f_{SW_new}), welche durch das zweite Berechnungsmodul berechnet wurde, und wenn das Aktualisieren der neuen Parameterwerte vollendet ist, wobei das Aufgabenprozessormodul schneller Rate die gerade aktuelle Schaltfrequenz (f_{SW_new}) ändert und dann den Wert des ersten Indexes umschaltet.
System nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Setzen der Kennungsvariablen auf ”wahr” dem Aufgabenprozessor schneller Rate signalisiert, dass die neue momentane Schaltfrequenz (f_{SW_new}) bereit ist, bei dem Aufgabenprozessor schneller Rate während der Aufgabenbearbeitung schneller Rate benutzt zu werden, wobei das Aufgabenprozessormodul vor-schneller Rate aufweist: ein Prüfmodul, welches konfiguriert ist, die Kennungsvariable zu prüfen, um zu bestimmen, wenn die Kennungsvariable auf ”wahr” gesetzt ist; und ein Umschaltmodul, welches konfiguriert ist, wenn die Kennungsvariable bestimmt wird, auf ”wahr” gesetzt zu werden, den Wert des ersten Indexes umzuschalten, um einen ersten Zeiger auf den Doppelpuffer so zu ändern, dass der erste Zeiger auf die entgegengesetzte Seite zeigt, auf welche er vorher gezeigt hat; ein Modul, welches konfiguriert ist, einen Frequenzänderungsbefehl zu erzeugen, welcher an die Hardware geht, um die gerade aktuelle Schaltfrequenz (f_SW) in die neue momentane Schaltfrequenz (f_{SW_new}) zu ändern, wenn die Kennungsvariable bestimmt wird, dass sie auf ”wahr” zu setzen ist.
System nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der erste Doppelpuffer ein erster Doppelpuffer ist, und welche ferner aufweist: einen zweiten Doppelpuffer, welcher konfiguriert ist, einen zweiten Satz von Parameterwerten zu halten, unterschiedlich gegenüber der ersten Vielzahl von Parameterwerten für die zeitabhängigen Parameter, welche aufweist: eine dritte Seite, welche aufweist: eine Vielzahl von dritten Elementen, wobei jedes der dritten Elemente konfiguriert ist, einen aus einer dritten Vielzahl von Parameterwerten zu halten, wobei jeder aus der dritten Vielzahl von Parameterwerten einem Wert für einen speziellen Parameter entspricht; eine vierte Seite, welche aufweist: eine Vielzahl von vierten Elementen, wobei jedes der vierten Elemente konfiguriert ist, einen aus einer vierten Vielzahl von Parameterwerten zu halten, wobei jeder aus der vierten Vielzahl von Parameterwerten einem zweiten Wert für einen der speziellen Parameter entspricht, wobei der erste Zeiger ein erster Zeiger ist, und wobei das Aufgabenprozessormodul schneller Rate einen Wert eines zweiten Indexes bei der mittleren Rate während einer Aufgabenbearbeitung schneller Rate so umschaltet, dass ein zweiter Zeiger abwechselnd auf die dritte Seite oder die vierte Seite einmal pro jeder zweiten Aufgabenbearbeitungsperiode (T_Task1) zeigt.
System nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Aufgabenprozessormodul nach-schneller Rate aufweist: ein anderes Prüfmodul, welches konfiguriert ist, die Kennungsvariable zu prüfen, um zu bestimmen, ob die Kennungsvariable auf ”wahr” gesetzt ist; und ein Aktualisierungsmodul, welches konfiguriert ist, um zu aktualisieren, wenn die Kennungsvariable bestimmt wird, auf „wahr” gesetzt zu sein, einer Variablen in Software, welche die gerade aktuelle Schaltfrequenz (f_SW) mit der neuen momentanen Schaltfrequenz (f_{SW_new}) speichert; ein Modul, welches konfiguriert ist, die Kennungsvariable auf ”falsch” zu setzen, nachdem die Variable in Software, welche die gerade aktuelle Schaltfrequenz (f_SW) speichert, mit der neuen momentanen Schaltfrequenz (f_{SW_new}) aktualisiert ist; ein Umschaltmodul, welches konfiguriert ist, nachdem die Kennungsvariable auf ”falsch” gesetzt ist, den Wert des zweiten Indexes bei der mittleren Rate während der Aufgabenbearbeitung schneller Rate umzuschalten, so dass der zweite Zeiger bei jeder zweiten Aufgabenbearbeitungsperiode (T_Task1) abwechselnd auf die dritte Seite oder die vierte Seite zeigt.