JP2008535421A - 測定センサーへ電力を供給し、且つそこへ同期クロック信号を伝送するためのデバイス - Google Patents

Abstract

本発明は、測定センサーへ電力を供給し、且つそこへ同期クロック信号を伝送するための、特に低電圧スイッチギアのための、デバイスに係り、このデバイスは、電原ユニット（１０）を備え、その出力信号が、隔離をもたらすトランスを介して測定センサーへ伝送される。水晶制御発振回路装置（水晶制御クロック発生器）が設けられ、その出力信号が電源ユニット（１０）に供給され、それによって、電源ユニット出力信号のクロック周波数がトランス（１１，１２，１３）の一次側と同一になり、その周波数がトランス（１１，１２，１３）の動作領域の範囲内に位置するようになる。

Description

本発明は、請求項１の前提部分に基づくデバイスに係る。

低電圧スイッチギア・アセンブリは、スイッチギア・アセンブリの中の電圧及び電流を測定する測定センサーを必要とする。これらの測定センサーは、動作電位に有り、その結果として、スイッチギア・アセンブリにおいて一般的に使用される測定方法は、センサーの出力変数を、磁気的変換器を介して、直流レベルの無い測定信号に変換することに基づいている。その測定信号は、次いで、一元的にデジタル化され、更に加工される。測定される変数を一次側で直接的に検出する測定方法（例えば、シャント、またはシャントに基づく測定）は、あまり使用されない。

三相システムにおいて電流及び電圧を測定するために広く使用されている磁気的変換器は、入力信号と比較した場合に、二次側に原理に起因する非線形性及び位相シフトを有している。このことは、特に三相システムにおける電流及び電圧のベクトル評価場合に測定誤差をもたらす。

例えば、スターター・モジュール（モーターを始動させるための）の中で、電流、電圧及び温度の正確な測定を実行するために、電力側で直接的に測定を行う測定モジュールが開発されている。測定回路からの隔離は、一度測定データがデジタル化されるのみで、行われる。

三相システム電力またはグランド漏電電流を計算することを可能にするために、測定される変数の、時間的に同期がとられたサンプリングが三相の全てで要求される。もし、従来では一般的であったように、各測定モジュールでクロック生成のために水晶発振器が使用される場合、サンプリング時間の相違が、水晶の許容差、及びそれらの相関関係にない互いに対する位相角度から、もたらされる。低電圧スイッチギア・アセンブリにおける使用の場合、互いに対して数ＫＶの絶縁耐力が測定回路に要求されるので、一元的に作られた基準クロック信号を、三つの測定モジュールの間に、隔離されたやり方で分配するために、回路に関して僅かばかりの複雑さも存在しない。

本発明の目的は、既に設けられている装置により、測定モジュール・クロックの同期を実現するために、冒頭に述べたタイプのデバイスを提供することにある。

この目的は、本発明に基づき、請求項１の特徴により実現される。

本発明によれば、水晶制御クロック発生器が、この場合に設けられ、その出力信号は、スイッチト・モード（switched mode）電源に供給される。その結果として、スイッチト・モード電源出力信号のクロック周波数がトランスの一次側と同一になり、その周波数は、トランスの動作領域の範囲内にある。

本発明に基づくデバイスにおいては、それ故に、同一の装置を介して測定モジュール・クロックの同期を実現するために、三つの測定モジュールへ隔離されたやり方で電力を供給するための、既に設けられたスイッチト・モード電源を使用することが可能である。

本発明の優位性のある形態によれば、トランスの二次側は、一つの回路装置にそれぞれ接続されることが可能であり、その回路装置を用いて、一次側のクロック周波数のエッジ信号が回復される。このことは、トランスの二次側の出力であるところの信号が、オリジナルの、一次側の形態の中にもたらされると言うことを意味している。

更に、更なる回路装置が設けられ、その更なる回路装置にエッジ信号が供給されることが可能であり、そして、その更なる回路装置は、エッジ信号の、倍増された周波数を測定センサーに供給する。

本発明の更なる優位性のある形態及び更なる改良は、更なる従属請求項の中に記載されている。

以下において、本発明、並びに本発明の更なる優位性のある形態及び改良、及び更なる優位性が、本発明の実施形態の例を概略的に示す図面を参照しながら、より詳細に説明され記載される。

