CN101346875B - 输出信号生成装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种输出信号生成装置，具备：控制电路，生成控制信号；基准信号生成单元，生成基准信号；输出信号生成单元，根据控制信号和基准信号的比较结果来生成输出信号；输出信号检测单元，根据采样信号对输出信号进行检测；以及输出信号存储单元，存储由输出信号检测单元检测到的输出信号。控制电路具备读出存储在输出信号存储单元中的输出信号的读出单元。根据本发明，实时地存储输出信号，并可以对其结果进行软件处理。

Description

输出信号生成装置
技术领域
本发明涉及一种具有将输出的信号作为信息来积蓄并读出所积蓄的信息的功能的输出信号生成装置。 
背景技术
图9是示出以往的输出信号生成装置的结构的图。该输出信号生成装置例如作为生成针对电动机用逆变器的信号的装置来使用。以下，使用图9来说明以往的输出信号生成装置。输出信号生成装置具有控制电路100、基准信号生成单元102、和输出信号生成单元104。控制电路100和基准信号生成单元102分别与输出信号生成单元104连接。控制电路100输出软件指令信号等控制信号a。基准信号生成单元102输出基准信号b。输出信号生成单元104例如由比较器等构成，生成与控制信号a和基准信号b的比较结果对应的信号，并作为输出信号c输出。 
图10是示出图9的各部信号波形以及定时的图。在使用搭载于控制电路100上的软件来掌握输出信号c的状态时，进行以下的运算。 
输出信号c的高电平状态的时间Thi＝T1+T-T2 
输出信号c的低电平状态的时间Tlow＝T2-T1 
与输出信号c的数量的增加的同时，上述的运算处理也增加。而且，伴随输出信号的频率增加，上述的软件的运算处理周期变短。 
另外，作为输出信号生成装置的关联技术，例如，公知有日本特开平8-19263号公报(专利文献1)。在该专利文献1中，记载有PWM逆变器的电流检测方式的电流检测装置。在该电流检测装置中，利用一个电流传感器来对直流侧的电流进行检测，求出各相的开关前后的直流侧电流的变化部分，从而检测出各相的输出电流。由此，虽 然以往需要多个电流传感器，但可以使用一个电流传感器对输出电流进行检测。 
另外，在日本特开2002-84760号公报(专利文献2)中，记载有除了专利文献1记载的发明的结构以外，还具备对相电流进行运算的相电流运算单元的发明。该相电流运算单元使用电流检测定时中的直流母线电流值和3相电压状态，根据相电流向量和相电压向量的内积成为直流母线电流的情况，运算出相电流。通过该发明，可以在1PWM周期中必存在的2种非零电压向量的输出时求出所有的相电流，所以可以降低直流母线电流的检测次数。 
专利文献1、专利文献2记载的发明都涉及PWM逆变器的输出电流检测装置，所以主要着眼于如何以低成本、低检测次数来运算出3相电流。 
专利文献1：日本特开平8-19263号公报 
专利文献2：日本特开2002-84760号公报 
但是，在图9所示的以往的输出信号生成装置中，由于没有设有对从输出信号生成单元104输出的信号进行检测的检测单元，所以需要通过软件的运算处理来掌握实际的输出信号的状态。因此，软件处理的负荷增加，并且难以掌握由于实际的输出信号的延迟引起的影响。进而，随着输出信号的数量以及频率增加，变得越来越难以掌握输出信号的状态。 
另外专利文献1、专利文献2记载的发明涉及如何以低成本、低检测次数来运算PWM逆变器的3相电流，所以通过对流过开关元件的直流电流进行检测来实现降低成本以及检测次数。但是，该技术在进行运算的过程中，对软件处理附加负荷，且仅适用于PWM逆变器。 
发明内容
本发明是用于解决上述以往技术的问题点的技术，以提供实时地存储所输出的信号，并可以对其结果进行软件处理的输出信号生成装置为课题。 
本发明的输出信号生成装置具备：控制电路，生成控制信号；基准信号生成单元，生成基准信号；输出信号生成单元，根据控制信号和基准信号的比较结果来生成输出信号；输出信号检测单元，根据采样信号对输出信号进行检测；以及输出信号存储单元，存储由输出信号检测单元检测到的输出信号。控制电路具备读出存储在输出信号存储单元中的输出信号的读出单元。 
这样，可以提供实时地存储输出信号，并可以对其结果进行软件处理的输出信号生成装置。因此，通过软件的指示，可以以不基于软件的运算而掌握硬件电路所生成的输出值。因此，可以包含由于基于软件的运算而设想困难的硬件电路的延迟地掌握实际的输出值。另外，可以防止由于软件运算时间延迟而引起的掌握定时的偏差。 
