JPH06500455A - 振幅結合された電圧のための発生器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 振幅結合された電圧のための発生器 本発明は、請求の範囲第１項の上位概念に記載の振幅結合された電圧を発生させ る装置、ならびに請求の範囲第１２項の上位概念に記載の相応の方法に関する。

この場合、′振幅結合された”という用語は、ただ１つの制御信号により複数の 電圧の波高値をいっしょに変化させることであると解する。

種々の適用事例のために、所定の時間経過特性を有する振幅結合された電圧を生 じさせる必要があることは周知である。

つまり例えば複数個の巻線を有するモータを制御するために、できるかぎり正弦 波形に近い経過特性を有し振幅ならびに位相結合された複数の電圧が必要とされ る。

ドイツ連邦共和国出願公開特許第３８１４５６２号公報により、位相のずらされ た正弦波電圧を発生させる回路装置が公知である。そこに示されているシステム が特徴としているのは、１つの閉回路中に直列接続された複数個の抵抗から成る 回路網を用い、合成接続されたそれらの抵抗の接続点において正弦波電圧を取り 出せるようにしたことである。この場合、直流電圧は、その極の間において等し い個数の抵抗を有する２つの並列分岐路が生じるように、抵抗回路網へ周期的な 順序で投入される。そこに示されているシステムによっても、正弦波形の電圧経 過特性を近似することしかできない。

別の適用事例において、所定の時間経過特性には十分であるが必らずしも位相結 合されていない、振幅結合された複数の電圧を供給することが所望される。

したがって本発明の装置ないし本発明の方法の課題は、１つまたは複数の所定の 時間経過特性をできるかぎり精確に追従する、振幅結合された電圧を発生させる ことにある。

この課題は、請求の範囲第１項に記載の本発明による装置ないし請求の範囲第１ ２項に記載の本発明による方法により解決される。

本発明の基本構成は、ただ１つの制御信号により乗算および／または加算によっ て値をいっしょに変化させることができ１つまたは複数の所定の曲線形状に相応 する複数のタップ電圧を、１つのタッピング装置が供給することにある。

これらのタップ電圧間での時間的に整合された切り替えにより、振幅結合された 出力電圧Ｕａ１．．．ＵａＸが発生する。これらの出力電圧は所定の時間経過特 性ｆ　（ｔ）に相応する。すなわち、 Ｕａｌ　＝　Ｕ　Ｘ　ｆｌ　（ｔ＋ｄｌ）Ｕａ２　＝　Ｕ　Ｘ　ｆ２　（ｔ＋ｄ ２）Ｕａｘ　＝　Ｕ　Ｘ　ｆｘ（ｔ＋ｄｘ）本発明による装置の別の利点は、こ れらの出力電圧Ｕａｌ、、、、、Ｕａｘのうち少なくともいくつかの出力電圧を 位相結合できることであり、および／または、これらの出力電圧のうちいくつか の電圧が、残りの出力電圧の曲線形状と同じように経過するが異なる時間経過特 性を有する１つの曲線形状を追従することである。

請求項２〜１１ならびに請求項１３〜１７には本発明の有利な実施形態が示され ている。

前述のタッピング装置が、全電圧を投入可能な複数個の構成素子から成る回路網 を有し、これによりそれらの構成素子にタップ電圧が生じるように構成すれば、 間車で安定した構成が実現される。

所定の時間経過特性が三角関数に相応している場合、本発明による装置は例えば 複数個の巻線を有するモータの制御に用いられる。

時限素子による時間関数の制御は、とりわけ時間的に精確な出力電圧を発生させ るために用いられる。このことは、本発明による装置を測定のために使用すべき 場合にとりわけ重要である。

電気負荷例えばモータへの出力電圧の作用を捕捉検出するセンサにより所定の時 間関数を制御することの利点は例えば、モータの回転数が種々異なっていても制 御が最適に行われることである。

