WO2019206554A1 - Verfahren zum ansteuern eines pulswechselrichters - Google Patents

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WO2019206554A1
WO2019206554A1 PCT/EP2019/057869 EP2019057869W WO2019206554A1 WO 2019206554 A1 WO2019206554 A1 WO 2019206554A1 EP 2019057869 W EP2019057869 W EP 2019057869W WO 2019206554 A1 WO2019206554 A1 WO 2019206554A1
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WO
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clock
clock frequencies
electric motor
clock frequency
frequency
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PCT/EP2019/057869
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English (en)
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Tim Heumann
Georg Rieder
Florian RIESBERG
Joachim Schraud
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Siemens Mobility GmbH
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/539—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters with automatic control of output wave form or frequency
    • H02M7/5395—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters with automatic control of output wave form or frequency by pulse-width modulation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • H02P27/08—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation
    • H02P27/085—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation wherein the PWM mode is adapted on the running conditions of the motor, e.g. the switching frequency

Definitions

  • the invention relates to a method for driving a pulse inverter, in which a basic signal with a
  • the invention relates to:
  • Pulsed inverter supplied AC voltage, so flows an alternating current.
  • Controlled control unit In particular, several
  • the control unit is usually given a basic signal with a specific fundamental frequency.
  • a specific clock frequency is given, which is greater than the fundamental frequency.
  • the fundamental frequency is determined by means of a
  • the AC voltage generated by the pulse inverter can be used to drive an electric motor.
  • the aforementioned consumer can be an electric motor, for example.
  • the generated AC voltage the Set rotor of the electric motor in a rotation relative to the stator of the electric motor.
  • AC voltage can arise due to magnetic forces between the rotor and the stator so-called magnetic noise.
  • vibrations of the electric motor in particular vibrations of the stator and / or of the housing, are excited by the magnetic forces. These vibrations of the electric motor in turn cause vibrations of the air, so noises.
  • a natural frequency of the electric motor corresponds to an integer multiple of the clock frequency.
  • a tonal noise with a high sound pressure level develops, which is perceived by humans as loud and disturbing.
  • a clock frequency is selected, which does not lead to a resonance of the electric motor. But even in this case arises a audible for humans tonal noise, which is perceived as disturbing.
  • An object of the invention is to provide an improved method for driving a pulse-controlled inverter, so that driving an electric motor by means of one of the
  • the object is achieved by a method for driving a pulse-controlled inverter, in which a basic signal with a fundamental frequency is specified and in accordance with the invention a specific number of at least two specific ones
  • a clock frequency sequence is formed for at least one period of the basic signal, wherein in the
  • pulse width modulated signal is generated, by means of which the pulse inverter is controlled.
  • One aspect of the invention is that a better
  • a further aspect of the invention is to select a clock frequency sequence such that a jump is made between at least two of the predetermined clock frequencies within a respective period of the basic signal. In this way, a sudden change in the clock frequency within a respective period of
  • Pulse width modulated signal which is generated using the frequency sequence, is preferably a
  • the pulse inverter can generate an alternating voltage.
  • an electric motor to its drive by means of the
  • the pulse width modulated signal influences so-called
  • Harmonics in the alternating current are thus influenced by the clock frequency sequence.
  • Electric motor can be influenced. In this way, the tonality of the noise generated by the electric motor can be reduced.
  • Another aspect of the invention is specific
  • the basic signal can be, for example, a sinusoidal signal. Furthermore, the basic signal may be a modulated sinusoidal signal.
  • the sampling signal may be, for example, a balanced one
  • Triangular signal an asymmetrical triangular signal, a
  • the clock frequency sequence is a
  • the clock frequency sequence may be clocked in synchronism with the fundamental frequency.
  • the timing can be synchronous.
  • a synchronous clocking can be understood that the sum of the periods of those clock frequencies, which are within a respective period of the fundamental frequency
  • the periods of the clock frequencies can each be at the same times relative to the period of the clock
  • the clock frequency sequence is asynchronous to the
  • the timing is preferably asynchronous.
  • Asynchronous timing can be understood the sum of the periods of those clock frequencies which are within a respective period of the fundamental frequency may differ from one another.
  • asynchronous clocking can within the periods of
  • Clock frequencies each begin at different times relative to the period of the fundamental frequency and / or end.
  • the clock frequency sequence can be formed according to a predetermined rule.
  • the clock frequency sequence as a regular succession of integer periods of
  • a number of periods can be specified for each clock frequency.
  • a synchronous clocking or an asynchronous clocking can be performed.
  • the clock frequency sequence is formed randomly.
  • the clock frequency sequence is formed randomly.
  • Sequence of integer periods of the clock frequencies is formed.
  • the random sequence is particularly well suited for asynchronous timing.
  • Weighting of the clock frequencies can be achieved.
  • Probability randomly selected as a clock frequency with a lower weighting factor Probability randomly selected as a clock frequency with a lower weighting factor.
  • selected clock frequency preferably follows for the
  • the random choice of the same clock frequency following a randomly selected first clock frequency may be allowed.
  • a second randomly selected clock frequency, which follows a first randomly selected clock frequency may be the same as the first randomly selected clock frequency. Further, the second randomly selected clock frequency may differ from the first randomly selected clock frequency.
  • the random choice of the same clock frequency following a randomly selected first clock frequency can be prohibited.
  • a second randomly selected clock frequency, which follows a first randomly selected clock frequency is the same as the first randomly selected clock frequency.
  • Clock frequency is given a single period. That is, after a single period of a first random clock rate, a single period follows a second one
  • Clock frequencies must be specified exactly two periods. The means that when randomly the first of the clock frequencies is selected, exactly two periods of this first clock frequency are traversed.
  • the clock frequencies can each be a multiple
  • the clock frequencies each one
  • the respective clock frequency may be at least 2.1 times the fundamental frequency.
  • the clock frequencies are each at least 10.0 times the
  • each at least 10 periods of a respective clock frequency fit into one period of the fundamental frequency.
  • the clock frequencies may each be at least 15.0 times the fundamental frequency. This means that in each case at least 15 periods of a respective clock frequency can fit in one period of the fundamental frequency.
  • a certain number of at least two specific clock frequencies are predetermined, in particular in the
  • a maximum of ten clock frequencies are specified.
  • a maximum of seven clock frequencies can be specified.
  • a maximum of five clock frequencies are specified.
  • exactly three clock frequencies can be specified.
  • exactly two clock frequencies can be specified.
  • the tonality can be greatly reduced.
  • the clock frequencies have at least a predetermined minimum distance between them.
  • the clock frequencies each have a spacing of at least 2 Hz each.
  • the clock frequencies may have a spacing of at least 5 Hz each.
  • the minimum distance is preferably 2 Hz, in particular 5 Hz.
  • the tonality can be particularly strong with a larger minimum distance
  • the clock frequencies can have an arbitrarily large distance. It is advantageous if the
  • Clock frequencies have a maximum spacing of 50 Hz, in particular of a maximum of 20 Hz.
  • the predetermined clock frequencies lie within an interval which has a maximum width of 100 Hz.
  • the predetermined clock frequencies lie within an interval which has a maximum width of 100 Hz.
  • predetermined clock frequencies lie within an interval which has a maximum width of 70 Hz. It is particularly preferred if the predetermined clock frequencies lie within an interval which has a maximum width of 50 Hz.
  • the clock frequency sequence for all periods of the basic signal is the clock frequency sequence for all periods of the basic signal
  • the clock frequency sequence in each case within a predominant number of periods of the basic signal jumped between each at least two of the specific clock frequencies.
  • the specific clock frequencies Preferably, in the
  • At least 50% in particular at least 75%, particularly preferably at least 90% can be considered. Furthermore, an overwhelming number can be at least 95%.
  • the invention is directed to a use of the aforementioned method and / or its development for operating an electric motor.
  • the pulse-controlled inverter controlled in particular by means of the pulse-width-modulated signal converts a DC voltage into an AC voltage. It is also expedient if the electric motor by means of the
  • Pulse inverter generated alternating voltage is operated.
  • the electric motor usually has at least one
  • noise-generating natural frequencies Those mechanical eigenfrequencies of the electric motor which lead to noises - ie generate noises - are to be referred to below as noise-generating natural frequencies. It is advantageous if none of the clock frequencies
  • the noise generating natural frequency of the electric motor it is advantageous if none of the at least one noise-producing natural frequencies lies at an even multiple of one of the clock frequencies. Further, it is advantageous if the sound-producing natural frequency is a minimum distance from any
  • respective clock frequency e.g. at least 5%, in particular at least 10%, amounting to at least one noise-generating natural frequency.
  • none of the clock frequencies is a divisor of the noise-generating natural frequency of the
  • Electric motor is. That is, it is preferable that none of the at least one noise-generating natural frequencies is at an integer multiple of one of the clock frequencies. Furthermore, it is advantageous if the noise-producing
  • respective clock frequency e.g. at least 5%, in particular at least 10%, amounting to at least one noise-generating natural frequency.
  • the clock frequency sequence is selected such that the clock frequency sequence does not excite a resonance of the electric motor.
  • an arbitrarily selected sum of a plurality of successive clock frequencies of the clock frequency sequence differs from the at least one noise-generating natural frequency of the electric motor.