此处，优选控制电路、基准信号生成单元、输出信号生成单元、输出信号检测单元、以及输出信号存储单元由1个芯片化的微处理器构成。 
通过将控制电路、基准信号生成单元、输出信号生成单元、输出信号检测单元、以及输出信号存储单元容纳在1个芯片中，由于与将这些单元设为控制电路的外付电路的情况相比，噪声的影响变小，所以可以提高数据的可靠性。 
另外此处，优选输出信号存储单元具有：1次存储单元，存储由输出信号检测单元检测到的输出信号；触发信号生成单元，生成触发信号；2次存储单元，接收并积蓄存储在1次存储单元中的输出信号信息；以及传送控制单元，根据触发信号对从1次存储单元向2次存储单元的输出信号信息的传送的定时进行控制。 
这样，可以对从1次存储单元向2次存储单元取出数据的定时进行控制，可以根据必要的定时来掌握输出信号的状态。另外，由于具备1次存储单元和2次存储单元，并且同时进行数据的写出和读出，所以可以实现速度提高和数据保护。 
进而此处，控制电路生成基于软件的PWM控制信号作为控制信号，基准信号生成单元生成三角波信号、锯齿波信号或增量调制信号 作为基准信号，输出信号生成单元生成PWM输出信号作为输出信号。 
这样，与使用软件来运算出PWM输出信号并进行推测的以往的方法相比，可以高速且不增加软件的处理负担地掌握实际的PWM输出信号。进而，虽然在以往技术中当PWM输出信号的数量或频率增加时由于处理负担的制约而实现困难，但本发明即使PWM输出信号的数量或频率增加也可以掌握PWM输出信号。 
附图说明
图1是本发明的实施例1方式的输出信号生成装置的方框图。 
图2是示出本发明的实施例1的各部分的信号波形的信号波形图。 
图3是本发明的实施例2方式的输出信号生成装置的方框图。 
图4是示出本发明的实施例2的各部分的信号波形的信号波形图。 
图5是本发明的实施例3方式的输出信号生成装置的方框图。 
图6是示出本发明的实施例3的各部分的信号波形的信号波形图。 
图7是本发明的实施例4方式的输出信号生成装置的方框图。 
图8是示出本发明的实施例4的各部分的信号波形的信号波形图。 
图9是以往的输出信号生成装置的方框图。 
图10是示出以往的输出信号生成装置的各部信号波形以及定时的图。 
具体实施方式
以下，根据附图详细说明本发明的输出信号生成装置的实施方式。 
实施例1 
以下，一边参照附图一边对本发明的实施例进行说明。图1是实 施例1的方框图，图2是图1的各部分的信号波形图。另外，在图1、图2以及示出后述的各实施方式的图中，对与图9以及图10中的结构要素相同或同等的部分附加相同标号，并省略重复的说明。 
实施例1的输出信号生成装置除了图9的以往技术的结构以外，还具有输出信号检测单元106以及输出信号存储单元108。输出信号生成单元104的输出被输入到输出信号检测单元106。另外，输出信号检测单元106与输出信号存储单元108连接。输出信号存储单元108与控制电路100连接。 
接下来，对实施例1的输出信号生成装置的动作进行说明。在图1中，直到输出信号生成单元104生成输出信号c(PWM输出信号)为止的过程与图9中的以往技术相同。进而，输出信号检测单元106根据比基准信号b高的频率的采样信号h，对输出信号c进行检测。输出信号检测单元106将采样后的输出信号c转换成可以进行软件处理的数据，作为输出存储信号d输出。输出信号存储单元108存储输出存储信号d。另外，控制电路100具有将存储后的输出存储信号d作为输出数据f以可以进行软件处理的形式读出的读出单元101。控制电路100、基准信号生成单元102、输出信号生成单元104、输出信号检测单元106以及输出信号存储单元108构成为1个芯片化的微处理器P。 
对图2的各部分的信号波形进行说明。输出信号c通过控制信号a和基准信号b的比较而被生成。检查控制信号a和作为被预测的控制信号的基准信号b之差，在控制信号a大时，将正的恒定输出作为输出信号c(PWM输出信号)输出，在控制信号a小时，将负的恒定输出作为输出信号c(PWM输出信号)输出。采样信号h为输出信号检测单元106的采样信号，其频率高于输出信号c的频率。因此，根据采样信号h，可以保持输出信号并进行采样。输出信号检测单元106将采样后的输出信号转换成可以进行软件处理的数据，作为输出存储信号d传送到输出信号存储单元108。因此，控制电路100搭载的软件可以利用输出信号检测单元106来实时地掌握输出信号。 
