DE112020006657T5 - INVERTER CONTROL DEVICE AND ELECTRIC MOTOR DRIVE DEVICE - Google Patents

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DE112020006657T5
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Naoki Nishio
Shinsuke Kadoi
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Abstract

Eine Wechselrichtersteuervorrichtung (5) umfasst eine Trägerwellenerzeugungseinheit (8), die dreiphasige Trägerwellen erzeugt, und eine PWM-Steuereinheit (7), die einen Schaltzustand eines Wechselrichters steuert, indem eine Trägerwelle und eine modulierte Welle verglichen werden. Die Trägerwellenerzeugungseinheit (8) umfasst eine Phasenberechnungseinheit (81), die erste bis dritte Trägerwellenphasen basierend auf einem Trägerwellenfrequenzbefehl und einer Elektromotorfrequenz berechnet, und eine Trägerwellenausgabeeinheit (82), die die dreiphasigen Trägerwellen basierend auf den ersten bis dritten Trägerwellenphasen ausgibt. Die ersten bis dritten Trägerwellenphasen weisen Phasendifferenzen zueinander auf, und die Phasendifferenz ändert sich kontinuierlich in Übereinstimmung mit einer Änderung der Elektromotorfrequenz.

Figure DE112020006657T5_0000
An inverter control device (5) comprises a carrier wave generation unit (8) that generates three-phase carrier waves, and a PWM control unit (7) that controls a switching state of an inverter by comparing a carrier wave and a modulated wave. The carrier wave generation unit (8) includes a phase calculation unit (81) that calculates first to third carrier wave phases based on a carrier wave frequency command and an electric motor frequency, and a carrier wave output unit (82) that outputs the three-phase carrier waves based on the first to third carrier wave phases. The first to third carrier wave phases have phase differences from each other, and the phase difference changes continuously in accordance with a change in electric motor frequency.
Figure DE112020006657T5_0000

Description

GebietArea

Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Wechselrichtersteuervorrichtung, die einen Wechselrichter steuert, und eine Elektromotorantriebs- bzw. Elektromotoransteuervorrichtung, die die Wechselrichtersteuervorrichtung umfasst.The present disclosure relates to an inverter control device that controls an inverter and an electric motor driving device that includes the inverter control device.

Hintergrundbackground

Elektromotoren, die eine antreibende Kraft auf Elektrofahrzeuge ausüben, werden durch Wechselrichter angetrieben bzw. angesteuert. Auf einer Spur, wo Elektrofahrzeuge fahren, sind Gleisantennen-Leitstrahlsender („track antenna beacons“) angeordnet, die Empfänger verschiedener Signaltypen darstellen. Um eine Fehlfunktion dieser Gleisantennen-Leitstrahlsender zu verhindern, werden Regeln bzw. Regelungen über ein Leckrauschen („leakage noise“) für die Elektrofahrzeuge eingestellt. Die unten genannte Patentliteratur 1 beschreibt, dass, um ein Leckrauschen zu verringern, ein hohler Kern, der aus einem ferromagnetischen Material, wie zum Beispiel Ferrit oder einem amorphen Metall, gebildet ist, um einen Draht bzw. eine Leitung herum angeordnet wird, der bzw. die den Wechselrichter und den Elektromotor verbindet.Electric motors, which exert a driving force on electric vehicles, are driven or controlled by inverters. Track antenna beacons, which represent receivers of various signal types, are arranged on a track where electric vehicles are traveling. In order to prevent these track antenna beacons from malfunctioning, rules about leakage noise are set for the electric vehicles. Patent Literature 1 below describes that, in order to reduce leakage noise, a hollow core formed of a ferromagnetic material such as ferrite or an amorphous metal is placed around a wire connected to which connects the inverter and the electric motor.

Zitatslistequote list

Patentliteraturpatent literature

Patentliteratur 1: Offengelegte japanische Patentanmeldung mit Nr. 2004-187368 Patent Literature 1: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-187368

Zusammenfassungsummary

Technisches ProblemTechnical problem

Jedoch ist ein Raum unter einem Boden eines Elektrofahrzeugs begrenzt. Deshalb gibt es in einigen Fällen keinen ausreichenden Raum, um zusätzlich eine Filterkomponente, wie zum Beispiel die in der oben beschriebenen Patentliteratur 1 beschriebenen Kerne, vorzusehen. In einem derartigen Fall ist es in einigen Fällen notwendig, die Beschreibungen der Wechselrichtersteuervorrichtungen durchzusehen, um den Raum zum zusätzlichen Vorsehen der Filterkomponente sicherzustellen.However, a space under a floor of an electric vehicle is limited. Therefore, in some cases, there is not enough space to additionally provide a filter component such as the cores described in Patent Literature 1 described above. In such a case, it is necessary in some cases to look through the descriptions of the inverter control devices in order to secure the space for additionally providing the filter component.

Des Weiteren müssen die Filtereigenschaften der Filterkomponente in Übereinstimmung mit der Impedanz einschließlich jener eines Elektromotors bestimmt werden. Jedoch sind der Hersteller des Elektromotors und der Hersteller der Wechselrichtersteuervorrichtung nicht notwendigerweise die gleichen. In diesem Fall wird sich, abhängig von einem zusätzlichen Vorsehen der Filterkomponente, die Anzahl von Planungsschritten für den Hersteller der Wechselrichtersteuervorrichtung erhöhen und eine Anpassungsarbeit wird sich bei praktischen Fahrzeugen erhöhen. Deshalb ist es gewünscht, ein Leckrauschen zu verringern, ohne davon abhängig zu sein, eine zusätzliche Filterkomponente vorzusehen.Furthermore, the filter characteristics of the filter component must be determined in accordance with impedance including that of an electric motor. However, the manufacturer of the electric motor and the manufacturer of the inverter control device are not necessarily the same. In this case, depending on additional provision of the filter component, the number of planning steps for the manufacturer of the inverter control device will increase and adjustment work will increase in practical vehicles. Therefore, it is desirable to reduce leakage noise without depending on providing an additional filter component.

Die vorliegende Offenbarung wurde angesichts des oben Gesagten erstellt, und eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es, eine Wechselrichtersteuervorrichtung vorzusehen, die ein Leckrauschen verringern kann, ohne davon abhängig zu sein, eine zusätzliche Filterkomponente vorzusehen.The present disclosure is made in view of the above, and an object of the present disclosure is to provide an inverter control device that can reduce leakage noise without depending on providing an additional filter component.

ProblemlösungTroubleshooting

Um die oben genannten Probleme zu lösen und die Aufgabe zu erzielen, betrifft die vorliegende Offenbarung eine Wechselrichtersteuervorrichtung, die einen Wechselrichter steuert, der einen dreiphasigen Elektromotor durch eine Pulsweitenmodulation antreibt bzw. ansteuert. Die Wechselrichtersteuervorrichtung umfasst: eine Trägerwellenerzeugungseinheit zum Erzeugen von dreiphasigen Trägerwellen; und eine Pulsweitenmodulations-Steuereinheit zum Steuern eines Schaltzustands des Wechselrichters, indem die Trägerwelle mit einer modulierten Welle verglichen wird. Die Trägerwellenerzeugungseinheit umfasst eine Phasenberechnungseinheit zum Berechnen erster bis dritter Trägerwellenphasen basierend auf einem Trägerwellenfrequenzbefehl und auf einer Elektromotorfrequenz, und eine Trägerwellenausgabeeinheit zum Ausgeben der dreiphasigen Trägerwellen basierend auf den ersten bis dritten Trägerwellenphasen. Die ersten bis dritten Trägerwellenphasen weisen Phasendifferenzen zueinander auf, und die Phasendifferenzen ändern sich kontinuierlich in Übereinstimmung mit einer Änderung der Elektromotorfrequenz.In order to solve the above problems and achieve the object, the present disclosure relates to an inverter control device that controls an inverter that drives a three-phase electric motor by pulse width modulation. The inverter control device includes: a carrier wave generation unit for generating three-phase carrier waves; and a pulse width modulation controller for controlling a switching state of the inverter by comparing the carrier wave with a modulated wave. The carrier wave generation unit includes a phase calculation unit for calculating first to third carrier wave phases based on a carrier wave frequency command and an electric motor frequency, and a carrier wave output unit for outputting the three-phase carrier waves based on the first to third carrier wave phases. The first to third carrier wave phases have phase differences from each other, and the phase differences continuously change in accordance with a change in electric motor frequency.

Vorteilhafte Wirkungen der ErfindungAdvantageous Effects of the Invention

Die Wechselrichtersteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung erzeugt eine Wirkung dahingehend, dass ein Leckrauschen verringert werden kann, ohne davon abhängig zu sein, eine zusätzliche Filterkomponente vorzusehen.The inverter control device according to the present disclosure produces an effect that leakage noise can be reduced without depending on providing an additional filter component.

Figurenlistecharacter list

  • 1 stellt ein Diagramm dar, das eine exemplarische Konfiguration einer Elektromotorantriebsvorrichtung veranschaulicht, die eine Wechselrichtersteuervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform umfasst. 1 12 is a diagram illustrating an example configuration of an electric motor drive device including an inverter control device according to a first embodiment.
  • 2 stellt ein Diagramm dar, das eine exemplarische Konfiguration einer allgemeinen Wechselrichterhauptschaltung veranschaulicht. 2 FIG. 12 is a diagram illustrating an example configuration of a general inverter main circuit.
  • 3 stellt ein Diagramm dar, das eine Äquivalentschaltung in 1 veranschaulicht, die zum Erläutern eines Leckstroms verwendet wird. 3 represents a diagram showing an equivalent circuit in 1 illustrates which is used to explain a leakage current.
  • 4 stellt ein Diagramm dar, das zum Erläutern eines Verfahrens zum Erzeugen von Pulsweitenmodulations-(PWM-)Steuersignalen verwendet wird, die Halbleiterelementen jedes Arms bereitgestellt werden, der in 2 veranschaulicht ist. 4 FIG. 12 is a diagram used for explaining a method of generating pulse width modulation (PWM) control signals provided to semiconductor elements of each arm shown in FIG 2 is illustrated.
  • 5 stellt ein Diagramm dar, das PWM-Steuersignale veranschaulicht, die in Übereinstimmung mit individuellen Phasenspannungsbefehlen erzeugt werden, die in 4 veranschaulicht sind. 5 FIG. 12 is a diagram illustrating PWM control signals generated in accordance with individual phase voltage commands given in FIG 4 are illustrated.
  • 6 stellt ein Diagramm dar, das eine Gleichtaktspannung veranschaulicht, die durch die in 5 veranschaulichten PWM-Steuersignale erzeugt wird. 6 represents a diagram illustrating a common-mode voltage represented by the in 5 illustrated PWM control signals is generated.
  • 7 stellt ein Diagramm dar, das ein Beispiel von jedem Phasenspannungsbefehl mit einer Modulationsrate veranschaulicht, die sich von jener in 4 unterscheidet. 7 FIG. 12 is a diagram illustrating an example of each phase voltage command with a modulation rate different from that in FIG 4 differs.
  • 8 stellt ein Diagramm dar, das PWM-Steuersignale veranschaulicht, die gemäß individuellen Phasenspannungsbefehlen erzeugt werden, die in 7 veranschaulicht sind. 8th FIG. 12 is a diagram illustrating PWM control signals generated according to individual phase voltage commands given in FIG 7 are illustrated.
  • 9 stellt ein Diagramm dar, das eine Gleichtaktspannung veranschaulicht, die durch die in 8 veranschaulichten PWM-Steuersignale erzeugt wird. 9 represents a diagram illustrating a common-mode voltage represented by the in 8th illustrated PWM control signals is generated.
  • 10 stellt ein Diagramm dar, das ein Beispiel von Wellenformen in einem Fall, wo Trägerwellenphasen von jeweiligen Phasen um 120° zueinander verschoben sind, in einer Trägerwelle und jedem in 7 veranschaulichten Phasenspannungsbefehl veranschaulicht. 10 12 is a diagram showing an example of waveforms in a case where carrier wave phases are shifted from respective phases by 120° from each other in a carrier wave and each in 7 illustrated phase voltage command.
  • 11 stellt ein Diagramm dar, das PWM-Steuersignale veranschaulicht, die durch individuelle Phasenspannungsbefehle und individuelle Phasenträgerwellen erzeugt werden, die in 10 veranschaulicht sind. 11 FIG. 12 is a diagram illustrating PWM control signals generated by individual phase voltage commands and individual phase carrier waves, shown in FIG 10 are illustrated.
  • 12 stellt ein Diagramm dar, das ein Beispiel einer Gleichtaktspannungs-Wellenform veranschaulicht, die durch die in 11 veranschaulichten PWM-Steuersignale erzeugt wird. 12 Figure 12 is a diagram illustrating an example of a common mode voltage waveform represented by the in 11 illustrated PWM control signals is generated.
  • 13 stellt ein Diagramm dar, das ein Beispiel einer harmonischen Verteilung eines Elektromotorstroms gemäß einer herkömmlichen Steuerung veranschaulicht, wenn die Trägerwelle in jeder Phase die gleiche ist. 13 12 is a diagram illustrating an example of harmonic distribution of an electric motor current according to conventional control when the carrier wave is the same in each phase.
  • 14 stellt ein Diagramm dar, das ein Beispiel der harmonischen Verteilung des Elektromotorstroms gemäß der herkömmlichen Steuerung in einem Fall veranschaulicht, wo die Trägerwellenphasen der jeweiligen Phasen um 120° zueinander verschoben sind. 14 12 is a diagram illustrating an example of the harmonic distribution of the electric motor current according to the conventional control in a case where the carrier wave phases of the respective phases are shifted from each other by 120°.
  • 15 stellt ein Diagramm dar, das ein Beispiel der Gleichtaktspannungs-Wellenform gemäß der herkömmlichen Steuerung in einem Fall veranschaulicht, wo die Trägerwellenphasen der jeweiligen Phasen um 120° zueinander verschoben sind. 15 12 is a diagram showing an example of the common mode voltage waveform according to the conventional control in a case where the carrier wave phases of the respective phases are shifted by 120° from each other.
  • 16 stellt ein Diagramm dar, das zur Erläuterung eines Konzepts eines Steuerverfahrens gemäß der ersten Ausführungsform verwendet wird. 16 FIG. 14 is a diagram used for explaining a concept of a control method according to the first embodiment.
  • 17 stellt ein Diagramm dar, das eine exemplarische Konfiguration einer Trägerwellenerzeugungseinheit gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht. 17 FIG. 14 is a diagram illustrating an exemplary configuration of a carrier wave generation unit according to the first embodiment.
  • 18 stellt ein Diagramm dar, das eine exemplarische Konfiguration einer Trägerwellenerzeugungseinheit gemäß einer Modifikation der ersten Ausführungsform veranschaulicht. 18 12 is a diagram illustrating an exemplary configuration of a carrier wave generation unit according to a modification of the first embodiment.
  • 19 stellt ein Blockdiagramm dar, das ein Beispiel einer Hardware-Konfiguration veranschaulicht, die Funktionen der Wechselrichtersteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform implementiert. 19 12 is a block diagram illustrating an example of a hardware configuration that implements functions of the inverter control device according to the first embodiment.
  • 20 stellt ein Blockdiagramm dar, das ein weiteres Beispiel der Hardware-Konfiguration veranschaulicht, die die Funktionen der Wechselrichtersteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform implementiert. 20 12 is a block diagram illustrating another example of the hardware configuration that implements the functions of the inverter control device according to the first embodiment.
  • 21 stellt ein Diagramm dar, das eine exemplarische Konfiguration einer Trägerwellenerzeugungseinheit gemäß einer zweiten Ausführungsform veranschaulicht. 21 12 is a diagram illustrating an exemplary configuration of a carrier wave generation unit according to a second embodiment.
  • 22 stellt ein Diagramm dar, das eine exemplarische Konfiguration einer Trägerwellenerzeugungseinheit gemäß einer dritten Ausführungsform veranschaulicht. 22 12 is a diagram illustrating an exemplary configuration of a carrier wave generation unit according to a third embodiment.
  • 23 stellt ein Diagramm dar, das eine detaillierte Konfiguration einer Frequenzmodulationseinheit veranschaulicht, die in 22 veranschaulicht ist. 23 Figure 12 is a diagram showing a detailed configuration of a frequency modulation unit used in 22 is illustrated.
  • 24 stellt ein Diagramm dar, das ein Ausgabebild bzw. -abbild einer Frequenzmodulationsbetragsausgabe aus der in 23 veranschaulichten Frequenzmodulationseinheit veranschaulicht. 24 FIG. 12 is a diagram showing an output image of a frequency modulation amount output from FIG 23 illustrated frequency modulation unit illustrated.