  • an arbitrarily selected sum of a plurality of successive clock frequencies of the clock frequency sequence differs from the at least one
  • noise generating natural frequency of the electric motor by at least 10%, in particular at least 20%, one
  • an arbitrarily selected sum of a plurality of successive clock frequencies of the clock frequency sequence may differ from the at least one natural frequency of the electric motor by at least 5%, in particular at least 10%, of the at least one noise-producing natural frequency.
  • Electric motor can be used. In this way, the quality of the noise emitted by the electric motor when starting is improved, where the noise is often perceived as particularly disturbing. In particular, the tonality of the sound emitted by the electric motor during startup is improved in this way.
  • That region can be considered in which a rotational speed of the electric motor increases sharply. For example, starting up a
  • Electric motor be that area in which the speed is 10% or 25% or 30% of a predetermined
  • the electric motor can be an electric motor of a
  • Electric motor of the rail vehicle to be used is the Electric motor of the rail vehicle to be used.
  • starting of the electric motor may be the area in which the rail vehicle accelerates.
  • starting of the electric motor is the area in which the rail vehicle accelerates to a predetermined speed. For example, a
  • Start of the electric motor to be that area in which the rail vehicle to a speed of up to 50 km / h, in particular to a speed of 30 km / h, accelerated.
  • the invention is directed to a control unit for driving a pulse inverter using a predetermined basic signal having a fundamental frequency and a certain number of at least two specific predetermined clock frequencies, wherein the clock frequencies are each higher than the fundamental frequency, in particular a multiple of the fundamental frequency.
  • control unit is set up for at least one period of the basic signal
  • control unit is set up in such a way, the basic signal by means of a
  • the control unit can be used to carry out the aforementioned method.
  • the clock frequency sequence may be a regular sequence of integer periods of clock frequencies. In this way, the electric motor with a from the
  • Clock frequency sequence resulting frequency are excited to vibrate. This frequency resulting from the clock frequency sequence is expediently lower frequency than the individual clock frequencies.
  • the clock frequency sequence is a random sequence of integer periods of the clock frequencies.
  • the electric motor is expediently not periodically excited to vibrate at a fixed frequency.
  • the random succession of integer periods of the clock frequencies may result in an excitation to the oscillation of the electric motor that is spread over the multiple clock frequencies.
  • the invention is directed to a stationary or mobile system, in particular to a rail vehicle, with the aforementioned control unit and / or one of their
  • control unit is adapted to the pulse inverter using the
  • the pulse-controlled inverter is set up to supply a DC voltage in the controlled state To convert AC voltage and the AC voltage to the
  • Embodiments of the invention include numerous features that are set forth in several recited in the individual dependent claims. However, these features may conveniently be considered individually and combined into meaningful further combinations. In particular, these features are each individually and in any suitable combination with the method according to the invention, the use according to the invention, the
  • control unit according to the invention and the stationary or mobile system according to the invention can be combined. So are
  • FIG. 1 shows a flowchart for illustrating a
  • pulse width modulated signal are shown, wherein by means of the pulse width modulated signal, a pulse inverter is driven,
  • FIG. 3 shows a rail vehicle with a control unit for
  • FIG. 3 shows, the method according to FIG. 1 having been carried out with a regular succession of integer periods of the clock frequencies
  • FIG. 1 shows a flowchart 2 for illustrating a Method for controlling a pulse-controlled inverter.
  • Fundamental frequency f c specified.
  • a certain number of at least two specific clock frequencies ⁇ t is given.
  • exactly three or exactly five specific clock frequencies ⁇ t can be specified.
  • a clock frequency sequence 6 is formed. In the clock frequency sequence 6 is within the at least one period of the basic signal 4 jumped between at least two of the specific
  • the clock frequency sequence 6 can be used for all periods of
  • Basic signal 4 are formed within a predetermined time interval.
  • the clock frequency sequence 6 in each case within a predominant number of periods of the basic signal 4, there is an abrupt change between at least two of the specific clock frequencies ⁇ t.
  • the clock frequency sequence 6 within each of the periods of the basic signal 4 can be changed in each case abruptly between in each case at least two of the specific clock frequencies ⁇ t.
  • the basic signal 4 is sampled by means of a sampling signal 8, which passes through the clock frequency sequence 6, wherein a pulse width modulated signal 10 is generated.
  • Pulse inverter is controlled by the pulse width modulated signal 10.
  • FIG. 2 shows a diagram 12.
  • the time t is plotted on the x-axis 14 of the diagram 12.
  • the voltage U is plotted on the y-axis 16 of the diagram 12.
  • the fundamental frequency fc of the fundamental signal 4 is 30 Hz in this example.
  • a scanning signal 8 is shown, which passes through an exemplary clock frequency sequence 6.
  • the clock frequency sequence 6 was in this example according to a predetermined rule, in particular as regular
  • the clock frequencies ⁇ t in this example are 400 Hz.
  • clock frequencies 500 Hz and 600 Hz. That is, the clock frequencies were chosen as follows, for example:
  • the clock frequencies ⁇ t for example, at least 13.3 times the fundamental frequency fc.
  • the clock frequency sequence 6 is in this example at least for formed an illustrated period of the basic signal 4.
  • the clock frequency sequence can be formed, for example, for a plurality of consecutive periods of the basic signal 4.
  • the clock frequency sequence 6 is as follows: A period fn, a period ⁇ t2, a period ⁇ t3, then repetition from the beginning until the at least one period of the basic signal 4 has expired.
  • a pulse-width-modulated signal 10 (by means of a dashed line) is shown.
  • the pulse width modulated signal 10 was generated according to the method described in FIG. That is., When the illustrated basic signal 4 by means of the illustrated pulse width modulated signal 10
  • Sampling signal 8 is sampled, then the illustrated pulse width modulated signal 10 is generated.
  • Pulse inverter controlled by means of the pulse width modulated signal 10 is a switching element of
  • FIG 3 shows a rail vehicle 18 with a control unit 20.
  • the control unit 20 is for carrying out the method described in FIG 1 for driving a
  • Pulse inverter 22 set up.
  • the rail vehicle 18 further includes a traction drive system including a pulse inverter 22 and an electric motor 24.
  • the control unit 20 controls the pulse-controlled inverter 22 at least temporarily using the pulse-width-modulated signal 10 (see FIG.
  • the pulse inverter 22 is in this embodiment connected to a catenary 26, which is a
  • the pulse inverter 22 converts the DC voltage into an AC voltage in the activated state. In addition, the pulse inverter 22 performs the AC voltage
  • the rail vehicle 18 could also be operated with an input AC voltage, wherein the
  • FIG. 4 shows a diagram 28 in which a sound pressure level SPL (sound pressure level) is shown as a function of a frequency fs of the sound when starting the electric motor 24 from FIG.
  • SPL sound pressure level
  • the sound pressure level SPL is plotted on the y-axis 32.
  • the graph 28 may be obtained from the sound power of the electric motor 24 using a Fourier transform.
  • the clock frequency sequence 6 is formed in this example for all periods of the basic signal 4 within a predetermined time interval. For example, the
  • the clock frequency sequence 6 is as follows: two periods fn, two periods ⁇ t2, two periods ⁇ t3, then repeat from the beginning until the predetermined time interval has elapsed, for example, until the speed of the rail vehicle exceeds 30 km / h.
  • the clock frequency fn was 480 Hz.
  • the second clock frequency ⁇ t2 was 500 Hz.
  • the third clock frequency ⁇ t3 was 520 Hz.
  • the clock frequencies ⁇ t thus have a spacing of 20 Hz each
  • Clock frequencies ⁇ t are within an interval with a width of 40 Hz.
  • the fundamental frequency fc was 20 Hz in this example.
  • the clock frequency fn is 24.0 times the fundamental frequency fc
  • the clock frequency ⁇ t2 is 25.0 times the fundamental frequency fc
  • f T3 is 26.0 times the fundamental frequency fc.
  • the clock frequencies ⁇ t are selected such that the clock frequency sequence 6 does not excite resonance of the electric motor 24.
  • the electric motor 24 usually has at least one
  • the natural frequency of the electric motor 24 in this example is 1800 Hz.
  • Clock frequencies ⁇ t is. Furthermore, the natural frequency has a minimum distance from an arbitrarily selected integer multiple of a respective clock frequency ⁇ t. In this example, the minimum distance is at least 6% of
  • Natural frequency or at least 25% of the clock frequency ⁇ t Natural frequency or at least 25% of the clock frequency ⁇ t.
  • the clock frequency sequence ⁇ t is selected such that the clock frequency sequence ⁇ t does not excite a resonance of the electric motor 24.
  • Natural frequency of the electric motor 24 An arbitrary selected sum of several successive clock frequencies ⁇ t the clock frequency sequence 6 differs from the at least one natural frequency of the electric motor 24 by more than the aforementioned minimum distance.
  • maxima 34 can be detected at certain frequencies fs of the sound.
  • the maxima 34 have a significantly lower sound pressure level SPL than maxima, which arise with a method according to the prior art (see FIG. That is, with the described method of driving the pulse inverter 22, the tonality of the generated noise is reduced.
  • FIG 5 shows a diagram 36 in which a sound pressure level SPL (sound pressure level) as a function of a frequency fs of the sound when starting the electric motor 24 of FIG 3 shows.