图2的基准信号b的波形表示基准信号b为增量调制信号的情况。对增量调制进行补充。作为基准信号，利用来自控制对象的反馈信号(例如电流值)。首先，在输出信号生成单元104内设有未图示的比较器，该比较器检查控制信号a和基准信号b之差，在控制信号a大时输出正的恒定输出、而在控制信号a小时输出负的恒定输出。存在未图示的延迟电路，该延迟电路按照时钟频率定期地取出该输出，直到接下来的时钟定时到来为止维持输出。进而具有积分器，该积分器对该结果进行积分，制成以恒定速度增加或减少的反馈信号即基准信号b。由于仅按照每个时钟定时对这些控制信号a和基准信号b之差进行校验，所以基准信号b从前一个时钟定时时的值仅变化±Δ。其结果，基准信号b针对每个时钟定时以一定幅度上下变动。仅使用该变动来追随控制信号a的模拟原波形。当将此时的+Δ/-Δ的移动与+1/-1对应地输出时，则当然，如果控制信号a的模拟原波形处于增加倾向，那么1的输出增加，相反如果处于减少倾向，那么-1的输出增加。即，增量调制是接近于微分的概念。 
如上所述，实施例1的输出信号生成装置实时地存储输出信号，并可以对其结果进行软件处理。因此，通过软件的指示，可以不基于软件的运算而掌握硬件电路所生成的输出值。因此，可以包含由于基于软件的运算而设想困难的硬件电路的延迟地掌握实际的输出值。另外，可以防止由于软件运算时间延迟而引起的掌握定时的偏差，并高精度地进行控制。 
实施例2 
接下来，图3是示出实施例2的结构的方框图，图4是图3的各部分的信号波形图。作为与实施例1的结构不同的点，是作为输出信号存储单元具备1次存储单元108a、触发信号生成单元108b、2次存储单元108c的点。 
接下来，对实施例2的输出信号生成装置的动作进行说明。在图3中，直到输出信号检测单元106生成输出存储信号d为止的过程与实施例1相同。1次存储单元108a存储输出信号检测单元106的输出 存储信号d。触发信号生成单元108b通过生成触发信号g，可以对从上述1次存储单元108a向2次存储单元108c传送数据e的定时进行控制。另外，控制电路100搭载的软件可以读出2次存储单元的数据，并进行处理。 
对图4的各部的信号波形进行说明。直到输出信号检测单元106利用采样信号h来对输出信号c进行检测为止与实施例1相同。输出信号检测单元106利用该采样信号h，保持输出信号并进行采样。输出信号检测单元106将采样后的输出信号转换成可以进行软件处理的数据，作为输出存储信号d传送到1次存储单元。1次存储单元108a存储被传送的输出存储信号d。触发信号生成单元108b根据触发信号g，对从上述1次存储单元108a向2次存储单元108c传送数据e的定时进行控制。另外，控制电路100具有以相同定时从2次存储单元108c读出输出数据f的读出单元101。与此同时，1次存储单元108a可以存储新的数据。基准信号生成单元102、输出信号生成单元104、输出信号检测单元106以及输出信号存储单元(后述)构成为1个芯片化的微处理器P。另外，此处，控制电路100还作为根据触发信号g对从1次存储单元108a向2次存储单元108c的信息的传送定时进行控制的传送控制单元来起作用。另外，此处，输出信号存储单元由1次存储单元108a、触发信号生成单元108b、2次存储单元108c以及传送控制单元(控制电路100)构成。 
如上所述，实施例2的输出信号生成装置与实施例1同样地实时地存储输出信号，并能够对其结果进行软件处理。另外，输出信号生成装置可以对从1次存储单元108a向2次存储单元108c取出数据的定时进行控制，可以根据必要的定时掌握输出信号c的状态。进而，输出信号生成装置通过具备1次存储单元108a和2次存储单元108c，可以实现基于同时进行数据的写出和读出的速度提高、基于向2次存储单元108c进行数据移动的数据保护。 
实施例3 
接下来，图5是示出实施例3的结构的方框图，图6是图5的各部分的信号波形图。作为与实施例1不同的点，实施例1的控制信号a成为PWM控制信号a’，实施例1的基准信号b成为三角波信号b’。除此以外的结构与实施例1相同，省略其详细的说明。