Beschreibung der AusführungsformenDescription of the embodiments

Nachfolgend werden eine Wechselrichtersteuervorrichtung und eine Elektromotorantriebsvorrichtung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung detailliert unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden. Es ist festzustellen, dass, obwohl eine Elektromotorantriebsvorrichtung, die auf ein Eisenbahnsystem angewendet wird, als ein Beispiel in den nachfolgenden Ausführungsformen beschrieben werden wird, es nicht beabsichtigt ist, Anwendungen für andere Verwendungen auszuschließen.Hereinafter, an inverter control device and an electric motor drive device according to embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be noted that although an electric motor driving device applied to a railroad system will be described as an example in the following embodiments, it is not intended to exclude applications for other uses.

Erste Ausführungsform.First embodiment.

1 stellt ein Diagramm dar, das eine exemplarische Konfiguration einer Elektromotorantriebsvorrichtung 1 veranschaulicht, die eine Wechselrichtersteuervorrichtung 5 gemäß einer ersten Ausführungsform umfasst. Wie in 1 veranschaulicht, umfasst die Elektromotorantriebsvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform einen Filterkondensator 3, einen Wechselrichter 4 und die Wechselrichtersteuervorrichtung 5. Der Wechselrichter 4 ist mit einem Elektromotor 105 verbunden. Der Elektromotor 105 ist ein dreiphasiger Elektromotor, der in einem Elektrofahrzeug eingebaut ist. 1 12 is a diagram illustrating an example configuration of an electric motor drive device 1 including an inverter control device 5 according to a first embodiment. As in 1 1, the electric motor drive device 1 according to the first embodiment includes a filter capacitor 3, an inverter 4, and the inverter control device 5. The inverter 4 is connected to an electric motor 105. FIG. The electric motor 105 is a three-phase electric motor mounted on an electric vehicle.

Eine DC-Leistung, die von einer Oberleitung 101 eingespeist wird, wird über einen Stromabnehmer 102 und eine Filterdrossel(spule) 2 an die Elektromotorantriebsvorrichtung 1 gespeist. Jenseits der Oberleitung 101 gibt es eine Unter- bzw. Umspannstation (nicht veranschaulicht), und die Oberleitung 101 dient für die Elektromotorantriebsvorrichtung 1 als eine externe Energieversorgung. Es ist festzustellen, dass eine Oberleitungsspannung, die eine Spannung der Oberleitung 101 ist, an den Stromabnehmer 102 angelegt wird, und dass sich jede Umwandlungskapazität des Wechselrichters 4 abhängig von einem Antriebssystem unterscheidet. Die Oberleitungsspannung reicht von ungefähr 600 bis 3000 [V]. Des Weiteren reichen die Umwandlungskapazitäten von einigen zehn bis einigen hundert Kilovolt-Ampere [kVA].A DC power fed from a trolley wire 101 is supplied to the electric motor driving device 1 via a current collector 102 and a filter reactor (coil) 2 . Beyond the trolley wire 101 there is a substation (not illustrated), and the trolley wire 101 serves as an external power supply for the electric motor drive device 1 . It is noted that a trolley line voltage, which is a voltage of the trolley line 101, is applied to the pantograph 102, and each conversion capacity of the inverter 4 differs depending on a drive system. The catenary voltage ranges from about 600 to 3000 [V]. Furthermore, the conversion capacities range from a few tens to a few hundred kilovolt-amperes [kVA].

Der positivseitige Anschluss P der Elektromotorantriebsvorrichtung 1 ist mit der Filterdrossel 2 verbunden. Der negativseitige Anschluss N der Elektromotorantriebsvorrichtung 1 ist über ein Rad 103 mit einer Schiene 104 verbunden. Im Ergebnis fließt aufgrund der DC-Leistung, die von der Oberleitung 101 eingespeist wird, ein Gleichstrom durch die Filterdrossel 2, die Elektromotorantriebsvorrichtung 1, den Elektromotor 105, das Rad 103 und die Schiene 104 und kehrt dann zur Umspannstation zurück.The positive-side terminal P of the electric motor drive device 1 is connected to the filter reactor 2 . The negative-side terminal N of the electric motor driving device 1 is connected to a rail 104 via a wheel 103 . As a result, due to the DC power fed from the trolley wire 101, a direct current flows through the filter reactor 2, the electric motor drive device 1, the electric motor 105, the wheel 103 and the rail 104, and then returns to the substation.

Es ist festzustellen, dass, obwohl in 1 eine oberirdische elektrische Leitung als die Oberleitung 101 veranschaulicht ist und ein storchenschnabelartiger Stromabnehmer als der Stromabnehmer 102 veranschaulicht ist, die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt ist. Als die Oberleitung 101 könnte eine dritte Schiene, die für Untergrundbahnen oder dergleichen verwendet wird, verwendet werden und dementsprechend könnte ein Stromabnehmer, der für eine dritte Schiene geeignet ist, als der Stromabnehmer 102 verwendet werden. Des Weiteren könnte die Oberleitung 101 eine AC-Oberleitung sein, obwohl in 1 ein Fall veranschaulicht ist, wo die Oberleitung 101 eine DC-Oberleitung ist. Es ist festzustellen, dass in einem Fall, wo die Oberleitung 101 eine AC-Oberleitung ist, ein Transformator, der die empfangene AC-Spannung heruntertransformiert, anstatt der Filterdrossel 2 vorgesehen ist, und ein Konverter, der die AC-Spannungsausgabe vom Transformator in eine DC-Spannung wandelt, ist in einer nachfolgenden Stufe des Transformators vorgesehen.It is noted that although in 1 an overhead electric line is illustrated as the overhead line 101 and a pantograph pantograph is illustrated as the pantograph 102, the present disclosure is not limited thereto. As the trolley line 101, a third rail used for subways or the like could be used, and accordingly, a pantograph suitable for a third rail could be used as the pantograph 102. Furthermore, the catenary 101 could be an AC catenary, although in 1 a case where the trolley line 101 is a DC trolley line is illustrated. It is noted that in a case where the trolley line 101 is an AC trolley line, a transformer that steps down the received AC voltage is provided instead of the filter reactor 2, and a converter that converts the AC voltage output from the transformer into a Converting DC voltage is provided in a subsequent stage of the transformer.

Des Weiteren ist die vorliegende Offenbarung, obwohl in 1 die Filterdrossel 2 als eine Komponente extern zur Elektromotorantriebsvorrichtung 1 veranschaulicht ist, nicht darauf beschränkt. Die Filterdrossel 2 könnte in der Elektromotorantriebsvorrichtung 1 vorgesehen sein.Furthermore, the present disclosure, although in 1 the filter reactor 2 is illustrated as a component external to the electric motor drive device 1, not limited thereto. The filter choke 2 could be provided in the electric motor drive device 1 .

Der Filterkondensator 3 ist zwischen dem positivseitigen Anschluss P und dem negativseitigen Anschluss N innerhalb der Elektromotorantriebsvorrichtung 1 angeschlossen. Im Ergebnis ist der Filterkondensator 3 auf der Eingangsseite des Wechselrichters 4 parallel mit beiden Enden des Wechselrichters 4 verbunden.The filter capacitor 3 is connected between the positive-side terminal P and the negative-side terminal N inside the electric motor drive device 1 . As a result, the filter capacitor 3 on the input side of the inverter 4 is connected to both ends of the inverter 4 in parallel.

Der Filterkondensator 3 glättet die angelegte DC-Spannung. Des Weiteren ist der Filterkondensator 3 mit der Filterdrossel 2 verbunden und konfiguriert zusammen mit der Filterdrossel 2 eine LC-Filterschaltung. Diese LC-Filterschaltung verringert eine Stoßspannung, die von der Seite der Oberleitung 101 angelegt wird. Des Weiteren verringert die LC-Filterschaltung die Größe einer Welligkeitskomponente des Stroms, der in dem Wechselrichter 4 fließt. Der Wechselrichter 4 stellt eine Leistungsumwandlungsschaltung dar, die eine Leistung bzw. Energie an den Elektromotor 105 speist.The filter capacitor 3 smoothes the applied DC voltage. Furthermore, the filter capacitor 3 is connected to the filter choke 2 and configures an LC filter circuit together with the filter choke 2 . This LC filter circuit reduces a surge voltage applied from the trolley line 101 side. Furthermore, the LC filter circuit reduces the magnitude of a ripple component of the current flowing in the inverter 4 . The inverter 4 is a power conversion circuit that supplies power to the electric motor 105 .

Ein Betrieb des Wechselrichters 4 wird durch die Wechselrichtersteuervorrichtung 5 gesteuert. Der Wechselrichter 4 wandelt die DC-Spannung des Filterkondensators 3 in eine AC-Spannung, die einen gegebenen Spannungswert und eine gegebene Frequenz aufweist, und legt die AC-Spannung an den Elektromotor 105 an.An operation of the inverter 4 is controlled by the inverter control device 5 . The inverter 4 converts the DC voltage of the filter capacitor 3 into an AC voltage having a given voltage value and a given frequency, and applies the AC voltage to the electric motor 105 .

Die Wechselrichtersteuervorrichtung 5 umfasst eine Spannungsbefehlsberechnungseinheit 6, eine PWM-Steuereinheit 7 und eine Trägerwellenerzeugungseinheit 8. Eine Information hinsichtlich eines Drehmomentbefehls und eine Information hinsichtlich einer Elektromotorfrequenz werden in die Wechselrichtersteuervorrichtung 5 eingegeben. Die Spannungsbefehlberechnungseinheit 6 berechnet einen Spannungsbefehl basierend auf dem Drehmomentbefehl und der Elektromotorfrequenz. Die Trägerwellenerzeugungseinheit 8 erzeugt eine Trägerwelle basierend auf der Elektromotorfrequenz. Die PWM-Steuereinheit 7 erzeugt ein PWM-Steuersignal, das zum Steuern eines Schaltelements des Wechselrichters 4 basierend auf dem Spannungsbefehl und der Trägerwelle verwendet wird, und gibt das PWM-Steuersignal an den Wechselrichter 4 aus. Das PWM-Steuersignal wird erzeugt, indem ein Amplitudenvergleich zwischen dem Spannungsbefehl und der Trägerwelle durchgeführt wird. Ein Verfahren zum Erzeugen des PWM-Steuersignals wird später beschrieben werden.The inverter control device 5 includes a voltage command calculation unit 6 , a PWM control unit 7 , and a carrier wave generation unit 8 . Information on a torque command and information on an electric motor frequency are input to the inverter control device 5 . The voltage command calculation unit 6 calculates a voltage command based on the torque command and the electric motor frequency. The carrier wave generation unit 8 generates a carrier wave based on the electric motor frequency. The PWM controller 7 generates a PWM control signal used to control a switching element of the inverter 4 based on the voltage command and the carrier wave, and outputs the PWM control signal to the inverter 4 . The PWM control signal is generated by making an amplitude comparison between the voltage command and the carrier wave. A method of generating the PWM control signal will be described later.

2 stellt ein Diagramm dar, das eine exemplarische Konfiguration der allgemeinen Wechselrichterhauptschaltung veranschaulicht. Die Wechselrichterhauptschaltung umfasst Halbleiterelemente UPI, VPI und WPI eines oberen Arms und Halbleiterelemente UNI, VNI und WNI eines unteren Arms. 2 FIG. 12 is a diagram illustrating an example configuration of the general inverter main circuit. The inverter main circuit includes upper arm semiconductor elements UPI, VPI and WPI and lower arm semiconductor elements UNI, VNI and WNI.