センサおよび時限素子をいっしょに時間関数の制御に用いれば、測定値に基づく 制御のほかに場合によっては測定値間の時間的な補間も可能となる。

タップ電圧が所定の値に相応するようにタッピング装置を電子制御装置により制 御することは例えば、出力電圧の任意の曲線形状をプリセットできるという利点 を有する。

出力電圧の時間経過特性をプリセット可能な入力装置を用いれば、本発明による 装置を種々の適用領域において汎用的に使用できる。

タップ電圧を減衰ないし増幅できる減衰手段および／または増幅手段を付加的に 使用すれば、本発明による装置によってさらに、少なくとも１つの出力電圧をそ の振幅経過特性に関しても変化させることができるようになる。

所定の時間経過特性へのいっそう良好な適応調整のほかに本発明による１つの実 施形態によって、振幅結合された出力電圧が追従する複数の時間経過特性をそれ らの波高値とともにプリセットできるようになる。

前記の出力電圧のうち１つまたは複数の電圧を種々異なる時点でそれぞれ異なる 曲線形状および／または時間経過特性へ相応させることは例えば、電気負荷の始 動時相中または減速時相中に出力電圧を最適化できる、という利点を有する。

したがって例えば、第１の曲線形状を１つまたは複数個の巻線を備えた電気モー タのスタート時相ないし始動時相のために用い、第２の曲線形状をこのモータの 通常作動のために用いることができる。この種の制御は本発明による装置により 、または他の適切な装置により実施可能である。始動時相と通常作動の判別は、 例えば閾値回転数、閾値負荷量、および／または、モータの回転方向が所望の回 転方向に相応していることおよび／または所要の走行安定性が存在していること を表わす尺度量を成すその他の量を用いて行なうことができる。

図面には本発明の有利な実施例が示されており、以下で詳細に説明する。

第１図は、３つの巻線を有するモータを制御するための第１の実施例を示す図で あり、第２図は、所定の時間経過特性を第１図の実施例によるタップ−個別電圧 の値とともに示す図であり、第３図は、設定調整可能な構成素子を有する第２の 実施例を示す図であり、第４図は、モータの回転数および／または位置を捕捉検 出するセンサの出力信号を示す図であり、第５図は、スタート時相のための第１ の曲線形状を有するモータ制御信号を示す図であり、第６図は、第５図による制 御において生じた電圧を示す図であり、第７図は、通常作動のための第２の曲線 形状を有するモータ制御信号を示す図である。

実施例の説明に詳細に立ち入る前に述べておくと、これらの図面に別個に示され たブロックは本発明をより良く理解するためにのみ用いられるものであって、通 常、これらのブロックのうちのいくつかのブロックまた多数のブロックは１つの ユニットにまとめられる。

このことは集積化技術またはハイブリッド技術により実現できるが、あるいはプ ログラム制御されるマイクロコンピュータとして、ないしはマイクロコンピュー タの制御に適したプログラムの一部としても実現できる。

さらに言及しておくと、個々の段に含まれる装置および素子を分離して実施する こともできる。

第１図にはタッピング装置９が示されており、この装置は、電子制御装置１１の 制御パルスに依存して出力電圧Ｕを送出する制御可能な電圧源ｌＯ１ならびに構 成素子１２．１、、．１２．ｋから成る回路網を有している。これらの構成素子 の間にタッピング点１３゜０、、．１３．ｋが形成され、これらのタッピング点 から切替装置１４へ線路が導かれている。この切替装置は切替スイッチ２４ａ、 ２４ｂ、２４ｃを有しており、さらにこの切替装置は電子制御装置１１からパル スを受け取り、出力電圧を電気負荷１５へ送出する。

第１図の場合、電気負荷として３つの巻線を有するモータ１６が示されており、 その際、各巻線には相応の増幅器段１７ａ、１７ｂ、１７ｃが配属されている。

電気負荷１５にはセンサ１８が配属されており、このセンサは負荷１５の作動量 を例えば位置および／または回転数を捕捉検出し、信号を電子制御装置１１へ送 出よる。

第１図に示された本発明による装置の実施例の動作を第２図を用いて説明する。

この図には、正弦波形の曲線形状を有する出力電圧が示されている。その際、こ の曲線は負の値にならないようにシフトされている。

したがってＵａ＝１／２　（Ｕ　＋　Ｕｘｓ　ｉｎ　（ｔ））となる。つまり第 ２図における曲線経過は第１に、波高値Ｕとさらに時間関数５ｉｎ（ｔ）により 定まる。

電圧源ｌＯにおいて電子制御装置１１により電圧Ｕが設定調整される。正弦波曲 線の時間経過特性は、この曲線経過特性を個々の部分セクションに分割すること により実現される。つまり第２図において例えば横座標の点Ｏにおいて曲線５ｉ ｎ（ｔ）は最小であり、さらに点にでは最大であってこれは電圧Ｕに相応する。

