DE112015006879T5 - Leistungsumwandlungsvorrichtung und Wärmepumpenvorrichtung - Google Patents

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Kazunori Hatakeyama
Keisuke Uemura
Takahiko Kobayashi
Yasuhiko Wada
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

Eine Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 zum Anlegen einer Wechselstromspannung, die aus einer Gleichstromspannung umgewandelt wurde, an eine Last, enthält einen Inverter 12, der ein PWM-Signal empfängt und die Wechselstromspannung an die Last anlegt, und eine Invertersteuereinheit 13, die das PWM-Signal erzeugt und das PWM-Signal dem Inverter 12 zuführt. Die Frequenz des PWM-Signals ist ein ganzzahliges Vielfaches der Frequenz der Wechselstromspannung. Die Wechselstromspannung enthält eine Vielzahl von positiven Impulsen und eine Vielzahl von negativen Impulsen in einem Zyklus der Wechselstromspannung. Die Anzahl der positiven Impulse und die Anzahl der negativen Impulse sind gleich. Es ist möglich, Verzerrung eines zu einem Motor fließenden elektrischen Stroms zu unterdrücken.

Description

  • Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leistungsumwandlungsvorrichtung, die eine Gleichstromspannung in eine Wechselstromspannung umwandelt, und eine Wärmepumpenvorrichtung.
  • Hintergrund
  • Ein synchrones Pulsweitenmodulations-(PWM)-Signal zum Ansteuern eines Schaltelements, das einen Inverter konfiguriert, wird häufig durch ein PWM-System erzeugt. Das PWM-System ist ein System zum geeigneten Steuern von Verhältnissen einer AN-Zeit und einer AUS-Zeit gegenüber einer Schaltperiode, welche eine bestimmte Zeit ist, so dass dadurch als eine mittlere Spannung in der Schaltperiode eine Spannung ausgegeben wird, die das Schaltelement sofort ausgegeben kann, das heißt, eine Spannung zwischen einer Kollektor-Emitter angelegten Spannung und einer Nullspannung.
  • Patentliteratur 1 offenbart eine Antriebssteuereinrichtung, die in einer Übermodulations-PWM-Steuerung die Spannungsbefehlsamplitude korrigiert, auf der Grundlage einer synchronen Anzahl K mittels verschiedener Spannungsamplitudencharakteristikabbildungen, um dadurch für eine Grundwellenamplitude einer Impulsbreitenmodulationsspannung, die an einen Motor angelegt wird, zu verhindern, dass sie sich verändert, da sich die synchrone Anzahl K verändert.
  • List der zitierten Schriften
  • Patentliteratur
  • Patentliteratur 1: Japanische Patentanmeldung Offenlegungsschrift Nr. 2008 - 312420
  • Zusammenfassung
  • Technisches Problem
  • In Patentliteratur 1 tritt eine Unsymmetrie einer Spannung, die von einem Inverter ausgegeben wird, mit der Abnahme der synchronen Anzahl K unbeabsichtigt auf. Die Unsymmetrie kann durch Korrigieren der Spannungsbefehlsamplitude nicht einfach behoben werden. Es ist wahrscheinlich, dass ein zum Motor fließender elektrischer Strom verzerrt wird.
  • Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf das Vorgenannte realisiert und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Leistungsumwandlungsvorrichtung zu erhalten, die Verzerrung eines zu einem Motor fließenden elektrischen Stroms unterdrücken kann.
  • Lösung des Problems
  • Zur Lösung der Probleme und Aufgabe ist eine Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eine Leistungsumwandlungsvorrichtung zum Anlegen einer Wechselstromspannung, die aus einer Gleichstromspannung umgewandelt wurde, an eine Last, wobei die Leistungsumwandlungsvorrichtung enthält: einen Inverter, der ein PWM-Signal empfängt und die Wechselstromspannung an die Last anlegt; und eine Invertersteuereinheit, die das PWM-Signal erzeugt und das PWM-Signal dem Inverter zuführt. Die Frequenz des PWM-Signals ist ein ganzzahliges Vielfaches der Frequenz der Wechselstromspannung. Die Wechselstromspannung enthält eine Vielzahl von positiven Impulsen und eine Vielzahl von negativen Impulsen in einem Zyklus der Wechselstromspannung. Die Anzahl der positiven Impulse und die Anzahl der negativen Impulse sind gleich.
  • Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
  • Es gibt eine Wirkung, dass die Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eine zyklische Pulsation des Lastdrehmoments unterdrücken kann.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein Diagramm zur Darstellung der Konfiguration einer Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform.
    • 2 ist ein Diagramm zur Darstellung der Konfiguration der Motorsteuereinheit gemäß der ersten Ausführungsform.
    • 3 ist ein Diagramm zur Darstellung eines Verhältnisses zwischen einem Spannungsbefehlswert und einem Träger gemäß der ersten Ausführungsform.
    • 4 ist ein Diagramm zur Darstellung der Konfiguration einer synchronen PWM-Steuereinheit gemäß der ersten Ausführungsform.
    • 5 ist ein Diagramm zur Darstellung eines Spannungsbefehlswerts und eines Trägers.
    • 6 ist ein Diagramm zur Darstellung eines Trägers, eines Spannungsbefehlswerts, eines synchronen PWM-Signals und einer Netzspannung zum Zeitpunkt, wenn das synchrone PWM-Signal in neun Impulsen arbeitet.
    • 7 ist ein Diagramm zur Darstellung einer Netzspannung zum Zeitpunkt, wenn ein asynchrones PWM-Signal einem Inverter zugeführt wird und einer Netzspannung zu dem Zeitpunkt, wenn ein synchrones PWM-Signal dem Inverter zugeführt wird.
    • 8 ist ein Diagramm zur Darstellung einer THD eines elektrischen Stroms, der zu einem Motor fließt, in einer Konfiguration zum Zuführen eines asynchronen PWM-Signals zum Inverter und einer THD eines zum Motor fließenden elektrischen Stroms in einer Konfiguration zum Zuführen eines synchronen PWM-Signals zum Inverter.
    • 9 ist ein Diagramm, das zur Erläuterung hinsichtlich einer Beziehung zwischen einer Trägerfrequenz und Geräuschentwicklung und einem Leckstrom dient.
    • 10 ist ein Diagramm zur Darstellung einer Netzspannung in dem Fall, in welchem ein Träger für sechs Zyklen in einem Spannungsbefehlswert enthalten ist.
    • 11 ist ein Diagramm, das zur Erläuterung hinsichtlich der Anzahl von Impulsen für jede der Phasendifferenzen in dem Fall dient, in welchem der Träger für sechs Zyklen im Spannungsbefehlswert enthalten ist.
    • 12 ist ein Diagramm, das zur Erläuterung hinsichtlich der Anzahl von Impulsen für jede der Phasendifferenzen in dem Fall dient, in welchem der Träger für neun Zyklen im Spannungsbefehlswert enthalten ist.
    • 13 ist ein Diagramm, das zur Darstellung einer Netzspannung in dem Fall dient, in welchem der Träger für neun Zyklen im Spannungsbefehlswert enthalten ist.
    • 14 ist ein Diagramm zur Darstellung einer Netzspannung in dem Fall, in welchem der Träger für sechs Zyklen im Spannungsbefehlswert enthalten ist.
    • 15 ist ein Diagramm, das zur Erläuterung hinsichtlich des Betriebs zum Schalten des Trägers in Bezug auf den Spannungsbefehlswert dient.
    • 16 ist ein Diagramm zur Darstellung eines Spannungsbefehlswerts in dem Fall von einer Sinuswelle, eines Spannungsbefehlswerts, der Dritte-Harmonische-Überlagerung unterzogen wird, und eines Trägers.
    • 17 ist ein Diagramm zur Darstellung eines Modulationsverhältnisses in dem Fall, in welchem ein Spannungsbefehlswert eine Sinuswelle ist, und eines Modulationsverhältnisses in dem Fall, in welchem der Spannungsbefehlswert der Dritte-Harmonische-Überlagerung unterzogen wird.
    • 18 ist ein Diagramm zur Darstellung eines Hardwarekonfigurationsbeispiels zum Ausführen der Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform.
    • 19 ist ein Diagramm zur Darstellung der Konfiguration einer Wärmepumpenvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform.
    • 20 ist ein Diagramm zur Darstellung einer Kreislaufkonfiguration der Wärmepumpenvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform.
    • 21 ist ein Mollier-Diagramm betreffend einen Zustand eines Kältemittels der Wärmepumpenvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform.
    • 22 ist ein Diagramm, das zur Erläuterung hinsichtlich des Betriebs einer Trägerfrequenz in Bezug auf die Anzahl von Umdrehungen eines Motors dient.
    • 23 ist ein Diagramm, das zur Erläuterung hinsichtlich einer Differenz zwischen einem Spannungsbefehlswert, der Dreiphasenmodulation unterzogen wurde, und einem Spannungsbefehlswert, der Zweiphasenmodulation unterzogen wurde, dient.
    • 24 ist ein Diagramm zur Darstellung eines Bereichs, in welchem ein zu einem Inverter fließender elektrischer Strom durch eine Stromerfassungseinheit erfasst wird.
  • Beschreibung der Ausführungsformen
  • Eine Leistungsumwandlungsvorrichtung und eine Wärmepumpenvorrichtung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend im Detail unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Es wird darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung durch die Ausführungsform nicht beschränkt ist.
  • Erste Ausführungsform
  • 1 ist ein Diagramm zur Darstellung einer Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 enthält einen Inverter 12, der eine Gleichstromspannung, die von einer Gleichstromversorgung 11 bereitgestellt wird, welche eine Energieversorgungseinheit ist, in eine Wechselstromspannung umwandelt und die Wechselstromspannung an einen Motor 2, welcher eine Last ist, ausgibt, eine Invertersteuereinheit 13, die ein synchrones PWM-Signal zum Ansteuern eines Schaltelements des Inverters 12 ausgibt, eine Gleichstromspannungserfassungseinheit 14, die eine Spannung Vdc der Gleichstromversorgung 11 erfasst, und eine Stromerfassungseinheit 15, die einen zum Inverter 12 fließenden elektrischen Strom Idc erfasst. Es wird darauf hingewiesen, dass in der ersten Ausführungsform die Last als der Motor beschrieben ist. Außerdem ist die Last nicht auf den Motor beschränkt und kann ein elektrischer Heizer sein.
  • Die Gleichstromversorgung 11 kann konfiguriert sein, um Wechselstrom in einer Diodenbrücke gleichzurichten und den Wechselstrom in eine Gleichstromspannung umzuwandeln und die umgewandelte Gleichstromspannung mit einem Glättungskondensator zu glätten. Die Gleichstromversorgung 11 kann durch eine Gleichstromversorgung konfiguriert sein, die durch einen Solarakkumulator oder einen Akkumulator repräsentiert ist.
  • Der Inverter 12 ist durch Schaltelemente 16a, 16b, 16c, 16d, 16e und 16f und Dioden 17a, 17b, 17c, 17d, 17e und 17f, die mit den Schaltelementen 16a, 16b, 16c, 16d, 16e und 16f parallel verbunden sind, konfiguriert.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass die Schaltelemente 16a, 16b, 16c, 16d, 16e und 16f durch einen Transistor, einen Isoliergate-Bipolartransistor (IGBT), einen Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET), einen Thyristor oder einen Gate-Turn-Off-Thyristor (GTO) konfiguriert sind.
  • Die Invertersteuereinheit 13 erzeugt synchrone Pulsweitenmodulations-(PWM)-Signale UP, VP, WP, UN, VN und WN auf der Grundlage der Spannung Vds, die durch die Gleichstromspannungserfassungseinheit 14 erfasst wurde, und des elektrischen Stroms Idc, der durch die Stromerfassungseinheit 15 erfasst wurde, und führt die erzeugten synchronen PWM-Signale UP, VP, WP, UN, VN und WN dem Inverter 12 zu. Insbesondere wird das synchrone PWM-Signal UP dem Schaltelement 16a zugeführt, das synchrone PWM-Signal VP dem Schaltelement 16b zugeführt, das synchrone PWM-Signal WP dem Schaltelement 16c zugeführt, das synchrone PWM-Signal UN dem Schaltelement 16d zugeführt, und das synchrone PWM-Signal VN dem Schaltelement 16e zugeführt, und das synchrone PWM-Signal WN dem Schaltelement 16f zugeführt.