Die Halbleiterelemente UPI und UNI sind in Reihe verbunden, um so ein U-Phasenbein zu bilden. Die Halbleiterelemente VPI und VNI sind in Reihe verbunden, um so ein V-Phasenbein zu bilden. Die Halbleiterelemente WPI und WNI sind in Reihe verbunden, um so ein W-Phasenbein zu bilden. Das U-Phasenbein, das V-Phasenbein und das W-Phasenbeins sind parallel miteinander verbunden, um eine dreiphasige Brückenschaltung einzurichten.The semiconductor elements UPI and UNI are connected in series so as to form a U-phase leg. The semiconductor elements VPI and VNI are connected in series so as to form a V-phase leg. The semiconductor elements WPI and WNI are connected in series so as to form a W-phase leg. The U-phase leg, the V-phase leg and the W-phase leg are connected in parallel to establish a three-phase bridge circuit.

3 stellt ein Diagramm dar, das eine Äquivalenzschaltung in 1 veranschaulicht, die zum Erläutern eines Leckstroms verwendet wird. In 3 wird der Elektromotor 105 durch Schaltungssymbole eines Induktors repräsentiert. Ungeachtet des Typs des Elektromotors fluktuiert in einem Fall, wo ein dreiphasiger Motor durch einen dreiphasigen Wechselrichter angetrieben wird, ein Neutralpunktpotential des dreiphasigen Motors. Deshalb wird, wie in 3 veranschaulicht, die Äquivalenzschaltung ausgebildet, in welcher ein Streukondensator 34 zwischen einem Neutralpunktpotential 32 des Elektromotors 105 und einem Referenzpotential 31, das das Erdpotential ist, verbunden ist. Das Neutralpunktpotential 32 umfasst eine Hochfrequenzkomponente, die durch eine PWM-Steuerung verursacht wird. Wenn eine U-Phasenspannung 33U, eine V-Phasenspannung 33V und eine W-Phasenspannung 33W an den Elektromotor 105 angelegt werden, fließt deshalb ein Leckstrom 35 durch den Streukondensator 34. 3 represents a diagram showing an equivalent circuit in 1 illustrates which is used to explain a leakage current. In 3 the electric motor 105 is represented by circuit symbols of an inductor. Regardless of the type of the electric motor, in a case where a three-phase motor is driven by a three-phase inverter, a neutral point potential of the three-phase motor fluctuates. Therefore, as in 3 1, the equivalent circuit is formed in which a stray capacitor 34 is connected between a neutral point potential 32 of the electric motor 105 and a reference potential 31 which is the ground potential. The neutral point potential 32 includes a high frequency component caused by PWM control. Therefore, when a U-phase voltage 33U, a V-phase voltage 33V, and a W-phase voltage 33W are applied to the electric motor 105, a leakage current 35 flows through the stray capacitor 34.

Es ist festzustellen, dass die Potentialdifferenz zwischen dem Neutralpunktpotential 32 und dem Referenzpotential 31 als eine „Gleichtaktspannung“ („common mode voltage“) bezeichnet wird. In einem Fall des dreiphasigen Wechselrichters wird die Gleichtaktspannung durch (Vu+Vv+Vw)/3 berechnet, wobei Vu die U-Phasenspannung 33U angibt, Vv die V-Phasenspannung 33V angibt und Vw die W-Phasenspannung 33W angibt.It is noted that the potential difference between the neutral point potential 32 and the reference potential 31 is referred to as a "common mode voltage". In a case of the three-phase inverter, the common mode voltage is calculated by (Vu+Vv+Vw)/3, where Vu indicates U-phase voltage 33U, Vv indicates V-phase voltage 33V, and Vw indicates W-phase voltage 33W.

4 stellt ein Diagramm dar, das zur Erläuterung des Verfahrens zum Erzeugen von PWM-Steuersignalen verwendet wird, die den Halbleiterelementen von jedem Arm bereitgestellt werden, der in 2 veranschaulicht ist. In 4 sind ein U-Phasenspannungsbefehl 26U, ein V-Phasenspannungsbefehl 26V und ein W-Phasenspannungsbefehl 26W, die Sinuswellen darstellen, und eine Trägerwelle 28 veranschaulicht, die eine Dreieckswelle darstellt. Die horizontale Achse repräsentiert den Phasenwinkel und die vertikale Achse repräsentiert den Amplitudenwert. Ein Wert 1 [Vpu] auf der vertikalen Achse ist äquivalent zu einer Hälfte der Amplitude der Spannung, die an den Wechselrichter 4 angelegt wird, dies bedeutet mit anderen Worten, einer Hälfte der DC-Spannung, die eine Spannung des Filterkondensators 3 ist. 4 Fig. 12 is a diagram used to explain the method of generating PWM control signals provided to the semiconductor elements of each arm shown in Fig 2 is illustrated. In 4 Illustrated are a U-phase voltage command 26U, a V-phase voltage command 26V, and a W-phase voltage command 26W representing sine waves, and a carrier wave 28 representing a triangle wave. The horizontal axis represents the phase angle and the vertical axis represents the amplitude value. A value 1 [Vpu] on the vertical axis is equivalent to half the amplitude of the voltage applied to the inverter 4, in other words, half the DC voltage which is a voltage of the filter capacitor 3.

5 stellt ein Diagramm dar, das PWM-Steuersignale veranschaulicht, die durch die in 4 veranschaulichten individuellen Phasenspannungsbefehle erzeugt werden. 5 veranschaulicht von oben ein U-Phasen-PWM-Steuersignal, ein V-Phasen-PWM-Steuersignal und ein W-Phasen-PWM-Steuersignal in dieser Reihenfolge. Die horizontale Achse in 5 repräsentiert den Phasenwinkel wie in 4. In 5 sind Wellenformen der PWM-Steuersignale veranschaulicht, wenn die Modulationsrate 0,8 beträgt. In dieser Beschreibung ist die Modulationsrate als ein Verhältnis zwischen einer Hälfte der DC-Spannung, die an dem Wechselrichter 4 anlegt, und der Amplitude einer AC-Phasenspannung definiert, die an dem Elektromotor 105 durch den Wechselrichter 4 anliegt. Es ist festzustellen, dass die Definition hier beispielhaft ist und dass die Modulationsrate auf irgendeine Weise definiert sein könnte. 5 represents a diagram illustrating PWM control signals generated by the in 4 illustrated individual phase voltage commands. 5 12 illustrates a U-phase PWM control signal, a V-phase PWM control signal, and a W-phase PWM control signal in this order from above. The horizontal axis in 5 represents the phase angle as in 4 . In 5 Illustrated are waveforms of the PWM control signals when the modulation rate is 0.8. In this description, the modulation rate is defined as a ratio between a half of the DC voltage applied to the inverter 4 and the amplitude of an AC phase voltage applied to the electric motor 105 through the inverter 4 . It should be noted that the definition here is exemplary and that the modulation rate could be defined in any way.

Die PWM-Steuereinheit 7 vergleicht den U-Phasenspannungsbefehl 26U und die Trägerwelle 28, die ein Dreieckswellensignal ist. Wenn der U-Phasenspannungsbefehl 26U größer als die Trägerwelle 28 ist, wird das U-Phasen-PWM-Steuersignal zu „EIN“, und, wenn der U-Phasenspannungsbefehl 26U kleiner oder gleich der Trägerwelle 28 ist, wird das U-Phasen-PWM-Steuersignal zu „AUS“. Auf diese Weise wird das U-Phasen-PWM-Steuersignal erzeugt, das in dem oberen Teil der 5 veranschaulicht ist. Auf ähnliche Weise zum U-Phasen-PWM-Steuersignal werden das V-Phasen-PWM-Steuersignal und das W-Phasen-PWM-Steuersignal durch ein jeweiliges Vergleichen des V-Phasenspannungsbefehls 26V und des W-Phasenspannungsbefehls 26W mit der Trägerwelle 28 erzeugt. Das V-Phasen-PWM-Steuersignal und das W-Phasen-PWM-Steuersignal, die zu dieser Zeit erzeugt werden, sind jeweils in dem mittleren Teil und dem unteren Teil der 5 veranschaulicht.The PWM controller 7 compares the U-phase voltage command 26U and the carrier wave 28 which is a triangular wave signal. When the U-phase voltage command 26U is greater than the carrier wave 28, the U-phase PWM control signal becomes "ON", and when the U-phase voltage command 26U is less than or equal to the carrier wave 28, the U-phase PWM -Control signal to "OFF". In this way, the U-phase PWM control signal generated that in the upper part of the 5 is illustrated. Similarly to the U-phase PWM control signal, the V-phase PWM control signal and the W-phase PWM control signal are generated by comparing the V-phase voltage command 26V and the W-phase voltage command 26W with the carrier wave 28, respectively. The V-phase PWM control signal and the W-phase PWM control signal generated at this time are respectively in the middle part and the lower part of the 5 illustrated.

6 stellt ein Diagramm dar, das eine Gleichtaktspannung veranschaulicht, die durch die in 5 veranschaulichten PWM-Steuersignale erzeugt wird. In 6 repräsentiert die horizontale Achse den Phasenwinkel und die vertikale Achse repräsentiert die Amplitude der Gleichtaktspannung. Wie in 6 veranschaulicht, weist eine Gleichtaktspannung, wenn die Modulationsrate relativ groß ist, eine Wellenform auf, die sich schrittweise zwischen Stufen von ±1 [Vpu] oder ±1/3 [Vpu] ändert. 6 represents a diagram illustrating a common-mode voltage represented by the in 5 illustrated PWM control signals is generated. In 6 the horizontal axis represents the phase angle and the vertical axis represents the amplitude of the common mode voltage. As in 6 1, when the modulation rate is relatively large, a common mode voltage has a waveform that changes stepwise between steps of ±1 [Vpu] or ±1/3 [Vpu].

Der Leckstrom fließt jedes Mal, wenn sich die Gleichtaktspannung ändert. Des Weiteren erhöht sich die Amplitude des Leckstroms, da sich der Änderungsbetrag (Spannungsänderungsrate) der Gleichtaktspannung pro Zeiteinheit erhöht. Um den Leckstrom 35 zu verringern, der durch den Streukondensator 34 fließt, ist deshalb eine Verringerung der Änderungsrate eines Gleichtakts wichtig.Leakage current flows every time the common mode voltage changes. Furthermore, since the change amount (voltage change rate) of the common mode voltage per unit time increases, the amplitude of the leakage current increases. Therefore, in order to reduce the leakage current 35 flowing through the stray capacitor 34, a reduction in the rate of change of a common mode is important.

7 stellt ein Diagramm dar, das ein Beispiel jedes Phasenspannungsbefehls mit der Modulationsrate veranschaulicht, die sich von jener in 4 unterscheidet. In 7 ist jeder Phasenspannungsbefehl veranschaulicht, wenn die Modulationsrate 0,1 beträgt. Eine Unterscheidung zwischen einer durchgezogenen Linie, einer unterbrochene Linie und einer Lang-Kurz-Strichlinie ist die gleiche wie jene in 4. Dies bedeutet, dass die durchgezogene Linie den U-Phasenspannungsbefehl 26U angibt, die unterbrochene Linie den V-Phasenspannungsbefehl 26V angibt und die Lang-Kurz-Strichlinie den W-Phasenspannungsbefehl 26W angibt. 7 represents a diagram illustrating an example of each phase voltage command with the modulation rate different from that in 4 differs. In 7 each phase voltage command is illustrated when the modulation rate is 0.1. A distinction between a solid line, a broken line and a long-short dashed line is the same as that in 4 . That is, the solid line indicates the U-phase voltage command 26U, the broken line indicates the V-phase voltage command 26V, and the long-short dashed line indicates the W-phase voltage command 26W.

8 stellt ein Diagramm dar, das PWM-Steuersignale veranschaulicht, die durch die individuellen Phasenspannungsbefehle erzeugt werden, die in 7 veranschaulicht sind. In 8 sind Wellenformen der PWM-Steuersignale veranschaulicht, wenn die Modulationsrate 0,1 beträgt. Die Reihenfolge der PWM-Steuersignale ist die gleiche wie jene in 5, und das U-Phasen-PWM-Steuersignal, das V-Phasen-PWM-Steuersignal und das W-Phasen-PWM-Steuersignal sind von oben in dieser Reihenfolge veranschaulicht. 8th FIG. 12 is a diagram illustrating PWM control signals generated by the individual phase voltage commands shown in FIG 7 are illustrated. In 8th Illustrated are waveforms of the PWM control signals when the modulation rate is 0.1. The order of the PWM control signals is the same as those in 5 , and the U-phase PWM control signal, the V-phase PWM control signal, and the W-phase PWM control signal are illustrated in this order from above.

Wenn die Modulationsrate einen Wert nahe null einnimmt, wie in 8 veranschaulicht, nimmt die Differenz zwischen den PWM-Steuersignalen in den jeweiligen Phasen ab und die Ausgabe des Wechselrichters 4 befindet sich fast in einem Zustand eines Nullspannungsvektors. Hier bedeutet der Zustand des Nullspannungsvektors einen Zustand, in welchem alle oberseitigen Armelemente eingeschaltet sind oder alle unteren Armelemente eingeschaltet sind.When the modulation rate takes a value close to zero, as in 8th 1, the difference between the PWM control signals in the respective phases decreases and the output of the inverter 4 is in almost a zero voltage vector state. Here, the state of zero voltage vector means a state in which all of the upper-side arm members are turned on or all of the lower-side arm members are turned on.

9 stellt ein Diagramm dar, das eine Gleichtaktspannung veranschaulicht, die durch die in 8 veranschaulichten PWM-Steuersignale erzeug wird. Wie in 9 veranschaulicht, wenn die Modulationsrate nahe null ist, weist eine Gleichtaktspannung eine Wellenform auf, die zwischen Stufen von ±1 [Vpu] in kürzester Zeit vor und zurück läuft. Deshalb erhöht sich die Spannungsänderungsrate im Vergleich zu einem Fall, wo die Modulationsrate 0,8 beträgt, die relativ groß ist, und der Leckstrom 35, der durch den Streukondensator 34 fließt, erhöht sich. 9 represents a diagram illustrating a common-mode voltage represented by the in 8th illustrated PWM control signals is generated. As in 9 As illustrated, when the modulation rate is near zero, a common-mode voltage has a waveform that sweeps back and forth between steps of ±1 [Vpu] in the shortest possible time. Therefore, the voltage change rate increases compared to a case where the modulation rate is 0.8, which is relatively large, and the leakage current 35 flowing through the stray capacitor 34 increases.