最小値と最大値の間の経過特性は基点１．２．３．、、。

ｋに分割され、これらの支持点においてタップ電圧Ｕ１、Ｕ２、Ｕｌ、Ｕ、が生 じる。任意のタップ電圧Ｕ。

があてはまる。

したがって第１図による回路の構成素子１２．１．、。

１２、には、それらの構成素子において所定の電圧Ｄ（Ｄ、　、、、Ｄ、に相応 ）が降下するように構成されている。したがって全電圧としてタッピング点１３ ．Ｏ、、，１３，ｋにおいてタップ電圧Ｕ。、、、Ｕ＊が生じる。

切替装置１４は個々のタッピング点１３　（１３，０、、，１３，ｋに相応）の 間で、それらの出力側の各々で正弦波形の出力信号Ｕａが生じるように切り替わ る。

例えば、切替スイッチ２４ａに配属された出力側が、始めは上昇している値を有 する正弦波形の出力信号Ｕａｌを供給すべき場合、この出力側は電子制御装置に より次のように切り替えられる。すなわちまず最初に、この出力側が任意の入力 端子（タッピング点１３１ｍに相応）からより高い電圧値の方向（タッピング点 １３、ｍ＋１，１３．ｍ＋２、、、．１３ｋ）へ切り替えられ、次に、より低い 電圧値へ切り替えられ、さらに再びより高い電圧値へ８００、というようにして 切り替えられる。

同様にこのプロセスは切替スイッチ２４ｂおよび２４についても行われる。切替 スイッチ２４ａ、２４ｂ、２４ｃにより供給された出力電圧ＩＪ　ａ　１　、　 Ｕ　ａ　２、Ｕａ３を位相結合すべき場合、これらの切替スイツチ２４の間にお いて固定的結合がなければならない。このことは電子制御装置１１の制御信号に より、あるいは切替装置１４の、第１図には示されていない手段によリ行なうこ とができる。

切替スイッチ２４ａ、２４ｂ、２４ｃから供給される出力電圧Ｕａｌ、Ｕｉ２、 Ｕｉ３は電気負荷１５へ伝送される。第１図による実施例の場合には３つの巻線 を有するモータ１６が用いられており、その際、各巻線には増幅器段１７ａ、１ ７ｂ、１７ｃの１つがそれぞれ配属されている。そしてこの場合、出力電圧は１ ２０°の位相シフトを有する必要がある。増幅器段１７ａ、１７ｂ、１７ｃによ り増幅された出力によりモータ１６が駆動される。例えば速度計用発電機として 構成することのできるセンサにより、モータ１６の回転数および／または位置が 捕捉検出される。センサ１８から供給された信号は電子制御装置１１へ送出され 、さらにこの電子制御装置は、整流ないしコミュテーションに関する制御パルス により切替装置１４を制御し、および／または回転トルクないし回転数に関する 制御パルスにより電圧源１０を制御する。

第１図による実施例の変形実施例において、直列接続された構成素子１２．ｌ　 、、、１２．にのほかに、これらの素子に並列に接続された図示されていない別 の構成素子を設けることも可能である。このことにより、タップ電圧Ｕ。、、、 ｔＪ、が所望の曲線形状へ、ここでは正弦波経過特性へ、いっそう良好に適合調 整されるようになる。

第３図には第２の実施例が示されている。この図において、第１図による実施例 と同じ機能を有する手段ならびに構成素子群は同じ参照番号で示されている。

以下では、本発明を理解するのに重要な手段および構成素子群に関してのみ詳細 に説明する。

第３図による実施例において重要なのは、パルスを電子制御装置１１へ送出する 入力装置１９が設けられていることである。さらに、構成素子１２．１．、．１ ２、には例えば抵抗値や容量のようなそれらの電気特性に関して、電子制御装置 １１から送出される制御パルスにより可変である。