  • SPL sound pressure level
  • the electric motor 24 does not periodically with a fixed
  • a weighting factor of 1 is specified for each of the clock frequencies ⁇ t.
  • the number is one. It means that a single period is given. That is, after a single period of a first randomly selected clock frequency ⁇ t, a single period of a second follows at random
  • Clock frequency ⁇ t is a weighting of the clock frequencies ⁇ t possible. In this way the tonality can be further reduced.
  • the clock frequency sequence 6 is formed in this example for all periods of the basic signal 4 within a predetermined time interval.
  • the clock frequencies ⁇ t thus have a distance of 10 Hz each.
  • the clock frequencies ⁇ t are equidistant, i. they each have the same distance from each other.
  • the clock frequencies ⁇ t could be chosen differently.
  • the clock frequencies ⁇ t are within an interval with a width of 40 Hz.
  • the fundamental frequency fc was 20 Hz in this example.
  • the clock frequency fn is 24.0 times the fundamental frequency fc
  • the clock frequency ⁇ t2 is 24.5 times the fundamental frequency fc
  • the clock frequency ⁇ t3 is 25.0 times the fundamental frequency fc etc.
  • maxima 34 can be detected at certain frequencies fs of the sound.
  • the maxima 34 have a significantly lower sound pressure level SPL than maxima, which arise with a method according to the prior art (see FIG.
  • significantly fewer maxima 34 than with the method of FIG 4 can be seen. That is, with the method described in FIG 5 for driving the
  • Pulse inverter 22 is the tonality of the generated
  • FIG. 6 shows a similar diagram 38, in which a
  • Sound pressure level SPL is shown as a function of a frequency fs of the sound when starting an electric motor 24 of another rail vehicle.
  • the continuously increasing clock frequency ⁇ t used.
  • the continuously increasing clock frequency ⁇ t increased continuously up to a final value of 640 Hz.

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  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern eines Pulswechselrichters, bei dem ein Grundsignal mit einer Grundfrequenz vorgegeben wird. Um ein verbessertes Verfahren zum Ansteuern eines Pulswechselrichters derart zu erreichen, dass ein Antreiben eines Elektromotors mittels einer vom Pulswechselrichter erzeugten Wechselspannung zu einer besseren Geräuschqualität führt, wird vorgeschlagen, eine bestimmte Anzahl von mindestens zwei spezifischen Taktfrequenzen vorzugeben, wobei die Taktfrequenzen jeweils höher als die Grundfrequenz sind. Weiter wird für mindestens eine Periode des Grundsignals eine Taktfrequenzfolge gebildet, wobei in der Taktfrequenzfolge innerhalb der zumindest einen Periode des Grundsignals sprungartig zwischen zumindest zwei der spezifischen Taktfrequenzen wechselt. Weiterhin wird das Grundsignal mittels eines Abtastsignals, welches die Taktfrequenzfolge durchläuft, abgetastet, wobei ein pulsweitenmoduliertes Signal generiert wird, mittels welchem der Pulswechselrichter angesteuert wird.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Ansteuern eines Pulswechselrichters
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern eines Pulswechselrichters, bei dem ein Grundsignal mit einer
Grundfrequenz vorgegeben wird. Die Erfindung betrifft
weiterhin eine Verwendung des Verfahrens, eine Steuereinheit sowie ein stationäres oder mobiles System.
Es ist bekannt, dass eine Gleichspannung unter Verwendung eines Pulswechselrichters in eine Wechselspannung umgewandelt werden kann. Wird ein Verbraucher mittels der vom
Pulswechselrichter erzeugten Wechselspannung versorgt, so fließt ein Wechselstrom.
Üblicherweise wird zur Umwandlung der Gleichspannung in eine Wechselspannung der Pulswechselrichter mittels einer
Steuereinheit angesteuert. Insbesondere werden mehrere
Schaltelemente des Pulswechselrichters angesteuert.
Der Steuereinheit wird üblicherweise ein Grundsignal mit einer bestimmten Grundfrequenz vorgegeben. Außerdem wird eine bestimmte Taktfrequenz vorgegeben, welche größer als die Grundfrequenz ist. Die Grundfrequenz wird mittels eines
AbtastSignals , welches die Taktfrequenz aufweist, abgetastet, wobei ein pulsweitenmoduliertes Signal entsteht, mittels welchem der Pulswechselrichter angesteuert wird.
Je höher die Taktfrequenz liegt, desto besser folgt der
Wechselstrom, der aufgrund der von dem Pulswechselrichter erzeugten Wechselspannung fließen kann, der Form des
Grundsignals .
Die von dem Pulswechselrichter erzeugte Wechselspannung kann zum Antreiben eines Elektromotors genutzt werden. Das heißt, dass der zuvor genannte Verbraucher z.B. ein Elektromotor sein kann. Insbesondere kann die erzeugte Wechselspannung den Rotor des Elektromotors in eine Rotation gegenüber dem Stator des Elektromotors versetzen.
Weiter ist es bekannt, dass beim Betreiben des Elektromotors mit einer von einem Pulswechselrichter erzeugten
Wechselspannung durch magnetische Kräfte zwischen dem Rotor und dem Stator so genannte magnetische Geräusche entstehen können. Insbesondere werden durch die magnetischen Kräfte Schwingungen des Elektromotors, insbesondere Schwingungen des Stators und/oder des Gehäuses, angeregt. Diese Schwingungen des Elektromotors bewirken wiederum Schwingungen der Luft, also Geräusche.
Im Falle einer Resonanz des Elektromotors entspricht eine Eigenfrequenz des Elektromotors einem ganzzahligen Vielfachen der Taktfrequenz . Im Falle einer Resonanz bildet sich ein tonales Geräusch mit einem hohen Schalldruckpegel aus, welches vom Menschen als laut und störend empfunden wird.
Üblicherweise wird deshalb eine Taktfrequenz gewählt, die nicht zu einer Resonanz des Elektromotors führt. Doch auch in diesem Fall entsteht ein für den Menschen hörbares tonales Geräusch, welches als störend empfunden wird.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zum Ansteuern eines Pulswechselrichters anzugeben, sodass ein Antreiben eines Elektromotors mittels einer von dem
Pulswechselrichter erzeugten Wechselspannung zu einer
besseren Geräuschqualität führt.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Ansteuern eines Pulswechselrichters, bei dem ein Grundsignal mit einer Grundfrequenz vorgegeben wird und bei dem erfindungsgemäß eine bestimmte Anzahl von mindestens zwei spezifischen
Taktfrequenzen vorgegeben wird, wobei die Taktfrequenzen jeweils höher als die Grundfrequenz, insbesondere ein
Vielfaches der Grundfrequenz, sind. Erfindungsgemäß wird für mindestens eine Periode des Grund signals eine Taktfrequenzfolge gebildet, wobei in der
Taktfrequenzfolge innerhalb der zumindest einen Periode des Grundsignals sprungartig zwischen zumindest zwei der
spezifischen Taktfrequenzen gewechselt wird. Weiter wird das Grundsignal mittels eines AbtastSignals , welches die
Taktfrequenzfolge durchläuft, abgetastet, wobei ein
pulsweitenmoduliertes Signal generiert wird, mittels welchem der Pulswechselrichter angesteuert wird.
Ein Aspekt der Erfindung ist es, dass eine bessere
Geräuschqualität durch eine geringere Tonalität des Geräuschs erreicht werden kann. Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist es, eine Taktfrequenzfolge derart zu wählen, dass innerhalb einer jeweiligen Periode des Grundsignals zwischen zumindest zwei der vorgegebenen Taktfrequenzen sprungartig gewechselt wird. Auf diese Weise wird eine sprungartige Änderung der Taktfrequenz innerhalb einer jeweiligen Periode der
Grundfrequenz erreicht.
Beim Ansteuern des Pulswechselrichters mittels des
pulsweitenmodulierten Signals, welches unter Verwendung der Frequenzfolge generiert wird, wird vorzugsweise eine
Gleichspannung in eine Wechselspannung umgewandelt. Kurz: Der Pulswechselrichter kann eine Wechselspannung erzeugen.
Wenn ein Verbraucher mittels der vom Pulswechselrichter erzeugten Wechselspannung versorgt wird, dann fließt
zweckmäßigerweise ein Wechselstrom. Beispielsweise kann ein Elektromotor zu dessen Antrieb mittels der vom
Pulswechselrichter erzeugten Wechselspannung versorgt werden.
Das pulsweitenmodulierte Signal beeinflusst so genannte
Oberschwingungen in dem Wechselstrom. Diese Oberschwingungen werden damit von der Taktfrequenzfolge beeinflusst.
Wenn ein Elektromotor mit der von dem Pulswechselrichter erzeugten Wechselspannung angetrieben wird, dann kann mittels des sprungartigen Wechsels zwischen zumindest zwei der spezifischen Taktfrequenzen in der Taktfrequenzfolge
innerhalb einer jeweiligen Periode des Grundsignals
zweckmäßigerweise eine Anregung einer Schwingung des
Elektromotors beeinflusst werden. Auf diese Weise kann die Tonalität des vom Elektromotor erzeugten Geräuschs reduziert werden .
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist es, spezifische
Taktfrequenzen vorzugeben. Auf diese Weise kann ein gewisser Unterschied zwischen aufeinanderfolgenden Taktfrequenzen sichergestellt werden. Auf diese Weise kann die Tonalität des erzeugten Geräuschs reduziert werden.