10 stellt ein Diagramm dar, das ein Beispiel von Wellenformen in einem Fall veranschaulicht, wo die Trägerwellenphasen der jeweiligen Phasen um 120° in der Trägerwelle und jedem Phasenspannungsbefehl verschoben sind, die in 7 veranschaulicht sind. In dem in 10 veranschaulichten Beispiel ist die Phase der V-Phasenträgerwelle 28V, die durch eine unterbrochene Linie angegeben ist, um 120° in Bezug auf die Phase einer U-Phasenträgerwelle 28U verzögert, die durch eine durchgezogene Linie angegeben ist. Des Weiteren eilt die Phase einer W-Phasenträgerwelle 28W, die durch eine Lang-Kurz-Strichlinie angegeben ist, um 120° in Bezug auf die U-Phasenträgerwelle 28U voraus. Es ist festzustellen, dass ein Vorauseilen der Phase um 120° äquivalent zu einer Verzögerung der Phase um 240° ist. 10 12 is a diagram illustrating an example of waveforms in a case where the carrier wave phases of the respective phases are shifted by 120° in the carrier wave and each phase voltage command shown in 7 are illustrated. in the in 10 In the illustrated example, the phase of the V-phase carrier wave 28V indicated by a broken line is delayed by 120° with respect to the phase of a U-phase carrier wave 28U indicated by a solid line. Furthermore, the phase of a W-phase carrier wave 28W indicated by a long-short dashed line advances by 120° with respect to the U-phase carrier wave 28U. It is noted that advancing the phase by 120° is equivalent to retarding the phase by 240°.

11 stellt ein Diagramm dar, das PWM-Steuersignale veranschaulicht, die durch die individuellen Phasenspannungsbefehle und die individuellen Phasenträgerwellen erzeugt werden, die in 10 veranschaulicht sind. Die in 11 veranschaulichten Wellenformen geben an, dass sich An- oder Aus-Zeitpunkte der PWM-Steuersignale der jeweiligen Phasen voneinander unterscheiden. Deshalb ist es in einem Fall, wo die Trägerwellenphasen der jeweiligen Phasen um 120° zueinander verschoben sind, verständlich, dass selbst in einem Fall, wo die Modulationsrate einen Wert nahe null annimmt, der Nullspannungsvektor ungleich zu 8 nicht hervorgerufen wird. 11 FIG. 12 is a diagram illustrating PWM control signals generated by the individual phase voltage commands and the individual phase carrier waves shown in FIG 10 are illustrated. In the 11 The illustrated waveforms indicate that on or off timings of the PWM control signals of the respective phases are different from each other. Therefore, in a case where the carrier wave phases of the respective phases are shifted by 120° from each other, it is understandable that even in a case where the modulation rate takes a value close to zero, the zero voltage vector is not equal to 8th is not evoked.

12 stellt ein Diagramm dar, das ein Beispiel einer Gleichtaktspannungs-Wellenform veranschaulicht, die durch die in 11 veranschaulichten PWM-Steuersignale erzeugt wird. Gemäß 12 weist selbst in einem Fall, wo die Modulationsrate nahe null ist, die Gleichtaktspannung eine Wellenform auf, die zwischen Stufen von ±1/3 [Vpu] vor und zurück geht. Deshalb ist die Spannungsänderungsrate im Vergleich zum Beispiel in 9 kleiner, in welcher die Trägerwellenphase jeder Phase die gleiche ist. Deshalb verringert sich der Leckstrom 35, der durch den Streukondensator 34 fließt. 12 Figure 12 is a diagram illustrating an example of a common mode voltage waveform represented by the in 11 illustrated PWM control signals is generated. According to 12 exhibits itself in a case where the modulation rate is close to zero, the common mode voltage exhibits a waveform that goes back and forth between steps of ±1/3 [Vpu]. Therefore, the voltage change rate compared to example in 9 smaller in which the carrier wave phase of each phase is the same. Therefore, the leakage current 35 flowing through the stray capacitor 34 decreases.

13 stellt ein Diagramm dar, das ein Beispiel einer harmonischen Verteilung eines Elektromotorstroms gemäß einer herkömmlichen Steuerung veranschaulicht, wenn die Trägerwellen der jeweiligen Phasen die gleichen sind. In 13 repräsentiert die vertikale Achse die Stromamplitude. Steuerparameter einer Wellenform in 13 umfassen eine Trägerwellenfrequenz von 800 Hz, eine Antriebs- bzw. Ansteuerfrequenz von 20 Hz und eine Modulationsrate von 0,2. Gemäß 13 tritt eine 20 Hz-Komponente der Antriebsfrequenz groß in Erscheinung, und eine 2f-Komponente (1600 Hz) der Trägerwellenfrequenz erscheint, obwohl deren Amplitude relativ klein ist. 13 12 is a diagram illustrating an example of a harmonic distribution of an electric motor current according to a conventional control when the carrier waves of the respective phases are the same. In 13 the vertical axis represents the current amplitude. Control parameters of a waveform in 13 include a carrier wave frequency of 800 Hz, a drive frequency of 20 Hz and a modulation rate of 0.2. According to 13 a 20 Hz component of the drive frequency appears large, and a 2f component (1600 Hz) of the carrier wave frequency appears although its amplitude is relatively small.

14 stellt ein Diagramm dar, das ein Beispiel der harmonischen Verteilung des Elektromotorstroms gemäß der herkömmlichen Steuerung in einem Fall veranschaulicht, wo die Trägerwellenphasen der jeweiligen Phasen um 120° zueinander verschoben sind. Es ist festzustellen, dass Steuerparameter, die sich von der Trägerwellenphase unterscheiden, die gleichen wie jene im Beispiel der 13 sind. 14 zeigt, dass sich eine 1f-Komponente (800 Hz) der Trägerwellenfrequenz signifikant erhöht. Wie es aus diesem Ergebnis verständlich ist, verursacht dies in einem Fall, wo die Trägerwellenphasen der jeweiligen Phasen um 120° zueinander verschoben sind, ein Problem dahingehend, dass sich ein elektromagnetisches Rauschen erhöht, das von dem Elektromotor ausgesendet wird. 14 12 is a diagram illustrating an example of the harmonic distribution of the electric motor current according to the conventional control in a case where the carrier wave phases of the respective phases are shifted from each other by 120°. It is noted that control parameters other than the carrier wave phase are the same as those in the example of FIG 13 are. 14 shows that a 1f component (800 Hz) of the carrier wave frequency increases significantly. As can be understood from this result, in a case where the carrier wave phases of the respective phases are shifted by 120° from each other, this causes a problem that electromagnetic noise emitted from the electric motor increases.

In 12 wurde beschrieben, dass in einem Fall, wo die Trägerwellenphasen der jeweiligen Phasen um 120° zueinander verschoben sind, der Leckstrom 35 verringert ist, der durch den Streukondensator 34 fließt. Jedoch hat die Offenbarung der vorliegenden Anmeldung festgestellt, dass in einem Fall, wo die Trägerwellenphasen der jeweiligen Phasen um 120° zueinander verschoben sind, wenn ein Wert der Modulationsrate relativ groß ist, eine Wirkung einer Verringerung des Leckstroms 35 verringert ist, der durch den Streukondensator 34 fließt. Nachfolgend wird dieser Punkt beschrieben werden.In 12 it has been described that in a case where the carrier wave phases of the respective phases are shifted by 120° from each other, the leakage current 35 flowing through the stray capacitor 34 is reduced. However, the disclosure of the present application has found that in a case where the carrier wave phases of the respective phases are shifted by 120° from each other, when a value of the modulation rate is relatively large, an effect of reducing the leakage current 35 flowing through the stray capacitor is reduced 34 flows. This point will be described below.

15 stellt ein Diagramm dar, das ein Beispiel der Gleichtaktspannungs-Wellenform gemäß der herkömmlichen Steuerung in einem Fall veranschaulicht, wo die Trägerwellenphasen der jeweiligen Phasen um 120° zueinander verschoben sind. Steuerparameter, die sich von der Trägerwellenphase in der Wellenform der 15 unterscheiden, umfassen eine Trägerwellenfrequenz von 800 Hz, eine Antriebs- bzw. Ansteuerfrequenz von 20 Hz und eine Modulationsrate von 0,8. Gemäß 15 ist es verständlich, dass selbst in einem Zustand, wo die Trägerwellenphasen um 120° verschoben sind, wenn sich die Modulationsrate erhöht, sich die Gleichtaktspannungs-Wellenform zu dem Niveau von ±1 [Vpu] ändert, und somit die Wirkung eines Verringerns des Leckstroms 35 verringert ist. 15 12 is a diagram showing an example of the common mode voltage waveform according to the conventional control in a case where the carrier wave phases of the respective phases are shifted by 120° from each other. Control parameters that differ from the carrier wave phase in the waveform of the 15 include a carrier wave frequency of 800 Hz, a drive frequency of 20 Hz, and a modulation rate of 0.8. According to 15 it is understandable that even in a state where the carrier wave phases are shifted by 120°, when the modulation rate increases, the common mode voltage waveform changes to the level of ±1 [Vpu], and thus the effect of reducing the leakage current 35 is reduced.

16 stellt ein Diagramm dar, das zum Erläutern eines Konzepts eines Steuerverfahrens gemäß der ersten Ausführungsform verwendet wird. Die horizontale Achse repräsentiert die Modulationsrate und die vertikale Achse repräsentiert das Rauschniveau. Da die Geschwindigkeit des Elektromotors größer ist, ist die Modulationsrate größer. Deshalb könnte die Modulationsrate in der horizontalen Achse als die Geschwindigkeit des Elektromotors gelesen werden. Das Rauschniveau in der vertikalen Achse bedeutet ein Rauschniveau, das durch den Leckstrom 35 verursacht wird. Die dicke durchgezogene Linie K1 repräsentiert ein Rauschniveau in einem Fall, wo es eine Trägerwellenphasendifferenz gibt, das heißt, wo es eine Phasendifferenz zwischen den Trägerwellenphasen der jeweiligen Phasen gibt. Eine dicke unterbrochene Linie K2 repräsentiert ein Rauschniveau in einem Fall, wo es keine Trägerwellenphasendifferenz gibt, das heißt, in einem Fall, wo es keine Phasendifferenz zwischen den Trägerwellenphasen der jeweiligen Phasen gibt. Des Weiteren repräsentiert eine dünne unterbrochene Linie K3, die parallel zur horizontalen Achse gezeichnet ist, den Grenzwert des Rauschniveaus. Es ist festzustellen, dass der Grenzwert ein Wert ist, der sich gemäß einem Wagentyp und einer Route eines Elektrofahrzeugs ändert. 16 FIG. 12 is a diagram used to explain a concept of a control method according to the first embodiment. The horizontal axis represents modulation rate and the vertical axis represents noise level. As the speed of the electric motor is greater, the modulation rate is greater. Therefore the modulation rate in the horizontal axis could be read as the speed of the electric motor. The noise level in the vertical axis means a noise level caused by the leakage current 35. FIG. The thick solid line K1 represents a noise level in a case where there is a carrier wave phase difference, that is, where there is a phase difference between the carrier wave phases of the respective phases. A thick broken line K2 represents a noise level in a case where there is no carrier wave phase difference, that is, in a case where there is no phase difference between the carrier wave phases of the respective phases. Furthermore, a thin broken line K3 drawn parallel to the horizontal axis represents the threshold of the noise level. It is noted that the threshold is a value that changes according to a car type and a route of an electric vehicle.

16 zeigt, dass in einem Fall, wo es keine Trägerwellenphasendifferenz gibt, ein Rauschniveau, das durch den Leckstrom 35 verursacht wird, abgesenkt wird, wenn sich die Modulationsrate erhöht. Andererseits zeigt die 16 auch, dass in einem Fall, wo es eine Trägerwellenphasendifferenz gibt, sich das Rauschniveau erhöht, das durch den Leckstrom 35 verursacht wird, wenn sich die Modulationsrate erhöht. Deshalb kann in einem Bereich, wo der Grenzwert des Rauschniveaus ohne eine Trägerwellenphasendifferenz erfüllt werden kann, gesagt werden, dass es wünschenswert ist, ein herkömmliches Modulationsverfahren ohne Trägerwellenphasendifferenz unter dem Gesichtspunkt eines Rauschens auszuwählen. 16 shows that in a case where there is no carrier wave phase difference, a noise level caused by the leakage current 35 is lowered as the modulation rate increases. On the other hand, the 16 also that in a case where there is a carrier wave phase difference, the noise level caused by the leakage current 35 increases as the modulation rate increases. Therefore, in a range where the limit of the noise level can be satisfied without a carrier wave phase difference, it can be said that it is desirable to select a conventional modulation method with no carrier wave phase difference from the viewpoint of noise.

Basierend auf den oben beschriebenen Dingen ist die Trägerwellenerzeugungseinheit 8 in der Wechselrichtersteuervorrichtung 5 gemäß der ersten Ausführungsform wie in 17 eingerichtet. 17 stellt ein Diagramm dar, das eine exemplarische Konfiguration der Trägerwellenerzeugungseinheit 8 gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht. Wie in 17 veranschaulicht, umfasst gemäß der ersten Ausführungsform die Trägerwellenerzeugungseinheit 8 eine Phasenberechnungseinheit 81 und eine Trägerwellenausgabeeinheit 82.Based on the above-described matters, the carrier wave generation unit 8 in the inverter control device 5 according to the first embodiment is as in FIG 17 furnished. 17 12 is a diagram showing an exemplary configuration of the carrier wave generation unit 8 according to the first embodiment. As in 17 1, according to the first embodiment, the carrier wave generation unit 8 comprises a phase calculation unit 81 and a carrier wave output unit 82.