接下来，一边参照图6，一边对实施例3的输出信号生成装置的动作进行说明。图2(实施例1)的控制信号a和基准信号b在图6中成为PWM控制信号a’和三角波信号b’。此处的三角波信号b’是按照每个半周期改变正负极性的恒定振幅、恒定频率的三角波信号。基准信号也可以是锯齿波信号(saw tooth signal)。锯齿波信号是上升时间和下降时间较大地不同的三角波(triangular wave signal)，是三角波的一种。输出信号生成单元104通过对三角波信号b’和作为控制信号的PWM控制信号a’进行比较来生成PWM输出信号c。具体而言，在PWM控制信号a’大于三角波信号b’时，作为PWM输出信号c生成on信号，在PWM控制信号a’小于三角波信号b’时，作为PWM输出信号c生成off信号。输出信号生成单元104向未图示的逆变器输入PWM输出信号c，来进行基于PWM方式的逆变器控制。在该情况下，当PWM控制信号a’为正弦波时，通过改变正弦波的振幅，可对PWM输出信号c进行控制来改变逆变器输出电压。 
如上所述，实施例3的输出信号生成装置与实施例1同样地实时地存储输出信号c，并可以对其结果进行软件处理。另外，与使用软件来运算出PWM输出信号并进行推测的以往的方法相比，输出信号生成装置可以高速且不增加软件的处理负担地掌握实际的PWM输出信号。由此，在将PWM输出信号使用于电动机用逆变器的情况下，可以通过对针对逆变器的输出信号进行监视来高精度地控制电动机。进而，虽然在以往技术中当PWM输出信号的数量或频率增加时由于处理负担的制约实现困难，但实施例3的输出信号生成装置即使PWM输出信号的数量或频率增加也可以掌握PWM输出信号。 
实施例4 
接下来，图7是示出实施例4的结构的方框图，图8是图7的各部分的信号波形图。作为与实施例2不同的点，实施例2的控制信号 a成为PWM控制信号a’，实施例2的基准信号b成为三角波信号b’。除此以外的结构与实施例2相同，并省略详细的说明。 
接下来，一边参照图8，一边对实施例4的输出信号生成装置的动作进行说明。图4(实施例2)的控制信号a和基准信号b在图8中成为PWM控制信号a’和三角波信号b’。除此以外的动作是将实施例2以及实施例3组合的动作，所以省略其详细的说明。其结果，输出信号检测单元106可以实时地存储PWM输出信号，并且，控制电路100搭载的软件可以读出该数据来进行处理。进而，触发信号生成单元108b可以根据触发信号g，对从1次存储单元108a向2次存储单元108c传送数据e的定时进行控制。 
如上所述，实施例4的输出信号生成装置与实施例1同样地实时地存储输出信号c，并可以对其结果进行软件处理。另外，与使用软件来运算出PWM输出信号并进行推测的以往的方法相比，输出信号生成装置可以高速且不增加软件的处理负担地掌握实际的PWM输出信号。进而，输出信号生成装置可以与实施例2同样地对从1次存储单元向2次存储单元取出数据的定时进行控制，可以按照必要的定时来掌握输出信号的状态。另外进而，由于具备1次存储单元和2次存储单元，所以可以实现基于同时进行数据的写出和读出的速度提高、基于向2次存储单元进行数据移动的数据保护。 
产业上的可利用性 
本发明的输出信号生成装置可以利用于PWM方式的逆变器控制。 

Claims (4)

1.一种输出信号生成装置，具备：
控制电路，生成控制信号；
基准信号生成单元，生成基准信号；
输出信号生成单元，根据上述控制信号和上述基准信号的比较结果来生成输出信号；
输出信号检测单元，根据采样信号对上述输出信号进行检测；以及
输出信号存储单元，存储由上述输出信号检测单元检测到的上述输出信号，其中，
上述控制电路具备读出存储在上述输出信号存储单元中的上述输出信号的读出单元。
2.根据权利要求1所述的输出信号生成装置，其特征在于，上述控制电路、上述基准信号生成单元、上述输出信号生成单元、上述输出信号检测单元、以及上述输出信号存储单元由1个芯片化的微处理器构成。
3.根据权利要求1所述的输出信号生成装置，其特征在于，上述输出信号存储单元具有：
1次存储单元，存储由上述输出信号检测单元检测到的上述输出信号；
触发信号生成单元，生成触发信号；
2次存储单元，接收并保存存储在上述1次存储单元中的上述输出信号信息、并且被上述读出单元读出上述输出信号；以及
传送控制单元，根据上述触发信号对定时进行控制，其中，该定时是从上述1次存储单元向上述2次存储单元传送上述输出信号信息的定时。
4.根据权利要求1所述的输出信号生成装置，其特征在于，上述控制电路生成基于软件的PWM控制信号作为上述控制信号，
上述基准信号生成单元生成三角波信号、锯齿波信号或增量调制信号作为上述基准信号，
上述输出信号生成单元生成PWM输出信号作为上述输出信号。
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