DE2911470A1

DE2911470A1 - Verfahren und einrichtung zur steuerung einer schaltung fuer die erzeugung dreilagiger wellenformen

Info

Publication number: DE2911470A1
Application number: DE2911470A
Authority: DE
Inventors: Richard H Baker; Kevin E White
Original assignee: Exxon Research and Engineering Co
Current assignee: ExxonMobil Technology and Engineering Co
Priority date: 1978-03-27
Filing date: 1979-03-23
Publication date: 1979-10-11
Also published as: GB2019673B; GB2019673A; JPS54132726A; SE7902747L; US4167775A; FR2421505A1

Description

PATENTANW Ä*L"T E 2*91 U7Q DR. KARL TH. HEGEL · DIPL.-ING. KLAUS DICKEL

GROSSE BERGSTRASSE 223 2000 HAMBURG 50 JULIUS-KREIS-STRASSE 33 8000 MÜNCHEN 60 POSTFACH 500662 TELEFON (040) 396295 TELEFON (089) 885210

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Telegramm-Adresse: Deollnerpatent München

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Ihr Zeichen: Unser Zeichen: 8000 München, den

H 2944

Exxon Research And Engineering Company P. O. Box 55
Linden, N.J. 07036
V. St. A.

Verfahren und Einrichtung zur Steuerung einer Schaltung für die Erzeugung dreilagiger Wellenformen

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Poetecheckkonto: Hambure 291220-205 · Bank: Dref <ner Bank AG. Hamburg, Kto.-Nr. 3813697

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zur Steuerung einer Schaltung für die Erzeugung dreilag\ger Wellenformen, wobei es sich allgemein um die Steuerung des Betriebes bestimmter Wechselrichter und Schaltungen für die Erzeugung bestimmter Wellenformen handelt.

Viele Anwendungsbereich erfordern die Umwandlung einer Gleichspannung in eine Wechselspannung mit einer bestimmten Wellenform, wobei es sich meist um eine Sinuswelle handelt. Viele unterschiedliche Wechselrichter und Schaltungen für die Erzeugung bestimmter Wellenformen sind verfügbar· Diese Systeme werden eingesetzt, um viele unterschiedliche Typen von Wechselstromlasten zu treiben, wobei sie oftmals zum Antrieb von Wechselstrommotoren dienen über einen weiten Bereich unterschiedlicher Kombinationen von Geschwindigkeit und Drehmoment. Zur Durchführung dieser Funktion muß die gebildete Wechselstromspannungs-Wellenform, wobei es sich in diesem Beispiel um eine Sinuswelle handelt, unabhängig variierbar hinsichtlich der Frequenz und der Amplitude sein, sich über einen großen Bereich von Leistungspegeln einstellen lassen und in der Lage sein, einen Betrieb sowohl von einphasigen als auch von mehrphasigen Wechselstromlasten zu ermöglichen. Es ist auch wichtig, daß die Wellenform relativ frei von Oberwellen ist bei der Annäherung en eine reine Sinuswellenform. Es ist bekannt, daß derartige Wellenformen

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unter Verwendung von Pulsbreiten-Modulationstechniken erzeugt werden können, zur Bildung einer mehrlagigen, stufenförmigen Wellenform, die der gewünschten Wellenform äquvalent ist. Jeder Halbzyklus der erzeugten Wellenform wird in einer Reihe diskreter Impulse unterteilt, wodurch eine gerasterte Wellenform gebildet wird. Der zeitliche Abstand und die Impulsbreiten der einzelnen Impulse der erzeugten Wellenform werden gesteuert, um den Oberwellengehalt der erzeugten Wellenform zu vermindern. Es werden auch bei vielen der bekannten Steuerschaltungen zum Betrieb der Einrichtungen zur Erzeugung der Wellenformen und Wechselrichtersysteme Steuersignale abgeleitet durch den Vergleich eines Sinuswellenbezugssignals oder einer Wellenform mit einer einfachen dreieckförmigen Welle, wobei die letztere eine Frequenz besitzt, die wesentlich höher als diejenige der ersteren ist. Die Impulsfolge der Steuersignale oder die von einem solchen Vergleich abgeleiteten Impulse besitzen eine Breite, die dem zeitlichen Abstand zwischen dem aufeinanderfolgenden Abfangen des Bezugssignals und des Taktsignals entspricht, wenn das Taktsignal eine größere Amplitude als das Bezugssignal besitzt. Ein derartiges Steuersystem beschreibt die US-PS 3 510 751 zur Erzeugung einer einpegeligen, zweipolarigen, durch Pulsbreiten-Modulation gebildeten Sinuswelle. Auch die US-PS 4 04T 083 beschreibt ein Motorantriebssystem mit einem Wechselrichter zur Erzeugung einer einlagigen-) bi-polaren, durch Pulsbteiten-Modulation gebildete Sinuswelle, wobei die Einrichtung zur Erzeugung des Steuersignals den Vergleich eines Sinuswellenbezugssignals mit einer einfachen, dreieckförmigen

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Taktwelle verwendet.

Die bekannten Schaltungen sind kompliziert und führen nur zu einer mangelnden Reinheit der gebildeten Wellenform. Der Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, das Verfahren und die Einrichtung der eingangs genannten Art in einer einfachen, unkomplizierten Weise auszubilden, wobei eine möglichst hohe Reinheit der gebildeten Wellenform erzielt werden soll.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis der Erfinder zugrunde, daß grundsätzlich die Reinheit der gebildeten Wellenform verbessert wird, wenn die gerasterte, durch Pulsbreiten-Modulation gebildete Wellenform mehrlagig ausgebildet isi; und daß das Steuersystem zur Erzeugung der Steuersignale zum Antrieb einer bestimmten Schaltung für die Erzeugung einer im wesentlichen dreilagigen Wellenform mit einer dynamischen Nullbezugsgröße wesentlich vereinfacht wird, wenn drei dreieckförmige Taktwellenformen voneinander pegelverschoben und zur Abtastung des oberen Drittels, des mittleren Drittels und des unteren Drittels eines jeden Zyklus des Bezugssignals verwendet werden. Dementsprechend umfaßt, die Erfindung die Schritte zur Erzeugung einer Mehrzahl von Bezugswechselstromwellenformen, die jeweils eine vorbestimmte Wellenform und Phasenbeziehung im Vergleich zu den anderen Bezugswechselstromwellenformen besitzen. Dabei werden erste bis dritte Wechselstromabtastwelle nformen mit gleicher Phase und Frequenz gebildet, wobei die Frequenz wesentlich größer

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als diejenige der Bezugswechselstromwellenformen ist. Man vergleicht die ersten bis dritten Wechselstromabtastwellenformen fortlaufend mit den jeweils oberen, mittleren und unteren Teilen jeder einzelnen der Vielzahl der Bezugswechselstromwellenformen, um eine gleiche Vielzahl von jeweils ersten, zweiten und dritten Pulsbreiten modulierten, Impulsfolgen _zu erzeugen, worauf man schließlich die Anzahl der Impulsfolgen dekodiert und Steuersignale erzeugt zum Betrieb einer gleichen Vielzahl von Wechselrichterschaltungen zur Erzeugung mehrphasiger bezogener Ausgangsspannungen, während Wellenformen drei lagig ausgebildet und gerastert sind, sowie ein dynamische Nullpotential besitzen.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen deutlich, in denen vergleichbare Bausteine mit den selben Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigt im einzelnen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine beispielhafte Schaltanordnung zur Erzeugung dreilagiger Wellenformen,

