具有动态载波频率变化的变流器的制作方法

本发明涉及一种用于电的变流器的操控装置以及一种具有这种操控装置的电的变流器。此外，本发明还涉及一种用于操控电的变流器的方法。

背景技术：

1、为了运行转动场电机(drehfeldmaschine)、例如用于电动车辆的电驱动系统中的转动场电机，能够使用所谓的脉冲宽度调制(英文：pulse width modulation，pwm)。在这种情况下，能够将脉冲宽度调制的操控信号提供给电的变流器的开关元件，以便打开或闭合这些开关元件。通过对各个开关元件的脉冲宽度调制的操控，能够以这种方式在变流器上对预先给定的输出电压或预先确定的输出电流进行设定。

2、文献de 102018204221 a1描述了一种用于操控脉冲宽度调制变流器的方法。尤其提出将pwm栅格(raster)划分为两个子区间并且针对pwm栅格的每个子区间进行空间矢量向量的单独计算，变流器的开关元件的操控基于该空间矢量向量。

技术实现思路

1、本发明提供具有独立权利要求的特征的一种用于电的变流器的操控装置、一种电的变流器以及一种用于操控电的变流器的方法。其他有利的实施方式是从属权利要求的主题。

2、根据本发明设置的是：

3、一种用于电的变流器的操控装置，该操控装置具有信号生成设备和控制设备。信号生成设备设计用于接收输入参数。此外，信号生成设备设计用于在使用接收到的输入参数的情况下生成开关信号。生成的开关信号能够提供给逆变器的开关元件。在这里，开关信号具有预先给定的调制频率。控制设备设计用于在信号生成设备中对预先给定的调制频率进行设定。尤其控制设备设计用于将下述频率设定为调制频率，该频率在预先确定的频率范围内并且以预先确定的模式在基本频率周围变化。用于调制频率变化的频率范围和/或模式能够被调节。

4、此外还设置的是：

5、一种电的变流器，其具有根据本发明的操控装置和多个开关元件。在使用由所述操控装置生成的开关信号的情况下打开或闭合多个开关元件。

6、最后设置的是：

7、一种用于操控电的变流器的方法。该方法包括用于设定调制频率的步骤。设定的调制频率具有下述频率，该频率在预先确定的频率范围内并且以预先确定的模式在预先确定的基本频率周围变化。该方法还包括用于生成用于变流器的开关信号的步骤。该开关信号尤其在使用设定的调制频率和接收的输入参数的情况下生成。

8、本发明的优点

9、本发明基于下述认知，即：在电的变流器的开关元件的频率调制的操控在、尤其在变流器的脉冲宽度调制的操控中，根据所选择的调制频率会出现不同的优点和缺点。本发明还基于下述认知，即：在较长时间段内以恒定的调制频率来操控电的变流器中，这种效果以及尤其是由此导致的缺点能更加明显地注意到。

10、因此，本发明的构思是，考虑到这些认知并且对电的变流器的开关元件的操控进行设置，其中电气系统中的负面影响、例如电磁干扰、噪声生成、电压纹波等能够得到减弱。为此，一方面设置的是，对用于调制操控信号的基本频率进行可变地调节。另外还设置的是，用于操控变流器中的开关元件的调制频率在预先给定的频率范围内在预先给定的基本频率周围变化。在此，调制频率在预先给定的基本频率周围变化的频率范围以及使其在基本频率周围变化的模式或样式都能够得到调整。尤其能够考虑到例如关于电气系统中的电磁干扰信号的排放、噪声产生或电压纹波的预先给定的框架条件。通过这种方式能够更容易地遵守例如有关于电磁排放、噪声特性、电压纹波等的边界值或规格。为了使所提及的负面影响最小化，其他部件尤其能够更小地定尺寸或者在必要时甚至完全去掉。

11、在此，下述频率被视为调制频率，该频率的周期时间例如对应于pwm时间间隔。通常在这种情况下，在电压转换器的每个开关元件中进行用于打开开关元件的开关过程以及用于闭合开关元件的开关过程。在必要时，能够通过有针对性地推移接通时间间隔和/或断开时间间隔来将两个彼此连续的接通过程或断开过程合并。在这种情况下，对于相应的开关元件的开关过程得到是调制频率的一半大的开关频率。否则，电压转换器中的开关元件的开关频率对应于调制频率。

12、通过对调制频率进行动态调整并且尤其通过调制频率在预先给定的频率范围内以及以有针对性地选择的变化模式有针对性地变化，能够根据变流器的运行状态来如此调整设定，使得能够遵守必需的预设和规格。由于不同特性如电磁排放、噪声生成、电压纹波等恰好也对于不同的运行状态分别特别关键，因此针对相应运行状态能够对调制频率和尤其是频率范围以及变化模式的设定如此进行选择，使得特别是分别关键的参数被最小化。通过这种方式，附加的部件、例如电压转换器中的中间电路电容器的尺寸、用于减少电磁干扰的电磁滤波器等能够更小地定尺寸。通过这种方式，既能够减小构造空间，又能够降低用于整个系统的生产所必需的成本。

13、根据一种实施方式，操控装置的控制设备设计用于在基本频率的预先给定的范围内设定基本频率。控制设备尤其能够根据变流器的运行状态和/或具有变流器的整个系统例如电驱动系统的运行状态来调整用于调制控制信号的基本频率。在电驱动系统中，例如能够根据电机的转动频率和/或其他运行参数来调整用于调制的基本频率。这种系统中的电的变流器的调制频率例如能够在2khz与20khz之间的范围内变化。然而，根据应用情况和所使用的部件，还能够选择任何其他的调节范围来选择基本频率。