  • Die Schaltelemente 16a, 16b, 16c, 16d, 16e und 16f werden auf Grundlage der synchronen PWM-Signale UP, VP, WP, UN, VN und WN angesteuert, wobei der Inverter 12 an den Motor 2 irgendeine Spannung anlegt. Der Motor 2 wird auf Grundlage der angelegten Spannung angetrieben.
  • In 1 ist die Stromerfassungseinheit 15 auf einer Eingangsseite des Inverters 12 bereitgestellt. Allerdings kann die Stromerfassungseinheit 15 irgendwo angeordnet sein, vorausgesetzt, dass die Stromerfassungseinheit 15 Phasenströme Iu, Iv und Iw einer U-Phase, einer V-Phase und einer W-Phase, welche Phasen des Motors 2 sind, erfassen kann. Insbesondere kann die Stromerfassungseinheit 15 zwischen dem Inverter 12 und dem Motor 2 angeordnet und eingerichtet sein, um die Phasenströme Iu, Iv und Iw der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase des Motors 2 zu erfassen. Die Stromerfassungseinheit 15 kann auf einer negativen Polseite der Schaltelemente 16d, 16e und 16f angeordnet und eingerichtet sein, um die Phasenströme Iu, Iv und Iw der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase des Motors 2 zu erfassen.
  • Die Invertersteuereinheit 13 enthält eine Motorsteuereinheit 18, die einen Spannungsbefehlswert erzeugt, und eine synchrone PWM-Steuereinheit 19, die die synchronen PWM-Signale UP, VP, WP, UN, VN und WN erzeugt.
  • Die Konfiguration und der Betrieb der Motorsteuereinheit 18 werden erläutert. 2 ist ein Diagramm zur Darstellung der Konfiguration der Motorsteuereinheit 18 gemäß der ersten Ausführungsform. Die Motorsteuereinheit 18 enthält eine Stromwiderherstellungseinheit 21, die einen elektrischen Strom wiederherstellt, eine Umwandlungseinheit 22, die einen Dreiphasenstrom in einen Zweiphasenstrom umwandelt und den Zweiphasenstrom dqumwandelt, eine Schätzeinheit 23, die eine Position und Geschwindigkeit schätzt, eine Geschwindigkeitssteuereinheit 24, die Steuerung einer Geschwindigkeit durchführt, eine Stromsteuereinheit 25, die Steuerung eines elektrischen Stroms durchführt, und eine Spannungsbefehlberechnungseinheit 26, die einen Spannungsbefehlswert erzeugt.
  • Die Stromwiederherstellungseinheit 21 stellt auf der Grundlage des durch die Stromerfassungseinheit 15 erfassten Stroms die zum Motor 2 fließenden Phasenströme Iu, Iv und Iw wieder her.
  • Die Umwandlungseinheit 22 wandelt die Phasenströme Iu, Iv und Iw, welche ein Dreiphasenstrom sind, auf der Grundlage einer rotormagnetischen Polposition θ des Motors 2 in einen Zweiphasenstrom um, und dq-wandelt den Zweiphasenstrom in einen d-Achsenstrom Id und einen q-Achsenstrom Iq der dq-Koordinatenachsen um.
  • Die Schätzeinheit 23 berechnet die rotormagnetische Polposition θ und einen Geschwindigkeitsschätzwert ω des Motors 2 auf der Grundlage des d-Achsenstroms Iq, eines q-Achsenstroms Iq, eines d-Achsenspannungsbefehlswerts Vd* und eines q-Achsenspannungsbefehlswerts Vq*. Es wird darauf hingewiesen, dass Einzelheiten des d-Achsenspannungsbefehlswerts Vd* und des q-Achsenspannungsbefehlswerts Vq* nachfolgend erläutert werden.
  • Die Geschwindigkeitssteuereinheit 24 berechnet einen q-Achsenstrombefehlswert Iq* zum Veranlassen des Geschwindigkeitsschätzwerts ω, mit einem Geschwindigkeitsbefehlswert ω* zusammenzufallen.
  • Die Stromsteuereinheit 25 berechnet einen d-Achsenspannungsbefehlswert Vd* zum Veranlassen des d-Achsenstroms Id, mit einem d-Achsenstrombefehlswert Id*, der von der Außenseite eingegeben wurde, zusammenzufallen, und berechnet einen q-Achsenspannungsbefehlswert Vq* zum Veranlassen des q-Achsenstroms Iq, mit dem q-Achsenstrombefehlswert Iq* zusammenzufallen.
  • Die Spannungsbefehlberechnungseinheit 26 berechnet Spannungsbefehlswerte Vu*, Vv* und Vw* der UVW-Phasen auf der Grundlage des d-Achsenspannungsbefehlswerts Vd*, des q-Achsenspannungsbefehlswerts Vq*, der Spannung Vdc, die durch die Gleichstromspannungserfassungseinheit 14 detektiert wurde, und der rotormagnetischen Polposition θ.
  • 3(a) ist ein Diagramm zur Darstellung einer Beziehung zwischen den Spannungsbefehlswerten Vu*, Vv* und Vw* der UVW-Phasen, die durch die Spannungsbefehlberechnungseinheit 26 berechnet wurden. 3(b) ist ein Diagramm zur Darstellung von Wellenformen der synchronen PWM-Signale UP, VP, WP, UN, VN und WN, die durch die synchrone PWM-Steuereinheit 19 erzeugt wurden.
  • Die Spannungsbefehlberechnungseinheit 26 erzeugt eine Spannungsphase θv und gibt die erzeugte Spannungsphase θv an die synchrone PWM-Steuereinheit 19 aus. Insbesondere gibt die Spannungsbefehlberechnungseinheit 26 die Spannungsphase θv mit einem Nulldurchgang an einer abfallenden Flanke des Spannungsbefehlswerts Vu* der U-Phase aus, die als ein Bezugspunkt der Spannungsphase θv gesetzt ist. Das heißt, die „Spannungsphase θv=0“. Es wird darauf hingewiesen, dass irgendein Punkt als der Bezugspunkt der Spannungsphase θv gesetzt sein kann.
  • Die Konfiguration und der Betrieb der synchronen PWM-Steuereinheit 19 werden erläutert. 4 ist ein Diagramm zur Darstellung der Konfiguration der synchronen PWM-Steuereinheit 19 gemäß der ersten Ausführungsform. 5 ist ein Diagramm zur Darstellung des Spannungsbefehlswerts Vu* der U Phase und eines Trägers. Die synchrone PWM-Steuereinheit 19 enthält eine Trägererzeugungseinheit 31, die einen Träger erzeugt, und eine Trägervergleichseinheit 32, die die synchronen PWM-Signale UP, VP, WP, UN, VN und WN erzeugt.
  • Die Trägererzeugungseinheit 31 erzeugt einen Träger zur Synchronisierung mit der Spannungsphase θv, die durch die Spannungsbefehlberechnungseinheit 26 erzeugt wurde. Die Trägererzeugungseinheit 31 steuert die Frequenz eines Trägers einer Dreieckswelle, um 3n in Bezug auf die Frequenz des Spannungsbefehlswerts Vu* der U-Phase zu sein. Es wird darauf hingewiesen, dass n eine natürliche Zahl gleich wie oder größer als 1 ist. Die Trägererzeugungseinheit 31 kann die Frequenz des Trägers der Dreieckswelle steuern, um 3n in Bezug auf die Frequenz des Spannungsbefehlswerts Vv* der V-Phase oder die Frequenz des Spannungsbefehlswerts Vw* der W-Phase zu sein.
  • Die Trägervergleichseinheit 32 vergleicht die Größen des Trägers und des Spannungsbefehlswerts Vu* und gibt die synchronen PWM-Signale von Hoch und Tief aus. Es wird darauf hingewiesen, dass, wenn die Frequenz des Trägers der Dreieckswelle drei Mal so hoch ist wie die Frequenz des Spannungsbefehlswerts, das synchrone PWM-Signal drei Impulse enthält. Wenn die Frequenz des Trägers der Dreieckswelle sechs Mal so hoch ist wie die Frequenz des Spannungsbefehlswerts, enthält das synchrone PWM-Signal sechs Impulse. Wenn die Frequenz des Trägers der Dreieckswelle neun Mal so hoch ist wie die Frequenz des Spannungsbefehlswerts, enthält das synchrone PWM-Signal neun Impulse.
  • Wenn die Trägerfrequenz neun Mal so hoch oder höher als die Frequenz des Spannungsbefehlswerts eingestellt ist, erhöht sich die Anzahl der Impulse des synchronen PWM-Signals in Bezug auf einen Zyklus des Spannungsbefehlswerts. Daher wird die Genauigkeit einer Ausgangsspannung verbessert. Allerdings, da sich die Anzahl der Male des Schaltens der Schaltelemente 16a, 16b, 16c, 16d, 16e und 16f erhöht, erhöht sich ein Schaltverlust. Das heißt, die Größe der Trägerfrequenz und der Schaltverlust sind in einer Zielkonfliktbeziehung.
  • 6 ist ein Diagramm zur Darstellung eines Trägers, der Spannungsbefehlswerte Vu*, Vv* und Vw* der UVW-Phasen, der synchronen PWM-Signale UP, VP, WP, UN, VN und WN und Netzspannungen Vuv, Vvw und Vwu zu dem Zeitpunkt, wenn das synchrone PWM-Signal in neun Impulsen arbeitet. In 6 wird angenommen, dass die Invertersteuereinheit 13 durch einen Mikrocomputer konfiguriert ist und durch den Mikrocomputer betrieben wird. Daher, obwohl sich der Spannungsbefehlswert Vu* der in 5 gezeigten U-Phase kontinuierlich verändert, verändern sich in 6(a) gezeigte Spannungsbefehlswerte diskret, da Steuerung zu Zeitpunkten von Kämmen (Spitzen) und Tälern (Böden) des Trägers durch den Mikrocomputer durchgeführt wird. In 3 und 5 wird der Spannungsbefehlswert Vu* der U-Phase als eine Sinuswelle behandelt. Beim Motorantrieb werden jedoch zur Verbesserung einer Ausgangsspannung häufig Raumvektormodulation-PWM und Dritte-Harmonische-Überlagerung-PWM eingesetzt. Daher, wie in 6(a) dargestellt, weisen die Spannungsbefehlswerte Vu*, Vv* und Vw* der UVM-Phasen eine Wellenform auf Grundlage der Raumvektormodulation-PWM und der Dritte-Harmonische-Überlagerung-PWM auf. Es wird darauf hingewiesen, dass andere Verfahren als ein Erzeugungsverfahren für die anderen Spannungsbefehlswerte Vu*, Vv* und Vw* eingesetzt werden können.
  • Wie in 6(a) arbeitet der Träger derart, dass der Träger für neun Zyklen in einem Zyklus des Spannungsbefehlswerts Vu* der U-Phase enthalten ist. Zum Beispiel vergleicht die synchrone PWM-Steuereinheit 19 den Träger und den Spannungsbefehlswert Vu* der U-Phase. Wenn der Spannungsbefehlswert Vu* der U-Phase höher ist als der Träger, gibt die synchrone PWM-Steuereinheit 19 ein synchrones PWM-Signal UP als Hoch aus. Wenn der Spannungsbefehlswert Vu* der U-Phase niedriger ist als der Träger, gibt die synchrone PWM-Steuereinheit 19 das synchrone PWM-Signal UP als Tief aus. Die synchrone PWM-Steuereinheit 19 gibt ein synchrones PWM-Signal UN, aufweisend eine Wellenform entgegengesetzt zur Wellenform des synchronen PWM-Signals UP, aus. In der gleichen Weise wie vorstehend erläutert vergleicht die synchrone PWM-Steuereinheit 19 den Träger und den Spannungsbefehlswert Vv* der V-Phase und gibt das synchrone PWM-Signal VP und das synchrone PWM-Signal VN aus. Die synchrone PWM-Steuereinheit 19 vergleicht den Träger und den Spannungsbefehlswert Vw* der W-Phase und gibt das synchrone PWM-Signal WP und das synchrone PWM-Signal WN aus. Die Netzspannungen Vuv, Vvw und Vwu werden durch Ansteuern der Schaltelemente 16a, 16b, 16c, 16d, 16e und 16f unter Verwendung der synchronen PWM-Signale erhalten.