Fig. 2 in schematischer Darstellung die Schaltung eines transistorbestückten Schaltkreises, entsprechend jeweils eines der Schalter S3, S4, S<3, S'4, S'*3, S·«4 gemäß Fig. 1,

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Fig. 3 typische dreiphasige Sinuswellen gemäß dem

beschriebenen Beispiel, die durch die Schaltung gemäß Fig. 1 erzeugt worden sind,

ff Fig. 4 ein Steuerungsdiagramm zur Darstellung der

S passenden Wellenformen, wobei die Fig.4A einen

vollen Zyklus eines Sinuswellenbezugssignals und die entsprechenden drei pegelverschobenen, dreieckigen Steuerwellenformen, Fig. 4B die drei Impulszüge, abgeleitet von dem Vergleich der drei dreieckförmigen Steuerwellenformen mit der Bezugssinuswelle, die Fig. 4C das dekodierte Paar von Impulszügen, die von den drei Impulszügen gemäß Fig. 4B abgeleitet sind, und Fig. 4D die erzeugte Sinuswelle, die man durch den Betrieb der in Fig. 1 dargestellten Schaltung unter Verwendung der Steuersignale gemäß Fig. 4C erhält, zeigt,

Fig. 5 ein Blockschaltbild einer Steuereinrichtung zur Erzeugung der Steuersignale für den Betrieb der Wechselrichterschaltung gemäß Fig. 1 für die Herstellung der Wellenform zur Erzeugung von N-Phasen bezogenen Wechselstromausgangsspannungen und

Fig. 6 in schemaitscher Darstellung eine Schaltanordnung der Steuereinrichtung gemäß Fig. 5 zur Erzeugung eines Steuersignals zum Betrieb des Wellenform-

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bildungssystems gemäß Fig. 1, um die aufgebauten Dreiphasen-Sinuswellenausgangsspannungen zu erzeugen.

Die Wechselrichterschaltung zum Aufbau der Wellenform gemäß Fig. 1 entspricht der Ausführungsform gemäß Fig. 10 der deutschen Patentanmeldung P 28 46 491.7. Weiterhin entsprechen die Ausführungsformen gemäß den Fig. 2 und 3 jeweils den Fig. und 11 der gleichen Anmeldung. Da eine ausführliche Beschreibung innerhalb der erwähnten Anmeldung gegeben ist, soll nachfolgend nur eine kurze Erläuterung der Schaltungen gemäß den Fig. 1 und 2 folgen.

Die Wellenformumkehrschaltung gemäß Fig. 1 kann beispielsweise gesteuert werden, um die Gleichstromspannungen El und E2 von den Batterien 138 bzw. 140 in N-Phasen bezogene Wechselstromausgangssignale umzukehren, wie z. B. in die dreipha&^nbezogenen erzeugten Sinuswellensignale 178, 180 und 182,die in Fig. 3 dargestellt sind. Wenn in Fig. 1 die Pole 41 an die Kontakte 45 der Schaltern S3 bzw. S4 angeschlossen werden (dabei soll angenommen werden, daß der Kondensator 146 zuvor aufgeladen worden ist, bis zu einer Ladespannung, die der Summe von El und E2 entspricht)., so ist die Spannung zwischen dem Pol 41 des Schalters S4 und der Erdungsklemme 136 gleich (2El +E2), da der Kondensator 146 effektiv in Reihe mit der Batterie 138 zwischen dfesen Schaltungspunkten angeschlossen ist. Außerdem ist zu dieser Zeit der Kondensator 148 an die Batterien 138 und 140 angeschlossen, womit der Kondensator 148 bis zu einem Pegel aufgeladen wird, bei welchem die

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Spannung sich der Summe von El und E2 nähert. Wenn in dem > Schalter S3 der Pol 41 an der Klemme 45 angelegt bleibt, und wenn der Schalter S4 so betätigt wird, daß dessen Pol 41 an den unteren Kontakt 43 gelegt wird, so ist die Spannung an der J;¹ Polklemme 41 des Schalters S4 nun minus E2, entsprechend der ·;■ Reihenkombination der vorwärtsleitenden Diode 144 und der Batterie 140 zwischen der Erdklemme 136 und dem Kc takt 43 ^! von S4. Wenn der Pol 41 des Schalters S3 zum unteren Kontakt 43 dieses Schalters geführt ist, wird die Diode 144 gesperrt und der aufgeladene Kondensator 148 ist effektiv in Reihe mit der Batterie 140 geschaltet zwischen den Klemmen 136 und dem ί

f Kontakt 43 des Schalters S4, wodurch ein Spannungspegel von / (-El - 2E2) an den Pol 41 des Schalters S4 geleg'; wird. Wenn schließlich der Schalter S4 so betätigt wird, daß dessen Pol 41 an dessen oberem Kontakt 45 anliegt, ändert sich der Spannungspegel an dem Pol 41 des Schalters S4 in +F>1, entsprechend der Reihenschaltung der nun vorwärtsleitenden J Diode 142 in Reihe mit der Batterie 138 zwischen der Erdklemme 136 und dem oberen Kontakt 45 des Schalters S4. Wenn man also die Schalter S3 und S4 steuernd derart schaltet, ;<

ρ daß sie sich während vorgasuimmter Zeitintervalle über den I vollen Zyklus einer gewünschten Wellenform in den verschie- ί denen Kombinationen ihrer Betriebszustände befinden, so kann diese Wellenform über einen solchen Betrieb synthetisiert werden. So zeigt beispielsweise die Fig. 4D eine drellagige, schrittweise gerasterte, synthetisierte Sinuskurve, die über eine entsprechende Betätigung der Schalter S3 und S4 erzeugt ist. In einer ähnlichen Weise sind in Fig. 1 die

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zweiten und dritten Wechselrichterstadien dargestellt, wo- _f, bei die identischen Bezugsziffern mit einem bzw. zwei Strichen gezeigt sind, die zusammen mit dem Phasestadium C betreibbar sind, um dreiphasenbezogene Ausgangsspannungen 178, 180 und 182 (siehe Fig. 3) zum Antrieb einer Last, wie beispielsweise der Motorwicklungen 172, 174 und 176 eines Dreiphasenmotors zu erzeugen. Wie dargestellt, können bis zu N derartiger Wechselrichterstufen betrieben werden, um ein N-phasiges Wechselstromausgangssignal oder eine Spannung zum Antrieb einer N-phasigen Last zu erzeugen.

