发明名称 用以产生特别适于PWM驱动马达之波形之装置与方法
摘要
申请公布号 TW031777 申请公布日期 1980.08.01
申请号 TW06812762 申请日期 1979.11.30
申请人 奥克兰大学 发明人 JOHN TALBOT BOYS
分类号 H02P7/29;H03K5/26 主分类号 H02P7/29
代理机构 代理人 陈长文 台北巿敦化北路二○一号七楼
主权项 1﹒一种用于自一n相正弦波信号产生一三角形波 形 之装置,该三角形波形具有实质上成直线倾斜及 渐升渐降之边缘,其频率为nf,其中n为一整 数,f为每一相之基本频率;该装置含有侦检装 置,用于侦检何时该正弦波信号之该等n相之任 一相之区段与一参考交越位准相距一预定角且以 内;及选择装置,用于选取该等经侦检区段之连 续区段以合成该三角形波形。 2﹒根据上述请求专利部份第1项所述之装置,其中 ,该侦检装置含有比较器装置,用于比较该正弦 波之每一相与其余各相,以指示每一相对其余各 相之幅度。 3﹒根据上述请求专利部份第2项所述之装置,其中 n=3,且该比较器装置含有一第一比较器,用 于比较该正弦波之第一相及其第二相,以指示该 第一及第二相中何者较大;一第二比较器,用于 比较该正弦波之第二相及其第三相,以指示该第 一相及第三相中何者较大;及一第三比较器,用 于比较该正弦波之第二相及其第三相,以指示该 第二相及第三相中何者较大。 4﹒根据上述请求专利部份第3项所述之装置,其中 ,该选择装置含闸控装置,用于依该正弦波第一 ,第二,及第三比较器之预定指示,选择性闸控 该正弦波之第一,第二,或第三相。 5﹒根据上述请求专利部份第4项所述之装置,其中 ,该闸控装置含有第一闸电路,用于当))该正 弦波之该第一相小于该第二相而大于该第三相时 ,或(b)该第一相大于该第二相而小于该第三 相时,通过该第一相;一第二闸电路,用于当( a)该第二相小于该第三相而大于该第一相时或 (b)该第二相大于该第三相而小于该第一相时 ,通过该第二相;及一第三闸电路,用于当(a )该第三相小于该第一相而大于该第二相时,或 (b)该第三相大于该第一相而小于该第二相时 ,通过该第三相。 6﹒根据上述请求专利部份第5项所述之装置,其中 ,每一该第一,第二,及第三闸电路含一类比闸 极,具有一输入端,用于接受该正弦波信号之一 个别相信号,及一控制输入端,用于接受一闸控 信号,及一排他「或」闸,接至该等比较器之各 别一对,以随该各别对之比较器所比较之该等相 之幅度而产生该闸控信号。 7﹒根据上述请求专利部份第6项所述之装置,其中 ,该第一闸电路之排他「或」闸系交连至该第一 及第二比较器,该第二闸电路之排他「或」闸系 交连至该第一及第三比较器,及该第三闸电路之 排他「或」闸系交连至该第二及建三比较器。 8﹒根据上述请求专利部份第7项所述之装置,其中 ,该第一比较器当该第一相之幅度超过该第二相 之幅度时产生一第一二进位之信号;当该第二相 之幅度超过该第一相之幅度时,产生一第二二进 位之信号,该第二比较器当该第三相之幅度超过 该第一相之幅度时产生该第一二进位之信号,皆 该第一相幅度超过该第三相之幅度时产生该第二 二进位之信号;及该第三比较器当该第二相之幅 度超过该第三相之幅度时产生该第一二进位之信 号,皆该第三相之幅度超过第二相之幅度时产生 该第二二进位之信号。 9﹒根据上述请求专利部份第2项所述之装置,其中 ,n=3;且该比较器装置含有一第一比较器, 用于比较该正弦波之第一相信号及其第二相信号 ,以通过该第一相及第二相信号中之较大者;一 第二比较器,用于比较该正弦波之第二相信号及 其第三相信号,以通过该第二及第三相信号中之 较大者;及一第三比较器,用于比较该正弦波之 第三相信号及其第一相信号,以通过该第一及第 三相信号中之较大者。 10﹒根据上述请求专利部份第9项所述之装置,其中 ,该选择装置含有装置,用于比较所有由该第一 ,第二,及第三比较器所通过之信号,以产生一 输出三角形波形,此波形系由所通过信号中瞬间 幅度最低者所构成。 