  • Es wird angenommen, dass der Träger derart arbeitet, dass der Träger für neun Zyklen im Spannungsbefehlswert Vu* der U-Phase für einen Zyklus enthalten ist. Wenn eine Frequenz, welche die Anzahl der Umdrehungen ist, des Motors 2 ansteigt, steigt auch die Frequenz des Spannungsbefehlswerts Vu* der U-Phase auf Grundlage des Anstiegs. Das heißt, wenn der Träger arbeitet, derart, dass der Träger für neun Zyklen im Spannungsbefehlswert Vu* der U-Phase für einen Zyklus enthalten ist, verändert sich die Trägerfrequenz auf Grundlage der Anzahl der Umdrehungen des Motors 2.
  • 7(a) ist ein Diagramm zur Darstellung der Netzspannungen Vuv, Vuw, und Vwu zu dem Zeitpunkt, wenn die Frequenz des Spannungsbefehlswerts und die Frequenz des Trägers nicht im Verhältnis von einem ganzzahligen Vielfachen sind und ein asynchrones PWM-Signal des Spannungsbefehlswerts Vu* der U-Phase und der Trägers miteinander asynchron dem Inverter 12 zugeführt werden. 7(b) ist ein Diagramm zur Darstellung der Netzspannungen Vuv, Vvw und Vwu zu dem Zeitpunkt, wenn die Frequenz des Spannungsbefehlswerts und die Frequenz des Trägers im Verhältnis eines ganzzahligen Vielfachen sind, und ein synchrones PWM-Signal, das derart gesteuert wird, dass der Spannungsbefehlswert Vu* der U-Phase und der Träger synchronisiert werden, dem Inverter 12 zugeführt wird. Es wird darauf hingewiesen, dass die Frequenz des Spannungsbefehlswerts und die Frequenz des Träges sind nicht im Verhältnis eines ganzzahligen Vielfachen bedeutet, dass die Frequenz des synchronen PWM-Signals kein ganzzahliges Vielfaches der Frequenz einer Wechselstromspannung ist, die vom Inverter 12 ausgegeben wird. Die Frequenz des Spannungsbefehlswerts und die Frequenz des Trägers sind im Verhältnis des ganzzahligen Vielfachen bedeutet, dass die Frequenz des synchronen PWM-Signals ein ganzzahliges Vielfaches der Frequenz der Wechselstromspannung ist, die vom Inverter 12 ausgegeben wird.
  • In Halbperioden der Perioden A, B und C, gezeigt in 7(a), sind Wellenformen der Netzspannungen Vuv, Vuw und Vwu zu dem Zeitpunkt, wenn das asynchrone PWM-Signal dem Inverter 12 zugeführt wird, nicht symmetrisch und in Unsymmetrie. Andererseits, sind Wellenformen in Halbperioden der Perioden D, E und F, gezeigt in 8(b), der Netzspannungen Vuv, Vvw und Vwu zu dem Zeitpunkt, wenn das synchrone PWM-Signal dem Inverter 12 zugeführt wird, symmetrisch und ausgeglichen.
  • 8 ist ein Diagramm zur Darstellung einer gesamten harmonischen Verzerrung (THD) eines elektrischen Stroms, der zum Motor 2 fließt, in einer Konfiguration zum Zuführen eines asynchronen PWM-Signals zum Inverter 12 und einer THD des zum Motor 2 fließenden elektrischen Stroms in einer Konfiguration zum Zuführen eines synchronen PWM-Signals zum Inverter 12. Die THD bedeutet eine gesamte harmonische Verzerrung oder ein gesamtes harmonisches Verzerrungsverhältnis. Die THD ist ein Wert, der einen Grad der Verzerrung eines Signals repräsentiert und ist durch ein Verhältnis einer gesamten harmonischen Komponente gegenüber einer Grundwellenkomponente repräsentiert.
  • Daher, da die Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 das synchrone PWM-Signal mit der synchronen PWM-Steuereinheit 19 dem Inverter 12 zuführt, kann die Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 Unsymmetrie der Wellenformen der Netzspannungen Vuv, Vvw und Vwu unterdrücken. Da die THD des zum Motor 2 fließenden elektrischen Stroms geringer ist als die THD des zum Motor 2 fließenden elektrischen Stroms in der Konfiguration zum Zuführen des asynchronen PWM-Signals zum Inverter 12, kann die Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 Verzerrung der elektrischen Ströme unterdrücken. Das heißt, die Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 kann eine Drehmomentpulsation, die durch die Verzerrung der elektrischen Ströme verursacht wird, unterdrücken. Daher kann die Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 die Vibrations- und Geräuschentstehung infolge der Pulsation der Anzahl von Umdrehungen des Motors 2 unterdrücken.
  • Wenn der Inverter 12 durch das asynchrone PWM-Signal angetrieben wird, ist es möglich, Verzerrung der Netzspannungen Vuv, Vvw und Vwu zu unterdrücken, wenn die Trägerfrequenz in Bezug auf den Spannungsbefehlswert hoch ist. Wenn die Trägerfrequenz jedoch in Bezug auf den Spannungsbefehlswert niedrig ist, ist es schwierig, die Verzerrung der Netzspannungen Vuv, Vvw und Vwu zu unterdrücken. Die Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 führt das synchrone PWM-Signal dem Inverter 12 zu. Daher kann die Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 die Pulsation der elektrischen Ströme unterdrücken, selbst in einem Zustand, in welchem die Trägerfrequenz in Bezug auf den Spannungsbefehlswert niedrig ist. Im Vergleich zur Konfiguration zum Zuführen des asynchronen PWM-Signals zum Inverter 12 kann die Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 den Motor 2 stabil antreiben, selbst in einem Zustand, in welchem die Trägerfrequenz reduziert ist.
  • 9 ist ein Diagramm zur Darstellung eines Verhältnisses zwischen einer Trägerfrequenz, Geräuschentwicklung und einem Leckstrom. Die Geräuschentwicklung bedeutet Geräusch, das am Inverter 12 entsteht. Der Leckstrom bedeutet einen elektrischen Strom, der aus dem Motor 2 austritt.
  • Wenn die Trägerfrequenz reduziert wird, verringert sich die Anzahl der Male des Schaltens der Schaltelemente 16a, 16b, 16c, 16d, 16e und 16f. Daher kann die Leistungswandlungsvorrichtung 1 das Geräusch, das am Inverter 12 entsteht, und den elektrischen Strom, der aus dem Motor 2 austritt, reduzieren. Es wird darauf hingewiesen, dass, wenn der Inverter 12 durch das asynchrone PWM-Signal angesteuert wird, eine THD eines elektrischen Stroms dazu neigt, zuzunehmen, wenn die Trägerfrequenz die Frequenz des Spannungsbefehlswerts annähert. Daher ist die Trägerfrequenz im Allgemeinen eingestellt, um zehn Mal höher oder höher zu sein als die Frequenz des Spannungsbefehlswerts.
  • Andererseits steuert die Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 den Inverter 12 mit der synchronen PWM-Steuereinheit 19 mittels des synchronen PWM-Signals an. Daher kann die Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 eine Zunahme der THD des elektrischen Stroms unterdrücken, sogar dann, wenn die Trägerfrequenz drei Mal höher ist als die Frequenz des Spannungsbefehlswerts. Daher kann die Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 das am Inverter 12 entstehende Geräusch und den aus dem Motor 2 austretenden elektrischen Strom reduzieren. Da die Anzahl der Male des Schaltens der Schaltelemente 16a, 16b, 16c, 16d, 16e und 16f abnimmt, kann die Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 einen Verlust infolge des Schaltens reduzieren und den Inverter 12 mit hoher Effizienz antreiben.
  • 10 ist ein Diagramm zur Darstellung der Netzspannung Vuv der U-Phase und der V-Phase in dem Fall, in welchem der Träger für sechs Zyklen im Spannungsbefehlswert Vu* der U-Phase enthalten ist. 11 ist ein Diagramm zur Darstellung der Anzahl von Impulsen für jede der Phasendifferenzen in dem Fall, in welchem der Träger für sechs Zyklen im Spannungsbefehlswert Vu* der U-Phase enthalten ist. In der folgenden Beschreibung wird die Netzspannung Vuv der U-Phase und der V-Phase einfach als Netzspannung Vuv bezeichnet. Eine Phasenbeziehung zwischen einem Anstiegsflankennulldurchgang des Spannungsbefehlswerts Vu* der U-Phase und einem Boden des Trägers ist als eine Phasendifferenz definiert. Die Anzahl der Impulse in 11 zeigt die Anzahlen von positiven und negativen Impulsen einer Wellenform der Netzspannung Vuv für jede der Phasendifferenzen an.
  • Wie in 11 dargestellt, wenn die Phasendifferenzen 0, 180 und 360 Grad sind, ist die Anzahl von positiven Impulsen sechs und die Anzahl von negativen Impulsen ebenfalls sechs. Die Unsymmetrie zwischen einer positiven und einer negativen Wellenform der Netzspannung Vuv wird behoben. Daher kann die Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 den Motor 2 stabil antreiben, die THD des zum Motor 2 fließenden elektrischen Stroms reduzieren und Vibrations- und Geräuschentwicklung infolge der Pulsation der Anzahl von Umdrehungen des Motors 2 reduzieren.
  • 12 ist ein Diagramm zur Darstellung der Anzahl von Impulsen für jede der Phasendifferenzen in dem Fall, in welchem der Träger für neun Zyklen im Spannungsbefehlswert Vu* der U-Phase enthalten ist. Wenn der Träger für neun Zyklen im Spannungsbefehlswert Vu* der U-Phase enthalten ist, sind die Anzahlen der positiven und negativen Impulse der Wellenform der Netzspannung Vuv neun und in allen Phasendifferenzen gleich. Unsymmetrie tritt in den Anzahlen von positiven und negativen Impulsen nicht auf.
  • 13 ist ein Diagramm zur Darstellung der Netzspannung Vuv in dem Fall, in welchem der Träger für neun Zyklen im Spannungsbefehlswert Vu* der U-Phase enthalten ist. Wie in 13(a) gezeigt, ist die Wellenform der Netzspannung Vuv in einer Halbzyklusperiode der Phasendifferenz von 0 Grad bis 180 Grad, in welcher der Anstiegsflankennulldurchgang des Spannungsbefehlswerts Vu* der U-Phase und der Boden des Trägers zusammenfallen, asymmetrisch. Der Impuls der Wellenform der Netzspannung Vuv weicht weiter zur 180-Gradseite ab als die 0-Gradseite. Eine Phase ist wahrscheinlich, in Bezug auf eine Phase verzögert zu sein, die ursprünglich ausgegeben werden sollte. Die Phase weicht von einer optimalen Spannungsphase zum Antreiben des Motors 2 ab. Daher besteht eine Wahrscheinlichkeit von Effizienzverschlechterung infolge einer Verlustzunahme des Motors 2 und des Inverters 12 infolge eines Anstiegs des zum Motor 2 fließenden elektrischen Stroms. Es wird darauf hingewiesen, dass, wenn die Phasen UVW in der Reihenfolge von UVW bestromt werden, die Netzspannung Vuv eine Voreilphase in Bezug auf den Spannungsbefehlswert Vu* der U-Phase um 30 Grad ist.
  • Daher führt die synchrone PWM-Steuereinheit 19 Steuerung durch, derart, dass der Anstiegsflankennulldurchgang des Spannungsbefehlswerts Vu* der U-Phase und ein Abstiegsflankennulldurchgang des Trägers bei einer Phasendifferenz von 90 Grad zusammenfallen. Wie in 13(b) dargestellt, ist die Wellenform der Netzspannung Vuv in der Halbzyklusperiode der Phasendifferenz von 0 Grad bis 180 Grad symmetrisch.