Die Schalter S3 und S4 der untersten Wechselrichterstufe gemäß Fig. 1 und die jeweils durch einen einfachen und einen zweifachen Strich gekennzeichneten Elemente jeweils der beiden oberen Stufen bis zu den vergleichbaren Schaltern der N-Phase-Wechselrichterstufe sind jeweils als einpoliger Zweiwegeumschalter gezeigt. In Fig. 2 ist ein Teil einer Hochleistungsschaltverstärkerschaltung gezeigt, die für jeweils einen der Schalter S3 und S4 der ersten Wechselrichtstufe bis zur N-ten Wechselrichterstufe der Wellenformaufbauschaltung gemäß Fig. 1 beispielsweise geeignet ist. Wenn beim Betrieb ein Steuersignal mit eiier positiven oder hochpegeligen Spannung (nachfolgend als ein Pegel ^M1^M) bezeichnet, an die Steuerklemme 33 angelegt wird, spricht die Pufferstufe 71 an, indem sie einen Strom über die Steuerleitung 65 in die Basis des Transistors 37 leitet. Der NPN-DarlingtonverstSrker 37, 39 spricht durch Einschalten an und legt im wesentlichen die Ausgangsklemme 41 an die Klemme 43 Über den Hauptleitungsweg des DarlingtonverstSrkers 37, 39. Außerdem spricht zu dieser Zeit,entsprechend dem

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hochpegeligen Signal an der Klemme 33, die Pufferstufe 71 an, indem sie eine Ladung aus der Basis des Transistors 27 abzieht und den Darlingtonverstärker 27, 29 in abgeschaltetem Zustand hält. Wenn das Steuersignal einen niedrigen Wert annimmt (nachfolgend als Pegel "0" bezeichnet), spricht die Puffersteuerschaltung 71 an, indem sie eine Ladung aus der Basis des Transistors 37 abzieht und der Darlingtonverstärker 37, 39 schaltet dementsprechend ab. In der Zwischenzeit führt die Pufferschaltung 71 nun einen Strom in die Basis des Transistors 27, der Darlingtonverstärker 27, 29 schaltet ein, und es fließt ein Strom von der Eingangsklemme 45 über den Hauptstromleitungsweg des Darlingtonverstärkers 27, 29 zur Ausgangsklemme 41, wodurch der Spannungskegel an der Ausgangsklemme 41 auf einen positiven Pegel angehoben wird (unter der Annahme, daß eine positive Spannung an die Kfemme 45 gelegt ist). Die Widerstände 64, 66, 68 und 70 dienen zur Steuerung der Kollektor-Basisverlustströme der Transistoren 27, 29, 37 bzw. 39. Es ist noch herauszustellen, daß andere transistorisierte Schaltverstärker innerhalb von Schaltungen, die die gleiche Funktion wie die Schaltung gemäß Fig. 6 durchführen, als Schalter S4 und S3 und die entsprechenden Gegenstücke eingesetzt werden können.

In den Fig. 4A bis 4D sind die verschiedenen Signale und Wellenformen,entsprechend dem vorliegenden Verfahren, zur Erzeugung einer dreilagigen, schrittweise gerasterten Ausgangswellenform 200 dargestellt, mit einem Muster, das im wesent-

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lichen einer Bezugswechselstromwellenform 202 in diesem Beispiel einer Sinuswelle äquivalent ist. Es ist jedoch anzuführen, daß die Bezugswechselstromwellenform auch eine andere als eine Sinuswelle sein kann. In Fig. 4A sind drei dreieckförmige Steuer- oder Probenwellenformen 204, 206 bzw. 208 dargestellt, die fortlaufend mit der Bezugssinuswelle 202 verglichen werden. In diesem Falle besitzen die dreieckförmigen Wellenformen 204, 206 und 208 die gleiche Phase und Frequenz, jedoch unterschiedliche Amplitudenbereiche, da der obere Teil (das obere Drittel), der mittlere Teil (das mittlere Drittel) und der untere Teil (das untere Drittel) der Bezugssinuswelle 202, wie dargestellt, herausgenommen sind. Wie in diesem Beispiel gezeigt ist, wurde herausgefunden, daß für einen optimalen Betrieb die dreieckförmige Welle 206 einen größeren Amplitudenbereich haben solle, als die oberen und unteren dreieckförmigen Wellen 204 und 208, wodurch die dreieckförmige Welle 206 die Amplitudenbereiche der dreieckförmigen Wellen 204 und 208 überlappt, oder sich in diese hineinerstreckt. Bei anderenBeispielen, in denen Wechselrichterschaltungen eingesetzt werden, die sich von denjenigen gemäß Fig. unterscheiden, können die relativen Amplitudenbereiche und die I Anordnung der dreieckförmigen Wellen 204, 206 und 208 anders sein, als dies hier beschrieben ist. In Fig. 4B erzeugt der Vergleich der dreieckförmigen Wellen 204, 206 und 208 mit der Bezugswechselstromwellenform 202 Impulsfolgen 210, 212 bzw· 214. Die Impulsbreite oder die Zeitintervalle eines I jeden Impulses der Impulsfolgen 210, 212 und 214 entspricht der Zeitdauer, die die Amplitude der entprechenden Wellenform 204, 206 bzw. 2O8jgeringe» ist als die aso Amplitude

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der Bezugswellenform 202. Dementsprechend sind alle Impulsfolgen 210, 212 und 214 pulsbreitenmodulierte Wiedergaben des Vergleiches und der Abrufzeiten zwischen den dreieckförmigen Wellen 204, 206 und 208 und der Bezugswechselstromwellenform | 202.

In Fig. 4C sind die abruf- oder pulsbreitenmodulierten Signale 210, 212 und 214 dekodiert, um die Steuersignale CS3 und CS4 , für den Betrieb der Schalter S3 bzw. S4 der C-Phasenwechselrichterschal tung, beispielsweise gemäß Fig. 1 zu erzeugen, mittels welcher die synthetisierte Wellenform 200 gebildet wird. Die reine Sinuswelle, die dieser Ausgangswellenform 200 entspricht, fet als Wellenform 216 dargestellt, die auf der synthetisierten Wellenform 200 aufliegt. Es iet herauszustellen, daß die sythetislerte Wellenform 200 einen dynamischen ) Nullpegel besitzt, d. h., diese sythetisierte Wellenform 200 ι beginnt nicht, endet nicht, oder besitzt irgendwelche Teile bei null Volt für einen vorgegebenen Zeitabschnitt) sie besitzt jedoch einen Übergang über die Nullachse in Schrittfunktionsweise, wodurch der dynamische Nullbezug erzeugt wird. Es ist herauszustellen, daß bei der Verwendung einer anderen Wechselrichterschaltung,als der in Fig. 1 gezeigten, zur Erzeugung der synthetisierten Ausgangswelleriform 200 von den abgerufenen Signalen 210, 212 und 214 die dekodierten Signale anders sein können,als in Fig. 4C gezeigt, d. h., es kann ein anderes Dekodierschema als das gezeigte erforderlich sein. ·;. Das Verfahren gemäß der Erfindung ist erläutert zur Er- ;*'. zeugung einer einphasigen Ausgangsspannung oder synthetisierten J

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Wellenform 200. Zur Erzeugung von mehrphasigen, synthetisierten Ausgangswellenformen wird das gleiche Verfahren eingesetzt, mit der Ausnahme, daß die Bezugswellenformen 202 für jede Phase entsprechend phasenverschoben voneinander sind, um die entsprechende Phasenstellung zwischen den mehrphasigen Ausgangssignalen 200 zu erhalten.