図１は、本発明に基づくデバイスの概略的な相互接続を示す。
このデバイスは、スイッチト・モード（switched mode）電源１０を有し、その出力信号は、複数のトランス１１，１２及び１３に供給され、その数は、測定が行われる相の数に対応している。スイッチト・モード電源１０は、既知の技術を使用して、好ましくはフライバック・トポロジー（flyback topology）を使用して、デザインされる。二次側で、トランス１１，１２及び１３の出力電圧がダイオード１４，１５及び１６を介して整流され、そして、それぞれ回路装置２０，２１，２２，に供給され、その回路装置は、整流された電圧を安定化して、それを、ターミナル２３と２４；２５と２６；２７と２８の間の出力電圧として、使用可能にする。これらの出力電圧は、センサーへの電源（より詳細については描かれていない）のために使用される。

発振器回路装置２９は、スイッチト・モード電源１０に対応し、そして、その出力信号は、スイッチト・モード電源１０に矢印の方向３０に従って供給され、その結果として、トランス１１，１２及び１３の一次側に供給されるスイッチト・モード電源の出力信号がクロック制御される。

更なる回路装置１７，１８，１９は、その中で二次側出力信号のエッジ信号が検出されるものであって、トランス１１，１２，１３の二次側と回路装置２０，２１，２２の間に配置される。その結果として、クロック信号が発振器回路装置２９のクロック信号に再び整合する。二次側で、プライマリ・クロックのエッジ信号が、それ故に、回復される。

回路装置１７，１８及び１９の中で回復された信号情報は、フェイズ・ロックされた同期のための各測定モジュール上の信号ライン３１，３２及び３３を介してＰＬＬ回路装置３４，３５及び３６に供給される。その結果として、出力信号３７，３８及び３９が作り出され、その周波数は、入力周波数の倍数であり、そして、それ故に、測定モジュールのアナログ・ツー・デジタル変換器のクロック信号として働くことが可能である。

三つの測定モジュールのクロック信号は、それ故に、フェイズ・ロックされたやり方で互いに結合され、そして、それ故に、測定された変数が、三つの測定モジュールの全てにおいて、クロックで同期されたやり方でサンプリングされることが可能になる。

ＰＬＬの省略は、フェイズ・ロックされたループ回路装置を意味している。

トランス１１，１２及び１３は、二つのパート・トランスを有する直列回路により取り替えられることも可能であり、その結果として、要求される絶縁耐力が実現される。３つの二次巻線を有する唯一つのトランスが設けられることもまた、当然に可能であり、それらの出力信号は、ダイオード１４，１５及び１６を介してそれぞれ整流され、そして、他の回路装置によって更に加工される。

図１は、本発明に基づくデバイスの概略的な相互接続を示す。

Claims (6)

1. 測定センサーに電力を供給し、且つそこへ同期クロック信号を伝送するための、特に低電圧アセンブリのための、デバイスであって、
   スイッチト・モード電源を有し、その出力信号が、隔離目的で使用されるトランスを介して測定センサーへ伝送される、デバイスにおいて、
   水晶制御発振回路装置(水晶制御クロック発生器)が設けられ、
   その出力信号がスイッチト・モード電源（１０）へ供給され、
   その結果として、スイッチト・モード電源出力信号のクロック周波数がトランス（１１，１２，１３）の一次側と同一になり、
   その周波数がトランス（１１，１２，１３）の動作領域の範囲内に入ること、
   を特徴とするデバイス。
2. 下記特徴を有する請求項１に記載のデバイス：
   少なくとも二つの直列に接続されたパート・トランスが設けられている。
3. 下記特徴を有する請求項１に記載のデバイス：
   ３つの二次巻線を有するトランスが設けられている。
4. 下記特徴を有する請求項１から３のいずれか１項に記載のデバイス：
   前記トランスの二次側は、整流器（１４，１５，１６）によって、第二の回路装置（２０，２１，２２）に給電されることが可能であり、その第二の回路装置の中で、整流された二次側信号が安定化されることが可能でありまたは安定化される。
5. 下記特徴を有する請求項１から４のいずれか１項に記載のデバイス：
   前記少なくとも一つのトランスの二次側は、１つの第一の回路装置にそれぞれ接続され、その第一の回路装置で、一次側のクロック周波数のエッジ信号が回復される。
6. 下記特徴を有する請求項１から５のいずれか１項に記載のデバイス：
   更なる回路装置（３４，３５，３６）が設けられ、その更なる回路装置に第一の回路装置（１７，１８，１９）のエッジ信号が送られることが可能であり、そしてその更なる回路装置は、増倍されたこれらの信号周波数を測定センサーに供給する。

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