  • Daher kann die Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 den Inverter 12 veranlassen, die Netzspannung Vuv als eine Spannung einer 30 Grad-Vorlaufphase in Bezug auf den Spannungsbefehlswert Vu* der U-Phase genau anzulegen, einen Anstieg des zum Motor 2 fließenden elektrischen Stroms infolge einer Phasenverzögerung oder eines Phasenvorlaufs unterdrücken und eine Verlustzuname des Motors 2 und des Inverters 12 unterdrücken.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass, wenn der Träger für neun Zyklen im Spannungsbefehlswert Vu* der U-Phase enthalten ist, es möglich ist, die gleiche Wirkung zu erhalten wie die vorangehend erläuterte Wirkung, selbst dann, wenn die Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 Steuerung durchführt, derart, dass der Anstiegsflankennulldurchgang des Spannungsbefehlswerts Vu* der U-Phase und ein Anstiegsflankennulldurchgang des Trägers bei einer Phasendifferenz von 270 Grad zusammenfallen.
  • 14 ist ein Diagramm zur Darstellung der Netzspannung Vuv in dem Fall, in welchem der Träger für sechs Zyklen im Spannungsbefehlswert Vu* der U-Phase enthalten ist. Wie in 14(a) gezeigt, ist die Wellenform der Netzspannung Vuv in der Halbzyklusperiode der Phasendifferenz von 0 Grad bis 180 Grad symmetrisch, in welcher der Anstiegsflankennulldurchgang des Spannungsbefehlswerts Vu* der U-Phase und der Boden des Trägers zusammenfallen. Allerdings ist die Wellenform der Netzspannung Vuv bei einer Phasendifferenz von 0 Grad bis 180 Grad und einer Phasendifferenz von 180 Grad bis 360 Grad punktsymmetrisch.
  • Daher kann die Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 einen Anstieg des zum Motor 2 fließenden elektrischen Stroms infolge einer Phasenverzögerung oder eines Phasenvorlaufs unterdrücken und eine Verlustzunahme des Motors 2 und des Inverters 12 unterdrücken.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass, wenn der Träger für sechs Zyklen im Spannungsbefehlswert Vu* der U-Phase enthalten ist, es möglich ist, die gleichen Wirkungen zu erhalten wie die vorangehend erläuterte Wirkung, selbst dann, wenn die Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 Steuerung durchführt, derart, dass der Anstiegsflankennulldurchgang des Spannungsbefehlswerts Vu* der U-Phase und die Spitze des Trägers bei einer Phasendifferenz von 180 Grad zusammenfallen.
  • Wenn die Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 Steuerung durchführt, derart, dass der Anstiegsflankennulldurchgang des Spannungsbefehlswerts Vu* der U-Phase und der Abstiegsflankennulldurchgang des Trägers bei einer Phasendifferenz von 90 Grad zusammenfallen, wie in 14(b) gezeigt, fallen die Anzahlen der Impulse zwischen der Phasendifferenz von 0 Grad bis 180 Grad und der Phasendifferenz von 180 Grad bis 360 Grad zusammen und die Netzspannung Vuv bei der Phasendifferenz von 180 Grad bis 360 ist höher. Daher wird die Netzspannung Vuv unsymmetrisch, ein Gleichstrom dem zum Motor 2 fließenden elektrischen Strom überlagert und die THD des zum Motor 2 fließenden elektrischen Stroms erhöht. Dementsprechend kann der Inverter 12 nicht effizient angetrieben werden. Es ist wahrscheinlich, dass Vibration und Geräusch infolge der Pulsation der Anzahl von Umdrehungen des Motors 2 auftreten.
  • Daher, wie in 13(b) und 14(a) gezeigt, ist es zweckmäßig, den Spannungsbefehlswert Vu* der U-Phase und die Phasendifferenz des Trägers anzupassen, derart, dass die Netzspannung Vuv bei der Phasendifferenz von 0 Grad bis 180 Grad und der Phasendifferenz von 180 Grad bis 360 Grad punktsymmetrisch ist.
  • Es ist wird darauf hingewiesen, dass eine Phasendifferenz in dem Fall, in welchem der Träger für „6m+3“ (m ist eine ganze Zahl gleich wie oder größer als 0) Zyklen im Spannungsbefehlswert Vu* der U-Phase enthalten ist, auf 0 Grad oder 180 Grad eingestellt ist. Eine Phasendifferenz in dem Fall, in welchem der Träger für „61“ (1 ist eine ganze Zahl gleich wie oder größer als 0) Zyklen im Spannungsbefehlswert Vu* der U-Phase enthalten ist, ist auf 90 Grad oder 270 Grad eingestellt. Dementsprechend ist es möglich, die Anzahlen von positiven und negativen Impulsen der Netzspannung Vuv anzupassen. Außerdem, da die Wellenform der Netzspannung Vuv punktsymmetrisch wird und die Netzspannung Vuv ausgeglichen ist, ist es möglich, den Motor 2 stabil anzutreiben. Es wird darauf hingewiesen, dass es zweckmäßig ist, dass die Wellenform der Netzspannung Vuv punktsymmetrisch wird. Allerdings kann zum Beispiel eine Differenz zwischen synchronen PWM Signalen zum Ansteuern des oberen Schaltelements 16a der U-Phase und des oberen Schaltelements 16b der V-Phase oder eine Differenz zwischen synchronen PWM-Signalen zum Ansteuern des unteren Schaltelements 16d der U-Phase und des unteren Schaltelements 16e der V-Phase eine Korrelation mit der Netzspannung Vuv aufweisen. Daher muss die Differenz nur punktsymmetrisch sein.
  • Im Allgemeinen bricht die Punktsymmetrie der Wellenform der Netzspannung Vuv durch eine Totzeit, welche eine Kurzschlussverhinderungszeit zum Bereitstellen eines Nichtüberlappungsabschnitts ist, um zu verhindern, dass die Schaltelemente 16a, 16b und 16c auf der oberen Seite und die Schaltelemente 16d, 16e und 16f auf der unteren Seite unter den Schaltelementen 16a, 16b, 16c, 16d, 16e und 16f nicht gleichzeitig eingeschaltet werden, und Antwortvariation der Schaltelemente 16a, 16b, 16c, 16d, 16e und 16f, leicht zusammen. Durch Steuerung der Phasendifferenz, derart, dass die Wellenform der Netzspannung Vuv wie vorangehend erläutert punktsymmetrisch wird, selbst dann, wenn die Totzeit und Antwortvariation auftreten, ist es allerdings möglich, Beeinflussung zu minimieren und den Motor 2 stabil anzutreiben.
  • Wenn die Totzeit durch Verzögerung von EIN-Zeitpunkten der Schaltelemente 16a, 16b, 16c, 16d, 16e und 16f erzeugt wird, tritt in einer Phase von einer tatsächlich ausgegebenen Spannung in Bezug auf den Spannungsbefehlswert Vu* der U-Phase eine Verzögerung auf. Ein Betriebszustand weicht von einem effizientesten Betriebszustand ab. Dementsprechend ist es wahrscheinlich, dass der zum Motor 2 fließende elektrische Strom zunimmt und ein Verlust des Motors 2 und des Inverters 12 steigt. Daher kann die Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 die Verzögerung der Phase beseitigen und den Anstieg des zum Motor 2 fließenden elektrischen Stroms unterdrücken, durch Steuerung einer Phasenbeziehung zwischen dem Spannungsbefehlswert Vu* der U-Phase und dem Träger auf der Grundlage von einer Zeit der Totzeit, so dass Phasen des Spannungsbefehlswerts Vu* der U-Phase und der tatsächlich ausgegebenen Spannung übereinstimmen.
  • Mit Zunahme der Anzahl von Umdrehungen des Motors 2 nimmt auch die Frequenz des Spannungsbefehlswerts Vu* der U-Phase zu. Daher, wenn die Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 Steuerung durchführt, derart, dass der Träger für 3n Zyklen, zum Beispiel neun Zyklen, im Spannungsbefehlswert Vu* der U-Phase enthalten ist, nimmt auch die Frequenz des Trägers zu. Es ist wahrscheinlich, dass die Anzahl der Male des Schaltens der Schaltelemente 16a, 16b, 16c, 16d, 16e und 16f, die den Inverter 12 konfigurieren, zunimmt und sich ein Verlust des Inverters 12 verschlechtert. Daher ist es möglich, die Verschlechterung des Verlusts zu unterdrücken, durch Schalten des Trägers, derart, dass der Träger für „3n-1“ Zyklen, zum Beispiel sechs Zyklen, enthalten ist, um die Anzahl der Male des Schaltens beim Schalten in der Mitte durch die Schaltelemente 16a, 16b, 16c, 16d, 163 und 16f zu reduzieren.
  • 15 ist ein Diagramm, das zur Erläuterung hinsichtlich des Betriebs zum Schalten des Trägers in Bezug auf den Spannungsbefehlswert Vu* der U-Phase dient. 15(a) ist ein Diagramm zur Darstellung eines Beispiels, in welchem der Träger für neun Zyklen in einem Zyklus des Spannungsbefehlswerts Vu* der U-Phase enthalten ist. 15(b) ist ein Diagramm zur Darstellung eines Beispiels, in welchem der Träger für sechs Zyklen in einem Zyklus des Spannungsbefehlswerts Vu* der U-Phase enthalten ist. Insbesondere im Träger für neun Zyklen und dem Träger für sechs Zyklen werden die Träger kontinuierlich erzeugt, durch Schalten der Träger zu Zeitpunkten A1, A2, A3 und A4, wenn die Böden der Träger zusammenfallen. Es ist möglich, Unregelmäßigkeit des synchronen PWM-Signals infolge des Schaltens zu unterdrücken. Es ist möglich, reibungsloses Schalten durchzuführen. Es wird darauf hingewiesen, dass als Zeitpunkt zum Schalten der Träger, die Träger in irgendeiner Phasenbeziehung geschaltet werden können, vorausgesetzt, dass die Träger geschaltet werden, um kontinuierlich zu wechseln. Die Träger können zu einem Zeitpunkt geschaltet werden, wenn Spitzen der Träger zusammenfallen.
  • Die Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 kann Verzerrung des zum Motor 2 fließenden elektrischen Stroms unterdrücken, durch Steuerung der Phasenbeziehung, derart, dass die Netzspannung Vuv punktsymmetrisch wird. Daher nimmt der zum Motor 2 fließende elektrische Strom infolge der Unsymmetrie der Netzspannung Vuv zu, wenn der Träger geschaltet wird. Es ist möglich, einen Betriebsstopp infolge eines Überstroms des Inverters 12 und Effizienzverschlechterung infolge einer Verlustzunahme des Inverters 12 zu verhindern.
  • Die Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 steuert die Phasenbeziehung derart, dass die Leistungsspannung Vuv punktsymmetrisch wird. Dementsprechend wird positive und negative Spannungsunsymmetrie behoben. Daher ist es möglich, eine Gleichstromkomponente des zum Motor 2 fließenden Stroms zu unterdrücken. Wenn ein ACCT, welcher ein Gleichstromdetektor ist, in einem Stromsensor des Inverters 12 eingesetzt wird, kann die Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 Magnetsättigung infolge des Gleichstroms unterdrücken und einen genauen Stromwert detektieren. Wenn ein DCCT, welcher ein Wechselstromdetektor ist, im Stromsensor des Inverters 12 eingesetzt wird, kann die Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 einen erzeugten Gleichstrom und einen Gleichstrom-Offset infolge des Einflusses eines Temperaturdrifts des DCCT nicht separieren. Es ist wahrscheinlich, dass die Detektion eines genauen elektrischen Stroms schwierig ist. Wenn der Gleichstrom jedoch unterdrückt wird, ist nur der Einfluss des Temperaturdrifts zu berücksichtigen. Es ist möglich, ein Gleichstrom-Offset leicht zu beseitigen. Es ist möglich, einen genauen Stromwert zu erfassen.
  • Die in dieser Ausführungsform beschriebene Punktsymmetrie enthält eine leichte Verschiebung, die durch den Einfluss eines Schaltelements, Lastfluktuation und eine nachfolgend erläuterte Trägerfrequenz zwangsläufig verursacht wird, und zeigt nicht nur die Punktsymmetrie an, in welcher keine Verschiebung auftritt.
  • Im Schaltelement (ein IGBT, ein MOSFET etc.) verändert sich nicht nur ein Werkstoff (Si, SiC etc.), eine Stromkapazität des Elements, eine Widerstandspannung und Variation, die bei der Herstellung auftritt, sondern auch eine Zeit ab einer Eingabe eines PWM-Signals durch ein Element, das eine periphere Schaltung konfiguriert, bis das Schaltelement einen AN oder AUS Betrieb tatsächlich durchführt. Es wird darauf hingewiesen, dass das die periphere Schaltung konfigurierende Element zum Beispiel ein Gate-Widerstand ist und den Widerstand eines Pfads zum Eingeben des PWM-Signals gegenüber dem Schaltelement bedeutet.
