DE102018220881A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Steuern eines Wechselrichters zum Antreiben eines Motors - Google Patents

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Abstract

Eine Vorrichtung zum Steuern eines Wechselrichters zum Antreiben eines Motors umfasst einen Prozessor, der umfasst: einen Stromprozessor zum Erzeugen eines Spannungsbefehls, um zu bewirken, dass ein Stromerfassungswert, der durch Messen eines von dem Wechselrichter an den Motor zugeführten Stromes erhalten wird, einem Strombefehl zum Antreiben des Motors folgt; einen Spannungsmodulator zum Erzeugen eines Pulsweitenmodulationssignals zum Steuern von Ein-/Aus-Zuständen von Schaltelementen in dem Wechselrichter mit einer vorgegebenen Schaltfrequenz auf der Grundlage des Spannungsbefehls; und einen Frequenzbestimmungsprozessor zum Einstellen eines Frequenzänderungsbereichs, in dem die Schaltfrequenz zufällig geändert wird, und zum zufälligen Bestimmen der Schaltfrequenz innerhalb des Frequenzänderungsbereichs, wenn ein Zufallspulsweitenmodulationsverfahren angewendet wird, um den Wechselrichter zu steuern.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern eines Wechselrichters zum Antreiben eines Motors und insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern eines Wechselrichters zum Antreiben eines Motors, die in der Lage sind, einen Frequenzänderungsbereich einzustellen, der zufällig bestimmt wird, wenn eine Anwendung einer Zufallspulsweitenmodulation zum zufälligen Ändern einer Pulsweitenmodulationsfrequenz eines Wechselrichters zum Bereitstellen von Antriebsleistung an einen Motor startet oder stoppt.
  • HINTERGRUND
  • Im Allgemeinen kann ein System zum Antreiben eines Motors eine Energiespeichervorrichtung (z. B. Batterie), einen Wechselrichter (Inverter) zum Umwandeln einer in der Energiespeichervorrichtung gespeicherten Gleichstrom- (DC) Leistung in eine 3-Phasen-Wechselstrom- (AC) Leistung zum Antreiben eines Motors, den Motor, eine Steuerung (Controller) zum Steuern eines Schaltens des Wechselrichters auf der Grundlage eines Strombefehls, der auf der Grundlage eines Drehmomentbefehls zum Antreiben des Motors und eines tatsächlich an den Motor gelieferten gemessenen Stromes erzeugt wird, umfassen.
  • Hierbei umfasst Wechselrichter eine Mehrzahl von Schaltelementen und diese Schaltelemente können gemäß einer Pulsweitenmodulation (PWM) gesteuert werden, um eine Wechselstromleistung zu erzeugen. Die durch den Wechselrichter erzeugte Wechselstromleistung wird an den Motor bereitgestellt, so dass der Motor angetrieben wird.
  • Wenn ein Pulsweitenmodulationssignal zum Steuern der Schaltelemente in dem Wechselrichter eine feste Frequenz aufweist, wird eine Steuerung vereinfacht, um die Steuerbarkeit zu verbessern und um eine stabilisierte Steuerung eines Motorantriebssystems zu erreichen. Wenn der Wechselrichter gemäß dem Pulsweitenmodulationssignal bei einer festen Frequenz gesteuert wird, erscheinen andererseits starke harmonische Komponenten in einem Band, das einem ganzzahligen vielfachen der Schaltfrequenz entspricht, was elektromagnetisches Rauschen und Schwingungen verursacht.
  • Um den durch das Pulsweitenmodulationssignal mit einer festen Schaltfrequenz verursachten Nachteil zu lösen, ist ein Zufallspulsweitenmodulations- (random pulse width modulation - RPWM) Verfahren bekannt, das ein Schaltfrequenzband augenblicklich streut. Wenn das RPWM-Verfahren angewendet wird, können Rauschen oder Schwingungen durch die Energieverteilung unterdrückt werden, wobei sich jedoch die Steuerbarkeit verschlechtert, da sich eine Schaltfrequenz zufällig geändert. Wenn ferner das RPWM-Verfahren und andere Modulationsverfahren, die auf eine 6-Schritt-Steuertechnik unter Verwendung einer Phasenregelung mit 12 Abtastungen angewendet werden, untereinander gewechselt werden, ändert sich die Schaltfrequenz schnell, was die Stromsteuerbarkeit eines Wechselrichters verschlechtert.
  • Die oben als Stand der Technik beschriebenen Details dienen dazu, ein gründliches Verständnis der vorliegenden Offenbarung zu vermitteln, und es ist für den Fachmann ersichtlich, dass die vorliegende Offenbarung ohne solche spezifischen Details in die Praxis umgesetzt werden kann.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung besteht darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern eines Wechselrichters zum Antreiben eines Motors bereitzustellen, die einen Frequenzänderungsbereich einstellen können, der zufällig bestimmt wird, wenn eine Anwendung einer Zufallspulsweitenmodulation zum zufälligen Ändern einer Pulsweitenmodulationsfrequenz eines Wechselrichters zum Bereitstellen von Antriebsleistung an einen Motor startet oder stoppt, so dass der Frequenzänderungsbereich allmählich/schrittweise zunimmt oder abnimmt, um dadurch eine Verschlechterung der Stromsteuerbarkeit zu verhindern, die durch abruptes Wechseln/Umstellen von Pulsweitenmodulationsverfahren verursacht wird, sowie Schaltgeräusche des Wechselrichters zu reduzieren.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung umfasst eine Vorrichtung zum Steuern eines Wechselrichters zum Antreiben eines Motors: Einen Stromregler zum Erzeugen eines Spannungsbefehls, um zu bewirken, dass ein Stromerfassungswert, der durch Messen eines von dem Wechselrichter an den Motor zugeführten Stromes erhalten wird, einem Strombefehl zum Antreiben des Motors folgt; einen Spannungsmodulator zum Erzeugen eines Pulsweitenmodulationssignals zum Steuern von Ein-/Aus-Zuständen von Schaltelementen in dem Wechselrichter mit einer vorgegebenen Schaltfrequenz auf der Grundlage der Spannungsbefehls; und einen Frequenzbestimmungsprozessor zum Einstellen eines Frequenzänderungsbereichs, der ein Bereich ist, in dem die Schaltfrequenz zufällig geändert wird, und zum zufälligen Bestimmen der Schaltfrequenz innerhalb des Frequenzänderungsbereichs, wenn ein Zufallspulsweitenmodulationsverfahren angewendet wird, um den Wechselrichter zu steuern, wobei der Frequenzbestimmungsprozessor das Zufallspulsweitenmodulationsverfahren anwendet oder eine Anwendung des Zufallspulsweitenmodulationsverfahrens stoppt, indem der Frequenzänderungsbereich allmählich erhöht oder verringert.
  • Der Frequenzbestimmungsprozessor kann den Frequenzänderungsbereich allmählich Erhöhen oder verringern, wenn das Zufallspulsweitenmodulationsverfahren und ein anderes Modulationsverfahren, das zum Steuern des Wechselrichters angewendet wird, umgestellt werden.
  • Der Frequenzbestimmungsprozessor kann einen Maximalwert des Frequenzänderungsbereichs einstellen, den Frequenzänderungsbereich allmählich von dem Maximalwert auf 0 ändern, wenn das Zufallspulsweitenmodulationsverfahren auf ein anderes Modulationsverfahren als das Zufallspulsweitenmodulationsverfahren umgestellt wird, während der Wechselrichter gemäß dem Zufallspulsweitenmodulationsverfahren gesteuert wird, und den Frequenzänderungsbereich allmählich von 0 auf den Maximalwert ändern, wenn ein anderes Modulationsverfahren als das Zufallspulsweitenmodulationsverfahren auf das Zufallspulsweitenmodulationsverfahren umgestellt wird, während der Wechselrichter gemäß dem anderen Modulationsverfahren als dem Zufallspulsweitenmodulationsverfahren gesteuert wird.
  • Der Frequenzbestimmungsprozessor kann den Frequenzänderungsbereich direkt auf 0 ändern, um einen Notbetrieb zu starten, wenn ein Fehlersignal erzeugt wird, während der Wechselrichter gemäß dem Zufallspulsweitenmodulationsverfahren gesteuert wird, und den Frequenzänderungsbereich direkt von 0 in einen Frequenzänderungsbereich vor einer Erzeugung des Fehlers ändern, wenn während des Notbetriebs ein Fehlerbehebungssignal erzeugt wird.
  • Der Frequenzbestimmungsprozessor kann umfassen: Einen Zufallsbandgenerator zum Bestimmen des Frequenzänderungsbereichs; einen Zufallszahlengenerator zum zufälligen Bestimmen einer Konstante innerhalb eines voreingestellten Bereichs; einen Grundfrequenzgenerator zum Erzeugen einer Grundfrequenz, die eine Basis zum Bestimmen der Schaltfrequenz ist; und einen Addierer zum Addieren von Werten, die durch Multiplizieren der Grundfrequenz mit dem von dem Zufallsbandgenerator bestimmten Frequenzänderungsbereich und der durch den Zufallszahlengenerator erzeugten Konstante erhalten werden, um die Schaltfrequenz zu bestimmen, wobei der Zufallsbandgenerator einen Maximalwert des Frequenzänderungsbereichs einstellen kann, den Frequenzänderungsbereich von dem Maximalwert allmählich auf 0 ändern kann, das Zufallspulsweitenmodulationsverfahren auf ein anderes Modulationsverfahren als das Zufallspulsweitenmodulationsverfahren umgestellt wird, während der Wechselrichter gemäß dem Zufallspulsweitenmodulationsverfahren gesteuert wird, und den Frequenzänderungsbereich allmählich von 0 auf den Maximalwert ändern kann, wenn ein anderes Modulationsverfahren als das Zufallspulsweitenmodulationsverfahren auf das Zufallspulsweitenmodulationsverfahren umgestellt wird, während der Wechselrichter gemäß dem anderen Modulationsverfahren als das Zufallspulsweitenmodulationsverfahren gesteuert wird.
