JP2002535951A - バイポーラチョッパおよび該バイポーラチョッパの使用方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 交流入力電源電圧の各サイクルのあいだ複数の電圧サンプルを生成するように連続的に交流入力電圧をサンプリングし、所望のフラクション電力消費と等しくなる各電圧サンプルのフラクションを選択し、前記各電圧サンプルフラクションをローパスフィルタにかけることによって交流入力電源電圧から出力電圧を得るための方法およびバイポーラチョッパである。好ましい実施例によれば、出力電圧は正弦であり、各電圧サンプルに対して、所望の電圧の大きさからと個々の電圧サンプルの瞬時の差が出力されるべき電圧サンプルに釣り合うフラクションを許す。これは、各出力電圧に対してきれいな正弦波形を生成し、１に近い力率を確保する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 ［発明の分野］ 本発明は電子式電圧制御回路に関する。

【０００２】 ［発明の背景］ 電子式調光回路は、典型的には、サイリスタ(silicon controlled rectifier)
またはトライアックに基づく。該サイリスタまたはトライアックは、交流サイク
ル期間中制御可能な点弧角における交流供給電圧のスイッチングを可能にする。
そのような手段によって、トライアック点弧された瞬間から交流供給電流サイク
ルがゼロを通過するまでトライアックが電流を導き、それによって交流供給電圧
の一部分だけを通す。そのような調光装置が動作する原理は、点弧角を調整する
ことによって交流供給電圧が負荷に供給されて、該負荷の両端のｒｍｓ電圧が減
じられることである。これにより負荷の消費電力が減少させられる。

【０００３】 そのようなアプローチにおける欠点は、電圧の一部分だけが負荷に供給される
（すなわち、点弧角が０°より大きい）ので、そのとき負荷電圧はすでに正弦波
状でなく、これが望まれない高調波を導入し、力率を減じることである。とくに
、力率は電源から得られる有効な電力の量の尺度である。もし力率が１より小さ
い場合、これは、電源ネットワークが負荷に無効電力を供給し、望まれない位相
の不均衡を引き起こし、ひいては顧客が重い不利益を課せられる。

【０００４】 従来の調光回路にかかわるさらなる欠点は、出力電圧がスイッチを介して入力
電圧の一部をそのまま導通させることによって形成されるので、出力電圧波形が
形状において入力電圧波形に不可避的に追随することである。実際には、これは
、入力電圧波形におけるなんらかの不完全またはノイズが、出力電圧波形に反映
してしまうことである。

【０００５】 ［発明の要旨］ 本発明の目的は、負荷を横切るｒｍｓ交流電圧が供給電圧の形状から損なわれ
ることなく制御されることができ、同時にノイズを除去するバイポーラチョッパ
を提供することである。

【０００６】 負荷の両端の平均電圧を減じるためのバイポーラチョッパを提供することが本
発明のさらなる目的である。

【０００７】 本発明によれば、交流入力電源電圧から出力電圧の所望の形状を得るための方
法であって、 （ａ）交流入力電源電圧の各サイクルのあいだ、複数の電圧サンプルを発生する
ように該入力電圧を連続的にサンプリングする工程、 （ｂ）所望の消費電力と等しくなるような前記複数の電圧サンプルのフラクショ
ン（割合）を選択する工程、および （ｃ）前記電圧サンプルのフラクション（選択された部分）をローパスフィルタ
にかける工程を備えてなる方法が提供される。

【０００８】 本発明によれば、交流電源電圧から交流入力電圧の所望のフラクションを得る
ためのバイポーラチョッパであって、 交流電源電圧の各サイクルのあいだ複数の電圧サンプルを発生するように交流入
力電圧をサンプリングするためのサンプリングユニットと、 所望のフラクション消費電力と等しくなるような電圧サンプルのフラクションを
選択するために、前記サンプリングユニットに結合されたプロセッサと、 前記複数の電圧サンプルのフラクションをローパスフィルタにかけるフィルタ とを備えたバイポーラチョッパが提供される。

【０００９】 出力電圧が実質的に理想的な正弦波形であることを考えると、正弦波形を有す
る交流電源電圧から入力電圧が形成される場合、０．０９を超えるような１に近
い力率が達成される。

【００１０】 本発明の第１の実施例によれば、電圧の減少は、高周波数における入力電圧を
サンプリングし、各サンプルの所望のフラクションを負荷に通過させることによ
って達成される。たとえば、負荷に供給される平均電圧は、電圧サンプルの１／
ｎを供給することによって係数ｎだけ減じられる。