Das Grundsignal kann beispielsweise ein Sinussignal sein. Weiter kann das Grundsignal ein moduliertes Sinussignal sein.
Das Abtastsignal kann beispielsweise ein symmetrisches
Dreieckssignal, ein asymmetrisches Dreieckssignal, ein
Sägezahnsignal o.Ä. sein.
Zweckmäßigerweise ist die Taktfrequenzfolge eine
Aufeinanderfolge ganzzahliger Perioden der Taktfrequenzen .
Die Taktfrequenzfolge kann synchron zu der Grundfrequenz getaktet sein. Kurz: Die Taktung kann synchron sein. Als synchrone Taktung kann verstanden werden, dass die Summe der Periodendauern derjenigen Taktfrequenzen, welche innerhalb einer jeweiligen Periode der Grundfrequenz liegen,
vorzugsweise der Periodendauer der Grundfrequenz entspricht. Bei der synchronen Taktung können innerhalb der Perioden der Grundfrequenz die Perioden der Taktfrequenzen jeweils an den gleichen Zeitpunkten relativ zur Periodendauer der
Grundfrequenz beginnen und/oder enden.
Vorzugsweise ist die Taktfrequenzfolge asynchron zu der
Grundfrequenz getaktet. Kurz: Vorzugsweise ist die Taktung asynchron. Als asynchrone Taktung kann verstanden werden, dass die Summe der Periodendauern derjenigen Taktfrequenzen, welche innerhalb einer jeweiligen Periode der Grundfrequenz liegen, sich voneinander unterscheiden können. Bei der asynchronen Taktung kann innerhalb der Perioden der
Grundfrequenz zumindest ein Teil der Perioden der
Taktfrequenzen jeweils an unterschiedlichen Zeitpunkten relativ zur Periodendauer der Grundfrequenz beginnen und/oder enden .
Die Taktfrequenzfolge kann nach einer vorgegebenen Regel gebildet werden. Insbesondere kann die Taktfrequenzfolge als regelmäßige Aufeinanderfolge ganzzahliger Perioden der
Taktfrequenzen gebildet werden.
Insbesondere kann eine Reihenfolge der Taktfrequenzen
vorgegeben werden. Weiter kann für jede Taktfrequenz jeweils eine Anzahl an Perioden vorgegeben werden. Unter Verwendung der regelmäßigen Aufeinanderfolge kann eine synchrone Taktung oder eine asynchrone Taktung durchgeführt werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die Taktfrequenzfolge zufällig gebildet. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die Taktfrequenzfolge als zufällige
Aufeinanderfolge ganzzahliger Perioden der Taktfrequenzen gebildet wird. Die zufällige Aufeinanderfolge eignet sich besonders gut für eine asynchrone Taktung.
Vorzugsweise wird für jede der Taktfrequenzen ein
Gewichtungsfaktor vorgegeben. Auf diese Weise kann eine
Gewichtung der Taktfrequenzen erreicht werden. Vorzugsweise wird eine Taktfrequenz mit einem höheren Gewichtungsfaktor für die Taktfrequenzfolge mit einer höheren
Wahrscheinlichkeit zufällig ausgewählt als eine Taktfrequenz mit einem geringeren Gewichtungsfaktor.
Es ist vorteilhaft, wenn, insbesondere in der zufälligen Aufeinanderfolge ganzzahliger Perioden der Taktfrequenzen, für jede Taktfrequenz jeweils eine Anzahl an Perioden vorgegeben wird. Auch auf diese Weise ist eine Gewichtung der Taktfrequenzen möglich.
Für die verschiedenen Taktfrequenzen können gleiche und/oder verschiedene Anzahlen an Perioden vorgegeben werden. Wenn zufällig eine erste der Taktfrequenzen gewählt wird, wird zweckmäßigerweise genau die für diese Taktfrequenz
vorgegebene Anzahl an Perioden dieser Taktfrequenz
durchlaufen. Nach der für die jeweilige Taktfrequenz
vorgegebenen Anzahl an Perioden einer ersten zufällig
gewählten Taktfrequenz folgt vorzugsweise die für die
jeweilige Taktfrequenz vorgegebene Anzahl an Perioden einer zweiten zufällig gewählten Taktfrequenz usw.
Die zufällige Wahl der gleichen Taktfrequenz im Anschluss an eine zufällig gewählte erste Taktfrequenz kann zugelassen werden. Auf diese Weise kann eine zweite zufällig gewählte Taktfrequenz , welche sich an eine erste zufällig gewählte Taktfrequenz anschließt, die gleiche sein wie die erste zufällig gewählte Taktfrequenz . Weiter kann sich die zweite zufällig gewählte Taktfrequenz von der ersten zufällig gewählten Taktfrequenz unterscheiden.
Weiter kann die zufällige Wahl der gleichen Taktfrequenz im Anschluss an eine zufällig gewählte erste Taktfrequenz untersagt werden. Auf diese Weise kann es untersagt werden, dass eine zweite zufällig gewählte Taktfrequenz , welche sich an eine erste zufällig gewählte Taktfrequenz anschließt, die gleiche ist wie die erste zufällig gewählte Taktfrequenz .
Beispielsweise kann vorgegeben sein, dass für jede
Taktfrequenz eine einzige Periode vorgegeben ist. Das heißt, nach einer einzigen Periode einer ersten zufällig gewählten Taktfrequenz folgt eine einzige Periode einer zweiten
zufällig gewählten Taktfrequenz usw.
Weiter können beispielsweise für eine erste der
Taktfrequenzen genau zwei Perioden vorgegeben sein. Das heißt, wenn zufällig die erste der Taktfrequenzen gewählt wird, werden genau zwei Perioden dieser ersten Taktfrequenz durchlaufen .
Die Taktfrequenzen können jeweils ein Vielfaches,
insbesondere ein beliebiges, nicht notwendigerweise
ganzzahliges Vielfaches, der Grundfrequenz sein. Insbesondere können die Taktfrequenzen jeweils ein
gebrochenrationalzahliges Vielfaches der Grundfrequenz sein. Mit anderen Worten: Es ist bevorzugt, wenn mehrere Perioden einer jeweiligen Taktfrequenz - insbesondere passgenau oder nicht passgenau - in eine Periode der Grundfrequenz passen. Beispielsweise kann die jeweilige Taktfrequenz zumindest das 2,1-fache der Grundfrequenz sein.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Taktfrequenzen jeweils mindestens das 10,0-fache der
Grundfrequenz. Das heißt, es ist bevorzugt, wenn jeweils mindestens 10 Perioden einer jeweiligen Taktfrequenz in eine Periode der Grundfrequenz passen.
Insbesondere können die Taktfrequenzen jeweils mindestens das 15,0-fache der Grundfrequenz sein. Das heißt., dass jeweils mindestens 15 Perioden einer jeweiligen Taktfrequenz in eine Periode der Grundfrequenz passen können.
Erfindungsgemäß wird eine bestimmte Anzahl von zumindest zwei spezifischen Taktfrequenzen vorgegeben, insbesondere im
Gegensatz zu einem kontinuierlichen Wertebereich. Es ist vorteilhaft, wenn maximal zehn Taktfrequenzen vorgegeben werden. Insbesondere können maximal sieben Taktfrequenzen vorgegeben werden. Es ist besonders bevorzugt, wenn maximal fünf Taktfrequenzen vorgegeben werden.
Beispielsweise können genau drei Taktfrequenzen vorgegeben werden. Weiter können z.B. genau zwei Taktfrequenzen
vorgegeben werden. Insbesondere mit einer größeren Anzahl an Taktfrequenzen kann die Tonalität besonders stark verringert werden.
Es ist zweckmäßig, wenn die Taktfrequenzen untereinander zumindest einen vorgegebenen Mindestabstand aufweisen.
Es ist vorteilhaft, wenn die Taktfrequenzen untereinander einen Abstand von jeweils mindestens 2 Hz aufweisen.
Insbesondere können die Taktfrequenzen untereinander einen Abstand von jeweils mindestens 5 Hz aufweisen. Mit anderen Worten: Der Mindestabstand beträgt vorzugsweise 2 Hz, insbesondere 5 Hz. Auf diese Weise kann die Tonalität
besonders stark reduziert werden. Insbesondere kann mit einem größeren Mindestabstand die Tonalität besonders stark
verringert werden.
Prinzipiell können die Taktfrequenzen einen beliebig großen Abstand aufweisen. Es ist vorteilhaft, wenn die
Taktfrequenzen einen Abstand von jeweils maximal 50 Hz, insbesondere von maximal 20 Hz, aufweisen.
Ferner ist es bevorzugt, wenn die vorgegebenen Taktfrequenzen innerhalb eines Intervalls liegen, welches eine Breite von maximal 100 Hz aufweist. Beispielsweise können die
vorgegebenen Taktfrequenzen innerhalb eines Intervalls liegen, welches eine Breite von maximal 70 Hz aufweist. Es ist besonders bevorzugt, wenn die vorgegebenen Taktfrequenzen innerhalb eines Intervalls liegen, welches eine Breite von maximal 50 Hz aufweist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Taktfrequenzfolge für alle Perioden des Grundsignals
innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls gebildet.