このことにより、各構成素子１２において降下する個々の電圧りが可変になる。

タップ電圧Ｕ、、、、Ｕｋは個別の電圧りから生じるので、入力装置１９を介し てプリセット可能な、出力電圧の所望の時間経過特性の値を得ることができる。

入力装置１９を介して、必要に応じて電圧Ｕの値をプリセットできる。さらに第 ３図による実施例には、切替装置１４が３つよりも多い切替スイッチを有し得る ことが示されており、したがってより多くの出力電圧Ｕａｌ、、、、、Ｕａｘを 発生させることもできる。

択一的にこの実施例を次のように構成することもできる。すなわち、電子制御装 置１１がタッピング段９への出力パルスをセンサ１８の信号に依存して、および ／または図示されていない時限素子の信号により制御するように構成することも できる。

さらに、タッピング段９に別の電圧源を設けることも考えられ、および／または 、構成素子１２．１．、。

１２、にのうちの少なくともいくつかを電圧源として構成することも考えられる 。このことにより、タップ電圧Ｕ、、、、　Ｕ　ｋが非対称な経過特性を描くよ うにすることもできる。

また、第１図による実施例にも第３図による実施例にも関連する別の変形実施例 において、複数のタップ電圧がそれぞれ異なる曲線経過の値を成すようにするこ とも考えられる。このことは、Ｕ、、Ｕ、、、、、が第１の曲線形状に相応する ようにし、Ｕ、Ｕｉ、　、、、が第２の曲線経過に相応するように構成すること により実現される。さらに、曲線１をＵ。、、、、Ｕ−に分割し曲線２をＵ、や ｌ＋１１．Ｕｋ　に分割することも考えられる。

２つよりも多くの曲線形状を実現すべき場合には相応の分割が適用される。

さらにまた、出力電圧Ｕａｏ、、、、、Ｕａｘをも振幅納会することが考えられ る。つまりこの場合、ただ１つの制御信号により個々の出力電圧の波高値をいっ しょに変化させるが、それらの出力電圧はそれぞれ異なる波高点を有する。この ことは図示されていない増幅ないし減衰素子により実現可能であって、これらの 素子を例えば切替装置１４の一部分とすることができ、これらの素子は電子制御 装置１１によって制御可能である。

さらに別の変形実施例において付加的に、出力電圧の１つまたは複数が種々の時 点でそれぞれ異なる曲線形状および／または時間経過特性に相応するように構成 することも可能である。

このことは例えば、始動時相と通常動作の区別がなされる、１つまたは複数個の 巻線を有するモータの制御に利用できる。

以下では、モータ１６が出力電圧Ｕａｌ、Ｕｉ２、Ｕｉ３により制御され、この モータの回転数および／または位置がセンサ１８により捕捉検出される構成を前 提とする。このセンサは、位置Ｐの関数として第４図に示された出力信号を送出 する。

モータ１６の基本位置において、つまりｐ＝ｏ’において、他の出力パルスとは 異なる信号を生じさせる特別なマークが取り付けられている。さらに、モータ位 置の１５°ごとにセンサ１８の相応の出力信号が生じるように、複数個のマーク がロータまたはロータ軸に取り付けられている。

センサ１８のこれらの出力信号に依存して、電子制御装置１１は、測定された回 転数ｎにおいて第５図による第１の曲線形状を有する信号をモータｌＯの巻線の ための個々の増幅段１７を用いて送出することができる。

第５図による制御信号の振幅値−１、Ｏおよび＋１の間における急勾配の移行に より、第６図による電圧経過特性が生じる。ここにおいて種々異なる障害ビーク ａ、ｂ、Ｃ，ｄが生じていることがはっきりとわかる。この実施例の場合、障害 ビークｃ、ｄは他のモータ巻線の制御信号によるクロストークビークであり、他 方、該当する巻線に起因する障害ビークａ、ｂは、例えばモータ１６およびその 制御用の図示された手段の配置されているビデオレコーダのような装置の別の信 号に作用を及ぼす恐れがある。