11﹒根据上述请求专利部份第1项所述之装置,另含 有频率倍乘装置,用于倍乘该三角形波形之频率 至一频率mf,其中m为一大于n之整数。 12﹒根据上述请求专利部份第11项所述之装置,其 中,该频率倍乘装置含有幅度摺叠装置,用于在 第一及第二摺叠位准附近摺叠该频率为nf之三 角形波形,该第一及第二摺叠位准之幅度相等极 佳相反,每当该三角形波形到达该第一及第二摺 叠位准时即被摺叠,以产生一幅度经摺叠之三角 形波形,其频率为mf,其峰点位准由该第一及 第二摺叠位准决定。 13﹒根据上述请求专利部份第12项所述之装置,其 中,该幅度摺叠装置含有一摺叠电压等于摺叠位 准之电源;位准增加装置,用于增加该经倒相之 三角形波形之平均位准;位准降低装置,用于降 低该经倒相之三角形波形之平均位准;第一选择 装置,用于选取该三角形波形以及该三角形波形 位准降低且倒相后二者之间瞬间幅度之较大者, 以产生一输出信号;及第二选择装置,用于选取 该输出信号以及位准增加且经倒相之三角形波形 二者之间瞬间幅度之较小者,从而产生该频率为 mf幅度经摺叠之三角形波形。 14﹒一种用于产生一n相之脉波宽度调制(PWM) 之波形之装置,该波形特别适用于激励一n相之 电动机,其中n为一整数,该装置含有一n相正 弦波信号源,每一相具有一基本频率f;三角形 波形产生装置,用于自该n相正弦波信号产生一 频率为mf之三角形波形,其中m为一整数,该 三角形波形具有实质上直线之斜度及渐升渐降之 边缘,该三角形波形产生装置含有侦检装置,用 于侦检何时该正弦波信号该等n相中之任一相之 一区段与参考交越位准相距一预定角置以内,及 选择装置,用于选取该等经侦检区段之连续区段 ,以合成该三角形波形;及n侧比较装置,每一 相设有一个别之比较装置,用于比较该三角形波 形与该正弦波信号一相关之相,俾在该三角形波 形及该正弦波之相关相之每一截交点产生一脉波 转变。 15﹒根据上述请求专利部份第14项所述之装置,另 含有衰减装置,用于衰减加于该比较装置之各个 别装置上之该正弦波之每一相之幅度,俾使经衰 减后之正弦波之峰点位准较三角形波形之峰点位 准小。 16﹒根据上述请求专利部份第14项所述之装置,其 中,m>1;并另含有幅度摺叠装置,交连至该 选择装置;用于在第一及第二摺叠位准附近摺叠 由该选择装置所产生之该三角形波形,该二摺叠 位准幅度相等极性相反,每当该三角形波形到达 该第一及第二摺叠位准时即被摺叠,以产生一幅 度经摺叠之三角形波形,其频率为mnf,其峰 点位准由该第一及第二摺叠位准决定。 17﹒一种自一n组之正弦波信号合成一三角形波形 之 方法,该三角形波形具有实质上直线之斜率,渐 升及渐降之边缘,其频率为nf,其中n为一整 数,每一相之基本频率f;该方法包括侦检步骤 ,用以侦检何时该正弦波信号n相之任一相之一 区段与一参考交越位准相距一预定角量以内,及 集合步骤,用以集合该正弦波所有各相之该等经 侦检区段之连续区段,以自该等经侦检之区段产 生该三角形波形。 18﹒根据上述请求专利部份第17项所述之方法,其 中n=3;且其中,该集合步骤含有(a)当该 正弦波之第一相之一区段系在参考交越位准二侧 该预定角量以内时,通过该区段,(b)当该正 弦波之第二相之一区段在参考交越位准二侧该预 定角置以内时,改变以通过该区段,(C)当正 弦波之该第三相之一区段在参考交越位准二侧该 预定角置以内时,改变以通过该区段,及(d) 重复(a)至(c)之步骤。 19﹒一种自一n相正弦波信号合成一三角形波形之 方 法,该三角形波形具有实质上直线之斜度;渐升 及渐降之边缘,其频率为mnf,其中m及n为 本于1之整数,该正弦波信号每一相之基本频率 为f;该合成方法含有侦检步骤,用以侦知何时 该正弦波信号之该等n相之任一相与一参考支越 位准相距一预定角量以内;集合步骤,用以集合 自该正弦波所有各相之侦检出之连续区段,以自 该等所侦检之区段合成该三角形波形;及摺叠步 骤,用以摺叠该合成之三角形波形于第一及第二 摺叠位准左右,该二摺叠位准幅度相等极性相反 ,每当该三角形波形到达该第一及第二摺叠位准 时即被摺叠,以产生幅度经摺叠之三角形波形, 其峰点位准由该第一及第二摺叠位准所决定。 