Vorzugsweise wird in der Taktfrequenzfolge jeweils innerhalb einer überwiegenden Anzahl an Perioden des Grundsignals sprungartig zwischen jeweils zumindest zwei der spezifischen Taktfrequenzen gewechselt. Insbesondere kann in der
Taktfrequenzfolge innerhalb jeder der Perioden des Grundsignals jeweils sprungartig zwischen jeweils zumindest zwei der spezifischen Taktfrequenzen gewechselt werden.
Als überwiegende Anzahl können zumindest 50 %, insbesondere zumindest 75 %, besonders bevorzugt zumindest 90 % aufgefasst werden. Weiter kann eine überwiegende Anzahl zumindest 95 % sein .
Ferner ist die Erfindung gerichtet auf eine Verwendung des zuvor genannten Verfahrens und/oder seiner Weiterbildung zum Betreiben eines Elektromotors.
Zweckmäßigerweise wandelt der insbesondere mittels des pulsweitenmodulierten Signals angesteuerte Pulswechselrichter eine Gleichspannung in eine Wechselspannung um. Weiter ist es zweckmäßig, wenn der Elektromotor mittels der vom
Pulswechselrichter erzeugten Wechselspannung betrieben wird.
Auf diese Weise kann eine Tonalität des vom Elektromotor erzeugten Geräuschs reduziert werden.
Es ist vorteilhaft, wenn die vorgegebenen Taktfrequenzen derart gewählt werden, dass die Taktfrequenzfolge keine
Resonanz des Elektromotors anregt.
Der Elektromotor weist üblicherweise zumindest eine
mechanische Eigenfrequenz, auch mechanische Resonanzfrequenz, auf. Wird der Elektromotor mit einer Frequenz, welcher der mechanischen Eigenfrequenz zumindest im Wesentlichen
entspricht, angeregt, wird üblicherweise eine Resonanz des Motors angeregt. Das heißt, dass es in diesem Fall zu einem verstärkten mechanischen Schwingen des Motors kommt. Die mechanischen Schwingungen des Motors können zu Geräuschen, insbesondere zu Luft- und/oder Körperschall, führen.
Diejenigen mechanischen Eigenfrequenzen des Elektromotors, welche zu Geräuschen führen - d.h. Geräusche erzeugen -, sollen im Folgenden als geräuscherzeugende Eigenfrequenzen bezeichnet werden. Es ist vorteilhaft, wenn keine der Taktfrequenzen ein
ganzzahliger Teiler der geräuscherzeugenden Eigenfrequenz des Elektromotors ist. Das heißt., es ist vorteilhaft, wenn keine der zumindest einen geräuscherzeugenden Eigenfrequenzen bei einem geradzahligen Vielfachen einer der Taktfrequenzen liegt. Weiter ist es vorteilhaft, wenn die geräuscherzeugende Eigenfrequenz einen Mindestabstand von einem beliebig
gewählten geradzahligen Vielfachen einer jeweiligen
Taktfrequenz aufweist. Vorzugsweise beträgt der
Mindestabstand von dem geradzahligen Vielfachen einer
jeweiligen Taktfrequenz mindestens 10 %, insbesondere
mindestens 20 %, der jeweiligen Taktfrequenz . Weiter kann der Mindestabstand von dem geradzahligen Vielfachen einer
jeweiligen Taktfrequenz z.B. mindestens 5 %, insbesondere mindestens 10 %, der zumindest einen geräuscherzeugenden Eigenfrequenz betragen.
Insbesondere ist es bevorzugt, wenn keine der Taktfrequenzen ein Teiler der geräuscherzeugenden Eigenfrequenz des
Elektromotors ist. Das heißt., es ist bevorzugt, wenn keine der zumindest einen geräuscherzeugenden Eigenfrequenzen bei einem ganzzahligen Vielfachen einer der Taktfrequenzen liegt. Weiter ist es vorteilhaft, wenn die geräuscherzeugende
Eigenfrequenz einen Mindestabstand von einem beliebig
gewählten ganzzahligen Vielfachen einer jeweiligen
Taktfrequenz aufweist. Vorzugsweise beträgt der
Mindestabstand von dem ganzzahligen Vielfachen einer
jeweiligen Taktfrequenz mindestens 10 %, insbesondere
mindestens 20 %, der jeweiligen Taktfrequenz . Weiter kann der Mindestabstand von dem ganzzahligen Vielfachen einer
jeweiligen Taktfrequenz z.B. mindestens 5 %, insbesondere mindestens 10 %, der zumindest einen geräuscherzeugenden Eigenfrequenz betragen.
Weiter ist es vorteilhaft, wenn die Taktfrequenzfolge derart gewählt wird, dass die Taktfrequenzfolge keine Resonanz des Elektromotors anregt. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn eine beliebig gewählte Summe mehrerer aufeinanderfolgender Taktfrequenzen der Taktfrequenzfolge sich von der zumindest einen geräuscherzeugenden Eigenfrequenz des Elektromotors unterscheidet. Vorzugsweise unterscheidet sich eine beliebig gewählte Summe mehrerer aufeinanderfolgender Taktfrequenzen der Taktfrequenzfolge von der zumindest einen
geräuscherzeugenden Eigenfrequenz des Elektromotors um mindestens 10 %, insbesondere mindestens 20 %, einer
jeweiligen Taktfrequenz . Weiter kann sich eine beliebig gewählte Summe mehrerer aufeinanderfolgender Taktfrequenzen der Taktfrequenzfolge von der zumindest einen Eigenfrequenz des Elektromotors um mindestens 5 %, insbesondere mindestens 10 %, der zumindest einen geräuscherzeugenden Eigenfrequenz unterscheiden .
Insbesondere kann das Verfahren beim Anfahren des
Elektromotors verwendet werden. Auf diese Weise wird die Qualität des vom Elektromotor abgegebenen Geräuschs beim Anfahren verbessert, wo das Geräusch oftmals als besonders störend empfunden wird. Insbesondere wird auf diese Weise die Tonalität des vom Elektromotor abgegebenen Geräuschs beim Anfahren verbessert.
Als Anfahren eines Elektromotors kann derjenige Bereich angesehen werden, in welchem eine Drehzahl des Elektromotors stark ansteigt. Beispielsweise kann ein Anfahren eines
Elektromotors derjenige Bereich sein, in welchem die Drehzahl auf 10 % oder auf 25 % oder auf 30 % einer vorgegebenen
Zieldrehzahl steigt.
Zweckmäßigerweise ist beim Anfahren die Drehzahl des
Elektromotors geringer als eine Maximaldrehzahl des
Elektromotors .
Beim Anfahren des Elektromotors ist vorzugsweise die
Taktfrequenzfolge asynchron zu der Grundfrequenz getaktet. Der Elektromotor kann ein Elektromotor eines
Schienenfahrzeugs sein.
Beispielsweise kann das Verfahren beim Anfahren des
Elektromotors des Schienenfahrzeugs verwendet werden.
In diesem Fall kann ein Anfahren des Elektromotors derjenige Bereich sein, in welchem das Schienenfahrzeug beschleunigt. Vorzugsweise ist ein Anfahren des Elektromotors derjenige Bereich, in welchem das Schienenfahrzeug auf eine vorgegebene Geschwindigkeit beschleunigt. Beispielsweise kann ein
Anfahren des Elektromotors derjenige Bereich sein, in welchem das Schienenfahrzeug auf eine Geschwindigkeit von maximal 50 km/h, insbesondere auf eine Geschwindigkeit von maximal 30 km/h, beschleunigt.
Auf diese Weise kann eine Tonalität eines beim Beschleunigen des Schienenfahrzeugs erzeugten Geräuschs reduziert werden.
Ferner ist die Erfindung gerichtet auf eine Steuereinheit zum Ansteuern eines Pulswechselrichters unter Verwendung von einem vorgegebenen Grundsignal mit einer Grundfrequenz und von einer bestimmten Anzahl von zumindest zwei spezifisch vorgegeben Taktfrequenzen, wobei die Taktfrequenzen jeweils höher als die Grundfrequenz, insbesondere ein Vielfaches der Grundfrequenz, sind.
Erfindungsgemäß ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, für mindestens eine Periode des Grundsignals eine
Taktfrequenzfolge zu bilden, wobei in der Taktfrequenzfolge innerhalb der zumindest einen Periode des Grundsignals sprungartig zwischen zumindest zwei der spezifischen
Taktfrequenzen gewechselt wird. Weiter ist die Steuereinheit derart eingerichtet, das Grundsignal mittels eines
AbtastSignals , welches die Taktfrequenzfolge durchläuft, abzutasten, wobei ein pulsweitenmoduliertes Signal zum
Ansteuern des Pulswechselrichters generiert wird. Die Steuereinheit kann zur Durchführung des zuvor genannten Verfahrens eingesetzt werden.
Die Taktfrequenzfolge kann eine regelmäßige Aufeinanderfolge ganzzahliger Perioden der Taktfrequenzen sein. Auf diese Weise kann der Elektromotor mit einer sich aus der
Taktfrequenzfolge ergebenden Frequenz zur Schwingung angeregt werden. Diese aus der Taktfrequenzfolge ergebende Frequenz ist zweckmäßigerweise niederfrequenter als die einzelnen Taktfrequenzen .
Auf diese Weise kann eine Tonalität eines Geräuschs des angetriebenen Elektromotors reduziert werden.