第７図には、有利な第２の曲線形状を有する制御信号が示されている。

有利な実施例の場合、第７図の信号はモータ１６の位置に関して第５図の信号と 同相にある。つまり同じ位置ｐ即ちモータ１６のロータの同じ角度位置において 極値ないしゼロ点通過が生じる。

第１の曲線形状に対して湾曲された経過特性を有するこのような第２の曲線形状 は、電圧ｉ１［１０および／または切替装置１４の適切な制御により行なうこと ができる。

さらに、出力信号Ｕａまたは増幅器１７により準備処理された信号を、図示され ていない円滑化手段により円滑化させることが考えられる。このような手段は例 えば、適切なＲＣ素子を有するアナログ段または適切なカウンタを有するディジ タル段を含む。このカウンタは、サンプリングパルスの最高速度よりも速いが生 じ得る障害ビークよりも遅い発振器周波数を計数する。

このことにより例えば、はぼ正弦波形の経過特性を有する制御信号を達成するこ とができる。

したがって全体として、所定の時間経過特性を有する振幅結合された電圧を発生 させる装置が得られる。

この装置は、例えば複数個の構成素子から成る回路網を備えたタッピング段を有 しており、これらの複数個の構成素子において個々の電圧が降下し、したがって この装置により、少なくとも１つの所定の曲線の電圧値を成すタップ電圧が準備 される。

時間経過特性は電子制御装置の制御信号により決定され、これにより切替スイッ チは、所定の出力電圧が供給されるようにタップ電圧を切り替える。これらの出 力電圧を位相結合することができるし、あるいはこれらの電圧は種々異なる時間 経過特性の曲線形状を有し得る。このことは電子制御装置により、および／また は図示されていない手段により、実現可能である。

本発明による装置は例えば、供給される出力電圧の波高値の共通の変化が電子制 御装置のただ１つの制御信号により指示される、という利点を有する。このこと により、ディジタル構成素子を用いた場合でも制御装置１１または電圧源１０の 一部分とすることのできる１つのディジタル／アナログ変換器だけしか、出力電 圧の共通の制御のために必要とされない。

本発明による装置の１つの実施形態により、外部がらプリセット可能な曲線経過 特性による振幅結合された出力電圧を発生させることができる。

被制御手段の作動量を捕捉検出するセンサの信号を用いて出力電圧の経過特性を 制御すれば、この被制御手段をいっそう良好に制御することができる。

被制御手段が電気モータであれば、始動時相であるか通常作動であるかに依存し て種々異なる出力電圧曲線を実現することができる。

ｑ ｊ　ム 国際調査報告 フロントページの続き （８１）指定国　ＥＰ（ＡＴ、ＢＥ、ＣＨ，ＤＥ。

ＤＫ、　ＥＳ、ＦＲ，ＧＢ、　ＧＲ，ＩＴ、　ＬＵ、　ＮＬ、　ＳＥ）、０Ａ（ ＢＦ、ＢＪ、ＣＦ、ＣＧ、ＣＩ、ＣＭ、ＧＡ、　ＧＮ、　ＭＬ、　ＭＲ，ＳＮ、 　ＴＤ、　ＴＧ）、　ＡＵ、　ＢＢ、　ＢＧ、　ＢＲ，ＣＡ、　Ｃ３，ＦＩ、　 ＨＵ、ＪＰ、　ＫＰ。