  • Zum Beispiel, wenn die synchronen PWM-Signale UP, VN und WN eingeschaltet werden, um die positive Netzspannung Vuv auszugeben, und die synchronen PWM-Signale UN, VP und WP eingeschaltet werden, um die negative Netzspannung Vuv auszugeben, sind die einzuschaltenden Elemente im Fall der positiven Netzspannung Vuv und dem Fall der negativen Netzspannung Vuv unterschiedlich. Daher, wenn eine EIN-Zeit der synchronen PWM-Signale UP, VN und WN eine untere Grenze der Variation (spät) ist und eine AUS-Zeit der synchronen PWM-Signale UP, VN und WN eine untere Grenze der Variation (zeitig) ist, ist eine ansteigende Flanke spät und eine abfallende Flanke zeitig. Daher ist eine Pulsbreite kurz. Andererseits, wenn die EIN-Zeit der synchronen PWM-Signale UP, VN und WN eine obere Grenze der Variation (zeitig) und die AUS-Zeit des synchronen PWM-Signals UP, VN und WN eine obere Grenze der Variation (spät) ist, ist die ansteigende Flanke zeitig und die abfallende Flanke spät. Daher ist die Pulsbreite lang. Dies ist eine Ursache des Auftretens der leichten Verschiebung infolge des Einflusses des Schaltelements. Zum Beispiel im Fall einer Klimaanlage ist die leichte Verschiebung 5 Mikrosekunden bis höchstens 10 Mikrosekunden.
  • Zum Beispiel, wenn ein Betrieb, in welchem eine Last in einer Umdrehung fluktuiert, zum Beispiel in einem Verdichter vom Einfachrotationstyp als Steuerung, durchgeführt wird, wird ein Spannungsbefehl erhöht oder verringert auf Grundlage der Fluktuation einer Last, um eine Ausgangsspannung anzupassen, die an einen Motor angelegt wird, um die Anzahl von Umdrehungen konstant zu halten. Wenn die Erhöhung oder Verringerung des Spannungsbefehls in einem Zyklus einer Wechselstromspannung erfolgt, verändert sich die Ausgangsspannung in einem PWM-Signal in der Mitte. Daher nimmt eine Pulsweite zu oder ab. Eine solche Zunahme oder Abnahme der Pulsbreite ist eine Ursache des Vorkommens der leichten Verschiebung aufgrund des Einflusses der Lastfluktuation.
  • Zudem wird im Fall der synchronen PWM-Steuerung, welche eine Steuerung zum Halten der Anzahlen der Impulse eines Trägers und einer Wechselstromspannung (eine Netzspannung) im Verhältnis eines 3n Vielfachen ist, eine Verschiebung zwischen einem Befehl der Wechselstromspannung und der Trägerfrequenz zu voreingestellten Zeitpunkten der PWM-Signale korrigiert. Im Allgemeinen wird ein Befehl einer Wechselstromspannung zum Antreiben einer Last in einem gewünschten Zustand nicht verändert. Daher wird die Trägerfrequenz verändert, so dass die Trägerfrequenz arbeitet, um die Anzahlen der Impulse eines Trägers und eine Ausgangsnetzspannung im Verhältnis eines 3n Vielfachen zu halten. Daher, zum Beispiel, wenn sich die Trägerfrequenz von 2 Kilohertz auf 2 Kilohertz in der zweiten Hälfte der Netzspannung verändert und die Trägerfrequenz mit dem gleichen Spannungsbefehlswert arbeitet, ist die Anzahl der Impulse in der zweiten Hälfte zwei Mal so groß wie die Anzahl der Impulse in der ersten Hälfte der Netzspannung. Allerdings ist die Pulsbreite eine Hälfte. Das heißt, ein Abfall der Ausgangsspannung infolge der Abnahme der Pulsbreite wird durch die Anzahl der Impulse ergänzt. Dies ist eine Ursache des Vorkommens der leichten Verschiebung infolge des Einflusses der Trägerfrequenz.
  • 16 ist ein Diagramm zur Darstellung des Spannungsbefehlswerts Vu* der U-Phase im Fall einer Sinuskurve, des Spannungsbefehlswert Vu* der U-Phase, der Dritte-Harmonische-Überlagerung unterzogen wird, die durch Raumvektormodulation repräsentiert ist, und eines Trägers. 17 ist ein Diagramm zur Darstellung eines Modulationsverhältnisses in dem Fall, in welchem ein Spannungsbefehlswert eine Sinuswelle ist, und eines Modulationsverhältnisses in dem Fall, in welchem der Spannungsbefehlswert Dritte-Harmonische-Überlagerung unterzogen wird.
  • Wenn der Spannungsbefehlswert Vu* der U-Phase die Sinuswelle ist, wenn das Modulationsverhältnis hoch ist, neigt die Netzspannung dazu, in Bezug auf einen Idealwert hoch ausgegeben zu werden. Wenn die Dritte-Harmonische-Überlagerung auf den Spannungsbefehlswert Vu* der U-Phase durchgeführt wird, wird die Netzspannung niedriger ausgegeben als der Idealwert. Allerdings wird im Vergleich zum Fall der Sinuswelle eine Ausgabe nahe dem Idealwert erhalten. Daher, wenn das synchrone PWM-Signal verwendet wird, ist es zweckmäßig, die Dritte-Harmonische-Überlagerung auf den Spannungsbefehl Vu* durchzuführen.
  • In der vorgenannten Erläuterung werden der Spannungsbefehlswert Vu* der U-Phase und die Netzspannung Vuv der U-Phase und der V-Phase verwendet. Allerdings können als der Spannungsbefehlswert der Spannungsbefehlswert Vv* der V-Phase oder der Spannungsbefehlswert Vw* der W-Phase verwendet werden. Als die Netzspannung können die Netzspannung Vvw der V-Phase und der W-Phase oder die Netzspannung Vwu der W-Phase und der U-Phase verwendet werden.
  • Um die Effizienz des Motors 2 zu verbessern, wurden in jüngster Zeit Ansätze versucht, um einen Raumvektor eines Wicklungsdrahts, der um einen Schlitz eines Stators gewickelt ist, zu verbessern. Ein dünnes Material, wie ein Polyethylenterephtalat-(PET)-Film, wird für einen Isolierfilm verwendet. Der PET-Film weist im Vergleich zum herkömmlichen Isoliermaterial eine hohe Kapazität auf. Ein Leckstrom neigt dazu, im PET-Film anzusteigen. Daher ist es durch Reduzieren der Trägerfrequenz mit der Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform möglich, Geräuschentwicklung und einen Leckstrom zu reduzieren, selbst dann, wenn der PET-Film im Motor 2 verwendet wird. Es ist möglich, Maßnahmen gegen die Geräuschentwicklung und den Leckstrom zu ergreifen, ohne auf der Außenseite andere Einrichtungen anzuordnen. Es ist möglich, nicht nur eine Kostenreduzierung zu erzielen, sondern auch Verbesserung der Effizienz durch Verbesserung des Raumvektors des Wicklungsdrahts zu erzielen.
  • Die Schaltelemente 16a, 16b, 16c, 16d, 16e und 16f und die Dioden 17a, 17b, 17c, 17d, 17e und 17f, die den Inverter 12 konfigurieren, sind durch Elemente konfiguriert, die durch Silizium (Si) konfiguriert sind. Allerdings kann ein Element verwendet werden, das durch Siliziumkarbid (SiC), Galliumnitrid (GaN) oder Diamant konfiguriert ist, welches ein Halbleiter mit breiter Bandlücke ist, der in der Lage ist, mit einer hohen Widerstandsspannung und einer hohen Temperatur zu arbeiten.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass die Schaltelemente 16a, 16b, 16c, 16d, 16e und 16f, die durch den Halbleiter mit breiter Bandlücke konfiguriert sind, eine hohe Schaltgeschwindigkeit und eine große zeitliche Veränderung einer Spannung aufweisen. Daher ist es wahrscheinlich, dass Geräuschentwicklung zunimmt. Es wird darauf hingewiesen, dass die zeitliche Veränderung der Spannung „dV/dt“ ist und durch Differenzierung der Spannung mit einer Zeit erhalten wird. Die Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform setzt die Trägerfrequenz mittels des synchronen PWM-Signals auf niedrig. Daher ist es möglich, Geräuschentwicklung an den Schaltelementen 16a, 16b, 16c, 16d, 16e und 16f zu unterdrücken.
  • In der Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 sind die Schaltelemente 16a, 16b, 16c, 16d, 16e und 16f durch den Halbleiter mit breiter Bandlücke konfiguriert. Daher ist ein Verlust im Vergleich zu Silizium (Si) gering. Es ist möglich, einen Verlust zusätzlich zur Verbesserung der Effizienz des Inverters 12 durch die Reduzierung der Anzahl der Male des Schaltens durch das synchrone PWM-Signal zu reduzieren.
  • In den Dioden 17a, 17b, 17c, 17d, 17e und 17f fließt ein elektrischer Strom während des Rückflusses oder Regeneration in der Totzeit, welche der Zeitpunkt ist, wenn der Schaltbetrieb der Schaltelemente 16a, 16b, 16c, 16d, 16e und 16f ausgeschaltet wird, während der Motor 2 durch den Inverter 12 angetrieben wird. Die Dioden 17a, 17b, 17c, 17d, 17e und 17f, die durch den Halbleiter mit breiter Bandlücke konfiguriert sind, weisen im Vergleich zu Silizium (Si) einen geringen Verlust auf. Daher ist es möglich, einen Verlust des Inverters 12 während des Rückflusses oder Regeneration zu unterdrücken.
  • Die Schaltelemente 16a, 16b, 16c, 16d, 16e und 16f können durch einen Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET) einer Superübergangsstruktur, bekannt als Hocheffizienz-Schaltelement, konfiguriert sein.
  • Zumindest irgendeines der Schaltelemente 16a, 16b, 16c, 16d, 16e und 16f und der Dioden 17a, 17b, 17c, 17d, 17e und 17f, die den Inverter 12 konfigurieren, kann durch den Halbleiter mit breiter Bandlücke oder den MOSFET der Superübergangsstruktur konfiguriert sein.
  • Es wird darauf hingewiesen, wie in 18 gezeigt, dass die Invertersteuereinheit 13 der Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform aus einer CPU 101, die einen arithmetischen Vorgang durchführt, einem Speicher 102, in welchem ein von der CPU 101 gelesenes Programm gespeichert ist, und eine Schnittstelle 103, die Eingabe und Ausgabe von Signalen durchführt, konfiguriert sein kann.
  • Insbesondere ist ein Programm zum Ausführen der Funktion der Invertersteuereinheit 13 im Speicher 102 gespeichert. Die durch die Gleichstromspannungserfassungseinheit 14 erfasste Spannung Vdc und der durch die Stromerfassungseinheit 15 erfasste elektrische Strom Idc werden an die CPU 101 über die Schnittstelle 103 eingegeben. Die CPU 101 erzeugt die synchronen PWM-Signale UP, VP, WP, UN, VN und WN und gibt die erzeugten synchronen PWM-Signale UP, VP, WP, UN, VN und WN über die Schnittstelle 103 aus. Die synchronen PWM-Signale UP, VP, WP, UN, VN und WN, die aus der Schnittstelle 103 ausgegeben werden, werden dem Inverter 12 zugeführt.
  • Zudem kann die Invertersteuereinheit 13 durch ein diskretes System eines Digitalsignalprozessors (DSP) oder einen Mikrocomputer konfiguriert sein oder durch ein elektrisches Schaltelement einer analogen Schaltung oder einer digitalen Schaltung konfiguriert sein.
  • Zweite Ausführungsform.
  • Die Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform kann in einer Wärmepumpenvorrichtung 200 enthalten sein. 19 ist ein Diagramm zur Darstellung der Konfiguration der Wärmepumpenvorrichtung 200 gemäß der zweiten Ausführungsform.