Es ist vorteilhaft, wenn die Taktfrequenzfolge eine zufällige Aufeinanderfolge ganzzahliger Perioden der Taktfrequenzen ist. Auf diese Weise wird der Elektromotor zweckmäßigerweise nicht periodisch mit einer festen Frequenz zur Schwingung angeregt. Insbesondere kann die zufällige Aufeinanderfolge ganzzahliger Perioden der Taktfrequenzen zu einer über die mehreren Taktfrequenzen gestreuten Anregung zur Schwingung des Elektromotors führen.
Auf diese Weise kann eine Tonalität eines Geräuschs des angetriebenen Elektromotors besonders stark reduziert werden.
Ferner ist die Erfindung gerichtet auf ein stationäres oder mobiles System, insbesondere auf ein Schienenfahrzeug, mit der zuvor genannten Steuereinheit und/oder eine ihrer
Weiterbildungen, einem Pulswechselrichter und einem
Elektromotor .
Zweckmäßigerweise ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, den Pulswechselrichter unter Verwendung des
pulsweitenmodulierten Signals anzusteuern. Weiter ist es zweckmäßig, wenn der Pulswechselrichter dazu eingerichtet ist, im angesteuerten Zustand eine Gleichspannung in eine Wechselspannung umzuwandeln und die Wechselspannung dem
Elektromotor zu dessen Antrieb zuzuführen.
Die bisher gegebene Beschreibung vorteilhafter
Ausgestaltungen der Erfindung enthält zahlreiche Merkmale, die in den einzelnen abhängigen Ansprüchen teilweise zu mehreren zusammengefasst wiedergegeben sind. Diese Merkmale können jedoch zweckmäßigerweise auch einzeln betrachtet und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammengefasst werden. Insbesondere sind diese Merkmale jeweils einzeln und in beliebiger geeigneter Kombination mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, der erfindungsgemäßen Verwendung, der
erfindungsgemäßen Steuereinheit und dem erfindungsgemäßen stationären oder mobilen System kombinierbar. So sind
Verfahrensmerkmale auch als Eigenschaft der entsprechenden Vorrichtungseinheit gegenständlich formuliert zu sehen und umgekehrt .
Auch wenn in der Beschreibung bzw. in den Patentansprüchen einige Begriffe jeweils im Singular oder in Verbindung mit einem Zahlwort verwendet werden, soll der Umfang der
Erfindung für diese Begriffe nicht auf den Singular oder das jeweilige Zahlwort eingeschränkt sein.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im
Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der
Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Die Ausführungsbeispiele dienen der Erläuterung der Erfindung und beschränken die Erfindung nicht auf die darin angegebene Kombination von Merkmalen, auch nicht in Bezug auf funktionale Merkmale. Außerdem können dazu geeignete Merkmale eines jeden Ausführungsbeispiels auch explizit isoliert betrachtet, aus einem Ausführungsbeispiel entfernt, in ein anderes Ausführungsbeispiel zu dessen
Ergänzung eingebracht und mit einem beliebigen der Ansprüche kombiniert werden. Es zeigen:
FIG 1 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines
Verfahrens zum Ansteuern eines Pulswechselrichters,
FIG 2 ein Diagramm, in welchem beispielhaft ein
Grundsignal, ein Abtastsignal und ein
pulsweitenmoduliertes Signal dargestellt sind, wobei mittels des pulsweitenmodulierten Signals ein Pulswechselrichter angesteuert wird,
FIG 3 Schienenfahrzeug mit einer Steuereinheit zur
Durchführung des Verfahrens gemäß FIG 1, einem Pulswechselrichter und einem Elektromotor,
FIG 4 ein Diagramm, welches die Schalldruckleistung in
Abhängigkeit der Frequenz beim Anfahren des
Elektromotors aus FIG 3 zeigt, wobei das Verfahren gemäß FIG 1 mit einer regelmäßigen Aufeinanderfolge ganzzahliger Perioden der Taktfrequenzen durchgeführt wurde,
FIG 5 ein anderes Diagramm, welches die
Schalldruckleistung in Abhängigkeit der Frequenz beim Anfahren des Elektromotors aus FIG 3 zeigt, wobei das Verfahren gemäß FIG 1 mit einer zufälligen Aufeinanderfolge ganzzahliger Perioden der Taktfrequenzen durchgeführt wurde, und
FIG 6 ein weiteres Diagramm, welches die
Schalldruckleistung in Abhängigkeit der Frequenz beim Anfahren eines Elektromotors eines anderen Schienenfahrzeugs zeigt, wobei ein Verfahren nach dem Stand der Technik zum Ansteuern eines Pulswechselrichters verwendet wurde.
FIG 1 zeigt ein Flussdiagramm 2 zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Ansteuern eines Pulswechselrichters.
Bei dem Verfahren wird ein Grundsignal 4 mit einer
Grundfrequenz fc vorgegeben. Außerdem wird eine bestimmte Anzahl von mindestens zwei spezifischen Taktfrequenzen ίt vorgegeben. Beispielsweise können genau drei oder genau fünf spezifische Taktfrequenzen ίt vorgegeben werden. Die
Taktfrequenzen ίt sind jeweils gebrochenrationalzahlige
Vielfache der Grundfrequenz fc.
Für mindestens eine Periode des Grundsignals 4 wird eine Taktfrequenzfolge 6 gebildet. In der Taktfrequenzfolge 6 wird innerhalb der zumindest einen Periode des Grundsignals 4 sprungartig zwischen zumindest zwei der spezifischen
Taktfrequenzen ίt gewechselt.
Die Taktfrequenzfolge 6 kann für alle Perioden des
Grundsignals 4 innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls gebildet werden. Vorzugsweise wird in der Taktfrequenzfolge 6 jeweils innerhalb einer überwiegenden Anzahl an Perioden des Grundsignals 4 sprungartig zwischen jeweils zumindest zwei der spezifischen Taktfrequenzen ίt gewechselt. Insbesondere kann in der Taktfrequenzfolge 6 innerhalb jeder der Perioden des Grundsignals 4 jeweils sprungartig zwischen jeweils zumindest zwei der spezifischen Taktfrequenzen ίt gewechselt werden .
Weiter wird das Grundsignal 4 mittels eines AbtastSignals 8, welches die Taktfrequenzfolge 6 durchläuft, abgetastet, wobei ein pulsweitenmoduliertes Signal 10 generiert wird. Der
Pulswechselrichter wird mittels dem pulsweitenmoduliertem Signal 10 angesteuert.
FIG 2 zeigt ein Diagramm 12. Auf der x-Achse 14 des Diagramms 12 ist die Zeit t aufgetragen. Weiter ist auf der y-Achse 16 des Diagramms 12 die Spannung U aufgetragen.
Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zum Ausführungsbeispiel aus FIG 1, auf das bezüglich gleichbleibender Merkmale und Funktionen verwiesen wird. Im Wesentlichen gleichbleibende Elemente werden grundsätzlich mit den gleichen Bezugszeichen
bezeichnet und nicht erwähnte Merkmale sind in das folgende Ausführungsbeispiel übernommen, ohne dass sie erneut
beschrieben sind.
In dem Diagramm 12 in FIG 2 ist ein Grundsignal 4,
insbesondere eine Periode des Grundsignals 4, dargestellt.
Die Grundfrequenz fc des Grundsignal 4 beträgt in diesem Beispiel 30 Hz .
Außerdem ist in dem Diagramm 12 in FIG 2 ein Abtastsignal 8 dargestellt, welches eine beispielhafte Taktfrequenzfolge 6 durchläuft .
In diesem Beispiel sind drei Taktfrequenzen ίt, nämlich fn, fT2 und ft3, vorgegeben.
Die Taktfrequenzfolge 6 wurde in diesem Beispiel nach einer vorgegebenen Regel, insbesondere als regelmäßige
Aufeinanderfolge ganzzahliger Perioden der Taktfrequenzen ίt, gebildet. Es wurde sowohl eine Reihenfolge der Taktfrequenzen ίt wie auch für jede Taktfrequenz ίt jeweils eine Anzahl an Perioden vorgegeben.
Die Taktfrequenzen ίt betragen in diesem Beispiel 400 Hz,
500 Hz und 600 Hz. Das heißt, die Taktfrequenzen wurden beispielhaft wie folgt gewählt:
fn = 400 Hz
ft2 = 500 Hz
ft3 = 600 Hz
Auf diese Weise sind die Taktfrequenzen ίt beispielhaft mindestens das 13,3-fache der Grundfrequenz fc.
Die Taktfrequenzfolge 6 wird in diesem Beispiel zumindest für die eine dargestellte Periode des Grundsignals 4 gebildet.
Die Taktfrequenzfolge kann beispielsweise für eine Vielzahl aufeinanderfolgender Perioden des Grundsignals 4 gebildet werden .
In diesem Beispiel lautet die Taktfrequenzfolge 6 wie folgt: Eine Periode fn, eine Periode ίt2, eine Periode ίt3, dann Wiederholung von vorn, bis die zumindest eine Periode des Grundsignals 4 abgelaufen ist.
Ferner ist im Diagramm 12 in FIG 2 ein pulsweitenmoduliertes Signal 10 (mittels einer gestrichelten Linie) dargestellt.