【００１１】 本発明の第２の実施例によれば、出力電圧はまず入力電圧を高周波数でサンプ
リングすることによって実質的にノイズがない正確な所定の波形をもつように選
択される。各電圧サンプルに対して、所望の大きさの電圧からの個々の電圧サン
プルの瞬時電圧との差が所望の電圧に釣り合う電圧サンプルのフラクションを出
力させる。これは、出力電圧に対してきれいな正弦波形を生成し１に近い力率を
確保する。各サンプルの所望の電圧の大きさは、出力電圧の電圧波形Ｖ（ｔ）と
最新の電圧サンプルの瞬間の時間ｔの知見から決定される。そのような手段によ
って、入力電圧の形状にかかわらず実質的に純粋な正弦出力電圧が生成される。

【００１２】 ［図面の簡単な説明］ 本発明を理解し、本発明が実際にいかにして実施されるのかを知るために、添
付図面を参照しながら好ましい実施例について述べる。なお実施例はあくまでも
一例であって、これらに限定されない。

【００１３】 図１は本発明の電圧減少装置のブロックダイアグラムであり、 図２は図１に示された電圧減少装置において、ＰＷＭ信号のローパスフィルタ
への高速切り換えのための駆動回路の概略図であり、 図３は交流入力電圧の電圧波形を示すグラフであり、 図４ａおよび４ｂは入力電圧の５０％に等しいフラクションにおける減じられ
た出力電圧の波形を示すグラフであり、 図４ａおよび４ｂは入力電圧の５０％に等しいフラクションにおける減じられ
た出力電圧の波形を示すグラフであり、 図５ａおよび５ｂは入力電圧の８０％に等しいフラクションにおける減じられ
た出力電圧の波形を示すグラフであり、 図６ａおよび６ｂは入力電圧の２０％に等しいフラクションにおける減じられ
た出力電圧の波形を示すグラフである。

【００１４】 ［好ましい実施例の詳細な説明］ 図１は、交流電圧電源（図示されていない）から形成された交流入力電圧１１
の所望のフラクションを得るための電圧減少装置を、全体を１０として示された
のブロックダイアグラムである。電圧減少装置１０は、中央処理ユニット（ＣＰ
Ｕ）１２を備えており、該ＣＰＵには、交流入力電圧１１を感知するための電圧
センサ１３が結合されている。同様に、ゼロクロス検知機１４が電圧センサ１３
とＣＰＵ１２に結合され、交流入力電圧がゼロを通り上昇するときにトリガ信号
を生成するためのＣＰＵ１２に結合される。電圧センサ１３はゼロクロス検知機
１４と組合されて、交流入力電圧をサンプリングするためのサンプリングユニッ
ト１５を構成し、交流電源電圧の各サイクルのあいだに複数の電圧サンプルを生
成する。連続したサンプル間の時間が電源周波数の計算を可能にし、ひいては、
サンプルポイントを決定している。ユーザインタフェース１６は、キーパッド１
７とディスプレー１８とを含み、ユーザが出力電圧１９を入力電圧の所望のフラ
クションに設定できるようにしている。ＣＰＵ１２は、ユーザによって設定され
た所望のフラクション電力消費に釣り合う電圧サンプルのフラクションを選択す
るために、ユーザインタフェース１６に応答可能に結合されている。

【００１５】 ＣＰＵ１２の出力はパルス幅変調（ＰＷＭ）信号であり、その幅はＣＰＵ１２
によってサンプリングされた入力電圧の個々に要求された部分に比例する。詳し
くは、ＰＷＭ信号は論理ＨＩＧＨまたはＬＯＷの一定の高さの表示を有している
が、要求された個々の出力電圧の振幅に対応する異なる幅を有している。ＰＷＭ
パルスは電力ユニット２１に供給され、サンプリング周波数で１対のバイポーラ
交流スイッチを交互に切り換える。これは、図面の図４、５および６を参照して
以下に詳細に述べる。