Ein Blockschaltbild der Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in Fig. 5 dargestellt. Ein spannungsgesteuerter Oszillator 218 spricht auf eine Frequenz eines geschwindigkeitsbezogenen Spannungseingangssignal an, das an die Klemme 220 gelegt ist, zur Erzeugung einer Folge von Taktimpulsen 222 mit einer Frequenz, die der Spannungsamplitude des Geschwindigkeitseingangssignals proportional ist. Die Taktimpulse 222 werden an einen Auf/Ab-Blnärzähler 224 angeordnet, der die Taktimpulse von Null aufwärts bis zu einer vorbestimmten, maximalen Binärzahl zählt und dann zurück bis Null von dieser maximalen Binärzahl, wobei dieser Zählprozess wiederholbar ist. Das Ausgangssignal von dem Binärzähler wird als Eingangssignal an jeden der N-Codewandler 226, 228, 230 und 232 angelegt, um das Binärsignal in ein spezielles sinusgewichtetes binäres Ausgangssignal von den Wandlern umzusetzen. Es ist noch zu erwähnen, daß N eine positive ganze Zahl ist, die ungleich Null ist. Wenn N gleich 1 ist, dann wird beispielsweise nur eine einphasige Ausgangswelle synthe tisiert. Wenn N gleich 2 ist, wird angenommen, daß zweiphasen- bezogene Ausgangssignale synthetisiert werden sollen, wodurch das sinusgewichtete binäre Ausgangssignal von dem zweiten Codewandler 228 um 90° phasenverschoben ist, im Hinblick auf

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das gewichtete binäre Ausgangssignal von dem ersten Codewandler 226. Wenn N größer als 2 ist, dann sind die sinusgewichteten Ausgangssignale von den aufeinanderfolgenden Codewandlern 226 bis zum N-ten Codewandler 232 zueinander um (36O°/N) phasenverschoben. Die sinusgewichteten binären Ausgangssignale des ersten bis N-ten Codewandlers 226 bis 232 werden durch die ersten bis N-ten multiplizierenden Diagonal-Analogwandler in deren analoge Darstellung umgesetzt, wobei in diesem Beispiel die Sinuswellen in der richtigen Phasenbeziehung zueinander stehen. Wie bereits oben erläutert wurde, können die Codewandler 226 bis 232 auch anders als für eine Sinusgewichtung programmiert werden, d. h., I zur Erzeugung eines anderen als eines Sinuswellensignals von den Ausgangsklemmen des Digital-in-Analog-Wandlers 234. Ein Amplitudensignalgenerator 236 ist steuerbar zur Erzeugung eines Amplitudensignals als Bezug für jeden der Digital-in-Analogwandler 232, um die Amplitude der N-Bezugswechselstromwellen zu bestimmen, die durch diese Wandler 234 erzeugt wurden.

Ein dreieck-spannungsgesteuerter Oszillator 237 spricht auf

den Pegel oder die Amplitude des Geschwindigkeitseingangs-

f signals an und erzeugt ein dreieckwellenförmiges Ausgangssignal 238, dessen Frequenz direkt proportional hierzu ist, über einen Bereich zwischen vorbestimmten minimalen und maximalen Frequenzen. Diese Dreieckwellenform 238 ist pegelverschoben durch die Ober-, Mittel- und Unterumsetzer 240, und 244 zur Erzeugung der ersten, zweiten und dritten drei-

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eckförmigen Abtast- oder Steuerwellenformen 204, 206 bzw. 208. Es ist noch herauszustellen, daß bei manchen Anwendungen eine andere als eine Dreieckwellenform geeignet ist, um eine Bezugswellenform abzutasten, wobei es sich beispielsweise um eine Sägezahnwellenform handeln kann. Der Vorteil der Verwendung einer Dreieckwellenform zur Abtastung liegt in der Symmetrie derartiger Wellenformen. Eine solche Symmetrie erzeugt im allgemeinen symmetrischere Ausgangswellenformen mit einem niedrigeren Oberwellengehalt. Die Abtastwellenformen 208, 206 und 204 werden jeweils als individuelle Eingangssignale dem ersten bis N-ten Vergleicher 246 zugeführt. Jeder erste bis N-te Vergleicher 246 vergleicht jeweils eine der ersten bis dritten Wechselstromabtastwellenformen 204, 206 und 208 mit den ersten bis N-ten Bezugswechselstromwellenformen von den Digital-in-Analog-Wandlern 234,um jeweils drei Pulsbreiten modulierte Impulsfolgen zu erzeugen, die die Abstünde hierzwischen repräsentieren, wie dies weiter oben erläutert worden ist. So erzeugt beispielsweise der erste Vergleicher 246 die pulsbreitenmodulierten Impulsfolgen 210, 212 und 214, die in Fig. 4 dargestellt ist. Der erste bis N-te Dekodierer 248 dekodieren die pulsbreitenmodulierten Impulsfolgen von den Vergleichern 246, um die Steuersignale C* bis C_n-I, C_n zur Steuerung des Betriebes der Schalter für die Wellenformsynth&isierschaltung gemäß Fig. 1, um die N-Phasen bezogenen, synthetisierten Wellenformen darzustellen. Wenn beispielsweise die Steuersignale Cl bis C6 zum Betrieb des Wechselrichtersystems gemäß Fig. 1 erzeugt werden zur Darstellung der Dreiphasenspannungen für den Betrieb des Dreiphasenr.iotors, der durch die Motorwicklungen 172,

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174 und 176 dargestellt ist, so beträgt unter der Annahme, daß die Phasenspannung A in der O°-Phase liegt, die Phasenspannung B + 120° in bezug auf die Phase A und die Phasenspannung C + 240° in bezug auf die Phasenspannung A. Um die Drehrichtung des Motors umzukehren, wird ein Vorwärts/Rück- ^l wärts-Signal, das an der Klemme 250 anliegt, von dem binären ♦«1"-Pegel in einen binären "O"-Pegel geändert, um Ue Phasenspannung B und die Phasenspannung C umzukehren, wodurch die Phasenspannung B um + 240° zur Phasenspannung A, und die Phasenspannung C um + 120° zur Phasenspannung A verschoben ist. Die gleichen Ergebnisse erhält man, indem man die positiven oder Phasenfiihrungsspannung B und C in bezug auf die Phasenspannung A in negative oder nachfolgende phasenbezogene Spannungen in bezug auf die Phasenspannung A ändert. Mit anderen Worten, spretien bei einem System zur Erzeugung von N mehrphasenbezogener synthetisierter Ausgangsspannungswellenformen die Codewandler auf den binären Status des Vorwärts-RUckwärts-Signals an, das an die Klemme 250 angelegt ist, um entweder Führungs- oder Folgephasen bezogene Signale zwischen jeweils aufeinanderfolgenden sinusgewichteten Binärausgangs signalen zu erzeugen, die durch den ersten bis N-ten Code wandler 226, 228, 230 und 232 produziert worden sind, um schließtlich entweder eine führende oder eine nachfolgende Phasenbeziehung zwischen den aufeinanderfolgenden, synthetisierten Ausgangssignalen von der Wechselrichterschaltung | gemäß Fig. 1 zu erzeugen. ·ί|