  • Der Frequenzbestimmungsprozessor kann einen Maximalwert des Frequenzänderungsbereichs auf der Grundlage von Motorantriebsinformationen einstellen, die den Strombefehl, den Stromerfassungswert, die Temperatur des Wechselrichters, die Temperatur des Motors und eine Drehzahl des Motors umfassen.
  • Der Zufallsbandgenerator kann eine Konstante in einem Bereich von -1 bis 1 zufällig bestimmen.
  • Der Spannungsmodulator kann ein Trägersignal in der Form von Dreieckwellen mit einer der Schaltfrequenz entsprechenden Frequenz erzeugen und den Spannungsbefehl mit dem Trägersignal vergleichen, um das Pulsweitenmodulationssignal in der Form von Rechteckwellen zu erzeugen.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Steuern eines Wechselrichters zum Antreiben eines Motors durch ein Zufallspulsweitenmodulationsverfahren zum zufälligen Ändern einer Frequenz eines Pulsweitenmodulationssignals: Erzeugen einer Grundfrequenz, die eine Basis zum Bestimmen einer Schaltfrequenz des Pulsweitenmodulationssignals zum Steuern eines Schaltens von Schaltelementen in dem Wechselrichter ist; Einstellen eines Frequenzänderungsbereichs zum Ändern der Schaltfrequenz und allmähliches/schrittweise Erhöhen/Verringern des Frequenzänderungsbereichs abhängig davon, ob eine Anwendung des Zufallspulsweitenmodulationsverfahrens gestartet oder gestoppt wird; zufälliges Bestimmen einer Konstante innerhalb eines voreingestellten Bereichs; und Bestimmen der Schaltfrequenz durch Addieren von Werten, die durch Multiplizieren der Grundfrequenz mit dem Frequenzänderungsbereich und der Konstanten erhalten werden.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann das Erhöhen/Verringern umfassen: Bestimmen eines Maximalwertes des Frequenzänderungsbereichs zum Ändern der Schaltfrequenz; und allmähliches Erhöhen des Frequenzänderungsbereichs von 0 auf den Maximalwert oder allmähliches Verringern des Frequenzänderungsbereichs von dem Maximalwert auf 0 abhängig davon, ob eine Anwendung des Zufallspulsweitenmodulationsverfahrens gestartet oder gestoppt wird.
  • Das Verringern kann umfassen ein allmähliches Ändern des Frequenzänderungsbereichs von dem Maximalwert auf 0, wenn das Zufallspulsweitenmodulationsverfahren auf ein anderes Modulationsverfahren als das Zufallspulsweitenmodulationsverfahren umgestellt wird, während der Wechselrichter gemäß dem Zufallspulsweitenmodulationsverfahren gesteuert wird, und allmähliches Ändern des Frequenzänderungsbereichs von 0 auf den Maximalwert, wenn ein anderes Modulationsverfahren als das Zufallspulsweitenmodulationsverfahren auf das Zufallspulsweitenmodulationsverfahren umgestellt wird, während der Wechselrichter gemäß dem anderen Modulationsverfahren als das Zufallspulsweitenmodulationsverfahren gesteuert wird.
  • Das Bestimmen des Maximalwertes kann umfassen ein Bestimmen der maximalen Anzahl auf der Grundlage von Motorantriebsinformationen, die einen Strombefehl, einen Stromerfassungswert, die Temperatur des Wechselrichters, Temperatur des Motors und eine Drehzahl des Motors umfassen.
  • Das Verfahren kann ferner umfassen ein direktes Ändern des Frequenzänderungsbereichs auf 0, um einen Notbetrieb zu starten, wenn ein Fehlersignal erzeugt wird, während der Wechselrichter gemäß dem Zufallspulsweitenmodulationsverfahren gesteuert wird, und direktes Ändern des Frequenzänderungsbereichs von 0 auf einen Frequenzänderungsbereich vor einer Erzeugung des Fehlers, wenn ein Fehlerbehebungssignal während des Notbetriebs erzeugt wird.
  • Das Verfahren kann ferner umfassen ein Erzeugen eines Trägersignals in der Form von Dreieckwellen mit einer Frequenz, die der in dem Bestimmen bestimmten Schaltfrequenz entspricht, und ein Vergleichen des Trägersignals mit einem Spannungsbefehl, der bestimmt wird, um zu bewirken, dass ein Stromerfassungswert, der durch Messen eines von dem Wechselrichter an den Motor zugeführten Stromes erhalten wird, einem Strombefehl folgt, um das Pulsweitenmodulationssignal in der Form von Rechteckwellen zu erzeugen.
  • Das Bestimmen der Konstante kann ein zufälliges Bestimmen der Konstante innerhalb eines Bereichs von -1 bis 1 umfassen.
  • Gemäß der oben beschriebenen Vorrichtung und dem Verfahren zum Steuern eines Wechselrichters zum Antreiben eines Motors ist es möglich, abrupte Änderungen in der Frequenz des Pulsweitenmodulationssignals und eine Verschlechterung der Stromsteuerbarkeit des Wechselrichters zu verhindern, indem kontinuierlich und allmählich der Frequenzänderungsbereich geändert wird, der ein Bereich ist, innerhalb dem die Frequenz zufällig bestimmt wird, wenn Modulationsverfahren zwischen dem Zufallspulsweitenmodulationsverfahren und anderen Modulationsverfahren wechseln.
  • Darüber hinaus ist es gemäß der oben beschriebenen Vorrichtung und dem Verfahren zum Steuern eines Wechselrichters zum Antreiben eines Motors in einer Situation, in der ein Fehler in einem Motorsystem erzeugt wird oder ein Fehler behoben wird, möglich, schnell mit dem Fehler in dem Motorsystem fertig zu werden, indem der Frequenzänderungsbereich zum Zeitpunkt des Auftretens der Situation sofort geändert wird.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt einen Schaltplan eines Motorantriebssystems, bei dem eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern eines Wechselrichters zum Antreiben eines Motors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung angewendet werden.
    • 2 zeigt ein Blockdiagramm, das die Vorrichtung zum Steuern eines Wechselrichters zum Antreiben eines Motors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung im Detail darstellt.
    • 3 zeigt ein Blockdiagramm, das einen Frequenzbestimmungsprozessor der Vorrichtung zum Steuern eines Wechselrichters zum Antreiben eines Motors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung im Detail darstellt.
    • 4 und 5 zeigen Blockdiagramme, die eine Zufallsband-Erzeugungseinheit zum Bestimmen eines Frequenzänderungsbereichs in der Vorrichtung zum Steuern eines Wechselrichters zum Antreiben eines Motors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung im Detail darstellen.
    • 6 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Steuern eines Wechselrichters zum Antreiben eines Motors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
    • 7 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Steuern eines Wechselrichters zum Antreiben eines Motors gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
    • 8A und 8B zeigen Diagramme, die Bereiche von Änderungen der Frequenz eines Pulsweitenmodulationssignals darstellen, wenn ein Zufallspulsweitenmodulationsverfahren durch das Verfahren zum Steuern eines Wechselrichters zum Antreiben eines Motors gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung gestartet bzw. gestoppt wird.
    • 9 zeigt ein Diagramm, das die Änderung der Schaltfrequenz darstellt, wenn ein Umstellen/Wechseln zwischen dem Zufallspulsweitenmodulationsverfahren und einem 6-Schritt-Steuerverfahren unter Verwendung einer Phasenregelung mit 12 Abtastungen gemäß dem Verfahren zum Steuern eines Wechselrichters zum Antreiben eines Motors gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung durchgeführt wird.
    • 10 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Einstellen eines Frequenzänderungsbereichs gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt, wenn ein Fehler in einem Motorsystem erzeugt wird.
    • 11A und 11B zeigen Diagramme, die Frequenzänderungsbereiche gemäß dem Verfahren zum Einstellen eines Frequenzänderungsbereichs darstellen, wenn ein Fehler in einem in 10 gezeigten Motorsystem erzeugt wird, insbesondere zeigt 11A ein Diagramm, das einen Fall darstellt, in dem der Frequenzänderungsbereich auf einen maximalen Frequenzänderungsbereich eingestellt wird, wenn der Fehler behoben ist, und 11B zeigt ein Diagramm, das einen Fall darstellt, in dem der Frequenzänderungsbereich auf 0 eingestellt ist, wenn der Fehler erzeugt wird.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Nachstehend werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern eines Wechselrichters zum Antreiben eines Motors gemäß verschiedenen Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
  • 1 zeigt einen Schaltplan eines Motorantriebssystems, bei dem eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern eines Wechselrichters zum Antreiben eines Motors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung angewendet werden.
  • Unter Bezugnahme auf 1 kann das Motorantriebssystem, bei dem die Vorrichtung zum Steuern eines Wechselrichters zum Antreiben eines Motors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eine Anwendung findet, eine EnergiespeicherVorrichtung 10, einen Zwischenkreiskondensator (DC-link-Kondensator) 20, der zwischen beiden Enden der Energiespeichervorrichtung angeschlossen ist, einen Wechselrichter (Inverter) 30, einen Motor 40, einen Drehwinkelsensor 50 und eine Steuerung 100 umfassen.