Das pulsweitenmodulierte Signal 10 wurde gemäß dem in FIG 1 beschriebenen Verfahren generiert. Das heißt., wenn das dargestellte Grundsignal 4 mittels des dargestellten
AbtastSignals 8 abgetastet wird, dann wird das dargestellte pulsweitenmodulierte Signal 10 generiert.
Mittels dem pulsweitenmoduliertem Signal 10 wird ein
Pulswechselrichter angesteuert. Insbesondere wird mittels dem pulsweitenmoduliertem Signal 10 ein Schaltelement des
Pulswechselrichters angesteuert. Die Schaltzustände des Schaltelements folgen zweckmäßigerweise dem
pulsweitenmodulierten Signal 10.
FIG 3 zeigt ein Schienenfahrzeug 18 mit einer Steuereinheit 20. Die Steuereinheit 20 ist zur Durchführung des in FIG 1 beschriebenen Verfahrens zum Ansteuern eines
Pulswechselrichters 22 eingerichtet. Das Schienenfahrzeug 18 umfasst außerdem ein Traktions-Antriebssystem mit einen Pulswechselrichter 22 und einen Elektromotor 24.
Die Steuereinheit 20 steuert den Pulswechselrichter 22 unter Verwendung des pulsweitenmodulierten Signals 10 (vgl. FIG 1) zumindest zeitweise an.
Der Pulswechselrichter 22 ist in diesem Ausführungsbeispiel mit einer Oberleitung 26 verbunden, welche eine
Gleichspannung führt. In diesem Beispiel wird das
Schienenfahrzeug 18 direkt mit einer Gleichspannung
betrieben .
Der Pulswechselrichter 22 wandelt im angesteuerten Zustand die Gleichspannung in eine Wechselspannung um. Außerdem führt der Pulswechselrichter 22 die Wechselspannung dem
Elektromotor 24, dessen Antrieb, zu. Auf diese Weise wird das Schienenfahrzeug 18 angetrieben.
Prinzipiell könnte das Schienenfahrzeug 18 auch mit einer Eingangs-Wechselspannung betrieben werden, wobei die
Eingangs-Wechselspannung mittels eines DC-Zwischenkreises , insbesondere mittels eines Trafos und eines Gleichrichters, in eine Gleichspannung umgewandelt wird. Diese Gleichspannung wird dann dem Pulswechselrichter zugeführt.
FIG 4 zeigt ein Diagramm 28, in welchem ein Schalldruckpegel SPL (sound pressure level) in Abhängigkeit einer Frequenz fs des Schalls beim Anfahren des Elektromotors 24 aus FIG 3 dargestellt ist. Auf der x-Achse 30 des Diagramms 28 ist somit die Frequenz fs des Schalls beim Anfahren des
Elektromotors 24 aus FIG 3 aufgetragen. Weiter ist auf der y- Achse 32 der Schalldruckpegel SPL aufgetragen. Das Diagramm 28 kann unter Verwendung einer Fourier-Transformation aus der Schallleistung des Elektromotors 24 gewonnen werden.
Beim Anfahren des Elektromotors 24 aus FIG 3 wird das
Verfahren gemäß FIG 1 mit einer regelmäßigen Aufeinanderfolge ganzzahliger Perioden der Taktfrequenzen ίt durchgeführt. Das heißt, die Taktfrequenzfolge 6 wurde nach einer vorgegebenen Regel, insbesondere als regelmäßige Aufeinanderfolge
ganzzahliger Perioden der Taktfrequenzen ίt, gebildet.
In diesem Beispiel sind drei Taktfrequenzen ίt, nämlich fn, fT2 und ft3, vorgegeben. Es wird sowohl eine Reihenfolge der Taktfrequenzen ίt wie auch für jede Taktfrequenz ίt jeweils eine Anzahl an Perioden vorgegeben .
Die Taktfrequenzfolge 6 wird in diesem Beispiel für alle Perioden des Grundsignals 4 innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls gebildet. Beispielsweise wird die
Taktfrequenzfolge 6 beim Beschleunigen des Schienenfahrzeugs 18 bis zu einer Geschwindigkeit von 30 km/h für alle Perioden des Grundsignals 4 gebildet.
In diesem Beispiel lautet die Taktfrequenzfolge 6 wie folgt: Zwei Perioden fn, zwei Perioden ίt2, zwei Perioden ίt3, dann Wiederholung von vorn, bis das vorgegebene Zeitintervall abgelaufen ist, beispielsweise bis die Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs 30 km/h überschreitet.
Auf diese Weise kann eine Anregung einer Schwingung des Elektromotors 24 beeinflusst werden.
In diesem Beispiel wird der Elektromotor 24 mit einer sich aus der Taktfrequenzfolge 6 ergebenden Frequenz zur
Schwingung angeregt. Diese aus der Taktfrequenzfolge 6 ergebende Frequenz ist niederfrequenter als die einzelnen Taktfrequenzen ίt.
Das Diagramm 28 in FIG 3 wurde mit folgenden Taktfrequenzen aufgenommen: Die Taktfrequenz fn betrug 480 Hz. Die zweite Taktfrequenz ίt2 betrug 500 Hz. Außerdem betrug die dritte Taktfrequenz ίt3 520 Hz. Die Taktfrequenzen ίt haben damit untereinander einen Abstand von jeweils 20 Hz. Die
Taktfrequenzen ίt liegen innerhalb eines Intervalls mit einer Breite von 40 Hz.
Die Grundfrequenz fc betrug in diesem Beispiel 20 Hz. Damit beträgt die Taktfrequenz fn das 24,0-fache der Grundfrequenz fc, die Taktfrequenz ίt2 das 25,0-fache der Grundfrequenz fc und fT3 das 26,0-fache der Grundfrequenz fc. Die Taktfrequenzen ίt sind derart gewählt, dass die Taktfrequenzfolge 6 keine Resonanz des Elektromotors 24 anregt .
Der Elektromotor 24 weist üblicherweise zumindest eine
Eigenfrequenz auf. Die Eigenfrequenz des Elektromotors 24 liegt in diesem Beispiel bei 1800 Hz.
Keine der Taktfrequenzen ίt ist ein Teiler der Eigenfrequenz des Elektromotors 24. Das heißt., dass die Eigenfrequenz nicht bei einem ganzzahligen Vielfachen einer der
Taktfrequenzen ίt liegt. Weiter weist die Eigenfrequenz einen Mindestabstand von einem beliebig gewählten ganzzahligen Vielfachen einer jeweiligen Taktfrequenz ίt auf. In diesem Beispiel beträgt der Mindestabstand mindestens 6 % der
Eigenfrequenz bzw. mindestens 25 % der Taktfrequenz ίt.
Weiter ist die Taktfrequenzfolge ίt derart gewählt, dass die Taktfrequenzfolge ίt keine Resonanz des Elektromotors 24 anregt. Insbesondere unterscheidet sich eine beliebig
gewählte Summe mehrerer aufeinanderfolgender Taktfrequenzen ίt der Taktfrequenzfolge 6 von der zumindest einen
Eigenfrequenz des Elektromotors 24. Eine beliebig gewählte Summe mehrerer aufeinanderfolgender Taktfrequenzen ίt der Taktfrequenzfolge 6 unterscheidet sich von der zumindest einen Eigenfrequenz des Elektromotors 24 um mehr als der zuvor genannte Mindestabstand .
In dem Diagramm 28 können Maxima 34 bei bestimmten Frequenzen fs des Schalls erkannt werden. Die Maxima 34 haben einen deutlich niedrigeren Schalldruckpegel SPL als Maxima, welche mit einem Verfahren nach dem Stand der Technik entstehen (vgl. FIG 6) . Das heißt, mit dem beschriebenen Verfahren zum Ansteuern des Pulswechselrichters 22 wird die Tonalität des erzeugten Geräuschs reduziert.
FIG 5 zeigt ein Diagramm 36, in welchem ein Schalldruckpegel SPL (sound pressure level) in Abhängigkeit einer Frequenz fs des Schalls beim Anfahren des Elektromotors 24 aus FIG 3 zeigt .
Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zum Ausführungsbeispiel aus FIG 4, auf das bezüglich gleichbleibender Merkmale und Funktionen verwiesen wird. Im Wesentlichen gleichbleibende Elemente werden grundsätzlich mit den gleichen Bezugszeichen
bezeichnet und nicht erwähnte Merkmale sind in das folgende Ausführungsbeispiel übernommen, ohne dass sie erneut
beschrieben sind.
Beim Anfahren des Elektromotors 24 aus FIG 3 wird das
Verfahren gemäß FIG 1 mit einer zufälligen Aufeinanderfolge ganzzahliger Perioden der Taktfrequenzen ίt durchgeführt. Das heißt, dass die Taktfrequenzfolge 6 zufällig, insbesondere als zufällige Aufeinanderfolge ganzzahliger Perioden der Taktfrequenzen ίt, gebildet wurde.
Auf diese Weise kann eine Anregung einer Schwingung des Elektromotors 24 beeinflusst werden. In diesem Beispiel wird der Elektromotor 24 nicht periodisch mit einer festen
Frequenz zur Schwingung angeregt. Aufgrund der zufälligen Aufeinanderfolge ganzzahliger Perioden der Taktfrequenzen ίt kommt es vielmehr zu einer über die mehreren Taktfrequenzen ίt gestreuten Anregung zur Schwingung des Elektromotors 24.