  • Die Wärmepumpenvorrichtung 200 enthält einen Kältekreislauf, in welchem ein Verdichter 201, enthaltend einen Verdichtungsmechanismus zum Verdichten eines Kältemittels, ein Vierwegeventil 202, das die Richtung eines Kältemittelgases verändert, Wärmetauscher 203 und 204, und ein Entspannungsmechanismus 205 über ein Kältemittelrohr 206 sequentiell verbunden sind. Es wird darauf hingewiesen, dass die Richtung des Kältemittelgases durch das Vierwegeventil 202 in eine erste Richtung geschaltet wird, wodurch der Wärmetauscher 203 als ein Verdampfer wirkt und der Wärmetauscher 204 als ein Kondensator wirkt. Die Richtung des Kältemittelgases wird durch das Vierwegeventil 202 in eine zweite Richtung geschaltet, wodurch der Wärmetauscher 203 als ein Kondensator wirkt und der Wärmetauscher 204 als ein Verdampfer wirkt. Das Vierwegeventil 202, gezeigt in 19, schaltet die Richtung des Kältemittelgases in die erste Richtung. SC in 19 zeigt Streukapazität an.
  • Der Verdichter 201 enthält einen Verdichtungsmechanismus 207, der das Kältemittel verdichtet, und den Motor 2, der den Verdichtungsmechanismus 207 betätigt. Der Motor 2 ist ein Dreiphasenmotor, enthaltend Wicklungsdrähte von drei Phasen der U Phase, der V Phase und der W Phase. Der Motor 2 wird mit einer Wechselstromspannung angetrieben, die von der Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 geliefert wird.
  • 20 ist ein Diagramm zur Darstellung einer Schaltungsanordnung der Wärmepumpenvorrichtung 200. Wie in 20 dargestellt, enthält die Wärmepumpenvorrichtung 200 den Verdichter 201, enthaltend den Verdichtungsmechanismus zum Verdichten des Kältemittels, das Vierwegeventil 202, das die Richtung des Kältemittelgases ändert, die Wärmetauscher 203 und 204, Entspannungsmechanismen 205a, 205b und 205c, einen Empfänger 208, einen Innenwärmetauscher 209 und einen Hauptkältemittelkreislauf 210, in welchem das Kältemittel zirkuliert. Es wird darauf hingewiesen, dass im Hauptkältemittelkreislauf 210 das Vierwegeventil 202 an einer Auslasseite des Verdichters 201 bereitgestellt ist, um zu ermöglichen, eine Zirkulationsrichtung des Kältemittels zu schalten. Ein Lüfter 300 ist im Wärmetauscher 204 bereitgestellt.
  • Die Wärmepumpenvorrichtung 200 enthält einen Einspritzkreislauf 211, in welchem ein Abschnitt zwischen dem Empfänger 208 und dem Innenwärmetauscher 209 zu einem Einspritzrohr des Verdichters 201 durch Rohre verbunden ist. Der Entspannungsmechanismus 205c und der Innenwärmetauscher 209 sind mit dem Einspritzkreislauf 211 sequentiell verbunden. Ein Wasserkreislauf 301, in welchem Wasser zirkuliert, ist mit dem Wärmetauscher 203 verbunden. Es wird darauf hingewiesen, dass eine Einrichtung, welche Wasser eines Wassererwärmers, einen Radiator oder einen Wärmeradiator einer Fußbodenheizung nutzt, mit dem Wasserkreislauf 301 verbunden ist.
  • Betrieb während des Erwärmungsbetriebs durch die Wärmepumpenvorrichtung 200 wird erläutert. Während des Erwärmungsbetriebs ist das Vierwegeventil 202 in eine Richtung eingestellt, die in 20 durch eine durchgezogene Linie angezeigt ist. Es wird darauf hingewiesen, dass der Erwärmungsbetrieb nicht nur Betrieb des Erwärmens, der bei der Klimatisierung verwendet wird, sondern auch den Betrieb der Wassererwärmung enthält, um Wärme an das Wasser abzugeben, um das Wasser zu erwärmen. 21 ist ein Mollier-Diagramm betreffend einen Zustand des Kältemittels der Wärmepumpenvorrichtung 200. Die horizontale Achse zeigt eine spezifische Enthalpie an und die vertikale Achse zeigt einen Kältemitteldruck an.
  • Ein Gasphasenkältemittel, dessen Temperatur und Druck durch den Verdichter 201 erhöht wurden, wird aus dem Verdichter 201 ausgelassen und tauscht Wärme im Wärmetauscher 203 aus, welcher ein Kondensator ist und als ein Wärmeradiator wirkt, um verflüssigt zu werden. Das heißt, der Zustand des Kältemittels geht in 21 von einem Punkt 1 zu einem Punkt 2 über. Das im Wasserkreislauf 301 zirkulierende Wasser wird durch vom Kältemittel abgegebene Wärme erwärmt und zum Erwärmen oder Wassererwärmung verwendet.
  • Ein Flüssigkeitsphasenkältemittel, das durch den Wärmetauscher 203 verflüssigt wurde, wird durch den Entspannungsmechanismus 205a entspannt, um in einen Gas-/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand überzugehen. Das heißt, der Zustand des Kältemittels geht in 21 vom Punkt 2 zu einem Punkt 3 über. Das durch den Entspannungsmechanismus 205a in den Gas-/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand überführte Kältemittel wird durch Wärmeaustausch mit dem durch den Verdichter 201 im Empfänger 208 angesaugten Kältemittel gekühlt und verflüssigt. Das heißt, der Zustand des Kältemittels geht in 21 vom Punkt 3 zu einem Punkt 4 über. Das durch den Empfänger 208 verflüssigte Flüssigkeitsphasenkältemittel wird in den Hauptkältemittelkreislauf 210 und den Einspritzkreislauf 211 abgezweigt und strömt.
  • Das Flüssigkeitsphasenkältemittel, das im Hauptkältemittelkreislauf 210 strömt, tauscht Wärme im Innenwärmetauscher 209 mit dem durch den Entspannungsmechanismus 205c entspannten Kältemittel aus, um in den Gas-/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand überzugehen und im Einspritzkreislauf 211 zu strömen und wird weiter gekühlt. Das heißt, der Zustand des Kältemittels geht in 21 vom Punkt 4 zu einem Punkt 5 über. Das durch den Innenwärmetauscher 209 gekühlte Flüssigkeitsphasenkältemittel wird durch den Entspannungsmechanismus 205b entspannt, um in den Gas-/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand überzugehen. Das heißt, der Zustand des Kältemittels geht in 21 vom Punkt 5 zu einem Punkt 6 über. Das durch den Entspannungsmechanismus 205b in den Gas-/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand überführte Kältemittel tauscht Wärme mit der Außeneinheit im Wärmetauscher 204 aus, der als der Verdampfer wirkt, und wird erwärmt. Das heißt, der Zustand des Kältemittels geht in 21 vom Punkt 6 zu einem Punkt 7 über. Das durch den Wärmetauscher 204 erwärmte Kältemittel wird durch den Empfänger 208 weiter erwärmt. Das heißt, der Zustand des Kältemittels geht in 21 vom Punkt 7 zu einem Punkt 8 über. Das durch den Empfänger 208 erwärmte Kältemittel wird vom Verdichter 201 angesaugt.
  • Andererseits, wie vorangehend erläutert, wird das im Einspritzkreislauf 211 strömende Kältemittel durch den Entspannungsmechanismus 205c entspannt. Das heißt, der Zustand des Kältemittels geht in 21 vom Punkt 4 zu einem Punkt 9 über. Das durch den Entspannungsmechanismus 205c entspannte Kältemittel tauscht Wärme im Innenwärmetauscher 209 aus. Das heißt, der Zustand des Kältemittels geht in 21 vom Punkt 9 zu einem Punkt 10 über. Ein Einspritzkältemittel, welches das Kältemittel im Gas-/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand ist, das Wärme im Innenwärmetauscher 209 austauscht, strömt vom Einspritzkreislauf 211 des Verdichters 201 in den Verdichter 201 unter Erhalt des Gas-/Flüssigkeit-Zweiphasenzustands.
  • Im Verdichter 201 wird das vom Hauptkältemittelkreislauf 210 angesaugte Kältemittel auf einen Zwischendruck verdichtet und erwärmt. Das heißt, der Zustand des Kältemittels geht in 21 vom Punkt 8 zu einem Punkt 11 über. Das Einspritzkältemittel (der Punkt 10 in 21) fließt mit dem Kältemittel zusammen, das auf den Zwischendruck verdichtet und erwärmt wurde (dem Punkt 11 in 21) und Temperatur fällt (ein Punkt 12 in 21). Das heißt, der Zustand des Kältemittels geht in 21 vom Punkt 11 zum Punkt 12 über und vom Punkt 10 zum Punkt 12 über. Das Kältemittel, dessen Temperatur fällt, wird weiter verdichtet und erwärmt, um hohe Temperatur und hohen Druck aufzuweisen, und wird ausgelassen. Das heißt, der Zustand des Kältemittels geht in 21 vom Punkt 12 zum Punkt 1 über.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass, wenn Einspritzbetrieb nicht durchgeführt wird, ein Öffnungsgrad des Entspannungsmechanismus 205c eingestellt ist, vollständig zu schließen. Das heißt, wenn der Einspritzvorgang durchgeführt wird, ist der Öffnungsgrad des Entspannungsmechanismus 205c größer als ein eingestellter Öffnungsgrad. Wenn der Einspritzvorgang jedoch nicht durchgeführt wird, ist der Öffnungsgrad des Entspannungsmechanismus 205c kleiner eingestellt als der eingestellte Öffnungsgrad. Dementsprechend ist es möglich, zu verhindern, dass das Kältemittel in den Einspritzkreislauf 211 des Verdichters 201 strömt. Es wird darauf hingewiesen, dass der Öffnungsgrad des Entspannungsmechanismus 205c durch die Steuereinheit, wie einen Mikrocomputer, gesteuert wird.
  • Betrieb während des Kühlbetriebs durch die Wärmepumpenvorrichtung 200 wird erläutert. Während des Kühlbetriebs ist das Vierwegeventil 202 in eine Richtung eingestellt, welche in 20 durch eine unterbrochene Linie gezeigt ist. Es wird darauf hingewiesen, dass der Kühlbetrieb nicht nur den Betrieb des Kühlens, der bei Klimatisierung verwendet wird, sondern auch den Betrieb zum Entziehen von Wärme aus dem Wasser, um das Wasser zu kühlen, und den Kältebetrieb enthält.
  • Ein Gasphasenkältemittel, dessen Temperatur und Druck durch den Verdichter 201 erhöht wurden, wird aus dem Verdichter 201 ausgelassen und tauscht Wärme im Wärmetauscher 204 aus, welcher der Kondensator ist und als der Wärmeradiator wirkt, um verflüssigt zu werden. Das heißt, der Zustand des Kältemittels geht in 21 vom Punkt 1 zum Punkt 2 über.
  • Ein durch den Wärmetauscher 204 verflüssigtes Flüssigkeitsphasenkältemittel wird durch den Entspannungsmechanismus 205b entspannt, um in den Gas/-Flüssigkeit-Zweiphasenzustand überzugehen. Das heißt, der Zustand des Kältemittels geht in 21 vom Punkt 2 zum Punkt 3 über. Das durch den Entspannungsmechanismus 205b in den Gas-/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand überführte Kältemittel wird durch den Wärmeaustausch im Innenwärmetauscher 209 gekühlt und verflüssigt. Das heißt, der Zustand des Kältemittels geht in 21 vom Punkt 3 zum Punkt 4 über. Im Innenwärmetauscher 209 tauschen das durch den Entspannungsmechanismus 205b in den Gas-/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand überführte Kältemittel und das durch Entspannung des durch den Innenwärmetauscher 209 verflüssigten Flüssigkeitsphasenkältemittels in den Gas-/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand überführte Kältemittel Wärme aus. Das heißt, der Zustand des Kältemittels geht in 21 vom Punkt 4 zum Punkt 9 über.
  • Das Flüssigkeitsphasenkältemittel, das Wärme im Innenwärmetauscher 209 austauscht, zweigt in den Hauptkältemittelkreislauf 210 und den Einspritzkreislauf 211 ab und strömt. Es wird darauf hingewiesen, dass das Flüssigkeitsphasenkältemittel, das Wärme im Innenwärmetauscher 209 austauscht, in 21 im Zustand des Punkts 4 ist.