  • Die Energiespeichervorrichtung 10 ist ein Element, das elektrische Energie zum Antreiben des Motors 40 in der Form von Gleichstromleistung, beispielsweise eine Batterie, speichert und die Gleichstromleistung ausgibt.
  • Der Zwischenkreiskondensator 20 ist zwischen beiden Enden der Energiespeichervorrichtung 10 angeschlossen und erzeugt eine Zwischenkreisspannung (DC-link-Spannung) Vdc gemäß einem Laden. Die Zwischenkreisspannung Vdc dient als eine Eingangsspannung des Wechselrichters 30.
  • Der Wechselrichter 30 ist ein Element zum Umwandeln von in der Energiespeichervorrichtung 10 gespeicherten und von dieser bereitgestellten Gleichstromleistung in eine Wechselstromleistung zum Antreiben des Motors und kann eine Mehrzahl von Schaltelementen S1 bis S6 umfassen, deren Ein-/Aus-Zustände durch ein von der Steuerung 100 bereitgestelltes Pulsweitenmodulationssignal gesteuert werden. Ein Schalten des Wechselrichters 30 kann als ein Schalten einer von dem Wechselrichter ausgegebenen Dreiphasenspannung verstanden werden.
  • Der Motor 40 ist ein Element, das mit dreiphasiger Wechselstromleistung versorgt wird, die von dem Wechselrichter 30 zum Erzeugen eines Drehmoments zugeführt wird, und es können verschiedene Arten von Motoren eingesetzt werden, die im Stand der Technik bekannt sind. In einem umweltfreundlichen Fahrzeug kann ein Motor, der ein Drehmoment an die Räder des Fahrzeugs liefert, als ein Antriebsmotor bezeichnet werden.
  • Der Drehwinkelsensor 50 ist ein Element, das eine Position eines Rotors des Motors, das heißt, einen Drehwinkel des Motor-rotors erfasst, und kann den Winkel des Rotors des Motors 40 erfassen und kontinuierlich Drehwinkel-Erfassungssignale einschließlich Informationen über den erfassten Drehwinkel des Rotors ausgeben. Der Drehwinkelsensor 40 kann beispielsweise als ein Drehmelder (Resolver) ausgeführt sein.
  • Die Steuerung 100 kann grundsätzlich eine Steuerung gemäß einer Pulsweitenmodulation durchführen, die eine Einschaltdauer (Tastverhältnis) der Schaltelemente S1 bis S6 des Wechselrichters 30 in geeigneter Weise einstellt, um das Drehmoment des Motors auf einem gewünschten Wert (Drehmomentbefehl) zu regeln. Für eine solche Steuerung leitet die Steuerung 100 drehmomentbezogene Informationen über den Motor 40 ab, der angetrieben wird, auf der Grundlage eines von dem Drehwinkelsensor 50 bereitgestellten Signals und Werten Ia und Ib , die durch Erfassen eines an den Motor 40 gelieferten Stromes erhaltenen werden. Anschließend steuert die Steuerung 100 die Schaltelemente S1 bis S6 in dem Wechselrichter 30 auf der Grundlage eines Ergebnisses des Vergleichs zwischen einem Drehmomentbefehlswert (Drehmomentsollwert/Drehmomentzielwert, der durch den Motor 40 erlangt werden soll) in Bezug auf den Motor 40, der von außen eingegeben wird, und den drehmomentbezogenen Informationen über den Motor 40, der angetrieben wird, so dass der Motor 40 einen dem Drehmomentbefehlswert entsprechenden Wert ausgeben kann.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung erzeugt die Steuerung 100 ein Pulsweitenmodulationssignal unter Verwendung einer Zufallspulsweitenmodulation (RPWM), die zufällig eine Frequenz eines Pulsweitenmodulationssignals zum Steuern eines Ein-/Ausschaltens der Schaltelemente S1 bis S6 in dem Wechselrichter 30 bestimmt. Insbesondere bestimmt die Steuerung 100 in geeigneter Weise einen Bereich der Änderungen der Frequenz des Pulsweitenmodulationssignals unter Verwendung verschiedener Arten von Motorantriebsinformationen, um durch eine Frequenzkonzentration verursachte Schaltgeräusche zu verringern, während eine Verringerung der Steuerbarkeit und des Wirkungsgrades des Motors aufgrund einer Anwendung der Zufallspulsweitenmodulation minimiert wird.
  • In der vorliegenden Offenbarung kann der Stromregler 100 ein Prozessor zum Betreiben Steuern/Regeln durch ein vorgegebenes Programm sein, der Signalgenerator 200 kann eine elektronische Vorrichtung sein, die sich wiederholende oder nicht wiederholende elektronische Signale entweder im analogen oder im digitalen Bereich erzeugt.
  • In dem in 1 gezeigten System kann die Steuerung 100 eine Vorrichtung zum Steuern eines Wechselrichters gemäß der vorliegenden Offenbarung sein, und ein Verfahren zum Steuern des Wechselrichters, das durch die Steuerung 100 durchgeführt wird, kann ein Verfahren zum Steuern eines Wechselrichters gemäß der vorliegenden Offenbarung sein.
  • 2 zeigt ein Blockdiagramm, das die Vorrichtung zum Steuern eines Wechselrichters zum Antreiben eines Motors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung im Detail darstellt, und stellt die detaillierte Konfiguration/Anordnung der Steuerung 100 und eines Systems, das aus dem von der Steuerung 100 gesteuerten Wechselrichter 30 und dem Motor 40 besteht, der durch eine von dem Wechselrichter 30 empfangene Dreiphasenspannung angetrieben wird.
  • Unter Bezugnahme auf 2 kann die Vorrichtung zum Steuern eines Wechselrichters zum Antreiben eines Motors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung (die Steuerung 100 von 1) umfassen ein Strombefehlsabbild 110, das einen Drehmomentbefehl und einen Gegenmagnetfluss des Motors empfängt, die von außen eingegeben werden, und einen Strombefehl IdpRef des Motors ausgibt, der dem Drehmomentbefehl und dem Gegenmagnetfluss entspricht, einen Stromsteuerungs-Aufgabenprozessor 120, der den Strombefehl IdpRef mit einem Stromerfassungswert vergleicht, der durch Erfassen eines an den Motor 40 gelieferten Stromes erhalten wird, um einen Spannungsbefehl VdpssRef zu erzeugen, um zu bewirken, dass der Stromerfassungswert dem Strombefehl IdpRef folgt, und ein Gate-Signal zum Steuern eines Ein-/Ausschaltens der Schaltelemente S1 bis S6 durch eine Pulsweitenmodulation erzeugt, so dass eine dem Spannungsbefehl VdpssRef entsprechende Ausgabe des Wechselrichters 30 erzeugt wird, einen Koordinatenwandler 130, der einen Wert, der durch Erfassen der an den Motor 40 gelieferten Phasenströme Ia und Ib erhalten wird, in einen d/q-Achsen-Strom Idp umwandelt, und eine Drehzahlschätzvorrichtung 140, die eine Drehzahl des Motors unter Verwendung der Position des Motor-Rotors ableitet, die durch den Drehwinkelsensor 50 erfasst wird.
  • Das Strombefehlsabbild 110 kann zuvor den Strombefehl IdpRef speichern, der gleichzeitig auf einen Drehmomentbefehl für den Motor 40 und den Gegenmagnetfluss des Motors 40 abgebildet wird. Demzufolge empfängt das Strombefehlsabbild 110 einen Drehmomentbefehl des Motors, der von einer externen übergeordneten Steuerung oder dergleichen eingegeben wird, und einen Wert, der durch Erfassen des von dem Motor ausgegebenen Gegenmagnetflusses erhalten wird, und gibt den dazu entsprechenden Strombefehl IdpRef aus. Der Strombefehl IdpRef kann eine Form eines d/q-Achsen-Strombefehls in einem Rest-Frame aufweisen.
  • Obwohl das Strombefehlsabbild 110 den Drehmomentbefehl für den Motor 40 und den Gegenmagnetfluss des Motors 40 als Eingaben empfängt und den Strombefehl IdpRef ausgibt, der in den in 2 gezeigten Ausführungsformen auf die beiden Werte abgebildet wird, stellt dies lediglich ein Beispiel dar und das Strombefehlsabbild 110 kann einen Steuerbefehl unter Verwendung eines Abbildes ausgeben, in dem Strombefehle auf Eingabewerte in anderen Formen abgebildet werden. Ferner ist das Strombefehlsabbild 110 lediglich ein Beispiel eines Verfahrens, das zum Erzeugen eines Stromes anwendbar ist, und ein Strombefehl kann durch Verwendung von anderen Verfahren als das Abbild abgeleitet werden, zum Beispiel durch Eingeben eines spezifischen/bestimmten Eingabewertes in einen voreingestellten mathematischen Ausdruck.
  • Der Stromsteuerungs-Aufgabenprozessor 120 kann einen Stromregler 121, einen Spannungsmodulator 123 und einen Frequenzbestimmungsprozessor 125 umfassen.
