JP2008172980A - 電圧／周波数変換器での線形偏差自動補正用の装置と方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電圧／周波数（V/F）変換器の線型偏差を自動補正する装置を実現できるようにする。
【解決手段】この変換器の補正調整ピンを固定抵抗に連結し、周波数出力ピンを光遮断器によりマイクロコントローラーユニット（MCU）と連結し、標準電圧／周波数伝達関数をMCUに事前に保存し、V1とV0を標準電圧として入力した場合には標準周波数F1とF0（即ち二つの座標点（V1,F1）と（V0、F0））をV/F変換器により出力し、V/F変換器が実入力電圧V１とV2から実出力周波数F1'とF0'を得た場合には、MCUによりV/F変換器でのエラー状態が検出でき、MCUが周波数下降手順を行った場合、標準座標点（F1、K1）と（F0、K0）を（F1'、K1）と（F0'、K0'）に修正し、周波数降下降補正の伝達関数を得ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明はおおむね電圧／周波数（V/F）変換器、特に電力変換器用のV/F変換器に関する。

周波数変換技術の成熟度が増加するに従い、周波数変換器は広く現在非常によく知られており、種々の家庭用電気器具（例えばエアコン、冷蔵庫及び洗濯機）でしばしば見られるだけでなく、それぞれの産業用制御に一般的に利用されている。
周波数変換器への応用では、全てが精密制御のデジタル化で便利に処理できるアナログ電圧信号のデジタル周波数信号への変換集積回路（IC）製品であるマイクロチップ社（MICROCHIP Company）製のTC9400シリーズやアナログデバイス社(ANALOG DEVICE Company)製のADVFC３２のようなV/F変換器が通常使用される。該V/F変換器では、入力電圧と出力周波数間の関係は線形伝達関数であり、これら二つの値間での正比例関係を意味する。IC製品のこれらV/F変換器全てで、補正調整ピン（例えばTC9400シリーズの第二足ピンやADVFC３２の第一足ピン）を通常配置して可変抵抗と連結し、その調整により周波数変換処理中に該伝達関数勾配を変え、その結果周波数出力値と電圧出力値間でより正確な応答が得る。
しかしこの補正調整は一つずつ人為的な方法で処理せねばならず、かなりの労力と時間を費やすため周波数変換器の量産には非常に不経済である。更に携帯構造の可変抵抗は、その精度と耐久性で固定抵抗より全てで劣り、抵抗変動という現象がしばしば起こり、且つV/F変換器精度に影響する。
一方マイクロコントローラーユニットのデジタル制御処理用周波数変換器としての使用は非常に多いが、在来の周波数変換器はV/F変換器の搬送偏差補正にマイクロコントローラーの使用はされなかった。それ故現行のマイクロコントローラーが電圧／周波数変換の線形偏差での自動補正に使用できれば、従来の人為的調整が必要な労費と時間を追加要素費なしに完全に節約できるだけでなく、可変抵抗使用により生ずる不安定性の問題をも防止できる。

後述の欠点を考えると、本発明によりV/F変換器の線形偏差を自動補正する装置と方法を提供され、V/F変換器の誤りを人為的操作なしにマイクロコントローラーユニット（MCU）により自動的に補正し、その結果製造費を効果的に低減する。
本発明は膨張性がより大きくと不安定性がより少ない可変抵抗の代わりに固定抵抗を用いるV/F変換器での線形偏差の自動補正用の装置と方法を提供し、その結果周波数制御器の寿命と安定性が特に進展できる。
この目的を達成するために、該発明はV/F変換器の補正調整ピンを固定抵抗に連結し、周波数出力ピンを光遮断器によりマイクロコントローラーユニット（MCU）と連結するV/F変換器を提供し、標準電圧／周波数伝達関数をMCUに事前に保存し、V1とV0を標準電圧として入力した場合には標準周波数F1′とF0′（即ち二つの座標点（V1,F1）と（V0、F0））をV/F変換器により出力し、V/F変換器が実入力電圧V１とV2から実出力周波数F1'とF0'を得た場合には、MCUによりV/F変換器でのエラー状態が検出でき、MCUが周波数下降手順を行った場合に、標準座標点（F1、K1）と（F0、K0）を（F1'、K1）と（F0'、K0'）に修正し、周波数下降を補正する伝達関数を得ることができる。