Die Phasenberechnungseinheit 81 umfasst eine Integriereinrichtung 811, eine Phasendifferenzberechnungseinheit 812, eine Subtrahiereinrichtung 813 und eine Addiereinrichtung 814. Die Integriereinrichtung 811 berechnet eine erste Trägerwellenphase θcu basierend auf einem Trägerwellenfrequenzbefehl fc. Die Phasendifferenzberechnungseinheit 812 berechnet eine Phasendifferenz Δθc basierend auf der Elektromotorfrequenz. Die Subtrahiereinrichtung 813 berechnet eine zweite Trägerwellenphase θcv, indem die Phasendifferenz Δθc von der ersten Trägerwellenphase θcu subtrahiert wird. Die Addiereinrichtung 814 berechnet eine dritte Trägerwellenphase θcw, indem die Phasendifferenz Δθc zur ersten Trägerwellenphase θcu addiert wird. Es ist festzustellen, dass in 17 ein Eingangssignal der Phasendifferenzberechnungseinheit 812 als die Elektromotorfrequenz angenommen wird. Jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt. Anstatt der Elektromotorfrequenz könnte die Modulationsrate oder die Geschwindigkeitsinformation über das Elektrofahrzeug verwendet werden. Des Weiteren könnte die Phasendifferenzberechnungseinheit 812 eine Konfiguration, die die Phasendifferenz Δθc gemäß einer Referenztabelle ausgibt, oder eine Konfiguration aufweisen, die die Phasendifferenz Δθc durch eine Funktionsberechnung ausgibt.The phase calculation unit 81 includes an integrator 811, a phase difference calculation unit 812, a subtractor 813, and an adder 814. The integrator 811 calculates a first carrier wave phase θ cu based on a carrier wave frequency command f c . The phase difference calculation unit 812 calculates a phase difference Δθ c based on the electric motor frequency. The subtracter 813 calculates a second carrier wave phase θ cv by subtracting the phase difference Δθ c from the first carrier wave phase θ cu . The adder 814 calculates a third carrier wave phase θ cw by adding the phase difference Δθ c to the first carrier wave phase θ cu . It is noted that in 17 an input signal of the phase difference calculation unit 812 is adopted as the electric motor frequency. However, the present disclosure is not limited to this. Modulation rate or speed information about the electric vehicle could be used instead of electric motor frequency. Furthermore, the phase difference calculation unit 812 may have a configuration that outputs the phase difference Δθ c according to a reference table or a configuration that outputs the phase difference Δθ c by a function calculation.

Bei der Verarbeitung in 17 bedeutet die Phasendifferenz Δθc eine Verschiebungsbreite der Trägerwellenphase. Wie unter Bezug auf 16 beschrieben, ruft die Verschiebungsbreite der Trägerwellenphase zwischen den jeweiligen Phasen ein Rauschproblem in Bezug auf die Modulationsrate hervor. Deshalb ist es wünschenswert, die Verschiebungsbreite der Trägerwellenphase auf das notwendige Minimum einzustellen. Des Weiteren kann eine Konfiguration in Betracht gezogen werden, in welcher ein Betriebsmodus vorgesehen ist und die Verschiebungsbreite der Trägerwellenphase durch ein Schalten des Betriebsmodus gesteuert wird. Jedoch gibt es Bedenken dahingehend, dass die Konfiguration, die den Betriebsmodus schaltet, einen Drehmomentschock hervorruft. Deshalb wird bei der ersten Ausführungsform eine Konfiguration verwendet, bei sich der die Verschiebungsbreite der Trägerwellenphase kontinuierlich ändert, und es wird eine Konfiguration verwendet, bei sich der die Verschiebungsbreite der Trägerwellenphase schrittweise verringert, wenn sich die Elektromotorfrequenz erhöht.When processing in 17 the phase difference Δθ c means a shift width of the carrier wave phase. As referred to 16 described, the shift width of the carrier wave phase between the respective phases causes a problem of noise related to the modulation rate. Therefore, it is desirable to set the carrier wave phase shift width to the necessary minimum. Furthermore, a configuration can be considered in which an operation mode is provided and the shift width of the carrier wave phase is controlled by switching the operation mode. However, there is a concern that the configuration that switches the operation mode causes torque shock. Therefore, in the first embodiment, a configuration is used in which the shift width of the carrier wave phase changes continuously, and a configuration is used in which the shift width of the carrier wave phase decreases stepwise as the electric motor frequency increases.

Die erste Trägerwellenphase θcu, die zweite Trägerwellenphase θcv und die dritte Trägerwellenphase Qcw, die durch die Phasenberechnungseinheit 81 berechnet werden, werden in die Trägerwellenausgabeeinheit 82 eingegeben. Die Trägerwellenausgabeeinheit 82 erzeugt eine U-Phasenträgerwelle cu unter Verwendung der ersten Trägerwellenphase θeu und gibt die U-Phasenträgerwelle cu aus. Die Trägerwellenausgabeeinheit 82 erzeugt eine V-Phasenträgerwelle cv unter Verwendung der zweiten Trägerwellenphase θcv und gibt die V-Phasenträgerwelle cv aus. Die Trägerwellenausgabeeinheit 82 erzeugt eine W-Phasenträgerwelle cw unter Verwendung der dritten Trägerwellenphase θcw und gibt die W-Phasenträgerwelle cw aus.The first carrier wave phase θ cu , the second carrier wave phase θ cv , and the third carrier wave phase Q cw calculated by the phase calculation unit 81 are input to the carrier wave output unit 82 . The carrier wave output unit 82 generates a U-phase carrier wave c u using the first carrier wave phase θ eu and outputs the U-phase carrier wave c u . The carrier wave output unit 82 generates a V-phase carrier wave c v using the second carrier wave phase θ cv and outputs the V-phase carrier wave c v . The carrier wave output unit 82 generates a W-phase carrier wave c w using the third carrier wave phase θ cw and outputs the W-phase carrier wave c w .

Wie oben beschrieben, berechnet die Phasenberechnungseinheit 81 die erste Trägerwellenphase θcu, die zweite Trägerwellenphase θcv und die dritte Trägerwellenphase θcw basierend auf dem Trägerwellenfrequenzbefehl fc und der Elektromotorfrequenz. Des Weiteren gibt die Trägerwellenausgabeeinheit 82 die U-Phasenträgerwelle cu, die V-Phasenträgerwelle cv und die W-Phasenträgerwelle cw aus, die dreiphasige Trägerwellen darstellen, basierend auf der ersten Trägerwellenphase θcu, der zweiten Trägerwellenphase θcv und der dritten Trägerwellenphase θcw. Gemäß der Trägerwellenerzeugungseinheit 8, die auf diese Weise eingerichtet ist, können sowohl eine Gleichtaktrauschverringerung in einem niedrigen Geschwindigkeitsbereich als auch eine Rauschverringerung in einem mittleren bis hohen Geschwindigkeitsbereich erzielt werden. Des Weiteren kann eine Steuerung erzielt werden, die keinen Schock bei einem Modusübergang hervorruft.As described above, the phase calculation unit 81 calculates the first carrier wave phase θ cu , the second carrier wave phase θ cv , and the third carrier wave phase θ cw based on the carrier wave frequency command f c and the electric motor frequency. Furthermore, the carrier wave output unit 82 outputs the U-phase carrier wave c u , the V-phase carrier wave c v and the W-phase carrier wave c w , which are three-phase carrier waves, based on the first carrier wave phase θ cu , the second carrier wave phase θ cv and the third carrier wave phase θ c w . According to the carrier wave generation unit 8 configured in this way, both common mode noise reduction in a low speed range and noise reduction in a middle to high speed range can be achieved. Furthermore, control that does not cause a shock at a mode transition can be achieved.

Es ist festzustellen, dass in 17 die Konfiguration derart ist, dass die Phasendifferenz zwischen der ersten Trägerwellenphase θcu und der zweiten Trägerwellenphase θcv gleich der Phasendifferenz zwischen der ersten Trägerwellenphase θcu und der dritten Trägerwellenphase θcw ist. Jedoch könnten sich diese Phasendifferenzen unterscheiden. Was wichtig ist, ist, dass die erste Trägerwellenphase θcu, die zweite Trägerwellenphase θcv und die dritte Trägerwellenphase θcw Phasendifferenzen zueinander aufweisen, und dass sich die Phasendifferenz gemäß der Änderung der Elektromotorfrequenz ändert. Falls dieser Punkt sichergestellt ist, kann eine Wirkung der hier beschriebenen ersten Ausführungsform erzielt werden.It is noted that in 17 the configuration is such that the phase difference between the first carrier wave phase θ cu and the second carrier wave phase θ cv is equal to the phase difference between the first carrier wave phase θ cu and the third carrier wave phase θ cw . However, these phase differences could differ. What is important is that the first carrier wave phase θ cu , the second carrier wave phase θ cv and the third carrier wave phase θ cw have phase differences from each other, and that the phase difference changes according to the change in electric motor frequency. If this point is secured, an effect of the first embodiment described herein can be obtained.

Des Weiteren könnte die Trägerwellenerzeugungseinheit 8, die in 17 veranschaulicht ist, eingerichtet sein, wie es in 18 veranschaulicht ist. 18 stellt ein Diagramm dar, das eine exemplarische Konfiguration einer Trägerwellenerzeugungseinheit 8A gemäß einer Modifikation der ersten Ausführungsform veranschaulicht. In der in 18 veranschaulichten Trägerwellenerzeugungseinheit 8A ist die Phasenberechnungseinheit 81 in der Konfiguration der Trägerwellenerzeugungseinheit 8, die in 17 veranschaulicht ist, durch eine Phasenberechnungseinheit 81A ersetzt. In der Phasenberechnungseinheit 81A sind Integriereinrichtungen 815 und 816 zur Konfiguration der Phasenberechnungseinheit 81 hinzugefügt, die in 17 veranschaulicht ist. Andere Komponenten sind äquivalent zu den Komponenten der Phasenberechnungseinheit 81, die in 17 veranschaulicht ist, und die äquivalenten Komponenten werden mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und eine überlappende Beschreibung wird weggelassen werden.Furthermore, the carrier wave generation unit 8, which is 17 illustrated, be set up as shown in 18 is illustrated. 18 12 is a diagram illustrating an exemplary configuration of a carrier wave generation unit 8A according to a modification of the first embodiment. in the in 18 Illustrated carrier wave generation unit 8A is the phase calculation unit 81 in the configuration of the carrier wave generation unit 8 shown in FIG 17 is replaced by a phase calculation unit 81A. In the phase calculation unit 81A, integrators 815 and 816 are added to the configuration of the phase calculation unit 81 shown in FIG 17 is illustrated. Other components are equivalent to the components of the phase calculation unit 81 shown in 17 is illustrated, and the equivalent components will be denoted by the same reference numerals and overlapping description will be omitted.

In 18 wird eine Konfiguration verwendet, bei der der Eingangsträgerwellenfrequenzbefehl fc in drei Trägerwellenfrequenzbefehle der jeweiligen Phasen, das heißt in einen U-Phasenträgerwellenfrequenzbefehl fcu, in einen V-Phasenträgerwellenfrequenzbefehl fcv und in einen W-Phasenträgerwellenfrequenzbefehl fcw, in der Phasenberechnungseinheit 81A verzweigt wird und in individuelle Integriereinrichtungen eingegeben wird, die für die jeweiligen Phasen vorgesehen sind. Da Signale, die in die jeweiligen Integriereinrichtungen 811, 815 und 816 eingegeben werden, die gleichen sind, wird ein Betrieb äquivalent zur 17 durchgeführt.In 18 A configuration is used in which the input carrier wave frequency command f c is branched into three carrier wave frequency commands of the respective phases, i.e., a U-phase carrier wave frequency command f cu , a V-phase carrier wave frequency command f cv , and a W-phase carrier wave frequency command f cw , in the phase calculation unit 81A and input to individual integrators provided for the respective phases. Since signals input to the respective integrators 811, 815 and 816 are the same, operation becomes equivalent to 17 carried out.

Wie oben beschrieben, umfasst die Wechselrichtersteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform die Trägerwellenerzeugungseinheit, die die dreiphasigen Trägerwellen erzeugt, und die Trägerwellenerzeugungseinheit berechnet die ersten bis dritten Trägerwellenphasen basierend auf dem Trägerwellenfrequenzbefehl und der Elektromotorfrequenz. Die ersten bis dritten Trägerwellenphasen weisen zueinander die Phasendifferenzen auf, und die Phasendifferenz ändert sich kontinuierlich gemäß der Änderung der Elektromotorfrequenz. Im Ergebnis kann die Gleichtaktspannung verringert werden, die durch die PWM-Steuersignale erzeugt wird. Im Ergebnis kann der Leckstrom, der durch den Streukondensator fließen könnte, verringert werden; deswegen ist es möglich, ein Leckrauschen zu verringern, ohne zusätzlich eine Filterkomponente vorzusehen.As described above, the inverter control device according to the first embodiment includes the carrier wave generation unit that generates the three-phase carrier waves, and the carrier wave generation unit calculates the first to third carrier wave phases based on the carrier wave frequency command and the electric motor frequency. The first to third carrier wave phases have the phase differences from each other, and the phase difference changes continuously according to the change in the electric motor frequency. As a result, the common mode voltage generated by the PWM control signals can be reduced. As a result, the leakage current that might flow through the stray capacitor can be reduced; therefore, it is possible to reduce leakage noise without additionally providing a filter component.

Es ist festzustellen, dass es wünschenswert ist, dass die zweiten und dritten Trägerwellenphasen die Phasendifferenzen in Bezug auf die erste Trägerwellenphase aufweisen, die hinsichtlich einer Größe gleich sind, aber entgegengesetzte Vorzeichen aufweisen. Auf diese Weise kann die Wirkung einer Verringerung des Gleichtaktrauschens verbessert werden.It is noted that it is desirable that the second and third carrier wave phases have the phase differences with respect to the first carrier wave phase that are equal in magnitude but opposite in sign. In this way, the effect of reducing common mode noise can be enhanced.

Wenn die Elektromotorfrequenz null ist, ist es des Weiteren wünschenswert, dass die Phasendifferenz zwischen den ersten bis dritten Trägerwellenphasen 120° beträgt. Auf diese Weise kann die Wirkung eines Verringerns des Gleichtaktrauschens weiter verbessert werden.Furthermore, when the electric motor frequency is zero, it is desirable that the phase difference between the first to third carrier wave phases is 120°. In this way, the effect of reducing the common mode noise can be further enhanced.