  • Der Stromregler 121 kann den d/q-Achsen-Strombefehl IdpRef von dem Strombefehlsabbild 110 empfangen, die Stromerfassungswerte Ia und Ib empfangen, die durch Messen eines an den Motor gelieferten Stromes von dem Koordinatenwandler 130 erhalten werden, und eine geschätzte Drehzahl (Drehfrequenz) ωr des Motors von der Drehzahlschätzvorrichtung 140 empfangen. Der Stromregler 121 kann den Spannungsbefehl VdpssRef unter Verwendung der empfangenen Informationen erzeugen.
  • Hierbei kann die Drehzahlschätzvorrichtung 140 Steuerlogiken umfassen.
  • Genau gesagt kann der Stromregler 121 den Spannungsbefehl VdpssRef unter Verwendung einer Differenzkomponente zwischen dem d/q-Achsen-Strombefehl IdpRef, der von dem Strombefehlsabbild 110 ausgegeben wird, und einem gemessenen d/q-Achsen-Strom Idp erzeugen. Insbesondere kann der Stromregler 121 realisiert sein in der Form eines Proportional-Integral- (PI) Reglers und proportionales Integrieren der Differenzkomponente zwischen dem d/q-Achsen-Strombefehl IdpRef und dem gemessenen d/q-Achsen-Strom Idp, um einen d/q-Achsen-Spannungsbefehl VdpssRef zu erzeugen, um zu bewirken, dass der gemessene d/q-Achsen-Strom dem Strombefehl IdpRef folgt.
  • Der Spannungsmodulator 123 empfängt den Spannungsbefehl VdpssRef und eine Schaltfrequenz (oder Trägerfrequenz), die durch den Frequenzbestimmungsprozessor 125 erzeugt wird, und erzeugt ein Pulsweitenmodulationssignal zum Bestimmen von Ein-/Aus-Zuständen der Schaltelemente in dem Wechselrichter 30 auf der Grundlage der Spannungsbefehls VdpssRef und der Schaltfrequenz. Der Spannungsmodulator 123 kann beispielsweise ein Trägersignal in der Form von Dreieckwellen gemäß der Schaltfrequenz (Trägerfrequenz) erzeugen, die durch den Frequenzbestimmungsprozessor 125 bestimmt wird, und ein Pulsweitenmodulationssignal in der Form von Rechteckwellen erzeugen, in dem das Trägersignal mit dem d/q-Achsen-Spannungsbefehl VdpssRef verglichen wird.
  • In der vorliegenden Offenbarung können der Stromregler 121, der Spannungsmodulator 123 und der Frequenzbestimmungsprozessor 125 jeweils als ein Prozessor wie beispielsweise eine zentrale Verarbeitungseinheit (central processing unit - CPU) in einer elektronischen Schaltung innerhalb eines Computers implementiert/ausgeführt sein, der Befehle/Anweisungen eines Computerprogramms ausführt, indem arithmetische, logische,- und Eingabe-/Ausgabe- (I/O) Operationen durchgeführt werden, die durch die Anweisung festgelegt werden.
  • Ferner kann der Stromsteuerungs-Aufgabenprozessor 120, der den Stromregler 121, den Spannungsmodulator 123 und den Frequenzbestimmungsprozessor 125 umfasst, in der Steuerung 100 als eine Steuerung eingebettet/integriert sein.
  • Das von dem Spannungsmodulator 123 ausgegebene Pulsweitenmodulationssignal kann an Gatter der Schaltelemente S1 bis S6 in dem Wechselrichter 30 bereitgestellt werden, um ein Ein-/Ausschalten der Schaltelemente S1 bis S6 zu bestimmen, und somit kann eine dreiphasige Wechselspannung (Dreiphasen-AC) bestimmt werden, die von dem Wechselrichter 30 an den Motor 40 zugeführt wird.
  • Der Frequenzbestimmungsprozessor 125 ist ein Element, das eine Schaltfrequenz des Wechselrichters 30 bestimmt, und kann die Schaltfrequenz innerhalb eines voreingestellten Bereichs zufällig bestimmen und die Schaltfrequenz an den Spannungsmodulator 123 bereitstellen. Insbesondere kann der Frequenzbestimmungsprozessor 125 Informationen in Bezug auf ein Antreiben des Motors 40 empfangen, einen Bereich von Änderungen einer Schaltfrequenz auf der Grundlage der Informationen bestimmen und eine Schaltfrequenz bestimmen, die sich innerhalb des bestimmten Änderungsbereich zufällig ändert.
  • 3 zeigt ein Blockdiagramm, das einen Frequenzbestimmungsprozessor der Vorrichtung zum Steuern eines Wechselrichters zum Antreiben eines Motors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung im Detail darstellt.
  • Unter Bezugnahme auf 3 kann der Frequenzbestimmungsprozessor 125 umfassen einen Zufallsbandgenerator 61, der einen Bereich Frand von Änderungen einer Schaltfrequenz zum Ändern der Frequenz des Pulsweitenmodulationssignals bestimmt, einen Zufallszahlengenerator 63, der eine Zufallszahl Krand bestimmt, die eine zufällige Konstante innerhalb des Bereichs von -1 bis 1 ist, die mit dem Schaltfrequenz-Änderungsbereich Frand multipliziert wird, der durch den Zufallsbandgenerator 61 bestimmt wird, eine Grundfrequenzgenerator 65, der eine Grundfrequenz Fbase erzeugt, die eine Basis der Schaltfrequenz ist, und einen Addierer 67, der eine Frequenz, die durch Multiplizieren des Frequenzänderungsbereichs Frand mit der Zufallszahl Krand bestimmt wird, zu der Grundfrequenz Fbase addiert, um eine Schaltfrequenz Fsw zu bestimmen.
  • Der Frequenzbestimmungsprozessor 125 bestimmt die sich zufällig ändernde Schaltfrequenz Fsw durch Addieren eines zufälligen Frequenzänderungswerts zu der von dem Grundfrequenzgenerator 65 bestimmten Grundfrequenz Fbase . Der Grundfrequenzgenerator 65 kann eine Grundschaltfrequenz unter Verwendung eines Schaltfrequenz-Bestimmungsverfahrens bestimmen, dass auf andere Pulsweitenmodulationstechniken zum Erzeugen eines Pulsweitenmodulationssignals bei einer festen Schaltfrequenz angewendet wird.
  • Hierbei ändern sich die Zufallsfrequenzänderungswerte innerhalb eines vorgegebenen Änderungsbereichs. Zu diesem Zweck stellt der Zufallsbandgenerator 61 den Frequenzänderungsbereich Frand ein und multipliziert den eingestellten Frequenzänderungsbereich Frand mit der Zufallszahl Krand mit einem Wert in dem Bereich von -1 bis 1, um den Frequenzänderungswert innerhalb des Frequenzänderungsbereichs zufällig zu bestimmen.
  • Die Schaltfrequenz Fsw , die durch Addieren des Frequenzänderungswerts Krand×Frand zu der Grundfrequenz Fbase mittels des Addierers 67 bestimmt wird, wird an den Spannungsmodulator 123 bereitgestellt und der Spannungsmodulator erzeugt ein Pulsweitenmodulationssignal mit einer Frequenz, die der Schaltfrequenz Fsw (entsprechend einer Trägerfrequenz) entspricht. Wie oben beschrieben, kann der Spannungsmodulator 123 ein Trägersignal in der Form von Dreieckwellen gemäß der Schaltfrequenz Fsw (Trägerfrequenz) erzeugen, die durch den Frequenzbestimmungsprozessor 125 bestimmt wird, und ein Pulsweitenmodulationssignal in der Form von Rechteckwellen erzeugen, indem das Trägersignal mit dem d/q-Achsen-Spannungsbefehl VdpssRef verglichen wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann der Frequenzänderungsbereich unter Verwendung von zumindest einigen von verschiedenen Arten von Motorantriebsinformationen wie beispielsweise eine Motorantriebsumgebung und einen Steuerzustand bestimmt werden. Das heißt, der Zufallsbandgenerator 61 kann Motorantriebsinformationen empfangen und eine Frequenz auf der Grundlage der Motorantriebsinformationen bestimmen.
  • 4 und 5 zeigen Blockdiagramme, die eine Zufallsband-Erzeugungseinheit zum Bestimmen eines Frequenzänderungsbereichs in der Vorrichtung zum Steuern eines Wechselrichters zum Antreiben eines Motors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung im Detail darstellen.
  • Unter Bezugnahme auf 4 kann der Zufallsbandgenerator 61 umfassen einen Kostenfunktionsrechner 611, der verschiedene Arten von Motorantriebsinformationen empfängt, und einen Kostenwert Cmon erzeugt, der eine Basis zum Bestimmen des Frequenzänderungsbereichs Frand unter Verwendung einer Kostenfunktion ist, aufweisend jeden Teil der empfangenen Motorantriebsinformationen als eine Variable, und ein Datenabbild 613, dass zuvor Frequenzänderungsbereiche Frand speichert, die auf Kostenwerte Cmon abgebildet werden, und den Frequenzänderungsbereich Frand ausgibt, der auf den Kostenwert Cmon abgebildet wird, der durch den Kostenfunktionsrechner 611 berechnet und von diesem eingegeben wird.
  • Motorantriebsinformationen, die in den Kostenfunktionsrechner 611 eingegeben werden, können d/q-Achsen-Strombefehle Id_ref und Iq_ref , die einem Drehmomentbefehl zum Antreiben des Motors entsprechen, Stromerfassungswerte Id und Iq , die durch Erfassen eines von dem Wechselrichter 30 an den Motor 40 zugeführten Stromes erhalten werden, eine Drehzahl ωrpm des Motors 40, die Temperatur Tinv des Wechselrichters 30, die Temperatur Tmot des Motors 40 und dergleichen umfassen.