【００１６】 ５１２入力のＤＭＸ２２はＣＰＵ１２に結合され、該ユニットをＲＳ４８５ネ
ットワークを介して５１２までの１つとして遠隔装置に接続している。ネットワ
ーク中の各装置は個別のアドレスを有しており、特定の装置を、所望の装置のア
ドレスに対応する制御バイトを送信することによってアクセスしている。この手
段によって、０ないし２５５の値を有し、所望の電圧減少をあらわすディジタル
制御バイトがＲＳ４８５ネットワークを介して装置に送られてもよい。こうして
、もし入力電圧が２４０Ｖ（ａ．ｃ．）であり、制御バイトが１２７に等しけれ
ば、ＣＰＵ１２は１２０Ｖ（ａ．ｃ．）に等しくなるように交流出力電圧を制御
する。

【００１７】 ＣＰＵ１２に結合されたアナログ電圧ユニット２３は、所望の電圧減少をあら
わす直流電圧を、ＣＰＵ１２に供給する。たとえば、直流電圧は、ゼロ〜全交流
電圧に対応する０ないし１０Ｖにわたってもよい。したがって、もし入力電圧が
２４０Ｖ（ａ．ｃ．）であり、アナログ電圧ユニット２３の直流電圧レベルが５
Ｖ（ｄ．ｃ．）であれば、ＣＰＵ１２は、１２０Ｖ（ａ．ｃ．）に等しくなるよ
うに出力電圧１９を制御する。

【００１８】 電流リミタ２４が、ユーザによって要求された最大プリセット値にしたがって
電流消費を制限する。サンプリングユニット１５は、入力電圧と負荷によって消
費された電圧と電流とをサンプリングし、サンプリングされた各電力スライス（
サンプル）が事前に設定された定格値の範囲内にあることをチェックする。電流
リミタ２４は、各高周波数サンプルを検知するためにプログラムが組まれたハー
ドウェアであり、典型的にはスタートアップ時に電流Ｉ_RUSHが公称定格電流値を
かなり超える事態を許容するように働く。

【００１９】 図２は電力ユニット２１の詳細を示しており、１対のバイポーラ交流ＭＯＳＦ
ＥＴスイッチ３７および３８を備えており、該１対のバイポーラ交流ＭＯＳＦＥ
Ｔスイッチは、ＰＷＭ信号にしたがって負荷と中性接地線（neutral feeder）と
のあいだで交流電力を切り換えるために共通ジャンクション３９を有している。
所望の切り換えはＰＷＭ制御ユニット４３によって行なわれ、該ＰＷＭ制御ユニ
ットは交流入力電圧１１によって同期され、１対の正確に同期された逆位相の出
力４４および４５を含んでいる。該逆位相出力４４および４５はバイポーラ交流
ＭＯＳＦＥＴスイッチ３７および３８を開閉するためのサンプリング周波数で連
続的に反転し、所望の交流入力電圧のフラクションがバイポーラ交流ＭＯＳＦＥ
Ｔスイッチ３７および３８のジャンクション３９を介してローパスフィルタ４０
に供給される。

【００２０】 実際には、交流入力電圧１１が、名目上正弦波形を有する主交流電源から導入
され、サンプリング周波数は非常に多くのサンプルを与える１００ＫＨｚ程度で
ある。

【００２１】 図３は、正および負の反サイクル３０および３１を有する交流入力電圧１１の
波形を示している。

【００２２】 図４ａは、電力ユニット２１における２つのバイポーラ交流ＭＯＳＦＥＴスイ
ッチ３７および３８のあいだのジャンクション３９において生成された電圧に対
応する、入力電圧１１の５０％に等しいrms値を有する出力電圧５０を示してい
る。連続する曲線５１はローパスフィルタ４０によってフィルタにかけられたの
ちの電圧波形を図式的に表している。

【００２３】 図４ｂは、さらに拡張された時間スケールにおける図４ａに示された出力電圧
５０を示している。それぞれの電圧サンプルの５０％だけが２つのバイポーラ交
流ＭＯＳＦＥＴスイッチ３７および３８を介してローパスフィルタ４０に供給さ
れることがわかる。

【００２４】 図５ａおよび５ｂは、出力電圧が入力電圧の８０％に等しくなることが要求さ
れるときの通常および拡張された時間スケールにおける対応する出力電圧５０を
示している。２つのバイポーラ交流ＭＯＳＦＥＴスイッチ３７および３８を介し
てローパスフィルタ４０に供給される各電圧サンプルの部分が該スイッチを通過
しない部分よりはるかに大きいことが図５ｂから明確に分かるであろう。