Als Nächstes wird eine Hardware-Konfiguration zum Implementieren von Funktionen der Wechselrichtersteuervorrichtung 5 gemäß der ersten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen in den in 19 und 20 beschrieben werden. 19 stellt ein Blockdiagramm dar, das ein Beispiel der Hardware-Konfiguration veranschaulicht, die die Funktionen der Wechselrichtersteuervorrichtung 5 gemäß der ersten Ausführungsform implementiert. 20 stellt ein Blockdiagramm dar, das ein anderes Beispiel der Hardware-Konfiguration veranschaulicht, die die Funktionen der Wechselrichtersteuervorrichtung 5 gemäß der ersten Ausführungsform implementiert.Next, a hardware configuration for implementing functions of the inverter control device 5 according to the first embodiment will be explained with reference to the drawings in FIGS 19 and 20 to be discribed. 19 12 is a block diagram illustrating an example of the hardware configuration that implements the functions of the inverter control device 5 according to the first embodiment. 20 12 is a block diagram illustrating another example of the hardware configuration that implements the functions of the inverter control device 5 according to the first embodiment.

In einem Fall, wo einige oder alle Funktionen der Wechselrichtersteuervorrichtung 5 gemäß der ersten Ausführungsform implementiert sind, wie in 20 veranschaulicht, kann eine Konfiguration verwendet werden, die einen Prozessor 200, der Berechnungen durchführt, einen Speicher 202, der ein Programm speichert, das durch den Prozessor 200 gelesen wird, und eine Schnittstelle 204 umfasst, die Signale eingibt und ausgibt.In a case where some or all of the functions of the inverter control device 5 according to the first embodiment are implemented as in FIG 20 As illustrated, a configuration including a processor 200 that performs calculations, a memory 202 that stores a program read by the processor 200, and an interface 204 that inputs and outputs signals can be used.

Der Prozessor 200 könnte eine Berechnungseinrichtung sein, wie zum Beispiel eine Berechnungsvorrichtung, ein Mikroprozessor, ein Mikrocomputer, eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) oder ein digitaler Signalprozessor (DSP). Des Weiteren könnte der Speicher 202 zum Beispiel ein nicht flüchtiger oder flüchtiger Halbleiterspeicher, wie zum Beispiel ein Direktzugriffsspeicher (RAM), ein Festwertspeicher (ROM), ein Flash-Speicher, ein löschbar programmierbarer Festwertspeicher (EPROM), oder ein elektronischer EPROM (EEPROM) (eingetragenes Warenzeichen), eine Magnetscheibe, eine Diskette, eine optische Scheibe, eine Compactdisk, eine Minidisk oder eine DVD sein.Processor 200 could be a computing device, such as a computing device, microprocessor, microcomputer, central processing unit (CPU), or digital signal processor (DSP). Furthermore, memory 202 could be, for example, non-volatile or volatile semiconductor memory, such as random access memory (RAM), read-only memory (ROM), flash memory, erasable programmable read-only memory (EPROM), or electronic EPROM (EEPROM) (registered trademark), a magnetic disk, a floppy disk, an optical disk, a compact disk, a mini disk or a DVD.

Der Speicher 202 speichert ein Programm, das die Funktionen der Wechselrichtersteuervorrichtung 5 gemäß der ersten Ausführungsform ausführt. Der Prozessor 200 kann die oben genannte Verarbeitung ausführen, indem eine benötigte Information über die Schnittstelle 204 empfangen, das in dem Speicher 202 gespeicherte Programm durch den Prozessor 200 ausgeführt und durch den Prozessor 200 auf eine Tabelle, die in dem Speicher 202 gespeichert ist, Bezug genommen wird. Ein Berechnungsergebnis des Prozessors 200 kann in dem Speicher 202 gespeichert werden.The memory 202 stores a program that executes the functions of the inverter control device 5 according to the first embodiment. The processor 200 can perform the above processing by receiving required information via the interface 204, executing the program stored in the memory 202 by the processor 200, and referring to a table stored in the memory 202 by the processor 200 is taken. A calculation result of the processor 200 can be stored in the memory 202 .

Des Weiteren kann in einem Fall, wo einige der Funktionen der Wechselrichtersteuervorrichtung 5 gemäß der ersten Ausführungsform implementiert sind, eine Verarbeitungsschaltung 203 verwendet werden, die in 24 veranschaulicht ist. Die Verarbeitungsschaltung 203 entspricht einer einzelnen Schaltung, einer Verbundschaltung, einer anwendungsspezifisch integrierten Schaltung (ASIC), einer anwenderprogrammierbaren Gate-Anordnung (FPGA) oder einer Kombination davon. Eine Informationseingabe in die Verarbeitungsschaltung 203 und eine Informationsausgabe aus der Verarbeitungsschaltung 203 kann über die Schnittstelle 204 erhalten werden.Furthermore, in a case where some of the functions of the inverter control device 5 are implemented according to the first embodiment, a processing circuit 203 can be used, which is shown in FIG 24 is illustrated. The processing circuitry 203 corresponds to a single circuit, a compound circuit, an application specific integrated circuit (ASIC), a field programmable gate array (FPGA), or a combination thereof. Information input to the processing circuit 203 and information output from the processing circuit 203 can be obtained via the interface 204 .

Es ist festzustellen, dass ein Teil der Verarbeitung der Wechselrichtersteuervorrichtung 5 durch die Verarbeitungsschaltung 203 ausgeführt werden könnte, und eine Verarbeitung, die nicht durch die Verarbeitungsschaltung 203 ausgeführt wird, könnte durch den Prozessor 200 und den Speicher 202 ausgeführt werden.It is noted that part of the processing of the inverter control device 5 may be performed by the processing circuit 203 , and processing that is not performed by the processing circuit 203 may be performed by the processor 200 and memory 202 .

Zweite Ausführungsform.Second embodiment.

21 stellt ein Diagramm dar, das eine exemplarische Konfiguration einer Trägerwellenerzeugungseinheit 8B gemäß einer zweiten Ausführungsform veranschaulicht. Bei der Trägerwellenerzeugungseinheit 8B, die in 21 veranschaulicht ist, sind eine Frequenzmodulationseinheit 83 und eine Addiereinrichtung 84 in einer der Phasenberechnungseinheit 81 vorhergehenden Stufe in der Konfiguration der Trägerwellenerzeugungseinheit 8 vorgesehen, die in 17 veranschaulicht ist. Die Frequenzmodulationseinheit 83 ist vorgesehen, um ein Rauschen zu verringern. 21 12 is a diagram illustrating an exemplary configuration of a carrier wave generation unit 8B according to a second embodiment. In the carrier wave generation unit 8B shown in FIG 21 1, a frequency modulation unit 83 and an adder 84 are provided in a stage preceding the phase calculation unit 81 in the configuration of the carrier wave generation unit 8 shown in FIG 17 is illustrated. The frequency modulation unit 83 is provided to reduce noise.

Die Frequenzmodulationseinheit 83 umfasst einen Zufallszahlengenerator 831 und einen Verstärker 832. Die Addiereinrichtung 84 weist eine Konfiguration auf, in welche ein Basisträgerwellenfrequenzbefehl fc0 und eine Ausgabe der Frequenzmodulationseinheit 83 eingegeben werden. Andere Komponenten sind äquivalent zu den Komponenten der Phasenberechnungseinheit 81, die in 17 veranschaulicht ist, und die äquivalenten Komponenten sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und eine überlappende Beschreibung wird weggelassen werden.The frequency modulation unit 83 includes a random number generator 831 and an amplifier 832. The adder 84 has a configuration to which a basic carrier wave frequency command f c0 and an output of the frequency modulation unit 83 are input. Other components are equivalent to the components of the phase calculation unit 81 shown in 17 is illustrated, and the equivalent components are denoted by the same reference numerals, and overlapping description will be omitted.

In 21 verstärkt der Verstärker 832 in der Frequenzmodulationseinheit 83 einen Ausgang bzw. eine Ausgabe des Zufallszahlengenerators 831. Eine Ausgabe des Verstärkers 832 wird in die Addiereinrichtung 84 als ein Frequenzmodulationsbetrag Δfc eingegeben. Die Frequenzmodulationseinheit 83 ist eine Konfigurationseinheit, die eine sog. zufällige Modulation durchführt und die den Frequenzmodulationsbetrag Δfc basierend auf der Ausgabe des Zufallszahlengenerators 831 berechnet. Die Addiereinrichtung 84 addiert den Trägerwellenfrequenzbefehl fc und den Frequenzmodulationsbetrag Δfc und gibt das Additionsergebnis an die Phasenberechnungseinheit 81 als einen neuen Trägerwellenfrequenzbefehl fc1 aus.In 21 in the frequency modulation unit 83, the amplifier 832 amplifies an output of the random number generator 831. An output of the amplifier 832 is input to the adder 84 as a frequency modulation amount Δf c . The frequency modulation unit 83 is a configuration unit that performs so-called random modulation and that calculates the frequency modulation amount Δf c based on the output of the random number generator 831 . The adder 84 adds the carrier wave frequency command f c and the frequency modulation amount Δf c and outputs the addition result to the phase calculation unit 81 as a new carrier wave frequency command f c1 .

Gemäß der Trägerwellenerzeugungseinheit 8B, die in 21 veranschaulicht ist, wird der Frequenzmodulationsbetrag Δfc basierend auf einer Zufallszahl erzeugt, die durch den Zufallszahlengenerator 831 erzeugt wird. Dann wird der erzeugte Frequenzmodulationsbetrag Δfc zum Trägerwellenfrequenzbefehl fc addiert, der jeder Phase gemein ist. Deshalb sind selbst in einem Fall, wo die Phasendifferenz zwischen den jeweiligen Trägerwellen vorgesehen ist, alle Trägerwellen basierend auf einer Zufallszahl frequenzmoduliert, die lediglich aus einem Keim erzeugt wird. Während die Trägerwelle jeder Phase frequenzmoduliert ist, wird im Ergebnis ein Zustand beibehalten, wo die Wellenformen eine Phasendifferenz dazwischen beibehalten. Deshalb ist es möglich, eine Verschlechterung der Wirkung eines Verringerns des Gleichtaktrauschens zu verhindern.According to the carrier wave generation unit 8B disclosed in FIG 21 As illustrated, the frequency modulation amount Δf c is generated based on a random number generated by the random number generator 831 . Then, the generated frequency modulation amount Δf c is added to the carrier wave frequency command f c common to each phase. Therefore, even in a case where the phase difference between the respective carrier waves is provided, all the carrier waves are frequency-modulated based on a random number generated from only a seed. As a result, while the carrier wave of each phase is frequency-modulated, a state is maintained where the waveforms maintain a phase difference therebetween. Therefore, it is possible to prevent the effect of reducing the common mode noise from deteriorating.

Wie oben gemäß der Wechselrichtersteuervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform beschrieben, berechnet die Trägerwellenerzeugungseinheit den Frequenzmodulationsbetrag basierend auf der Ausgabe des Zufallszahlengenerators und addiert den berechneten Frequenzmodulationsbetrag zu allen Trägerwellenfrequenzbefehlen, die in die Phasenberechnungseinheit einzugeben sind. Im Ergebnis ist es möglich, ein Rauschen zu verringern, während verhindert wird, dass sich die Wirkung eines Verringerns des Gleichtaktrauschens verschlechtertAs described above, according to the inverter control device according to the second embodiment, the carrier wave generation unit calculates the frequency modulation amount based on the output of the random number generator and adds the calculated frequency modulation amount to all carrier wave frequency commands to be input to the phase calculation unit. As a result, it is possible to reduce noise while preventing the effect of reducing common mode noise from deteriorating

Dritte Ausführungsform.Third embodiment.

22 stellt ein Diagramm dar, das eine exemplarische Konfiguration einer Trägerwellenerzeugungseinheit 8C gemäß einer dritten Ausführungsform veranschaulicht. Bei der Trägerwellenerzeugungseinheit 8C, die in 22 veranschaulicht ist, ist eine Frequenzmodulationseinheit 85 in einer der Phasenberechnungseinheit 81A vorhergehenden Stufe in der Konfiguration der Trägerwellenerzeugungseinheit 8A, die in 18 veranschaulicht ist, vorgesehen und die Phasenberechnungseinheit 81A in der Konfiguration der Trägerwellenerzeugungseinheit 8A, die in 18 veranschaulicht ist, wird durch eine Phasenberechnungseinheit 81B ersetzt. In der in 22 veranschaulichten Phasenberechnungseinheit 81B werden Addiereinrichtungen 817a, 817b und 817c in der jeweiligen Integriereinrichtungen 811, 815 und 816 vorhergehenden Stufen in der Konfiguration der Phasenberechnungseinheit 81A hinzugefügt, die in 18 veranschaulicht ist. Die Frequenzmodulationseinheit 85 ist so vorgesehen, um ein Rauschen effektiver als die Frequenzmodulationseinheit 83 gemäß der zweiten Ausführungsform zu verringern, die in 21 veranschaulicht ist. Andere Komponenten sind äquivalent zu den Komponenten der Trägerwellenerzeugungseinheit 8A, die in 18 veranschaulicht ist, wobei die äquivalenten Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind und eine überlappende Beschreibung weggelassen werden wird. 22 12 is a diagram illustrating an exemplary configuration of a carrier wave generation unit 8C according to a third embodiment. In the carrier wave generation unit 8C shown in FIG 22 1, a frequency modulation unit 85 is in a stage preceding the phase calculation unit 81A in the configuration of the carrier wave generation unit 8A shown in FIG 18 is provided and the phase calculation unit 81A in the configuration of the carrier wave generation unit 8A shown in FIG 18 illustrated is replaced by a phase calculation unit 81B. in the in 22 In the phase calculation unit 81B illustrated in FIG 18 is illustrated. The frequency modulation unit 85 is provided to reduce noise more effectively than the Fre to reduce frequency modulation unit 83 according to the second embodiment shown in 21 is illustrated. Other components are equivalent to the components of the carrier wave generation unit 8A shown in FIG 18 is illustrated, with the equivalent components being denoted by the same reference numerals and overlapping description will be omitted.