20﹒一种自一n相之正弦波信号产生n相脉波宽度调 制(PWM)波形之方法,该波形特别适用于激 励一n相之电动机,其中n为一整数,该方法含 有合成步骤,用以自该n相正弦波信号合成一三 角形波形,其斜度实质上为直线,其边缘系渐升 渐降,其频率为mnf,该正弦波信号之基本频 率为f,m为一等于或大于1之整数;该三角形 波形合成步骤包含侦检步骤,用以侦知何时该正 弦波信号n相任一相之一区段与一参考交越位准 相距一预定角量以内,及集合步骤,用以集合该 正弦波所有各相经侦知之各区段之连续区段,以 合成该三角形波形;及比较步骤,用以比较该三 角形波形与该正弦波信号之各个别相,俾在该三 角形波形及该正弦波信号之个别相之每一截交点 产生一脉波转变,以产生该n相之PWM波形。 21﹒根据上述请求专利部份第20项所述之方法,其 中,m>1;且另含有摺叠步骤,用以摺叠该所 合成之三角形波形于第一及第二位准左右,该二 摺叠位准辐度相等极性相反,每当该合成之三角 形波形到达该第一及第二摺叠位准时即被摺叠, 以产生一幅度经摺叠之三角形波形,其频率为m nf,其峰点位准由该第二及第二摺叠位准决定 ;该幅度经摺叠之三角形波形与该正弦波信号之 每一各别相相比较。 22﹒一种自一可变频率之n相正弦波信号产生一n相 脉波宽度调制信号之方法,该脉波特别适用于激 励一n相之电动机,其中n为一整数;该方法含 有合成步骤,用以自该n相正弦波信号合成一三 角形波形;此系经由侦知何时该正弦波信号之n 相之任一相之一区段与一参考交越位准相距一预 定角量以内,并集合该正弦波所有各相之该等经 侦检之区段之上连续区段,以合成一基本三角形 波形;摺叠步骤;用以产生至少一较高频率之三 角形波形,此系经由摺叠该基本三角形波形于至 少一对相等而相反之摺叠位准左右,每当该基本 三角形波形到达该二摺叠位准时节被摺叠,以产 生一幅度经摺叠且具有该较高频率之三角形波形 ;选择步骤,用以选取该基本三角形,或至少该 一较高频率之三角形波形,其选择随正弦波信号 之频率而反变;及比较步骤,比较选出之三角形 波形与正弦波信号之各个别相,俾在该所选取之 三角形波形及该正弦波信号之该等个别相之每一 截交点上产生一脉波转变,以产生该n相之脉波 宽度调制信号。 23﹒根据上述请求专利部份第22项所述之方法,其 中,该选择步骤含有转换步,当该正弦波信号 之频率超过一预定量骤,自一较高频率之三角形 波形转换至一较低频率之三角形波形,该转换作 用与正弦波信号之零支起位准同步。 24﹒一种用于产生一n相之脉波宽度调制(PWM) 信号之装置,该信号特别适用于激励一n相之电 动机(其中n为一整数),该装置含有一n相之 正弦波信号源,每一相具有基本频率f;三角形 波形产生装置,用于自该n相之正弦波信号产生 一频率为nf之三角形波形,该三角形波形产生 装置含有侦检装置,用于侦检何时该正弦波信号 n相之任一相之一区段系与一参考交越位准相距 一预定角置以内,及选择装置,用于选取经侦检 之该等区段之连续区段,以合成该三角形波形, 幅度摺叠装置,交连至该选择装置,以接受该三 角形波形,并用于摺叠由该选择装置所产生之该 三角形波形于至少一第一对相等而相反之摺叠位 准左右;每当该三角形波形到达任一该摺叠位准 时即被摺叠,以产生一幅度经摺叠之三角形波形 ,其频率为mnf(其中m>1);n个比较装 置,分别供该电动机之n相线圈使用,每一比较 装置发生作用以比较加于其上之三角形波形及该 正弦波信号之一相关相,俾在每二该所供应之三 角形波形及该正弦波信号之该相关相之截交点产 生一脉波转变,该转变之频率由该三角之形波形 频率决定,而该等转变点之间距由该正弦波信号 之幅度决定;及转换装置,用于随该正弦波信号 之频率,选择性供应频率为nf或mnf之三角 形波形至该n个比较装置。 