【００２５】 図６ａおよび６ｂは、出力電圧が入力電圧の２０％に等しくなることが要求さ
れるときの通常および拡張された時間スケールでの対応する出力電圧５０を示し
ている。２つのバイポーラ交流ＭＯＳＦＥＴスイッチ３７および３８を介してロ
ーパスフィルタ４０に供給される各電圧サンプルの部分が該スイッチを通過しな
い部分よりはるかに小さいことが図６ｂから明確に分かるであろう。

【００２６】 正弦波形を有する交流電源電圧のフラクション減少に関して詳細に記載したが
、他の波形を有する電圧にも本発明の原理が適用され得ることは認識されるであ
ろう。

【００２７】 ディジタル処理に関する特定の実施例が記載されたが、ＰＷＭ制御および関連
する回路は本発明の本質的な特徴ではないことは認識されるべきである。よって
、他の所望の数のパルスサンプルをローパスフィルタに通過させる回路でも充分
である。

【００２８】 同様に、電圧減少装置１０のブロックダイアグラムにおいて機能的に示された
要素は、電力ユニット２を別にして、適切なディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ
）によって構成され得ることは認識されるべきである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の電圧減少装置のブロックダイアグラムである。

【図２】 図１に示された電圧減少装置において、ＰＷＭ信号のローパスフィルタへの高
速切り換えのための駆動回路の概略図である。

【図３】 交流入力電圧の電圧波形を示すグラフである。

【図４ａ】 入力電圧の５０％に等しいフラクションにおける減じられた出力電圧の波形を
示すグラフである。

【図４ｂ】 入力電圧の５０％に等しいフラクションにおける減じられた出力電圧の波形を
示すグラフである。

【図５ａ】 入力電圧の８０％に等しいフラクションにおける減じられた出力電圧の波形を
示すグラフである。

【図５ｂ】 入力電圧の８０％に等しいフラクションにおける減じられた出力電圧の波形を
示すグラフである。

【図６ａ】 入力電圧の２０％に等しいフラクションにおける減じられた出力電圧の波形を
示すグラフである。

【図６ｂ】 入力電圧の２０％に等しいフラクションにおける減じられた出力電圧の波形を
示すグラフである。

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１３年２月１４日（２００１．２．１４）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項２】 （ｄ）前記交流電圧の所望のフラクションを負荷に接続する
工程、 （ｅ）前記負荷の両端の電圧を監視する工程、および （ｆ）電流制限の特定の基準からの許容できない差異の発生の際に負荷への電圧
を中断する工程 をさらに含んでなる請求項１記載の方法。

【請求項３】 （ｇ）中断ののち、所定の時間間隔のあいだ前記交流電圧を
前記負荷に再び自動的に接続する工程をさらに含んでなる請求項２記載の方法。

【請求項４】 前記工程（ｆ）および（ｇ）が、 （ｉ）前記交流入力電圧の正および負の半サイクルのあいだ負荷へ交流入力電圧
を供給するための１対の極性化された反位相スイッチを高周波数で交互に開閉す
る工程、および （ii）個々の電圧サンプルのフラクションが負荷を通過するように、各電圧サン
プルのあいだ前記スイッチが開閉する平均時間を調節する工程 を含んでなる請求項３記載の方法。

【請求項５】 （iii）効率を改善し、エネルギーを節約するように、電圧
サンプルの残りのフラクションを交流入力電圧に戻す工程をさらに含んでなる請
求項４記載の方法。

【請求項６】 前記交流電圧が１０ｋＨＺを超える周波数でサンプリングさ
れる請求項１、２、３、４または５記載の方法。

【請求項７】 前記交流入力電圧が名目上正弦波形を有してなる請求項１、
２、３、４、５または６記載の方法。

【請求項８】 前記出力電圧が名目上正弦波形を有してなる請求項７記載の
方法。

【請求項９】 既知の関数Ｖ（ｔ）を有する出力電圧を生成するように、交
流電源電圧から交流入力電圧の所望のフラクションを得るためのバイポーラチョ
ッパであって、 該交流電源電圧の各サイクルのあいだ複数の電圧サンプルを生成するように交流
入力電圧をサンプリングするためのサンプリングユニットと、 所望のフラクション電力消費と同じ各電圧サンプルのフラクションを選択するた
めにサンプリングユニットに結合されたプロセッサと、 前記複数の電圧サンプルのフラクションをローパスフィルタにかけるためのフィ
ルタ とを備え、 ｉ）前記交流入力電圧に由来する既知の時間に対する瞬間の時間ｔにおける前記 各電圧サンプルのフラクションの対応する大きさを測定し、 ii）前記瞬間の時間ｔにおける出力電圧の大きさを前記関数Ｖ（ｔ）から決定し 、 iii）前記フラクションと出力電圧の個々の瞬間的な大きさの比率を計算し、
iv）該比率に釣り合う個々の電圧サンプルのフラクションを選択する ことに適してなることを特徴とす るバイポーラチョッパ。