  • Der Kostenfunktionsrechner 611 kann eine Kostenfunktion zum Erzeugen eines Referenzwertes (Kostenwert) zum Bestimmen eines geeigneten Schaltfrequenz-Änderungsbereichs Frand unter Verwendung verschiedener Arten von Motorantriebsinformationen berechnen. Die Kostenfunktion ist eine Formel, die eingegebene Motorantriebsinformationen als eine Variable aufweist, und der Kostenfunktion kann je nach Arten der Motorantriebsinformation bei Bedarf eine Gewichtung hinzugefügt werden.
  • Das Datenabbild 613 kann zuvor auf Kostenwerte Cmon abgebildete Frequenzänderungsbereiche Frand speichern und einen auf einen Kostenwert Cmon abgebildeten Frequenzänderungsbereich Frand ausgeben, wenn der Kostenwert Cmon eingegeben wird. In dem Datenabbild 613 kann ein Grenzwert für die Frequenzänderungsbereiche Frand in Bezug auf einen sehr niedrigen Kostenwert oder einen sehr hohen Kostenwert eingestellt werden. Das heißt, ein Maximalwert und ein Minimalwert können für die Frequenzänderungsbereiche Frand voreingestellt werden, und ein Frequenzänderungsbereich kann gemäß einem Kostenwert in dem Bereich von dem Maximalwert bis zu dem Minimalwert in geeigneter Weise bestimmt werden. Hierbei kann der Maximalwert der Frequenzänderungsbereiche Frand ein Wert sein, durch den eine maximale Schaltfrequenz erzeugt werden kann, die in der Lage ist, Motor 40 stabil zu steuern, und der Minimalwert der Frequenzänderungsbereiche Frand kann 0 sein, was einem Fall entspricht, in dem die Schaltfrequenz auf eine Grundfrequenz eingestellt ist und nicht geändert wird.
  • Unter Bezugnahme auf 5, in der ein anderes Beispiel des Zufallsbandgenerators 61 gezeigt ist, kann der Zufallsbandgenerator 61 umfassen: Mehrere Kostenfunktionsrechner 611a bis 611e, die individuell Kostenfunktionen für Motorantriebsinformationen wie beispielsweise d/q-Strombefehle Id_ref und Iq_ref , d/q-Stromerfassungswerte Id und Iq , die durch Erfassen eines von dem Wechselrichter 30 an dem Motor 40 zugeführten Stromes erhalten werden, eine Drehzahl ωrpm des Motors 40, die Temperatur Tinv des Wechselrichters 30 und die Temperatur Tmot des Motors 40 berechnen; einen Maximalwertselektor (Maximalwertauswahlvorrichtung) 612, der einen Maximalwert unter den Kostenwerten Cmon1 bis Cmon5 auswählt, die durch die Kostenfunktionsrechner 611a bis 611e berechnet werden; und ein Datenabbild 613, dass zuvor auf die Kostenwerte Cmon abgebildete Frequenzänderungsbereiche Frand speichert, einen durch den Maximalwertselektor 612 ausgewählten Kostenwert empfängt und einen dem empfangenen Kostenwert entsprechenden Frequenzänderungsbereich Frand ausgibt.
  • In dem in 5 gezeigten Beispiel können die Kostenfunktionsrechner 611a bis 611e einzeln auf Werte angewendet werden, die unter Verwendung einer Mehrzahl von Teilen von eingegebenen Motorantriebsinformationen oder einigen davon berechnet werden, um eine Mehrzahl von Kostenwerten zu berechnen, und dann kann ein Frequenzänderungsbereich Frand für einen Maximalwert unter den berechneten Kostenwerten Cmon1 bis Cmon5 im Unterschied zu dem in 4 gezeigten Beispiel bestimmt werden.
  • Zum Beispiel kann der erste Kostenfunktionsrechner 611a einen Kostenwert unter Verwendung einer Kostenfunktion berechnen, die den Durchschnittswert/Mittelwert Ierr der Differenzen zwischen d/q-Strombefehlen Id_ref und Iq_ref und d/q-Stromerfassungswerten Id und Iq , die durch Erfassen eines von dem Wechselrichter 30 an den Motor 40 zugeführten Stromes erhalten werden, als Variable aufweist. Der zweite Kostenfunktionsrechner 611b kann einen Kostenwert unter Verwendung einer Kostenfunktion mit der Temperatur Tinv des Wechselrichters als eine Variable berechnen, und der dritte Kostenfunktionsrechner 611c kann einen Kostenwert unter Verwendung einer Kostenfunktion mit der Temperatur Tmot des Motors als eine Variable berechnen. Darüber hinaus kann der vierte Kostenfunktionsrechner 611d einen Kostenwert unter Verwendung einer Kostenfunktion mit dem Durchschnitt Iamp der d/q-Stromerfassungswerte als eine Variable berechnen, und der fünfte Kostenfunktionsrechner 611e kann einen Kostenwert unter Verwendung einer Kostenfunktion mit der Drehzahl ωrpm des Motors 40 als eine Variable berechnen.
  • Der Maximalwertselektor 612 kann einen Maximalwert unter den Kostenwerten Cmon1 bis Cmon5 auswählen, so dass ein Schaltfrequenz-Änderungsbereich unter Berücksichtigung von Informationen bestimmt werden kann, die am meisten von einer zufälligen Änderung einer Schaltfrequenz unter den Kostenwerten betroffen sind, die wie oben beschrieben berechnet werden, und das Datenabbild 613 kann einen Frequenzänderungsbereich Frand unter Verwendung eines dem Maximalwert entsprechenden Kostenwertes als eine Eingabe bestimmen.
  • In 4 und 5 kann eine Kostenfunktion einen größeren Kostenwert ausgeben, da die eingegebenen Motorantriebsinformationen wahrscheinlicher einen Zustand darstellen, in dem sich die Steuerbarkeit verschlechtert, und das Datenabbild 613 kann eine Datenabbildung derart durchführen, so dass Frequenzänderungsbereiche Frand abnehmen, wenn eingegebene Kostenwerte ansteigen. Wenn beispielsweise der Durchschnittswert Ierr der Differenzen zwischen d/q-Strombefehlen Id_ref und Iq_ref und d/q-Stromerfassungswerten Id und Iq , die durch Erfassen eines von dem Wechselrichter 30 an dem Motor 40 zugeführten Stromes erhalten werden, ansteigt, scheint der Motor nicht geeignet gesteuert zu werden. In diesem Fall steigt ein Kostenwert an, wenn der Durchschnittswert Ierr ansteigt, und ein von dem Datenabbild ausgegebener Frequenzänderungsbereich kann abnehmen. Das heißt, eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann die Steuerbarkeit verbessern, während ein Frequenzänderungsbereich reduziert wird, um einen Geräuschreduzierungseffekt unter Bedingungen zu verringern, in denen eine Verbesserung der Steuerbarkeit erforderlich ist. Beispiele von Antriebsinformationen mit einer verschlechterten Steuerbarkeit können eine Erhöhung der Temperatur des Wechselrichters Tinv , eine Erhöhung der Motortemperatur Tmot , eine Erhöhung des Durchschnitts Iamp der d/q-Stromerfassungswerte, eine Erhöhung der Motordrehzahl ωrpm und dergleichen umfassen. Ein Kostenwert nimmt zu, wenn die Steuerbarkeit gemäß den Antriebsinformationen abnimmt, und somit kann sich ein Frequenzänderungsbereich Frand verringern.
  • Ein Frequenzänderungswert wird durch Multiplizieren eines Frequenzänderungsbereichs Frand , der durch den Zufallsbandgenerators 61 bestimmt wird, der wie das in 4 oder 5 gezeigte Beispiel realisiert sein kann, mit einer Zufallszahl Krand innerhalb eines Bereichs von -1 bis 1, die von dem Zufallszahlengenerator 63 erzeugt wird, bestimmt, und eine Schaltfrequenz Fsw wird durch Addieren des Frequenzänderungswertes zu der Grundfrequenz Fbase bestimmt, die durch den Grundfrequenzgenerator 65 erzeugt wird.
  • Die vorliegende Offenbarung stellt ebenfalls ein Verfahren zum Steuern eines Wechselrichters unter Verwendung der oben beschriebenen Vorrichtung zum Steuern eines Wechselrichters zum Antreiben eines Motors bereit.
  • 6 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Steuern eines Wechselrichters zum Antreiben eines Motors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
  • Unter Bezugnahme auf 6 kann ein Verfahren zum Steuern eines Wechselrichters zum Antreiben eines Motors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung mit Schritt S11, in dem der Grundfrequenzgenerator 65 eine Grundfrequenz Fbase zum Schalten des Wechselrichters 30 erzeugt, und Schritt S12, in dem der Zufallsbandgenerator 61 Motorantriebsinformationen empfängt und einen Frequenzänderungsbereich Frand bestimmt, starten. Eine normale Steuerung des Wechselrichters, zum Beispiel eine Steuerung zum Erzeugen eines Strombefehls auf der Grundlage eines Drehmomentbefehls des Motors 40, der von außen eingegeben wird, und Vergleichen des Strombefehls mit einem Stromerfassungswert, der durch Erfassen eines tatsächlich an den Motor 40 bereitgestellten Stromes erhalten wird, um einen Spannungsbefehl zu erzeugen, und dergleichen kann sofort durchgeführt werden, wenn der Motor zu arbeiten beginnt.