  • Das im Hauptkältemittelkreislauf 210 strömende Flüssigkeitsphasenkältemittel tauscht Wärme mit dem vom Verdichter 201 im Empfänger 208 angesaugten Kältemittel aus und wird weiter gekühlt. Das heißt, der Zustand des Kältemittels geht in 21 vom Punkt 4 zum Punkt 5 über. Das durch den Empfänger 208 gekühlte Flüssigkeitsphasenkältemittel wird durch den Entspannungsmechanismus 205a entspannt, um in den Gas-/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand überzugehen. Das heißt, der Zustand des Kältemittels geht in 21 vom Punkt 5 zum Punkt 6 über. Das durch den Entspannungsmechanismus 205a in den Gas-/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand überführte Kältemittel tauscht Wärme im Wärmetauscher 203, der als der Verdampfer wirkt, aus und wird erwärmt. Das heißt, der Zustand des Kältemittels geht in 21 vom Punkt 6 zum Punkt 7 über. Es wird darauf hingewiesen, dass die Wärme des Kältemittels absorbiert wird, wodurch das im Wasserkreislauf 301 zirkulierende Wasser gekühlt wird und im Kühl- oder Kältebetrieb verwendet wird.
  • Das durch den Wärmetauscher 203 erwärmte Kältemittel wird durch den Empfänger 208 weiter erwärmt. Das heißt, der Zustand des Kältemittels geht in 21 vom Punkt 7 zum Punkt 8 über. Das durch den Empfänger 208 erwärmte Kältemittel wird vom Verdichter 201 angesaugt.
  • Andererseits, wie vorangehend erläutert, wird das im Einspritzkreislauf 211 strömende Kältemittel durch den Entspannungsmechanismus 205c entspannt. Das heißt, der Zustand des Kältemittels geht in 21 vom Punkt 4 zum Punkt 9 über. Das durch den Entspannungsmechanismus 205c entspannte Kältemittel tauscht Wärme im Innenwärmetauscher 209 aus. Das heißt, der Zustand des Kältemittels geht in 21 vom Punkt 9 zum Punkt 10 über. Das Einspritzkältemittel, welches das Kältemittel im Gas-/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand ist, das Wärme im Innenwärmetauscher 209 austauscht, strömt vom Einspritzkreislauf 211 des Verdichters 201 in den Verdichter 201 bei Erhalt das Gas-/Flüssigkeit-Zweiphasenzustands. Es wird darauf hingewiesen, dass der Verdichtungsvorgang im Verdichter 201 gleich ist wie der Verdichtungsvorgang während des vorangehend erläuterten Erwärmungsbetriebs.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass, wenn der Einspritzvorgang nicht durchgeführt wird, in der gleichen Weise wie während des Erwärmungsvorgangs, der Öffnungsgrad des Entspannungsmechanismus 205c eingestellt ist, vollständig zu öffnen, um zu verhindern, dass das Kältemittel in den Einspritzkreislauf 211 des Verdichters 201 strömt.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass in der vorstehenden Erläuterung ein Wärmetauscher vom Plattentyp als der Wärmetauscher 203 dargestellt ist, der das Kältemittel und das im Wasserkreislauf 301 zirkulierende Wasser veranlasst, Wärme auszutauschen. Allerdings ist der Wärmetauscher 203 nicht darauf beschränkt und kann konfiguriert sein, um das Kältemittel und die Luft zu veranlassen, Wärme auszutauschen. Der Wasserkreislauf 301 kann ein Kreislauf sein, in welchem eine andere Flüssigkeit zirkuliert, anstelle des Kreislaufs, in welchem das Wasser zirkuliert.
  • Daher verändert sich in der Wärmepumpenvorrichtung 200 die Streukapazität SC entsprechend dem Zustand des Kältemittels, da das Kältemittel im Verdichter 201 zirkuliert und der Motor 2 im Verdichter 201 untergebracht ist. Insbesondere, wenn die Wärmepumpenvorrichtung 200 Betrieb stoppt, wird das Kältemittel mitunter verflüssigt und im Verdichter 201 festgehalten. Wenn das flüssige Kältemittel zunimmt, so dass der Motor 2 im Verdichter 201 darin eintaucht, nimmt die Streukapazität SC zu, da sich die Kapazität zwischen dem Motor 2 und dem Verdichter 201 verändert. Dann ist es wahrscheinlich, dass Geräuschentwicklung oder ein Leckstrom I, welche auftreten, wenn der Inverter 12 arbeitet, zunehmen und die gesamte Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 über die Erdung nachteilig beeinflusst wird. Es ist wahrscheinlich, dass, wenn sich der Leckstrom I erhöht, eine Bedienperson einen Stromschlag bekommt, wenn die Bedienperson die Wärmepumpenvorrichtung 200 berührt.
  • Daher, wenn der Motor 2 des Verdichters 201 gestartet wird, wird der Inverter 12 durch das synchrone PWM-Signal, das von der Invertersteuereinheit 13 der Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform ausgegeben wird, angesteuert. Eine allgemeine Trägerfrequenz beträgt mehrere Kilohertz. Wenn die Frequenz allerdings während des Starts des Motors 2 zum Beispiel 10 Hertz beträgt und der Spannungsbefehlswert und die Trägerfrequenz in einer Neunfach-Beziehung sind, beträgt die Trägerfrequenz 90 Hertz. Daher ist es möglich, die Trägerfrequenz zu reduzieren. Es ist möglich, Geräuschentwicklung und einen Leckstrom zu unterdrücken, die auftreten, wenn das Kältemittel im Verdichter 201 während des Starts des Motors 2 instabil ist.
  • In der Wärmepumpenvorrichtung 200 wird das synchrone PWM-Signal durch die Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 gesteuert, derart, dass die Netzspannung Vuv in einer Halbperiode in Punktsymmetrie ist. Dementsprechend wird Unsymmetrie zwischen einer positiven und einer negativen Netzspannung Vuv unterdrückt. Es ist möglich, die THD des zum Motor 2 fließenden elektrischen Stroms zu reduzieren. Es ist möglich, den Verdichter 201 stabil anzutreiben, selbst bei einer niedrigen Trägerfrequenz.
  • Wenn die Trägerfrequenz jedoch extrem niedrig ist, ist es wahrscheinlich, dass Rohrbruch oder niederfrequente Geräuschentstehung infolge von Rohrvibration auftritt, da die Trägerfrequenz mit einer Resonanzfrequenz eines Kühlrohrs der Wärmepumpenvorrichtung 200 zusammenfällt. Daher ist es zweckmäßig, die Trägerfrequenz auf einen Wert niedriger als die Trägerfrequenz einzustellen, die bei allgemeiner Berücksichtigung der Geräuschentwicklung und des Leckstroms eingesetzt wird.
  • 22 ist ein Diagramm zur Darstellung der Funktionsweise der Trägerfrequenz in Bezug auf die Anzahl von Umdrehungen des Motors 2. Während des Starts des Motors 2 ist es durch Durchführung der Steuerung zur Erhöhung der Trägerfrequenz auf der Grundlage der Anzahl von Umdrehungen des Motors 2 möglich, zu verhindern, dass Geräuschentwicklung und ein Leckstrom, welche während des Starts des Motors 2 auftreten, zulässige Werte überschreiten, wenn die Trägerfrequenz gesteuert wird, um konstant zu sein. Es wird darauf hingewiesen, dass es zweckmäßig ist, unter Berücksichtigung einer Stabilisierungszeit des Kältemittels, eine Neigung der Anzahl von Umdrehungen des Motors 2 in einem Bereich zu bestimmen, in welchem die Geräuschentwicklung und der Leckstrom die zulässigen Werte nicht überschreiten. Es wird darauf hingewiesen, dass in der folgenden Beschreibung die Trägerfrequenz, die gesteuert wird, um konstant zu sein, als Trägerfrequenz F bezeichnet wird.
  • Wenn der Spannungsbefehlswert und die Trägerfrequenz in der Neunfach-Beziehung sind, das heißt, im Fall von Neunimpulsbetrieb, beträgt die Trägerfrequenz 990 Hertz, wenn die Frequenz des Spannungsbefehlswerts 110 Hertz beträgt. Wenn die Anzahl von Umdrehungen des Motors 2 von der Trägerfrequenz von 990 Hertz erhöht wird, ist es wahrscheinlich, dass die Frequenz des Spannungsbefehlswerts zunimmt und die Trägerfrequenz F überschreitet und die Geräuschentwicklung und der Leckstrom zunehmen. Es wird darauf hingewiesen, dass für die Trägerfrequenz F angenommen wird, 1 Kilohertz zu betragen. Daher, wie in 22(b) gezeigt, wenn die Trägerfrequenz die Trägerfrequenz F überschreitet, wird das Verhältnis zwischen dem Spannungsbefehlswert und der Trägerfrequenz in eine Sechsfach-Beziehung gewechselt, das heißt, Sechsimpulsbetrieb, um zu verhindern, dass die Trägerfrequenz die Trägerfrequenz F überschreitet. Im Fall des Sechsimpulsbetriebs wird im Vergleich zum Neunimpulsbetrieb die Trägerfrequenz auf sechs Neuntel reduziert. Nach dem Wechsel des Sechsimpulsbetriebs, wenn die Trägerfrequenz die Trägerfrequenz F überschreitet, wird die Beziehung zwischen dem Spannungsbefehlswert und der Trägerfrequenz in eine Dreifach-Beziehung, das heißt, Dreiimpulsbetrieb, gewechselt, um zu verhindern, dass die Trägerfrequenz die Trägerfrequenz F überschreitet. Daher ist es möglich, Geräuschentwicklung und den Leckstrom zu unterdrücken.
  • In der vorstehenden Erläuterung wird das Schalten des Betriebs auf neun Impulse, sechs Impulse und drei Impulse erläutert. Allerdings kann der Betrieb durch andere Anzahlen von Impulsen gesteuert sein. Die anderen Anzahlen der Impulse sind zum Beispiel einundzwanzig Impulse, fünfzehn Impulse und neun Impulse. Es wird darauf hingewiesen, dass die Frequenz des Spannungsbefehlswerts und die Frequenz des Trägers in einer ganzzahliges-Vielfaches-Beziehung sind. Es ist allerdings zweckmäßig, die Anzahl der Impulse zu schalten, so dass ein Verhältnis des ganzzahligen Vielfachen während eines stabilen Betriebs oder während eines Hochgeschwindigkeitsbetriebs des Motors 2 im Gegensatz zu während eines Startbetrieb oder während eines Niedriggeschwindigkeitsbetriebs des Motors 2 höher ist.
  • Ein Jahresleistungsfaktor (APF) wird als ein Energiesparindikator der Wärmepumpenvorrichtung 200 verwendet. Effizienzverbesserung in einem Zwischenzustand, welcher geringerer Geschwindigkeitsbetrieb und geringerer Lastbetrieb als der Nennbetrieb ist, ist anzustreben. Im Zwischenzustand wird der Inverter 12 durch das synchrone PWM-Signal angesteuert, das von der Invertersteuereinheit 13 der Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform ausgegeben wird. Dementsprechend ist es möglich, die Anzahl der Male des Schaltens der Schaltelemente 16a, 16b, 16c, 16d, 16e und 16f des Inverters 12 zu reduzieren. Es ist möglich, eine Reduzierung eines Schaltverlusts zu erzielen. Die Verzerrung des zum Motor 2 fließenden Stroms wird auch durch die Reduzierung der Trägerfrequenz beseitigt. Daher ist es möglich, einen Hochfrequenz-Eisenverlust zu reduzieren, der im Motor 2 auftritt. Es ist möglich, Verbesserung der Effizienz zu erzielen. Zudem ist es möglich, das Geräuschentwicklung und Leckstrom zu unterdrücken. Daher können Kosten für Komponenten zum Ergreifen von Maßnahmen reduziert werden. Es ist möglich, eine Kostensenkung zu erzielen.