【請求項１０】 前記プロセッサが、負荷に交流電圧のフラクションを供給
し、該電圧サンプルの残りのフラクションを交流電源電圧に戻すための駆動回路
を含んでなる請求項９記載のバイポーラチョッパ。

【請求項１１】 前記駆動回路が、 前記交流入力電圧の正および負の半サイクルのあいだ負荷に交流入力電圧を供給
するように、負荷とリターンフィーダとのあいだを交互に切り換えるための１対
の極性化されたバイポーラ交流スイッチと、 交流入力電圧と同期し、前記バイポーラ交流スイッチを開閉するためにサンプリ
ング周波数で連続的に反転する１対の逆位相出力を含むＰＷＭコントローラ とを備えてなる請求項１０記載のバイポーラチョッパ。

【請求項１２】 前記駆動回路が、 （Ａ）前記交流入力電圧の正および負の半サイクルのあいだ負荷に交流入力電圧
を供給するために、１対の極性化された逆位相スイッチを高周波数で交互に開閉
し、 （Ｂ）前記個々の電圧サンプルのフラクションが負荷を通過するように、各電圧
サンプルのあいだスイッチが開閉される平均時間を調節する ためにプロセッサに応答する請求項１０記載のバイポーラチョッパ。

【請求項１３】 前記駆動回路が、さらに、効率を改善し、エネルギーを節
約するように、電圧サンプルの残りのフラクションを交流電源電圧に戻すことに
適した請求項１２記載のバイポーラチョッパ。

【請求項１４】 前記交流入力電圧の所望のフラクションが負荷に接続され
、 前記プロセッサが負荷の両端の電圧を監視することに用いられ、 スイッチが、特定の基準電流からの許容できない差異の発生の際に負荷への交流
入力電圧を中断するように前記プロセッサに機能的に結合されてなる 請求項９記載のバイポーラチョッパ。

【請求項１５】 前記プロセッサが、出力電圧の中断後、所定の時間間隔で
正常動作を再開することように構成された請求項１４記載のバイポーラチョッパ
。

【請求項１６】 前記所定の時間間隔を手動で設定するためのマニュアルセ
レクタを含んでなる請求項１４記載のバイポーラチョッパ。

【請求項１７】 前記所望の出力消費を設定するためにプロセッサに結合さ
れた手動設定スイッチを有してなる請求項９、１０、１１、１２、１３、１４、 １５ または１６記載のバイポーラチョッパ。

【請求項１８】 前記所望のフラクション電力消費を表示する値を有するデ
ィジタル制御信号を供給するために、プロセッサに結合されたディジタル制御入
力を有してなる請求項９、１０、１１、１２、１３、１４、１５または１６記載
のバイポーラチョッパ。

【請求項１９】 遠隔でアドレスし得るようにネットワークに接続され、こ
れによって制御信号をネットワークを介してディジタル制御入力に送信させる請
求項１８記載のバイポーラチョッパ。

【請求項２０】 所望の電力消費を表示する大きさを有する電圧を供給する
ために、プロセッサに結合されたアナログ入力を有してなる請求項９、１０、１ １、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８ または１９記載のバイポーラチ
ョッパ。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００４