  • In Schritt S11 zum Erzeugen der Grundfrequenz Fbase kann die Grundfrequenz unter Verwendung eines Verfahrens erzeugt werden, das auf eine Pulsweitenmodulation unter Verwendung einer festen Schaltfrequenz angewendet wird, das sich von der Zufallspulsweitenmodulation unterscheidet.
  • Darüber hinaus kann in Schritt S12 ein Verfahren zum Erzeugen eines Kostenwerts unter Verwendung aller einer Mehrzahl von Teilen von Motorantriebsinformationen als Variablen und dann Bestimmen eines Frequenzänderungsbereichs Frand, der dem Kostenwert entspricht, unter Verwendung eines Datenabbildes und ein Verfahren zum Erzeugen von Kostenwerten in Bezug auf eine Mehrzahl von Teilen von Motorantriebsinformationen und Bestimmen eines Frequenzänderungsbereichs Frand auf der Grundlage eines Maximalwertes unter einer Mehrzahl von Teilen von Kostenwerten wahlweise angewendet werden, wie oben unter Bezugnahme auf 4 und 5 beschrieben.
  • Ferner kann der Zufallszahlengenerator 63 eine Zufallszahl Krand mit einem Zufallswert in dem Bereich von -1 bis 1 parallel zu den Schritten S11 und S12 erzeugen, und ein Frequenzänderungsbereich kann durch Multiplizieren des Frequenzänderungsbereichs Frand mit der Zufallszahl Krand in Schritt S13 bestimmt werden.
  • Anschließend bestimmt der Addierer 67 eine Schaltfrequenz Fsw eines Pulsweitenmodulationssignals zum Steuern des Wechselrichters 30 durch Addieren des Frequenzänderungswerts zu der Grundfrequenz Fbase und liefert die Schaltfrequenz Fsw an den Spannungsmodulator 123 (S14).
  • Dann empfängt der Spannungsmodulator 123 einen Spannungsbefehl VdqssRef und die in dem Addierer 67 erzeugte Schaltfrequenz Fsw (oder Trägerfrequenz) und erzeugt ein Pulsweitenmodulationssignal zum Bestimmen von Ein-/Aus-zustehenden der Schaltelemente in dem Wechselrichter 30 auf der Grundlage des Spannungsbefehls VdqssRef und der Schaltfrequenz Fsw (S15). Wie oben beschrieben, kann der Spannungsmodulator 123 ein Trägersignal in der Form von Dreieckwellen erzeugen, die der in dem Addierer 67 erzeugten Schaltfrequenz Fsw (oder Trägerfrequenz) entsprechen, und erzeugt ein Pulsweitenmodulationssignal in der Form von Rechteckwellen durch Vergleichen des Trägersignals mit dem d/q-Achsen-Spannungsbefehl VdqssRef in Schritt S15.
  • Das in dem Spannungsmodulator 123 erzeugte Pulsweitenmodulationssignal kann an die Gatter der Schaltelemente S1 bis S6 in dem Wechselrichter 30 geliefert werden, um Ein-/Aus-Zustände der Schaltelemente S1 bis S6 zu steuern.
  • Da der wie in 6 dargestellte Steuerfluss kontinuierlich wiederholt wird, während der Motor angetrieben wird, kann eine Schaltfrequenz immer dann zufällig bestimmt werden, wenn der Steuerfluss wiederholt wird.
  • Wie oben beschrieben können die Vorrichtung und das Verfahren zum Steuern eines Wechselrichters zum Antreiben eines Motors gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung eine Erzeugung von großen harmonischen Komponenten bei einer bestimmten Frequenz durch zufälliges Ändern der Schaltfrequenz des Wechselrichters verhindern, um dadurch Schaltgeräusche und dergleichen hohem Maße zu reduzieren.
  • Insbesondere empfangen die Vorrichtung und das Verfahren zum Steuern eines Wechselrichters zum Antreiben eines Motors gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung verschiedene Arten von Motorantriebsinformationen und Bestimmen eines Schaltfrequenzänderungsbereich, der auf die Steuerbarkeit Einfluss nimmt, und somit eine geeignete Steuerbarkeit auch in einem Zustand beibehalten kann, in dem sich die Steuerbarkeit des Motors verschlechtert (z.B. ein Zustand, in dem eine Differenz zwischen einem Motorstrombefehl und einem tatsächlich an den Motor gelieferten Strom groß ist oder die Temperatur des Motors oder des Wechselrichters übermäßig zugenommen hat).
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann ein Frequenzänderungsbereich, der zufällig bestimmt wird, wenn eine Anwendung des zuvor erwähnten Zufallspulsweitenmodulationsverfahrens gestartet oder gestoppt wird, derart eingestellt werden, dass der Frequenzänderungsbereich für eine vorgegebene Zeit allmählich zunimmt oder abnimmt.
  • Zu diesem Zweck kann in einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eine Anwendung des Zufallspulsweitenmodulationsverfahrens in einer solchen Weise gestartet oder gestoppt werden, dass, nachdem der Zufallsbandgenerator 61 einen Frequenzänderungsbereich bestimmt, ein Frequenzänderungsbereich schrittweise von 0 auf einen maximalen Frequenzänderungsbereich für eine vorgegebene Zeit unter Verwendung des bestimmten Frequenzänderungsbereichs als maximaler Frequenzänderungsbereich erhöht wird, oder für eine vorgegebene Zeit von dem maximalen Frequenzänderungsbereich auf 0 verringert wird, wie oben unter Bezugnahme auf 4 und 5 beschrieben.
  • Ein Verfahren zum Steuern eines Wechselrichters gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird in 7 dargestellt.
  • 7 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Steuern eines Wechselrichters gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
  • Unter Bezugnahme auf 7 kann das Verfahren zum Steuern eines Wechselrichters zum Antreiben eines Motors gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung mit Schritt S21, in dem der Grundfrequenzgenerator 65 eine Grundfrequenz Fbase zum Schalten des Wechselrichters 30 erzeugt, und Schritt S22, in dem der Zufallsbandgenerator 61 Motorantriebsinformationen empfängt und einen Frequenzänderungsbereich Frand bestimmt, starten. Die Schritte S21 und S22 können im Wesentlichen die gleichen wie die in 6 gezeigten Schritte S11 und S12 sein.
  • In Schritt S21 zum Erzeugen der Grundfrequenz Fbase kann die Grundfrequenz unter Verwendung eines Verfahrens erzeugt werden, das auf eine Pulsweitenmodulation unter Verwendung einer festen Schaltfrequenz angewendet wird, die sich von der Zufallspulsweitenmodulation unterscheidet. In Schritt S22 kann der Zufallsbandgenerator 61 einen Kostenwert unter Verwendung aller von einer Mehrzahl von Teilen von Motorantriebsinformationen als Variablen erzeugen und dann einen dem Kostenwert entsprechenden Frequenzänderungsbereich Frand unter Verwendung eines Datenabbildes bestimmen oder Kostenwerte in Bezug auf eine Mehrzahl von Teilen von Motorantriebsinformationen erzeugen und einen Frequenzänderungsbereich Frand auf der Grundlage eines Maximalwertes unter einer Mehrzahl von Teilen von Kostenwerten bestimmen, wie unter Bezugnahme auf 4 und 5 beschrieben. In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird der in Schritt S22 bestimmte Frequenzänderungsbereich Frand jedoch nicht sofort angewendet und ein Frequenzänderungsbereich wird schrittweise von 0 auf den in Schritt S22 bestimmten Frequenzänderungsbereich Frand erhöht und angewendet, wenn das Zufallspulsweitenmodulationsverfahren gestartet wird.
  • Das heißt, im nachfolgenden Schritt S23 stellt der Zufallsbandgenerator 61 den in Schritt S22 bestimmten Frequenzänderungsbereich Frand auf einen maximalen Änderungsbereich ein und erhöht schrittweise kontinuierlich einen Frequenzänderungsbereich von 0 auf den maximalen Änderungsbereich für eine voreingestellte Zeit ab einem Zeitpunkt, bei dem eine Zufallspulsweitenmodulation startet, oder verringert den Frequenzänderungsbereich von dem maximalen Änderungsbereich schrittweise kontinuierlich auf 0 für eine voreingestellte Zeit von einem Zeitpunkt an, bei dem eine Zufallspulsweitenmodulation endet.
  • 8A und 8B zeigen Diagramme, die Bereiche von Änderungen der Frequenz eines Pulsweitenmodulationssignals darstellen, wenn ein Zufallspulsweitenmodulationsverfahren durch das Verfahren zum Steuern eines Wechselrichters zum Antreiben eines Motors gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung gestartet bzw. gestoppt wird. Insbesondere zeigt 8A einen Fall, in dem eine Zufallspulsweitenmodulation gestattet wird, und 8B zeigt einen Fall, in dem eine zufallspulsweiten Modulation gestoppt wird.
  • Unter Bezugnahme auf 8A, wenn eine Zufallspulsweitenmodulation gestattet wird, erhöht der Zufallsbandgenerator 61 kontinuierlich und allmählich einen Frequenzänderungsbereich von 0 auf den in Schritt S22 bestimmten maximalen Änderungsbereich Frand für eine voreingestellte Zeit Ttrans ab dem Zeitpunkt, bei dem die Zufallspulsweitenmodulation startet.
  • Unter Bezugnahme auf 8B, wenn die Zufallspulsweitenmodulation endet, verringert der Zufallsbandgenerator 61 kontinuierlich und allmählich den Frequenzänderungsbereich von dem in Schritt S22 bestimmten maximalen Änderungsbereich Frand auf 0 für die voreingestellte Zeit Ttrans von dem Zeitpunkt an, bei dem die Zufallspulsweitenmodulation endet.