23 stellt ein Diagramm dar, das eine detaillierte Konfiguration der Frequenzmodulationseinheit 85 veranschaulicht, die in 22 veranschaulicht ist. Die Frequenzmodulationseinheit 85 umfasst eine Liste 851, eine Reihenfolgesteuereinheit 852 und Schalteinheiten 853a, 853b und 853c. In der Liste 851 sind Frequenzwerte einer Vielzahl von Anzahlen von Datenstücken gespeichert. Spezifischer heißt das, dass die Liste 851 Frequenzwerte fi (f_0,f_1,..., und f_n) von n+1 Punkten speichert, die einen Wert größer oder gleich -fL und kleiner oder gleich +fH aufweisen und die optional ausgewählt werden. Die Anzahl n+1 ist die Anzahl der Datenstücke. Bezugszeichen n, fL und fH geben vorgegebene Einstellwerte an. Vorzugsweise gilt fL=fH. Des Weiteren ist es wünschenswert, dass die Frequenzwerte fi der n+1 Punkte bei gleichen Intervallen liegen, das heißt, dass alle Differenzen zwischen benachbarten Frequenzwerten fi alle gleich zueinander sind, wenn die Frequenzwerte fi in einer aufsteigenden oder absteigenden Reihenfolge angeordnet sind. Des Weiteren zeigt 23, dass n, fL und fH von außerhalb der Frequenzmodulationseinheit 85 angewendet werden. Jedoch kann eine Konfiguration verwendet werden, bei der n, fL und fH in der Frequenzmodulationseinheit 85 eingestellt werden. 23 12 is a diagram showing a detailed configuration of the frequency modulation unit 85 shown in FIG 22 is illustrated. The frequency modulation unit 85 includes a list 851, an order control unit 852, and switching units 853a, 853b, and 853c. In the list 851, frequency values of a plurality of numbers of pieces of data are stored. More specifically, the list 851 stores frequency values f i ( f_0 , f_1 ,..., and f_n) of n +1 points that have a value greater than or equal to -f L and less than or equal to +f H and which are optionally selected. The number n+1 is the number of data pieces. Reference characters n, f L and f H indicate preset setting values. Preferably, f L =f H . Furthermore, it is desirable that the frequency values f i of the n+1 points are at equal intervals, that is, all differences between adjacent frequency values f i are all equal to each other when the frequency values f i are arranged in an ascending or descending order . Furthermore shows 23 that n, f L and f H are applied from outside the frequency modulation unit 85. However, a configuration in which n, f L and f H are set in the frequency modulation unit 85 can be used.

Die Reihenfolgesteuereinheit 852 steuert die Schalteinheiten 853a, 853b und 853c und wählt zufällig ein Element aus Elementen aus, die in der Liste 851 gespeichert sind, ohne sich zu überlappen, um so die ausgewählten Elemente als einen ersten Frequenzmodulationsbetrag Δfcu, einen zweiten Frequenzmodulationsbetrag Δfcv und einen dritten Frequenzmodulationsbetrag Δfcw auszugeben. Des Weiteren werden die Elemente in der Liste, nachdem alle Elemente in der Liste 851 ausgewählt wurden, in einer zufälligen Reihenfolge ausgewählt, die sich von der vorherigen Reihenfolge unterscheidet, und diese Auswahlverarbeitung wird wiederholt.The sequence control unit 852 controls the switching units 853a, 853b and 853c and randomly selects an item from items stored in the list 851 without overlapping so as to select the selected items as a first frequency modulation amount Δf cu , a second frequency modulation amount Δf cv and to output a third frequency modulation amount Δf cw . Furthermore, after all items in the list 851 have been selected, the items in the list are selected in a random order different from the previous order, and this selection processing is repeated.

Die Frequenzmodulationseinheit 85 gibt die ausgewählten Elemente eines nach dem anderen in einer ersten zufälligen Reihenfolge ohne eine Überlappung mit den Elementen, die in der Liste 851 gespeichert sind, als den ersten Frequenzmodulationsbetrag Δfcu aus, und der erste Frequenzmodulationsbetrag Δfcu wird in die Addiereinrichtung 817a eingegeben. Des Weiteren gibt die Frequenzmodulationseinheit 85 die ausgewählten Elemente eines nach dem anderen in einer zweiten zufälligen Reihenfolge ohne eine Überlappung mit den Elementen, die in der Liste 851 gespeichert sind, als den zweiten Frequenzmodulationsbetrag Δfcv aus, und der zweite Frequenzmodulationsbetrag Δfcv wird in die Addiereinrichtung 817b eingegeben. Des Weiteren gibt die Frequenzmodulationseinheit 85 die ausgewählten Elemente eines nach dem anderen in einer dritten zufälligen Reihenfolge ohne eine Überlappung mit den Elementen, die in der Liste 851 gespeichert sind, als den dritten Frequenzmodulationsbetrag Δfcw aus, und der dritte Frequenzmodulationsbetrag Δfcw wird in die Addiereinrichtung 817c eingegeben.The frequency modulation unit 85 outputs the selected items one by one in a first random order without an overlap with the items stored in the list 851 as the first frequency modulation amount Δf cu , and the first frequency modulation amount Δf cu is input into the adder 817a entered. Furthermore, the frequency modulation unit 85 outputs the selected items one by one in a second random order without an overlap with the items stored in the list 851 as the second frequency modulation amount Δf cv , and the second frequency modulation amount Δf cv is converted into the adder 817b input. Furthermore, the frequency modulation unit 85 outputs the selected items one by one in a third random order without an overlap with the items stored in the list 851 as the third frequency modulation amount Δf cw , and the third frequency modulation amount Δf cw is converted into the adder 817c input.

In 22 addiert die Addiereinrichtung 817a den Trägerwellenfrequenzbefehl fc und den ersten Frequenzmodulationsbetrag Δfcu, und das Additionsergebnis wird in die Integriereinrichtung 811 als der U-Phasenträgerwellenfrequenzbefehl fcu eingegeben. Die Addiereinrichtung 817b addiert den Trägerwellenfrequenzbefehl fc und den zweiten Frequenzmodulationsbetrag Δfcv, und das Additionsergebnis wird in die Integriereinrichtung 815 als der V-Phasenträgerwellenfrequenzbefehl fcv eingegeben. Die Addiereinrichtung 817c addiert den Trägerwellenfrequenzbefehl fc und den dritten Frequenzmodulationsbetrag Δfcw, und das Additionsergebnis wird in die Integriereinrichtung 816 als der W-Phasenträgerwellenfrequenzbefehl fcw eingegeben. Die nachfolgende Betriebsweise ist wie oben beschrieben, und eine Beschreibung wird hier weggelassen werden.In 22 the adder 817a adds the carrier wave frequency command f c and the first frequency modulation amount Δf cu , and the addition result is input to the integrator 811 as the U-phase carrier wave frequency command f cu . The adder 817b adds the carrier wave frequency command f c and the second frequency modulation amount Δf cv , and the addition result is input to the integrator 815 as the V-phase carrier wave frequency command fcv. The adder 817c adds the carrier wave frequency command f c and the third frequency modulation amount Δf cw , and the addition result is input to the integrator 816 as the W-phase carrier wave frequency command f cw . The subsequent operation is as described above, and description will be omitted here.

24 stellt ein Diagramm dar, das ein Ausgabebild des Frequenzmodulationsbetrags Δfc veranschaulicht, der von der in 23 veranschaulichten Frequenzmodulationseinheit 85 ausgegeben wird. Der Frequenzmodulationsbetrag Δfc repräsentiert irgendeinen von dem ersten Frequenzmodulationsbetrag Δfcu, dem zweiten Frequenzmodulationsbetrag Δfcv und dem dritten Frequenzmodulationsbetrag Δfcw. Im oberen Teil der 24 wird der Frequenzmodulationsbetrag Δfc, der aus der Frequenzmodulationseinheit 85 ausgegeben wird, als eine Sequenz {fxi}={fx0,fx1,fx2,...,fxn} (i=0,1, 2,...,n) repräsentiert. Des Weiteren ist im unteren Teil der 24 eine Zeit veranschaulicht, wenn jedes Element der Sequenz {fxi} ausgegeben wird. Eine Ausgabezeit jedes Elements könnte als eine Zeit neu formuliert werden, die zum Schalten der Ausgabe benötigt wird. Gemäß 24 ist eine Ausgabezeit des Elements fxi ein Kehrwert des Elements fxi. Dies bedeutet, dass eine Zeit, von der ab ein i-tes Element ausgewählt wird bis das i-te Element zu einem i+1-ten Element geschaltet wird, als ein Kehrwert des i-ten Elements eingestellt wird. Wenn man annimmt, dass eine Zeit, von der ab ein erstes Element ausgegeben wird bis ein finales Element ausgegeben wird, Tcyc sei, kann die Zeit Tcyc in der Liste 851 durch die folgende Formel (1) ausgedrückt werden.
[Formel 1] T c y c = i = 0 n 1 ƒ x i

Figure DE112020006657T5_0001
24 FIG. 12 is a diagram illustrating an output image of the frequency modulation amount Δf c obtained from the FIG 23 illustrated frequency modulation unit 85 is output. The frequency modulation amount Δf c represents any one of the first frequency modulation amount Δf cu , the second frequency modulation amount Δf cv , and the third frequency modulation amount Δf cw . In the upper part of the 24 the frequency modulation amount Δf c output from the frequency modulation unit 85 is expressed as a sequence {f xi }={f x0 ,f x1 ,f x2 ,...,f xn } (i=0,1,2,.. .,n) represented. Furthermore, in the lower part of the 24 illustrates a time when each element of the sequence {f xi } is output. An output time of each element could be reformulated as a time taken to switch the output. According to 24 an output time of element f xi is a reciprocal of element f xi . That is, a time from when an i-th item is selected until the i-th item is switched to an i+1-th item is set as a reciprocal of the i-th item. Assuming that a time from when a first item is output until a final item is output is T cyc , the time T cyc in the list 851 can be expressed by the following formula (1).
[Formula 1] T c y c = i = 0 n 1 ƒ x i
Figure DE112020006657T5_0001

Obwohl sich der Frequenzmodulationsbetrag Δfc von jeder Phase unterscheidet, unterscheidet sich lediglich die Reihenfolge der Auswahl der Elemente von der Liste 851. Selbst wenn die Elemente, die in der Liste 851 gespeichert sind, in irgendeiner Reihenfolge ausgewählt werden, ist die Zeit Tcyc deshalb immer gleich, die benötigt wird, bis alle Elemente in der Liste 851 ausgewählt sind. Dies bedeutet, dass, obwohl die Trägerwellenfrequenzen der jeweiligen Phasen mit unterschiedlichen Zufallszahlen moduliert sind, die Trägerwellenphasendifferenz auf den eingestellten Wert für jede Zeit Tcyc zurückgeführt wird. Durch ein Verwenden der Frequenzmodulationseinheit 85 gemäß der dritten Ausführungsform ist es deshalb möglich, sowohl die Verringerung des Gleichtaktrauschens als auch eine Verbesserung des Hörempfindens („listening feeling“) zu erzielen. Da die Anzahl von Datenstücken n+1 kleiner ist und ein Wertebereich des Frequenzwerts, der in der Liste 851 gespeichert ist, enger ist, wird insbesondere die Wirkung einer Verringerung des Gleichtaktrauschens priorisiert. Umgekehrt ist die Verbesserung des Hörgefühls priorisiert, wenn die Anzahl von Datenstücken n+1 größer ist und der Wertebereich der Frequenzwerte, die in der Liste 851 gespeichert sind, breiter ist.Although the frequency modulation amount Δf c of each phase differs, only the order of selection of the items from the list 851 differs. Therefore, even if the items stored in the list 851 are selected in any order, the time is T cyc always the same, which is needed until all items in the list 851 are selected. This means that although the carrier wave frequencies of the respective phases are modulated with different random numbers, the carrier wave phase difference is returned to the adjusted value every time T cyc . Therefore, by using the frequency modulation unit 85 according to the third embodiment, it is possible to achieve both the reduction in common mode noise and improvement in listening feeling. In particular, since the number of pieces of data n+1 is smaller and a value range of the frequency value stored in the list 851 is narrower, the effect of reducing the common mode noise is prioritized. Conversely, when the number of pieces of data n+1 is larger and the value range of the frequency values stored in the list 851 is wider, the improvement of the hearing feeling is prioritized.

Wie oben gemäß der Wechselrichtersteuervorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform beschrieben, umfasst die Trägerwellenerzeugungseinheit die Frequenzmodulationseinheit, die den ersten Frequenzmodulationsbetrag Δfcu, den zweiten Frequenzmodulationsbetrag Δfcv und den dritten Frequenzmodulationsbetrag Δfcw ausgibt. Der erste Frequenzmodulationsbetrag Δfcu ist ein Element, das eines nach dem anderen in der ersten zufälligen Reihenfolge ohne ein Überlappen mit Elementen ausgewählt wird, die in einer Liste einer ersten Phase gespeichert sind. Des Weiteren ist der zweite Frequenzmodulationsbetrag Δfcv ein Element, das eines nach dem anderen in der zweiten zufälligen Reihenfolge ohne ein Überlappen mit Elementen ausgewählt wird, die in einer Liste einer zweiten Phase gespeichert sind. Der dritte Frequenzmodulationsbetrag Δfcw ist ein Element, das eines nach dem anderen in der dritten zufälligen Reihenfolge ohne ein Überlappen mit Elementen ausgewählt wird, die in eine Liste einer dritten Phase gespeichert sind. Der erste Frequenzmodulationsbetrag Δfcu, der zweite Frequenzmodulationsbetrag Δfcv und der dritte Frequenzmodulationsbetrag Δfcw werden auf einer Eins-zu-Eins-Basis zum Trägerwellenfrequenzbefehl addiert. Wenn der erste Frequenzmodulationsbetrag Δfcu, der zweite Frequenzmodulationsbetrag Δfcv und der dritte Frequenzmodulationsbetrag Δfcw aus den Listen der jeweiligen Phasen ausgewählt und ausgegeben werden, ist des Weiteren die Zeit, von der das i-te Element ausgewählt wird bis das i-te Element zum i+1-ten Element umgeschaltet wird, der Kehrwert des i-ten Elements. Dies macht es möglich, sowohl die Verringerung des Gleichtaktrauschens als auch die Verbesserung des Hörempfindens zu erzielen.As described above, according to the inverter control device according to the third embodiment, the carrier wave generation unit includes the frequency modulation unit that outputs the first frequency modulation amount Δf cu , the second frequency modulation amount Δf cv , and the third frequency modulation amount Δf cw . The first frequency modulation amount Δf cu is an item selected one by one in the first random order without overlapping with items stored in a first phase list. Furthermore, the second frequency modulation amount Δf cv is an item selected one by one in the second random order without overlapping with items stored in a second phase list. The third frequency modulation amount Δf cw is an item selected one by one in the third random order without overlapping with items stored in a third phase list. The first frequency modulation amount Δf cu , the second frequency modulation amount Δf cv , and the third frequency modulation amount Δf cw are added on a one-to-one basis to the carrier wave frequency command. Furthermore, when the first frequency modulation amount Δf cu , the second frequency modulation amount Δf cv , and the third frequency modulation amount Δf cw are selected from the lists of the respective phases and output, is the time from which the ith item is selected to the ith item is switched to the i+1th element, the reciprocal of the ith element. This makes it possible to achieve both the reduction in common mode noise and the improvement in hearing feeling.