Die Steuereinrichtung gemäß Fig. 5 läßt sich für ein selek· | tives Variieren der Amplitude der Bezugswechseletromwellenform

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betreiben, um ein vorbestimmtes Rastermuster in der Ausgangswellenform von der Weehselrichterschaltung zu erzeugen. Anderer- ' seits kann man zum selktiven Variieren der Frequenz der Bezugswechselstromwellenform unter Konstanthaltung deren Amplitude eine gewünschte Frequenz mit konstanter Amplitude von der Ausgangswellenform des Wechselrichters erhalten, oder zur gleich-zeitigen Variierung der Amplitude und der Fr<. ,aenz der Bezugswechsel Stromwellenform zur Erzeugung eines Musters in der Ausgangswellenform von dem Wechselrichter zur Darstellung eines konstanten Volt pro Hertz-Verhältnis oder jeder anderen gewünschten Beziehung.

Die Fig. 6 zeigt in schematischer Darstellung die Schaltanordnung der Steuereinrichtung zur Erzeugung der Steuersignale CS3, CS4, CS'3, CS«4, CS* «3 und CS¹M zum Betrieb der in ähnlicher Weise bezeichneten Schalter der Wechselrichterschaltung gemäß Fig. 1 zur Erzeugung von Drezphasenausgangsspannungen als Beispiel. Für den Betrieb enthält,unter Bezugnahme auf die Fig. 5 und 6,der epannungsgesteuerte Impulsoszillator 218 einen aus einem integrierten Schaltkreis bestehenden »pannungsgegesteuerten Impulsoszillatorchip 252, ein Geschwindkkeitseinstellungspotentiometer 254 mit einer Spannungsklemme 256 zur Aufnahme einer Spannung +V sowie einen Eingangswiderstand 258. Das Potentiometer 254 ist einstellbar, um den Pegel des Geschwindigkeitseingangssignals, das an die Klemme 220 angelegt wird, zu ändern, um die Frequenz des pulsierenden Ausgangssignals von dem epannungsgesteuerten Oszillatorchip 252 zu steuern und die Frequenz des spannungsgesteuerten Dreieckoszillators 237 einzustellen.

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Der spannungsgesteuerte Dreieckoszillator 237 umfaßt einen Eingangswiderstand 260 zur Anlage des Geschwindigkeitseingangssignals an die invertierende Klemme eines die Zählfrequenz herabsetzenden ' ^Rechenverstärkers ₂62. Der Rechenverstärker 262 be- I sitzt auch einen Erdungswiderstand 264, der über seine nichtinvertierende Klemme geerdet ist, während ein Rückkopplungswiderstand 266 zwischen dessen Ausgangs- und invertierender Eingangsklemme geschaltet ist. Das Verhältnis zwischen den Werten des Rückkopplungswiderstandes 266 und dem Eingangswideretand 260 bestimmt in erster Linie die Herabsetzung der Zählfrequenz des Geschwindigkeitseingangssignals, das an die Klemme F eines spannungsgesteuerten Dreieckwellenoszillatorchips oder der integrierten Schaltung 268 angeschlossen ist. Ein Potentiometer 270 besitzt eine Spannungsklemme 272 zur Aufnahme einer Betriebsspannung +V und ist einstellbar zur Anlage einer Gleichspannung an die Klemme H des spannungsgesteuerten Dreieckwellenoszillatorchips 268 zur Einstellung der Amplitude des Dreieckausgangssignals, das an der Ausgangsklemme G dieses Chips vorliegt.

Der binäre Auf/Abzähler 224 umfaßt einen binären Zählchip 274 I mit einer integrierten Schaltung, der eine Taktklemme (CLK) zur Aufnahme eines Taktsignals von dem spannungsgesteuerten Oszillatorimpulschip 252 (entwickelt an der Ausgangsklemme G dieses Chips)besitzt, sowie eine Auf/Abklemme (U/D) zur Aufnahme eines binären,"O"-Singals für die Abzählung und eines binären "!."-Signals für die Aufzählung. Das binäre Zählnetzwerk 224 umfaßt außerdem ein UND-Glied 276, ein RS-Flip-Flop 278 sowie ein Kipp-Flip-Flop 280. Während des Betriebes wird,

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wenn die binäre Zählung oder der Wert des binären Ausgangssignals 2°, 2¹, 2², 2³ von dem Zählchip 274 den Wert Null einnimmt, eine binäre 1 oder ein hohes Signal an der C_- Klemme dieses Chips erzeugt, um das Flip-Flop 278 einzustellen, wodurch die Q-Ausgangsklemme dieses Flip-Flop einen hohen Pegel einnimmt und dadurch den binären Zähler 274 zum Aufzälen stellt. Wenn der Wert des binären Ausgangssignals von dem Zäler 274 eine dezimale 12 erreicht, spricht das äquivalente UND-Glied 276 an, durch die Anlage eines Rückstellsignals an die Rückstellklemme des Flip-Flops 278, womit dieser Flip-Flop zurückgestellt wird, und bewirkt wird, daß dessen Q-Ausgangsklemme einen niedrigen Wert einnimmt, oder ein binäres "0"· Signal erzeugt. Entsprechend dem niedrigen Signal von dem Flip-Flop 278 beginnt der Binärzähler 274 nun von der dezimalen 12 abwärts zu zählen, und wenn Null erreicht ist, nimmt die C₀-Ausgangsklemme wieder einen hohen Wert ein, um das Flip-Flop 278 so einzustellen, daß eine Aufwärtszählung wieder eingeleitet wird, wie dies weiter oben beschrieben wurde. Dieser Zyklus des Auf- und Abzählens ist während des Betriebes der Steuereinrichtung wiederholbar. Das Kipp-Flip-Flop 280 wird jeweils geschaltet, wenn das Signal von der Q-Ausgangsklemme des Flip-Flops 278 einen hohen Wert einnimmt. Dementsprechend ist während eines Auf- und Abzählzyklus des Zählers 274 das Auegangssignal von der Q-Klemme des Kipp-Flip-Flop 280 aus einem hohen Pegel oder bei einer binären "V und währendcfes unmittelbar folgenden nächsten Auf- und Abzählzyklus des Zählers 274 das Ausgangssignal der Q-Klemmdes Flip-Flop 28o auf einem nfedrigen Pegel oder bei einer binären "0". Wenn, wie in diesem Beispiel eine Sinuswellenkurve erzeugt wird,

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liegt das Signal von der Q-Klemme des Flip-Flop 280 bei einem hohen Pegel, während eines halben Zyklus der Sinu·- wellenform und auf einem niedrigen Pegel während des nächsten Halbzyklus der Sinuswellenform.