14、根据一种实施方式，控制设备设计用于根据所设定的基本频率来对用于调制频率在基本频率周围变化的预先确定的频率范围进行调整。附加地或替代地，控制设备还能够根据所设定的基本频率来对用于调制频率变化的预先确定的模式进行调整。由于根据针对电的变流器和所连接的部件所选择的基本频率而产生的作用和干扰影响不同，因此能够通过调整调制频率变化的频率范围以及用于调制频率变化的模式来分别有针对性地对这些效应中的一种或多种产生影响。例如，如果对于所选择的基本频率考虑到特别强的电磁影响，则能够如此选择调制频率变化的频率范围以及模式，使得特别是电磁影响被最小化。

15、根据一种实施方式，使调制频率能够在基本频率周围变化的预先确定的模式包括多个预先给定的频率。多个频率能够位于预先给定的频率范围内。在这种情况下，能够在多个预先给定的频率之间随机地、伪随机地或根据任意其他合适的规定进行变换。各个预先给定的频率之间的变换能够按照预先给定的统计学分布实现。各个频率之间的变换例如能够均匀分布。其他统计学的分布、例如高斯分布或类似的也是可行的。多个频率例如能够在预先给定的频率范围内进行选择，这些频率在预先给定的频率范围内等距分布。在这里，原则上能够在频率范围内选出任意数量的多个预先给定的频率。在一种简单的示例中，例如能够选择两个频率、例如位于基本频率周围的频率范围边缘上的两个频率。对于例如三个频率而言，能够选择频率范围的两个靠外的频率以及基本频率本身。另外，当然也可以在预先给定的频率范围内选择四个或更多的频率，这些频率按照预先给定的规定来选择，以确定和设定相应的调制频率。

16、根据一种实施方式，控制设备设计用于根据由变流器或连接到变流器的部件造成的电磁干扰来调整预先确定的频率范围。附加地或替代地，使频率在预先给定的频率范围内变化的预先确定的模式也可以根据造成的或预期的电磁干扰来进行调整。例如，如果在具有变流器的系统的设定的基本频率或特定的运行模式下预期会出现特别强的电磁干扰，则能够通过对用于在频率范围内变化的频率范围和/或模式进行相应地调整(例如扩展)来对抗电磁干扰的出现或者强度以及频谱。通过这种方式能够提高整个系统的电磁兼容性。例如，如果通过对用于调制频率变化的频率范围和/或模式进行相应地设定已经能够减少电磁干扰的产生，则用于抑制电磁干扰的滤波器装置尤其还能够更小地定尺寸。

17、根据一种实施方式，控制设备设计用于根据变流器和/或由变流器操控的部件的噪声生成来调整预先确定的频率范围。附加地或替代地，用于在预先给定的频率范围内改变调制频率的模式能够根据预测或测量的噪声生成来进行调整。由于调制频率的变化，对变流器中的开关元件的操控不能连续地在固定频率上实现。因此，调制频率在频率范围内的变化尤其在特别适合于此的模式下能够对抗由用户感知为干扰的噪声生成。由于尤其在不同的基本频率下噪声的产生以及用户的主观感知会不同，因此例如能够根据基本频率来调整用于调制频率变化的频率范围和/或模式。另外，还能够调整其他参数例如变流器的运行状态等来对用于调制频率变化的频率范围或模式进行设定。例如，在驱动系统中包括相应的变流器的电动车辆中，能够在缓慢行驶时有意识地提高噪声生成，以便使电动车辆周围的行人的注意力提高。

18、根据一种实施方式，控制设备设计用于根据变流器的中间电路中的电压纹波来设定预先确定的频率范围。附加地或替代地，也能够根据变流器的中间电路中的电压纹波来调整使调制频率在频率范围内变化的模式。通过这种方式，尤其在可能造成电压纹波增加的运行状态下，能够通过在合适的频率范围内并且以合适的模式相应地改变调制频率来降低电压纹波的强度。通过这种方式，能够在必要时省略用于保护中间电路电容器和其他部件的附加措施或者至少使其更小地定尺寸。由于电压纹波也会对系统运行时的噪声生成产生影响，因此还能够通过有针对性地调整电压纹波来优化噪声生成。

19、根据一种实施方式，控制设备设计用于根据变流器的中间电路中的电流来设定预先确定的频率范围。附加地或替代地，也能够根据中间电路中的电流来对用于在预先确定的频率范围内改变调制频率的预先确定的模式进行调整。例如能够以测量技术的方式检测电流，或者在必要时也能够计算电流。同样能够根据预先给定的目标值来对用于调制频率变化的频率范围和/或模式进行设定。除了对用于改变调制频率的预先确定的频率范围或模式进行调整之外，还能够根据其他因素、例如在电驱动系统中待设定的转矩或转速来调整这些参数。在这种情况下，也能够使用传感检测的值、预测值或目标值作为调整频率范围和/或模式的基础。

20、前述设计方案和改型方案能够在合理情况下任意地彼此组合。本发明的其他设计方案、改型方案和实施方案还包括本发明的未明确提及的在前面或下文关于实施例描述的特征组合。尤其本领域技术人员也能够将单个方面作为改进方案或补充方案添加到本发明的相应基本形式中。