ＫＲ，ＬＫ、ＭＣ，ＭＧ、ＭＮ、ＭＷ、ＮＯ，ＰＬ、Ｒ○、ＳＤ、ＳＵ、　ＵＳ

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. １．振幅結合された電圧を発生させる装置において、タッピング装置（９〕は、 １つまたは複数個の所定の曲線形状の値に相応するタップ電圧（Ｕｏ，．．．， Ｕｋ）を送出し、 切替装置（１４）は１つまたは複数個の時間関数にしたがって、１つまたは複数 個の時間経過特性を有する振幅結合された出力電圧が生じるように、前記タップ 電圧（Ｕｏ，．．．，Ｕｋ）を切り替えることを特徴とする、振幅結合された電 圧を発生させる装置。
2. ２．前記タッピング装置（９）は、複数個の構成素子（１２．１，．．．，１２ ．ｋ）から成る回路網を有し、全電圧（Ｕ）が該回路網の給電点へ印加され、前 記構成素子は、タッピング点（１３．０，．．．，１３．ｋ）に前記タップ電圧 （Ｕｏ，．．．，Ｕｋ）が生じるように構成されている、請求項１記載の装置。
3. ３．所定の時間経過特性は三角関数またはその他の数学的関数に相応する、請求 項１または２記載の装置。
4. ４．前記構成素子（１２．１，．．．，１２．ｋ）は、適切な抵抗値を有する電 気抵抗、ダイオードまたは適切な電気構成素子の組み合わせ体として構成されて いる、請求項２または３記載の装置。
5. ５．前記構成素子（１２．１，．．．，１２．ｋ）は直列および／または並列に 接続されている、請求項２〜４のいずれか１項記載の装置。
6. ６．所定の時間関数は時限素子および／またはセンサ（１８）により制御され、 該センサは電気負荷（１５）への出力電圧の作用を捕捉検出する、請求項１〜５ のいずれか１項記載の装置。
7. ７．前記タッピング装置（９）は電子制御装置（１１）により、タップ電圧（Ｕ ｏ，．．．，Ｕｋ）が所定の値に相応するように制御される、請求項１〜６のい ずれか１項記載の装置。
8. ８．入力装置（１９）が設けられており、該入力装置によりタップ電圧（Ｕｏ， ．．．，Ｕｋ）および／または出力電圧の時間経過特性をプリセット可能である 、請求項１〜７のいずれか１項記載の装置。
9. ９．前記タップ電圧を減衰ないし増幅可能な減衰および／または増幅手段が設け られており、これにより複数個の出力電圧の波高値を互いに独立にプリセット可 能である、請求項１〜８のいずれか１項記載の装置。
10. １０．前記出力電圧の１つまたは複数個の出力電圧は、それぞれ異なる時点で種 々異なる曲線形状および／または時間経過特性に相応する、請求項１〜９のいず れか１項記載の装置。
11. １１．前記出力電圧は１つまたは複数個の巻線を有する電気モータ（１６）へ供 給され、電圧源（１０）の適切な制御、切替装置（１４）の適切な制御により、 および／または円滑化手段の負荷接続により前記電気モータ（１６）へ、始動時 相中は第１の曲線形状の制御信号が供給され、通常作動中は第２の曲線形状の始 動信号が供給される、請求項１〜１０のいずれか１項記載の装置。
12. １２．振幅結合された電圧を発生させる方法において、１つまたは複数個の所定 の曲線形状の値に相応するタップ電圧を１つまたは複数個の時間関数にしたがっ て、１つまたは複数個の時間経過特性を有する振幅結合された出力電圧が生じる ように切り替ることを特徴とする、振幅結合された電圧を発生させる方法。
13. １３．所定の時間経過特性が三角関数またはその他の数学的関数に相応する、請 求項１２記載の方法。
14. １４．前記出力電圧のうち１つまたは複数個の出力電圧は、それぞれ異なる時点 で種々異なる曲線形状および／または時間経過特性に相応する、請求項１２また は１３記載の方法。
15. １５．所定の時間関数を、時間的に制御するおよび／または電気負荷への出力電 圧の作用を捕捉検出するセンサの信号を用いて制御する、請求項１２〜１４のい ずれか１項記載の方法。
16. １６．電気モータヘ、始動時相中は第１の曲線形状の制御信号を供給し通常作動 中は第２の曲線形状の始動信号を供給する、請求項１２〜１５のいずれか１項記 載の、および／または電気モータを制御するための方法。
17. １７．前記出力電圧を１つまたは複数個の巻線を有する電気モータヘ供給し、タ ップ電圧の適切なプリセット、適切な切り替えにより、および／または円滑化に より、電気モータヘ始動時相中は第１の曲線形状の制御信号を供給し、通常作動 中は第２の曲線形状の始動信号を供給する、請求項１２〜１６のいずれか１項記 載の方法。