  • In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann eine schnelle Änderung der Frequenz des Pulsweitenmodulationssignals verhindert werden, wenn ein Wechseln zwischen dem Zufallspulsweitenmodulationsverfahren und einem anderen Modulationsverfahren durchgeführt wird, um eine Verschlechterung der Stromsteuerbarkeit durch Schritt S23 zu verhindern.
  • Ferner kann der Zufallszahlengenerator eine Zufallszahl Krand mit einem Zufallswert in dem Bereich von -1 bis 1 parallel zu den Schritten S21, S22 und S23 erzeugen, und ein Frequenzänderungswert kann durch Multiplizieren des in Schritt S23 bestimmten Frequenzänderungsbereichs Frand (allmähliches Erhöhen oder Verringern) mit der Zufallszahl Krand bestimmt werden.
  • Anschließend bestimmt der Addierer 67 eine Schaltfrequenz Fsw eines Pulsweitenmodulationssignals zum Steuern des Wechselrichters durch Addieren des Frequenzänderungswertes zu der Grundfrequenz Fbase und liefert die Schaltfrequenz Fsw an den Spannungsmodulator 123 (S25).
  • Dann empfängt der Spannungsmodulator 123 einen Spannungsbefehl VdqssRef und die Schaltfrequenz Fsw (oder Trägerfrequenz), die in dem Addierer 67 erzeugt wird, und erzeugt ein Pulsweitenmodulationssignal zum Bestimmen von Ein-/Aus-Zuständen der Schaltelemente in dem Wechselrichter 30 auf der Grundlage des Spannungsbefehls VdqssRef und der Schaltfrequenz Fsw (S26). Wie oben beschrieben, kann der Spannungsmodulator 123 ein Trägersignal in der Form von Dreieckwellen erzeugen, die der Schaltfrequenz Fsw (oder Trägerfrequenz) entsprechen, die in dem Addierer 67 erzeugt wird, und ein Pulsweitenmodulationssignal in der Form von Rechteckwellen durch Vergleichen des Trägersignals mit dem d/q-Achsen-Spannungsbefehl VdqssRef in Schritt S26 erzeugen.
  • Das in dem Spannungsmodulator 123 erzeugte Pulsweitenmodulationssignal kann an die Gatter der Schaltelemente S1 bis S6 in dem Wechselrichter 30 geliefert werden, um Ein-/Aus-Zustände der Schaltelemente S1 bis S6 zu steuern.
  • Insbesondere kann das Verfahren zum Ändern eines Bereichs von Änderungen der Frequenz des Pulsweitenmodulationssignals in der Zufallspulsweitenmodulation überlegene Effekte/Wirkungen in einem Verfahren zum Umstellen/Wechseln einer Zufallspulsweitenmodulation auf ein 6-Schritt-Steuerverfahren unter Verwendung einer Phasenregelung mit 12 Abtastungen erzielen, wobei eine Grundfrequenz mit einer Motordrehzahl während einer Anwendung der Zufallspulsweitenmodulation synchronisiert wird.
  • 9 zeigt ein Diagramm, das die Änderung der Schaltfrequenz darstellt, wenn ein Umstellen/Wechseln zwischen dem Zufallspulsweitenmodulationsverfahren und einem 6-Schritt-Steuerverfahren unter Verwendung einer Phasenregelung mit 12 Abtastungen gemäß dem Verfahren zum Steuern eines Wechselrichters zum Antreiben eines Motors gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung durchgeführt wird.
  • Wie in 9 gezeigt, wenn ein Wechseln von dem Zufallspulsweitenmodulationsverfahren auf das 6-Schritt-Steuerverfahren unter Verwendung einer Phasenregelung mit 12 Abtastungen während einer Anwendung des Zufallspulsweitenmodulationsverfahrens angefordert wird, in dem bestimmt wird, dass ein Pulsweitenmodulationssignal eine beliebige Frequenz innerhalb eines maximalen Änderungsbereich aufweist, der durch den Zufallszugriffsgenerator 61 bestimmt wird, verringert der Zufallsbandgenerator 61 kontinuierlich und schrittweise einen Frequenzänderungsbereich von dem maximalen Änderungsbereich Frand auf 0 für eine voreingestellte Zeit Ttrans von dem Zeitpunkt an, bei dem ein Umstellen angefordert wird. Hierbei wechselt die Grundfrequenz Fbase zu einer Schaltfrequenz, die durch das 6-Schritt-Steuerverfahren unter Verwendung einer Phasenregelung mit 12 Abtastungen bestimmt wird, wobei ein Schaltvorgang synchron mit der Drehzahl durchgeführt wird. In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, zu verhindern, dass die Schaltfrequenz abrupt geändert wird, indem ein zufälliger Frequenzänderungsbereich für die Zeit Ttrans allmählich verringert wird, um die Schaltfrequenz der Pulsweitenmodulation zu bestimmen und um eine Verschlechterung der Stromsteuerbarkeit zu verhindern, wenn eine Steuerung eines asynchronen Schaltfrequenzvorganges (RPWM) auf ein synchrones Schalten (12-Schritt-Phasenregelung) umschaltet. In 9 beziehen sich kleine Kreise auf Punkte, an denen eine Schaltfrequenz bestimmt wird.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, wenn ein Fehler in einem Motorantriebssystem mit einem Motor oder einem Wechselrichter erzeugt wird oder ein Fehler behoben wird, ist es möglich, einen Frequenzänderungsbereich direkt auf einen maximalen Änderungsbereich oder 0 zu einer bestimmten Zeit zu ändern, anstatt den Frequenzänderungsbereich wie oben beschrieben kontinuierlich und schrittweise zu ändern.
  • 10 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Einstellen eines Frequenzänderungsbereichs gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt, wenn ein Fehler in einem Motorantriebssystem erzeugt wird. 11A und 11B zeigen Diagramme, die Frequenzänderungsbereiche gemäß dem Verfahren zum Einstellen eines Frequenzänderungsbereichs darstellen, wenn ein Fehler in einem in 10 gezeigten Motorsystem erzeugt wird. Hierbei zeigt 11A einen Fall, in dem der Frequenzänderungsbereich auf einen maximalen Frequenzänderungsbereich eingestellt wird, wenn der Fehler behoben ist, und 11B zeigt einen Fall, in dem der Frequenzänderungsbereich auf 0 eingestellt ist, wenn der Fehler erzeugt wird.
  • Wenn das Motorsystem normal betrieben wird, kann der Wechselrichter mit einer Schaltfrequenz gesteuert werden, die zufällig innerhalb eines Frequenzänderungsbereichs Frand bestimmt wird, der durch den Zufallsbandgenerator 61 bestimmt wird, wie oben unter Bezugnahme auf 4 und 5 beschrieben (S31).
  • Wenn bestimmt wird, dass das Motorsystem einen Fehler aufweist, und somit ein Fehlersignal in einer Steuerung oder dergleichen erzeugt wird (S32), kann der Zufallsbandgenerator 61 sofort den Frequenzänderungsbereich Frand zu dem Zeitpunkt auf 0 setzen, wenn das Fehlersignal erzeugt wird, wie in 11B gezeigt, um die Zufallspulsweitenmodulation zu stoppen und einen Notbetrieb zum Steuern des Wechselrichters mit der Grundfrequenz Fbase durchzuführen (S33).
  • Anschließend, wenn die Situation, in der der Fehler erzeugt wird, während des Notbetriebs endet und somit ein Fehlerbehebungssignal durch die Steuerung oder dergleichen erzeugt wird (S34), kann der Zufallsbandgenerator 61 sofort den Frequenzänderungsbereich Frand wie oben beschrieben unter Bezugnahme auf 4 oder 5 zu dem Zeitpunkt bestimmen, wenn das Fehlerbehebungssignal erzeugt wird, oder den Frequenzänderungsbereich auf einen Frequenzänderungsbereich Frand einstellen, bevor der Fehler erzeugt wird, wie in 11A dargestellt, um die Zufallspulsweitenmodulation wiederaufzunehmen (S33).
  • Wie oben beschrieben, wenn ein Motorsystem einen Fehler aufweist oder ein Fehlerzustand behoben ist, kann eine andere Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung schnell mit dem Fehler fertig werden, indem ein Frequenzänderungsbereich auf 0 oder ein maximaler Änderungsbereich zu dem Zeitpunkt, wenn der Fehler erzeugt wird oder der Fehler behoben wird, eingestellt wird.
  • Obwohl die vorliegende Offenbarung unter Bezugnahme auf die Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, wird ein Fachmann erkennen, dass verschiedene Modifikationen und Variationen in der vorliegenden Offenbarung vorgenommen werden können, ohne von der Lehre oder dem Umfang der Offenbarung abzuweichen.