In diesem Beispiel sind fünf Taktfrequenzen ίt, nämlich fn, fT2, fT3, fT4 und fT5 vorgegeben.
In diesem Beispiel ist für jede der Taktfrequenzen ίt ein Gewichtungsfaktor von 1 vorgegeben.
In der zufälligen Aufeinanderfolge ganzzahliger Perioden der Taktfrequenzen ίt wird in diesem Beispiel für jede
Taktfrequenz ίt jeweils eine Anzahl an Perioden vorgegeben.
In diesem Beispiel beträgt die Anzahl eins. Das heißt., dass eine einzige Periode vorgegeben ist. Das heißt, nach einer einzigen Periode einer ersten zufällig gewählten Taktfrequenz ίt folgt eine einzige Periode einer zweiten zufällig
gewählten Taktfrequenz ίt usw. Eine Wahl derselben
Taktfrequenz ίt im Anschluss an eine erste zufällig gewählte Taktfrequenz ίt wird in diesem Beispiel zugelassen.
Mittels der Vorgabe der Anzahl an Perioden für jede
Taktfrequenz ίt ist eine Gewichtung der Taktfrequenzen ίt möglich. Auf diese Weise kann die Tonalität weiter reduziert werden .
Die Taktfrequenzfolge 6 wird in diesem Beispiel für alle Perioden des Grundsignals 4 innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls gebildet.
Das Diagramm wurde mit folgenden Taktfrequenzen ίt
aufgenommen :
fn = 480 Hz
ft2 = 490 Hz
ft3 = 500 Hz
ft4 = 510 Hz
ft5 = 520 Hz
Die Taktfrequenzen ίt haben damit untereinander einen Abstand von jeweils 10 Hz. In dem Beispiel sind die Taktfrequenzen ίt äquidistant, d.h. sie besitzen jeweils den gleichen Abstand untereinander. Prinzipiell könnten die Taktfrequenzen ίt auch anders gewählt werden.
Die Taktfrequenzen ίt liegen innerhalb eines Intervalls mit einer Breite von 40 Hz.
Die Grundfrequenz fc betrug in diesem Beispiel 20 Hz. Damit beträgt die Taktfrequenz fn das 24,0-fache der Grundfrequenz fc, die Taktfrequenz ίt2 das 24,5-fache der Grundfrequenz fc, die Taktfrequenz ίt3 das 25,0-fache der Grundfrequenz fc usw. In dem Diagramm 36 können Maxima 34 bei bestimmten Frequenzen fs des Schalls erkannt werden. Die Maxima 34 haben einen deutlich niedrigeren Schalldruckpegel SPL als Maxima, welche mit einem Verfahren nach dem Stand der Technik entstehen (vgl. FIG 6) . Außerdem sind deutlich weniger Maxima 34 als mit dem Verfahren nach FIG 4 erkennbar. Das heißt, mit dem in FIG 5 beschriebenen Verfahren zum Ansteuern des
Pulswechselrichters 22 wird die Tonalität des erzeugten
Geräuschs nochmals reduziert.
FIG 6 zeigt ein ähnliches Diagramm 38, in welchem ein
Schalldruckpegel SPL in Abhängigkeit einer Frequenz fs des Schalls beim Anfahren eines Elektromotors 24 eines anderen Schienenfahrzeugs gezeigt ist.
Zum Ansteuern eines Pulswechselrichters 22 dieses anderen Schienenfahrzeugs wurde ein Verfahren nach dem Stand der Technik verwendet. In FIG 6 wurde eine kontinuierlich
steigende Taktfrequenz ίt verwendet. Die kontinuierlich steigende Taktfrequenz ίt stieg kontinuierlich bis auf einen Endwert von 640 Hz an.
In dem Diagramm 38 sind deutliche Maxima 34 bei bestimmten Frequenzen fs des Schalls erkennbar. Liegen diese Maxima 34 im hörbaren Bereich, so sind sie deutlich als tonale
Geräusche hörbar, was besonders beim Anfahren des
Schienenfahrzeugs als störend empfunden wird.
Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten
Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der
Erfindung zu verlassen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Ansteuern eines Pulswechselrichters (22) bei dem
- ein Grundsignal (4) mit einer Grundfrequenz (fG) vorgegeben wird,
- eine bestimmte Anzahl von mindestens zwei spezifischen
Taktfrequenzen (ίt) vorgegeben wird, wobei die
Taktfrequenzen (ίt) jeweils höher als die Grundfrequenz (fG) sind,
- für mindestens eine Periode des Grundsignals (4) eine
Taktfrequenzfolge (6) gebildet wird, wobei in der
Taktfrequenzfolge (6) innerhalb der zumindest einen Periode des Grundsignals (4) sprungartig zwischen zumindest zwei der spezifischen Taktfrequenzen (ίt) gewechselt wird, und
- das Grundsignal (4) mittels eines AbtastSignals (8),
welches die Taktfrequenzfolge (6) durchläuft, abgetastet wird, wobei ein pulsweitenmoduliertes Signal (10) generiert wird, mittels welchem der Pulswechselrichter (22)
angesteuert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Taktfrequenzfolge (6) nach einer vorgegebenen Regel, insbesondere als regelmäßige Aufeinanderfolge ganzzahliger Perioden der Taktfrequenzen (ίt) , gebildet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Taktfrequenzfolge (6) zufällig, insbesondere als
zufällige Aufeinanderfolge ganzzahliger Perioden der
Taktfrequenzen (ίt) , gebildet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
für jede der Taktfrequenzen (ίt) ein Gewichtungsfaktor vorgegeben wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
in der zufälligen Aufeinanderfolge ganzzahliger Perioden der Taktfrequenzen (ίt) für jede Taktfrequenz (ίt) jeweils eine Anzahl an Perioden vorgegeben wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Taktfrequenzen (ίt) jeweils mindestens das 10,0-fache, insbesondere mindestens das 15,0-fache, der Grundfrequenz (fG) sind.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
maximal zehn Taktfrequenzen (ίt) , insbesondere maximal sieben Taktfrequenzen (ίt) , besonders bevorzugt maximal fünf
Taktfrequenzen (ίt) , vorgegeben werden.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die vorgegebenen Taktfrequenzen (ίt) untereinander einen Abstand von jeweils mindestens 2 Hz, insbesondere mindestens 5 Hz, aufweisen.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die vorgegebenen Taktfrequenzen (ίt) innerhalb eines
Intervalls liegen, welches eine Breite von maximal 100 Hz, insbesondere von maximal 50 Hz, aufweist.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Taktfrequenzfolge (6) für alle Perioden des Grundsignals (4) innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls gebildet wird, wobei in der Taktfrequenzfolge (6) jeweils innerhalb einer überwiegenden Anzahl an Perioden des Grundsignals (4), insbesondere innerhalb jeder der Perioden des Grundsignals (4), sprungartig zwischen jeweils zumindest zwei der
spezifischen Taktfrequenzen (ίt) gewechselt wird.
11. Verwendung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Betreiben eines Elektromotors (24),
wobei der mittels des pulsweitenmodulierten Signals (10) angesteuerte Pulswechselrichter (22) eine Gleichspannung in eine Wechselspannung umwandelt und der Elektromotor (24) mit der Wechselspannung betrieben wird.
12. Verwendung nach Anspruch 11 beim Anfahren des
Elektromotors (24) .
13. Verwendung nach Anspruch 11 oder 12,
wobei der Elektromotor (24) ein Elektromotor (24) eines Schienenfahrzeugs (18) ist.
14. Steuereinheit (20) zum Ansteuern eines
Pulswechselrichters (22) unter Verwendung von einem
vorgegebenen Grundsignal (4) mit einer Grundfrequenz (fc) und von einer bestimmten Anzahl von zumindest zwei spezifisch vorgegebenen Taktfrequenzen (ίt) , wobei die Taktfrequenzen (fT) jeweils höher als die Grundfrequenz (fc) sind,
wobei die Steuereinheit (20) dazu eingerichtet ist,
- für mindestens eine Periode des Grundsignals (4) eine
Taktfrequenzfolge (6) zu bilden, wobei in der
Taktfrequenzfolge (6) innerhalb der zumindest einen Periode des Grundsignals (4) sprungartig zwischen zumindest zwei der spezifischen Taktfrequenzen (ίt) gewechselt wird, und
- das Grundsignal (4) mittels eines AbtastSignals (8),
welches die Taktfrequenzfolge (6) durchläuft, abzutasten, wobei ein pulsweitenmoduliertes Signal (10) zum Ansteuern des Pulswechselrichters (22) generiert wird.
15. Stationäres oder mobiles System, insbesondere
Schienenfahrzeug (18), mit einer Steuereinheit (20) nach Anspruch 14, einem Pulswechselrichter (22) und einem
Elektromotor (24),
wobei die Steuereinheit (20) dazu eingerichtet ist, den Pulswechselrichter (22) unter Verwendung des
pulsweitenmodulierten Signals (10) anzusteuern, und wobei der Pulswechselrichter (22) dazu eingerichtet ist, im angesteuerten Zustand eine Gleichspannung in eine
Wechselspannung umzuwandeln und die Wechselspannung dem Elektromotor (24) zu dessen Antrieb zuzuführen.
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