Bei den Codewandlern 226, 228 und 230 handelt es sich um Speicherchips mit integrierten Schaltungen, von denen jeder programmiert ist, um das binäre Ausgangssignal von dem Zähler 274 in ein sinusgewichtetes Binärsignal umzusetzen. Bei diesem Beispiel sind die Speicher mit den integrierten Schaltungen 226, 228 und 230 so programmiert, daß sie auch für eine entsprechende Phasendifferenz zwischen den sinusgewichteten Binärausgangssignalen sorgen, um dreiphasenbezogene sinusförmige Ausgangsspannungen zu erzeugen. Wie weiter oben erläutert wurde, können die Codewandler oder Speicherchips 226, 228 und 230 auch programmiert sein, um andere Wichtungen oder Umsetzungen des binären Ausgangssignals von dem Zähler 274 durchzuführen, um ein anderes als ein sinusförmiges Bezugssignal zu erzeugen, d. h., irgendeine andere praktische Bezugswechselstromwellenform bereitszustellen. In Abhängigkeit von dem Anwendungsbereich können als Speicher 226, 228 und 230 ein programmierbarer Lesespeicher (PROM), ein löschbarer, programmierbarer Lesespeicher (EPROM) oder ein Lesespeicherchip (ROM) usw. eingesetzt werden. In dem vorliegenden Beispiel besitzt jeder der Speicherchips 226, 228 und 230 eine Phaseneingangsklemme M zur Aufnahme des Auf/Ab-Ausgangssignals des Flip-Flop 278 und eine Polaritätseingangsklemme P zur Aufnahme des Ausgangs-

....21

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signals von der Q-Klemme des Kipp-Flip-Flop 280. Die Kombination der Signale, die durch die Klemmen P und M aufgenommen wird, bestimmt die Polarität und die Phase des Ausgangssignals von jedem jeweiligen Speicherchip. Die Phasenbeziehung zwischen den sinusgewichteten binären Ausgangssignalen von den Speicherchips 226 und 228 wird umgekehrt, indem man den Zustand des Phasen- oder Vorwärts/Rückwärts-Signals 250 (im Falle des Antriebes eines Motors z. B.) von einer binären "1" in eine binäre "0" beispielsweise ändert.

Bei den Diijital-zu-Analog-Wandlern (erste, zweite und dritte) 234 handelt es sich in diesem Beispiel um integrierte Schaltungen. Der Amplitudensignalgenerator 236 ist mit einem Potentiometer 282 versehen, das zwischen der Erde und einer Spannungsklemme 284 angeschlossen ist, um eine Gleichspannung +V aufzunehmen. Das Potentiometer 282 ist so eingestellt, daß es einen notwendigen Pegel einer Besugsspannung V_R an jeden der Wandler 234 legt, um die Amplitude des Ausgangssignals, abgeleitet von den Ausgangsklemmen C eines jeden dieser Wandlerschaltungen 234, einzustellen. In diesem Beispiel sind die Ausgangsspannungen sinuswellenförmig, wobei die Ausgangsspannung von dem zweiten Wandler um +120 zum dritten Wandler phasenverschoben ist, während die Ausgangsspannung des ersten Wandlers um +240° im Hinblick zum dritten Wandler phasenverschoben ist, was bedeutet, daß dJ Phasenbeziehung der sinusförmigen Ausgangssignale von dem ersten und dem zweiten Wandler 234 hinsichtlich des sinusförmigen Ausgangssignals von dem dritten Wandler iUhrend ist. Zu diesem Zeitpunkt geht man davon aus,

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daß ein binäres 1-Signal an die Phasenklemme 250 angelegt wird. Wenn dieses Phasensignal nun in ein Signal "O" geändert wird, wird die Phasenbeziehung der Ausgangssignale von dem ersten und dem zweiten Wandler 234 umgekehrt, oder in eine negative Phasenbeziehung geändert, wodurch diese Signale nun

% dem Ausgangssignal von dem dritten Wandler nachfolgen.

Der obere Umsetzer oder die Pegelschiebeschaltung 240 umfaßt einen Rechenverstärker 286, einen Rückkopplungswiderstand 288, einen Eingangswiderstand 290, einen Erdungswiderstand 292, einen weiteren Eingangswiderstand 294, ein Potentiometer 296 sowie eine Spannungsklemme 298 zur Aufnahme der Betriebsspannung +V. Das Potentiometer 296 ist so eingestellt, daß es einen bestimmten Weit einer Offsetspannung dem Addierverstärker zuführt, um die dreieckförmige Welle von dem spannungsgesteuerten Oszillatornetzwerk 237 um einen vorbestimmten Betrag zu verschieben. Die Schaltungen für den mittleren und unteren Umsetzer oder die Pegelschiebenetzwerke 242 und 244 sind identisch mit dem Pegelschiebenetzwerk 240 mit der Ausnahme, daß die Werte der Rückkopplungswiderstünde für jeden dieser Schaltungen sich unterscheiden können, um unterschiedliche Amplitudenbereiche für die pegelverschobenen Dreieckwellenausgangssignale von jeder dieser Schaltungen zu schaffen. In Kenntnis, daß bei bestimmten Anwendungen die Werte von den Komponenten sich bei dem oberen, mittleren und unteren Umsetzer 240, 242 und 244 unterscheiden, sind die Bezugszeichen für die letzten beiden jeweils durch ein · bzw. zwei ·· gekennzeichnet, während sie jedoch im Übrigen den Bezeichnungen für

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'2

die obere Umsetzerschaltung 240 entsprechen. Es wurde in der Praxis herausgefunden, daß beispielsweise, wenn die durch den ersten, zweiten und dritten Digital/Analogwandler erzeugten Bezugssinuswellenformen eine maximale Amplitude von etwa i 4 Volt von Spitze zu Spitze besitzen, optimale Steuersignale erzeugt werden, indem man den oberen Umsetzer 240 so einstellt, daß er ein pegelverschobenes Dreieckausgangssignal mit einem Amplitudenbereich von +2 bis +5 Volt, der mittlere Umsetzer 242 ein Dreieckausgangssignal mit einem Amplitudenbereich von -2,2 bis +2,2 Volt und der untere Umsetzer 244 ein Dreieckspannungssignal in einem Amplitudenbereich von -2 bis -5 Volt erzeug.

Die ersten, zweiten und ctitten Vergleicherschaltungen 246 umfassen jeweils drei individuelle Spannungskomparatoren 300, wobei jeder Spannungskomparator 300 ein Paar identischer Eingangswiderstände 302 sowie einen Rückkopplungswiderstand 304 besitzt. Wie dargestellt ist, und wie weiter oben in allgemeineren Begriffen erläutert wurde, wird der erste Vergleicher 246 so betrieben, daß er die Bezugswechselstromwellenform, in diesem Beispiel eine Sinuswelle, mit jeder der dreieckigen Wellenformen vergleicht, die durch die Umsetzerschaltungen 240, 242 sowie 244 erzeugt worden sind, zur Bidlung drei individueller Impulsfolgen T₃, M₃ bzw. B,. Jede dieser drei Impulsfolgen T,, M, und B₃ repräsentieren jeweils das obere Drittel, das mittlere Drittel bzw. das untere Drittel der Bezugsinuskurve von der ersten Digital-in-Analog-Wandlerschaltung. In einer ähnlichen Weise arbeitet die zweite Vergleicherechaltung 246 zur Erzeugung dreier individueller Im-

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pulsfolgen T₂, M₃ bzw. B₂, die die digitalen Werte des Be- ., zugswellensignals von dem zweiten Digital/Analogwandler repräsentieren. Der dritte Vergleicher 246 erzeugt schließlich drei individuelle Impulsfolgen T^, NL bzw. B^, die die digi- :,;i

talen Werte des sinuswellenförmigen Ausgangssignals von dem ddtten Digital/Analog-Wandler repräsentieren.