【補正方法】変更

【補正の内容】

【０００４】 従来の調光回路にかかわるさらなる欠点は、出力電圧がスイッチを介して入力
電圧の一部をそのまま導通させることによって形成されるので、出力電圧波形が
形状において入力電圧波形に不可避的に追随することである。実際には、これは
、入力電圧波形におけるなんらかの不完全またはノイズが、出力電圧波形に反映
してしまうことである。 クロード リオン リミテッドの名前で出願されたイギリス特許出願公開第２ ３２０ ９６７号公報は、交流電圧コントローラを記載しており、該コントロ ーラは高周波数での交流入力電圧波形をサンプリングすることによって交流電圧 の振幅を調節するように機能し、交流サイクルの正および負の半サイクルのあい だ電圧サンプルのフラクションを送るために１対のスイッチを用いている。該ス イッチは、ユーザが出力時に必要とする所望のフラクション電圧に依存して速度 を変化させる際にスイッチが開閉される。実際には、イギリス特許出願公開第２ ３２０ ９６７号公報は、出力電圧の大きさが入力電圧の所望のフラクション になるために、出力に供給されるべき電圧サンプルのフラクション数を制御する ために可変関数に応答するコントローラを用い、フラクションを変換させるため に出力電圧からのフィードバックを用いている。 イギリス特許出願公開第２ ３２０ ９６７号公報には、歪やノイズのない純 粋な交流信号を出力時に生成するためにサンプリングされた電圧を処理するとの 示唆はない。詳しくは、もし出力電圧の所望の大きさが入力電圧の大きさの半分 であるなら、双方向のスイッチが制御されて、出力に半分の電圧サンプルを供給 する。その結果、もし入力時に突然電圧サージがあれば、このサージの半分が出 力に送られ、出力は入力と同様に歪が生じる。むしろ、９頁に記載されているよ うに、ＰＷＭ制御回路は入力時に、（ローパスフィルタにかけたのち）スイッチ を交互に切り換えることによって生成された交流出力を受け取り、この出力と安 定な基準電圧とを比較し、エラーを計算する。ついで、エラーは、双方向スイッ チを制御するために用いられ、双方向スイッチの出力時に所望の電圧を達成する 。こうして、エラーの較正が、出力電圧をフィードバックし、制御機能を修正す る結果として生成され、すでに生成された出力電圧におけるいかなるエラーにた いしても補償する。かかるアプローチは、実際には出力電圧を修正も、続いて起 こる電圧サンプルのよりよい修正もできない。 明らかに、フィードバック時の基準エラー修正よりも、入力電圧の瞬時の大き さに基づいて機能を変化させ、コントローラを調節して要求される出力電圧を達 成するフィードフォワード時の基準エラー修正の方が好ましい。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００７

【補正方法】変更

【補正の内容】

【０００７】 本発明によれば、交流入力電源電圧から既知の関数Ｖ（ｔ）を有する所望の出
力電圧を得るための方法であって、 （ａ）交流入力電源電圧の各サイクルのあいだ、複数の電圧サンプルを発生する
ように該入力電圧を連続的にサンプリングする工程、 （ｂ）所望の消費電力と等しくなるような前記複数の電圧サンプルのフラクショ
ン（割合）を選択する工程、および （ｃ）前記電圧サンプルのフラクション（選択された部分）をローパスフィルタ
にかける工程を備え、 ｉ）交流入力電圧に由来する既知の各時間に対する瞬間時間ｔにおける前記各電 圧サンプルのフラクションの対応する大きさを測定する工程、 ii）前記関数Ｖ（ｔ）から前記瞬間時間ｔにおける出力電圧の大きさを決定する 工程、 iii）前記フラクションの個々の瞬間的な大きさと出力電圧とのあいだの比率を
計算する工程、および iv）該比率と釣り合う個々の電圧サンプルのフラクションを選択する工程 とを含んでなることを特徴としている 。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００８

【補正方法】変更

【補正の内容】

【０００８】 本発明によれば、既知の関数Ｖ（ｔ）を有する出力電圧を生成するように、交
流電源電圧から交流入力電圧の所望のフラクションを得るためのバイポーラチョ
ッパであって、 交流電源電圧の各サイクルのあいだ複数の電圧サンプルを発生するように交流入
力電圧をサンプリングするためのサンプリングユニットと、 所望のフラクション消費電力と等しくなるような電圧サンプルのフラクションを
選択するために、前記サンプリングユニットに結合されたプロセッサと、 前記複数の電圧サンプルのフラクションをローパスフィルタにかけるフィルタ とを備え、 ｉ）前記交流入力電圧に由来する既知の時間に対する瞬間の時間ｔにおける前記 各電圧サンプルのフラクションの対応する大きさを測定し、 ii）前記瞬間の時間ｔにおける出力電圧の大きさを前記関数Ｖ（ｔ）から決定し 、 iii）前記フラクションと出力電圧の個々の瞬間的な大きさの比率を計算し、
iv）該比率に釣り合う個々の電圧サンプルのフラクションを選択する ことに適してなることを特徴とするバイポーラチョッパが提供される 。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｒ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ， ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，Ｋ Ｚ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ， ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，Ｓ Ｋ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ

Claims (26)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流入力電源電圧から出力電圧の所望の形状を得るための方
   法であって、 （ａ）当該交流入力電源電圧の各サイクルのあいだ複数の電圧サンプルを生成す
   るように連続的に交流入力電圧をサンプリングする工程、 （ｂ）所望のフラクション電力消費と等しくなる前記各電圧サンプルのフラクシ
   ョンを選択する工程、および （ｃ）前記各電圧サンプルフラクションをローパスフィルタにかける工程 からなる方法。
2. 【請求項２】 前記フラクションが１／ｎであり、前記工程（ｂ）が、電圧
   サンプルの１／ｎのフラクションを選択することを含む請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 （ｄ）前記交流電圧の所望のフラクションを負荷に接続する
   工程、 （ｅ）前記負荷の両端の電圧を監視する工程、および （ｆ）電流制限の特定の基準からの許容できない差異の発生の際に負荷への電圧
   を中断する工程 をさらに含んでなる請求項１または２記載の方法。
4. 【請求項４】 （ｇ）中断ののち、所定の時間間隔のあいだ前記交流電圧を
   前記負荷に再び自動的に接続する工程をさらに含んでなる請求項３記載の方法。
5. 【請求項５】 前記工程（ｆ）および（ｇ）が、 （ｉ）前記交流入力電圧の正および負の半サイクルのあいだ負荷へ交流入力電圧
   を供給するための１対の極性化された反位相スイッチを高周波数で交互に開閉す
   る工程、および （ii）個々の電圧サンプルのフラクションが負荷を通過するように、各電圧サン
   プルのあいだ前記スイッチが開閉する平均時間を調節する工程 を含んでなる請求項４記載の方法。
6. 【請求項６】 （iii）効率を改善し、エネルギーを節約するように、電圧
   サンプルの残りのフラクションを交流入力電圧に戻す工程をさらに含んでなる請
   求項５記載の方法。
7. 【請求項７】 前記出力電圧が既知の関数Ｖ（ｔ）であり、前記工程（ｂ）
   が、 ｉ）交流入力電圧に由来する既知の各時間に対する瞬間時間ｔにおける前記各電
   圧サンプルのフラクションの対応する大きさを測定する工程、 ii）前記関数Ｖ（ｔ）から前記瞬間時間ｔにおける出力電圧の大きさを決定する
   工程、および iii）前記フラクションの個々の瞬間的な大きさと出力電圧とのあいだの比率と
   釣り合う個々の電圧サンプルのフラクションを選択する工程 とを含んでなる請求項３、４、５または６記載の方法。
8. 【請求項８】 前記工程（iii）が、 （Ａ）前記交流入力電圧の正および負の半サイクルのあいだ負荷に交流入力電圧
   を供給するための１対の極性化された反位相スイッチを高周波数で交互に開閉す
   る工程、および （Ｂ）前記個々の電圧サンプルのフラクションが負荷を通過するように、各電圧
   サンプルのあいだで前記スイッチが開閉される平均時間を調節する工程 とを含んでなる請求項７記載の方法。
9. 【請求項９】 （Ｃ）効率を改善し、エネルギーを節約するように、電圧サ
   ンプルの残りのフラクションを交流入力電圧に戻す工程をさらに含んでなる請求
   項８記載の方法。
10. 【請求項１０】 前記交流電圧が１０ｋＨＺを超える周波数でサンプリング
    される請求項１、２、３、４、５、６、７、８または９記載の方法。
11. 【請求項１１】 前記交流入力電圧が名目上正弦波形を有してなる請求項１
    、２、３、４、５、６、７、８、９または１０記載の方法。
12. 【請求項１２】 前記出力電圧が名目上正弦波形を有してなる請求項１１記
    載の方法。
13. 【請求項１３】 交流電源電圧から交流入力電圧の所望のフラクションを得
    るためのバイポーラチョッパであって、 該交流電源電圧の各サイクルのあいだ複数の電圧サンプルを生成するように交流
    入力電圧をサンプリングするためのサンプリングユニットと、 所望のフラクション電力消費と同じ各電圧サンプルのフラクションを選択するた
    めにサンプリングユニットに結合されたプロセッサと、 前記複数の電圧サンプルのフラクションをローパスフィルタにかけるためのフィ