Es ist festzustellen, dass die Anzahl von Datenstücken in der Liste von jeder Phase gemäß der Elektromotorfrequenz geändert werden könnte. Des Weiteren könnte, wenn ein Minimalwert der Elemente, die in der Liste von jeder Phase gespeichert sind, als ein erster Wert eingestellt wird und ein Maximalwert als ein zweiter Wert eingestellt wird, der erste Wert und/oder der zweite Werte gemäß der Elektromotorfrequenz geändert werden. Durch ein Ändern der Anzahl von Datenstücken des ersten Werts oder des zweiten Werts gemäß der Elektromotorfrequenz, ist es möglich, eine Steuerung gemäß einer Priorität zwischen der Wirkung einer Verringerung des Gleichtaktrauschens und der Verbesserung des Hörempfindens durchzuführen.It is noted that the number of items in the list of each phase could be changed according to the motor frequency. Furthermore, if a minimum value of the items stored in the list of each phase is set as a first value and a maximum value is set as a second value, the first value and/or the second value could be changed according to the electric motor frequency . By changing the number of data pieces of the first value or the second value according to the electric motor frequency, it is possible to perform control according to a priority between the effect of reducing the common mode noise and improving the hearing feeling.

Des Weiteren ist es wünschenswert, dass der erste Wert und der zweite Wert in der Liste von jeder Phase gleiche Absolutwerte aufweisen, aber unterschiedliche Vorzeichen haben, und dass die jeweiligen Elemente in der Liste Werte mit gleichen Abständen haben. Bei dieser Einstellung ist es möglich, die Steuerung gemäß der Priorität zwischen der Verringerung des Gleichtaktrauschens und der Verbesserung des Hörempfindens durchzuführen, ohne einen Gesamtbetrag eines Schaltverlusts zu ändern, der durch den Wechselrichter 4 verursacht wird.Furthermore, it is desirable that the first value and the second value in the list of each phase have the same absolute values but different signs, and that the respective elements in the list have equidistant values. With this setting, without changing a total amount of a switching loss caused by the inverter 4, it is possible to perform the control according to the priority between the reduction of the common mode noise and the improvement of the hearing feeling.

Die Konfigurationen, die in den oben angegebenen Ausführungsformen angegeben sind, geben Beispiele an und können mit einer anderen bekannten Technologie kombiniert werden, und die Ausführungsformen können miteinander kombiniert werden, und die Konfigurationen, die bei den Ausführungsformen angegeben sind, können teilweise weggelassen oder geändert werden, ohne vom Umfang abzuweichen.The configurations given in the above embodiments are examples and can be combined with other known technology, and the embodiments can be combined with each other, and the configurations given in the embodiments can be partially omitted or changed , without deviating from the scope.

Zum Beispiel wurde die Wechselrichtersteuervorrichtung als die Vorrichtung beschrieben, die in der Elektromotorantriebsvorrichtung umfasst ist. Jedoch ist die Wechselrichtersteuervorrichtung nicht darauf beschränkt. Es ist ausreichend, dass die Wechselrichtersteuervorrichtung elektrisch mit dem Wechselrichter verbunden ist, und die Wechselrichtersteuervorrichtung könnte als eine Vorrichtung extern zur Elektromotorantriebsvorrichtung eingerichtet sein.For example, the inverter control device has been described as the device included in the electric motor drive device. However, the inverter control device is not limited to this. It is sufficient that the inverter control device is electrically connected to the inverter, and the inverter control device may be configured as a device external to the electric motor drive device.

Bezugszeichenlistereference list

11
Elektromotorantriebsvorrichtung;electric motor drive device;
22
Filterdrossel(spule);filter choke(coil);
33
Filterkondensator;filter capacitor;
44
Wechselrichter;inverter;
55
Wechselrichtersteuervorrichtung;inverter control device;
66
Spannungsbefehlsberechnungseinheit;voltage command calculation unit;
77
PWM-Steuereinheit;PWM control unit;
8, 8A, 8B, 8C8, 8A, 8B, 8C
Trägerwellenerzeugungseinheit;carrier wave generation unit;
26U26U
U-Phasenspannungsbefehl;U phase voltage command;
26V26V
V-Phasenspannungsbefehl;V phase voltage command;
26W26W
W-Phasenspannungsbefehl;W phase voltage command;
2828
Trägerwelle;carrier wave;
28U28U
U-Phasenträgerwelle;U-phase carrier wave;
28V28V
V-Phasenträgerwelle;V-phase carrier wave;
28W28W
W-Phasenträgerwelle;W-phase carrier wave;
3131
Referenzpotential;reference potential;
3232
Neutralpunktpotential;neutral point potential;
33U33U
U-Phasenspannung;U phase voltage;
33V33V
V-Phasenspannung;V phase voltage;
33W33W
W-Phasenspannung;W phase voltage;
3434
Streukondensator;stray capacitor;
3535
Leckstrom;leakage current;
8282
Trägerwellenausgabeeinheit;carrier wave output unit;
81, 81A, 81B81, 81A, 81B
Phasenberechnungseinheit;phase calculation unit;
83, 8583, 85
Frequenzmodulationseinheit;frequency modulation unit;
84, 814, 817a, 817b, 817c84, 814, 817a, 817b, 817c
Addiereinrichtung;adder;
101101
Oberleitung;catenary;
102102
Stromabnehmer;pantograph;
103103
Rad;Wheel;
104104
Schiene;Rail;
105105
Elektromotor;electric motor;
200200
Prozessor;Processor;
202202
Speicher;Storage;
203203
Verarbeitungsschaltung;processing circuit;
204204
Schnittstelle;Interface;
811, 815, 816811, 815, 816
Integriereinrichtung;integrator;
812812
Phasendifferenzberechnungseinheit;phase difference calculation unit;
813813
Subtrahiereinrichtung;subtractor;
831831
Zufallszahlengenerator;random number generator;
832832
Verstärker;Amplifier;
851851
Liste;List;
852852
Reihenfolgesteuereinheit;sequence control unit;
853a, 853b, 853c853a, 853b, 853c
Schalteinheit;switching unit;
NN
negativseitiger Anschluss;negative side connection;
PP
positivseitiger Anschluss;positive side connection;
UNI, UPI, VNI, VPI, WNI, WPIUNI, UPI, VNI, VPI, WNI, WPI
Halbleiterelement.semiconductor element.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • JP 2004187368 [0003]JP2004187368 [0003]

Claims (9)

Wechselrichtersteuervorrichtung, die einen Wechselrichter steuert, der einen dreiphasigen Elektromotor durch Pulsweitenmodulation antreibt, wobei die Wechselrichtersteuervorrichtung aufweist: eine Trägerwellenerzeugungseinheit zum Erzeugen von dreiphasigen Trägerwellen; und eine Pulsweitenmodulations-Steuereinheit zum Steuern eines Schaltzustands des Wechselrichters durch Vergleichen der Trägerwelle mit einer modulierten Welle, wobei die Trägerwellenerzeugungseinheit umfasst eine Phasenberechnungseinheit zum Berechnen erster bis dritter Trägerwellenphasen basierend auf einem Trägerwellenfrequenzbefehl und einer Elektromotorfrequenz, und eine Trägerwellenausgabeeinheit zum Ausgeben der dreiphasigen Trägerwellen basierend auf den ersten bis dritten Trägerwellenphasen, die ersten bis dritten Trägerwellenphasen Phasendifferenzen zueinander aufweisen, und sich die Phasendifferenz kontinuierlich in Übereinstimmung mit einer Änderung der Elektromotorfrequenz ändert.An inverter control device that controls an inverter that drives a three-phase electric motor by pulse width modulation, the inverter control device comprising: a carrier wave generating unit for generating three-phase carrier waves; and a pulse width modulation controller for controlling a switching state of the inverter by comparing the carrier wave with a modulated wave, wherein comprises the carrier wave generation unit a phase calculation unit for calculating first to third carrier wave phases based on a carrier wave frequency command and an electric motor frequency, and a carrier wave output unit for outputting the three-phase carrier waves based on the first to third carrier wave phases, the first to third carrier wave phases have phase differences from each other, and the phase difference changes continuously in accordance with a change in the electric motor frequency. Wechselrichtersteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die zweiten und die dritten Trägerwellenphasen Phasendifferenzen in Bezug auf die erste Trägerwellenphase aufweisen, die hinsichtlich einer Größe gleich sind, aber entgegengesetzte Vorzeichen aufweisen.Inverter control device according to claim 1 , wherein the second and third carrier wave phases have phase differences with respect to the first carrier wave phase that are equal in magnitude but opposite in sign. Wechselrichtersteuervorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Phasendifferenz, wenn die Elektromotorfrequenz null ist, 120° beträgt.Inverter control device according to claim 2 , where the phase difference when the electric motor frequency is zero is 120°. Wechselrichtersteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Trägerwellenerzeugungseinheit eine Frequenzmodulationseinheit zum Berechnen eines Frequenzmodulationsbetrags basierend auf einer Ausgabe eines Zufallszahlengenerators umfasst und den Frequenzmodulationsbetrag zu allen Trägerwellenfrequenzbefehlen addiert, die in die Phasenberechnungseinheit einzugeben sind.Inverter control device according to one of Claims 1 until 3 wherein the carrier wave generation unit comprises a frequency modulation unit for calculating a frequency modulation amount based on an output of a random number generator and adding the frequency modulation amount to all carrier wave frequency commands to be input to the phase calculation unit. Wechselrichtersteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Trägerwellenerzeugungseinheit eine Frequenzmodulationseinheit zum Berechnen erster bis dritter Frequenzmodulationsbeträge umfasst, die Frequenzmodulationseinheit eine Liste zum Speichern von Frequenzwerten einer Vielzahl von Anzahlen von Datenstücken umfasst, wobei jedes Element, das in der Liste gespeichert ist, einen Wert aufweist, der größer oder gleich einem ersten Wert ist und der kleiner oder gleich einem zweiten Wert ist, ein Element, das eines nach dem anderen in einer ersten zufälligen Reihenfolge ohne ein Überlappen gegenüber den Elementen ausgewählt wird, die in der Liste gespeichert sind, als der erste Frequenzmodulationsbetrag ausgegeben wird, ein Element, das eines nach dem anderen in einer zweiten zufälligen Reihenfolge ohne ein Überlappen gegenüber den Elementen ausgewählt wird, die in der Liste gespeichert sind, als der zweite Frequenzmodulationsbetrag ausgegeben wird, ein Element, das eines nach dem anderen in einer dritten zufälligen Reihenfolge ohne ein Überlappen gegenüber den Elementen ausgewählt wird, die in der Liste gespeichert sind, als der dritte Frequenzmodulationsbetrag ausgegeben wird, wenn die Anzahl von Datenstücken als n+1 eingestellt ist und i als eine ganze Zahl größer oder gleich eins und kleiner oder gleich n eingestellt ist, eine Zeit, von der ein i-tes Element ausgewählt wird bis ein i-tes Element zu einem i+1-ten Element geschaltet wird, ein Kehrwert des i-ten Elements ist, und die ersten bis dritten Frequenzmodulationsbeträge auf einer Eins-zu-Eins-Basis zu dem Trägerwellenfrequenzbefehl addiert werden.Inverter control device according to one of Claims 1 until 3 , wherein the carrier wave generation unit comprises a frequency modulation unit for calculating first to third frequency modulation amounts, the frequency modulation unit comprises a list for storing frequency values of a plurality of numbers of pieces of data, each item stored in the list having a value greater than or equal to one first value and which is less than or equal to a second value, an item selected one by one in a first random order without overlapping from the items stored in the list when outputting the first frequency modulation amount Item selected one by one in a second random order without an overlap against the items stored in the list when outputting the second frequency modulation amount, one item selected one by one in a third random order without an overlap is selected against the items stored in the list when the third frequency modulation amount is output when the number of data pieces is set as n+1 and i is set as an integer greater than or equal to one and less than or equal to n, a time from when an i-th element is selected until an i-th element is switched to an i+1-th element is a reciprocal of the i-th element, and the first to third frequency modulation amounts on a one-to-one One base added to the carrier wave frequency command. Wechselrichtersteuervorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Anzahl von Datenstücken in der Liste in Übereinstimmung mit der Elektromotorfrequenz geändert wird.Inverter control device according to claim 5 , wherein the number of pieces of data in the list is changed in accordance with the electric motor frequency. Wechselrichtersteuervorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, wobei der erste Wert und/oder der zweite Wert in Übereinstimmung mit der Elektromotorfrequenz geändert werden.Inverter control device according to claim 5 or 6 , wherein the first value and/or the second value is changed in accordance with the electric motor frequency. Wechselrichtersteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei der erste Wert und der zweite Wert in der Liste gleiche Absolutwerte haben, aber unterschiedliche Vorzeichen aufweisen, und jeweilige Elemente in der Liste gleiche Werte bei gleichen Abständen aufweisen.Inverter control device according to one of Claims 5 until 7 , where the first and second values in the list have equal absolute values but different signs, and respective elements in the list have equal values at equal distances. Elektromotorantriebsvorrichtung, die aufweist: die Wechselrichtersteuervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8; und einen Wechselrichter, der durch die Wechselrichtersteuervorrichtung gesteuert wird.An electric motor driving device comprising: the inverter control device according to any one of Claims 1 until 8th ; and an inverter controlled by the inverter control device.
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