Die ersten, zweiten und dritten Dekoderschaltungen 248 sind identisch und umfassen jeweils drei UND-Glieder 306, 308 und 310, sowie zwei ODER-Nicht-Schaltglieder 312 und 314. Die erste Dekoderschaltung wird betrieben, um die Impulsfolgen T-, M₃, B₃ zu dekodieren zur Erzeugung der Steuersignale CS₃ und CS₄ für die Betätigung der Schalter S3 und S4 der Wechselrichterschaltung für die Phase C gemäß Fig. 1. In Fig. 4B sind die drei Impulsfolgen 210, 212 und 214 repräsentative Beispiele der Impulsfolgen T₃, M₃ bzw. B₃, die man als Ausgangssignale von der ersten Vergleicherschaltung erhalten kann. Die Fig. 4C zeigt die dekodierten Signale, die man von der ersten Dekoderschaltung erhält, wenn sie die Impulsfolgen T₃, M₃ und B₃ dekodiert. Innerhalb des ersten Dekoders dient das UND-Glied 310 dazu, die Inversion der Impulsfolgen T₃, M- mit der Impulsfolge B₃ durchzuführen, das UND-Glied 308 zur Schaltung der Impulsfolgen T₃, M₃ und B₃, das UND-Glied 306 zur Zusammenschaltung der Umkehrung der Impulsfolge T₃ mit den Impulsfolgen B₃ und M₃, das ODER-Nicht-Glied 312 zur Schaltung der Ausgangssignale von den UND-Gliedern 306 und 308 und das ODER-Nicht-Glied 314 zur Zusammen- ΐ

schaltung der Ausgangssignale von den UND-Gliedern 308 und 310. f

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In ähnlicher Weise arbeitet der zweite Dekoder zur Dekodierung der pulsbreitenmodulierten Impulsfolgen T^, M- und B_? zur Erzeugung dar Steuersignale CS ¹^ und CS ¹^ für die Betätigung der Schalter S¹3 und S¹4 der Wechselrichterschaltung für die Phase B· gemäß Fig. 1. Die dritte Dekoderschaltung dekodiert die pulsbreitenmodulierten Signale T^, M^ und B^ zur Erzeugung der Steuersignale CS¹·3 und C^ '4 zur Betätigung der Schalter S^fl3 und S¹'4 der Wechselrichterschaltung für die Phase A¹ gemäß Fig. 1. Dementsprechend erzeugt die Steuerschaltung gemäß Fig. 6 die Steuersignale zum Betrieb der Wechselrichterschaltungen für die Phasen A¹, B* und C* gemäß Fig. 1 zur Erzeugung der dreiphasenbezogenen Ausgangsspannungen für den Antrieb einer dreiphasigen Belastung, wie beispielsweise einen Motor, der durch die Wicklungen 172, 174 und repräsentiert ist. Unter Bezugnahme auf die Fig. 5 und 6 sollte noch herausgestellt werden, daß die Steuerschaltung oder das System gemäß Fig. 6 ausbaubar ist und N Dekoderschaltungen 248, N Vergleicherschaltungen 246, N Digital/Analogwandler-Schaltungen 234 sowie N Codewandlerschaltungen 232 aufweisen kann, um Steuersignale für den Betrieb von bis zu N-Wechselrichterstufen des Wechselrichtersystems gemäß Fig· 1 zu betreiben für die Erzeugung von N phasenbezogenen synthetischen Gleichspannungen. Es ist außerdem noch zu bemerken daß die Dekoderschaltungen 248 modifiziert werden können, so daß sie andere Steuersignale zum Betrieb anderer Typen von Wechselrichterschaltungen erzeugen, wie sie nicht in Fig. dargestellt sind. Schließlich ist noch herauszustellen, daß die Ausbildung der Steuerschaltung gemäß Fig. 5 und die

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schematische Darstellung der Schaltung gemäß Fig. 6 keine Einschränkung insofern darstellen, als andere

Schaltungen oder Systeme durch den Fachmann eingesetzt I werden können, um das Verfahren gemäß der Erfindung zur Durchführung zu bringen.

....27

Claims

291U70 Patentansprüche: nachträglich geändert

1. .'Verfahren zur Steuerung einer Schaltung für die Erzeugung einer dreilagigen Wellenform mittels Synthetisierschaltung, die eine Mehrzahl von Schaltanordnungen umfaßt, die jeweils auf individuelle Steuersignale ansprechen, wobei man eine erste und eine zweite Gleichspannung in eine mehrlagige, stufenweise gerasterte Ausgangswellenfo.rm bringt, die im wesentlichen einer vorbestimmten Wechselstromwellenform äquivalent ist, dadurch gekennzeichnet, daß man

eine Bezugswechselstromwellenform erzeugt, die eine Form besitzt, welche derjenigen der vorhastimmten Wechselstromwellenform entspricht, erste, zweite und dritte WechselStromsteuerwellenformen erzeugt, die jeweils in Phase miteinander liegen und die gleiche Frequenz aufweisen, wobei die Frequenz wesentlich größer ist als diejenige der Bezugswechselstromwellenform,

gleichzeitig die ersten bis dritten Steuerwellenformen mit dem oberen, dem mittleren bzw. unteren Teil der Bezugswechselstromwellenform vergleicht, um erste, zweite und dritte pulsbreitenmodulierte Impulsfolgen zu erzeugen, wobei die Impulsbreiten der Impulse einer jeden der Impulsfolgen der Zeitdauer entspricht, die die Amplitude der entsprechenden Steuerwellenform ^oofr ist als die a Amplitude der Bezugswellenform zwischen zwei aufeinanderfolgenden Abtastungen und ^wetiißer positiv o<Ur iMtkr Htgtcttv >

die ersten bis dritten Impulsfolgen dekodiert zur Erzeugung eines Steuersignals zum Betrieb der Schaltkreise.

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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die ersten, zweiten und dritten Wechselstromsteuerwellenformen erzeugt, indem man zunächst eine individuelle Wechselstromsteuerwellenform bildet und die individuelle Wechselstromsteuerwellenform dreimal phasenverschiebt zur Erzeugung der ersten, zweiten und dritten Wechselstromsteuerwellenformen, die jeweils einen unterschiedlichen Amplitudenbereich besitzen.

3· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichn"t, daß man die Amplitude der Bezugswellenform selektiv variiert, um ein vorbestimmtes Rastermuster für die Ausgargswellenform zu bilden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Frequenz der Bezugswechselstromwellenform selektiv variiert,' während man die Amplitude konstant hält, um eine gev/Unschte Frequenz bei konstanter Amplitude der Ausgangswellenform zu erzeugen.