Claims (16)

  1. Vorrichtung zum Steuern eines Wechselrichters zum Antreiben eines Motors, die Vorrichtung aufweisend einen Prozessor, der umfasst: einen Stromprozessor zum Erzeugen eines Spannungsbefehls, um zu bewirken, dass ein Stromerfassungswert, der durch Messen eines von dem Wechselrichter an den Motor zugeführten Stromes erhalten wird, einem Strombefehl zum Antreiben des Motors folgt; einen Spannungsmodulator zum Erzeugen eines Pulsweitenmodulationssignals zum Steuern von Ein-/Aus-Zuständen von Schaltelementen in dem Wechselrichter mit einer vorgegebenen Schaltfrequenz auf der Grundlage des Spannungsbefehls; und einen Frequenzbestimmungsprozessor zum Einstellen eines Frequenzänderungsbereichs, der ein Bereich ist, in dem die Schaltfrequenz zufällig geändert wird, und zum zufälligen Bestimmen der Schaltfrequenz innerhalb des Frequenzänderungsbereichs, wenn ein Zufallspulsweitenmodulationsverfahren angewendet wird, um den Wechselrichter zu steuern, wobei der Frequenzbestimmungsprozessor durch schrittweises Erhöhen oder Verringern des Frequenzänderungsbereichs das Zufallspulsweitenmodulationsverfahren anwendet oder eine Anwendung des Zufallspulsweitenmodulationsverfahrens stoppt.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Frequenzbestimmungsprozessor den Frequenzänderungsbereich schrittweise erhöht oder verringert, wenn das Zufallspulsweitenmodulationsverfahren und ein anderes Modulationsverfahren, das zum Steuern des Wechselrichters angewendet wird, gewechselt werden.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Frequenzbestimmungsprozessor einen Maximalwert des Frequenzänderungsbereichs einstellt, den Frequenzänderungsbereich schrittweise von dem Maximalwert auf 0 (Null) ändert, wenn das Zufallspulsweitenmodulationsverfahren auf ein anderes Modulationsverfahren als das Zufallspulsweitenmodulationsverfahren umgestellt wird, während der Wechselrichter gemäß dem Zufallspulsweitenmodulationsverfahren gesteuert wird, und den Frequenzänderungsbereich schrittweise von 0 auf den Maximalwert ändert, wenn ein anderes Modulationsverfahren als das Zufallspulsweitenmodulationsverfahren auf Zufallspulsweitenmodulationsverfahren umgestellt wird, während der Wechselrichter gemäß dem anderen Modulationsverfahren als das Zufallspulsweitenmodulationsverfahren gesteuert wird.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Frequenzbestimmungsprozessor den Frequenzänderungsbereich direkt auf 0 (Null) ändert, um einen Notbetrieb zu starten, wenn ein Fehlersignal erzeugt wird, während der Wechselrichter gemäß dem Zufallspulsweitenmodulationsverfahren gesteuert wird, und den Frequenzänderungsbereich direkt von 0 (Null) in einen Frequenzänderungsbereich vor einer Erzeugung des Fehlers ändert, wenn während des Notbetriebs ein Fehlerbehebungssignal erzeugt wird.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Frequenzbestimmungsprozessor aufweist: einen Zufallsbandgenerator zum Bestimmen des Frequenzänderungsbereichs; einen Zufallszahlengenerator zum zufälligen Bestimmen einer Konstante innerhalb eines voreingestellten Bereichs; einen Grundfrequenzgenerator zum Erzeugen einer Grundfrequenz, die eine Basis zum Bestimmen der Schaltfrequenz ist; und einen Addierer zum Addieren von Werten, die durch Multiplizieren der Grundfrequenz mit dem von dem Zufallsbandgenerator bestimmten Frequenzänderungsbereich und der durch den Zufallszahlengenerator erzeugten Konstante erhalten werden, um die Schaltfrequenz zu bestimmen, wobei der Zufallsbandgenerator einen Maximalwert des Frequenzänderungsbereichs einstellt und das Zufallspulsweitenmodulationsverfahren anwendet oder die Anwendung des Zufallspulsweitenmodulationsverfahrens stoppt, indem der Frequenzänderungsbereich schrittweise von dem Maximalwert des Frequenzänderungsbereichs auf 0 (Null) oder von 0 (Null) auf den Maximalwert erhöht oder verringert wird.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Frequenzbestimmungsprozessor den Frequenzänderungsbereich schrittweise von dem Maximalwert allmählich auf 0 (Null) ändert, wenn das Zufallspulsweitenmodulationsverfahren auf ein anderes Modulationsverfahren als das Zufallspulsweitenmodulationsverfahren umgestellt wird, während der Wechselrichter gemäß dem Zufallspulsweitenmodulationsverfahren gesteuert wird, und den Frequenzänderungsbereich schrittweise von 0 (Null) auf den Maximalwert ändert, wenn das andere Modulationsverfahren als das Zufallspulsweitenmodulationsverfahren auf das Zufallspulsweitenmodulationsverfahren umgestellt wird, während der Wechselrichter gemäß dem anderen Modulationsverfahren als das Zufallspulsweitenmodulationsverfahren gesteuert wird.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Frequenzbestimmungsprozessor einen Maximalwert des Frequenzänderungsbereichs auf der Grundlage von Motorantriebsinformationen einstellt, die den Strombefehl, den Stromerfassungswert, die Temperatur des Wechselrichters, die Temperatur des Motors und eine Drehzahl des Motors umfassen.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Zufallsbandgenerator eine Konstante in einem Bereich von -1 bis 1 zufällig bestimmt.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Spannungsmodulator ein Trägersignal in Dreieckwellen mit einer der Schaltfrequenz entsprechenden Frequenz erzeugt und den Spannungsbefehl mit dem Trägersignal vergleicht, um das Pulsweitenmodulationssignal in Rechteckwellen zu erzeugen.
  10. Verfahren zum Steuern eines Wechselrichters zum Antreiben eines Motors durch ein Zufallspulsweitenmodulationsverfahren zum zufälligen Ändern einer Frequenz eines Pulsweitenmodulationssignals, das Verfahren aufweisend die folgenden Schritte: Erzeugen einer Grundfrequenz, die eine Basis zum Bestimmen einer Schaltfrequenz des Pulsweitenmodulationssignals zum Steuern eines Schaltens von Schaltelementen in dem Wechselrichter ist, durch einen Prozessor; Einstellen eines Frequenzänderungsbereichs zum Ändern der Schaltfrequenz und schrittweise Erhöhen oder Verringern des Frequenzänderungsbereichs abhängig davon, ob eine Anwendung des Zufallspulsweitenmodulationsverfahrens gestartet oder gestoppt worden ist, durch den Prozessor; zufälliges Bestimmen einer Konstante innerhalb eines voreingestellten Bereichs durch den Prozessor; und Bestimmen der Schaltfrequenz durch Addieren von Werten, die durch Multiplizieren der Grundfrequenz mit dem Frequenzänderungsbereich und der Konstanten erhalten werden, durch den Prozessor.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Schritt zum Einstellen des Frequenzänderungsbereichs und schrittweisen Erhöhen oder Verringern des Frequenzänderungsbereichs die folgenden Schritte aufweist: Bestimmen eines Maximalwertes des Frequenzänderungsbereichs zum Ändern der Schaltfrequenz; und Schrittweises Erhöhen des Frequenzänderungsbereichs von 0 (Null) auf den Maximalwert oder schrittweises Verringern des Frequenzänderungsbereichs von dem Maximalwert auf 0 (Null) abhängig davon, ob eine Anwendung des Zufallspulsweitenmodulationsverfahrens gestartet oder gestoppt worden ist.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Schritt zum Verringern die folgenden Schritte aufweist: schrittweises Ändern des Frequenzänderungsbereichs von dem Maximalwert auf 0 (Null), wenn das Zufallspulsweitenmodulationsverfahren auf ein anderes Modulationsverfahren als das Zufallspulsweitenmodulationsverfahren umgestellt wird, während der Wechselrichter gemäß dem Zufallspulsweitenmodulationsverfahren gesteuert wird; und schrittweises Ändern des Frequenzänderungsbereichs von 0 (Null) auf den Maximalwert, wenn ein anderes Modulationsverfahren als das Zufallspulsweitenmodulationsverfahren auf das Zufallspulsweitenmodulationsverfahren umgestellt wird, während der Wechselrichter gemäß dem anderen Modulationsverfahren als das Zufallspulsweitenmodulationsverfahren gesteuert wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Maximalwert auf der Grundlage von Motorantriebsinformationen bestimmt wird, die einen Strombefehl, einen Stromerfassungswert, die Temperatur des Wechselrichters, Temperatur des Motors und eine Drehzahl des Motors umfassen.
  14. Verfahren nach Anspruch 10, ferner aufweisend die folgenden Schritte: direktes Ändern des Frequenzänderungsbereichs auf 0 (Null), um einen Notbetrieb zu starten, wenn ein Fehlersignal erzeugt wird, während der Wechselrichter gemäß dem Zufallspulsweitenmodulationsverfahren gesteuert wird; und direktes Ändern des Frequenzänderungsbereichs von 0 (Null) auf einen Frequenzänderungsbereich vor einer Erzeugung des Fehlers, wenn ein Fehlerbehebungssignal während des Notbetriebs erzeugt wird.
  15. Verfahren nach Anspruch 10, ferner aufweisend die folgenden Schritte: Erzeugen eines Trägersignals in Dreieckwellen mit einer Frequenz, die der in dem Schritt zum Bestimmen der Schaltfrequenz bestimmten Schaltfrequenz entspricht; und Vergleichen des Trägersignals mit einem Spannungsbefehl, der bestimmt wird, um zu bewirken, dass ein Stromerfassungswert, der durch Messen eines von dem Wechselrichter an den Motor zugeführten Stromes erhalten wird, einem Strombefehl folgt, um das Pulsweitenmodulationssignal in der Form von Rechteckwellen zu erzeugen.
  16. Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Schritt zum Bestimmen der Konstante ein zufälliges Bestimmen der Konstante innerhalb eines Bereichs von -1 bis 1 aufweist.
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