  • 23 ist ein Diagramm, das zur Erläuterung einer Differenz zwischen einem Spannungsbefehlswert, der einer Dreiphasenmodulation unterzogen wurde, und einem Spannungsbefehlswert, der einer Zweiphasenmodulation unterzogen wurde, dient. Ein in 3 und 5 dargestellter Spannungsbefehlswert wurde der Dreiphasenmodulation unterzogen. Der in 23(a) gezeigte Spannungsbefehlswert Vu* wird der Zweiphasenmodulation unterzogen. Durch Erzeugen des Spannungsbefehlswerts Vu* durch die Zweiphasenmodulation ist es möglich, aus dem Inverter 12 die gleiche Spannung auszugeben wie der durch die Dreiphasenmodulation erzeugte Spannungsbefehlswert. Es ist möglich, die Anzahl der Male des Schaltens der Schaltelemente 16a, 16b, 16c, 16d, 16e und 16f auf zwei Drittel zu reduzieren. Da die Anzahl der Male des Schaltens auf zwei Drittel abnimmt, reduziert sich der Schaltverlust des Inverters 12 auf zwei Drittel. Außerdem, wie in 23(b) gezeigt, verringern sich auch die Geräuschentwicklung und der Leckstrom der Wärmepumpenvorrichtung 200 auf ungefähr zwei Drittel. Daher ist es mittels des synchronen PWM-Signals zum Steuern der Frequenz des Spannungsbefehlswerts und der Frequenz des Trägers mit ganzzahligen Vielfachen und der Zweiphasenmodulation möglich, weitere Verbesserung der Effizienz zu erzielen. Es ist möglich, die Geräuschentwicklung und den Leckstrom zu unterdrücken.
  • Die Stromerfassungseinheit 15 der in der Wärmepumpenvorrichtung 200 enthaltenen Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 ist durch einen Nebenschlusswiderstand anstelle eines Stromwandlers konfiguriert. Dementsprechend ist es möglich, den zum Motor 2 fließenden elektrischen Strom auf Grundlage der Schaltzeitpunkte der Schaltelemente 16a, 16b, 16c, 16d, 16e und 16f des Inverters 12 zu erfassen. Es wird darauf hingewiesen, dass es möglich ist, eine Kostensenkung durch Konfigurieren der Stromerfassungseinheit 15 aus dem Nebenschlusswiderstand zu erzielen.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass durch Reduzieren der Trägerfrequenz, um eine Strömungsbreite des elektrischen Stroms zu erweitern, die Stromerfassungseinheit 15 Erfassung des elektrischen Stroms leicht durchführen kann.
  • Wenn allerdings das asynchrone PWM-Signal verwendet wird, wenn die Trägerfrequenz reduziert wird, ist es wahrscheinlich, dass in der aus dem Inverter 12 ausgegebenen Spannung Unsymmetrie auftritt, der zum Motor 2 fließende elektrische Strom verzerrt wird und stabiler Betrieb schwierig ist.
  • 24(a) ist ein Diagramm zu Darstellung eines Bereichs, in welchem der Inverter 12 durch das asynchrone PWM-Signal angesteuert wird und der zum Inverter 12 fließende elektrische Strom durch die Stromerfassungseinheit 15 erfasst wird. 24(b) ist ein Diagramm zur Darstellung eines Bereichs, in welchem der Inverter 12 durch das synchrone PWM-Signal angesteuert wird und der zum Inverter 12 fließende elektrische Strom Idc durch die Stromerfassungseinheit 15 erfasst wird. Es wird darauf hingewiesen, das Überschwingen (Ringing) aufgrund von zum Beispiel der Impedanz eines Drahts im elektrischen Strom Idc auftritt. Wenn der Inverter 12 durch das synchrone PWM-Signal angesteuert wird, ist die Trägerfrequenz zehn Mal so hoch wie die Betriebsfrequenz. Andererseits, wenn der Inverter 12 durch das synchrone PWM-Signal angesteuert wird, kann die Trägerfrequenz auf ungefähr drei Mal so hoch wie die Betriebsfrequenz reduziert werden. Daher ist es durch Ansteuerung des Inverters 12 mit dem synchronen PWM-Signal, wie in 24(b) gezeigt, möglich, den elektrischen Strom Idc in einem Zustand zu erfassen, in welchem die Durchflussbreite des elektrischen Stroms Idc erweitert ist, die Erfassung des elektrischen Stroms Idc ermöglicht ist und die Verzerrung des elektrischen Stroms Idc unterdrückt ist. Daher ist es möglich, den Motor 2 stabil anzutreiben.
  • Seit den letzten Jahren wird zum Zwecke einer Kostensenkung des Verdichters 201 ein Verdichter vom Einfachrotationstyp verwendet. Im Verdichter vom Einfachrotationstyp tritt Lastdrehmomentpulsation synchronisierend mit einem Rotationswinkel je einer Rotation auf. Wenn Lastdrehmoment ein großer Rotationswinkel ist, nimmt die Anzahl von Umdrehungen des Motors 2 ab. Wenn das Lastdrehmoment ein kleiner Rotationswinkel ist, nimmt die Anzahl von Umdrehungen des Motors 2 zu. Daher pulsiert die Anzahl von Umdrehungen des Motors 2 des Verdichters 201. Dementsprechend ist es wahrscheinlich, dass Vibration auf das Rohr in der Wärmepumpenvorrichtung 200 übertragen wird und ein Kältemittelleck infolge von Rohrbruch auftritt. Es gibt eine Technologie zum Unterdrücken der Pulsation und der Vibration der Anzahl von Umdrehungen des Motors 2 durch Erhöhen oder Reduzieren eines Anzahl-von-Umdrehungen-Befehlswerts oder Erhöhens oder Reduzierens eines Drehmomentbefehlswerts entsprechend der Vorwärtssteuerung oder Rückführungssteuerung auf der Grundlage des mit dem Rotationswinkel synchronisierenden Lastdrehmoments. Allerdings kann im Fall der Konfiguration zum Ansteuern des Inverters 12 mit dem synchronen PWM-Signal eine elektrische Stromwellenform einer Veränderung im Anzahl-von-Umdrehungen-Befehlswert nicht folgen und wird verzerrt. Es ist wahrscheinlich, dass die Wärmepumpenvorrichtung 200 aufgrund eines Überstroms des Inverters 12 oder Außerschrittkommens des Motors 2 stoppt.
  • Daher, sich wenn der Anzahl-von-Umdrehungen-Befehlswert oder Drehmomentbefehlswert verändert, kann die Wärmepumpenvorrichtung 200 die Verzerrung des elektrischen Stroms reduzieren durch Korrigieren der Trägerfrequenz unter Berücksichtigung eines Änderungsbetrags im Voraus.
  • Wenn der zum Motor 2 des Verdichters 201 fließende elektrische Strom pulsiert, ist es wahrscheinlich, dass ein Verlust infolge des Widerstands des Wickeldrahts, der den Motor 2 konfiguriert, an einer Stelle zunimmt, wo der elektrische Strom hoch ist. Es gibt eine Technologie zum Unterdrücken der Strompulsation und Erzielen von Verbesserung der Effizienz des Motors 2 durch Erhöhen oder Reduzieren des Anzahl-von-Umdrehungen-Befehlswerts des Motors 2 entsprechend der Pulsation des elektrischen Stroms. Da allerdings die Anzahl von Umdrehungen des Motors 2 immer fluktuiert, ist es im Falle der Konfiguration zum Ansteuern des Inverters 12 mit dem synchronen PWM-Signal schwierig, die Trägerfrequenz mit der Fluktuation in der Anzahl von Umdrehungen zu synchronisieren. Die Frequenz des Spannungsbefehlswerts und die Frequenz des Trägers sind nicht in einer ganzzahliges-Vielfaches-Beziehung. Die Wellenform des aus dem Inverter 12 ausgegebenen elektrischen Stroms ist verzerrt. Es ist wahrscheinlich, das die Wärmepumpenvorrichtung 200 aufgrund eines Überstroms des Inverters 12 oder Außerschrittkommens des Motors 2 stoppt.
  • Daher kann die Wärmepumpenvorrichtung 200 die Trägerfrequenz sicher synchronisieren und die Verzerrung des elektrischen Stroms durch Korrigieren einer Zielträgerfrequenz unter Berücksichtigung eines Änderungsbetrags des Anzahl-von-Umdrehungen-Befehlswerts unterdrücken.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass die Wärmepumpenvorrichtung 200 auf eine Vorrichtung angewandt werden kann, in welcher eine Klimaanlage, ein Wärmepumpenwassererwärmer oder ein Verdichter eines Kühlschranks oder Gefrierschranks enthalten sind.
  • Die in den Ausführungsformen erläuterten Konfigurationen geben Beispiele der Inhalte der vorliegenden Erfindung an. Die Konfigurationen können mit anderen veröffentlichten Technologien kombiniert werden. Ein Teil der Konfigurationen kann in einem Umfang weggelassen oder verändert werden, so dass vom Sinn der vorliegenden Erfindung nicht abgewichen wird.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Leistungsumwandlungsvorrichtung
    2
    Motor
    11
    Gleichstromversorgung
    12
    Inverter
    13
    Invertersteuereinheit
    14
    Gleichstromspannungserfassungseinheit
    15
    Stromerfassungseinheit
    16a, 16b, 16c, 16d, 16e, 16f
    Schaltelement
    17a, 17b, 17c, 17d, 17e, 17f
    Diode
    18
    Motorsteuereinheit
    19
    Synchrone PWM-Steuereinheit
    21
    Stromwiderherstellungseinheit
    22
    Umwandlungseinheit
    23
    Schätzeinheit
    24
    Geschwindigkeitssteuereinheit
    25
    Stromsteuereinheit
    26
    Spannungsbefehlberechnungseinheit
    31
    Trägererzeugungseinheit
    32
    Trägervergleichseinheit
    200
    Wärmepumpenvorrichtung
    201
    Verdichter
    202
    Vierwegeventil
    203,204
    Wärmetauscher
    205, 205a, 205b, 205c
    Entspannungsmechanismus
    206
    Kältemittelrohr
    207
    Verdichtungsmechanismus
    208
    Empfänger
    209
    Innenwärmetauscher
    210
    Hauptkältemittelkreislauf
    211
    Einspritzkreislauf
    300
    Lüfter
    301
    Wasserkreislauf
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2008 [0004]
    • JP 312420 [0004]

Claims (9)

  1. Leistungsumwandlungsvorrichtung zum Anlegen einer Wechselstromspannung, die aus einer Gleichstromspannung umgewandelt wurde, an eine Last, wobei die Leistungsumwandlungsvorrichtung umfasst: einen Inverter, der ein PWM-Signal empfängt und die Wechselstromspannung an die Last anlegt; und eine Invertersteuereinheit, die das PWM-Signal erzeugt und das PWM-Signal dem Inverter zuführt, wobei die Frequenz des PWM-Signals ein ganzzahliges Vielfaches der Frequenz der Wechselstromspannung ist, und die Wechselstromspannung eine Vielzahl von positiven Impulsen und eine Vielzahl von negativen Impulsen in einem Zyklus der Wechselstromspannung enthält, wobei die Anzahl der positiven Impulse gleich ist wie die Anzahl der negativen Impulse.
  2. Leistungsumwandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Inverter über zumindest zwei Drähte mit der Last verbunden ist, und die Wechselstromspannung eine Spannung zwischen den zwei Drähten ist.
  3. Leistungsumwandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das PWM-Signal an dem Zyklus eine Wellenform bildet, die Wellenform in eine erste Halbwellenform und eine zweite Halbwellenform geteilt ist, die Vielzahl von positiven Impulsen in der ersten Halbwellenform enthalten sind, die Vielzahl von negativen Impulsen in der zweiten Halbwellenform enthalten sind, und die erste Halbwellenform und die zweite Halbwellenform punktsymmetrisch sind.
  4. Leistungsumwandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Frequenz des PWM-Signals ein 3N (N ist eine ganze Zahl) Vielfaches der Frequenz der Wechselstromspannung ist.
  5. Leistungsumwandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Invertersteuereinheit ein Trägersignal erzeugt, und eine Frequenz des Trägersignals in eine andere Frequenz umgewandelt wird, wenn Amplitude des Trägersignals gleich ist wie ein Maximum oder ein Minimum.
  6. Leistungsumwandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Wechselstromspannung dritte Harmonische überlagert sind.
  7. Leistungsumwandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Inverter ein Schaltelement enthält, und das Schaltelement durch einen Halbleiter mit breiter Bandlücke gebildet ist.
  8. Leistungsumwandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Last ein Motor ist.
  9. Wärmepumpenvorrichtung, umfassend die Leistungsumwandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
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