5. Veröhren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man gleichzeitig die Amplitude und die Frequenz der Bezuyswechselstromwellenform variiert, um die Schaltkreise zu betreiben, zur Erzeugung eines vorbestimmten Musters der Ausgangswellenform, um damit eine gewünschte Beziehung zwischen der Spannungsamplitude und der Frequenz zu bilden.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den ersten, zweiten und dritten Wechseltetromsteuerwellenformen jeweils um Dreieckwellenformen handelt.

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7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man eine erste und eine zweite Gfeichstromspannung in N-Phasen Wechselstromausgangsspannungen umsetzt (wjoei N eine positive ganze Zahl verschieden von Null ist), wobei die Wechselstromspannung einer jeden Phase eine mehrlagige, stufenweise gelagerte Ausgangswellenform besitzt, die im wesentlichen in Phase und Wellenform jeweils einer der N vorbestimmten Wechs^lstromwellenformen äquivalent ist, wobei man

N Bezugswechselstrommwellenformen mit jeweils einer Wellenform erzeugt, die denjenigen der N vorbestimmten Wechselstromwellenformen entspricht, wobei für N gleich 2, die Wechselstromwellenformen zueinander um 90° phasenverschoben sind und wobei für N größer als 2, jeweils aufeinanderfolgende der N Bezugswechselstromwellenf<
zueinander verschoben sind,

N Bezugswechselstromwellenformen jeweils um 36O°/N in der Phase

eine erste, zweite und dritte Wechselstromsteuerwellenform erzeugt, die jeweils miteinander in der Phase übereinstimmen und die gleiche Eequenz aufweisen, wobei die Frequenz wesentlich größer ist als diejenige der N Bezugswechselstromwellenformen,

die erste bis dritte Wechselstromsteuerwllenform gleichzeitig mit dem oberen, mittleren bzw. unteren Teil einer jeden der N Bezugswechselstromwellenformen vergleicht, zur Erzeugung von N Gruppen von ersten, zweiten und dritten pulsbreitenmodulierten Impulsfolgen und

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291U70 §

die N Gruppen von Impulsfolgen dekodiert zur Erzeugung der Steuersignale für den Betrieb von N We&enform-Synthetisiereinrichtungen.

8. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 7, gekennzeichnet durch

eine Einrichtung zur Erzeugung von N Bezugswechse]*romwellenformen (202), wobei für N gleich 2, die Wechselstrombezugswellenformen (202) um plus 90° in der Phase zueinander verschoben sind und für N größer als 2, jeweils aufeinanderfolgende der N BezugswechselstromwelIenformeη um +360/N zueinander phasenverschoben sind,

eine Einrichtung zur Erzeugung einer ersten, zweiten und ddtten Wechselstromsteuerwellenform (204, 206, 208), die untereinander die gleiche Frequenz besitzen, welche wesentlich höher ist als diejenige der N Bezugswechselstromwellenformen (202),

einen Vergleicher (246) zur Vergleichung der ersten bis dritten Wechselstromsteuerwellenform (204, 206, 208) mit den jeweils oberen, mittleren bzw. unteren Teil einer jeden einzelnen der N Bezugswechselstromwellenformen (202) zur Erzeugung von N Gruppen erster, zweiter und dritter pulsbreitenmodulierten Impulsfolgen und

Dekodiereinrichtungen (248) zum Dekodieren der N Gruppen von Impulsfolgen zur Erzeugung der Steuersignale (CS3, CS4) zum Betrieb der N Wellenform-Synthetisiereinrichtung.

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9. Einrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch

eine Schalteinrichtung (218) zur Erzeugung einer Impulsfolge (222) mit einer vorbestimmten Frequenz,

einen auf die Impulsfolge (222) ansprechenden Auf/Ab-Binärzähler (224) zur wiederholten Aufwärtszählung von Null bis zu einer vorbestimmten Maximalzahl und Abwärtszählung von dieser Maximalzahl bis Null, wobei die Zählung zu jeder vorgegebenen Zeit als binärkodiertes Ausgangssignal dargestellt ist,

Codewandler (226, 228, 230, 232), die auf das binärkodierte Ausgangssignal ansprechen, um dieses Signal in N sinusgewichtete Binärsignale umzusetzen, die um 90° zueinander phasenverschoben sind, wenn N gleich 1 ist und um 360^N für N größer als 2

und multiplizierende Digital-in-Analog-Konverter (234) zur Umformung der N Sinusgewichteten Binärsignale in Analogsignale, die die N Bezugswechselstromwellenformen als N Bezugssinuswellen reprSsentieren.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch

.signal

einen Amplitudengenerator (236) zur Erzeugung eines Amplitudenbezugssignals vorbestimmter Größe, wobei die multipliezierenden Digital-in-Analog-Konverter (234) auch auf das Amplitudenbe zugssignal ansprechen zur Erzeugung der N Sinuswellen, die

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jeweils eine Amplitude besitzen, die der Amplitude des Bezugssignals proportional ist.

11. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung zur Erzeugung des Taktsignals einen spannungsgesteuerten Oszillator (218) umfaßt, der auf ein Eingangssignal anspricht, zur Erzeugung der Impulsfolge, deren Frequenz direkt proportional ist der Amplitude des Eingangssignals.

12. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Codewandler (226, 228, 230, 232) auch auf ein Vorwärts/ Rückwärtssignal anspaachen, das den Zustand von einem binären "1"-Pegel in einen binären "O"-Pegel ändert, um die Phasenbeziehung der N Bezugs'sinuswellen umzukehren, wobei für N gleich 2 die Bezugssinuswelle, die führte, nun in bezug auf die andere Phasenbezugswelle nachfolgt, während für N größer als 2 auf-einanderfolgende N Bezugssinuswellen um - 36O°/N in der Phase zueinander verschoben sind.

13. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung zur Erzeugung der ersten» zweiten und dritten Wechselstromsteuerwellenformen (204, 206, 208). einen spannungsgesteuerten Oszillator umfaßt, der auf die Amplitude eines Einganssignals anspricht, um ein Prlmärsteuerwellensignal zu erzeugen, das eine Frequenz besitzt, die direkt der Amplitude des Eingangssignal über einen Bereich zwischen vorbestimmten minimalen und maximalen Frequenzen proportional

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ist, während zur Aufnahme des primären Steuerwellensignals erste bis dritte Pegelverschiebeeinrichtungen vorgesehen sind, um den Pegel dieses Signals zur Erzeugung einer ersten, zweiten ·,· und dritten Wechselstromsteuerwellenform zu verschieben, die ", unterschiedliche Amplitudenbereich besitzen, entsprechend mindestens einem oberen Teil des positiven Halbzyklus, einem mittleren Teil des positiven und negativen HalbzyVius und des unteren Teiles des negativen Halbzyklus jeder der N phasenbezogenen BezugswechselStromwellenformen.

14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß es : sich bei dem spannungsgesteuerten Oszillator um einen spannungs- ?■■ gesteuerten Dreieckwellenoszillator (237) handelt.

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