発明を実施するための最良形態

添付図面と相まって以下に本発明の技術内容と詳細説明を行う。
先ず主として電圧／周波数（V/F）変換器１とマイクロコントローラー２（MCU）からなる該発明の装置ブロック図である図１を参照してください。V/F変換器１の周波数信号出力側１３と１４は、V/F変換器１からの周波数信号出力の直流（DC）成分を濾波できる光遮断器３によりMCU２の入力側２１と２２と好ましくは直列で電気的に連結する。V/F変換器１の電圧入力側１１を電圧信号源Vinと電気的に連結する一方、固定補正値をV/F変換器に提供するために補正調整ピン１２を固定抵抗１５に連結する。
この場合MCU2によりV/F変換器の周波数信号入力に対し補正手順と周波数下降管理を行う。一般型V/F変換器１での全集積回路製品の出力周波数はキロヘルツ（ｋHz）範囲、例えば該ADVFC３２のフルスケール周波数１０ｋHz、１００ｋHz及び５００ｋHzや該TC9400のフルスケール周波数１００ｋHzであり、インバーター制御に必要な周波数帯０−６０ヘルツ（Hz）を大幅に越えるので、MCU２はV/F変換器１の高周波数信号入力に対し周波数下降手順を行う必要があり、その結果MCU２出力側２３の周波数下降信号出力によりそれに続くインバーター制御の必要性が達成できる。
それ故V/F変換器１とMCU2両者の出入力間の関係は、線形関数である電圧／周波数（V/F）伝達関数と周波数下降伝達関数としてそれぞれ表すことができる。即ちV/F伝達関数はF(V)＝aV＋ｂで表すことができ、周波数下降伝達関数はK（F）＝ｃF＋ｄで表すことができ、ここでa、ｂ、ｃ及びｄは定数である。
図２に以下の手順を含む該発明の偏差修正法のフローチャートを示す。
手順１：先ず標準V/F伝達関数と標準周波数下降伝達関数をMCU2に、（V1、F1）、（V0、F0）と（F1、K1）、（F0、K0）の二つの対応関係をそれぞれもつ二個の伝達関数を設定する。即ち入力電圧がV1の場合、V/F変換器の対応周波数はK1に対する周波数下降であるF1となる。入力電圧がV0の場合、V/F変換器の周波数は更にK0に対する周波数下降であるF0となる必要がある。
手順２：第一電圧V1をV/F変換器に実入力し、次いで第一実周波数F1'をMCU2に出力する。
手順３：第二電圧V0をV/F変換器１に実入力し、再度第二実周波数F0'をMCU2に出力する。
手順４：二個の実周波数F1'とF0'を受信後、MCU2により両周波数を標準周波数F1とF0と比較する。即ち（F1、F0）が（F1'、F0'）と全く同じであるか否かを決定する。
手順５：いずれかの周波数組が異なる場合（即ちF1≠F1’又はF0≠F0'）、周波数F1とF0はK1とK0に下降する。
手順６：換言すると二個の座標点（F1’,K1）と（F0', K0）がデカルト座標で発生後、次いでこの周波数下降伝達関数をこれら二個の座標点から計算する。デカルト座標でこの線型関数である周波数下降補正伝達関数の図は二個の該座標点を通る直線である。次いで周波数下降補正伝達関数を用いて、MCU２により周波数下降変換中にV/F変換器の線型偏差を補正する。
手順７：手順６（S6）でF1＝F1'且つF0＝F0'の場合、初期標準周波数下降伝達関数が今なお有効であり、V/F変換器に偏差伝達は存在しないので、いずれの更なる補正は不必要である。
デカルト座標で示す該発明の伝達関数図を示す図３―Aと３―Bを参照してください。図３―AはV/F伝達関数の説明図であり、ここで横座標は入力電圧（V）を表し、縦座標はV/F変換器の出力周波数を表す。図３−Aでは二本の直線はそれぞれ標準V/F伝達関数と実V/F伝達関数を表し、実V/F伝達関数の直線は座標（V1、F1'）と（V0、F0'）を有する二個の座標点AとBを連結して形成する。図３−Bは標準周波数下降伝達関数と周波数下降補正伝達関数の説明図であり、両者はデカルト座標に示し、横座標はV/F変換器１の出力周波数を表し、縦座標はMCU2の周波数下降出力を表す。図３−Bでは周波数下降補正伝達関数の直線は座標（F1'、K1）と（F0'、K0'）を有する二個の座標点CとDを連結して形成する。
前述の説明は本発明による好ましい実施形態に過ぎず、その実施範囲を限定するのに用いるものではない。付随特許請求項により行う任意の同等の変形と修正は本発明請求の請求項により全て包括する。