    ルタ とを備えてなるバイポーラチョッパ。
14. 【請求項１４】 前記フラクションが１／ｎであり、前記プロセッサが、前
    記各電圧サンプルのエネルギーの１／ｎを通過させるのに適してなる請求項１３
    記載のバイポーラチョッパ。
15. 【請求項１５】 前記プロセッサが、負荷に交流電圧のフラクションを供給
    し、該電圧サンプルの残りのフラクションを交流電源電圧に戻すための駆動回路
    を含んでなる請求項１３または１４記載のバイポーラチョッパ。
16. 【請求項１６】 前記駆動回路が、 前記交流入力電圧の正および負の半サイクルのあいだ負荷に交流入力電圧を供給
    するように、負荷とリターンフィーダとのあいだを交互に切り換えるための１対
    の極性化されたバイポーラ交流スイッチと、 交流入力電圧と同期し、前記バイポーラ交流スイッチを開閉するためにサンプリ
    ング周波数で連続的に反転する１対の逆位相出力を含むＰＷＭコントローラ とを備えてなる請求項１５記載のバイポーラチョッパ。
17. 【請求項１７】 前記出力電圧が既知の関数Ｖ（ｔ）であり、前記プロセッ
    サが、 ｉ）前記交流入力電圧に由来する既知の時間に対する瞬間の時間ｔにおける前記
    各電圧サンプルのフラクションの対応する大きさを測定し、 ii）前記瞬間の時間ｔにおける出力電圧の大きさを前記関数Ｖ（ｔ）から決定し
    、 iii）前記フラクションと出力電圧の個々の瞬間的な大きさの比率に釣り合う個
    々の電圧サンプルのフラクションを選択する ことに適してなる請求項１３、１４、１５または１６記載のバイポーラチョッパ
    。
18. 【請求項１８】 前記駆動回路が、 （Ａ）前記交流入力電圧の正および負の半サイクルのあいだ負荷に交流入力電圧
    を供給するために、１対の極性化された逆位相スイッチを高周波数で交互に開閉
    し、 （Ｂ）前記個々の電圧サンプルのフラクションが負荷を通過するように、各電圧
    サンプルのあいだスイッチが開閉される平均時間を調節する ためにプロセッサに応答する請求項１７記載のバイポーラチョッパ。
19. 【請求項１９】 前記駆動回路が、さらに、効率を改善し、エネルギーを節
    約するように、電圧サンプルの残りのフラクションを交流電源電圧に戻すことに
    適した請求項１８記載のバイポーラチョッパ。
20. 【請求項２０】 前記交流入力電圧の所望のフラクションが負荷に接続され
    、 前記プロセッサが負荷の両端の電圧を監視することに用いられ、 スイッチが、特定の基準電流からの許容できない差異の発生の際に負荷への交流
    入力電圧を中断するように前記プロセッサに機能的に結合されてなる 請求項１３記載のバイポーラチョッパ。
21. 【請求項２１】 前記プロセッサが、出力電圧の中断後、所定の時間間隔で
    正常動作を再開することように構成された請求項２０記載のバイポーラチョッパ
    。
22. 【請求項２２】 前記所定の時間間隔を手動で設定するためのマニュアルセ
    レクタを含んでなる請求項２１記載のバイポーラチョッパ。
23. 【請求項２３】 前記所望の出力消費を設定するためにプロセッサに結合さ
    れた手動設定スイッチを有してなる請求項１３、１４、１５、１６、１７、１８
    、１９、２０、２１または２２記載のバイポーラチョッパ。
24. 【請求項２４】 前記所望のフラクション電力消費を表示する値を有するデ
    ィジタル制御信号を供給するために、プロセッサに結合されたディジタル制御入
    力を有してなる請求項１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１
    または２２記載のバイポーラチョッパ。
25. 【請求項２５】 遠隔でアドレスし得るようにネットワークに接続され、こ
    れによって制御信号をネットワークを介してディジタル制御入力に送信させる請
    求項２４記載のバイポーラチョッパ。
26. 【請求項２６】 所望の電力消費を表示する大きさを有する電圧を供給する
    ために、プロセッサに結合されたアナログ入力を有してなる請求項１３、１４、
    １５、１６、１７、１８、１９、２０、２１または２２記載のバイポーラチョッ
    パ。