25﹒根据上述请求专利部份第24项所述之装置,其 中,该转换装置含有一转换电路,其多个输入端 经连接以分别接受频率为nf及mnf之三角形 波形;及一输出端,用于供应该等所接受之三角 形波形之一至该n个比较装置;及频率侦测装置 ,用于侦测该正弦波信号之频率,并操动该转换 电路,用于当该正弦波信号之频率较低时,交连 一较高频率之三角形波形至其输出端,及当该正 弦波信号之频率较高时,交连一较低频率之三角 形波形至该输出端。 26﹒根据上述请求专利部份第25项所述之装置,其 中,该转换装置另含有零交越点侦测装置,用于 侦测何时该正弦波信号越过一零参考位准,并启 动由该频率侦测装置所要操动之转换电路使其与 一侦得之零交越点同步。 27﹒根据上述请求专利部份第28项所述之装置,其 中n=3;其中,该侦检装置含有一第一比较器 ,用于比较该正弦波信号之第一相及第二相,当 该第一相之幅度大于该第二相之幅度时,产生一 第一二进位之信号,当该第二相之幅度大于该第 一相之幅度时,产生一第二二进位之信号;一第 二比较器,用于比较该正弦波信号之第二相及第 三相,当该第二相之幅度大于该第三相之幅度时 ,产生该第一二进位之信号,当该第三相之幅度 大于该第二相之幅度时,产生该第二二进位之信 号;及一第三比较器,用于比较该正弦波信号之 该第三相及第一相,当该第三槽之幅度大于该第 一相之幅度时,产生该第一二进位之信号,当该 第一相之幅度大于该第三相之幅度时,产生该第 二二进位之信号;且其中,该选择装置可响应于 该等所产生之二进位信号之预定组合,以选取该 等相之连续区段。 28﹒根据上述请求专利部份第27项所述之装置,其 中,该选择装置含有第一,第二,及第三输送装 置,其工作互有排他作用,以分别通过该第一, 第二,及第三相;及第一闸装置,用于当该第一 及第三比较器同时产生同样之二进位信号时,使 该第一输送装置工作,第二闸装置,用于当该第 一及第二比较器同时产生相同之二进位信号时, 使该第二输送装置能工作,及第三闸装置,用于 当该第二及第三比较器同时产生同一之二进位信 号时,使该第三输送装置能工作。 29﹒根据上述请求专利部份第28项所述之装置,其 中,每一该闸装置含一排他「或」闸。 30﹒根据上述请求专利部份第24项所述之装置,其 中,n=3;其中,该侦检装置含一第一比较器 ,用于比较该正弦波信号之第一相及第二相,以 输送其瞬间幅度之较高者;一第二比较器,用于 比较该正弦波信号之第二相及第三相,以输送其 瞬间幅度之较高者;及一第三比较器,用于比较 该正弦信号之第一相及第三相,以输送其瞬间幅 度之较高者;且其中,该选择装置可工作以通过 由该第一,第二,及第三比较器所输送之瞬间幅 度之最低者。 31﹒根据上述请求专利部份第30项所述之装置,其 中,该选择装置进一步含有二比较器,用于比较 由该第一,第二,及第三比较器所输送之瞬间幅 度,并通过该等所输送之瞬间幅度中之最低者。 32﹒根据上述请求专利部份第24项所述之装置,其 中,该幅度摺叠装置至少含一幅度摺叠电路,包 括一摺叠电压源,其大小等于该对摺叠位准之一 ;位准增高装置,用于由该摺叠电压增高该三角 形波形之平均位准;位准降低装置,用于由该摺 叠电压降低该三角形波形之平均位准;倒相装置 ,用于倒反该位准经降低之三角形波形对该所接 受之三角形波形之相对极性;第一选择装置,用 于选取该相对地拉性倒反且位准经降低之三角形 波形及所接受之三角形波形二者瞬间幅度中之较 大者;﹒倒相装置,用于倒反该位准经增高之三 角形波形对该所接受之三角形波形之相对极性; 及第二选择装置,用于选取出该第一选择装置所 选取之幅度及该相对地极性被倒反且位准经增高 之三角形波形之幅度中之数小者,从而产生该幅 度经摺叠之三角形波形。
地址 新西兰奥克兰巿普林斯街