該発明が新規と考えられる様態を補足特許請求項で特に示す。しかし該発明自身は該発明の典型的実施形態を記載した以下の該発明の詳細説明と、以下の付随図面と共に参照して最も良く理解できる。
本発明による装置のブロック図である。 本発明による偏差補正法のフローチャートである。 本発明による伝達関数の座標図である。 本発明による伝達関数の座標図である。

Claims (3)

1. 電圧／周波数（V/F）変換器の線型偏差を自動補正する方法で、以下の手順からなり、
   a）標準V/F伝達関数と標準周波数下降関数を設定し、両標準関数は（V1、F1）、（V0、F0）と（F1、K1）、（F0、K0）間の対応関係を有し、
   ｂ）第一電圧V1を入力し、第一実周波数F1'を得、
   ｃ）第二電圧V0を入力し、第二実周波数F0'を得、
   ｄ）上記の二個の対応値の組、即ちF1'とF1及びF0'とF0と比較し、
   e）手順ｄで対応値のいずれかが異なる場合、即ちF1≠F1'又はF0≠F0'の場合、周波数下降値K1とK0をそれぞれF1'とF0'に対応するように設定し、
   ｆ）二個の座標点（F1'、K1）と（F0'、L0）により、周波数下降補正関数を計算し、その関数図はデカルト座標の二個の座標点を通る直線である方法。
2. 電圧／周波数（V/F）変換器の線型偏差を自動補正する装置で、周波数信号出力側、補正調整側、電圧入力側及び実電圧／周波数（V／F）伝達関数を有し、電圧入力側は変換すべき電圧信号源と電気的に連結し、補正調整側は電圧／周波数（V/F）変換器に固定補正値を提供する固定抵抗と連結する一方、実電圧／周波数（V／F）伝達関数は（V1、F1'）と（V0、F0'）間の対応関係を有する電圧／周波数（V/F）変換器と
   入力側と出力側を有し、入力側が全ての入力周波数信号の補正と周波数下降管理、マイクロコントローラーユニットに保存した標準電圧／周波数（V／F）伝達関数及び標準周波数下降関数を処理する電圧／周波数（V／F）変換器の周波数信号出力側と電気的に連結し、（V1,F1）、（V0,F0）及び（F1,K1）、（F0,K0）間に対応の関係を有するマイクロコントローラーユニットからなり、F1≠F1'又はF0≠F0'の場合には、マイクロコントローラーユニットによりF1'とF0'の周波数下降出力値として二個の座標点（F1'、K1）と（F0'、K0）と共にK1とK0を設定して、周波数下降補正伝達関数を計算し、この周波数下降補正伝達関数がデカルト座標の二個の該座標点を通る直線である装置。
3. 光遮蔽器を電圧／周波数（V／F）変換器とマイクロコントローラーユニット間で直列に連結する請求項２による装置。

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